토류벽공법 선정 시 고려사항

8.1 토류벽공법 선정 시 고려사항

8.1.1 토류벽 주요 공법

1) H-pile + 토류벽
2) Sheet pile
3) SCW
4) CIP
5) 지하연속벽

8.1.2 선정 시 고려사항

1) 지층 조건
(1) 굴착지반이 연약한 점성토 또는 느슨한 사질토의 경우 굴착에 따른 토류벽 변위가 크게 되므로 주변 지반의 침하량이 크고 영향범위도 불량한 지반일수록 크게 됨.
(2) 벽체 강성이 클수록 변위가 적게 되며 벽체 강성은 다음 순서로 커짐.
H-pile+토류판 → sheet pile → SCW → CIP → 지중연속벽
(3) 자갈층인 경우 sheet pile의 타입이 곤란할 수 있고 SCW는 자갈이 큰 경우 예로 10cm 이상에서 시공성이 결여됨.
(4) 암반층에서 CIP는 공사 기간이 길어지고 SCW, Sheet pile은 적용 불가함.
2) 지하수위
(1) 지하수위가 높으면 굴착으로 지하수유입과 토사가 혼입되어 굴착 배면토의 이완, 지하수 저하로 지반침하가 발생하므로 도심지 근접시공에 차수 보강공법의 병행 또는 토류벽이 차수성 있는 공법으로 선정해야 함.
(2) H-pile + 토류벽은 별도 차수공이 꼭 필요하며 CIP는 공사이에 보조 차수공 필요, Sheet pile은 이음부에 문제가 있을 수 있으므로 차수도폭재가 필요. SCW, 지중연속벽은 차수성이 큰 토류벽임.
3) 근입부 안정
(1) 토류벽붕괴의 가장 큰 위험은 근입부의 붕괴에 있으며 점토 지반의 heaving, 모래 지반의 boiling, 주동과 수동토압에 의한 토압 균형 근입 안정이 중요함.
(2) 지반 불량, heaving, boiling 유발되는 경우 H-pile + 토류판의 적용은 불가하며 사용할 때는 반드시 배면, 또는 굴착 저면 지반 보강해야 함.
4) 주변 구조물, 지하 매설물
(1) 주변 구조물이나 지하 매설물이 있는 경우 침하, 변위가 최소로 또는 허용한도 이하여야 하므로 근접시공으로 취급하며 신설구조물, 지반, 기존 구조몰의 상호작용을 고려해야 함.
(2) 이 경우 벽체 강성이 크고 차수성 있는 토류벽체 선정이 필수적임.
5) 환경피해
(1) 소음, 진동 유발시 민원의 대상이 되므로 사전천공, 저소음, 저진동으로 해야 하며 시공 시 계측을 통해 관리해야 함.
(2) 진동 시 대해서는 Sheet pile이 불리하며 기타공법은 큰 문제는 없음.
6) 시공 가능성
(1) 굴착 깊이가 깊어지면 CIP, Sheet pile은 연결부에서 접합에 문제가 발생하므로 주의해야 하고 H-pile + 토류판, SCW, 지중연속벽은 비교적 깊은 심도 적용이 가능함 (30~40m).
(2) 암층인 경우 SCW, Sheet pile은 불가하고 CIP, Slurry wall은 특수장비 또는 공사 기간이 길어짐.
7) 공사 기간, 경제성
같은 조건이면 공기가 짧고 경제적인 공법을 선택함.

8.1.3 평가

토류벽공법의 선정 중에서 중요한 기준은 벽체 강성과 차수성 확보가 근본적인 사항으로 고려해야 함. 즉, 토류벽 자체안정은 물론 지반침하, 지하수유출이 최소화되도록 해야 할 것임.

8.2 흙막이 공법에 따른 문제점

도심지 굴착을 20m예정할 때 ① Sheet Pile ② Soil Cement ③ 현장 타설 흙막이 벽체(C.I.P) ④ Slurry Wall을 채택할 시 예상되는 문제점을 기술하시오
지반은 0~10m : 사질토, 10~15m : 자갈층, 15~20m : 풍화암, 20m이하 : 연암

8.2.1 지반 조건과 검토 방향

1) 검토 방향
도심지 굴착이므로 벽체변형, 주변 지반침하, 지하수유출, 근입부 고정 및 시공성에 대해 집중적으로 검토함.

8.2.2 Sheet Pile

(1) 벽체변형이 크므로 주변 지반침하가 크게 발생할 수 있음.
(2) 지하수 유출은 시공 정도에 따르나 대체로 양호하며 지수재를 사용하면 수밀성을 높일 수 있음.
(3) 연암에 타입이 곤란하므로 근입부가 불안하고 누수가 예상됨.
(4) Sheet Pile 타입과 인발 시 진동으로 주변 지반침하 우려되고, 자갈층 타입이 어려움.

8.2.3 Soil Cement

(1) 벽체 강성은 Sheet Pile보다 큼.
(2) Soil Cement Wall이 겹쳐 시공되므로 차수성이 양호함.
(3) 자갈층에서 시공이 곤란할 수 있고, 지하수가 많은 자갈층에서 집중적인 누수가 발생할 수 있음.
(4) 굴착을 Auger로 하므로 연암 굴착은 불가하게 되고 이 부분에서 누수 및 근입깊이가 부족하게 됨.

8.2.4 현장타설 흙막이 벽체(C.I.P)

(1) Soil Cement 벽보다 강성이 크므로 벽체 변형과 주변 침하가 적게 됨.
(2) C.I.P 간의 접촉부, 수직도 문제로 누수가 예상되므로 C.I.P 공 사이에 별도의 차수시설이 필요함.
(3) 사질토나 자갈층에서 공벽붕괴가 예상되는바 Casing 설치가 필요함.
(4) 암반의 경우 시공 속도는 떨어지나 연암에 근입 시킬 수 있어 근입깊이를 확보할 수 있으며, 소규모 장비로 시공성은 양호함.

8.2.5 Slurry Wall

(1) 가장 가성이 큰 형식으로 벽체변형과 주변 지반 침하를 최소화할 수 있음.
(2) 완성 후 지하수 유출은 거의 없게 되며, 시공 시 자갈층에서 공벽붕괴가 예상되므로 안정액 관리에 신중해야 함.
(3) 시공 장비 규모가 크므로 200~300m2 작업장이 필요하고 안정액 처리가 필요함.
(4) 암층굴착은 Hydro-mill 같은 특수장비가 필요하며, 시공 속도는 떨어짐.
8.2.6 평가
도심지 공사, 지반 조건으로부터 벽체 강성이 크고, 지하수 유출이 적어 주변 지반침하가 적은 공법인 CIP, Slurry Wall이 바람직함.