1) 개요
- 일반 항타로 항타가 곤란한 견고한점성토, 모래자갈층, 풍화암, 연암층에 항타하는 방식으로서
Water Jet를 병용하여 항타하는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① Jet Pipe 제작 → ② Jet Pipe 장착 → ③ 고압호스 연결 → ④ Sheet Pile 항타(Jet Pump 가동)
4) 안정성 및 차수성
- 연속벽 강성체로서의 토류벽역할을 충분히 할 수 있다.
- 재질적인 강도와 내구성이 우월하다.
- 접촉부의 수밀성이 우월해 차수 효과가 뛰어나다.
- 강널말뚝 재질자체가 수밀성 재료이다.
5) 투입장비
- 40kw 바이브로 햄머
- 90", 120"
- 40, 50, 80 TON 크레인
- 20 TON 보조 크레인
- 131 PS 병용워터제트
- 350, 500kw 발전기
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3. 압입식 항타
1) 개요
- 무진동, 무소음 항타 방식으로서 진동 및 소음으로 야기되는 건설공해 민원을 방지할 수 있으며
기타 수상작업 및 높이와 공간에 제한된 장소에서 항타하는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① 반력 받침대 설치 → ② Power Unit 설치 → ③ 압입 항타기 설치 → ④ 초기 압입 →
⑤ 반력 받침대 철거 → ⑥ 自走 반복압입
4) 안정성 및 차수성
- 연속벽 강성체로서의 토류벽역할을 충분히 할 수 있다.
- 재질적인 강도와 내구성이 우월하다.
- 접촉부의 수밀성이 우월해 차수 효과가 뛰어나다.
- 강널말뚝 재질자체가 수밀성 재료이다.
5) 투입장비
- 80∼120 TON 압입
- 인발기
- 25 TON 보조크레인
- 125kw 발전기
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H-Pile 공법
1. H-Pile 토류벽
1) 개요
- 일반적인 개착식 공법으로 일정간격으로 H-Pile을 항타 또는 천공 후 삽입하여 터파기를 진행
하면서 토류판을 H-Pile사이에 끼워 넣어 벽체를 형성시키는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① H-Pile 항타 → ② 토류판 설치
* 직타에 의해 설치가 가능하나 불가능할 시는 천공후 타입한다.
4) 안정성 및 차수성
- 강성체로서의 토류벽 역할을 할수 있으나 토질 조건으로 판단하여 볼 때 차수효과를 기대할 수
없어 상부두부 변위가 상대적으로 크게 발생되므로 배면부 지반의 이완현상이 크게 발생한다
- 토질조건에 부합되는 차수 Grout 공법선택이 어렵고 연결부에 누수현상 발생가능성이 높고 차
수효과는 기대 할 수 없다.
5) 투입장비
- 40 TON 크레인
- 10 TON 크레인
- 60 TON 크레인
- 150kw 발전기
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2. H-토류벽 + L.W
1) 개요
- H-토류벽에 차수효과를 추가할 때 적용하는 공법으로 천공 및 케이싱을 설치하고 Manjet Tube
(40.50 m/m)를 삽입하여 그 주위에 Seal제(시멘트벤토나이트)를 주입시켜 주입시 주입액의
지상 역류와 주입위치 이외 분산을 차단 후 Double Packer를 설치하고 주입하는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① H-Pile 항타 → ② 토류판 설치 → ③ 차수 L.W천공(Φ 100M/M) → ④ 케이싱 설치 →
⑤ 맨젯튜브 설치 → ⑥ Seal제주입 및 더블파카 넣기 → ⑦ 주입(각 Step마다 주입제를 주입하여
상향으로 Step up한다.)
4) 안정성 및 차수성
- 강성체로서 토류벽 및 차수역할을 할 수 있으나 공극률이 작은 지층에는 L.W주입 효과가 감소
되므로 토질 조건을 판단하여야 한다.
- 차수벽 형성과 연약지반 개량공법에 적당하며 특히 사질, 자갈, 호박돌층으로 대체로 공극률이
큰 지층에 주입 효과가 크다.
5) 투입장비
- 10, 40 TON 크레인
- 60kw 바이브로 햄머
- 150kw 발전기
- 29 HP 보링기
- GROUN(Mixer - Pump)
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3. H-토류벽 + S.C.W(무근)
1) 개요
- H-토류벽에 차수 효과 및 토류벽배면 지반 이완억제 효과를 추가할 때 쓰이는 공법으로 S.C.W
공법은 응력제(H-Pile)를 삽입하지 않은 무근 주열식 지중벽으로 형성되는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① H-Pile 항타 → ② 토류판 설치 → ③ 차수 S.C.W(Φ 550) → ④ 안정제 주입 혼합 교환 →
⑤ 인발, 제굴진 혼합 교반
4) 안정성 및 차수성
- 연속벽체 차수 및 토류벽의 2중역할을 충분히 할 수 있다.
- 지중에 연속된 주열벽체가 형성되므로 차수 효과가 우수하나 대형장비에 의한 시공이므로 효율
이 감소된다.
5) 투입장비
- 10, 40, 70 TON 크레인
- D = 100HP 삼축오가
- 60kw 바이브로 햄머
- 350, 150kw 발전기
- Plant (Mixer - Pump)
- 시멘트 Silo
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3) 시공순서
① Auger 천공(Φ 550) → ② 안정제 주입 혼합 교반 → ③ 인발, 제굴진 혼합 교반 → ④ H-Pile
삽입 ( C.T.C : 900 M/M)
4) 안정성 및 차수성
- 연속체 차수 및 토류벽의 2중 역학을 충분히 할 수 있다.
- 지주에 연속된 주열벽체가 형성되므로 차수 효과가 우수하나 대형장비에 의한 시공이므로 시공
효율이 감소된다.
5) 투입장비
- 2.2 TON 디젤햄머
- 25, 70 TON 크레인
- D=100HP 삼축오가
- PLANT (Mixer + Pump)
- 150, 350kw 발전기
- 시멘트 SILO
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C.I.P 공법
1. C.I.P 공법
1) 개요
- Cast-In Placed Pile(C.I.P)공법은 일종의 주열식 현장타설 말뚝으로 소정의 직경으로 천공후
주입식 몰탈에 의해 토류벽을 형성시키는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① 천공(Φ 550) → ② 케이싱 설치 → ③ 자갈주입 타설 → ⑤ 시멘트 Pasts 주입 → ⑥ 케이싱
해체 → ⑦ H-Pile 삽입
* C.T.C : 2.0M
4) 안정성 및 차수성
- 주열식 강성체로서의 토류벽 역할을 충분히 할수 있다.
- 공과 공사이의 연결부에 누수현상발생 가능성이 있다.
5) 투입장비
- 보링기
- 10 TON 크레인
- Grout (Mixer + Pump)
- 2.2 TON 디젤햄머
- 25 TON 크레인
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2. C.I.P + 차수보조 GROUT 공법
1) 개요
- C.I.P공법 시공시 선단부 공과 공사이의 연결부에 누수현상 발생 가능성이 있을 경우 배면부에
차수 보조Grouting(Φ100)을 병행 시공하는 공법이다.
2) 시공단면
3) 시공순서
① 천공(Φ 550) → ② 케이싱 설치 → ③ 철근설치 → ④ 자갈주입 타설 → ⑤ 시멘트 Pasts 주입
→ ⑥ 케이싱 해체 → ⑦ H-Pile 삽입 → ⑧ 차수보조 Grout (Φ 100M/M)
4) 안정성 및 차수성
- 주열식 강성체로서의 토류벽 역할을 충분히 할수 있다.
- C.I.P공법에 차수보조 Grouting을 배면부에 형성 시키므로 차수는 보통임
5) 투입장비
- 보링기
- 10 TON 크레인
- Grout (Mixer + Pump)
- 2.2 TON 디젤햄머
- 25 TON 크레인
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SOIL NAILING 공법
Soil Nailing 공법은 NATM(New Austrian Tunneling Method)과 동일한 개념의 원위치 지반보강공법으로 유럽 및 북미 지역과 일본에서 철도 및 도로인접 사면보강, 지하구조물 또는 고층빌딩의 기초를 위한 굴착지보체계 등으로 사용되어 왔다. 이 공법은 붕괴위험이 큰 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성능 확보하기 위한 공법으로 상부 지반으로 부터 내려오면서 지반이 완전히 이완되기 전에 Nail(철근보강제)과 전면판을 설치하여 지반의 전단 및 인장강도를 증가시키므로서, 사면의 안정성을 확보하여 보강된 원지반의 중력식 옹벽과 같이 작용하도록 하는 원리로서 최근에 다양하게 이용 되고 있다.
1. Soil Nailing 공법의 장단점
장 점
저렴한 공사비
Soil Nailing 공법의 경우, 원지반 자체가 주된 요소의 하나로 이용되고 또한, 그 이외의 구고적 요소는 상대적으로 가격이 저렴한 nail이다. Shotcrete 또는 기성 전면판은 단지 전면에 존재하는 (nail과 nail사이) 흙의 붕괴를 방지하기 위한 국부적인 역활이 전부다. 따라서 비교적 두께가 얇고 가격도 저렴한 특징을 지니고 있다.
결과적으로 두꺼운 철근 콘크리트 전면판 또는 프리스트레싱을 가하는 지반 앵커를 이용하는 공법에 비해 공사 재료비의 상당한 절감효과가 예상된다.
브라질, 북유럽, 및 미국 등지에서 시공되는 사례를 비추어 볼때 Soil Nailing공법은 타 공법에 비해 10%~70% 까지의 공사비 절감효과를 보는 것으로 나타 났으며 평균적으로 약 25%의 공사비가 절감되는것으로 알려졌다.
경량의 시고장비 및 빠른 시공 속도
Soil Nailing은 단순한 천공 및 그라우팅 장비(drilling by bibropercussion & groting generally by grative)를 이용해 시공이 가능하다. 또한 top-down방식에 의한 단계별 시공이므로 장비를 다루기가 비교적 손쉬우며, 따라서 접근이 용이하지 않은 현장의 경우 Soil Nailing공법의 효율성은 더욱 크다고 할 수 있다. 공정이 단순하므로 주된 공정이 천공작업이 적절하게 진행되는 경우 매우 빠른 속도로 연속적인 시공이 가능하여 공기를 상당히 단축시킬 수 있다.
현장 여건의 적응성
Top-down방식에 대한 단계별 시공이 이루어지므로 현장여건 및 각 토층별 강도 특성 등을 감안하여 이에 적합한 전체구조체의 기하학적인형상(전면의 경사도를 포함하여)및 nail의 강도, 치수 등의 선택이 가능하다.
지반조건 적응성
표석 및 경암등의 이질재료가 포함된 지층을 접하게 되는 경우 직경이 비교적 작은 구멍의 천공을 요하는 Soil Nailing 공법은 Slury 벽체 및 엄지말뚝공법 등과 비교적 볼때 시공상 더욱 편리한 장점을 지니게 된다. 이에 관련하여 Guilloux등이 보고한 시공사례(표석이 포함된 퇴적지층에 지하주차장 건설을 위한 깊이 70ft의 가설 구조물 설치에서 Soil Nailing로 변경되어 시공이 완료 되었으며, 결과적으로 공기 단축 및 공사비 절약 측면에서도 상당한 효과가 얻어 졌음이 보고되었다.
유연성(flexibility)
Soil Nailing공법으로 시공된 흙막이 구조물은 통상적인 현장타설 콘크리트흙막이 구조물과 비교할 때, 훨씬 유연성을 지니고 있다. 이와같은 Soil Nailing구조체의 유연성은 주된지반의 움직임에 대한 적응성 향상, 또한 더욱 큰 수직침하에 지탱하는 특성을 결과적으로 보여지게 된다. 이외에도 Gassle-Gudehus의 연구결과에 따르면, 동적 하중이 작용하는 경우에는 과다한 움직임이 유발되지 않고 저항능력이 큰것으로 밝혀진바 있어, 지진이 자주 발생하는 지역에서 관심있는 공법으로 예상된다.
보강재의 상호 보완효과
다수의 보강재가 설치되므로 한 두 개의 nail이 기능을 상실하는 경우에도 전체적인 벽체의 안정성은 충분히 확보 될 수 있다.
단점
벽채의 과다변위
Nail이 설치된 구조물에 있어서 주된 지반 보강재 사이의 상호작용효과가 유발되기 위해서는 주된지반과 보강재의 상대적인 변위가 수반되어야 한다. 이에 관련된 현장 실험 측정 결과에 따르면 최대 횡방향 변위는 벽체 높이의 0.2%~0.3% 정도의 작은 크기이다. 그러나 높이가 매우 높은 경우 다소 큰 변위가 유발 될 수 있으며 특히 복잡한 도심지에서 인접건물의 움직임이 제한되어야 하는 경우 지반침하등의 문제가 발생될 수 있다.
이와 같은 문제는 큰 변위발생이 요구되는 지점에 대해 1~2단의 Prestress Earth Anchor를 병용 하여 설치 함으로서 변위를 최소화 시킬수 있다.
지하수가 높게 존재하는 지반의 경우
점성토에서 지반의 포화도의 증가는 경우에 따라 nail과 주변 지반사이의 마찰 또는 부착을 크게 감소시킬수 있다. 또한 포화도의 증가는 대상지반의 전단강도를 감소시켜 결과적으로 nail에 작용하는 인장력 증가를 초래 할 수 있다. 따라서 Nail 설치간격이 촘촘해지고 길이가 증가함으로서 공사비가 크게 증가할 수 있다. 또한 지하수 굴착면을 따라 많은 양이 유출되는 경우 shotcrete의 타설이 매우 어렵게 된다.
기타
- 영구 지하구조물로 사용될 경우 안전율을 증가시켜야 한다.
- 수평변위는 프리스트레스된 앵커보다 더 크게 발생할 수도 있다.
- 점토층의 경우 크리프변형이 발생하거나 초기 하중이 작을 때에는 nail이 과다하게 필
요하게 되며, 또한 이 때에는 변위를 크게 발생시킬 수 있으므로 Nail사용이 부적합 할
수 있다.
- Shotcrete의 전면부가동경, 융해 상태가 반복되는 장기공사시에는 그 영향이 어느정도
인지 판단하기 어렵다.
2. Soil Nailing 공법의 시공방법
시공개요
Nailed-soil 흙막이 구조물의 시공은 3가지 주요한 단계를 반복하게 되는데, 일정깊이 까지의 굴착, Nail의 설치 및 배수, 그리고 전면판의 설치등이 있다.
Soil Nailing의 기술 및 시공과정은 근본적으로 굴착하는 동안 지반의 이완을 가능한 억제하며, 원지반이 지닌 역학적 성질의 저하를 방지하는데 주목적을 두고 착안 되었다. 따라서 nailling체계(전면판 및 보강재)는 굴착 후 가능한 신속하게 설치되어야 하며, 굴착공사는 종래의 경량 토공장비를 이용해 1.5~3.0m 깊이를 하루 즉 한단계 굴착 깊이로 하여 시행되어 진다.
시공순서는 다음과 같다.
1단계 굴착심도를 (1.0m내외)를 굴착하여 원지반이 자립하는지 확인후 굴착즉시 원지반의 이완을 막기 위하여 굴착면에 shotcrete를 타설하고, 요구심도까지 천공하여 nail을 설치하며, Cement Milk로 Grouting하므로써 할 수도 있는데 가시설용인 경우 경험적으로 Wire Mesh 및 횡방향 철근을 설치한 후 2차 Shotcrete를 타설하여 벽체를 형성하고 원지반의 부착력을 증대시키기 위해 2차 Grouting을 실시하여 1단계 시공을 완료하고 2차단계 굴착을 실시하여 반복작업을 한다.
TOP
발 파
1. NPS 발파 (제어발파에 의한 암반절단기술)
- 개요
건설 신기술 및 특허기술인 「제어발파에 의한 암반 절단기술」은 일반 발파와는 달리 첫째, 발파
전 단계에서 발파진동, 소음이 외부에 유출되지 않도록 발파구역의 외곽 암반을 사전에 절단하
는 방진(감쇠 및 차단)발파, 공법과 둘째, 무소음 극소진동의 암절단 파쇄공법으로 대별된다.
- NPS시공 흐름도
- 진동 감쇠 효과
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2. PLASMA 발파
- 개요
화약또는 유사한 방법의 암파쇄는 암반내부의 순간적인 기압증가를 이용한 파쇄방법으로 소음
(음향파)과 진동(지중파)이 수반되는 것이 당연하며 이를 극소화 하기위한 다양한 화약과 공법의
발달이 진행 되었으나, 도심지 공사의 수행방법으로는 부진동 파쇄방법이 공히 이용 되고 있다.
PLASMA역시 이러한 문제에 맞추어 개발된 공법으로 고압전류를 이용 암반 내부의 전해질(화약
의 대체품으로, 기압발생을 위한 화학약품)을 이용한 폭발로 파쇄방법의 기본적이론이 동일사
하여 소음, 진동, 비산이 수반 되며 천공장비 및 BREAKER 사용이 병행되어야 함은 물론 발파시
비산 방지를 위하여 이중 MAT를 사용한다.