토목 지식

굴착공사시 지반공학 관점에서 바라본 문제점 및 고려사항

지식센터 2020. 1. 18.

1) 흙막이 자체의 안정성은 물론 인접한 구조물 및 지하매설물에 미치는 변형거동을 추정해야 한다. 침하, 변위가 최소로 또는 허용한도 이하여야하므로 필요시 보강공법의 병행 또는 벽체강성이 크고 차수성 있는 흙막이 벽체를 사용하여야 한다. 그리고 신설구조물, 지반, 기존구조물의 상호작용을 고려하여야 한다.

 

위의 성이 큰 벽체의 순서는 아래와 같다

H-pile+토류판 강널말뚝(sheet pile) SCW CIP 지하연속벽

 

지하수위가 높으면 굴착으로 지하수 유입과 토사가 혼입되어 굴착배면토의 이완, 지하수 저하로 지반침하가 발생된다. H-pile+토류판은 필요시 차수공을 적용하여야하며 CIP는 공 사이에 보조차수공이 필요하고 Sheet pile은 이음부에 문제가 있을 수 있으므로 차수도폭재가 필요하다. 반면, SCW. 지중연속벽은 차수성이 큰 토류벽체로서 별도의 차수공이 필요없다.

 

 

2) 다층토 지반을 굴착하는 경우 토사층과 기반암 사이의 풍화대 내지 풍화암층은 풍화 정도에 따라 지반정수가 달리되는데 이의 추정이 어렵다.

 

3) 흙막이 시공 중 소음 및 진동 유발시 민원의 대상이 되므로 사전천공(pre-auger), 저소음, 저진동으로 해야 하며 시공시 계측을 통해 관리해야한다.

 

4) 동일한 조건이면 공기가 짧고 경제적인 공법을 선택한다.

 

5) 시공 가능 여부를 확인하고 공법을 선정하여야 한다. 굴착깊이가 깊어지면 CIP, Sheet pile은 연결부에서 접합에 문제가 발생되므로 주의해야 한다. 반면, H-pile+토류판, SCW, 지중연속벽은 비교적 깊은 심도의 적용이 가능하다.

 

암반층인 경우 SCW의 적용은 불가하고 Sheet pile은 적용이 어렵다. CIP, 지하연속벽은 특수장비의 사용으로 공사기간이 길어지므로 이를 고려하여야 한다.

 

자갈층인 경우 sheet pile의 타입이 어려우며 SCW는 입경이 굵은 자갈, 호박돌이 섞인 토사 및 전석이 섞인 지반에는 시공성이 결여된다.

 

 

6) 최근 인접 도심지 굴착의 경우 기존 건물에 인접하여 굴착하는 경우가 다수 있는데 건물지하의 좁은 공간에 작용하는 토압은 벽체변위를 근거로 하는 Coulomb토압 또는 Rankine토압과는 일치되지 않는 점이 있다.

 

7) 근입부의 안정성을 확보하여야 한다. 토류벽 붕괴의 가장 큰 위험은 근입부의 불안정 및 붕괴에 있으며 점토지반의 경우 heaving, 모래지반의 경우 boiling, 주동토압과 수동토압의 토압균형(근입장 안정성)이 중요하다.

heaving, boiling이 예상되는 경우에는 흙막이 벽체 배면 또는 굴착저면의 지반을 보강하여야 한다.

 

8) 흙막이에 작용하는 토압이나 수압 및 기타 하중 등이 일정하지 않으므로 굴착진행에 따른 지반거동의 추정이 어렵다. 또한 흙막이에 작용하는 실제의 토압은 이론적 토압인 Coulomb토압 또는 Rankine토압과 달리 굴착 깊이에 따라 선형적 증가를 하지 않는다.

 

 

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