흙막이
흙막이(sheathing)는 지반을 굴착할 때 주위의 지반이 침하나 붕괴하는 것을 방지할 목적으로 만드는 토압 · 수압에 저항하는 벽체와 그 지보공의 총칭이다. 통상은 가설 구조물이지만 구조 주체로서 다루는 경우가 있다.
목차
개요
흙막이는 높은 곳의 흙이 무너져내리는 것을 막으려고 설치하는 구조물이다. 건물의 지하를 팔 때 생기는 흙의 압력 때문에 건물 주변이 무너지는 것을 막으려고 설치하는 경우도 있다. 널말뚝으로 벽을 만들고 띠장과 버팀목 등과 같은 지지재로 받쳐 만든다. 본공사를 하기 전에 하는 가설공사 때 설치하며, 건물의 지하가 완성되면 철거한다.
흙막이 공사를 위해서는 지반의 성상, 지하수의 상황, 인접 건물이나 시설, 지하매설물 등에 대한 상세한 사전조사가 필요하다. 또 흙막이나 흙파기 공사에서는 소음, 진동, 먼지 등에 의한 오염 등 주위에 미치는 영향이 크므로 이에 대한 충분한 대책도 필요하다. 즉, 흙막이 공사는 안전하면서도 공해를 최소화하는 것이 시공상 첫째 조건이다.
흙막이 공법의 종류
흙막이 공법은 여러 가지 공법이 개발되어 사용되어 왔으나 요즈음 많이 사용되는 공법을 들어보면
- 1) 재료에 의한 분류
① 줄기초 흙막이 ② 엄지 말뚝식 흙막이(토류 판) ③ Sheet Pile ④ 주열 흙막이 법 ⑤ 지중 연속벽 공법
- 2) 지지 구조에 의한 분류
① 자립식 구조 ② Earth Anchor, Tie Back 구조 ③ Strut 구조 ④ 역 타설 구조(Top Down)
흙막이 공법의 특성 및 내용
흙막이 공법의 종류에는 H-pile 및토류 판 공법, Sheet pile 공법, 주열식 흙막이 공법, Slurry wall 공법 등이 있다.
H-pile 및 토류 판 공법
(1) 공 법 : H-pile 을 1~2m 간격으로 박고, 굴착과 동시에 토류 팬을 사이에 끼워 흙막이 벽을 설치하는 공법을 말하며, strut 버팀대를 설치해야 한다.
(2) 특징
- ① 시공이 간단하고 ② 경제적이고 ③ 공사 기간이 짧다.
(3) 문제점
- ① 차수성 그라우팅 보강이 필요하며 소음, 진동이 크다.
- ② Heaving 현상의 우려가 있다.
Sheet pile 공법
(1) 공 법 : 강재 널말뚝을 연속으로 연결하여 벽체를 형성하는 공법을 말한다.
(2) 특징 : 차수성이 높아 연약지반에 적합하다.
(3) 문제점
- ① 소음, 진동이 크다.
- ② 경질 지반에는 적합하지 않다.
주열식 흙막이 공법
(1) 공 법 : 현장 타설 con'c 말뚝을 연속으로 박아 주열식으로 흙막이 벽을 형성하는 공법으로 말뚝 내에는 철근 및 H-pile을 박아 벽체를 보강한다.
(2) 특징
- ① 차수성이 좋고 지지력이 향상된다.
- ② 무소음 공법이며, 벽의 강성이 높고 주변 침하가 적다.
(3) 문제점 : 공사기간이 길고, 공사비 증대, 경질 지반에 불리하다.
Slurry wall 공법
(1) 공 법 : 벤토나이트 안정액을 사용하여 지반의 붕괴를 방지하면서 굴착하고, 그 속에 철근망을 삽입하고 con'c를 타설 하여 흙막이 벽체를 형성하는 공법을 말한다.
(2) 특징
- ① 소음, 진동이 없고 ② 차수성이 크고 ③ 주변 지반에 영향 적고 ④ 본 구조체로도 사용이 가능하다.
(3) 문제점
- ① 공기가 길고, 공사비가 크다.
- ② 안정액 처리와 콘크리트 품질관리가 중요하다.
- ③ 장비가 대형이고
- ④ 콘크리트 타설시 품질관리가 중요하다.(콘크리트 품질 저하 문제)
흙막이 지지공법
Open Cut 공법(자립 공법)
지반이 단단하고 비교적 규모가 작고 간단한 공사일 경우 가장 손쉬운 공법
사면이 있는 Open Cut 공법
- ① 흙막이가 불필요하고 중기 사용 가능
- ② 공기단축
- ③ 부지 여유가 있어야 하고 굴착 토량이 많아진다.
Earth Anchor 공법
현재 한국에서 가장 많이 채용(주변 지주 등의 문제)
① 공사 순서
- - H-Pile이나 Sheet Pile 또는 콘크리트 등을 소정 깊이까지 수직으로 박는다.
- - 이 재료가 견딜 수 있는 만큼 흙을 판 후 띠장을 설치하고 Anchor를 사용하여 수평방 향을 지지시킨다.
- - 계속해서 흙을 파내려 가며 방법을 반복한다.
② Earth Anchor(Tie-Back Anchor) : 땅속에 Earth Drill로 사 방향으로 구멍을 뚫고 그 구멍 속에 PC 강선이나 철근 등의 인장 재를 넣고 그 주위를 Grouting 하여 굳힌 후 외부에서 PC 강선이나 철근 등에 인장력을 가 해서 정착시킨다.
③ 특징 : 굴착 작업 공간이 넓어 기계화 시공 가능, 인접대지 소유자 또는 공공기관의 양해를 구해 야 한다.
Strut 공법
① 시공 순서는 Earth Anchor 공법과 같은데, 다만 횡력(토압, 수압)을 지지하는 방법이 Earth Anch or 대신 Strut(버팀대)를 사용하는 공법이다.
② 특징
- - 굴착시 중기 사용에 제약 : 공기가 길어진다.
- - 주위 대지와 문제가 생기지 않는다.
- - 도심지 공사에서 인접 건물이 가까이 있거나, 토질이 아주 연약하여 Earth Anchor 공법 채용이 곤란한 경우
Island Cut 공법
사면이 있는 Open Cut 공법과 흙막이 Open Cut 공법의 장점을 살리고 결점을 시정하려는 공법으로 굴착 면적이 넓은 대지에 적용(또 깊이가 비교적 얕은 경우에 유리)
① 시공 순서
- - H-Pile이나 Sheet Pile 등을 소정 깊이까지 박는다.
- - 흙막이 벽이 자립할 수 있는 깊이까지 비탈면을 남기고 내부를 굴착한다.
- - 중앙부 구조체를 완성한다.
- - 중앙부 구조체에 버팀대를 걸쳐가면서 외주 부분을 굴착한다.
- - 외주 부분 구조체를 완성한다.
② 장 점
- - 대지 전체에 건축물을 구축할 수 있다.
- - 가설재(지보공)가 적어도 된다.(30～50% 절감 가능)
- - 광대한 공사에서는 지보공의 변형이 적다.
- - 내부 굴착시 기계화 시공이 가능
③ 단 점
- - 연약지반의 경우 비탈면 관계로 깊은 굴착에 적합하지 못하다.
- - 지하 공사를 2회 실시하므로 공기가 길어진다.
- - 외부로 압을 비탈면 부분이 지지하므로 비탈면의 건조수축으로 말뚝 두부의 변형이 커질 수도 있다.
④ 시공관리시 유의 사항
- - 경사 버팀대 설치 시 변위가 생기기 쉬우므로 “전체적인 Balance"를 맞춘다.
- - 변위 측정을 하며 시공관리한다.
- - 기상조건에 따라 비탈면을 보강한다.
- - 바닥면에 배수구 설치
- - 계획 외의 과대 하중을 비탈면 상부에 작용시키지 않는다.
- - 비탈면에 지하수압을 작용시키지 않는다.
- - 수평 버팀대 또는 경사 버팀대를 중앙구조체에 설치 시 구조물의 안전성 여부를 검토하여 야 한다.
- - 구조물의 변형에 의한 말뚝의 변위 방지
Trench Cut 공법
굴착 작업 형식상 Island Cut 공법과 반대의 형식을 취하는 공법이다.
① 적용 장소
- - 흙이 대단히 연약하여 전체를 일시에 굴착할 수 없는 경우
- - 면적이 아주 넓고 굴착 깊이가 얕은 경우.
- - 점성도 층의 파괴가 대단히 예민한 경우 : 예상되는 Heaving 현상이나 굴착 단면의 활동 파괴를 방지하기 위해 채용되는 공법
② 시공 순서
- - Sheet Pile을 2중으로 박는다.
- - 외부 Span 구조체를 선 시공하여 토압을 받게 한다.
- - 내부 굴착한다
③ 특징
- - 널말뚝을 이중으로 박아서 가설재가 많이 든다.
- - 공기가 길어진다.
동영상
참고자료
- 〈흙막이〉, 《위키백과》
- 〈흙막이〉, 《두산백과》
- 〈흙막이〉, 《토목용어사전》
- jinstar2145, 〈흙막이공법의 종류및 특징〉, 《네이버 블로그》, 2018-03-18
같이 보기
