흙막이 공법의 종류 및 장단점
1. 흙막이 공법이란?
가설 흙막이는 건설 활동 중에 굴착 구간 또는 제방을 임시로 지지하도록 설계된 구조물입니다.
굴착 중에 흙이나 암석을 안정화하여 토사의 붕괴로 인한 재산 피해, 부상 또는 인명 손실로 이어질 수 있는 사고를 방지하기 위해 가설 흙막이가 필요합니다.
가설 흙막이는 일반적으로 강철, 목재 또는 콘크리트와 같은 재료로 만들어지며 굴착이 완료되면 제거하도록 설계되어 있습니다. 가설 흙막이에는 CIP(Cast in Place)공법, Sheet Pile 공법, 토류판 공법, 숏크리트 공법 등 여러 유형이 있습니다. 사용되는 가설 흙막이의 유형은 토양의 깊이와 유형, 인근 구조물이나 지장물의 존재 여부, 현장부지의 가용성 등의 요인에 따라 달라집니다.
가설 흙막이는 굴착 및 건설 활동 중 토사 붕괴를 예방하는 중요한 안전 조치이며, 작업자와 일반 대중의 안전을 보장하기 위해 숙련되고 자격을 갖춘 전문가가 설계 및 시공을 수행해야 합니다.
2. 흙막이 공법의 종류별 장단점
1) CIP 공법
CIP(현장 타설) 공법은 도심지 고층 건축물 건축시, 굴착깊이가 깊은 프로젝트를 위해 널리 사용되는 건설 기법입니다.
장점
설계 최적화
CIP 공법을 사용하면 벽 두께, 철근 배치, 표면 마감 등 콘크리트 구조물을 맞춤화할 수 있습니다.
높은 내구성
CIP 공법은 습기, 화재, 지진과 같은 환경적 요인에 강하고 내구성이 뛰어난 구조물을 만들어냅니다.
지하수 유입 방지
CIP 공법은 타 공법에 비해 더 엄격하게 시공 오차를 제한하므로 구조적 무결성이 향상되고 조인트 수가 줄어들어 누수 및 유지보수 문제가 발생할 위험이 줄어듭니다.
공사중단 최소화
CIP 공법은 인접 구조물에 미치는 영향이 최소화되므로 도심지나 민원이 예상되는 현장에 이상적인 선택입니다.
단점
공사기간의 증가
CIP 공법은 콘크리트를 제대로 양생하는 데 시간이 필요하기 때문에 시트파일 공법이나 토류판 공법에 비하여 비교적 시간이 오래 걸리는 공정입니다. 따라서 시공 시간이 길어지고 추가 지원 시스템과 임시 구조물을 설치해야 할 수 있습니다.
공사비용 증가
CIP 공법은 숙련된 인력, 특수 장비, 더 긴 시공 시간이 필요하기 때문에 비용이 더 많이 들 수 있습니다.
현장 제약
CIP 공법은 장비 및 자재를 위한 더 많은 공간이 필요하므로 지극히 협소한 현장이나 대형 장비의 접근이 제한된 현장에서는 사용하기가 어렵습니다.
품질 관리 난이도 상승
CIP 구조물의 품질은 작업자의 기술과 사용되는 자재의 품질에 따라 크게 달라집니다. 잘못된 시공 방법이나 자재 품질은 추후 구조적 문제로 이어질 수 있습니다.
2) Sheet Pile(시트 파일) 공법
시트 파일 공법은 임시 또는 영구 굴착 지지대와 방파제 및 지하격벽 건설에 사용되는 일반적인 공법입니다.
장점
다용도성
시트 파일은 강철, 강화 플라스틱 등 다양한 재료로 제공되며 다양한 토양 조건에서 사용할 수 있어 건설 프로젝트에 다용도로 사용할 수 있는 공법입니다.
공사비용 절감
시트 파일은 일반적으로 다른 굴착 지원 방법에 비해 비용 효율적인 옵션으로, 필요한 자재가 적고 설치 시간이 짧아 인건비가 적게 듭니다.
민원 최소화
시트 파일 벽체는 진동만 효과적으로 제어할 수 있다면, 주변 지역에 미치는 영향을 최소화하면서 설치할 수 있으므로 도시 환경이나 접근이 제한된 현장에서 사용하기에 이상적입니다.
단점
사용 깊이 제한
시트 파일은 깊이가 제한되어 있어 깊은 굴착이나 상당한 토압 지지가 필요한 현장에는 적합하지 않을 수 있습니다.
소음 및 진동
시트 파일 설치 시 소음과 진동이 발생할 수 있으며, 이는 인근 사업체나 거주자에게 방해가 될 수 있습니다.
부식으로 인한 내구성 저하
강판 파일은 부식이 발생하기 쉬우므로 수명이 단축되고 유지보수 및 수리가 필요할 수 있습니다.
환경 문제
시트 파일 설치는 부식으로 이한 녹물 발생으로 환경에 영향을 미칠 수 있으며, 인허가청의 허가 또는 추가 대책이 필요할 수 있습니다.
3) H-PILE + 토류판 공법
목재 공법은 임시 또는 영구 굴착 지지대 및 옹벽 건설에 사용되는 전통적인 기술입니다.
장점
가용성 및 경제성
목재는 널리 구할 수 있으며 일반적으로 강철이나 콘크리트 등 굴착 지지대에 사용되는 다른 재료보다 저렴합니다.
설치 용이
목재는 비교적 설치가 쉽고 현장에서 필요한 크기와 모양으로 절단할 수 있습니다.
현장 미관 향상
목재 벽은 자연스럽고 소박한 외관을 제공하며 주변 환경과 잘 어우러질 수 있습니다.
재사용 또는 재활용 가능
프로젝트 완료 후 목재를 재사용하거나 재활용할 수 있어 폐기물을 줄이고 환경보호에 기여할 수 있습니다.
단점
내구성
목재는 시간이 지남에 따라 썩고 부패하기 쉬우므로 수명이 단축되고 유지보수 및 수리가 필요할 수 있습니다.
제한된 깊이
목재 벽은 깊이 범위가 제한되어 있어 깊은 굴착이나 상당한 토압 지지가 필요한 프로젝트에는 적합하지 않을 수 있습니다.
화재 위험
목재는 가연성이므로 일부 환경이나 건설 현장에서는 화재 위험이 있을 수 있습니다.
환경 문제
목재 사용은 삼림 벌채 및 서식지 파괴와 같은 환경적 영향을 미칠 수 있습니다.
4) 지하연속벽 공법 (Slurry Wall)
슬러리 벽 공법은 지하 또는 지하철 터널과 같은 지하 구조물 건설뿐만 아니라 깊은 굴착시 토압 지지에도 사용되는 기술입니다.
장점
강력한 토압 지지력
슬러리 벽은 깊은 굴착을 위한 강력한 토압 지지력을 제공할 수 있으며 높은 수압에 견딜 수 있습니다.
다양한 토질 조건
슬러리 벽은 연약지반과 암석을 포함한 다양한 토양 조건에서 사용할 수 있습니다.
주변 영향 최소화
슬러리 벽은 주변 지역에 미치는 소음과 진동 등의 영향을 최소화하면서 설치할 수 있으므로 도심지나 접근이 제한된 현장에서 사용하기에 이상적입니다.
방수 기능
슬러리 벽은 지하수 침투를 제어하는데 효과적인 공법으로 방수가 필요한 지하 구조물에 신뢰할 수 있는 솔루션이 될 수 있습니다.
단점
비용 증가
슬러리 벽 공법은 특수 장비와 자재가 필요하고 높은 수준의 기술 전문 지식이 필요하기 때문에 다른 공법보다 비용이 많이 들 수 있습니다.
환경 문제
슬러리 벽을 설치하면 토양 교란, 슬러리 내 화학 첨가제 (벤토나이트) 사용 등 환경에 영향을 미칠 수 있으므로 추가적인 환경 대책이 필요할 수 있습니다.
설계변경 어려움
슬러리 벽은 한 번 설치되면 수정이 어려워 건설 프로젝트의 유연성을 제한할 수 있습니다.
내진설계 어려움
슬러리 벽은 고립된 구조물이 아니며 주변 토사와 접촉하고 있습니다. 지진 발생 시 슬러리 벽과 토양 사이의 동적 상호 작용은 벽체의 거동에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 그러나 이러한 상호 작용을 정확하게 모델링하는 것은 굉장히 난이도가 높은 구조 해석 작업입니다. 또한, 지진 하중을 받는 슬러리 벽의 거동은 비선형적이므로 선형 방정식을 사용하여 예측하기 어렵습니다. 또한 벽체의 거동은 노후화 또는 성능 저하로 인해 시간이 지남에 따라 변할 수 있으며, 이는 내진 설계를 더욱 복잡하게 만들 수 있습니다.
3. 흙막이 공법 선정시 주요 고려사항 (건설안전기술사의 제안)
흙막이 공법을 선택할 때는 다음과 같은 몇 가지 주요 고려 사항을 염두에 두어야 합니다.
토질 유형 및 조건
토질의 종류와 상태는 흙막이 공법 선택에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. CIP 와 같은 일부 공법은 특정 토질 유형에서 다른 공법보다 더 잘 작동합니다. 토질 상태와 지하수위나 토사의 거동과 같은 잠재적인 문제를 철저히 평가하는 것이 중요합니다.
흙막이 높이와 경사도
흙막이 높이와 경사도 공법 선택에 영향을 미칩니다. 예를 들어, 벽체 높을수록 CIP 및 SLURRY WALL 공법과 같이 더 견고한 공법이 필요할 수 있으며, 벽이 짧을수록 시트 파일 공법이 더 적합할 수 있습니다.
내구성
흙막이 벽체의 예상 수명도 고려해야 합니다. CIP 공법과 같은 일부 공법은 내구성이 뛰어나고 수명이 더 길 수 있는 반면, 토류판 공법과 같은 일부 공법은 유지보수 또는 교체가 더 자주 필요할 수 있습니다. 예상 공정표를 작성하고, 예상되는 굴착 이후 구조체 형성의 기간 동안 흙막이가 안정적인 상태를 지속할 수 있는지 전문기술자의 검토가 필요합니다.
이러한 요소들을 신중하게 평가하고 특정 상황에 가장 적합한 공법을 선택하면 프로젝트의 요구 사항을 충족하는 안전하고 효과적인 가설 흙막이를 선정할 수 있습니다.
댓글