지중연속벽 공법

1. 공법개요

가. 개 요

지하연속벽 공법은 굴착면의 붕괴와 지하수의 침투를 방지하기 위해 일정한 폭의 TRENCH에 안정액 (Bentonite Slurry을 공급하면서 원하는 깊이까지 Trench를 굴착한 후 지중에 무근 또는 철근콘크리트, Precast 등의 벽체를 조성하고 이러한 각각의 PANEL을 연속적인 벽체로 형성시키는 공법

나. 목적에 따른 공법 분류

CUT-OFF WALL ⇒ Plastic D-Wall, Slurry Trench Cut-Off Wall

STRUCTURE ⇒ RC D-Wall, Precast D-Wall

FOUNDATION ⇒ Barrette Pile

다. Diaphragm Wall 사용 장비 분류

WIRE

MECHANICAL

HYDRAULIC

GRAB

KELLY

BAUER BC CUTTER

CUTTER

HYDRO MILL

HYDRO FRAISE

라. 적용범위

건축 지하층 흙막이, 지하철, 지하차도, 지하저장시설(LNG), DAM, 쓰레기(폐기물) 처리장 차수벽, Shaft etc.

마. 장ㆍ단점

장 점

단 점

• 무진동, 무소음, 공법으로 주변 민원발생 소지가 적음

• 주변 지반에 대한 영향이 적어 인접건물에 근접한 시공이 가능

• 벽체의 강성이 높아 본구조체로도 사용이 가능

• 차수성이 높고 지반조건에 구애받지 않고 시공이 가능

• 장비 비용이 고가이며 대형으로 이동이 어려움

• 고도의 기술과 경험(숙련도)이 요구됨

• 수평방향의 연속성이 부족함

• 콘크리트 타설시 품질관리에 유의해야 함

2. 안정액

가. 안정액의 기능

HYDROSTATIC PRESSURE를 통해 굴착면의 붕괴방지

⇒ 굴착면에 불투수의 FILTER CAKE형성과 적당한 비중이 요구됨

굴착능률을 위하여 토사를 침강시키지 않고 안정액이 굴착토사와 지상에 도달했을 경우 쉽게 분리되어야 함(CLEANING)

재순환시에 PUMPING이 용이하고 공극속으로의 많은 유출방지(SLURRY LOSS)

TREMIE 콘크리트 타설시 안정액의 완전회수(COMPLETE DISPLACEMENT)

⇒ 안정액이 CONCRETE 내에 섞일 경우에는 지내력 및 콘크리트 강도가 저하됨

위의 조건중 굴착면의 붕괴방지, 굴착토사의 침강방지, 굴착지반 공극속으로의 안정액 유출방지등을 만족시키려면 비중, 점성 및 불투수성이 높은 안정액을 사용해야겠지만 그 이외의 경우에는 이와 반대되는 특성이 요구됨

나. 안정액이 Trench 안정에 미치는 요인

1) 안정액의 정수압

⋅ 불투수의 FILTER CAKE를 통해 전달

2) TRENCH내에 있는 안정액의 전단저항력

3) 불투수막(FILTER CAKE)의 강도

⋅ 흙의 공극에 침투된 GEL 상태의 CAKE와 굴착면 표면에 형성된 SURFACE CAKE

4) 안정액이 지니고 있는 정전기적인 힘(ELECTROSMATIC EFFECTS)

5) ARCHING EFFECTS

⋅ TRENCH 굴착면 안정에 상당히 중요한 역할을 하는 ARCHING EFFECTS는 2차원 해석으로 가정해온 이론들을 좀더 실제적으로 보완할 수 있는 현상

⋅ 짧은 TRENCH를 굴착함으로써 판넬 중간부분의 움직임을 양쪽끝 부분흙의 전단저항력으로 제한하며 수직, 수평방향 응력의 재분포로 굴착면의 붕괴를 줄일 수 있음

3. 시공순서 및 방법

가. 안내벽(GUIDE WALL)

1) 설치목적

⋅ 지하연속벽을 시공하기 위한 선행공정으로 다음과 같은 기능을 가짐

① 토류벽 기능 : 지표부근의 굴착시 지반 붕괴 방지

② 기준면의 역할 : 평면, 선형, 높이, 수직도, 여굴, 굴착심도측정 기준면, 철근망 심도, PANEL 위치 확인면

③ 중량물 지지대 : 철근망 거치, STOP END TUBE 인발시

④ 기타 : 안정액 수위 유지 및 저수조 기능, 우수등 유입방지, 인접구조물의 보강역할 등

2) 형상 및 설치시 유의사항

⋅ 현장 타설 철근 콘크리트 구조물과 이동식 Precast구조가 있으며 형상은 지반상태, 재하하중, 인접구조물, 지하수위등에 따라 결정

나. 굴 착

지질여건등 제반 현장여건을 고려하여 선정된 굴착장비를 사용하여 안정액을 Trench에 충분히 채운 상태에서 굴착

1) PANEL SIZE

⋅ 지반 조건과 굴착장비 사양 및 시공방법에 따라 조정함. (2.8m ~ 7.0m/1PANEL 당)

2) 굴착시 나타나는 문제점 및 대책

① SLURRY 누수 ⇒ Pre-Grouting, Lean Con'c 타설 후 재 굴착

② 수직도 유지 ⇒ Koden 측정, Operator숙련도

다. DESANDING

굴착이 완료된 Trench내의 안정액은 여러 가지 원인에 의해 Gel화 되어 CON'C 타설시 치환능력을 떨어뜨리고 많은 모래분이 혼합되어 Slime이 퇴적되면 굴착심도를 유지하지 못하기 때문에 Desander Plant를 통해 신선한 안정액과 교체하는 공정

라. 철근망 조립 및 건입

철근망은 연속벽의 길이, 심도, 폭 및 구조물로서의 용도에 의해 충분히 응력검토가 된 철근망 설계도에 의해 제작

마. 콘크리트 타설

철근망이 완료되면 TREMIE PIPE(φ250 ~ 300)를 설치하고 콘크리트를 타설

콘크리트 타설은 지하연속벽의 가장 중요한 공정으로 전반적인 타설계획을 철저히 수립하여 지속적인 작업이 되도록 하여야 함

바. PANEL JOINT

지하연속벽은 일정한 크기의 각개의 PANEL을 일체로 연결하여 하나의 벽체를 형성시키는 것으로 JOINT처리는 지하연속벽의 연속성과 누수문제에 가장 중요한 공정

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