1. 개요
건축 및 토목구조물의 지하구조체 시공시 굴착공사가 반드시 수반되는데 굴착을 실시하는데 따라서 지반의 평형상태가 흐트러지며 이 평형상태를 유지하기 위해 흙막이가 이루어진다. 이와 같이 흙막이는 터파기를 안전하게 하기 위한 수단으로 충분한 강도와 강성을 가져 작용하중에 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
뿐만 아니라 공사중이나 공사완료 후에 뒷면 토립자의 유출 구조체의 변형 및 배수에 의한 주위지반의 침하 등이 생겨 인접한 도로 구조물 또는 지하매설물에 피해를 주는 경우가 많으므로 설계단계에서 종합적인 검토가 있어야 한다. 특히 상하수도관의 파손은 흙막이 구조체의 붕괴로 연결될 수 있는 2차적인 원인이 되기도 하므로 주의를 하여야 한다.
이밖에 지하수가 많은 지반에서는 지하수가 큰 비중을 차지하게 되므로 지하수의 상태파악에 노력하고 수압을 경감하기 위한 조치 내지는 각종 주입공법에 의한 차수시설이 확실하게 이루어져야 하며, 주위 구조물 상황과 지반상태에 따라서는 침하방지를 위한 지반보강도 계획할 필요가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 공사현장의 주변여건과 지반상태를 세밀히 파악하고 이를 바탕으로 설계시 합리적인 흙막이공법을 선정함과 동시에 시공중 안전을 위한 철저한 공사관리가 병행되어야 한다.
2. 흙막이 구조물의 구조
일반적으로 흙막이란 지하구조물을 축조하기 위하여 지반굴착을 시행할 때 인접지반의 붕괴를 방지하기 위한 구조물로 크게 흙막이벽과 지보공으로 구성되며 일반적인 흙막이벽체와 지보공인 버팀시스템의 구조는 아래 그림과 같다.
[흙막이 구조물의 사용부재와 흙막이에 관련된 기본적인 용어]
∙흙막이벽(retaining wall) : 굴착공사에 있어서 토사의 붕괴를 막기 위해 굴착면에 설치하는 벽
∙지보공(buttress) : 굴착공사에 있어서 흙막이벽을 지지하는 구조물의 총칭으로 스트럿, 어스앵커, 레이커(raker) 및 네일링 등이 해당된다.
∙엄지말뚝(H-pile) : 작용토압에 저항하는 흙막이 벽체의 주부재로서 H-pile+토류판 및 C.I.P, S.C.W공법 등에 적용
∙중간말뚝(post pile) : 스트럿의 좌굴방지를 위해 굴착부지 내에 H형강을 이용하여 연직으로 설치하는 H-pile
∙스트럿(strut) : 흙막이벽체에 작용되고 있는 토압 및 수압들의 작용외력에 대해 벽체가 무너지지 않도록 저항해주는 수평버팀대로서 H형강을 이용하여 흙막이벽체 전면에 설치.
∙어스앵커(earth anchor) : 선행하중을 도입하여 흙막이 벽체의 변위를 억제시키고 작용토압에 저항하는 지보공으로 흙막이벽 배면지반 중에 설치하며 정착장, 자유장 및 앵커헤드 등으로 구성.
∙띠장(wale) : 흙막이벽체에 작용하는 토압을 스트럿 또는 어스앵커 등에 전달하는 휨부재로서 흙막이벽체에 접하며 횡방향으로 설치.
∙까치발(bracing) : 직선스트럿에 사용되는 부재로 띠장의 유효폭을 작게 하여 휨모멘트를 감소시키는 역할을 한다.
∙토류판(timber) : 굴착을 진행하면서 설치하는 흙막이벽 재료중의 하나로 토사유출을 방지하며 작용토압을 엄지말뚝에 전달.
∙대좌(pedestal) : 앵커 헤드부분에 설치되며 앵커의 선행하중 도입시 이를 띠장에 전달시키는 역할 수행.
∙잭(jack) : 버팀보에 설치하여 흙막이벽을 밀착시키기 위한 것으로 스크류 잭 및 유압잭 등이 있고, 잭 설치에 따른 선행하중 도입 가능.