지하연속벽의 분류

4.1 지하연속벽의 분류

4.1.1 공법소개

1) 주열식 벽체 (Contiguous Pile Walls)
흙막이용 구조 벽체로 사용되는 주열식공법에는 주로 철근 및 철골로 보강된 Concete Pile Wall이 대부분이고 이들이 시공 방법에 따라 CIP, PIP, MIP 등으로 불린다.
콘크리트 주열식벽체의 직경을 크게 할 수 있고 이들 조인트 부위의 수 가능성을 개선하고자 소개된 Soil-Cement Wall 공법 중 SCW, SEC, DSM 공법은 일출 혹은 다축 오거나 교반장치에 인장 모멘트 작용시는 별도 철재 보완이 요구되나. 그러나 Jet-Grout, CJG나 CSP 공법은 초고압 분사 유출액(고압수, 공기, 경화재 등) 지반 내에 회전 분사시켜 원주상의 고결체를 형성한다.
2) MIP (Mixed In Place Pile) 공법 → S.C.W
이 공법은 굴착한 공 및 공주위의 자연 토질을 Soil-Cement 또는 Soil-Concrete 화하며 철근을 압입하여 시공되는 Prepacked 공법의 일종이다. 다만, Core Boring으로 굴진이 가능한 지층, 직경 5cm 이상의 자갈이 많은 지층, N치 20 이상인 지층, 전석이 혼재하는 지층에는 적용되지 않는다.
3) CIP (Cast In Place Pile) 공법
이 공법은 보링기로 굴착한 후 공내에 조립된 철근 미 조골재를 채우고 모르타르를 주입하여 현지 조성 파일을 시공하는 공법으로 지하수위가 높은 지층 성토층 등 극히 연약한 지층에 사용되는 공법이다.
4) PIP (Packed In Place Pile) 공법
이 공법은 Screw Auger로 천공한 후 Auger 중심관 선단을 통하여 모르타르 또는 25 mm 이하의 조골재가 혼합된 콘크리트를 주입하며, 철근을 사용할 때는 주입을 완료한 후에 철근을 압입하여 현지 조성 파일을 시공하는 공법으로 지하수위가 높은 지층 성토층 등 극히 연약한 지층에 적용되는 공법이다.
5) 주열식 흙막이벽 (Contiguous Pile Walls)
현장타설콘크리트 말뚝을 연결하여 벽체를 형성하며, 이들 말뚝 내에는 철근 및 H형강 철골을 설치하여 벽체 단면을 보강할 수 있다. 직경이 300~450mm가 많이 사용된다.
•장점
- 비교적 차수성과 벽체 강성이 좋다.
- 시공 중 단단한 지반에도 소음, 진동이 거의 없다.
- 시공 단면이 작아 인접 구조물의 영향이 적고 천공 벽의 붕괴 우려가 적다.
-지지력을 향상하게 시킬 수 있다. (경암까지 굴진 가능).
-불균일한 평면 현상에서도 쉽게 시공 가능
•단점
- 깊은 심도에서는 시공 수직도 문제로 차수 그라우팅 보완 필요.
- 공기가 길고 공사비가 증가한다(지하 본체 벽 시공까지 고려할 경우).
- 일단 시공되면 철거가 어렵다(남의 땅일 경우 보상 문제).
- 가설 벽체로만 사용된다.
6) 지하연속벽 (Diaphragm Wall or Slurry Wall)
벤토나이트 슬러리의 안정액을 사용하여 지반을 굴착하고 철근망 삽입 후, 콘크리트를 타설하여 지중에 철근콘크리트 연속벽체를 형성한다.
국내에서 일반적으로 사용되는 벽두께는 60cm, 80cm, 100cm가 있다.
•장점
- 차수성이 좋고 근입부의 연속이 보장된다.
- 단면의 강성이 크므로 대규모, 대심도 굴착공사시 영구벽체로 사용될 수 있다(Top Down 공법 적용도 가능).
- 소음이 진동이 적어 도심지 공사에 적합하다.
- 대지경계선까지 시공 가능하므로 지하공간 최대 이용
- 강성이 커서 주변 구조물 보호에 적합하며, 주변 지반의 침하가 가장 적은 공법이다.
- 근입 및 수밀성이 좋아 최악의 지반 조건에도 비교적 안전한 공법이다.
•단점
- 공기와 공사비가 비교적 불리(영구적 벽체 사용시는 별도)
- 안정액의 처리 문제와 품질관리 철저
- 상당한 기술 축적이 요구된다.
- 설계상 보완점이 필요한 경우가 있을 수 있다.

4.1.2 지하연속벽(Diaphragm Wall)의 설계개념

지하연속벽은 보통 영구구조물이나 그 일부를 사용되는 관계로 시공 중 조건의 모든 시공단계별 하중 상태를 만족시켜야 하며, 공사 완료 후에는 영구적 구조물로서(Permanent Long Term) 조건에 대한 안정을 검토해야 한다.
1) 시공중상태의 조건
시공 중 벽체 내외의 수두 차와 벽체의 작용 토압을 사용하여 각 시공 단계별 벽체에 작용하는 휨모멘트, 전단력 및 벽체변형을 Computer Program으로 계산한다. 이들 휨모멘트와 전단력 Envelopes로부터 시공 중 할증 계수(0.8)를 곱한 값을 부재설계에 사용하는, 영국 Ove Arup and Partners 설계법이 있다. (즉, 단기 중기허용응력을 20% 증가시키는 규준).
2) 영구적 구조물 사용할 때 조건
시공이 완료되면 벽체는 다음과 같은 하중 변화를 경험하게 될 수 있다.
• 지하수의 변화 (증가)
• 토압의 증가 (주동에서 정지 토압으로)
• 벽체와 지지 슬라브 층의 Creep과 Shrinkage
• 그 밖의 구조물 변화에 따른 하중 재분배
위의 Temporary와 Permanent 조건들을 모두 만족시킬 수 있는 철근량이 지하연속벽 설계에 사용되어야 한다.
또한 시공 중 지나친 벽체의 변형으로 크랙이 발생하면 영구적 구조물 사용 시 강도 저하를 초래하므로 벽체의 안정을 위해 균열(Cracked) 단면설계가 시행되어야 할 것이다.