▪ 평면파괴, 파괴각 정의
주동파괴각 \[ 45^\circ + \frac{\phi}{2} \] 수동파괴각 \[ 45^\circ - \frac{\phi}{2} \]
주동파괴각 \[ 45^\circ + \frac{\phi}{2} \] 수동파괴각 \[ 45^\circ - \frac{\phi}{2} \]
\[
K = \frac{\sigma_h'}{\sigma_v'} \quad \Rightarrow \quad \sigma_h' = K \cdot \sigma_v'
\]
▪ 정지토압계수
➀ 배면 수평
\[
K_a = \tan^2\left(45^\circ - \frac{\phi}{2}\right) = \frac{1 - \sin \phi}{1 + \sin \phi}
\]
\[
K_p = \tan^2\left(45^\circ + \frac{\phi}{2}\right) = \frac{1 + \sin \phi}{1 - \sin \phi}
\]
➁ 배면 경사 \( i \)
\[
K_a = \frac{\cos i - \sqrt{\cos^2 i - \cos^2 \phi}}{\cos i + \sqrt{\cos^2 i - \cos^2 \phi}}
\]
\[
K_p = \frac{\cos i + \sqrt{\cos^2 i - \cos^2 \phi}}{\cos i - \sqrt{\cos^2 i - \cos^2 \phi}}
\]
➂ 점착력 흙
• 전도 \[ F_s = \frac{M_r(\text{자중})}{M_d(\text{토압+수압})} \geq 1.5 \sim 2.0 \] • 활동 \[ F_s = \frac{P_v \cdot f}{P_h} \geq 1.5 \sim 2.0 \] • 지지력 \[ q_a \geq q \quad (\text{허용지지력} \geq \text{지반반력}) \] • 원호활동 \[ F_s = \frac{\text{저항력}}{\text{활동력}} \geq 1.5 \]
• 매립식 \[ W = C_c \cdot \gamma_t \cdot B_c^2, \quad C_c = \frac{1}{2K_a \mu} \left[1 - \exp\left(-2K_a \mu \frac{h}{B_c}\right)\right] \] • 굴착식 \[ W = C_d \cdot \gamma_t \cdot B_d^2, \quad C_d = \frac{1}{2K_a \mu} \left[1 - \exp\left(-2K_a \mu \frac{h}{B_d}\right)\right] \]
| 용어 | 비고 |
|---|---|
| 강널말뚝
(Sheet Pile) |
|
| H-pile + 토류
(H-pile + Lagging; Soldier Pile and Lagging) |
|
| 지하연속벽
(Slurry Wall; Diaphragm Wall) |
|
| 철근
(Rebar; Reinforcing Bar) |
|
| 엄지말뚝
(H-pile; Soldier Pile) |
H형강을 이용한 수직 지지 부재 |
| 토류판
(Lagging; Timbering) |
엄지말뚝 사이에 끼우는 흙막이 판자 |
| 까치발
(Raker Brace; Diagonal Brace) |
주버팀대와 띠장 등을 보강하는 경사 부재 |
| 잭
(Jack) |
버팀대에 초기 하중을 가하는 장치 |
| 보강재
(Stiffener; Brace) |
구조물 강성을 보강하는 부재 |
| 사보강재
(Raker; Diagonal Brace) |
경사 방향으로 설치된 보강 부재 |
| 중간말뚝
(Post Pile; King Post) |
주버팀대의 좌굴을 방지하기 위한 수직 지지 말뚝 |
| 띠장
(Wale; Waling) |
흙막이 벽체에 수평으로 설치하는 부재
• [Figure] 자립식 2열 띠장(2H-250x250x9x14) |
| 주버팀대
(Strut; Cross Lot Brace) |
굴착면을 가로질러 띠장을 지지하는 수평 부재 |
| C.I.P
(Cast-in-Place Pile) |
주열식 현장타설 말뚝 흙막이벽 공법
→ 상세 보기 ↓ |
| S.C.W
(Soil Cement Wall) |
주열식 차수벽 공법 |
• 260523: 성수동 업무시설 CIP 흙막이 벽체 H-Pile 강종 변경 건: SHP355 → SHP275
▪ 정의
CIP(Cast In Place Pile) 공법은 주열식 현장타설 말뚝으로서, 지반에 오거(Auger) 등으로 천공한 후 철근망(케이지)을 삽입하고 콘크리트를 현장에서 타설하여 말뚝열을 형성하는 흙막이 벽체 공법이다. 토류벽으로서 비교적 강성이 크나, 별도의 그라우팅 없이는 차수 기능을 기대하기 어렵다.
▪ 토류벽 공법 비교
강널말뚝(Sheet Pile), 엄지말뚝(H-Pile)+토류판, CIP, SCW, 지중연속벽
| 구분 | SHEET PILE (강널말뚝) |
엄지말뚝(H-PILE) +TIMBER(토류판) |
C.I.P (주열식 연속벽) |
SLURRY WALL (지중 연속벽) |
S.C.W (주열식 연속벽) |
|---|---|---|---|---|---|
| 굴착방법 | 토류벽 및 ANCHOR나 STRUT에 의해 토사의 붕괴를 방지하면서 굴착하는 공법; 토목공사에서는 대부분 아공법을 사용 | 토류벽 및 ANCHOR나 STRUT에 의해 토사 붕괴를 방지하면서 굴착; 토목공사에서는 대부분 아공법 사용. 1~2m 정도의 간격으로 타입하여 굴착의 진행에 따라 토류판을 끼워넣어 굴착 | 가시설 가벽의 구조체로서 지반의 거동을 억제하면서 ANCHOR나 STRUT로 지지하면서 굴착 | 가시설 가벽의 영구벽체의 강성 구조체로 수직 지반보강을 실시하며 ANCHOR나 STRUT로 지지하면서 굴착 | 가시설의 구조체로써 차수 및 지반보강을 실시하며 필요시 이용 강을 삽시하며 ANCHOR나 STRUT로 지지하며 굴착 |
| 공법특징 | 한판식 연속하여 타입하는 지수성이 있는 토류벽을 형성하는 공법으로 사공성이 우수하며 가설 토류벽으로서 대표적인 것임 | H형강의 말뚝을 개척된 토류벽 중심선상에 1~2m 정도의 간격으로 타입하여 굴착의 진행에 따라 토류판을 끼워넣어 굴착면을 형성하며 강널말뚝을 압입공법으로 시공하면 소음·진동의 말뚝과 철근으로 보강된 콘크리트 벽을 형성 | 현장타설 콘크리트 말뚝을 연속타설하여 토류벽을 형성시키는 공법으로 강성이 비교적 크며 H형강으로 보강된 말뚝과 철근으로 보강된 콘크리트 벽을 형성 | 폭 4~5m 정도의 콘크리트벽을 연속적으로 시공하여 지중 연속벽체를 형성 | 삼축AUGER를 이용해 연속벽 시공후 연약지보강하고 엄지말뚝 0.9m2간격으로 삽인후 굴착진행하면서 필요시 토류판 설치후 벽체형성 |
| 강성 및 차수성 | 강성은 그리 크지 않으나 차수성이 매우 양호 | 강성이 약하고 차수를 기대할 수 없음 | 토류벽으로써 비교적 강성이 크며 보강 GROUTING 없이 차수를 기대할수 없음 | 강성 및 차수성이 매우 좋음 | 강성이 약하나 차수성이 매우 좋음(LW GROUT 추가 실시) |
| 진동 및 소음 | 진동, 소음이 큼 | 저진동, 저소음 | 저진동, 저소음 | 저진동, 저소음 | 저진동, 저소음 |
| 토류벽재료 | 엄지말뚝 | 엄지말뚝, 토류판 | 용접대가 보강된 콘크리트, 토류판, 엄지말뚝 | 철근콘크리트 | SOIL CEMENT, 토류판, 엄지말뚝 |
| 주변 침하 | 침하가 상당히 큼 | 침하가 상당히 큼 | 다소 생길 수 있음 | 침하현상이 거의 없음 | 다소 생길 수 있음 |
| 토공사 | 온통 터파기 | 온통 터파기 | 온통 터파기 | 온통 터파기 | 온통 터파기 |
| 주요용도 | 가시설 벽체 | 가시설 벽체 | 가시설 벽체 | 가시설 및 영구 벽체 | 가시설 벽체 |
| 장점 |
• 종류가 많기 때문에 현장조건에 적합한 단면을 사용할 수 있음 • Joint부에 수밀성이 있기 때문에 지수성이 우수하며 가설 토류벽으로서 대표적인 것임 |
• 비교적 경제적임 • 작업공간이 넓을 때 사용 가능 • 강널말뚝을 타입할 수 없는 단단한 지반에도 적용 가능 |
• 소음, 진동이 작으므로 굴착에 유리함 • 접합부가 작으므로 베큰트로의 이동이 작고 지반에 대한 영향이 작음 • 강도, 지수를 계획하면서도 시공할 수 있음 |
• 차수성 및 토류강성이 매우 양호함 • 건축 구조물의 외벽 및 가시설 벽체 • 같은 심도(연암)까지 시공가능함 |
• 차수성 양호 • 공기, 경제성 유리 |
| 단점 |
• 조기휴유이 많이 등 • 역중등의 단단한 지반에서는 타입 및 인발이 어려움 • 인발에 의해 배면토의 이동이 생김 • 강널말뚝의 강성이 크기 않으므로 타입 길이가 제한됨 |
• 토류판 삽입시 여굴이 생기기 쉽고 주변지반의 변형, 침하가 일어날 가능성있음 • Heaving 현상이 생기기 쉬운 지반에서는 근압부의 수동토압 부족에 따른 이동이 일어날 가능성 있음 |
• 지수성이 없기 때문에 지하수가 많은 지반에는 부족함 • 공벽을 유지할 수 없는 경우 보조공법 필요 |
• 지수성에 문제가 있음 • 공기가 길고 경비가 많이 듦 |
• 강성이 작음 • 암반 시공 불가 |
| 적용성 평가 |
• 시공 도로가 넓고 지하수가 많을것으로 예상되는 경우 • 장시간 공사시 지반변형방지에 우수하다 |
• 연약지반을 포함하지 않은 지반조건이 비교적 양호한 지반 • 가시설 사용기간이 짧은 경우 • 구조물과의 이격거리가 비교적 큰 경우 |
• 지반조건이 비교적 불량하고 주변구조물이 가시설과 극히 인접한 경우 • 구조물의 하중에 견디기 위하여 지지층까지 말뚝을 설치 • 대형장비로 작업공간이 넓다 |
• 시공 도로가 넓고 지하수가 많을것으로 예상되는 경우 • 장시간 공사시 지반변형방지에 우수하다 |
• 시공 도로가 넓고 지하수가 많을 것으로 예상되는 경우 • 대형장비로 작업공간이 넓다 • 인접지에 구조물이 존재하는 경우 |
▪ CIP 공법 특징 요약
▪ CIP vs SCW (차수벽 관련)
| 구분 | CIP (Cast-in-Place Pile) | SCW (Soil Cement Wall) |
|---|---|---|
| 분류 | 주열식 흙막이 벽체 | 주열식 차수벽 / 흙막이 겸용 |
| 강성 | 비교적 큼 | 약함 |
| 차수성 | 없음 (별도 그라우팅 필요) | 매우 좋음 (LW Grout 추가 실시) |
| 소음·진동 | 저진동, 저소음 | 저진동, 저소음 |
| 재료 | 철근 + 콘크리트 (현장타설) | Soil Cement + 토류판 + 엄지말뚝 |
| 적용 지반 | 지반조건 불량, 인접 구조물 근접 시 | 지하수 다량, 장시간 공사 |
![[Figure]](http://www.mstg.co.kr/_img/sub/sub02/sub02_09con04.png){kind=link}