흙막이 벽체 공법 종류 및 방법 알아보기

1. 엄지말뚝 공법

H 파일 + 토류판 공법이라고 불리고 있으며, 국내에서는 가장 많은 시공실적을 가지고 있다. 엄지말뚝 공법은 지중에 엄지말뚝을 타입하거나 미리 천공하여 강재를 삽입한 후 굴착을 진행하면서 목재 토류판을 설치하여 흑막이 벽체를 형성하는 공법이다. 엄지말뚝은 일반적으로 1.0m~2.0m 간격으로 설치하고, 굴착 심도나 토질 조건에 따라 파이프나 레일도 사용되고 있다. 이 공법은 비교적 시공이 용이하고, 경질 지반에서는 보링 기계로 천공함에 따라 소음, 진동을 저감시킬 수 있는 이점이 있으나, 지하 수위가 높고 투수성이 큰 지반에서는 차수 공법을 병행하여야 하며, 연약한 지층이나 토류판 설치 시 토류판 뒤채움 부실로 인한 지반 변위가 발생하기 쉽고 히빙 현상 또는 보일링 현상이 생길 우려가 있다.

2. 주열벽 공법

주영벽 공법은 제자리 콘크리트 말뚝을 연속적으로 설치하여 벽체를 형성함으로써 흙막이 벽체를 구성하는 방법이다. 말뚝을 시공하는 방법은 일반적으로 보링기나 어스 오거를 이용하여 지반을 미리 천공한 후 그 구멍에 강재나 조립된 철근망을 삽입하고, 콘크리트나 모르타르를 부어 넣어 말뚝을 형성시키는 공법이다. 이 공법은 종래의 타입 말뚝과 비교하여 소음, 진동이 극히 적으며, 엄지말뚝 공법에 비하여 강성이 크므로 토압에 의한 변형량이 적고, 주변 지반의 침하량이 적어서 인접 구조물에 미치는 영향도 적다. 기계 성능의 향상으로 인해 견고한 지반에서도 시공이 가능하며, 주열벽을 교차시킴에 따라 차수 효과를 증대시킬 수 있다, 또한 현장 조건에 대응하여 말뚝 길이를 자유로 조정할 수 있어 안전성과 경제성을 높일 수 있는 이점들이 있다. 그러나 느슨한 사층이나 대수층에서는 천공벽의 붕괴가 생기기 쉽고, 수평 방향의 철근 접속이 불가능하기 때문에 강성이 다소 부족하여 본체 구조물로서의 이용은 적당하지 않다. 시공 기술의 양부에 따라 품질이 불균일하여 말뚝 간의 틈에서 누수가 발생하는 경우에는 보조 그라우팅이 필요하기 때문에 엄지말뚝 공법에 비하여 공기 및 공사비가 증대되는 단점이 있다.

S.C.W 공법은 S.C.W 전용으로 개발된 특수 다축 오거를 이용하여 지반을 천공하여 선단으로부터 시멘트 밀크, 벤토나이트 등의 혼합액을 토출시켜 굴착토와 혼합하여 소일 시멘트벽을 조성하여 벽을 겹치게 함으로써 연속적인 벽체를 형성하는 공법이다. 이 공법은 높은 차수성을 가지며, 점성토에서도 비교적 양질의 벽체 형성이 가능하다. 소음과 진동이 적으며, 벽두께, 벽 길이를 자유롭게 시공할 수 있다.

C.I.P 공법은 지하수가 없는 비교적 경질인 지층에서 어스오거로 구멍을 뚫고 그 내부에 자갈을 채운 후, 미리 산입해 둔 파이프를 통해 지면에서부터 모르타르를 채워 올라오게 한 공법이다. 이것을 줄지어 만들면 흙막이벽이 된다. 이 공법은 차수 및 지반보강을 위한 보조공법으로 사용되며 주로 C.I.P에 의한 주열식 흙막이 벽체의 이음 부위 및 시공 오차에 의한 차수성 결함을 보강하기 위하여 무근으로 C.I.P 흙막이 벽체와 함께 이중 주열벽을 형성하여 사용되는 것이 일반적이다.

3. 연속 벽 공법

연속 벽 공법은 지상에서 일정 두께의 폭과 길이로 대지를 굴착하고 지반 안정액으로 공벽 붕괴를 방지하면서 철근콘크리트 벽을 만들어 이를 가설 흙막이벽 또는 본 구조물의 옹벽으로 사용하는 공법이다. 특히 이 공법은 주열벽의 결점인 말뚝 간의 누수 문제를 해결하고 저진동, 저소음의 기계화 시공으로 건설 공해 대책으로서 유효한 공법이며, 완벽한 차수 효과를 기대할 수 있어 지하수 변동 등으로 인한 인접 구조물의 피해를 방지할 수 있다. 이 공법에는 여러 가지 시공상의 이점이 있는데, 우선 강성이 큰 토류벽 및 지수벽이나 구조물 본체로의 이용이 가능하고, 깊은 심도까지의 시공과 벽두께 및 형상의 임의조정이 가능하다. 또한, 인접 구조물에 근접하게 시공이 가능하여 대지 이용의 극대화를 이룰 수도 있으며 암반을 포함한 대부분의 지반에 시공이 가능하기 때문에 도심지 공사에 적합하다. 그러나 타 공법에 비하여 공기, 공사비 측면에서 매우 불리하며, 본 구조물 사용 시에는 계획단계에서부터 고려하여야 하고, 굴착 시 지반 안정액의 처리 또한 문제시된다. 특히 요소 간의 결합부에 대한 철저한 누수 대책이 필요하다.

4. 시트파일 공법

시트파일을 디젤 또는 바이브로 해머로 흙막이 계획선을 따라 타입하여 지수벽 및 흙막이벽을 동시에 형성하는 공법이다. 이 공법의 특징은 시공이 간단하며 공기를 단축할 수 있다. 수밀성이 우수하고 차수 효과가 크며, 재질이 균질하기 때문에 신뢰성이 크다. 연속 벽형의 강성채로 차수벽과 토류벽 역할을 동시에 기대할 수 있다. 타입, 인발 시 진동 및 소음 문제로 도심지 굴착에 어려움이 있으며, 배면 지반의 이완에 의한 인접 지반의 침하를 유발할 수 있다. 자갈, 전석층에서의 시공이 어렵고 깊은 굴착에는 이음 시공의 능률 저하 및 정밀도가 나빠질 수 있다. 공사비가 다소 고가이다.

흙막이 지지공법은 시간이 흐름에 따라 공사 여건과 주변 민원에 의해 다양한 형태로 발전하고 있다. 기존에는 어스앵커가 많이 사용되었으나, 도심지에서는 주변 건물들의 증가로 인해 인접 대지에 앵커체를 묻지 못하는 경우가 많이 발생하기 때문에 인접 대지에 공사를 할 때는 어스 앵커로는 한계가 있다. 따라서 최근에는 버팀대 공법이 많이 고려되고 있으나 시공 여건으로 볼 때 여전히 어스 앵커가 선호되기 때문에 각 시공 조건에 따라 다양한 흙막이 공사들이 이루어지고 있다고 할 수 있다. 또한, 대지가 부정형인 경우나 인접 건물과의 관계로 인해 한 가지 방식으로 어려워 복합적인 지지체를 설치하는 경우도 있다.

도심지의 흙막이 공사는 안정성에 있어서 많은 위험 요인들을 가지고 있다. 우선 도심지에서는 대지 경계선에 최대한 근접하여 공사를 수행하는 경우가 많고, 인접 대지에 기존의 구조물이 있는 경우가 대부분이기 때문에 공사가 대지 경계선 내에서 이루어져야 한다. 따라서 공사 관련 구조물이 도로를 제외한 인접 대지로 넘어서는 경우에는 많은 문제를 야기할 소지가 있다.