Civil Engineering Construction Lecture Notes PDF

토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 5. Soft Soil and Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Soft Soil Area Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Depar...

토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 5. Soft Soil and Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Soft Soil Area Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 2 연약지반 연약지반 (Soft Soil Area) - 점토나 실트 등과 같은 미세한 입자의 흙이나 간극이 큰 유기질토와 느슨한 모래로 이루어진 지반 - 지하수위가 주위보다 높음 - 해안지역 (동해, 서해, 남해), 큰 강 하구 (낙동강, 섬진강) 문제점 (활동파괴) - 도로, 철도, 제방, 매립 등의 성토과정에서 활동파괴 - 구조물 기초굴착 시 일어나는 주변지반의 활동파괴 - 기초지반 지지력 부족에 의한 활동파괴 - 공사 이후에 발생하는 구조물에 의한 부등침하 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 3 연약지반 연약지반의 사고 유형 - 구조물 및 기초에 가해지는 부마찰력에 의한 구조물 침하 - 과다한 침식이나 세굴 - 침투수압 및 자주의 증가에 의한 사면변화 - 광역 지반침하에 의한 구조물의 변위와 파괴 - 교통하중 등 진동하중에 의한 지반의 변위와 파괴 - 지하수위 및 수질의 변화에 의한 주변환경의 변화 - 트래피커빌리티 (Trafficability) 저하에 따른 시공기계 주행불능 - 지진하중이나 반복하중 시 액상화 문제 - 전단강도 저하에 따른 구조물의 이동변위와 파괴 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 4 연약지반 연약지반 개량의 목적 - 원지반의 공학적 성질을 개선시켜 안정성을 증대 연약지반 개량 - 강도특성 개량 : 지반파괴에 대한 저항성 향상을 위해 전단강도의 향상 - 변형특성 개량 : 흙의 체적변화와 형상변화 억제를 위해 압축성 저하나 전단변형계수 증대 - 지수성 개선 : 토층수 이동으로 인한 유효응역 변화를 방지를 위한 지반의 지수성 개선 - 동적특성 개선 : 간극수압 상승으로 인한 액상화에 대한 저항성 증대를 위한 과잉간극수압 제거 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 5 연약지반개량 연약지반 개량공법 선정시 유의사항 - 구조물의형식, 규모, 기능, 중요도 등 구조물 특성에적합한공법을선정한다. - 연약층의 범위, 심도, 지층 상태, 지지층의 심도와 경사, 각층의 공학적 특징 등을 고려한 - 연약지반의 특성에 타당한 공법을 선정한다. - 공사중의 일시적 개량이냐 혹은 영구적 개량이냐에 따라 경제적인공법을선정한다. - 강도증가, 침하촉진, 액상화방지, 지수 등 개량목적이 우수한 공법을 선정한다. - 설계의 정확성, 시공능력, 시공의 워커빌리티 등의 시공난이도를 감안한다. - 오염, 진동, 소음 등 환경문제에 적합한 공법을 선정한다. - 공법의 신뢰성(경험) 및 종합적인 경제성을 고려한다. Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 6 연약지반 개량원리와 용도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 7 연약지반 개량원리와 용도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 8 연약지반의 처리공법 및 목적 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 9 연약지반의 처리공법 및 목적 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 10 Part 2. Soft Soil Improvement Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 11 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 점성토 지반개량 (N≤4) - 점성토 지반의 N값 및 일축압축강도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 12 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 치환공법 연약점토층을 양질의 사질토로 치환하여 지지력 증가 치환층이 얕은 경우 공사비가 싸고 공기를 줄일 수 있음 치환층이 두꺼운 경우 공사비 문제로 부분치환 사용 - 치환공법의 종류 굴착치환: 연약층을 제거 후 치환 강제치환: 성토자중이나 폭파에 의한 치환 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 13 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 프리로딩(preloading)공법 (여성토공법) 구조물 축조 전 미리 하중을 재하하여 압밀을 미리 끝나게 하는 공법 잔류침하도 제거 및 지반강도 증가를 통한 기초지반의 전단강도 증진 공사기간이 오래 걸리는 단점으로 연약층이 두껍고 공사기간이 짧은 경우 적용이 곤란 - 프리로딩공법의 종류 단계성토시공법 : 성토를 몇가지 단계로 나누어 하부지반의 안정을 진행시킨 후 성토 실시하는 공법 완사면 성토시공법 : 성토 부위의 안정을 위해 경사면의 구배를 보통 이상의 완만한 구배로 성토하는 공법 (압성토공법과 유사) Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 14 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 샌드드레인 공법 샌드드레인 공법 - 연약점토층이 깊은 경우 모래말뚝을 형성시키고 배수거리를 짧게 하여 압밀을 촉진 팩 드레인 공법 - 모래기둥공법과 동일한 이론 페이퍼드레인 공법 - 합성섬유로 된 자루에 모래를 넣고 시공 - https://youtu.be/ihVf78HnGxY 페이퍼드레인 공법 - 합성수지로 된 PVC 를 박아 압밀을 촉진 - 빠른 시공속도, 배수효과 양호 - 배수단면 깊이 일정 - 장기간 사용시 열화현상 주의 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 15 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 전기침투공법 - 간극수가 (+)에서 (-)로 흐르는 전기침투 현상을 이용 - 모래기둥공법과 병행 침투압공법 - 점토층에 반투액 준공원통을 넣고 농도가 큰 용액을 넣어서 압밀하는 공법 압성토공법 - 성토본체의 측방에 낮은 성토를 덧붙여 활동파괴를 방지 - 용지확보문제 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 16 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 P.P 매트(Mat) 부설공법 - 연략층이 얇을 때 토목섬유인 P.P./PET Mat를 부설, 배수층으로 모래를 포설하여 연약지반 처리 - 장비진입시 지지력 증가 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 17 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 EPS 공법 (경량재 성토공법) - 발포폴리스티렌(EPS : expandable poly styrene)을 경량성토 재료로 이용하여 성토 - 하중을 줄여 토압 및 수압 등을 감소 - 가격문제로 구조물(교대) 뒷채움 등에 한시적으로 적용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 18 사질토(N≤10) 지반개량공법 다짐말뚝 공법 동다짐공법 - 나무말뚝이나 RC, PC 말뚝 여러 개를 지반에 박아 말뚝체적만큼 흙을 압축, 전단강로 증진 다짐모래말뚝공법 (SCP 공법) - Sand Compaction Pile 공법 - 충격이나 진동에 의해 모래를 지반에 압입하여 모래말뚝을 형성 - 다지기, 보강, 압밀배수를 동시에 수행 - 모든 지반 유형에서 사용이 가능 동다짐공법 - 동압밀공법(dynamic consolidation method), 동치환공법 - 높은 곳에서 추를 낙하시켜 지표면에 충격을 가해 다짐으로써 전단강도를 향상 - 별도의 약품이나 보강재 필요없어 작업준비 및 공사시간 단축 - 시공과정에서 발생하는 진동, 먼지 등의 환경문제 고려 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 19 사질토(N≤10) 지반개량공법 바이블로 플로테이션 (Vibro-flotation) - 수평으로 진동하느 봉상의 진동기(vibro flot)로 물다짐과 진동다짐을 동시에 수행하여 빈틈에 모래나 자갈을 채우는 공법 - 타 공법에 비해 상대적으로 공기가 짧고 공사비도 저렴하나 별도의 장비(진동기)가 필요 - 심도 10m 미만의 기초지반개량에 지하수위와 관계없이 시공 가능하고 내진효과도 있음 - 지반을 균일하게 다질 수 있 수 있으며 다진 후 지반 전체가 상부구조물을 지지할 수 있어 효과적 - 깊은 곳의 다짐이 가능하고 지하수위와 상관없이 시공 가능 - 상부구조물에 진동이 있어도 무방 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 20 사질토(N≤10) 지반개량공법 폭파다짐공법 - 인공지진, 다이나마이트 발파로 느슨한 사질토를 다지는 방법 - 표층 1m 정도에서는 다짐효과가 없음 약액주입법 (Grouting 공법) - 지반 속에 응결제를 주입하여 고결 - 시멘트, 점토, 벤토나이트, 아스팔트 등으로 그라우팅 - 댐, 지하철, 제방, 터널 등의 누수방지에 사용 전기충격법 - 포화된 지반에 고압전류를 일으켜 충격에 의해 다짐 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 21 일시적 지반개량공법 웰포인트 (Well Point) 공법 웰포인트 (Well Point) 공법 - 지반에 흡수관을 타입 - Suction lift 원리를 이용 - 지하수위 저하 - https://youtu.be/ripvUHayt6U 디프웰 (Deep Well) 공법 - 1m 정도 지름의 우물을 파서 수중펌프로 지하수위를 저하시키는 중 디프웰 (Deep Well) 공법 력배수공법 대기압공법 - 샌드매트 시공 후 진공펌프로 진공압을 가해 물과 공기를 배출 동결공법 - 동결관을 지반에 압입 후 액체질소 등의 냉각제를 통해 주위의 흙을 동결시키는 공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 22 Q&A Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 23 토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 7. Underground Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Underground Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 2 지반굴착 지반굴착 (Excavation) - 토목공사, 도심지 대형 건축공사 시 필요 - 한정된 활용가능 토지의 효율적 사용을 위해 필요 - 지반개량 및 지하수 유입 차단 필수 공법의 종류 - 개착공법 : 자립식 개착, 흙막이식 개착, 아일랜드공법, 트랜치컷 공법 - 역타공법 (Top-down 공법) - 케이슨공법 (Caisson 공법) : 오픈케이슨, 뉴메틱케이슨 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 3 지반굴착공법 개착공법 (Open Cut) - 토질 양호시, 여유부지가 있을 때 - 부지가 협소하거나 깊은 굴착 시 별도 흙막이 필요 - 교각기초, 암거, 관로, 지하철, 법면절토 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 4 지반굴착공법 아일랜드(Island) 공법 - 굴착저면에 섬처럼 기초부를 구축하고, 주변부로 굴착 - 건물기둥이나 교량의 교각시곡 - 시공순서: 1-2-3-4-5 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 5 지반굴착공법 트렌치컷 (Trench cut)공법 - 아일랜드 공법과 반대로 주변부를 축조한 후 중앙부로 시공하는 방법 - 건물의 기중이나 교량의 교각 - 시공순서 : 1-2-3-4-5 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 6 지반굴착공법 역타 (Top-down) 공법 - 구조물의 기초를 그대도 지보공으로 이용 - 인접건물과 가까운 도심지 공사, 깊은 지하구조물 신축시 - 토류벽의 안정성이 높고 공기단축 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 7 지반굴착공법 프런트 잭킹 (Front jacking) 공법 - 설치될 구조물을 미리 제작(precast) 한 후 유압 프런트 잭(front jack)을 이용하여 소정의 위치에 구조물을 견인 설치하는 특수공법 - 철도나 도로 등의 지하굴착 시 기존의 교통을 차단하지 않고 시공 가능한 비개착 공법 - 도심지의 지하철 시공, 상하수도 관로의 매설 등에 유용하게 적용되는 공법 - https://youtu.be/WyimKWVoRME Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 8 지반굴착공법 파이프 루프 (Pipe Roof) 공법 - 터널이나 지중굴착 전에 일정규모의 수평강관을 압입하여 루프를 형성시켜 내부를 굴착하는 공법 - 강관 보강층을 형성시켜 강관의 빔작용에 의하여 지반의 이완 및 하중 경감효과를 얻어 지반붕괴나 변위를 방지 - 개착이 불가능한 철도, 도로, 하천 횡단, 지하구조물 아래에 시공 하고자 하는 터널이나 구조물의 보조공법 - https://youtu.be/bIpFrmw7Abs Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 9 Part 2. Earth Retaining Wall Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 10 토류벽 토류벽 (흙막이벽) - 벽체가 토압이론에 의해 변형이 일어나지 않을 만큼 강성이 크다고 가정한 옹벽, 석축, 슬러리월, 주열 식 말뚝벽체 등의 강성벽체 - 기초 터파기 공사 중에 일어나는 토압, 수압 등의 측압에 대해 저항 목적 - 도심지 구간 굴착공사 주변의 지반침하나 건물보호를 목적으로 시공 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 11 토류벽 엄지말뚝+토류판 - 1~2m 간격으로 수직말뚝 (H-beam)을 설치하고 굴착면과 평행하게 토류판을 설치 - 시공이 간단하고 공사비가 저렴 - 히빙 (Heaving)의 우려가 있는 연약지반에서는 불가 - 타입깊이를 1m 이상으로 깊이관입 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 12 토류벽 강널말뚝 (Sheet pile) - 차수벽과 토류벽의 동시역할이 가능, 연약지반이나 지하수가 많은 곳 용이하게 경제적 시공 가능 - 노후된 경우 맞물림 부위의 지수성이 나빠질 수 있으나 강도와 내구성은 문제없음 - 사력층이나 조밀한 모래지반에서는 타입이 어려움 - 타입에 의한 시공시 소음 및 진동으로 인한 문제 발생 – 민원발생 여기 있음 https://youtu.be/A47OAosNnG4 Caution : Sheet or Shit ?? https://youtu.be/7FOoK86EQbg Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 13 토류벽 지하연속벽 (Slurry wall) 공법 (Diaphragm Wall) - 안정액을 굴착부분에 채워넣은 후 철근콘크리트를 타설함으로써 지중에 연속된 철근콘크리트 벽을 형 성 - 지하철의 개착식 공법, 대형빌딩의 지하굴착 https://youtu.be/7a0kLnnj_vo https://youtu.be/wLPWgT9kgk4 - 특징 소음과 진동 적음 임의의 치수와 형상 선택 가능 벽체의 강성 좋음 연속벽 자체를 영구벽체로 활용 가능 차수성 우수 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 14 토류벽 지하연속벽 (Slurry wall) 공법 시공시 문제점 - 지중매설물의 사전 철거 필요 - 시공비가 비교적 고가임 - 지반조건에 따라 굴착도랑이 붕괴할 우려가 있는 경우 별도의 보강이 필요 - 사용된 안정액 및 슬라임과 안전액 혼합토는 건설폐기물로 분류되기 때문에 별도의 폐기물 처리 필요 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 15 토류벽 그라운드 앵커 (Ground anchor)에 의한 토류벽 지지 - 보통 ~ 매우 조밀한 상태의 토층 및 암반층에 적용 - 굴착면적이 넓고 굴착깊이가 클 경우 효과적 - 양호한 앵커체 정착지반이 있고, 피압지하수가 없을 때 가능 https://youtu.be/SnXfz9OwJwU https://youtu.be/IxQQ8tUHw4o - 특징 작업공간을 최대한 이용하여 대형장비에 의한 굴착 가능, 시공능률 좋음 굴착평면이 큰 경우 버팀공법보다 유리 연속되는 공정시 공간의 활용이 자유로움 국부적인 벽면 파괴로 토류구조물이 전체 파괴 억제 영구형 앵커는 시공 후 제거 어려움 이웃대지까지 앵커가 침범하여 민원발생 여지 정착지반이 연약한 경우 적합하지 않음 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 16 토류벽 버팀대 (Strut)의 의한 토류벽 지지 - 주위지반이 연약한 경우, 외부 용지에 여유가 없을 때, 굴착규모가 중규모 이하로 평 면형상일 때 적용 - 전 지층에 가능하며 특히 연약한 점토질 또는 느슨한 상태의 매립지나 퇴적 사질토 지반에 적합 (굴착하면서 버팀대의 보강이 가능) - 특징 벽체의 변형이나 파괴를 조기에 판별 할 수 있음 시공 중이나 시공 후에도 보강이 용이 굴착면적이 좁으면 앵커공법보다 저렴 대부분의 자재의 재사용 가능하여 자재소모가 적음 유압잭을 이용해 터팀대에 선행하중을 가해 벽체의 변위 억제 및 감소 넓은 지역에 사용이 곤란하며 비용이 많이 듬 시공편의 상 제때에 버팀대 설치가 어려워 배면 변형 초래할 가능성 굴착 전후 콘크리트 치기 등에서 작업 공간제약 다른 공정과 병행작업이 곤란하여 공정지핸에 지장이 있을 수 있음 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 17 토류벽 복공판 (Road Decking Panel) - 차량이나 보행자의 통행을 차단하지 않고 지반을 굴착하기 위해서 일시적으로 토류벽 상단에 설치하는 상자모양의 판 - 대부분 철재, 특수한 경우 콘크리트판 사용 - 개착식 지하식 지하철 공사에서 많이 사용되면 안전관리에 유의해야 함 https://youtu.be/FOqcmkik_4Y Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 18 토류벽 소일네일링 (Soil nailing) 공법 - 비탈면이나 굴착면이 자립할 수 있는 높이까지 굴착과 동시에 숏크 리트로 표면을 보호하고 굴착배면에 천공들의 방법으로 보강재를 박 아 넣어 보강토체를 형성하는 공법 - 사면보강 및 굴착면에 대한 유연한 지보 목적으로 활용 신속성, 단순성, 대형 건설기계 필요 없음 가시설비용 생략, 그라운드 앵커 (어스앵커)보다 공사비 저렴 공기단축 가능 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 19 토류벽의 붕괴의 원인 ① 흙막이벽, 구조재의 설치간격, 이음 등의 연결상태 불량 ② 토류판, 토류벽의 손상 ③ 엄지말뚝의 설치간격 및 근입장의 부적정 ④ 흙막이벽 배면 상부에 과재하중적치 ⑤ 굴착방법 및 굴착순서의 부적정 ⑥ 지하수 및 지표유입수의 배제불량 ⑦ 부적합한 차수공법 ⑧ 배수 및 탈수에 의한 점성토의 압밀침하 ⑨ 히빙(heaving)과 보일링(boiling) 대책미흡 ⑩ 지하 매설물 등의 매립상태가 불안전한 경우 항타 등 작업에 따른 진동으로 인한 압축침하 ⑪ 파이핑(piping) 현상으로 인한 흙막이벽 배면 지반토의 이동과 공동현상에 따른 침하 ⑫ 토류판 설치 시 뒷채움 시공불량으로 인한 배면 지반의 이동 및 침하 ⑬ 엄지말뚝 인발시 진동 및 인발 후의 공극채움 불량에 따른 침하 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 20 Part 3. Ground Excavation Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 21 지반굴착시 지반개량 지반굴착시 지반개량공법의 종류 - 지반보강 및 차수 J.S.P (Jumbo Special Pile) 공법 R.J.P (Rodin Jet Pile) 공법 S.G.R (Space Grouting Rocket) 공법 - 보류벽 보강 및 차수 S.C.W (Soil Cement Wall) 공법 L.W (Labiless Wasser Glass) 공법 C.I.P (Cast In Concrete Pile) 공법 S.C.M (Special Chemical Grouting) 공법 - 기초용 S.I.P (Soil-cement Injected Pile) 공법 R.C.D (Reverse Circulation Drill) 공법 M.J.M (Mortar Jet Method) 공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 22 지반굴착시 지반개량 S.C.W. (Soil Cement Wall) 공법 - 지중의 토사를 원래의 상태에서 골재로 간주하고, 여기에 경화재(cement paste)를 주입하여 교만 및 혼합함으 로써 고결시키는 지반개량공법 https://youtu.be/nE_gM0P3kII - 공법의 활용 흙막이벽, 차수벽, 관로공사 지반이완 방지, 케이슨 침하시 지반이완 방지, 저수지 저부 누수방지, 널말뚝 저소음 저진동 건입공사 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 23 지반굴착시 지반개량 J.S.P. (Jumbo Special Pile) 공법 - 초고압 (200~400kgf/cm2)의 제트류를 이용하여 연약지반을 개량하는 고압분사 주입공법 - 고압분사방식을 이용하여 지반을 절삭파쇄시키고 동시에 경화재를 충진하는 유도주입 - 공법의 활용 구조물의 기초지반 개량, 확실한 앵커블록용 지반 형성, 사력 및 전략층 말뚝기초, 지하차수벽의 차수, 차수효과 증진 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 24 지반굴착시 지반개량 S.G.R. (Space Grouting Rocket) 공법 - 특수 선단장치 (rocket)와 3조식 교반장치를 이용, 지반에 형성시킨 유도공간을 통해 급결성과 완결 성의 주입재를 저압으로 복합주입함으로써 차수 및 개량효과를 최대화시킨 공법 - 공법의 활용 : 차수벽이 필요한 경우, 기존 구조물의 기초보강 필요할 경우 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 25 지반굴착시 지반개량 L.W. (Labiles wasser glass, water-glass grouting) 공법 - 천공 및 케이싱을 설치하고 맨젯 (manjet) 튜브를 삽입 - 물유리계 현탁액 (규산소다+물, cement+bentonite+물)을 주입하여 지반고결 - 이중패커를 사용하여 상하 이동이 가능 - 활용 : 부분적인 연약지반 개량이 필요한 경우, 지하수위 저하 및 차수효과를 위한 보조공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 26 지반굴착시 지반개량 C.I.P (Cast In Concrete Place) 공법 - 천공구멍에 안정액이나 케이싱으로 처리하고 구멍 내에 콘크리트를 타설하여 지중에 주열벽체를 형성 https://youtu.be/jrMNrhEPWdQ - 활용 : 차수벽, 도류벽 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 27 지반굴착시 지반개량 S.I.P (Soil-cement Injected Pile) 공법 - 지중에 천공을 하고 천공내에 시멘트 밀크를 주입한 후 말뚝을 삽입시켜 상부하중을 지지하는 공법 - 무소음, 무진동 공법 - 공종 복합하여 시공속도 느림 - 심도에 영향이 없음 - 도심지 구조물이나 건축물 기초 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 28 지반굴착시 지반개량 R.C.D. (Reverse circulation drill, 현장타설말뚝)공법 - 로터리 비트를 이용, 굴착도사와 물을 배출시키고 정수압 0.2kg/cm2 으로 공벽을 안정 - 이후 철근콘크리트를 타설, 이후의 깊이에서는 케이싱 없이 굴착이 가능한 공법 - 시가지 규모가 큰 도시고속도로, 지하철 등의 토목공사에 많이 활용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 29 지반굴착시 지반개량 M.J.M (Mortar jet method) 공법 - 3중관 롯드로 개량하고자 하는 깊이까지 천공하여 고압수와 압축공기로 지반을 절삭 이완시키 지중에 인 위적인 공간을 형성한뒤 롯드를 상향으로 인발하면서 내구성 약액을 혼합한 시멘트 모르타르를 고압분사 로 주입하는 공법 - 활용 : CIP 대체, 토류벽, 차수벽, 건물이나 교량의 기초보강, 하천제방의 기초보강, 터널 지반보강 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 30 지반굴착시 지반개량 S.C.M (Special chemical grouting method)공법 - 2중관 롯드에 의한 분사방식과 특수선단장치에 의한 스크류 타입 노즐로 주입회전하면서 상향식으로 인발하는 공법 - 대상지반을 균일하게 혼합시켜 반영구적 차수벽을 형성하여 연약지반 보강하는 공법 - 활용 : 굴착공사시 지하수 유입 및 보일링, 히빙 방지, 지하수 유입방지 및 지반 고결 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 31 Q&A Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 32 토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 8. Slope Stability and Rock Blasting Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Slope Stability Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 2 사면안정 비탈면 - 비탈면 경사길이가 20m 이상인 대절토사면은 공학적인 조사와 시험 등의 사면안정해석을 해야함 - 유한사면: 직선, 원호, 복합곡선의 활동파괴면 - 무한사면: 직선의 활동파괴면 - 해빙기나 우기 시 다수의 절토면 붕괴사고 발생 - 성토사면붕괴는 주로 연약지반에서 부실시공에 의해 발생 목적 - 미관을 위한 조경 - 사면붕괴를 방지 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 3 사면안정 공법의 종류 - 억제공법 : 안전율 저하(감소) 방지법 (보호공법) 강우, 강설 등과 같은 물의 영향을 억제하는 방법 안전율 저하를 방지하는 방법 - 억지공법 : 안전율 증가공법 (안정공법) 말뚝이나 앵커 등으로 저항력을 향상시키는 방법 사면의 안전율을 증가하는 방법 사면안정공법 안전율저하방지법(억제공) 안정율증가공(억지공/보강공) 배수공 피복공 블럭공 표층안정공 말뚝공 옹벽공 압성토공 앵커공 그라우팅공 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 4 사면보호공법 사면보호공법의 종류 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 5 피복공 사면보호용 식생공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 6 피복공 사면보호 식생공법 씨앗뿜어 붙이기공 식생매트 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 7 피복공 암반사면 녹화공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 8 격자공 콘크리트 격자공 - 콘크리트 블럭격자공 프리캐스트 콘크리트 블록을 사용, 격자내에 객토나 식생을 깔아서 시공 식생이 부적합한 곳에 사용 - 현장콘크리트 타설격자공 현장타설 철근콘크리트 격자를 사용하고 상황에 따라 블럭깔기, 돌붙임 식생 등 으로 보호 사면의 장기적 안정이 필요한 곳을 사용 플라스틱류 격자공 - 콘크리트 대신 플라스틱 제품을 격자 사용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 9 사면보호공법 돌쌓기 - 찰쌓기 (Wet masonry) 돌접합부에 모르타르를 채워 올라가는 일종의 옹벽공법 높이가 4~5m 이상의 성토법면에 적합 - 메쌓기 (Dry masonry) 높이가 비교적 낮은 성토법면에 채움재없이 돌만 사용하는 일종의 옹벽공법 - 돌붙임 성토법면에 현장생산 돌을 붙여 법면을 보호하는 공법 돌이 많은 현장에서는 유리 - 자연석 쌓기 현장생산 돌을 유용, 조경을 주목적으로 하는 일종의 옹벽 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 10 사면보호공법 사면배수공법 - 토사, 콘크리트, 또는 PVC 제품을 이용한 측구를 시공하여, 원활한 배수처리를 통해 사면붕괴를 방지 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 11 사면보호공법 모르타르 및 콘크리트 뿜어 붙이기 - 절토면이 풍화나 박리의 위험이 있는 암석 또는 호박돌이 섞인 토사에 적용되는 공법 억지말뚝공법 - 활동이나 붕락의 위험이 있는 사면지반에 말뚝을 박아 안정시키는 공법 - 강관, H-pile, PHC pile - Soil Nail 공사, Soil Cement 공 등 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 12 사면보호공법 낙석방지공 - 풍화나 호후 등에 따라 낙석이 예상되는 곳으로 낙석의 피해를 경 감하기 위해 시공되는 공법 - 낙석이나 뜬 돌을 억제 - 낙석을 사면의 도중이나 사면 끝에서 정지 - 접착제에 의한 암석을 접착 돌망태공법 (개비온) - 하천제방의 세굴방지 등을 목적 - 철망에 돌을 넣어 비탈면을 보호 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 13 Part 2. Retaining Wall Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 14 옹벽의 안정조건 옹벽의 안정조건 - 활동 (Sliding)에 대해 안전 : 주동토압에 의한 저판의 횡방향 미끄러짐 변형 - 전도 (Overturning)에 대해 안전 : 저판의 앞굽판 선단을 중심으로 횡방향 토압에 의한 옹벽의 회전변형 - 지지력 (Bearing)에 대해 안전 : 지반의 지지력 부족에 의한 변형 Sliding Failure Overturning Failure Bearing Failure Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 15 옹벽의 종류 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 16 옹벽의 종류 및 특성 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 17 옹벽공 중력식 (반중력식) 옹벽 - 옹벽의 자중으로 토압에 저항하도록 설계한 옹벽 - 옹벽의 높이가 비교적 낮은 곳 (2~6m)에 적용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 18 옹벽공 컨틸레버식 역 T형, L형 옹벽 - 중력식 옹벽보다 콘크리트양이 적게 들어가며, 토압의 일부를 철근이 부담하도록 설계된 옹벽 - 옹벽의 높이가 비교적 높고(4~10m), 부지가 협소한 경우 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 19 옹벽공 부벽식 옹벽 - 전단력과 휨 모멘트에 견딜 수 있도록 일정간격의 부벽을 설치토록 설계된 옹벽 - 역 T형 옹벽이나 L형 옹벽보다 높은 곳 8~15m에 적용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 20 옹벽공 개비온 (Gabion : big cage) 옹벽 – 돌망태 옹벽 - 강철선으로 만들어진 육면체 내부에 돌을 채워 시공된 옹벽 - 현장발생 암을 유용 - 비탈면의 배수처리시설이 추가로 필요하지 않음 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 21 옹벽공 보강토 옹벽 - 옹벽 뒷채움시 보강스트립을 일정간격으로 매설하여 보강재와 흙 사이의 마찰작용으로 토압을 감소시 킨 옹벽 - 미관양호 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 22 Part 3. Rock/Explosive/Blasting Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 23 암석과 암반 암석 (Rock, Rock Material) - 규모가 작은 돌덩이, 암반을 구성하는 소재 - 일반적으로 지질적 불연속면을 포함하고 있지 않음 - 발파를 하지 않고 리퍼 등에 의해 굴착가능 - 강도에 따라 연암/경암 암반 (Rock Mass, Bed Rock) - 암반은 암석뿐 아니라 절리나 단층을 포함한 규모가 큰 돌덩이 - 공간적 넓이를 가진 지면의 암석 집합체 - 지질학적 분리면과 암반 불연속면이 포함 - 불균질, 비등방성 - 생성원인에 따라 화성암, 퇴적암, 변성암 등으로 나눔 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 24 폭약 (폭파약) 폭약의 종류 - 화약 (Powder) : 직접폭약으로 직접점화나 충격, 또는 가열 등에 의해 폭파되면 일반적으로 폭파력이 작음 - 폭약 (Explosive) :간접폭약으로 뇌관을 이용해 폭파, 폭파력이 크고 수중사용 가능 니트로글리세린 (Nitroglycerin : N.G) AN-FO (Ammonium Nitrate-Fuel Oil Mixture) 다이너마이트 (Dynamite) : https://youtu.be/DBnwXbTAO8M 면화약 카알릿 (Carlit) 초안폭약 슬러리 폭약 캄마이트 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 25 폭약의 선정조건 폭약의 특성 - 폭발속도, 순폭도, 밀도, 내수성, 예민성, 동결에 대한 저항성, 산소균열, 내용연구, 강도 등 암반의 강도 고폭속, 중폭속, 저폭속 작업장소 지질조건 고려 폭약의 선정조건 발파 후 가스처리 갱내 유독성폭약 금지 계절 (사용시기) 동결, 습기에 주의 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 26 폭약 사용법 도화선만 이용 - 천공구멍이나 도화선에 물기가 없도록 방수에 유리 - 화약을 밀어 넣는 깊이는 착공 깊이의 1/3으로 함 - 점토나 모래로 다져서 가스분산을 방지 뇌관사용 - 도화선을 뇌관에 삽입 - 뇌관과 도화선 방수를 위해 그리스를 사용 다이너마이트 사용 - 보통 뇌관대신 전기뇌관을 사용 - 직사광선과 열을 피함 - 폭약과 뇌관은 분리하여 보관 - 6°C 이상으로 유지 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 27 발파 발파란? - 폭약을 사용하여 물체를 파괴하는 것 내부장약법 : 피 폭발물에 구멍을 뚫어 폭약을 장진하고 발파파는 방법 외부장약법 : 피 폭파물에 폭약을 붙여서 발파는 방법 용도 : 채광, 채탄, 토목공사, 콘크리트 구조물 철거 - 발파작업 순서 천공 장약 결선 발파 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 28 발파 발파효과에 영향을 미치는 인자 - 자유면의 크기와 수 - 피 폭파물의 강도 - 천공배치, 최소저항선 및 천공수 - 파쇄정도 및 파석처리의 방식 - 진동 등의 현장조건 - 발파책임자의 기술과 경험 - 암석의 괴상, 절리, 성층, 균열 - 화약류의 성능과 약량, 동시에 발파하는 공수 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 29 윗채움 윗채움 (전축, 전색, stemming) - 천공구멍에 폭약을 넣고 공간을 채우는 것을 장약이라 하며 폭약 이외의 나머지 부분에 부순돌, 모래, 또는 물 등으로 채우는 과정 - 윗채움 하는 이유 밀폐에 의해 구멍내 폭약이 완전히 폭발함 밀폐에 의해 폭발에너지의 효과가 상승함 터널이나 광산 등에서는 가스에 의한 안전성이 향상됨 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 30 표준발파공법의 분류 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 31 발파 천공 (Boring/Drilling) - 구멍뚫기 방법 타격 회전절삭 회전타격 수력, 열 - 착암기 형식 타격식 (Piston type) 회전식 (Rotary type) 타격회전식 (Hammer type) Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 32 기폭법 도화선 (Safety fuse) 점화 - 흑색화약의 분말을 심약으로 하여 삼실, 무명실, 방수지 등으로 싼 다음, 겉 에 칠을 하여 긴 줄 모양으로 만들 것 - 타 들어가는 속도에 따라 완연도화선 (120±10초/m) 속연도화선(1/30~1/300초/m)으로 분류 도폭선 (Detonation fuse) 점화 - 피크르산, TNT, 헥소겐 등의 심약을 가느다란 금속관에 채운 것 - 다량의 폭약을 사용하여 장공발파를 할 경우 동시폭발을 시키기 위해 사용 - 잠재적 위험이 있는 장소에서 발파 가능 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 33 기폭법 전기뇌관 (Electric detonator) 점화 - 전기적으로 점화하는 뇌관 - 기폭시점을 조절 보통뇌관 점화 - 비전기식 뇌관 공업뇌관 (Blasting cap) 점화 - 알루미늄 금속관에 첨장약을 충전한 화공품 - 도화선 길이에 따라 지연여부 조절 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 34 건설공사에서 발파 과정 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 35 Q&A Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 36 토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 8. Foundation Work Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. PART 1. Overview of Foundation Works Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 2 기초공 기초 (Foundation)의 정의 - 상부구조(Superstructure)에서 오는 하중을 지반에 전달하는 부분 - 얕은 기초: 구조물의 하중을 접지압으로 지지 (직접기초) 상부구조의 하중을 기초 슬래브에서 지반에 직접 전달시키는 형태로 구조물 하중을 접지압 (Contact Pressure)으로 지 지하는 기초 - 깊은 기초: 구조물 하중을 선단 지지력과 주변 마찰력으로 지지 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초공 기초의 종류 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초공 기초의 최소 근입깊이 - 얕은 기초 : Df/B4 지지층이 깊게 위치한 경우 연약처리기법이 비경제적일 때 구조물의 지반 침하에 민감한 경우 다른 구조물과 인접한 경우 기초공법의 선정조건 - 기초는 상부하중에 대하여 충분한 지지력을 가져야 한다. - 최소 근입깊이를 확보해야 한다. - 기초의 변형 (침하, 부등침하, 회전)이 허용한계 이내여야 한다. - 구조물과 지반의 안정, 기초바닥의 활동에 대한 안정, 전도에 대한 안정, 지지력에대한 안정 필요 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초의 침하 기초의 침하 - 지반의 압축이나 압밀에 의한 연직변위 기초침하의 원인 - 지반의 탄소성 변형 - 점성토 지반의 건조수축 - 지반의 기초파괴 - 함수비 증가에 따른 지반 지지력 감소 - 지하수위 변화에 따른 지반 내 유효응력 변화 - 지하공동같은 지중 공간의 함몰 - 동상 후의 지반연화에 의한 지반 지지력 감소 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초의 침하 침하의 종류 - 즉시 침하 (탄성침하) 기초에 하중이 가해질 때 지반이 압축되는 현상 압밀침하가 없는 모래지반에서는 총침하량으로 계산 - 압밀침하 시간의 흐름에 따른 간극수 이탈에 의해 지반 체적이 감소되어 일어나는 현상 ※ Terzaghi 압밀이론 : 포화된 점토층이 하중을 받음으로써 오랜 시간에 걸쳐 간극수가 빠져나감과 동시에 침하가 발생하는 현상 점성토지반에서 탄성침하 후에 장기간에 걸쳐 일어나는 침하 - 2차 침하 (2차 압밀침하, 잔류침하) 유기질토나 점성토에서 2차압밀에 의해 일어나는 침하 Terzaghi의 압밀이론에 따르지 않는 침하 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초의 침하 침하의 종류 - 부등침하 기초 양단의 침하량이 서로 상이할 경우의 침하 부등침하는 구조물의 변형이나 균열을 야기, 구조물의 붕괴와 같은 심각한 문제로 발전 https://youtu.be/vfh4SIDcE6Q https://youtu.be/RD1E4stuZxo https://youtu.be/PJKdvj6FFfA 부등침하와 반대인 균등침하의 경우는 구조물의 모든 부분이 같이 침하되기 때문에 크게 문제가 되지 않음 균등침하가 일어나는 구조물의 계획고를 조정함으로써 해결이 가능 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 기초의 침하 기초지반의 파괴 - 탄성영역에서의 변형을 보이던 지반이, 하중증가에 따라 일 정한 값에 도달하면 소성평형상태로 전이가 되면서 기초지 반이 파괴되는 현상 - 전반 전단파괴 (General shear failure) 가장 일반적인 파괴로 모래나 굳은 점성토에서 나타남 - 국부 전단파괴 (Local shear failure) 국부적 파괴가 점점 확대되면서 파괴되며, 점토나 느슨한 토량에서 나타남 - 펀칭파괴 (Punching shear failure) 매우 연약한 지반에서 나타나며 급격한 침하 이후 관입형태로 파괴 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 2. Direct Foundation (Shallow Foundation) Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 10 얕은기초 (직접기초) 얕은기초의 시공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 얕은기초 (직접기초) 얕은기초의 종류 - 독립기초 하나의 기초에 하나의 기둥이 지지되는 기초 가장 간단하고 경제적 - 복합기초 연속기초와 독립기초, 또는 연속기초와 연속기초로 이루어진 기초 지지층이 연속기초나 독립기초보다 불리한 경우에 적용 - 연속기초 (줄기초) 하나의 기초에 2개 이상의 기둥이 지지되거나 띠모양의 긴 기초 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 얕은기초 (직접기초) - 캔틸레버 기초 내부기둥 기초에 편심하중을 받는 기둥기초를 연결하기 위해 띠형 보를 사용 흙의 허용지지력이 크고 기둥사이의 거리가 길때 사용 - 전면기초 (매트기초) 기초에 해당하는 면적 전체를 하나의 기초로 시공하는 기초 지지층이 양호한 경우는 다른 기초에 비해 경제적 굴착량이 적거나 지반의 N값이 큰 경우 기초면적이 시공면적의 2/3 이상이면 전면기초로 취급 도심지 건축이나 지하철 구조물에 활용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 얕은기초 (직접기초) - 전면기초가 우선적으로 고려되야 할 경우 건조물의 하부면적이 기초면적의 2/3이상인 경우로 지반조건이 불량할 때 지반조건이 좋지 않고, 부등침하가 발생하기 쉬운 지형 구조물에 균등하게 작용하는 수평하중의 독립기초와 말뚝머리에 불균등한 변위가 예상될 때 양압력이 확대기초로 견딜 수 있는 크기 이상인 경우 구조물의 하부가 지하수위 아래에 위치하고 있어 차수나 방수가 중요시 될 경우 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 얕은기초 (직접기초) 얕은기초 시공시 유의사항 - 기초바닥은 지지지반에 밀착시켜 충분한 활동저항을 기대할 수 있도록 시공 예) 조약돌을 깔고 버림콘크리트를 치는 방법 - 푸팅은 동결깊이 아래에 설치 - 되메우기 한 지반은 잘 다져서 부등침하가 생기지 않게 - 경사지 기초는 풍화 등을 고려하여 경사면에서 60~100cm이상 떨어지게 함 버림콘크리트 타설 - 기초의 굴착은 건식작업(dry work)의 상태로 시공 - 각 기초의 고저차는 지반에 전달되는 응력이 중복되지 않도록 함 활동에 대한 안정 흙지반 처리 암반지반 처리 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 얕은기초 (직접기초) 지지력의 종류 - 극한지지력 (qu) 전반전단파괴시의 응력으로 최대응력 - 허용지지력 (qa) 단위면적에 안전하게 재하시킬 수 있는 최대하중의 크기 극한지지력 (𝑞𝑞𝑢𝑢 ) 허용지지력 = 안전율 (𝐹𝐹𝑠𝑠 ) - 허용지내력 허용지지력의 침하에 대한 어느 정도의 허용치를 정하여 침하량이 한도를 넘지 않는 것을 전제로 하여 고려한 것 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 3. Deep Foundation Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 17 깊은기초 (Deep Foundation) 개요 - 기초지반의 지지력이 상부 구조물을 충분히 지지할 수 없어 직접기초로 시공하기 곤란한 경우에 사용 - 지지력이 큰 하부지반에 상부구조물의 하중을 전달 - 말뚝, 피어(pile), 케이슨 (caisson) 등을 사용하여 시공 깊은기초 말뚝 기초 피어 기초 케이슨 기초 (기성, 현타) Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 말뚝기초 (기성말뚝) 정의 Q - 말뚝머리에 상부구조물을 연결시킴으로써 일체가 된 탄성체 기초 말뚝의 지지력(Q) 평형조건 - Qp : 선단지지력 Qf - Qf : 말뚝주변 마찰력 𝑸𝑸 = 𝑸𝑸𝒇𝒇 + 𝑸𝑸𝒑𝒑 𝑸𝑸𝒑𝒑 > 𝑸𝑸𝒇𝒇  지지말뚝 𝑸𝑸𝒑𝒑 < 𝑸𝑸𝒇𝒇  마찰말뚝 Qp Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 말뚝기초 (기성말뚝) 부마찰력 - 정의 연약지반이나 점토층의 압밀침하가 생길 때, 말뚝과 지반의 상대적인 변위로 주변마찰이 하향으로 작용하고 말뚝에 전달하는 하중을 다시 크게 하는 마찰력 Q - 중립점 지반침하 부마찰력 말뚝과 지반의 상대적 침하가 선단으로 갈수록 작아져 변위가 없는 지점이 발생 - 부마찰력 감소방안 표면적이 적은 말뚝 사용 말뚝직경보다 약간 큰 케이싱 관입 중립점 정마찰력 말뚝표면에 역청재 바름 군항으로 시공 말뚝주변에 간극수압을 상승유효 부마찰력감쇄 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 말뚝기초 (기성말뚝) 지지력 전달상태에 의한 분류 - 선단지지말뚝 말뚝의 선단만으로 하부의 지지층에 지지 - 하부지반에 의한 지지말뚝 하부에 있는 굳은 지반에 어느 정도 관입시켜 관입된 부분의 마찰력과 선단지지력에 의하 여 지지 - 마찰말뚝 지반 중에 박은 말뚝의 전체길이, 또는 그 대부분의 주변마찰력에 의하여 지지 - 다짐말뚝 말뚝을 박을 때 지반의 다짐효과에 의해 주변마찰력을 향상 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 말뚝기초 (기성말뚝) 지지력 전달상태에 의한 분류 - 흙막이말뚝 (활동방지말뚝) 흙의 활동을 방지할 목적으로 관입하는 활동방지말뚝 - 경사말뚝 경사말뚝, 팬더(흙받이, 완충장치, fender), 돌핀(dolphin) 등에서 횡방향의 하중에 저항하는 지지재 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 말뚝기초 (기성말뚝) 기능에 의한 분류 - 단항 : 지중응력이 거의 중복되지 않을 정도로 떨어져 있 는 경우 - 군항: 지반에 박은 2개 이상 말뚝의 지중응력이 서로 영 향이 미칠 정도로 접근한 경우 (S