[ 목차 ]

1. 주요현황 및 공사개요

2. 흙막이 벽체 공법 검토

3. 흙막이 지지체 검토

4. 개략 예상 공기 산정

5. 지하상가구간 시공성 검토

1. 주변현황 및 공사개요

1) 현장 개요

∙현 장 명 : 롯데 울산 성남동 PROJECT

∙현장위치 : 울산광역시 중구 성남동 255-1 번지 외 2필지

∙굴착면적 : 2416㎡

∙굴착심도 : 지하 6층(22.6m∼24.35m 굴착)

2) 주변 현황

∙전 면 : 30m 도로 및 지하 상가가 위치하며 태화강이 인접함

∙좌 측 : 현장과 인접하여 지상 3∼4층, 지하1층 규모의 기존 건물이 위치함

∙우 측 : 15m 도로를 사이에 두고 기존 건물이 위치함

∙북 측 : 현장과 인접하여 지상 3∼4층, 지하1층 규모의 기존 건물이 위치함

3) 지층 구성

본 신축현장의 지반조사는 예정된 6개중 5개가 완료된 상태로 추가 지반 조사시 연암층에 대한, 정밀한 조사가 이루어져야 할 것이며, 지층구성은 매립층, 퇴적층, 풍화암층, 연암층의 순으로 분포되는 것으로 확인되었다.

① 매립토층 (Fill)

-인위적으로 매립한 지층으로 1.7∼5.5m 두께로 분포

-건축폐기물(철근 및 콘크리트)로 구성됨(NH-2,3,4,5)

-실트, 세립질 내지 조립질 모래와 약간의 자갈로 이루어져 있다.

-표준관입시험(N)치는 5회/30cm 정도이나 매립층에 포함된 자갈이나 폐콘크리트의 영향으로 실제보다 과다하게 측정된 것으로 판단된다.

② 퇴적층 (실트질모래, 모래질실트)

-과거 해수의 영향으로 퇴적되어 형성된 지층으로 6.6∼7.5m 두께로 분포(NH-1,4)

-실트 및 세립질 모래와 약간의 점토로 이루어져 있다.

-표준관입시험(N)치는 4회/30cm~10회/30cm 정도로 느슨한 상태를 나타내고 있다.

③ 풍화암층 (Weathered rock)

-NH-1에서만 5.0m 의 두께로 분포

-울산층이 풍화되어 형성된 지층으로 실트섞인 모래와 암편의 혼합물로 분해 됨

-표준관입시험(N)치는 50회/15cm~50회/7cm 정도

④ 연암층 (Soft rock)

-기반암인 울산층(응회암질사암)이 부분적으로 풍화되어 형성된 연암층

-풍화정도는 매우 심한풍화 내지 심한풍화와 전반적으로 균열 및 절리 상태를 보인다.

-TCR은 9~100% RQD는 0~52%정도로 전반적으로 매우불량 내지 불량한 암반 상태를 보인다.

-암석 일축 압축강도는 456~831kg/㎠ 정도를 보임

4) 지하수위

지반조사결과 지하수위는 퇴적층 및 매립층에 위치하는 것으로 확인되었음.

인접한 태화강수위가 철거가 중단중인 바닥과 유사하므로 지하수위에대한 각별한 주위가 필요함.

<표. 1> 공내수위 측정 성과표

2. 흙막이 벽체 공법 검토

1) 일반 사항

본 굴착 지반은 상부로부터 매립토층, 퇴적층, 풍화암층, 연암층의 순으로 분포하며, 태화강이 인접하고 지하 수위가 높으며, 과거 해수의 영향으로 퇴적된 실트층이 두껍게 분포하며, 주변 건물 및 지하 상가가 인접한  현황 및 기존 지하 구조물 철거를 고려한 공법선정이 필요하다.

일반적인 토류벽 공법으로 검토 대상은 다음과 같으며 이들을 현장 여건, 구조물의 형태와 규모, 지층 조건, 공기와 공사비, 기존 구조물 철거 방안 및 시공성, 경제성 등을 비교 검토하면 다음 <표1>과 같다

-H-PILE + J.S.P Grouting  ‣현재 흙막이설계

-H-PILE + C.I.P (보조 공법 J.S.P Grouting 실시)

-Diaphragm Wall

2) 공법 검토

위에서 언급한 각 공법에 대해 본 현장에 적용 가능성 여부를 검토하면 아래와 같다.

① H-PILE + J.S.P Grouting ▶ 현재 흙막이설계

-공정이 간단하므로 시공성 및 경제성이 양호하지만 현장주변 여건(인접건물 및 지하상가) 및 지하수위를 고려하면 벽체강성을 확보하기위한 고려가 필요하며 천공장비 선정에 신중을 기해야 한다.

-J.S.P Grouting은 풍화암 상부 1.0m까지 실시하며 하부에는 토류판 시공

-기존 지하 구조물과 신설 건축물이 교차하는 경우에는 현장에 적용하기 가장 적합한 공법

-대공에 따른 진동관리 필요

② H-PILE + C.I.P(보조 공법으로J.S.P Grouting등 필요)

-토류벽체의 강성이 비교적 크고 보조 공법으로 Grouting을 실시 할 경우 높은 차수 효과를 기대 할 수 있으며, Diaphragm Wall공법에 비해서 공사기간이 단축 될 수 있음.

-C.I.P 시공은 풍화암 상부 1.0m까지로 하부 암반층의 절리면의 차수에는 한계가 있음.

-기존 지하구조물과 신설건축물이 교차하는 구간에는 부분적으로 적용하기가 곤란한 구간이 발생

-대공에 따른 진동관리 필요

③ Diaphragm Wall

-토류벽체의 강성이 크고 높은 차수효과를 기대 할 수 있으나, 돌출부 공간 협소로 인해 장비에 제한을 받을 수 있으며 연암층 시공 가능 여부는 추가 지반조사 후 별도의 검토가 필요.

-기존 지하구조물과 Diaphragm Wall이 교차되는 구간은 기존지하구조물의 철거 후에 공사가 가능

<표. 2> 토류벽체 공법 비교

3) Diaphragm Wall 시공성 검토

① 지반조사 결과에 따른 지층(연암층 이하) 분석

  본 신축현장의 지반조사 총 6개소 중 5개가 완료된 시점에서 연암층 이하에 대한 TCR(%), RQD(%) 치 를 절리하면 아래 <표. 3> 공 별 TCR(%), RQD(%) 와 같다

<표. 3>  공 별 TCR(%), RQD(%)

② 지반조사 결과에 따른 시추 위치 및 단면도

<그림. 1> 시추 위치 및 단면도

③ 연암층 구간 Diaphragm Wall 시공 가능 여부 검토

  -. 일반적으로 경제적이라 볼 수 있는 Diaphragm Wall 시공 지층 및 암반강도는 연암층 기준 RQD 10~15% 이내로 볼 수 있음.

  -. 따라서, 당 현장 Diaphragm Wall 적용시 암반 강도에 따라 공사비 및 공기가 증․감 될 수 있음.

  -. 그러나, 인접건물과 대지 경계의 한계를 고려할때 안정성 측면에서 가장 유리함.

3. 흙막이 지지체 검토

1) 일반 사항

흙막이벽 지지체는 순타공법의 경우 Ground Anchor, Soil nail, 버팀보 공법 등으로 나누어 생각할 수 있다. Ground Anchor 및 Soil nail은 시공에 적합한 지층조건과 여유 부지가 있어야하고 주민동의가 필요한 공법이고, 버팀보 공법은 단계별 굴착 후 흙막이벽에 띠장과 버팀보를 단계적으로 설치하여 토압에 저항하는 공법이다.

역타공법 으로는 Top down, New Top down, S.P.S 등이 있으며 굴토공사를 진행하면서 지하층 슬래브를 지지체로 하는 공법이다.

2) 공법검토

<표 2> 흙막이벽 지지공법 비교표

3) SPS 공법특징

① 공기 단축

RC Slab 및 보 시공시 에 시행되는 거푸집 공정이·불필요하므로 공기단축 효과(철골+Deck Plate 사용으로 시공이 용이함.)가 있으며, 기둥 및 보 시공시 Box-Out 및 중앙부 소단 굴착으로 시공성이 용이함

② 원가 절감

영구용 건축 철골로 토류 벽체를 지지함으로써 공정간 간섭이 적으며 그로 인한 장비작업 효율성이 극대화 됨. 또한, 지상1층 바닥을 작업장으로 활용하고, 하중 부담이 작아 소구경 현장 말뚝을 사용할 수 있으므로 공사비 절감. (수직도 품질관리는 RCD와 동일함.)

③ 구조적 안정성

건축 철골 및 R.C 띠장 Slab 형성으로 인한 구조 안정성이 확보되며 주변 지반 변형이 적음

④ 공사환경 및 구조물 친화성

지상 1층 Slab타설로 암반 굴착시 소음을 최소화 하여 민원 발생을 억제하고 지하 건축 보(Beam)가 건축 철골 부재이므로 친화성 유도.

⑤ 현장 적용성

기존건물 증축구간에 Column을 사전에 설치하면 굴토 공사에 영향을 주므로 Column 설치여부에 대한 면밀한 검토가 필요하며 1층 슬래브의 Elevation이 차이가 나므로 지지체 및 작업장 사용에 대한 구조 검토가 필요

4. 개략 예상 공기 산정

1) H-Pile + 버팀보 공법(차수공법 :J.S.P GROUTING）

① H-Pile (H-300X300X10X15) 공사

․ 흙막이 벽체 연장

H-Pile 설치 수량

H-Pile 연장

L= (133ea -10ea -12ea) X (20.3m + 2.5m) +

(79ea + 10ea + 12ea) X (24.35m + 2.5m)

= 2,530.8 m + 2,711.85 m

= 5,242.650 m

․ 장비 1대당 1일 작업량

 H-Pile 시공소요 일수(장비 2대 투입 기준)

② J.S.P 공사

․ 규 격 : Φ800, CTC 600, L= 11.0m, 1일

․ 설치연장 : L= 238.037m

․ 설치개수 : 238.037m / 0.6m = 397ea

․ 천공길이 : L = 397ea X 11m = 4,367m

․ 장비 1대당 1일 작업량 = 5공  L = 11 X 5 = 55m

․ JSP 시공소요일수(장비 2대 투입 기준)

397ea/ 5ea/ 2대 = 40일

③ 버팀보 공사

․ 규 격 : H-300X300X10X15, 2열, 6단

.  1단 설치시 소요일수 = 20일(지층 및 현장 여건을 고려)

․ 버팀보 시공 소요일수 = 6단 X 20일 = 120일

④ 흙막이 공사 총 예상 시공 일수

․ H-Pile = 38~66일(Hammer Bit를 제외한 평균일수 52일)

․ JSP = 40일

․ 버팀보 = 120일

․ 바닥정리 및 집수정 설치 = 30일

․ 소요일수 = 52 + 40 + 120 + 30 = 242일(8개월)

(철거를 제외한 흙막이 공사 예상 공기이며 장비투입 및 현장 여건에 따라 예상 공기가 변경 될 수 있음)

2) Diaphragm Wall + Down Ward 공법

① Diaphragm Wall 공사

            ․ D/W 연장 = 238.037 , 평균 h=25m

            ․ Panel 예상수 = 238.037 ÷ 2.4m = 99ea

            ․ 1 Panel 당 시공일수 = 2일/ea

            ․ D/W 시공일수 = 99ea X 2일 = 198일(6.6개월)

        ② P.R.D 기둥 공사

            ․ PRD 개수 = 41ea , 평균 h=30m 기준

            ․ PRD 1개당 시공일수= 1일/ea

            ․ PRD 시공일수 = 41ea X 1일 = 41일

        ③ Down Ward 공사

            ․ 1층당 시공일수 = 25일

            ․ 지하층 Slab(1F~B5) = 6ea

            ․ D/W 시공일수 = 25일 X 6 = 150일(5개월)

        ④ 흙막이 공사 총 예상 시공 일수

            ․ Diaphragm Wall = 198일

            ․ P.R.D 기둥 = 41일

            ․ Down Ward = 150일

            ․ 소요일수 = 198 + 41 + 150 = 389일(13.0개월)

            (철거를 제외한 흙막이 공사 예상 공기이며 장비투입 및 현장 여건에 따라 예상 공기가 변경 될 수 있음)

5. 지하 상가 구간 시공성 검토

그림. 흙막이 평면 상세

1) 신설 벽체 두께 :

- 지하 6층 ~ 지하 5층 = 600mm

- 지하 5층 ~ 지하 3층 = 500mm

- 지하 3층 ~ 지하 1층 = 400mm

- 지하 1층 ~ 지상 1층 = 300mm

- CBS 공법을 적용하면 벽체 두께를 줄일 수 있지만 H-Pile 시공위치와는 관련없음.

2) H-Pile 천공 시 Casing에서 기존벽체 까지 거리 = 61.5mm

-. 작업 가능한 최소거리 = 500mm 이상 필요

-. H-Pile 시공 시 부족한 거리 440mm 이상 부족

3) J.S.P Grouting(Φ800, C.T.C 600) 시공에 따른 Rod(Φ100)와 기존 벽체간의 이격 거리가 40mm에 불과하므로 시공 간섭이 발생 됨.

-. 기존 벽체 때문에 J.S.P 장비 설치 위치가 확보되지 않아 H-Pile 사이에서 기존 벽체측으로 반 단면 J.S.P의 공사비가 J.S.P보다 약 1.5배의 공사비가 소요 됨.

4. H-Pile 배면에서 기존 벽체까지 거리가 140mm에 불과하므로 흙막이 벽체 변위에 의한 구조물 침하로 인해 지하 상가에 영향을 미칠 수 있음.