흙파기공법(굴착공법)

흙파기공법(굴착공법)

1. 개요

1) 굴착공법은 건축물의 기초 및 지하구조물 축조를 위해 지반을 파내는 작업으로

토질, 지하수위, 주변 여건을 고려하여 선정해야 함

2) 최근 도심지 공사는 대형화, 심층화됨에 따라 주변 지반 침하 방지 및 민원 최소

화를 위한 안정적인 공법 선정이 필수적임

3) 사전 지반조사 불충분이나 시공 관리 소홀 시 붕괴, 히빙, 보일링 등의 대형 사고

로 이어질 수 있어 철저한 계측 및 안전관리가 요구됨

2. 굴착공법의 분류

가. 굴착 형상에 따른 분류

• 구덩이 파기 : 독립기초 등 국부적인 굴착
• 줄기초 파기 : 도랑 모양으로 굴착하며 지하매설물 확인 필요
• 온통 파기 : 건축물 전체 면적을 넓게 굴착

나. 지지 방식에 따른 분류

• 오픈 컷 공법(Open Cut)
• 별도의 지보공 없이 비탈면을 유지
• 흙막이 벽체만으로 자립시키는 방식
• 아일랜드 컷 공법(Island Cut)
• 중앙부를 먼저 굴착하여 구조물 축조
• 축조 후 지지점으로 주변부를 굴착
• 트렌치 컷 공법(Trench Cut)
• 주변부 선굴착하여 흙막이와 구조물 시공 후 중앙부 굴착
• 연약지반에 유리
• 탑다운 공법(Top Down)
• 지하연속벽과 기둥을 시공한 후 1층 바닥판을 선시공
• 이를 지지체로 하부 굴착과 상부 골조를 동시에 진행

3. 주요 공법별 특징 및 시공 유의사항

가. 경사 오픈 컷 (자립식)

• 특징 : 흙막이 가시설이 없어 경제적이나 넓은 대지 필요
• 유의사항
• 지반 종류에 따른 안전 기울기 준수
• 비탈면 보호 : 우수 침투 방지를 위한 비닐 덮기 및 측구 설치
• 지반 종류별 굴착면 기울기 기준

나. 흙막이 지보공 (버팀대식 등)

• 특징
• H-파일 토류판, 강널말뚝(Sheet Pile), CIP, SCW 등
• 벽체 형성하고 버팀대(Strut)나 앵커로 지지
• 띠장과 벽체 사이의 틈새 채움 철저
• 버팀대 좌굴 방지
• 굴착 토사 과재하중 금지

다. 탑다운 공법 (역타공법)

• 전천후 시공 가능
• 공기 단축
• 주변 지반 변위 최소화
• 소음 및 분진 저감
• 단점
• 굴착 토사 배출 곤란
• 지하 작업 환경 열악(환기, 조명 필요)
• 기둥과 보의 접합부 처리 난이도 높음
• 수직 부재의 수직도 관리
• 역타 이음부(Cold Joint) 일체화 처리 철저

4. 굴착 공사 시 발생 가능한 문제점 및 대책

가. 히빙 (Heaving)

정의 : 연약 점토 지반에서 흙막이 내외부 흙의 중량 차이로 굴착 저면이 부풀어 오르는 현상

• 대책
• 흙막이 벽체 근입장 깊이 증대
• 지반 개량
• 굴착면 하중 부여(압성토)

나. 보일링 (Boiling)

정의 : 사질토 지반에서 지하수위 차이로 인해 굴착 저면으로 물과 모래가 솟구치는 현상

• 지하수위 저하(웰포인트, 딥웰)
• 차수성 높은 흙막이 벽체 적용
• 근입 깊이 불투수층까지 연장

다. 파이핑 (Piping)

정의 : 흙막이 벽체의 이음새나 틈으로 물이 흐르는 통로가 생겨 토사가 유실되는 현상

• 밀실한 시공
• 그라우팅을 통한 차수 보강

라. 싱크홀 (지반함몰)

• 원인
• 지하수 유출에 따른 토사 유실
• 상하수도관 누수
• 뒷채움 부실
• 차수 그라우팅 철저
• 지하매설물 사전 조사 및 보호
• 굴착 배면 다짐 철저

5. 굴착작업 안전관리 및 계측

가. 사전 조사 및 계획 수립

• 지반 형상, 지질, 지하수위, 매설물 유무 등 사전 조사 철저
• 조사 결과를 바탕으로 굴착 시기, 순서, 토사 반출 계획 수립

나. 주요 계측 항목

• 주변 지반 : 지표 침하계, 지하수위계
• 흙막이 벽체 : 경사계(Inclinometer), 응력계
• 버팀대 : 하중계(Load Cell), 변형률계
• 인접 건물 : 건물 경사계, 균열 측정기

다. 안전 작업 수칙

• 굴착면 기울기 기준 준수 및 소단 설치 (높이 2m 이상 굴착 시)
• 굴착기 사용 시 유도자 배치 및 신호 체계 확립
• 장비 전도 방지를 위한 지반 평탄화 및 아웃트리거 설치
• 배수 시설 설치 및 우기 시 비탈면 붕괴 방지 조치
• 스마트 계측시스템 도입 흙막이 변위 모니터링
• 대심도 굴착 시 지하안전평가 실시(10m이상 굴착)

6. 결언

1) 굴착공법 선정 시에는 안정성, 경제성, 시공성 및 환경성을 종합적으로 고려해야

• 하며, 최근 도심지 공사에서는 주변침하 방지와 민원 해결이 중요한 요소이므로
• 탑다운 공법이나 강성이 큰 흙막이 벽체(지하연속벽)의 적용이 확대되는 추세임

2) 철저한 사전 조사와 정보화 시공(계측 관리)을 통해 불확실한 지하 상황에 능동

적으로 대처하여 무재해 현장을 달성해야 함