흙막이공법(토류판, 토류벽콘크리트, Sheet Pile, CIP, SCW, Slurry Wall) 비교

(1) H-Pile + 토류판 공법
1) 개요
∘ 일반적으로 지하공사에 가장 많이 사용하는 토류공으로 지질 및 굴착 깊이에 따라 H-Pile을 적당한 간격으로 타입하고 굴착 진행에 따라 목재토류판을 H-Pile 사이에 설치하여 나가는 공법이다.
2) 공법의 특징
∘ 시공이 용이하며 공기가 단축되고 공사비도 경제적이다.
∘ 지중에 매설물 등의 장애물이 있어도 비교적 용이하다.
∘ 비교적 견고한 지반에서도 시공이 가능하다.
∘ 도시철도 공사에서 다년간 사용한 공법으로 풍부한 시공 경험이 있는 공법이다.
3) 장점
∘ 지층이 단조롭고 지하수위가 낮은 경우에는 공사비가 가장 저렴하다.
∘ 시공이 용이하고 경험이 풍부해 공사기간이 단축된다.
∘ 소음이나 진동이 적고, 비축 강재의 활용이 가능하다.
4) 단점
∘ 지하수위가 높은 곳에서는 별도의 차수공법이 필요하다.
∘ 연약한 지반에서는 Boiling 및 Heaving에 대한 대책이 요구된다.
∘ 장기공사시 토류벽의 부식이 우려된다.

(2) H-Pile + 토류벽 콘크리트 공법
1) 개요
∘ H-Pile 공법중 목재토류판 공법과 모든 시공방법은 동일하며 목재 토류판 대신에 Pile과 Pile 사이에 철근을 조립하여 콘크리트를 타설하여 토류벽을 형성시키는 방법과 Wire Mesh를 삽입하고 뿜어붙임 콘크리트를 타설하여 토류벽을 형성하는 방법이 있다.
2) 공법의 특징
∘ 차수벽은 부분차수가 가능하며, 지반변형 정도는 다소 축소된다. 안전성은 보통이며 비교적 전 지질에 적용된다. 이 공법은 보편적으로 널리 사용되고 있다.
3) 장점
∘ 토류벽 강성이 비교적 크다
∘ 비축강재의 활용이 가능하다.
∘ 장기 공사시 유리하다.
4) 단점 
∘ 지하수위가 높은 곳에서는 국부적인 차수공법이 필요하다.
∘ 콘크리트 양생기간이 필요하다.
∘ Pile의 매몰로 재사용이 불가능하다.

(3) Sheet Pile 공법
1) 개요
∘ 차수가 요구되는 경우와 Boiling 및 Heaving이 우려되는 경우 및 연약지반 등에서 지하수 누출과 토사 붕괴를 방지하여 효과적인 토류벽의 역할을 행할 수 있다. 즉, 강 Sheet Pile의 이음부를 겹치게 하여 연속으로 지중에 타입하는 방법
2) 공법의 특징
∘ 재료의 반복사용이 가능하고 재료의 종류가 많아 선택사용이 자유롭다. 차수효과가 크고 탄소성변형을 유발하며 안전성은 보통이다. 전석층 및 암층에 시공이 곤란하며 특수 지반에 사용된다. 지중에 매설물이나 기타 지장물이 있는 경우는 불연속 상태가 되어 별도의 보조공법을 병행하여야 한다. 최근에는 Sheet Pile 선단에 Water Zet 설비를 장착하여 모래자갈층이나 풍화암의 불투수층까지 타입하여 적용되고 있다.
3) 장점
∘ 별도의 차수벽을 필요로 하지 않는다.
∘ 지하수위가 높은 연약지반에서는 굴착저면 지하의 밑넣기 부분의 연속성이 유지된다.
∘ 대체로 연약지반층에서 가능하다.
4) 단점
∘ 자갈, 전석층에서는 별도의 관입 장비가 필요하다.
∘ 완벽한 차수효과는 기대하지 못한다.
∘ 항타시 소음, 진동이 크게 발생한다.
∘ Pile의 두부보강이 필요하다.

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(4) C.I.P 공법
1) 개요
∘ Earth Drill 및 Earth Auger로 소정의 깊이까지 주열로 천공하여 공내에 몰탈이나 콘크리트를 타설한 후 철골 또는 철근망을 삽입하여 연결된 콘크리트 주열벽을 만들어 이것을 토류벽으로 사용하는 공법이다.
2) 공법의 특징
∘ 굴착 이전 지반에 현장타설 콘크리트 말뚝을 연결 설치하여 벽체를 형성하며 Soil-Cement 말뚝 벽체에 비하여 강성이 크고 특수 장비가 필요하지 않으며 천공할 수 있는 모든 지반에 설치할 수 있으므로 지반조건에 구애를 받지 않는 장점을 갖고 있다.
3) 장점
∘ 구조물과 근접 시공함으로써 터파기 폭을 최소화한다.
∘ 토류판 설치 작업이 불필요 하므로 빠른 굴착을 할 수 있다.
∘ 버팀보 설치 이전 지지력이 확실하므로 굴착에 따른 사고위험이 적다.
4) 단점
∘ 공과 공사이의 연결부가 취약하기가 쉽다.
∘ 공과 공사이의 보조차수의 필요성이 있다.
∘ 자갈 및 전석층에서 대구경 천공이 어렵다.
∘대형장비 투입시 넓은 공간을 필요로 한다.

(5) S.C.W 공법
1) 개요
∘ 원지반 토사에 골재를 이용한 시멘트용액을 주입하고 교반 혼합하므로써 이 혼합재를 토류벽체로 이용, 차수벽을 형성하는 공법이다.
2) 공법의 특징
∘ Auger 천공기의 3축은 서로 역회전하며 축 단선에서 시멘트용액을 주입하여 충분히 혼합시켜 만든 벽체를 서로 겹치면서 사용해 나가므로 지수성이 높은 벽체를 형성한다. Auger 천공기의 3축이 간섭장치에 의해 일체화 되어 있어 수직성이 좋은 벽체를 만든다. 원지반 토사와 골재를 교반혼합시키므로 배출된 토사량이 적다.
3) 장점
∘ 소음, 진동이 거의 없다.
∘ 현장 토사를 골재로 이용하므로 발생토사가 적어 잔토처리가 용이하다.
∘ 공사기간이 짧다.
4) 단점
∘ 수직공사만 가능하다.
∘ 대형장비를 사용하므로 넓은 작업공간이 필요하다.
∘ 지반이 균질하지 않을 경우 정확한 강도 산출이 어렵다.

(6) Slurry Wall 공법
1) 개요
∘ 크고 깊은 Trench를 만들어 벤토나이트 용액으로 지반안정을 꾀한 후 굴착하고 굴착된 곳에 조립된 철근을 삽입하여 콘크리트를 타설하여 지중에 벽체를 형성하는 공법이다.
2) 공법의 특징
∘ 콘크리트 판 사이의 연결성이 매우 좋아 거의 완전한 차수성을 갖고 있으며 벽체는 강성이 좋아 단순한 흙막이 벽체로만 사용되지 않고 지하구조물의 벽체로 이용하는 경우가 많다. 흙막이 벽체중 가장 우수하고 진동소음이 적게 발생하는 점이 있으나 공사비가 크고 암층이 신선하고 굳은 경우는 공사비가 매우 고가이며 작업효율이 떨어진다.
3) 장점
∘ 완전한 차수효과를 거둘 수 있다.
∘ 주변지반의 침하를 방지한다.
∘ 연속벽체의 강성이 크므로 장기 공사시 구조적으로 안전하다.
∘ 본 구조물의 측벽으로 이용이 가능하다.
4) 단점
∘ 대형장비가 소요되므로 넓은 공간이 필요하다.
∘ 자갈층 및 전석층에서는 굴착속도가 느리다.
∘ 공사비가 고가이므로 벽체의 이용이 요구된다.