안전기술 2월호 (2000년 2월 1일)
굴착공사
/ 도랑굴착
CODE No. KISA-A01-005
상 하수도관, 가스관, 전기 및 전신용선 등 지하매설을 위한 굴착을
도랑굴착(Trench Cut)이라 하며 일반적인 기초굴착과 구별한다. 굴착폭과 굴착깊이는
관경의 크기에 따라 결정되며 관경에 있어 큰 것은 3∼5m 작은 것은 50mm까지 있기
때문에 굴착규모도 다양하다.
굴착폭 및 깊이가 4∼5m에 달하면 기초굴착의 각종 공법을 적용하고
여기서는 규모가 작은 경우(굴착폭 1∼2m, 굴착깊이 3m미만)에 대하여 언급하고자
한다.
1. 붕괴사고의 발생 원인
가. 공사에 대한 안이한 태도
관의 매설공사를 위한 굴착은 관을 부설 후 되메우기를 하므로
굴착상태의 기간이 짧아 흙막이공을 설치하지 않거나 설치하더라도 구조 강도에 대한
검토를 소홀히 하는 경우가 많다.
나. 지반조건의 불량
관의 매설공사는 선로변경이 어려우므로 지반이 불량한 장소에서
공사를 하게 되는 경우가 많다.
다. 기계화 시공에 의한 문제점
도랑굴착의 효율은 백호우, 쇼벨, 트렌처 등 굴착기계의 발달로
기계화 및 시공능률 향상은 물론 작업의 안전화에도 크게 공헌했다. 특히 기계굴착은
인력굴착시 설치해야 하는 흙막이공의 생략이 가능하다. 그러므로 굴착완료 후 측량,
굴착바닥의 정리, 기초타설(말뚝 또는 콘크리트 타설) 및 관접합을 위해 작업자가
도랑내 들어가 작업할 경우 붕괴에 대한 방호수단이 강구되지 않는 경우가 많다.
라. 수평버팀대 설치 변경
흙막이 버팀공을 설치할 경우 관매설 위치에 있는 버팀공을
일시적으로 철거하게 되는데 이 때에 흙막이벽이 느슨해져 토압을 증가시킬 가능성이
있다.
마. 기 타
(1) 시가지에 있어서 통행하는 차량의 진동이나 충격의 영향을
받는다.
(2) 굴착한 흙을 반출할 공간이 좁아 바로 되메우기 하거나
부근에 굴착토를 쌓아두는 경우가 많고 자재의 적재가 어렵다.
(3) 교통관계로 야간공사의 경우 조명설비의 불비로 조명능력이
떨어져 세부적인 변화를 즉각적으로 알기 어렵다.
(4) 다른 매설물이 근접해 있어 공사진행에 장해가 된다.
2. 도랑굴착의 토사붕괴 방지 대책
토사붕괴의 방지 기본대책은 지질에 상응하는 안전한 비탈면을 주거나
흙막이공을 설치하는 방법을 채용하며, 시가지에서 시공하는 도랑굴착은 시공면적에
제약을 받는 것이 보통 이므로 굴착토량이 많지 않은 측면에서 전자의 방법보다는
후자의 방법이 채택된다.
가. 흙막이 버팀공
흙막이 버팀공은 아래 그림과 같다.
〔그 림 1〕 흙막이 버팀공
이 공법은 통나무나 형강을 타입하고 흙막이판을 끼우는 방식이다.
지반의 되메우기는 시기가 오래 걸리는 경우, 연약하여 붕괴될 가능성이 있는 경우,
굴착된 상태를 오랜 기간 방치해야 할 경우에 적용하며 기계굴착전에 H형강을 일정
간격으로 타입하고 굴착을 진행함에 따라 흙막이판을 끼운다. 필요에 따라 띠장 및
버팀대를 설치한다.
나. TRENCH SHEET를 사용하는 경우
지반의 조건이 앞의 “가”와 같으나 지하수위가 높은 경우
Trench Sheet 등을 충분히 타입하여 근입길이를 확보하고 수평버팀대로 보강하여
붕괴방지에 대한 주의를 요한다.
다. 간이 흙막이 버팀공
도랑굴착에서 지반조건이 양호하더라도 단시간에 많은 굴착면을
자립 흙막이벽으로 지지할 경우 자립상태가 불안정하여 붕괴할 위험이 높아진다.
이 경우 토사붕괴를 막기 위하여 버팀대를 설치하며, 특히 굴착 도랑내부에서 관접합을
행할시 토사가 붕괴되지 않도록 주의를 요한다.
라. 하이드 프레터 흙막이 공법
이 공법은 하이드 프레터가 개발한 특허공법으로 일반적인
도랑굴착에서 흙막이공을 설치할 때 흙막이 조립작업중 토사의 붕괴위험이 있으므로
이런 위험이 발생되지 않도록 하고자 하는 흙막이 설치 공법이다.
〔그림 2〕과 같이 도랑폭에 맞도록 파이프로 틀을 조립 제작하여
흙막이벽과 함께 도랑굴착부분에 삽입하고 작업자가 도랑굴착 내부에 들어가 파이프틀을
크레인으로 들어 올리면서 버팀대를 설치하는 것이다.
이 파이프틀은 폭의 조절이 어려우므로 기계굴착에 유효하다.
마. 레만공법
이 공법은 독일 특허공법의 하나로서 2개의 파이프 조립지주(1개는
고정식, 1개는 이동식)를 기계굴착 내부에 각각 별개 크레인으로 삽입하여 고정식틀과
이동식틀 사이를 굴착면과 파이프 사이에 흙막이판을 설치하고 이동식틀에서 작업자가
버팀대를 설치하며 이동식틀을 서서히 이동시키면서 소정의 간격에 따라 버팀대를
완료하여 간다.
1구간 종료시마다 2개의 파이프틀을 이설해야 하므로 작업이
번거롭고 기계굴착시에 유효하다. 작업순서는 〔그 림 3〕을 참조한다.
〔그 림 2〕 파이프틀 설치방법 [그 림 3〕 레만공법의
작업방법
바. 기타방법
미국에서 사용하고 있는 도랑굴착 버팀공법으로서 Protection
Box 및 Trench Shield를 사용하여 관매설 등의 작업을 실시한다. 이러한 방호설비의
적극적인 활용은 매우 바람직하다 하겠다.
〔그 림 4〕 Protection Box 〔그 림 5〕 Trench Shield