[건설기술진흥법 정기안전점검] CIP 공법에 대한 정리(주열식 지하 연속벽)

 

C.I.P = 주열식 흙막이 공사 = 굴착시 토사가 흘러내리지 않도록 하는 일종의 차폐시설

 

“흙막이 공법 종류는 CIP, SCW, 슬러리 월, PIP, MIP 등이 있다.”

SCW 공법	장점	차수능력 우수, 저렴, 시공의 편의성(공기단축)
	단점	자갈층의 경우 시공이 난이(품질의 확실성 결여), 암천공이 불가능하여 토사부와 암부의 접촉부 누수 가능성, 점성토 지반의 경우 품질확보가 난이(풍화암층 이하 1.0m만 가능)
CIP 공법	장점	강성이 큰 벽체 확보가능, 암층을 제외한 거의 모든 지질에서 가능
	단점	SCW 보다 긴 공기, 지하수위가 높을 경우 별도의 차수 공법이 필요(공사비 증대), 수직도의 요구성이 중요
슬러리 월	장점	거의 모든 지질에서 가능, 차수력 우수, 건물 밀집지역에서 많이 시공됨(변워기 작음)
	단점	긴 공기, 공사금액이 고가, 앞선 두 공법보다 정확한 시공이 필요

 

“영어로 Cast in Place Pile”

 

“주열식 지하 연속벽 = 柱列式 地下 連續壁” 柱 = 기둥 주

(방토공법의 하나로, 다축(多軸)오거(auger) 등에 의해 굴착한 구멍을 몰탈 등으로 다시 매꾸는 것으로 기둥 열(列) 모양의 연속 벽을 말한다. H형강 등 심재(心材)를 삽입한 것이 많이 사용되고 있다.)

 

 

“스크류를 활용해서 지반을 깊게 파주고 철근망을 넣고 골재나 모르타르 등을 주입하여 가설 흙막이를 만드는 방식”

 

= 벽체 강성이 뛰어나지만, 시공 시 정밀도를 확보하기가 쉽지 않아 현장에 따라 알맞은 보조 대책을 찾는 것이 중요

 

= 약 2m마다 천공기를 이용 천공한 후 H-pile을 근입하고 그 사이에 천공기를 이용하여 천공한 후 철근과 콘크리트를 쳐서 흙막이 구조를 만드는 방법 / 제자리 콘크리트 말뚝(말뚝으로 불리지만 건물의 기초로 사용되는 경우는 드물다.)

 

지반을 오거로 뚫는다.

본격적인 시공하기 전에 터파기를 먼저 실시해 현재 토층의 구성이나 지하수 등 여러 조건을 확인

지하 매설물이 있는지, 위치는 어떤지 등을 확인하고 시공해야 할 구간에 1m 가량 굴파기를 먼저 해 천공기를 사용했을 때 정해진 위치에서 밀리지 않게끔 한다.

지반을 천공하고 나서는 끌어들일 철근을 가공하는 것이 순서

철근이 원형 케이지에 들어가 흙막이벽을 형성

나선형 모양으로 감싸주는 띠 모양의 철근과 8개 정도의 굵은 철근으로 만든다.

가공된 철근은 포크레인 등을 활용해서 천공구에 들어간다.

내부 수직도가 어ᄄᅠᆫ지에 따라 가장 아래쪽까지 들어갈 수 있게 각도를 유지하는 것이 중요

대게 철근의 길이는 8m이기 때문에 상황상 이어야 할 필요가 있을 때는 철근을 잡아줄 수 있는 장치를 먼저 설치하고 이음을 하는 단계로 넘어간다.

그리고 골재를 넣을 수 있는 장치를 설치하고 잡석을 부은 후 모르타르를 부어준다.

철근이 수직도로 잘 들어갔는지 확인한 후 그 위로 헤드 콘크리트를 만들 수 있을 정도로 여유분의 철근을 남겨 놓는 것이 핵심

간혹 지면 위에 튀어나온 철근을 자르는 경우가 있는데 주의가 필요하다. 헤드 콘크리트의 작업은 C.I.P 상부의 변위를 방지하기 위한 대책으로 상부를 연결해서 하나로 만들어주는 동시에 도면과 일치하기 위한 마무리 단계이다.

이 방식의 장점은 매우 다양하므로 여러 곳에서 유용하게 활용되고 있으며, 자갈이나 암반 지반을 제외한다면 대부분 땅에 적용을 할 수 있다.

그리고 사용되는 장비가 작아 좁은 공간에서도 시공할 수 있다.

또한, 강성이 큰 만큼 배면토의 수평 변위를 눌러줄 수 있어 근처에 있는 구조물에 미치는 영향력이 적다.

H-Pile이나 SCW 공법 등과 비교해 봤을 때 벽체 강성이 큰 것은 물론이고 규칙적이지 않은 평면에도 사용할 수 있는 장점이 있다.

다만, 기둥 간 이음부의 보강이나 지하수가 있는 위치라면 차수 공법이 필요하고 굴착공 아래에 슬라임이 생길 수 있다.

 

양생을 한 후 터파기는 깊이가 깊거나 버팀대(Strut)로 흙막이 지지를 할 경우 3~6홀 마다 H 빔을 넣어서 강도를 보강하고 버팀대 설치 할 때 용접을 할 수 있도록 한다.

암반지역 같은 곳을 제외하고는 시공이 쉬우며, 장비가 소형으로 좁은 공간에 설치하고 인접 구조물에 대한 영향이 적다.

다만, 기둥과 기둥 이음매가 약하기 때문에 보강이 필요

지하수가 있는 경우에는 꼭 차수 공시설 필요

차수의 효과를 높이기 위해서는 배면에 SGR 그라우팅을 병행하여 주면 좋음(공사비 증대)

굴착공 저부에 슬라임이 발생할 우려가 있음

CIP 양생기간은 보통 약 1주일 정도

이 기간을 지키지 않을 시 강도가 떨어지기 때문에 안전에 문제가 생길 수 있음

가끔 토류판과 CIP 공법을 혼합하여 사용하는 경우도 많음

지반의 안정성을 확보하고 누수를 막기 위하여 CIP 공법이나 SCW 공법에 지하 연속벽의 틈 사이에 물 유리액을 주입하는 LW 공법 또는 시멘트 페이스트를 주입하는 JSP 공법을 병용하여 사용하기도 한다.

땅의 성질과 지하수에 따른 충분한 수직으로 박힌 길이를 확보해야하고 안전성과 일정한 간격을 형성해 줘야 한다.

주변 지반의 침하를 방지하기 위해서 엄지 말뚝의 간격 및 가로버팀보의 간격 들을 잘 맞춰 주는 것도 중요하다.

이 공사는 지반이 단단한 곳에서 공사를 해야 홀 형성이 잘되며, 공사를 하면서 벽이 무너지지 않아야 하고 스며드는 지하수로 인해 시멘트 페이스트가 없어지지 않는지도 꼭 확인이 필요하다.

 

ex) 흙막이 공사(Cip 공법, 숏트콘크리트) 및 버림콘크리트 타설

https://in.naver.com/luckystar2020/contents/304127793125056?query=cip%EA%B3%B5%EB%B2%95

 

터파기 공사가 끝나고 버림콘크리트 타설

건물을 짓는 동안과 완공 후에도 지속적으로 지하수는 올라오게 된다. 이를 해결하기 위해 영구 배수시스템을 이용한다. 땅속에서 올라온 지하수는 영구배수 집수정으로 모인다. 이렇게 쌓인 지하수는 펌프를 통해 건물 밖으로 배출시켜준다.

버림콘크리트 밑에는 유도배수로가 설치되어 있고, 지하수가 유도 배수로를 통해 집수정으로 모일 수 있게 돕는다.

버림콘크리트 타설 전 유도 배수로와 집수정을 설치 / 집수정은 한 곳에만 설치하는 것이 아니라 영구배수시스템이 필요로 하는 여러 곳에 설치한다.(바닥에 빨간 줄로 먹매김을 해서 기둥과 벽이 들어올 곳을 미리 표시한다.)

< 영구배수공법 설명( https://m.blog.naver.com/metalzon79/221441029528 ) >

기초(매트) 콘크리트 타설 후 콘크리트 속에 묻혀있는 집수정

띠장, 스트럿, 코너 스트럿

흙막이 계측기 : 지중경사계, 지하수위계, 하중계, 건물경사계, 균열계, 지표침하계, 지중침하계(흙막이 주변 지반과 지표면, 인접 건물의 벽체 속에 매설)

엄지말뚝, 띠장(흙막이랑 맞닿아 있는 부분의 H 빔)

흙막이 상단은 CIP 공법으로 하단은 숏트콘크리트로 타설 : 지면으로부터 가까운 상대적으로 연약한 부분은 단단한 말뚝으로 벽을 세우고, 지반이 단단한 암반층은 벽면에 콘크리트를 뿌리는 쇼트 콘크리트로 흙막이를 마무리한 현장

천공기(Auger)를 이용하여 CIP 작업을 하기 전 굴삭기로 지면을 나라시(평탄화)한다.

SGR 공법(Space Grouting Rocket) : CIP가 완료되면 지하굴착시 물이 공사장 안으로 흘러들어가는 것을 방지하기 위해 CIP 흙막이 뒷 면에 SGR 차수 공법으로 다시한번 보강한다.

< 차수공법 설명( https://m.blog.naver.com/bigimp/70046855735 ) >

숏콘크리트 : 콘크리트 펌프카에 컴프레서를 연결하여 철근망을 깔고 고압으로 벽면에 콘크리트 분사하는 방법

 

ex) CIP공법 흙막이 가시설 공사 토류판 공사 공법

 

흙막이 가시설 공사시 토사의 붕괴를 방지하기 위해 임시로 설치하는 시설로서 수직으로 세운 H빔 사이에 토류판을 끼워서 벽을 만드는 것이다.

토류판 외 강제 토류판 등도 있다.

토류판 규격 6T~12T, 길이는 6자(1.8m), 9자(2.7m), 12자(3.6m) 등이 출고 된다.

 

→ 간단한 참고용 글, 토류판에 대한 이야기는 별도로 작성

Question

 

CIP 파일 중간 마다 H 파일을 넣는 이유는?

 

 

철근망 또는 H-Pile 둘 중에 하나만 넣어도 되며, 여러 가지 여건을 판단하여 설계자가 선택하면 된다.

 

우선 역학적으로 차이. / CIP 시공시 발생하는 외력의 방향이 일축인가 다축인지 여부. / 일축방향에서 외력이 작용한다면, H-Pile, 다축에서 작용한다면 철근망 사용

자재수급의 용이성. / 일축방향인 외력이 작용하는 경우 자재의 수급이 모두 양호하다고 한다면 H-Pile을 선택 / 이유는 시공이 용이하고 강성이 좋을 것으로 판단되기 때문

시공시 물량 검토 / 시공시 물량이 적은 경우 H-Pile 보다 철근망을 이용하는 것이 용이할 수 있을 것입니다. 그 이유는 철근의 경우 타 공종에도 사용하기 때문에 계약이 용이하고 자재 수급이 편리하기 때문

보통은 4경간마다 h 파일을 삽입 / 나머지는 3경간은 철근망 / h파일이 필수인 것은 수평재를 잡아주는 역할을 하기 때문

흙막이 가시설공사에서 구조계산을 하기 위해서는 300x300빔으로 띄장을 설치. / 띄장 설치를 위해서는 철근에 용접을 할수 없으니 대략적으로 1.8m~2.0m에 1개씩 200x300빔을 철근망대신 근입시킵니다.

 

DBS 공법( https://blog.naver.com/baro_ck/222323354350 )

 

이중보(Double Beam System)를 활용한 탑다운 공법

탑다운 공법(탑다운, 다운워드, 업업, 세미탑다운 등)