토목 흙막이 설계시 알아야할 사항

토목설계 중 흙막이 설계

적용 시 알아야 할 사항

 

흙막이 설계외력

-흙막이 가시설 구조물에 작용하는 설계외력은 토압, 수압, 상재하중(장비 하중 포함), 건물 하중, 교통하중, 온도차에 의한 축력 등을 포함한다.
-굴착 배면의 지하수위는 지반조사 보고서를 참조하되, 강우 조건, 굴 착심도, 지반특성, 흙막이 벽체 종류 등에 따라 변화하므로 이를 고려하여 벽체에 작용하는 수압을 결정한다.
-안정성 검토
-흙막이 구조체 설계 시 굴착저면의 안정성, 부재단면의 안정성과 지하수 처리 등을 검토해야 한다.
-굴착 저면의 안정성 검토는 최소 근입장의 확보 여부와 히빙 및 파이핑의 발생 가능성에 대해 실시한다. 단, 굴착 저면의 지층이 풍화암 이상의 단단한 지반일 경우 히빙과 파이핑에 대한 검토를 생략할 수 있다.
-굴착현장에 인접하여 건물이나 주요 지장물이 존재하는 경우 건물이나 지장물의 침하(부등 및 균등침하)에 대한 안정성을 검토하고 계측관리계획을 수립하여 상호 보완할 수 있도록 한다. 
-흙막이 벽체의 안정성 해석은 벽체의 종류, 지지구조, 지반조건 및 근접시공 여부 등을 고려해야 한다.

 

부재단면 설계

- 흙막이 가시설 구조물의 단면설계는 허용응력 설계법을 적용한다.
-엄지 말뚝, 띠장, 흙막이 판에 대해서는 토압 등으로 인해 각 부재에 발생되는 모든 단면력에 대해 안정성을 검토한다.
-버팀보는 축력, 모멘트, 전단력에 대해 안정해야 한다. 경사 버팀보(Corner strut)의 경우 지지체계의 안정성이 직각 버팀보에 대해 취약하므로 유의하여 설계한다.
-경사 버팀보로 벽체를 지지할 경우 설치각도를 고려하여 안정성을 검토한다.
-레이커로 벽체를 지지하는 경우 레이커 기초에 대한 설계 및 안정성을 검토하여야 한다. 
-지반 앵커는 다음의 조건을 고려하여 설계하여야 한다.
-인장재의 인장강도는 설계 앵커력에 소정의 안전율을 곱한 값 이상이어야 한다.
-지지 구조체가 지반 앵커인 경우 정착부는 가상 활동 파괴면 밖에 위치해야 하며 자유장은 가상 활동면으로부터 1.5m 또는 굴착 깊이에 0.15H(H=굴착 깊이)를 더한 값 중 큰 값을 적용하되 최소 4.0m 이상으로 한다. 단, 신기술로 지정된 앵커 정착장치는 신기술 인정 범위 내에서 정착장 길이를 단축하여 설치할 수 있다.
-지반 앵커의 정착장은 마찰저항 길이와 부착 저항 길이 중 큰 값으로 하고 이때 최소 정착장은 3.0m 이상, 10m 이하로 한다. 단, 토사층인 경우 4.0m 이상으로 한다.
-지반 앵커의 설치각도는 수평면에서 현장여건 등을 반영하여 설계하여야 하며, 일반적으로 10°～45°으로 한다.
-매우 느슨한 모래층 또는 연약한 점성토층에 정착장을 설치하는 경우에는 설계 앵커력을 확보할 수 있는 대책을 마련하여야 한다.
-앵커체 설치간격, 설계앵커력, 앵커체 굵기, 앵커 정착장 등을 고려하여 설계하되 설치간격이 너무 좁을 경우 인접 앵커체에 악영향과 인발력 감소가 발생될 우려가 있으니 주의하여 설계한다.
-앵커 극한주면마찰력저항값은 가압 그라우트 주입과 무 가압 그라우트 주입에 의한 경우를 구분하여 적용한다.
-변위 발생이 우려되는 시설물과 흙막이공에 대해 정기적인 계측관리를 시행해야 한다.
-계측 빈도는 주변현황, 토질 및 지하수위 등의 조사 결과와 흙막이 구조물의 형식에 따라 공사시방서에서 정하며, 굴착행위 단계별 계측을 수행하는 것이 원칙이어야 한다. 별도로 명시된 것이 없는 경우에는 아래와 같이 가시설 설치기간 내 굴착 전․후로 주 1~2회 계측을 시행하며, 지반의 변형 발생 우려가 높은 흙막이 설치 단계(굴착 중)는 계측 빈도를 증가할 수 있다.

-계측 도중 흙막이 벽이나 주변 구조물에 이상이 예상되거나 측정값이 갑작스럽게 변동 시, 굴착여건이 열악한 현장, 굴착기간이 우기/해빙기 기간에는 계측 빈도를 강화할 수 있다.
-계측 방법은 경제성 및 현장여건 등을 비교 검토하여 선정한다. 다만, 다음의 경우에는 자동계측시스템을 적용할 수 있다.
-안전사고 발생 시 사회적 문제가 발생되는 현장
-지하철, 교량, 다중 건축물, 대형 도시기반시설물 등이 굴착 영향 범위에 인접한 현장
-사고 발생 시 집단 민원이 예상되는 현장
-계측이 빈번이 요구되거나 계측데이터의 즉시성이 요구되는 현장, 그 외 안전상의 문제, 관리의 편리상 실시간 계측이 요구되는 현장

또한 토공량 산정으로는

토공량 산정

-토공횡단도 작성-
토량 계산을 하기 위해서는 토공 횡단도를 작성하여야 하는데 단지의 형태와 지형 등을 고려하여 토량 계획에 가장 정확한 토량이 산출될 수 있도록 잘 판단하여 작성해야 한다.
-측점위치도를 기준으로 횡단면도를 작성한다.
-측점간 거리는 20m를 기준으로 하고 지형변화 등에 따라 필요시 “＋”측 점을 삽입한다.
-토적 계산법-
-토적의 계산은 양단면을 평균한 값에 그 단면 간의 거리를 곱하여 산출하는 것을 원칙으로 한다.(양단면 평균 법)
-토량 유용 계획서는 토적 계산서에 포함한다.
-토량 운반거리 산출내역서는 토적 계산서에 포함한다.
-토적 계산서에서 산출할 수 없는 구조물별 토공량은 별도로 산출한다.
-토적 표에는 자연 상태의 흙 깎기 량, 흙 쌓기 량, 무대량 등을 산출 기재하는 것을 원칙으로 한다.
-흙 쌓기 지역인 경우 가능한 한 원지형 상태에서 터파기 실시 후 토공량을 계상함을 원칙으로 한다.
-비탈 면부는 도로나 블록에서 가능한 토공량을 산출한다. 산출이 어려운 경우로 별도로 종·횡단도를 작성하여 토공량을 산출한다.
-도로 토적 계산-
-도로의 토적은 도로 종·횡단도에서 양단면 평균 법에 의하여 산출한다.
-벌 개제근은 수량산출서에서 별도 산출하며 수량산출은 설계도상에서 벌개제근 구간에 대한 면적으로 산출한다.
-표토제거는 토적 표에서 산출한다.
-노상·노체량은 토질시험 결과 치에 의한 보정량으로 계산한다.
-토적 표에는 장비 운반이 필요한 토공만을 산출한다.
-블록 토적 계산-
토적 표상에는 40m 간격으로 소계를 산출하고, 횡단 무대량 및 잔토량, 부족 토량을 기입하여 이동량을 산출한다.
-토량 배분-
토공 계획 평면도상에 40m 간격으로 격자망을 구성하고 무대량, 잔토량, 부족 토량을 기입하여 이동량을 산출한다

흙막이이미지