1. 흙파기 공법 및 토공장비
흙파기공법
- 터파기 : 기초공사를 위한 절토, 성토, 정지, 배토, 매토, 다짐작업 등
1) 터파기 경사각 : 휴식각의 2배
2) 성토 : 흙은 채우는 것, 1:4 이상의 급경사지는 원지반과 밀착 (배수처리 주의)
3) 되메우기 : 모래로 되메우기 할 경우 물다짐 (다짐밀도 95%이상)
4) 흙의 부피증가율 : 경암 (70~90%) > 연암 (25~60%) > 혼합물 (30%) > 진흙 (30~50%) > 모래 (15~20%) > 자갈
* 물에 의해 체적이 증가함
- 흙파기 공법
1) 오픈컷 (경사면 파기, 흙막이 버팀대, 어스앵커) : 지반이 양호하고 여유있을 때 사용
2) 아일랜드 컷 : 중앙부분을 먼저 터파기하고 기초 축조 후 주변 흙 굴착
3) 트렌치 컷 : 주변부를 선굴착 후 중앙부 굴착
4) 수평버팀대 공법 (Strut) : 가장 일반적인 공법, 널말뚝을 박고 흙파기를 하면서 수평버팀대 설치
* 널말뚝 : 흙막이 벽체
- 토공기계
굴삭용 기계 : 굴삭량 1000m^3 이상시에 사용이 유리하고, 그 이하는 인력에 의한 것이 유리
1) 파워셔블 : 기계가 서 있는 위치보다 높은 곳의 굴착
2) 백호우(드래그셔블) : 기계가 서있는 위치보다 낮은 곳의 굴착
3) 드래그라인 : 기계가 서있는 위치보다 낮은 곳 + 넓은 면적 + 연질지반
4) 크램셀 : 수직굴착 + 좁은 곳 + 사질지반
배토 정지용 기계 : 지면을 고르게 하는 작업
1) 불도우저 : 최대 100m에서 배토작업, 운반거리 50~60m
2) 앵글도저 : 산악지역 도로개설, 좌우 각도 회전 가능
3) 스크래이퍼 : 흙을 깍으면서 동시에 기체내에 담아 운반하고 깔기, 작업거리 100m~1.5km
4) 그레이더 : 땅고르기, 정지, 도로정리
다짐용 기계 : 흙에 외력을 가해 공극을 최소화하는 작업
1) 전압식 : 로드 롤러, 트램핑 롤러, 타이어 롤러 등
2) 진동식 : 진동롤러, Vibro 컴팩터(사질 다짐용), 진동 타이어 롤러
3) 충격식 : 람마(Rammer), Compactor(Tamper)
* 내연기관의 폭발력으로 충격을 주어 다짐
2. 흙막이 공법
흙막이
- 토압에 따른 설치 위치
1) 흙막이 버팀대 : 기초파기 밑바닥에서 그 깊이의 1/3 위치 (보통 1/200~1/300 정도 처지게 시공)
2) 띠장이음 : 버팀대 간격의 1/4 위치에 설치
* 띠장끼리 이을 때, 단순보에서 1/4 지점이 휨응력을 제일 적게 받기 때문에 (등분포하중)
3) 널막뚝 : '1:2:1' 비율로 깊게 설치, 측압 계숙에 따라 토압계로 측정하고 설치
널말뚝 산정시 고려사항
1) 히이빙 파괴 : 흙막이 바깥 흙이 안으로 밀려들어와 불룩하게 되는 형상
- 하부 지반이 연약하여 바깥에 있는 흙의 중량 + 지표면의 적재하중을 이기지 못할 경우
2) 보일링 현상 (분사 현상) : 지하수위차로 인해 모래지반의 지지력이 급격히 없어지는 현상
- 흙막이 저면의 특수성이 좋은 사질지반에서 지하수가 얕거나 상승하는 피압수로 인해 모래입자가 부력을 받는 경우
3) 파이핑 현상 : 흙막이 벽의 부실공사로 뚫린 구멍으로 지반내에 물 통로가 생기는 현상 (보일링 동반 가능)
- 방지 방법 : 강성이 높은 흙막이 벽, 밑넣기를 깊게, 지반개량 공법, 토질 치환, 말뚝박기, 아일랜드 공법 채택 등
흙막이 공법의 종류
- 간단한 흙막이
1) 줄기초 흙막이 : 깊이 1.5m, 나비 1m 정도, 옆 벽의 붕괴를 방지하기 위해 널판, 띠장, 버팀대 사용
출처 : 코네스 빔
2) 연결재 당겨 매기식 흙막이 : 지반이 연약하여 버팀대로 지지하기 곤란한 넓은 대지에 사용
3) 버팀대식 흙막이
- 빗 버팀대식 : 줄파기와 규준띠장을 대고 널말뚝을 박고, 중앙부, 주변부의 흙을 팜
- 수평 버팀대식 : 빗 버팀대와 같이 중앙부의 흙을 파고, 지주 말뚝을 박은 후 휴식각에 따라 남겨둔 흙 파기
- 널말뚝에 의한 흙막이 공법
1) 목재널말뚝 : 높이 4m(초과시 철재), 생나무 사용
2) 철재널말뚝 : 용수가 많고, 토압이 크고, 기초가 깊을 때 사용
3) 철콘널말뚝 : 프리캐스트 콘크리트 널말뚝
- 지반 정착 공법 (어스 앵커) : 흙막이 벽의 배면 흙 속을 원통형으로 굴착하여 앵커체를 설치
- 지하연속벽 공법 : 말뚝을 주열식으로 나열하는 방법, 지반에 연속적인 벽체를 형성하는 방법
*CIP, PIP, MIP, ICOS, 슬러리월 등의 방법
1) ICOS 공법 (제자리 콘크리트 말뚝 공법) : 제자리 콘크리트 말뚝을 주열식으로 나열하여 연속벽 구성
- 벤토나이트(이수)를 이용하여 굴착 : 팽창진흙
- 저소음, 저진동 공법
- 흙막이 효과가 좋고, 인접건물의 침하우려 시 유효하다
2) 슬러리 월 공법 : 벤토나이트를 이용하여 일정폭의 지반을 굴착하고 철근과 콘크리트 타설
- 가장 안정적인 공법, 저소음, 저진동, 벽체 강성 우수
- 이동 느리고, 시공비 고가, 수평 연속성 부족
- 물시멘트비 50% 이하, 설계기준 강도의 125% 이상, 피복두께 80mm 이상
* 탑다운 공법(역구축 공법)은 슬러리월에 의해 지하 흙막이를 한 후 기둥과 기초를 선시공하고 공사를 진행
- 장점 : 지상, 지하 동시작업으로 공기 단축, 주변 지반에 영향이 없음 (슬러리월), 천후와 무관
- 단점 : 고성능, 기둥 이음 등 수직부 일체화 시공의 어려움
흙막이 벽의 계측
1) 인접구조물의 기울기 측정 : 경사계
2) 지중 수직변위 계측 : 지중침하계
3) 간극수압 계측 : 간극수압계
4) 흙막이 벽, 버팀대의 하중 : 하중계
5) 버팀대의 응력, 변형 계측 : 변형계
6) 기타 : 지하수위계, 토압계, 소음 측정 등
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