[20년01월] 14. 자립식 가시설공법 개선 사례

In the case of earth retaining wall mathods, it is the most common method to make most of the back force (joint force such as earth pressure, water pressure, etc.) to resist the action force by using the waling and struts.

In order to install the reinforced concrete structure in the basement, such an earth retaining wall mathod is installed, and mutual interference between the struts and the reinforced concrete structure is inevitably generated.

As a result, problems such as increased construction joints, increased reinforcement joints, poor workability, poor watertightness, increased construction period, and increased construction costs are caused. In order to solve this problem, a self-supporting earth retaining wall method was applied.

The self-supporting earth retaining wall method consisted of two rows, the front row of which installed a sheet pile to block the groundwater, and the rear row of which installed the thumb pile + lagging board to allow the sheet pile to stand on its own.

The principle of self-reliance is to connect double walls to each other so that the weight of the soil inside the walls and the thumb piles in the back row can resist the pressure of the earth and groundwater.

As a result, all the problems caused by the existing construction methods have been solved, and there has been an effect of improving air shortening and construction cost.

 

조래수 전무(토목시공기술사), 건설사업관리부(rscho@samaneng.com)

 

 

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1. 추진배경

 

4대강 사업으로 수질 개선을 위해 하수처리장 방류수 처리기준 중 총인 항목에 대하여 2.0mg/l에서 0.3mg/l로 2012년 1월 1일부로 강화됨에 따라, 강화된 기준에 맞춘 총인처리시설 공사가 2011년 3월 14일부터 긴급 착공되었다.

당 현장의 공사기간인 2011년 3월 14일부터 2011년 12월 31일 하수 통수를 목표로 공정을 검토한 결과, 기존 시설물(육상 및 지하)을 철거한 후 가시설을 통한 구조물공사를 시행해야 하고 기존 하수를 가배수로를 통하여 우회 방류시킨 후 작업을 해야 하는 등 주변환경이 불리하여 공사기간이 부족한 실정이었다.

당 현장에서는 목표공정을 지키기 위하여 구조물 및 기계, 전기공사의 적기완료를 목표로 가시설공사에서의 공사 기간 단축을 위한 자립식 가시설공법을 검토하였다.

 

 

1.1 총인처리시설 개요

 

 ◦ 사업규모 : 총인처리시설 100,000㎥/일

 ◦ 사업기간 : 2011. 03. 14. ~ 2012. 04. 30.

 ◦ 처리공법 : 약품응집+가압부상

 ◦ 공사내용

   - 구조물공사 : 혼화조(W3.0m×L2.5m×H4.4m) 6지

                      응집조(W8.0m×L4.5m×H7.4m) 6지

                      용존공기부상조(W8.0m×L16.0m×H4.2m) 6지

                      약품투입맨홀 1개소

   - 건축공사 : 설비동 1동, 창고이설 1동

   - 기계공사 : 기자재 설치 및 배관공사 1식

   - 전기공사 : 전력설비, 배전반, 감시 제어설비 등 1식

   - 기존시설물 철거공사 : 창고 1동, 간이약품투입시설 1동, 지하시설 1식

 

 

1.2 가시설 공사 개요

 

 ◦ 공 법 : Sheet Pile + Strut 공법

 ◦ 규 모 : 처리시설 53.9m×37.1m×12.5m(터파기 깊이 9m)

             가배수로 및 유입관로 L=108.6m, H 11.45m~10m

 ◦ 가시설 지지공법 : 3단 띠장 + Strut

 ◦ 지반조건 : 사질토로 인근 하천 수위에 따라 지하수위 형성

 

 

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2. 당초공법(엄지말뚝+토류판)에 대한 문제점 및 개선방안 수립

 

2.1 문제점

 

2.1.1 공기 과다소요

목적구조물을 시공하기 위하여 3단의 띠장 및 버팀대를 설치할 경우, 가시설의 단계별 시공으로 인하여 2개월이 소요되고 띠장 및 버팀대와의 간섭으로 구조물공사에 6개월이 소요되어 공사 기간 내 완료가 불가능하였다.

 

※ 공사 기간검토

 ◦ 기존시설물 철거(1개월), 가시설설치 및 터파기(2개월), 구조물공사(6개월)

 ◦ 기계, 전기공사 : 3개월 ⇛ 하수 통수까지의 가용공기는 총 9.5개월이나 소요공기는 총 12개월로 공사기간 부족

 

2.1.2 공사비 과다소요

3단의 띠장과 버팀대의 단계별 간섭으로 인한 시공 이음부가 과다하게 발생되고 이로 인하여 철근이음량 과다, 시공성 저하, 수밀성 저하, 시공공간 부족 등의 문제가 발생하게 되고, 가배수로의 가시설과 총인처리시설 시공을 위한 가시설이 별도 분리 계획됨에 따라 가시설 설치비가 과다하게 소요되는 것으로 파악되었다.

 

<처리시설 가시설>

 

<가배수로 가시설>

 

 

2.2 개선방안

 

엄지말뚝+토류벽의 기존 흙막이공법을 자립식 가시설공법으로 변경하고, 가배수로 가시설과 총인처리시설 시공을 위한 가시설을 통합하여 가시설을 설치함으로써 약 3개월의 공사기간 단축 및 약 5억원의 공사비를 절감하였다.

 

2.1.1 개선공법 개략도

<평면도>

 

<단면도>

 

2.1.2 시공방법

① 이중연속벽 설치(Sheet Pile + H-Pile 토류벽)

② 이중연속벽 내부와 Sheet Pile 내부 터파기

③ Sheet Pile 띠장과 H-Pile 토류벽 간에 연결재 설치(단계별)

④ 이중연속벽 내부 되메우기 ⇒ 자립식 가시설 완성

 

 

<이중연속벽 설치 전경>

 

 

<가시설설치 후 기초 잡석부설 전경>

 

 

 

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3. 공법(토류벽 흙막이→자립식 가시설) 개선효과

 

2011년 3월 14일 착공하여 현장 조사한 결과, 소요공기 검토결과 2.5개월 부족 및 지하구조물 철거시 계획에 없던 시설물이 노출되어 당초 1개월로 목표하였던 기존시설물 철거작업이 0.5개월 지연됨에 따라 발주처와 감리단, 시공사가 합동회의를 통해 가시설 공법 변경방안에 대하여 협의하였다.

따라서, 협의 내용을 바탕으로 가시설 구조계산을 전문기관에 의뢰하여 안정성을 확보하였으며 가시설 부분에 대하여 계측을 통해 지속적인 안정성을 확인하며 작업을 시행하였다.

 

 

3.1 공사 기간 단축

 

공법변경을 통하여 가시설공사와 구조물 작업에서 3개월의 공사기간 단축을 달성하였으며, 2.5개월의 절대공기가 부족한 상황에서 적기에 목적구조물을 시공하여 법적 수질 기준 강화 시점인 2012년 1월 1일 이전 하수를 통수함으로써, 강화된 법적 수질 기준을 준수할 수 있었으며 방류 하천의 수질 개선을 위한 일익을 담당할 수 있었고 국가적 사업에 보조를 맞춰 성공적인 사업 수행이 가능토록 기여하였다.

 

 

3.2 공사비 절감

 

기존 버팀보 지지형식의 가시설 공법을 자립식 형태의 가시설공법으로 변경하고 가배수로 가시설과 본구조물 가시설을 통합･설치함에 따라, 공사비가 502백만원이 절감되었다.

 

 

3.3 시공성 향상을 통한 품질개선

 

기존의 토류벽 흙막이 가시설은 버팀보가 터파기 및 목적구조물 시공에 간섭되어 품질 및 안전에 있어 불리하였으나, 자립식 가시설공법의 경우 버팀보와 간섭없이 터파기 및 목적구조물을 연속 시공할 수 있어 시공이음부를 감소, 연속시공으로 인한 일관성 있는 품질관리가 가능하였다.