굴착 공법 종류와 장단점 비교 쉽게!

안녕하세요. MARV입니다.

오늘은 굴착공법의 장단점에 대해 설명하려고 합니다.

어렵지 않고 한번 듣고 경험해보면 직관적으로 이해가 될만한 사항입니다.

 

1. 굴착공법 분류

굴착공법 종류

굴착공법은 위의 도표와 같습니다. 하나씩 짚어가면서 설명하도록 하겠습니다.

(개인적으로 공부하면서 사면 개착공법과 자립식 개착공법의 차이가 없어 보이던데, 건축현장에서는 큰 구분 없이 사면 개착공법(Open Cut)으로 보는 것 같습니다.) 

 

 

 

2. 굴착공법의 종류와 설명

1. Open Cut(사면 개착 공법)

1) 정의

안전한 법면 구배로 형성하면서 필요한 심도까지 굴착하는 공법으로, 상대적으로 큰 굴착 면적이 필요하며, 지반이 양호하고 굴착 심도가 낮은 경우에 유리한 공법입니다.

2) 장점

- 공사비가 저렴합니다. 굴착 공법 중 가장 저렴한 공법으로 보면 됩니다.

- 기계 시공이 가능하며, 공기 단축이 가능합니다.

- 평면 규모가 큰 현장에서 적용하기 유리합니다.

3) 단점

- 굴착 깊이가 깊을수록 토공량이 증가합니다.

- 지하수나 우수에 의한 법면 붕괴 위험성이 있습니다.

- 배면 보강이 어렵습니다.

- 지하수가 높은 사질토에서는 지하 수위를 저감시키는 공법이 필요합니다.

- 연약한 점성토 지반에서는 지반 개량 공법이 필요합니다.

 

2. 흙막이식 개착 공법

1) 정의

토류벽과 지보공으로서 토사의 붕괴를 방지하면서 굴착하는 공법으로 도심 굴착에서 대부분 적용되는 공법입니다. 지보공으로는 Strut, Earth Anchor, Soil nailing 등이 있는데, 어스 앵커를 많이 쓰는 편입니다.

2) 장점

- 좁은 부지에 건축물 등 구조체를 시공할 수 있습니다.

- 연약 지반에서도 시공이 가능합니다. 버팀보 등을 통해 구조적으로 안정화 시키기 때문입니다.

- Open Cut보다 되메우기 토량이 적습니다.

3) 단점

- 오픈 컷에 비해 공사비가 비싸고 공기가 깁니다.

- 각종 구조체가 지하 내부를 가로지르기 때문에 장비의 회전반경 등 제약이 따라 효율성이 저하됩니다.

- 굴착 저면이 넓은 경우 지보공의 연결부 수축-팽창 영향이 커져서 리스크가 생깁니다.

 

3. 아일랜드 공법

1) 정의

굴착에 앞서서 외주에 널말뚝을 타설 하여 그 내측에 비탈을 남기면서 내부를 굴착한다. 굴착 후 중앙부에 구조물의 기초 부분을 만들고 그 기초 부분에서 버팀목 등 가설재를 받침보로 걸어서 비탈 부분을 굴착한 후 구조물의 잔여 부분을 구축하는 공법입니다.

2) 장점

- 지보공이 적어도 됩니다. 중앙 구조부가 지보공 역할을 일부분 대체합니다.

- 넓은 면적에 걸치는 굴착에도 지보공의 이완수축이 적습니다. 중앙의 구조물이 지보공의 길이를 줄여주기 때문입니다.

- 대지 경계면 가까이 건물을 시공할 수 있습니다.

3) 단점

- 연약지반의 경우 비탈이 길어지므로 깊은 굴착에는 적합하지 않습니다.

- 지하 공사를 2회 나누어 시공하게 되므로 공기가 길어집니다. 그래서 실제로 아일랜드 컷으로 공사하는 경우는 거의 보지 못했습니다.

- 공사가 비교적 복잡하여 시공 품질이 우려됩니다.

- 지하 구조물에 이음이 생깁니다. 접합 시 엠베드나 철근을 묻어야 하기 때문에 부가적인 비용 발생 여지가 있습니다. 또한 해당 부위에 하자가 발생할 수 있어서 여러 어려움이 있습니다.

 

4. 트랜치 컷 공법

1) 정의

구축하려고 하는 구조물 중 외주에 닿는 부분만 토공사를 하면서 트렌치 상으로 굴착하고 위 구조물의 외주 부분만을 시공한 후 해당 외주 구조체를 흙막이로 이용하여 내부를 굴착하는 공법입니다.

2) 장점

- 연약지반에서도 적용이 가능합니다.

- 넓은 굴착에도 지보공의 이완, 수축이 적습니다.

- 부지 전체에 구조물을 만들 수 있습니다.

- 지반 상황이 나쁘며 깊고 넓은 굴착을 할 경우에 적합합니다.

3) 단점

- 내측의 널말뚝을 여분으로 필요로 하고 있어서 경제적이지 않습니다.

- 구조물을 2회에 나누어 시공하므로 공기상 손실이 있고, 공사가 복잡해집니다. 아일랜드 공법과 유사한 단점이 있습니다.

- 지하 구조물에 이음이 생깁니다. 이것 또한 아일랜드 공법과 유사한 단점입니다.

 

 

5. 역타 공법

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흙막이공법 후 지보공을 이용하여 굴착

1) 정의

본 구조체를 시공하여 지보공으로 이용하면서 굴착하는 공법입니다. 구체를 지보공으로 하기 위해 지하 공사는 1층에서 역순으로 B1, B2 순서로 구조체를 만듭니다. 지하 굴착 깊이가 깊고 구조물의 형태가 일정하지 않으며, 굴착 면적이 큰 경우 적용하거나 대지 면적이 협소하여 슬라브가 작업 공간이 되어야 하는 경우 등 다방면에서 적용됩니다.

2) 장점

- 본 구조체를 지보공으로 이용하기 때문에 지보공의 변형 압력이 적어서 안전합니다.

- 가설물이 최소화됩니다.대부분 본 구조체가 가설물을 대체하기 때문입니다.

- 본 지하 구조물을 지보공으로 이용하기 때문에 상대적으로 공기가 짧습니다.

- 1층 바닥 슬라브를 작업공간으로 이용할 수 있으므로 부지 내 여유가 없는 경우 유리합니다.

- 연약지반에서의 깊은 굴착도 안전하게 시공 가능합니다.

3) 단점

- 토공사와 건축공사가 복합적으로 이루어지기 때문에 혼잡하고, 안전사고의 우려가 있습니다.

- 주요 구조체의 파손 등의 문제점이 있으므로 시공 시 주의를 해야 합니다.

- 기둥과 벽의 연결부에 이음이 생깁니다. 해당 부위들을 처리하는 것이 난공사이고 추가 인력과 시간 투입이 됩니다.

- 자중 지지를 위한 지지 말뚝과 기초가 추가로 필요합니다.

 

 

3. 마치며

 토공사 굴착공법은 결국 백호우로 토사를 굴착한다는 개념은 유사하나, 어떻게 어떤 순서로 굴착을 하는지, 유관 공종은 어떤 것이 있는지에 따라 차이가 난다고 볼 수 있습니다. 최근 경제성이나 안정성 이슈로 사장되어 가는 공법도 있고, 도심지 공사가 많아지면서 많이 사용되는 공법도 있습니다. 현장 상황에 맞게 적절한 굴착공법을 사용하여 안전하고 고품질의 현장이 되길 바라고, 또 공부하시는 분들에게는 큰 도움이 되셨으면 좋겠습니다.