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지하 연속벽 공법은 굴착장비로 굴착과 동시에 안정액(Bentonite)을 공급하여 굴착면의 붕괴를 방지 지하수의 유입을 차단, 지하에 구조체를 형성하는 공법입니다.
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064. 지하 연속벽(Slurry Wall) 공법 – AURIC
지하 연속벽 공법은 공사의 안전성, 공해문제, 인접도로 인접건물에의 영향문제 등으로 볼 때 도시내의 좁은 건축공사 현장에서 적용이 기대되는 공법으로 …
Source: alog.auric.or.kr
Date Published: 4/9/2021
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기초 공법 – 지하연속벽 공법 – 아주지오텍.
굴착면의 붕괴와 지하수의 침투를 방지하기 위해 일정폭의 TRENCH에 안정액을 공급하면서 원하는 깊이까지 TRENCH를 굴착한 후 지중에 무근 또는 철근 Concrete의 벽체를 …
Source: www.ajugeotec.co.kr
Date Published: 9/23/2022
View: 4594
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주제에 대한 기사 평가 지하 연속 벽 공법
- Author: 잉어 TV
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- Date Published: 2020. 4. 21.
- Video Url link: https://www.youtube.com/watch?v=tkIXgwyn8jo
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지하 연속벽 공법 D-Wall, Slurry Wall
지하 연속벽 공법은 굴착장비로 굴착과 동시에 안정액(Bentonite)을 공급하여 굴착면의 붕괴를 방지 지하수의 유입을 차단, 지하에 구조체를 형성하는 공법입니다.
Clamshell 및 Hydro mill을 이용하여 지반을 굴착할 때 Trench 굴착 부분에 안정액을 채워 소정의 깊이만큼 굴착 후에 철근망을 건입하고 콘크리트를 타설하는 작업을 반복함으로서 지중에 연속된 철근 콘크리트벽을 형성합니다.
이 벽체는 차수벽으로써 댐의 기초 또는 건축의 가설벽체로써 활용되며 최근에는 본체벽까지 사용되기도 합니다.
Trench 굴착때 사용되는 안정액은 물보다 비중이 높은 수용액으로 굴착면의 안정은 물론 굴착면의 토사공극에 침투하여 차수벽을 형성 구조체의 차수효과를 높여줍니다.
용도
지하연속벽 공법은 여러가지 장점을 활용하여 토류벽, 지하 구조벽, 방호벽, 차수벽, 각종 구조물 기초등으로 다양하게 사용되고 있으며 기술의 진보, 시공벽, 기계의 개발 등으로 현재는 구조물의 일부 또는 그 자체로 이용되고 있으며 사용 목적별 용도는 다음과 같습니다.
– 건축 구조물의 지하실, 지하 주차장 및 지하상가
– 지하철, 지하도, 실드의 수직갱
– 오수처리장, 정수장, 지하변전소
– 공동구, 암거
– 댐의 차수벽, 쓰레기 매립장의 침출수 차단벽
지하연속벽 기술
연약한 실트층에서 암반에 이르기까지 지반조건에 좌우되지 않고 시공이 가능하며 굴착 수직도는 1.2% 범위내에서 관리 최대시공깊이는 80-100m 가능합니다.
Slurry-Wall 시공 순서
지하연속벽 시공 사진
※ 2P, 3S 연속작업으로 연속벽체형성
사이로 및 플랜트 설치
가이드월 설치
1P 판넬 굴착
안정액 순환, 토사제거
철근망 제작
철근망 근입
콘크리트 타설
타설 완료
지하연속벽 시공 단면도
굴착 준비
1P 판넬 굴착
1P 판넬 중앙부 굴착
철근망 근입
1P 판넬 콘크리트타설
2P 판넬 굴착
철근망 근입
2P 판넬 타설
슬러리월 공법, 지하연속벽공법(slurry wall method)
슬러리월 공법, 지하연속벽공법(slurry wall method)
안정액을 사용하여 굴착한 뒤 지중(地中)에 연속된 철근 콘크리트 벽을 형성하는 현장 타설 말뚝 공법으로 1950년 초에 이탈리아에서 개발되었으며 슬러리월공법·다이어프램공법이라고도 하는데, 댐의 기초로 활용되거나 내진벽·방호벽·진동차단벽의 역할, 건축물의 지하 구조물을 축조하기 위한 가설 토류벽 역할 및 본체 벽으로도 많이 활용된다.
현장 타설 말뚝공법의 하나로, 1950년 초에 이탈리아에서 개발되었다. 슬러리월공법·다이어프램공법이라고도 한다.
굴착면이 무너지거나 지하수가 흘러드는 것을 막기 위해 안정액(slurry)을 굴착 부분에 채워넣고 작업하는 것이 특징이다. 댐의 기초로 활용되거나 내진벽·방호벽·진동차단벽의 역할, 건축물의 지하 구조물을 축조하기 위한 가설 토류벽 역할 및 본체 벽으로도 많이 활용된다.
시공 순서는 먼저 설계된 벽의 두께와 위치에 따라 안내벽을 설치한 뒤 안정액을 채워넣으며 일정 깊이까지 굴착한다. 굴착이 끝나면 도랑(trench) 안에 남아 있는 토립자를 제거하고, 조립된 철근망과 트레미 파이프(tremie pipe)를 차례로 설치한다. 굴착 부분 하단부터 콘크리트를 타설하면서 안정액을 회수한다.
소음과 진동이 적고, 벽체의 강성이 높아 다른 공법에 비해 안전하며, 차수성이 우수하여 주변의 지하수위를 떨어뜨리지 않고 굴착이 가능하다. 지반 조건에 영향을 받지 않으며, 벽체의 두께와 모양을 자유롭게 선택할 수 있다. 영구 지하벽이나 깊은 기초로 활용한다.
그러나 시공비가 많이 들고, 굴착 중 지하수 등의 영향으로 옹벽이 붕괴될 우려가 있으며, 시간이 지날수록 도랑 바닥에 슬라임(Slime)이 생성되는 것이 문제점으로 지적된다.
지하연속벽(Slurry Wall) 공법
▒ 기출문제
– 74회 4교시 5번 : 트레미관을 이용하여 Slurry Wall에 콘크리트 타설시 유의사항을 기술하시오.
– 72회 3교시 1번 : 지하 연속벽(Slurry Wall) 공법의 ① 장비동원 계획 ② 시공순서 ③ 시공시 유의사항을 기술하시오.
– 65회 4교시 1번 : 벽체 상부에 Dry Wall이 설치되는 연속지중벽(Slurry Wall) 공사의 굴착과 콘크리트 타설 방법에 대하여 논하시오.
▒ 정의
① slurry wall 이란 특수 굴착기와 안정액을 이용하여 지중에 연속적으로 콘크리트 벽체를 조성하는 공법으로 diaphragm wall이라고도 한다.
② 굴착공벽의 붕괴 방지를 위해 Bentonite 안정액을 사용하며 저소음, 저진동 공법으로 차수성이 우수하고 안정성 확보가 용이한 공법.
▒ 공법의 특징
1) 장점 ① 소음, 진동이 적음 ② 차수성 높음 ③ 주변침하 적음 ④ 본 구조물로 이용 가능 ⑤ 인접건물과 근접시공 가능 2) 단점 ① 공사비가 고가 ② Bentonite 이수처리 곤란 ③ 공벽붕괴 우려
▒ Slurry Wall의 시공
1) 장비동원계획
① 지반조건, 굴착깊이 등 현장조건에 맞는 기계선정
② 소요의 안정액 만들기 위해 충분한 성능과 용량의 plant설비 선정
2) 시공순서 flow chart
guide wall 설치 → 굴착 → Slime 제거 → Interlocking Pipe 설치 → 철근망 건입 → 콘크리트 타설 → Interlocking Pipe 인발
3) 시공시 유의사항
① guide wall은 굴착기 중량하중에 충분히 견딜 수 있는 강도
② 굴착 시 수직도 및 굴착깊이 유지
③ 슬라임 제거
④ 안정액 관리 관리 철저
⑤ 타설중 트레이관 관입깊이 1.5~2m 유지
▒ Slurry Wall Panel 시공순서
▒ 콘크리트 타설
1) 타설방법
① 타설 개시시 트레미관 선단은 바닥에서 20~30cm에 위치
② 중단없이 연속 타설
③ 레미콘 반입시 송장 확인과 관련 시험 수행
2) 타설 시 유의사항
① 타설 전 Slime 충분히 제거 후 신선한 안정액 보충
② 타설 중단시간 1시간 넘지 않도록
③ 트레미관 관입깊이 1.5~2m 유지, 타설높잇 수시 확인
④ 타설중 철근망이 부력에 뜨지 않도록 고정
⑤ 2개 이상 트레미관 사용 시 타설면 평탄 유지
▒ 연관문제
Slurry Wall의 안정액 – 일수현상 – Guide Wall
▒ 참고문헌(출처)
1) 지하연속벽(Slurry Wall) 공사관리 절차서 / 동아건설산업(주)
2) 건축공사표준시방서 2009, 지하연속벽
지하연속벽(Diaphragm Wall or Slurry Wall)
반응형
1. 지하연속벽 (Diaphragm Wall or Slurry Wall)
1) 지하연속벽 공사(Sluny Wall)는 시추공 굴착시 시공성을 향상시키기 위하여 석유 시추공의 굴착시 안정액을 사용하는데 착안하여 개발된 공법이다. 지중연속벽(Diaphragm wall, Slurry wall)은 지반이 약하고 토압이 크게 작용하는 경우 H-pile 흙막이판, CIP, SCW, Sheet pile 공법 등으로는 저항할 수 없는 경우에 주로 사용한다.
2) 1938년에 이탈리아에서 최초로 고안되어, 유럽에서 급속히 발달한 이 공법은 1950년부터 댐 공사에 본격적으로 실용화되기 시작하였다. 즉, 안정액을 사용하여 기초구조의 안정성올 향상시키면서, 주열공법이 가지고 있는 장점을 조합한 공법을 말한다.
3) 벽체의 강성이 크고 벽체 공간에 벤토나이트 슬러리로 공벽을 지지한 상태에서 지반을 굴착하고 공벽 내에 철근망을 삽입하고 레미콘을 타설하여 철근콘크리트 벽체를 터파기 전에 미리 조성해두기 때문에 영구벽체로 사용하는 경우가 대부분이다. 국내에서 일반적으로 사용되는 벽두께는 600cm, 80cm, 100cm가 있다.
• 장점
– 소음 및 진동이 적어 도심지공사에 적합하다.
– 단면의 강성이 크므로 대규모, 대심도 굴착공사시 영구벽체로 사용될 수 있다(Top Down공법 적용도 가능).
– 강성이 커서 주변구조물 보호에 적합하며, 주변지반의 침하가 가장 적은 공법이다.
– 차수성이 좋고 근입부의 연속이 보장된다.
– 대지경계선까지 시공가능하므로 지하공간 최대이용
– 근입 및 수밀성이 좋아 최악의 지반조건에도 비교적 안전한 공법이다.
• 단점
– 공기와 공사비가 비교적 불리 (영구적 벽체사용시는 별도)
– 안정액의 처리문제와 품질관리 철저
– 상당한 기술축적이 요구된다.
– 설계상 보완점이 필요한 경우가 있을 수 있다.
• 공법선정시 유의사항
① 정확한 지질조사에 의하여 지층이 점토, 실트, 모래, 자갈층, 암반층 등에 따라 굴착기계를 설정하여야한다.
② 철근망 조립 및 굴착기계의 이동성과 폐액장비의 면적 등 작업환경 검토와 24시간 연속 공사로 2교대 공사를 수행함에 따른 입지조건， 민원, 교통， 진입로, 자재 하역장소 등이 검토되어야 한다.
③ 연속 Panel(폭: 600~1500m 길이:4~6m, 깊이:30~60m)의 개수가 최소 25개 이상 되어야 하며 작업면적은 1000평 이상은 되어야 한다.
④ 굴삭 방식에 따른 장비 선택시 지층이나 주변 환경에 따른 선택이 가능하다. 이 가운데, 버킷식 굴삭기계는 버킷삽으로 토사를 굴착하고, 버킷삽에 토사를 모아 지상으로 퍼내는 것으로 제일 간단한 구조이며 일반적으로 N치 40 이상의 지층에는 굴삭 능력이 저하된다. 그래서 경질지반의 굴착향상을 위해서 버킷삽을 크게 하거나 Cram Shell 유압을 개폐시켜 흙으로 파고드는 힘을 늘리는 것도 있다. 충격식 굴삭기는 중추를 상하 운동시키거나 방향전환시켜 지반을 파쇄하여 안정액의 순환에 따라 지상으로 배토하므로 경질지반의 굴삭에도 가능하다. 그러나 지층에서의 굴삭능력은 다른 기계에 비해 떨어진다. 회전식 Hydro Mill 굴착기는 굴착지반에 압착 회전시키고 지반을 굴삭하며. 안정액을 순환 배토하므로 자갈층 이외의 지반에는 비교적 굴삭능률이 높다
2. 지하연속벽 (Diaphragm Wall) 의 설계개념
지하연속벽은 보통 영구구조물이나 그 일부를 사용되는 관계로 시공중 조건의 모든 시공단계별 하중상태를 만족시켜야 하며, 공사완료 후에는 영구적 구조물로서(Permanent Long Term)조건에 대한 안정을 검토해야 한다.
1) 시공중 (Construction Condition) 상태의 조건
시공중 벽체 내외의 수두차와 벽체의 작용토압을 사용하여 각시공 단계별 벽체에 작용하는 휨모멘트, 전단력 및 벽체변형을 계산한다. 이의 극한값으로부터 할증계수(0.8)을 곱한 값을 부재설계에 사용하는 설계법이 있다(허용응력을 20% 중가시키는 규준).
2) 영구적 구조물 사용할 때 (Long Term Permanent) 조건
시공이 완료되면 벽체에 하중변화가 발생될 수 있다.
• 지하수의 변화(증가)
• 토압의 중가(주동에서 정지토압으로)
• 벽체와 지지 슬라브층의 Crack과 Shrinkage
• 그밖의 구조물 변화에 따른 하중 재분배
위의 임시 및 영구 조건들을 모두 만족시킬 수 있는 철근량이 지한연속벽에 사용되어야 한다.
또한 시공중 지나친 벽체의 변형으로 크랙이 발생되면 영구적 구조물 사용시 강도 저하를 초래하므로 벽체의 안정을 위해 균열(Cracked) 단면설계가 시행되어야 할 것이다.
(1) 허용응력
벤토나이트 안정액 속에서 콘크리트가 타설되기 때문에 별도의 재료강도에 대한 감소계수가 허용되고 있다(일반적으로 0.65~0.85 내외).
허용응력 설계법 적용시
• 일본 국유철도 규정
• 지하철 건설공사 설계지침서(설계편람)
① 콘크리트
설계기준강도는 지하수위 유무와 지하수위 종류에 따라 결정된다.
일본 국유철도 규정에 의하면 일반적으로
– 지하수위가 없는 경우 : 7/8 × 설계기준강도
– 정수중에 타설하는 경우 : 0.8 × 설계기준강도
– 침수중에 타설하는 경우 : 0.7 × 설계기준강도
② 철근: 구조물설계 지침에 준한다.
③ 허용응력 증가
지하연속벽이 가설구조물로 이용되는 경우는 설계지침에 따라 허용응력을 50%증가시켜 사용한다. 지하연속벽이 본체구조로 이용되는 경우는 콘크리트의 허용응력을 시공도중은 25%증가시키며, 시공 완료 후에는 증가시키지 않는다.
(2) 단면 결정기준
구조계산 결과에 따른 단면결정 기준은 지하구조물의 설계지침에 준하되 철근 피복은 부식을 고려하여 10cm로 한다(서울지하철 7호선 설계기준).
(3) 허용응력의 검토
① 콘크리트
설계강도는로부터 지하수위 유무와 지하수위 종류를 고려하여 결정하며, 니수의 경우 0.70 × 설계기준강도 를 적용한다.
② 철근의 허용응력은 콘크리트 표준 시방서를 따른다.
③ 허용응력의 증가
지하연속벽이 가설구조물로 이용되는 경우는 가시설물 설계지침에 따라 허용응력을 50%할증하여 사용하며, 지하연속벽이 본구조체로 이용되는 경우는 허용응력을 할증하지 않고 지하구조물 설계지침에 준하여 설계하여야 한다.
3. 안정액
(1) 안정액의특성
① 굴삭면을 안전하게 지지하기 위한 충분한밀도 확보 유도
② 현장 Con’c 를 중력 치환할 수 있게 하는 낮은 점성
③ Screen 둥으로 굴착 토사 분리할 수 있을 정도의 점성
④ 지반에의 지하수 유입과 안정액 유출 방지로 굴삭면에 보호막 제공
⑤ 흙 공수의 Gel화로 굴삭면의 흙입자를 지탱하고 자연상태로 갖추도록 하는 능력
⑥ 장시간에 걸쳐 굴삭면을 유지하는 능력이 있으며, 특히 모래 지반에서의 안정액은 굴삭된 모래층에 안정액을 채우며, 모래틈 사이로 침입한다. 모래 입자를 통과할 때 Filter 효과로 인해 Bentonite 입자와 물로 분리되고 여과수는 빠져나가고 Bentonite 입자만 모래 사이에 남아 굴삭면에 보호막을 형성한다.
(2) 안정액 사용시 유의사항
① 첨가물을 혼합하여 사용하기도 한다. Bentonite 안정액은 굴착 지반중에 응집이 일어나 Mud Film을 형성하여 물의 이동과 지반의 붕괴를 방지하는 역할을 한다.
② Bentonite의 적당한 농도를 유지할 것
③ 안정액의 성질 결정에 유의할 것
④ 안정액 관리에 철저를 기할 것
⑤ 안정액관리항목
– 비중 측정 : 비중변화로써 굴삭공내의 이상 측정이 가능하다.
– 점성 측정 : 점성의 중가는 굴삭능률 저하에 직접적인 영향을 끼친다.
-여과성 : 여과수량은 지반의 붕괴방지 작용의 강도와 관계있다.
-중력에 대한 안정액 : 굴착 종료 후 Con’c 타설까지 안정액의 성질이 불변하여야 되며, 일정기간 방치시 물의 분리, 상하의 비중 차이 및 침전이 생긴다.
-기타 : 일정 수위 유지가 중요하며, 수위 저하 발생시에는 굴착면 붕괴, 안정액 사용량 증대, 인근 우물, 하천. 해양 등에 오염을 발생시킨다. 따라서, 현장 주변에의 지반 침하, 인접 건물에 대한 영향을 고려하여 안정액을 사용한다.
4. Guide Wall
(1) Guide Wall 의기능
① 토류벽 기능으로 지표부분의 굴착시 붕괴 방지, 내외측의 토압방지
② 기준면의 기능으로 평면 선형, 높이, 수직도, 여굴, 굴착심도 측정 기준면, 철근망 심도 확보, Panel 위치 확인
③ 중량물 지지대 기능 : 굴착기계, 철조망, End-Stop-Pipe 설치, Con’c 타설대 설치
④ 안정액 수위 유지 기능
⑤ 안정액의 저수조 기능
⑥ 인접구조물의 보강 역함을 수행하는 것으로써, 정확한 측량에 의한 시공과 정밀 시공이 되어야 수직도 및 고품질을 기대할 수 있다
(2) Guide Wall 설치시 유의사항
① Guide Wall은 인발기의 중량 및 인발하중과 철조망의 거치를 위해 지반에 충분히 전달할 수 있도록 견고하게 시공하여야한다.
② Guide Wall 폭은 소요폭보다 50m/m 크게 시공한다.
③ 굴착기 및 인발 중 변형 방지를 위해 버팀 현장 Con’c를 중력 치환할 수 있게 하는 낮은 점성목을 설치하거나 되메우기를 한다.
④ Guide Wall은 최소한도 지하수위 보다 안정액의 수위를 1.0m~1.5m 이상 높게 유지하도록 설치한다.
⑤ 직각부분이나 Round 부분은 굴착기의 형태 크기를 고려한다.
⑥ 설치된 안내벽 상부 표면에 각 Panel의 위치 및 단위 굴착 위치를 정확하게 표기 관리한다
5. 지하연속벽 설계기준 ( 건설기준코드 )
① 지하연속벽 공법은 현장타설 철근콘크리트 지하연속벽과 PC지하연속벽 등이 있으며 대심도 굴착에서 주변지반의 이동이나 침하를 억제하고 인접구조물에 대한 영향을 최소화하도록 설계한다.
② 지하연속벽 벽체는 하중지지벽체와 현장타설말뚝 역할을 할 수 있으며 내부의 지하 슬래브와 연결 시에는 영구적인 구조체로 설계할 수 있다.
③ 지하 슬래브와 지하연속벽체의 연결은 절곡철근을 사용할 경우 되펴기 시 철근의 강도를 보증할 수 없으므로 절곡철근의 사용은 지양하여야 한다.
④ 지하연속벽 벽체에 작용하는 하중은 주로 토압과 수압이며 본체 구조물로 사용하는 경우에는 각종 구조물하중에 대한 검토가 필요하다.
⑤ 지하연속벽 시공 시 주변지반의 침하 및 거동을 최소화하고 영구벽체로서 안정된 지하구조물을 형성하기 위한 트렌치 내에 사용하는 안정액의 조건은 굴착면의 안정성을 확보할 수 있도록 한다.
⑥ 콘크리트의 설계기준강도는 콘크리트 타설 시의 지하수의 유무와 특성에 따라 다음과 같이 감소시켜서 정하여야 한다.
가. 지하수위가 없는 경우: 0.875 × 설계기준강도
나. 정수 중에 타설하는 경우: 0.800 × 설계기준강도
다. 혼탁한 물에 타설하는 경우: 0.700 × 설계기준강도
⑦ 철근의 피복은 부식을 고려하여 80㎜ 이상으로 한다.
⑧ 지중연속벽이 가설구조물로 이용되는 경우는 허용응력을 50% 증가시켜서 사용하며, 지중연속벽이 본 구조물로 이용되는 경우는 콘크리트의 허용응력을 시공 중에는 25% 증가시키고 시공 완료 후에는 증가시키지 않는다.
⑨ 지하연속벽의 변위한계를 설계 시 제시하여야 하며, 시공관리를 위해 지중경사계를 벽체 내에 설치토록 제시하여야 한다.
6. 지하연속벽 공법 시방서 ( 건설기준코드 )
[ 재료 ](1) 타설되는 콘크리트는 공사시방서에 따르며, 달리 명시된 것이 없는 경우에는 다음을 따른다.
① 시멘트는 KS L 5201에 적합한 포틀랜드 시멘트이어야 한다. 시멘트계 고화재 및 혼화재에 대해서는 공사시방서에 따른다.
② 골재 치수는 13~25 ㎜를 표준으로 한다.
③ 공기 함유율은 (4.5±l.5)％를 표준으로 한다.
④ 단위시멘트량은 350 ㎏/㎥ 이상, 물․시멘트 비는 50％ 이하로 한다.
⑤ 슬럼프값은 18~21 ㎝를 표준으로 한다.
⑥ 배합강도는 설계강도의 125％ 이상으로 한다.
⑦ 팽창제, AE제 또는 감수제의 배합비율은 제조자의 시방서에 따른다.
(2) 철근은 KS D 3504에 적합한 이형철근이어야 한다.
(3) 슬러리는 천연산의 분말 벤토나이트로서 입도는 90％가 0.850 ㎜보다 가늘고, 0.075 ㎜보다 가는 것은 10％ 미만이어야 한다.
(4) 물에 혼합된 벤토나이트 슬러리는 분말 벤토나이트가 안정된 부유 상태에 있어야 하고, 이 때 비중은 1.04~1.36 범위이어야 한다.
[ 시공 ](1) 지하연속벽의 시공은 설계도면을 따르며, 특히 굴착면의 히빙, 파이핑 및 벽체의 횡방향 변위에 대비하여 최종 굴착면 아래로 충분히 벽체를 근입하여야 한다.
(2) 지하연속벽은 철근콘크리트로 시공하는 것을 원칙으로 하며, 구조적으로 안전한 것을 확인하여 공사감독자가 승인하는 경우에는 무근콘크리트로 할 수 있다.
(3) 지하연속벽의 1차 패널(primary panel) 폭은 5~7 m, 2차 패널(secondary panel) 폭은 굴착장비의 폭으로 제한하여 시공하는 것을 원칙으로 하며, 지반침하에 민감한 시설물에 인접하여 시공하는 경우에는 길이를 줄여야 한다.
(4) 지하연속벽은 굴착과 콘크리트 타설이 완료될 때까지 설계도면에 명시된 한도까지 슬러리를 채워야 한다.
(5) 슬러리 패널의 굴착은 굴착 중인 2개의 슬러리 패널사이에 2개 패널공간을 두고 계속하여야 한다.
(6) 굴착이 진행되면서 벽체에 누수현상과 흙 입자의 유출이 있을 경우에는 차단시켜야 한다.
(7) 굴착장비는 전석을 포함한 모든 것을 굴착공 내에서 제거할 수 있는 것이라야 하고, 트랜치(trench)내에서 슬러리의 수직통과가 자유롭고 진공압의 발생을 방지할 수 있는 것으로 한다.
(8) 안정액은 다음에 적합하여야 한다.
① 소요의 안정액을 만들기 위하여 충분한 성능과 용량을 보유한 설비를 갖추고, 기계적인 교반으로 벤토나이트와 물이 안정된 부유 상태를 유지할 수 있어야 하며, 슬러리는 가설배관이나 다른 적합한 방법으로 트랜치까지 운송되어야 한다.
② 슬러리를 회수하여 사용하는 경우에는 슬러리에 섞여있는 유해물질을 제거하여야 하며, 회수된 슬러리는 연속적으로 트랜치에 재순환시켜야 한다.
③ 슬러리는 철저한 품질관리를 통하여 분말이 부유 상태에 있도록 하여야 한다.
④ 슬러리는 운휴와 중단을 포함하는 모든 시간에 그 요건을 유지하여야 하며, 굴착과 콘크리트 타설 직전까지 순환 또는 교반을 지속하여야 한다.
⑤ 파낸 트랜치의 전 깊이에 걸쳐서 슬러리를 순환 및 교반할 수 있는 장비를 갖추어야 한다.
⑥ 슬러리를 압축공기로 교반해서는 안 된다.
⑦ 벤토나이트 등의 안정액을 쓸 때에는 굴착 지반에 적합한 것을 조합하여 사용하고, 사용 중에는 품질관리를 철저히 한다.
(9) 안내벽은 다음에 적합하여야 한다.
① 굴착 구멍은 연직으로 하고, 연직도의 허용오차는 1％ 이하이어야 한다.
② 시공 중에 인접지반의 손상을 주지 않도록 하고, 공급된 슬러리나 파낸 토사가 지하실, 공동구, 설비시설 및 기타 시설물로 누출되지 않도록 한다.
③ 굴착 중에는 수시로 계측하여야 하며, 굴착 공벽의 붕괴에 유의한다.
④ 굴착공의 검사장치는 승인된 시공상세도에 명시된 치수로 트랜치가 시공되었고, 슬라임이 완전히 제거되었는지를 확인할 수 있는 것이어야 한다.
⑤ 접속 부분이 정확하게 이루어지도록 주의하여야 하며, 차수능력이 있어야 한다.
(10) 철근 또는 보강재 등의 이동방지와 피복 확보를 위하여 간격재를 부착하여야 하며, 철근망과 트랜치 측면은 80 ㎜ 이상의 피복이 유지되어야 한다.
(11) 콘크리트 타설은 굴착이 완료된 후 12시간 이내에 시작하고, 콘크리트는 트레미관을 통해서 바닥에서부터 중단 없이 연속하여 타설한다. 트레미관은 슬러리가 관속의 콘크리트와 혼합되지 않도록 바닥에 밸브를 갖추어야 하고, 선단은 항상 콘크리트 속에 1 m 이상 묻혀 있도록 한다.
7. 지하연속벽 문제점
1) 일반적인 현장의 경우 고가이다 .
일반적인 토류벽공법에 비해 상대적으로 고가이다. 따라서 전술한 이점을 필요로 하지 않는 공사에서의 적용성은 낮다. 또 다른 공법과 비교검토를 할 경우에는 다른 공법의 결점을 보완하여 지하연속벽과 동등한 기능을 얻기 위해 추가되는 보조공법에 소요되는 비용을 부가해서 고려해 볼 필요가 있다.
2) 굴착도랑 (Trench) 의 붕괴
굴착도랑의 안정은 지반안정액에 의해서 확보되지만 토질이나 지하수의 상황에 따라 안정이 손상되는 경우가 있다. 또 장대한 패널(Panel) 길이를 시공하거나 굴착후 장기간에 걸쳐 굴착 도랑을 방치해 두는 것도 붕괴 방지의 관점에서 바람직하지 못하다. 따라서 지반이나 환경조건에 관한 사전조사 및 패널(Panel) 치수의 결정을 포함한 시공계획 및 안정액 관리 등은 전문시공자에 의해 철저히 기록 관리됨이 바람직하다.
3) 슬라임 (Slime) 의 퇴적
안정액속에 부유상태로 혼합된 토립자가 시간의 경과와 더불어 도랑바닥에 가라앉아 퇴적된 것을 슬라임(Slime)이라 한다. 이 슬라임(Slime)올 도랑바닥에 남겨 놓은 채 콘크리트를 타설하면 벽체가 침하하거나 콘크리트 속으로 홀러 들어가서 강도의 저하를 초래하거나 시공 조인트부분에 부착되어 차수성에 지장을 야기하는 원인이 된다. 특히 기초로서 이용하려는 경우에는 가장 중요한 포인트이기도 하다. 따라서 신뢰도가 높은 고성능의 슬라임 제거장치가 전문기술자에 의해 운용되어야 한다.
4) 지하구조물로 이용한 사례
(1) 건축구조물
(2) 토목구조물
① 건축구조물의 지하실
② 지하주차장, 지하상가
③ 지하철, 지하도, 입체교차로
④ 지하변전소
⑤ 하수처리장, 정수장, 펌프장
⑥ 공동구, 쉴드(SHIELD)입항
⑦ 지하탱크(TANK), 항만공사, 교량공사
8. 시공상 유의사항
1) 굴착
굴착을 위해서는 안내벽 설치가 선행되는데 안내벽은 안정액의 수두유지는 물론 굴착기를 트렌치내에 효과적으로 유도하여 벽두께와 연직도 유지에 커다란 역할을 하게 된다. 안내벽의 설치는 항상 지하수위보다 최소 1.2m이상 높게 설치한다. 그 이유는 정수압의 차에 의한 공벽의 안정을 꾀함이다.
굴착기계는 전문업체마다의 노하우사항이며 가장 많이 사용하는 와이어식 그람쉘바켓의 중량은 8~10톤 정도이다. 어떠한 굴착기계를 사용한다고 해도 연직도 관리는 중요한 사항이다. 연직오차가 허용범위를 초과하였을 때 대책은 반드시 수립되어야 한다. 국내에 적용되는 연속벽의 깊이는 20m 내외가 많으나 최근에는 30m이상도 빈번한 실정이다. 연직도 측정방법은 추에 의한 방법과 고안된 공벽측정기에 의한 방법이 있으며 정도의 관리에는 차이가 없다.
벤토나이트에 포함되어 있는 굴착토사의 침전된 토사암편의 찌꺼기들은 크리닝 작업으로 제거된다. 크리닝 방법은 크게 에이리프링방식과 석션식이 있으며 크리닝의 종료는 안정액 현장시험중 하나인 모래량의 결정에 의해야 하며 크리닝 작업후 장시간 공벽을 방치했을 경우 반드시 공벽저면의 슬라임을 반복 제거함이 바람직하다. 모래량의 현장관리 기준치는 2~5%이다.
2) 철근망 설치
철근망이 설계도서와 일치되게 조립되어 있는가, 인장 및 전단보강철근의 배치가 올바른지 각종 정착구나 슬라브는 제위치에 설치되어 있는지, 구조물의 연결을 위한 매입 연결철근의 규격과 위치가 올바른지 확인해야 한다. 간격재 설치여부와 트레미 파이프 설치가 용이한가도 점검한다.
3) 콘크리트 타설
트레미에 의한 수중콘크리트 타설에 있어서 안정액의 관리는 중요한 사항이다. 안정액의 비중은 콘크리트와 용이하게 치환되어 회수할 수 있게 관리되어야 한다. 트레미파이프는 2개소에 설치하여 콘크리트 타설올 하는 것이 좋다. 유동성이 좋아야 하기 때문에 슬럼프는 18~20cm로 관리한다.
수밀성 중가를 위해서 단위시멘트량은 350 ㎏/㎥ 이상을 사용해야 한다. 연속벽 콘크리트 타설시의 가장 중요한 사항은 연속적인 콘크리트 타설이 이루어져야 하는 것이다. 콘크리트 타설시 트레미파이프는 항상 콘크리트속에 2~3m정도 근입되게 한다. 연속벽 콘크리트 타설은 장시간을 소용하게 되면 조인트 시공올 위한 스톱엔드튜브의 인발과 배치플랜트에서 현장까지의 운반거리 둥을 감안하여 지연제를 사용하는 것이 일반적이다.
연속벽공사에서 조인트의 시공은 매우 어려운 공정중의 하나이다. 국내에서 사용되는 조인트시공은 거의 스톱앤드튜브에 의한 「인터록킹」 시스템이나 여타의 방법도 가능하다. 조인트부위에 대해서는 이물질을 제거하여야 한다. 조인트의 철저한 청소는 누수에 대한 기본적인 대비이다.
9. 설계상 유의사항
지중연속벽 설계에 있어서 굴착측에서의 벽체 전면에 작용하는 저항토압은 수동토압으로 고려하도록 이론화되어 있다. 그러나, 수동토압을 저항토압으로 보게 되면 수동변위를 허용하는 개념이 되어 굴착 하부면에서 큰 수동변위가 발생하게 되어 벽체의 안정성에 매우 불리한 사항이 되므로 이에 대한 논의가 이루어져야 한다.
또한, 지중연속벽에 대한 설계에 있어서 버팀방법에 따라 벽면에 작용하는 토압, 허용변위 기준 등이 달라져야 하는 점에 주목하여야 한다. 버팀방법은 크게 ①가설 버팀(버팀대, 앵커 등)으로 지지하는 방법, ②지하층 슬래브로 지지하는 방법의 2가지로 볼 수 있다.
①의 경우는 벽체의 변위가 어느 정도 발생하여도 굴착 완료한 후 굴착바닥으로부터 상향으로 기초바닥콘크리트, 슬래브를 타설하는 방법
②는 지상1층 바닥 슬래브부터 하부로 굴착하면서 지하구조물 바닥 슬래브를 조성하면서 터파기해 가는 영구구조물을 형성하는 과정을 거치기 때문에 ①에 비해 변위의 허용량이 크게 제한되어야 한다.
②의 과정으로 계획된 지중연속벽 설계, 시공을 ①과 같이 설계하고 관리기준을 적용하면 영구구조인 슬래브 등에 변위, 균열이 발생하여 올바른 구조물이 될 수 없음을 주지하여야 한다.
그러나, 현행 탄소성해석 설계 프로그램에서 정지토압을 적용하거나 주동토압을 적용하여도 벽체에 발생하는 토압에는 큰 차이가 없는 것으로 나타난다. ①의 시공방법에 초점이 맞춰진 해석과정을 제시하고 있기 때문이다.
따라서, 지중연속벽에 대한 현행 설계기준이나 설계 프로그램에서는 이러한 구분을 두고 있지 않아 상기 2가지 버팀방법에 따라 다른 설계기준, 설계방법, 시공 시 변위 관리기준 등이 조속히 마련되어야 한다.
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