흙막이 가시설의 신공법 소개 및 동향
최근 흙막이 가시설 관련 새로운 기술들이 지속적으로 개발되고 있습니다.
도심지 초고층 빌딩 등 지하층 공사의 난이도가 어려워 짐에 따라 나타나는 현상으로
건설현장 엔지니어들이 알아두면 좋을법한 신공법 몇가지를 소개하고자 합니다.
1. IPS(Innovative Prestressed Support) 공법
IPS공법은 “Innovative Prestressed Support" 시스템의 약자로서 “혁신적 프리스트레스트 가시설 공법”을 의미하며 강선과 짧은 받침대를 사용하여 기존의 버팀보를 대체하는 흙막이 가시설 공법입니다.
IPS 공법은 프리스트레스 고강도 강선을 사용하여 토압에 저항하고 보다 안정적인 흙막이 상태를 만드는 공법입니다. 이 공법에서는 일련의 강관 또는 속이 빈 강봉을 먼저 설치 한 다음 고강도 강철 와이어를 파이프 또는 막대에 삽입하고 특정 장력 수준으로 조여 토압에 저항하는 반력을 만듭니다.
IPS 공법은 기존 옹벽 공법에 비해 몇 가지 장점이 있습니다. 빠르고 효율적이며 비용 효율적이며 굴착 및 되메우기의 필요성을 최소화하여 전체 공사 시간과 비용을 절감할 수 있습니다. 또한 이 공법은 높은 수준의 유연성을 제공하며 다양한 토양 유형과 경사각에 사용할 수 있습니다. 고강도 강선을 사용하면 더 강하고 안정적이며, 흙막이의 횡력에 대한 저항력을 향상시킬 수 있습니다.
2. 고강도 강관 버팀보 공법
이 시스템은 높은 수준의 안정성과 안전성을 제공하면서도 비교적 빠르고 쉽게 설치할 수 있도록 설계되었습니다. H형강 버팀보 공사보다 약 30%의 공기 단축 효과를 볼 수 있습니다. 또한 브레이싱재 생략으로 버팀보 작업공정이 단순합니다. 가시설의 간섭 최소화로 굴착작업이 빨라지고 본 구조물의 설치가 용이합니다.
시공은 고강도 강관을 사용하여 흙막이 길이를 따라 일정한 간격으로 지반에 수직으로 설치합니다. 또한 사용되는 고강도 강관은 흙막이 벽체에 추가적인 지지력과 안정성을 제공하는 강철 웨일을 사용하여 수평으로 연결됩니다.
이 시스템의 주요 장점 중 하나는 유연성입니다. 이 시스템은 다양한 굴착 구성에 맞게 맞춤화할 수 있으며, 변화하는 현장 조건에 맞게 쉽게 수정하거나 조정할 수 있습니다. 또한 시스템에 사용되는 고강도 강관은 내구성이 뛰어나고 부식에 강해 열악한 환경 조건에서 사용하기에 이상적입니다.
3. PS-S 공법
PS-S 공법은 프리스트레스 강봉 또는 철근을 사용하여 흙막이를 지지하고 추가적인 안정성을 제공하는 시스템입니다. 이 시스템은 일반적으로 토양이 느슨하거나 약하거나 불안정하기 쉬운 굴착시 흙막이 가시설 공법으로 사용됩니다.
프리스트레스가 도입된 띠장재와 폐단면 사각강관을 버팀보로 함께 이용하여 버팀보 수평간격을 최대 10m, 중앙파일 간격을 최대 15m로 하는 흙막이 가시설 공법입니다.
PS-S 공법의 주요 장점 중 하나는 까다로운 토양 조건에서도 높은 수준의 안정성과 안전성을 제공할 수 있다는 점입니다. 프리스트레스 철근은 흙막이의 토압에 대한 지지력을 보강하고 이동이나 붕괴를 방지하는 데 도움이 되며, 폐단면 사각강관으로 설치되는 스트럿은 주동토압에 저항하고 흙막이 벽체를 추가로 지지하는 데 도움이 됩니다. 또한 이 시스템은 비교적 빠르고 쉽게 설치할 수 있어 시공 시간과 비용을 줄일 수 있습니다.
4. ARCH 띠장 공법
ARCH 띠장 구조는 굴착 내부에 설치되는 가시설 구조체와 구조체의 내부에 배치된 보강 빔들로 구성 됩니다. 보강보들은 굴착된 지반의 토압이 각각 보강보의 양쪽 끝을 통해 양쪽 굴착된 지반에 전달되도록 구성됩니다. 가시설 구조체와의 사이간격이 보강보의 중앙에서 양쪽 끝으로 갈수록 증가하여 원호형 구조를 형성합니다.
이 기술은 다수의 보강보로 구성된 아치 지지부재를 굴착된 지반 내부의 흙막이 벽체에 연결하고, 아치 지지부재의 하중 전달 현상을 통해 작용하는 토압을 수평반력으로 변환해 반대 토압을 상쇄함으로써 토압에 저항하는 기술입니다. 외부 하중의 도입 없이 작용하는 토압을 아치지지부재에 의해 수평반력으로 변환하고, 기하학적 특성으로 인해 반대방향의 토압을 균등하게 상쇄하는 구조적 특징을 가지고 있습니다.
본 공법의 주요한 특징은 띠장과 Arch 버팀보의 일체식 무지보 흙 막이 공법으로 시공 공정의 단순화로 시공시간이 단축되며, 부재간 연결비용이 절감되어 경제성(기존 공법 대비 강재량 20% 절감)이 우수한 것이 특징입니다. 또한 굴착구간 중앙에 철골이 사용되지 않기 때문에 작업 공간 확보가 용이하고 주 구조물과의 간섭을 최소화할 수 있습니다.
댓글