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공종:건축공사:토공및흙막이:흙막이가시설:버팀보

버팀보

개요

흙막이가시설083.jpg STRUT 공법은 굴착면적이 중규모 이하로서 굴착평면 형상이 사각형일 때 사용하는 공법으로서, 흙막이벽 시공 후 단계별 굴착 후 띠장 및 버팀대를 설치하는 방식이다. 또한 STRUT 공법은 주위 지반이 연약하여 충분한 지지력에 대한 보장이 필요하거나 외부용지에 여유가 없을 때에 적용된다.

특징

구 분 내 용
장 점 비교적 변형이나 파괴를 일찍 판별
대지경계면까지 굴착이 가능
굴착 깊이의 제한을 받지 않음
굴착 면적이 좁으면 앵커보다 저렴할 수 있음
재질이 균일하고 재사용이 가능
단 점 STRUT의 국부적인 파괴가 토류구조물 전체에 치명적인 영향을 끼칠 수 있음
넓은 지역에 적용이 곤란하며 공사비가 고가
(직선구간 50m, 코너구간 30m로 제한)
Strut 간격에 의해 굴착 기계활동이 제한되어 작업성 저하

시공 순서

  1. Strut 도면 검토
    • 지반 및 현장 조건 파악
    • 구조 안정성
    • 작업 원활도
  2. Post Pile설치
    • 적정밀도 확보
    • 관입 깊이 준수
  3. 터파기
    • Strut 보강 후 굴착
    • 보일링, 히빙 방지
  4. Strut 설치(반복작업)
    • 토압에 저항
    • 적정 강도 유지(보강 철물 이용)
  5. 토류판 설치
    • 뒷채움 철저
  6. Strut 해체
    • 지하 구조물 콘크리트 초기 강도 발현 후 해체
    • Slab 보양 후 상부 Strut해체

시공계획

평면계획

  • 평면계획상 Strut과 본체 수직재(기둥, 옹벽) 왕의 간섭에 의한 작업 장해가 발생하지 않도록 사전에 충분한 검토를 실시한다.
  • 서로 직교하는 Strut은 교차 부분을 보강철물로 긴결시켜 좌굴을 방지한다.
  • Strut 배치계획 수립 시 작업용 복공판 설치계획도 함께 작성한다.

방수계획

  • Post Pile 및 Strut으로 인한 구조체 관통 부위가 발생한 경우의 방수, 지수처리 계획이 필요하다.

계측계획

  • 굴착에 따른 주변지반과 구조물, 흙막이벽 등의 가시설, 토압 또는 수압의 계측ㆍ관찰 계획이 필요하다.
  • 계측결과를 설계상 가정조건, 계산결과와의 비교검토가 필요하다.

Balance 계획

  • 버팀대 띠장은 굴착공사 지면에 대해 Balance가 유지되도록 배치한다.
  • 터파기 진행상황에 맞추어 버팀대 및 띠장을 신속히 가설한다.

시공 시 유의사항

Strut과 띠장의 중심잡기 : 축선 보정에 의한 좌굴 방지 중요

흙막이가시설087.jpg흙막이가시설088.jpg
가압에 의한 휨 발생 ⇒ Liner에 의한 축선 보정

교차부 긴결 : 부재간 긴결 유지에 의한 좌굴 방지 유의

흙막이가시설089.jpg 흙막이가시설090.jpg
Strut ~ Strut Strut ~ 지지말뚝

띠장과 흙막이 벽의 접촉상태

띠장은 흙막이벽에 밀착 시공해야 하나, 공간이 생길 경우는 측압의 확실한 전달을 위해 지지말뚝에 Packing 설치(단, CIP의 경우 매 주일마다 패킹 설치)

흙막이가시설091.jpg 흙막이가시설091-1.jpg 흙막이가시설091-2.jpg
H-Pile + 토류판 SCW(Soil Cement Wall) CIP(Cast In Place Pile)

띠장 Web 보강

  • 띠장 Web(약축)의 보강에 의한 국부변형 방지에 유의
  • 띠장에 토압에 의한 축력 작용 시 띠장 상호간 맞댐이음 시공이 필요

흙막이가시설093.jpg

Strut Jack 의 설치

Jack 설치 시 주의점

  • Jack 부위의 보강
    흙막이가시설095.jpg
  • Pre-Load 공법
  • 띠장 부위의 보강
    • 흙막이벽 - 띠장, 띠장 - Strut등의 밀착상태 확인
    • 양측 흙막이벽에 균등한 압력을 배분하여 가압

Strut 귀잡이

  • 표준시공 : Strut와 귀잡이 접합부 Bolt에는 Ncos가 전단력으로 직접 작용하므로 고력볼트 사용
    띠장과 귀잡이 접합부 Bolt에는 축력 N의 분력 Ncos가 전단력으로 사용
  • 경사 흙막이벽 : 귀잡이의 각도가 다를 경우 힘의 균형을 이루지 못하므로 반드시 보강재 설치
  • 모서리 누름부 : 모서리를 눌러 주는 보강재를 넣어 힘의 균형 조절

Strut 관리요점

  • 버팀대(Strut)간의 교차부는 상하 좌우를 단단히 고정하여 좌굴이 일어나지 않도록 한다.
  • 힘의 전달에 따라 Ⓐ띠장의 변위가 커질 수 있으므로, 모서리 누름 Strut 흙막이벽의
  • 수직심재와 용접 또는 맞댐용접으로 마주보는 벽에 지지
  • 교차부 상세 중 U자형 Bolt는 휨부분이 약하므로 사용하지 않는 것이 좋음
    흙막이가시설100.jpg

해체 시 유의사항

Strut 반력 변화

  • 구조물 축조에 따른 Strut 해체 시 ㉮ 부재 및 흙막이 벽체에 작용하는 부담하중 폭은 Ⓐ에서 Ⓑ로 증가한다.
  • Strut의 허용응력을 확인하여 필요 시 콘크리트를 분리 타설한다.
  • 동일 간격일 경우 하단 Strut 해체 시 과다한 응력 작용의 우려가 있으므로 다음 사항 검토
    • Strut 부재 단면의 적정성
    • 이음부, 교차부의 구조안정성
    • 선행 가시설, 지지점의 확보
    • 되메우기 시점

가시설 버팀대의 설치 : 벽의 안쪽에 버팀대를 설치

구조체의 가시설 버팀대로 지지하는
경우 콘크리트 강도 확보 후 설치
해체에 따른 타 Strut의 하중을
고려하여 적정한 보강 대책 수립

되메우기 토사의 지지력

  • 양질토를 충분히 다짐 시공
  • 반력 지지점은 상단면에서 1m로 설정

구조물 충격 금지

구조물 콘크리트의 양생기간 등을 고려하여 Slab 상부의 Strut 해체 시 장비 및 H 형강의 낙하 충격을 최소화하도록 한다.

품질관리 기준

  • 레벨 계획
    지지체 하부까지 최소한 굴착하고 흙막이벽을 지지하는 부재를 설치한다. 따라서, 제1단의 지지체는 통상 지상 1층의 보와 지하1층의 보 사이에 계획을 하며, 지지체 레벨은 흙막이 벽체의 강성과 허용변위도를 고려하여 지표 하 0.5~2.5m에 설치한다. 첫 번째 굴착이 행해질 때는 1단 지지체가 미 설치되어 토압에 대해 안전한지, 변형에 따른 주변 지반에 영향이 생기지 않는지 등을 확인한다.
  • 2단 지지체 위치의 결정은 1단의 지지체 하부에 2.5~3.0m로 구조물의 보 및 슬래브 위치와 간섭되지 않도록 계획하고 해체를 고려하여 벽체의 연결철근 및 슬래브 콘크리트 작업이 가능할 수 있도록 슬래브 보다 약 1.0m 정도 높은 위치에 설치하는 것이 유리하다. 최하단 지지체 레벨의 계획은 바닥 기초에 간섭이 생기지 않도록 상부에 설치되도록 계획을 하고 최소한 굴착장비의 작업공간을 고려하여 3.0m 이상의 높이가 되도록 계획한다.
  • 버팀보의 평면배치
    버팀보 설치 후에는 상하 공간이 버팀보에 의해 차단되고 자재의 이동은 버팀보 사이를 통과하여야 한다. 또한 장비반출을 고려하여 버팀보의 평면 배치를 계획하여야 한다. 가능하면 복고의 양측으로 버팀보를 배치하고 옆 버팀보를 최대 허용간격으로 배치하면, 복공에서의 크램쉘의 버킷 오르내림과 크레인에 의해 자재를 오르내리기 쉽게 된다. 오르내리는 버킷이 버팀보에 간섭될 우려가 있을 때는 버팀보 교차부에 설치한 중간 말뚝의 상부를 앵글 등으로 연결해 놓으면 조작을 잘못해도 버팀보에 충격을 가하는 것을 막을 수 있다. 기초를 시공하고 버팀보를 해체한 후에 철근 배근이나 거푸집설치를 고려하여, 버팀보는 기둥의 거푸집 조립에 지장이 없도록 배치한다. 보의 두께, 거푸집 및 고정 철물의 배치를 고려하면 기둥의 외면에서 최소 15cm 정도 이격하는 것이 유리하다.
  • 버팀보 설치 전 및 설치 후 굴착심도
    지표면에서 직접 덤프 트럭에 상차할 경우 능률은 좋지만 너무 많이 파면 흙막이벽체의 변형이 커지기 때문에 제1단 띠장 설치를 위한 브라켓의 심도까지 굴착한다. 단, 버팀보를 설치한 후 굴착시에는 굴착장비가 자유롭게 움직일 수 있도록 중앙부는 파 내려간다.
  • 배수공법
    대표적인 배수공법으로서는 가설집수정에서의 배수, 웰포인트, 딥웰 등이 있다. 굴착 지반면에 흘러나온 물을 굴착 밑면보다 낮은 위치에 설치한 가설집수정을 유도하여 수중펌프로 배수하는 것이 일반적이다. 지하수위를 넓은 범위에 걸쳐 깊게 낮추기 위해서는 깊은 위치에서 물을 유도하여 강제 배수하는 방법인 딥웰(Deep Well)공법이 효과적이다. 굴착심도보다 깊은 위치까지 케이싱을 삽입하고 주변에 필터층을 마련하여 물을 유도한다. 투수성이 낮은 지층에서는 1개소의 딥웰공법에 의해 지하수위를 저하시킬 경우 범위의 한계가 있어 웰포인트 공법이 유리하다. 웰포인트공법은 굴착부 주위에 직경 50mm의 라이저 파이프를 0.9~1.8m 간격으로 설치하여 진공상태로 만들어 강제 배수하여 지하수위를 떨어뜨린다. 지하수에 의한 문제가 발생하면 후속 공정 진행에 차질이 발생하므로 사전에 충분히 검토하여 적절한 배수계획을 세워야 한다. 딮웰과 웰포인트의 계획은 전문적 지식이 필요하므로, 전문가의 의견을 참고하여 배수계획을 결정한다.
  • 지하수에 의한 제 문제점
    굴착사면을 오픈컷공법과 같이 지반을 굴착하여 사면을 형성하면 지하수는 사면의 하단에 집중하여 흘러나온다. 지하수가 계속해서 유출될 경우 작은 토립자가 같이 흘러나와 그 부분이 연화되어 사면이 붕괴될 수 있다. 차수성 흙막이벽에서도 서로 맞물린 부위가 불량하거나 결손부가 있으면 지하수가 유출되는 일이 있다. 지하수의 유출에 의해 토립자가 굴착 내측으로 이동하면 흙막이벽 배면의 지반에 공동이 발생할 수 있다. 지하수는 통하기 쉬운 구멍에 집중하게 되고 구멍이 점차 확대되어 주변 지반의 함몰 사태에 이른다. 이와 같은 현상을 파이핑이라고 한다.
  • 지하수에 대한 대책
    사면끝단의 세굴 방지방법은 내측 지반에 파이프를 넣고 그 바깥쪽에 엄지말뚝을 설치하고, 배면을 원지반의 토립자보다 약간 굵은 모래로 메워 토립자는 흐르지 않고 물만 흐르게 한다. 흙막이벽체에서 지하수가 유출될 경우 엄지말뚝+흙막이판 공법에서는 마대 등과 같이 비교적 물에 강한 천을 씌워 물만 빠져나갈 수 있도록 조치한다. 시트파일 벽체에서는 누수부의 내측에 필터 처리하여 물만 흘러 보내고 토립자는 흐르지 않도록 한다. S.C.W공법에서는 누수부를 막는 형태로 철판을 설치하여, 양측을 흙막이벽 엄지말뚝에 용접하여 물을 막는다. 피압수에 의한 히빙은 웰포인트 공법에 의해 압력수두를 저감하여 방지한다.
  • 반입된 강재의 변형상태 및 피로도가 높은 강재인지를 점검하고, 변형이 발생된 부재를 사용할 경우 부재의 허용부재력이 감소하므로 주의한다. 또한, 토압이 증가되어 변형이 되었는지 여부를 판단하기가 곤란하므로 변형 및 피로도가 높은 강재는 즉시 현장외부로 반출한다.
  • 흙막이에 작용하는 토압은 굴착 후 시간이 지남에 따라 증가하며, 그 때문에 흙막이 벽체가 내측으로 밀려나고 흙막이 배면의 침하가 발생하게 된다. 특히 연약지반에서 이러한 현상이 크게 발생하므로, 버팀보의 설치는 계획심도까지 굴착 후 신속히 설치하여야 한다.
  • 띠장과 흙막이벽 사이에는 흙막이 벽면의 여굴 등으로 인하여 틈이 발생하여 밀착되지 않은 경우 흙막이 벽체와 띠장 사이에 콘크리트를 충진하여 흙막이 벽체와 띠장이 밀착되도록 조치한다. 또한 띠장과 맞닿는 버팀보 부위에는 국부 좌굴을 방지하기 위해 스티프너(Stiffner)를 설계도면과 동일하게 설치한다. 버팀보를 설치할 때는 낙하방지 시설과 같은 안전설비를 갖추어 안전사고가 발생하지 않도록 조치한다.
  • 버팀보는 흙막이벽에 작용하는 토압에 의하여 좌굴되지 않도록 충분한 단면과 강성을 가져야 하며, 각 단계별 굴착 후 즉시 버팀보를 설치하여 주변 지반의 변형이 생기지 않도록 한다. 띠장과의 접합부 및 브라켓은 부재축이 일치되고 수평이 유지되도록 설치한다.
  • 버팀보, 띠장, 받침보 및 브레싱 등은 각 단계마다 소정의 깊이까지 굴착 후 신속히 설치하고 과굴착을 금한다. 과굴착뿐만 아니라 지지체 및 브레싱 등의 설치가 지연되는 것도 흙막이 구조물의 안정성을 저해하므로 주의한다.
  • 버팀보의 양쪽에서 작용하는 토압이 한쪽에서 과도한 토압이 발생되지 않도록 양쪽의 굴착심도를 동일하게 하여 시공한다. 또한, 띠장 및 버팀보 설치 시 사용하는 부재는 단면손실 등이 없는 양호한 부재를 사용하도록 한다.
  • 띠장의 이음위치는 응력이 큰 버팀보가 맞닿는 부위는 피하고, 띠장의 플랜지에 변형이 발생하지 않았는지 수시로 확인한다.
  • 볼트, 잔토, 자갈 등이 버팀보 위에 있으면 미래 재해의 원인이 될 수 있으므로 다음 단계 굴착이 이루어지기 전에 제거한다.
  • 굴착 시부터 해체 시까지 볼트가 느슨한 상태로 풀어져 있는가를 수시로 점검하고, 버팀보를 설치한 후에는 매 공정마다 계측관리 및 일상점검을 통하여 변형여부를 판단하고 공사완료 시까지 기록하여 관리한다.
  • 버팀보 길이가 길어서 온도변화의 영향을 받을 우려가 있거나 변위를 조절할 필요가 있는 경우는 유압잭 등으로 선행하중을 가한 후 설치하거나 버팀보, 중간말뚝, 브레싱 등을 일체로 연결한 트러스 구조로 만드는 것이 유리하다. 또한 버팀보를 이음하여 사용할 경우 이음의 위치는 중간말뚝의 부근에서 이음한다. 버팀보가 길어지면 좌굴에 대한 안정성이 떨어지므로 수직 및 수평연결재를 사용하여 버팀보의 지간을 줄이도록 해야 한다.
  • 버팀보의 이음 및 띠장의 이음은 설계도에 명시된 방법과 동일하게 적용하고, 띠장과 버팀보의 수평상태 및 좌굴방지와 잭조임 상태를 확인한다.
  • 볼트의 조임 상태는 다음단계의 굴착이 이루어지기 전에 반드시 확인한다. 특히 버팀보의 변형이나 축력의 증감이 클 경우에는 볼트의 조임 상태를 확인한다.
  • 사보인 경우 설치각도는 45도가 되도록 하고 띠장과 맞닿는 사보에는 밀림방지를 위해 스톱퍼(Stopper) 를 설치한다. 또한, 우각부의 띠장의 연결은 그림 19에 나타낸 것과 같이 설치한다. 띠장에 단차가 적을 경우에는 모서리부에 피스를 설치하고 띠장이 연결될 수 있도록 한다.
  • 단 차이 있는 구간등과 같이 취약부위에 대해서는 항상 육안관찰 등을 통해 용접장의 이상 유무 및 변형발생 여부를 확인한다.
  • 버팀보의 해체는 구조계산결과 및 계측결과 등을 종합적으로 판단하고, 벽체 및 슬래브의 설치 후 충분한 양생을 하여 설계강도가 발휘될 경우 버팀보 해체공정을 진행한다. 적정강도가 발휘되기 전에 무리한 해체를 할 경우 양생중인 콘크리트에 변위 및 응력이 발생되어 구조물에 피해가 발생될 수 있으므로 주의한다.
  • 육안관찰 시 용접 및 볼트 등에 의해 연결된 부위의 이상 유무 및 버팀보 상하좌우로 변형되었는지 확인하고 변형 발생시 즉시 보강한다. 특히 지지체가 변경되는 구간, 굴착 깊이가 변하는 구간 및 응력이 집중되는 곳을 집중 관리한다.
공종/건축공사/토공및흙막이/흙막이가시설/버팀보.txt · 마지막으로 수정됨: 2016/06/06 13:14 저자 bluetree