도심지 건설현장, 가설흙막이 설계기준, 건설기준코드

도심지 건설현장

도심지공사는 토지가 상승, 주차장 확보, 지하공간 활동 등의 이유로 지하층 공사가 수반되며 이를 위한 굴착공사 시 여러가지 문제가 발생 할 수 있음

발생되는 문제점으로 도류벽 변위, 지하수유출로 인한 지반침하, 소음 및 진동으로 인한 민원, 진동으로 인한 인접구조물 피해, 지하수 유출로 인한 지반침하 및 토사 유출, 침하로 인한 주변 지중매설물 변형 등이 있음

도심지 지반굴착 전 사전조사로 주변 구조물 안전점검을 해야하며 지반조사(인접대지 또한 지반조사에 포함하여 굴착 시 영향 검토) 주변매립 구조물 조사(도시가스,고압선,통신선 등 매립구조물 위치 참고) 해야 함.

대책으로 철저한 계측관리로 이상징후 포착시 작업 중지하고 원인을 파악해야 하며 굴착장비에 소음방지기를 부착하고 방음벽 및 분진망 설치하고 무진동 파쇄공법 검토 등으로 소음 및 진동 민원에 대응해야 함. 토류벽 배면토 유출, 지하수위 상승 및 지표수 유입시 유출되는 토사가 주변 지반침하의 원인 될수 있음.

연약지반 기준

점성토N<4

사질토N<10

스크류잭과 선행하중잭의 차이 

 

시공과  공용  중  양압력  및 부력  저감  사례(Dewatering)

드럼통에 산소용접으로 구멍을 뚫어 물 관리 

 

도심지  토공  및  흙막이 공사  애로사항

암판정(돌)

1) 개략적  암판단  방법
• 백 호우 버킷으로 긁었을 때 먼지 가 풀풀 나는 곳 부 터 풍화암, 긁어모아지는 건 풍화토 
•    풍화암   = ripping암, 32톤   불도저의 리퍼로 밀리나 안 밀리나 판정 분류
•    시편  시험하여  70 Mpa 이상이면  연암, 이하는 풍화암

암판정 절차

1. 암판정 위원회 개최 통보 12월 1일

2. 암판정위원회 회의 및 현장 확인 12월 4일

3. 시료채취(외부기관) 12월 4일

4. 시험성적서 및 암판정 보고소 11일 걸림

5. 시료 시험결과 확인 12월 15일

6. 시공사 암판정 관련 접수 12월 16일

7. 감리단 암판정 관련 서류 검토, 보고 12월 18일

총 18일 이상 걸림

(1) 시공사 요청(종·횡단 도면, 토적표 작성), 암판정 계획서 작성
(2) 건설사업관리인 검토
(3) 암판정위원회 구성(시공사, CM 단, 발주처)
(4) 준비물(락카, 줄자, 레벨, 카메라, 야장, 슈미트 해머, 삽, 시료채취용 마대)
(5) 암판정   위원회   육안   확인(풍화   정도, 절리, 암색   등), 브레카   확인, 리핑, 슈미트 
해머  강도 시험, 시료 밀봉 싸인
(6) 암석  시험의뢰(탄성파, 물성치)
- 압축강도(KSF 2519)
- 탄성파  속도(ASTM D 3148)
- 필요  시료 : 정방형  시료  5 ×5 ×5cm, 10개
(7) 설계변경(결과물 정리)

 

가설흙막이 배면 유의사항

• 암판정  현황  - 지표수  유입  방지(콘크리트, 천막)
• 가설 펜스 이중 작업
• 항타기 리더기 간섭
• 계측기  캡  보호

 

국가건설기준센터(KCSC)

건설기준코드체계란 건설 공종별 세부내용에 체계적으로 분류하고 총 6자리 숫자를 부여하여 관리, 이용의 효율성을 극대화한 체계로 설계기준 (KDS)과 시공기준(KCS)으로 구분한다.

 

KDS/KCS 00 00 00 : 2023(발행 연도)

첫 번째 00 : 공통 편, 시설물 편 구분

두 번째 00 : 전문 코드 특성을 반영한 체계적인 분류

세 번째 00 : 세부기준의 내용

 

건설기준 코드번호(예)

대분류(2자리) KDS 11 00 00 지반설계

중분류(2자리) KDS 11 10 00 지반설계일반

소분류(2자리) KDS 11 10 10 지반계측 (단위코드 제, 개정)

https://www.kcsc.re.kr/Search/ListCodes/5010

국가건설기준센터(KCSC)

 

 

가설흙막이 설계기준

KDS 21 30 00

목적 : 가설흙막이 설계시 굴착지반 및 주변구조물의 안정성 확보와 피해를 방지하기 위한 설계기준을 제시해야 함. 

검토사항 : 주변환경이나 민원발생 가능성 등을 종합적으로 고려하여 흙막이벽의 안전성, 지보공의 안전성, 굴착저면의 안전성에 대한 검토는 필수항목이고 주변 구조물에 대한 안정성 검토와 지하수 처리에 관한 문제도 고려해야 함.

가설흙막이 벽체 후면 수위가 조사수위와 달리 상승도리 수 있는 경우에는 가설흙막이 설계시 현장 여건을 감안 해 지하수위를 상승시켜 설계해야 함. 지반침하 관련사항을 검토해야함.

1. 구조물 기초나 지하수 구조물을 위한 개착공사 시 가설흙막이 공사에 적용

2. 가설흙막이 벽체와 지지구조 형식은 다음과 같으며 각 공법의 적용은 설계도에 따름

벽체 형식에 따른 분류 -

가 .엄지말뚝 흙막이 판 벽체

나.강널말뚝벽체

다. 소일시멘트 벽체

라. CIP 마.지하연속벽체

지지구조 형식에 따른 분류

가.자립식

나.버팀구조 형식

다.지반앵켜 형식

라.네일링 형식

마.경사고임대 형식

흙막이 벽 배면의 지반보강 그라우팅

가.JSP공법

나.LW공법

다.SGR공법

라.숏크리트 공법

가설흙막이 계측

흙막이의 경우 가설벽체인지 영구벽체인지에 대한 것과 지반조건, 주변 구조물 등에 미치는 영향에 따라 설계시 발생하는 변위를 고려하여 사용 부재의 안정성 외에 변위의 안전성도 함께 고려하여 설계하였음에도 불구하고, 계측과정에서 일반적인 변위 관리기준을 사용하게 되면 설계와는 무관하게 변위를 유발시키면서 굴착을 관리하는 상황이 발생하게 되어 설계시 확보해둔 안전율이 무시되는 시공관리가 될 수 있다. 설계에서 예측한 부재력과 변위를 관리기준으로 삼아 시공 관리하도록 하는 것이 중요.

허용응력 할증 계수

이 기준에서 제시된 허용응력 값들에 다음과 같은 할증 계수를 곱하여 적용

1. 가시설 구조물의 경우 : 1.5 (철도하중 지지 시 1.3)

2. 영구 구조물로 사용되는 경우 
   가. 시공도중 : 1.25
   나. 완료 후 : 1.0

3) 공사기간이 2년  미만인 경우에는 가설구조물로, 2년 이상인 경우에는 영구 구조물로 간주하여 설계한다. 만약 가설구조물이 2년을 경과하면 안정성을 보장할 수 없으므로 안전점검 또는 안전진단을 실시하여 흙막이 벽의 상태를 파악하여야 
하며 잔여공사기간을 고려하여 안정성이 확보되는 대책을 수립하여야 한다.
4) 중고 강재 사용 시 : 신강재의 0.9 이하로 하되 시험 치를 적용할 수 있으나, 중고 강재의 손상상태가 충분히 반영된 시험 결과이어야 한다.

강재(구재)의 재사용 및 부식을 고려한 허용응력 저감계수 =0.9

소위 중고 자재, 재사용하면 녹이 슬고 부식될 수 있으니 저감계수를 적용한다.

WALE 설계 (구간 11.9m-13.6m) 예시

가설흙막이  공사  시방서

1) 엄지 말뚝, 버팀대 및 띠장 등에 사용되는 강재는 표 2.2-1에 따르며, 각각의 기준에서 정하는 품질 수준에 적합하여야 한다.
엄지 말뚝, 버팀대 및 띠장 등에 사용되는 강재

주) KS D 3503 강재 적용은 비용접 부재로 한정한다. 다만, 판 두께 22㎜ 이하의 가설자재로 사용하는 경우에는 
용접 시공 시험을 통해 용접 구간에 문제가 없음을 확인한 후 사용하여야 한다.(KDS14 31 05, 참조)

 KS강재 개정자료(SS400 → SS275)

인장강도의 명칭이 항복강도로 바뀌었다 

구 KS SS400(인장강도 400 Mpa)가 새 KS의 SS275(항복강도 275 Mpa)로 바뀌었다. 구 SS400의 항복강도는 245 Mpa였으나 약 12% 상향됨

 

건설기술진흥법에 의한 강재 시험

종별		시험종목	시험방법	시험빈도	비고
일반 구조용 압연 강재 (KS D 3503) 흙막이용 자재로 제한		1.치수 2.인장강도 3.항복강도 4.연신율	KS D3503	제품규격마다 공급자마다	공사시방서(또는 설계도서)에 명시된 제품과 동등 이상여부 확인 치수는 두께만 시험

 

LW( Labiles Wasser Glass) 공법 가설흙막이 차수공법

실(seal)wo (㎥ 당)			LW (0.5㎥ 당)
시멘트(㎏)	벤토나이트(㎏)	물(L)	A액		B액
200	62.5	910	규산소다(L)	물(L)	시멘트(㎏)	벤토나이트(㎏)	물(L)
			315	185	250	22	428

 

LW(Labiles Wasser Glass) 공법 주입재

①  규정된 약액을 배합비에 맞추어 혼합하여 주입 목적에 맞는 혼합액이 만들어지는 가를 확인하여야 한다.
②  규산소다(물유리)는 비중이 1.38 이상인 3호를 사용하여야 한다.
③ 물은 청정수를 사용하여야 하며, 주입 시 약액의 온도는 가능한 한 20℃를 유지하여야 한다.
④  염분 함량인 2% 이상인 지하수 또는 해수와 접촉이 예상되는 지역은 벤토나이트의 성능이 저하될 수 있으므로 염수용 벤토나이트를 사용하여야 한다.
⑤  주입재의 배합은 표 2.8-3을 표준으로 하되, 배합 시 겔타임은 통상 60~120초가 확보되어야 하며, 현장에서 시험시공 후 재조정할 수 있다.

규산소다액체를 현장으로 가져옴, 물, 시멘트, 규산소다 섞는 순간 아주 빠르게 시멘트가 굳어버림..

LW 공법 : 반의 투수성 저하 및 차수를 목적으로 정한 물유리계 약액 주입 방식의 그라우팅으로서 실링재 겔타임에 의한 지하수 안정 후 공내 멘제튜브를 이용하여 저압 분사하여 지반을 
고결시키는 공법

LW 공법

 

가설흙막이 벽체 및 지지 방식

흙막이벽 

• 엄지 말뚝가로 널
• Sheet Pile - 강재로 되어 있음. 하천공사에 주로 쓰임 ㄷ 자로 엮어 사용
• CIP - 철근콘크리트 재질
• SCW - SOIL 시멘트 WALL 흙, 시멘트, 벽으로 구성됨. 흙벽으로 보임 점성토에서는 강도가 4메가 파스칼로 나옴 차수는 잘됨
• 슬러리월 -엄지말뚝가로 널(6만 원)과 슬러리월(60만 원)의 단가차이가 남. 지하주차장의 외벽이라고 보면 됨. TOP DOWN 공법(지상층 지하층 동시에)으로 건축 본 구조물에 포함됨
• sk패널  - 상수도, 통신 공사 할 때 기성품으로 된 패널을 연결해 사용, 주로 협소한 공간에서 사용됨

지지구간

• 자립식 -지지대가 아예 없이 벽체가 혼자 서있는 것. 높이가 4M이면 엄지말뚝가로널이 8M가 들어가야 함. 자립식은 5M 이하만 사용, 그 이상은 변형이 옴. 변형이 와도 괜찮은 현장에서 사용
• 버팀보식(strut)-가장 많이 사용됨 H 빔을 얽혀 사용함. 토압이 작용하면 변형이 올 수밖에 없음. 
• TIe Road -
• Soil Nail - 흙막이 현장에서 토류판으로 하다가 풍화암등 단단한 지반에서 사용, 부식이 안되도록 그라우팅 장착 후 당겨줌 
• Rock Bolt - 터널현장에서 사용, 연약한 암반을 일체화시켜주는 목적 
• Top Down - 슬러리월과 TOP DOWN 월은 영구 벽체로 사용함
• 어스앵커 - 길게 PS강연선을 10M-30M 시공함. 기반시설 상수도 하수도 관로에 영향을 미쳐 땅 꺼짐 현상이 발생할 수 있음. 
• IPS/ PS 

 

가설 흙막이 중점 품질관리사항

1. 스트러트좌굴 -용접불량등이 생겼을 때 생김

2. 측압

3. 보일링

4. 히빙

5.Piping

6. 피압수

7. 소단(과굴착)

8. 상, 하수도관 파손

 

정보화 시공관리(계측)

발파 시 진동계 소음계 등 

건물에 균열이 얼마큼 됐는지 확인함

 

설계심의  시  주요  검토사항

1) 가시설 흙막이 평면도는 CIP 공법, 단면도는 토류판(T80mm) 서로 상이함 
‐ 경제성을 고려하여 투수층, 불투수층에 따른 흙막이 벽체 공법 적용
2) 지하수위에 따른 흙막이 벽체 차수 공법 적용할 것
3) 주변 도로 변형 최소화를 위해 버팀대 Screw jack -> Preloading jack으로 검토
4) 가시설 흙막이 Post pile과 건축 기둥 및 벽체 간섭 검토
5) 지하수위가 높으므로 영구 배수 공법 적용 검토(디워터링 반영 시 기계도면의 
집수정 용량 확인)
6) 가시설 흙막이 설치 순서 및 해체 순서 도면 추가(소규모 현장들은 필수) 설계사무소에 요청 
7) 코너 스트러트 부위 브레이싱 설치 검토

8) 흙막이용 H빔 중고자재 사용 시 재사용 및 부식을 고려한 허용 계수 구조계산서에 반영
9) Post pile 근입장 콘크리트 채움 반영
10) 가시설 흙막이 구조계산서 제출
11) 가시설 전개도, 단면도, 상세도 도면 누락분 추가
12) 발전기실 우측 단차 부위 지내력 확보 방안 검토(C급 레미콘 등）
13) 포장 부위 배수계획이 전혀 없으므로 검토
14) 옥상 우수받이 및 연결관 추가
15) 우수 수리 계산서 제출
16) 지하주차장에 물이 유입되지 않도록 상부 무소음 횡단 트렌치 설치

17) 집수정 위치가 차량 진입 바퀴에 간섭되므로 위치 변경 요망
18) 집수정 간격이 현재 약 80m이므로, 청소와 관리를 고려하여 집수정 간격 조정
19) 현황측량도, 지하매설물도 추가
20) 상수 계획 평면도 추가
21) 옥상조경 배수층 포함 배수계획 및 관수 계획 검토

 

자료출저 김성남 교수님 강의에서