지하연속벽(Diaphragm Wall)공법에서의 언더피닝

1. 언더피닝

1.1 언더피닝의 개요

언더피닝(Underpinning)은 구조물에 인접하여 새로운 기초를 건설하기 위해서 인접한 구조물의 기초보다 더 깊게 지반을 굴착할 경우에 기존의 구조물을 보호하기 위하여 그 기초를 보강하는 대책을 말한다. 즉, 기존구조무의 일부 또는 전체의 하중을 더 깊은 위치에 설치한 기초에 전달시키는 방법을 말한다.

지하연속벽공법에서 언더피닝은 지하연속벽에서 하단부가 굴착이 불가능하거나 곤란한 암반으로 구성되어 토공깊이가 흙막이벽 하단부보다 깊게 굴착될 경우 예정된 깊이까지 벽체부분을 보강처리 하면서 내려가는 공법으로 활용되고 있으며 공사기간을 단축시키고 경제성을 높일수 있다.

1.2 언더피닝 공법의 적용범위

언더피닝 공법은 일반적으로 다음과 같은 경우에 적용되고 있다.

(1) 지하구조물의 밑에 지중구조물을 만드는 경우

(2) 기존구조물의 지지력이 부족한 경우

(3) 기존구조물에 근접해서 굴착을 실시하는 경우

(4) 지상구조물을 이동하는 경우

(1)의 경우는 지상구조물의 기초 또는 지중구조물 자체를 노출시킨 상태로 이것을 직접 밑받이하여 새로운 지중구조물을 기존구조물의 밑에 축조하는 경우에 해당하며 언더피닝으로는 가장 빈도가 높은 경우이다.

(2)의 경우는 지상구조물의 지지력이 부족한 경우에 적용되는 것으로 기초에서 상부에 대한 상황변화로 기설구조물의 사용목적의 변경, 혹은 증개축에 의한 하중증가 등으로 구조물이 장래 변상을 가져올 우려가 있는 경우이다. 기초에서 하부의 상황변화로서는 기존구조물의 하부에서 어느정도 떨어진 깊이를 가진 지중에 터널을 축조하는 경우와 그 밖에 주변의 지반 자연압밀침하, 공장 등의 진동기계 가동시 지반 다짐침하, 차수성 지하구조물 등에서 기인되는 지하수위의 변동으로 인한 지내력의 저하, 지하수위저하에 의한 기초 나무말뚝 두부의 부식 등에 의한 지지력의 부족이 있다.

(3)의 경우는 지상구조물의 기초 또는 지중구조물의 축조를 위한 굴착이 기존의 건물기초 혹은 지중구조물의 하부를 벗어나 마련하는 경우이지만, 굴착시의 영향으로 근접한 기설구조물에 변상을 줄 우려가 있는 경우에 구조물의 기초보강을 실시하는 것이다. 실제로 나타나는 빈도는 적으나 역타공법에서 적용은 이와같은 경우를 의미한다.

(4)의 경우는 도로, 하천의 개수공사, 지하공사 등에 지장을 주는 지상건물을 그 기능을 잃지 않는 상태에서 밑받이하는 동시에 다른 장소에 영구 이전 또는 일시이전의 경우로 다시 원위치에 복구하는 경우가 있다.

1.3 언더피닝 선정시 고려사항

(1) 현장 인접지역상황, 민원가능성 고려

(2) 지질조사시 암반의 절리상태, 투수계수 등 사전파악

(3) 인접건물 지하층 깊이 및 적용공법

(4) 건축내부 Counter Wall(건축벽체)에 의한 건축 면적 감소

(5) 옹벽에 지하기둥 접합여부

(6) Soldier Pile 필요여부 및 종류 등 결정

2. 언더피닝 공법의 주요 구성요소

역타공법중 지하연속벽의 언더피닝은 연암 및 경암층 구간에서 소요의 깊이까지 근입이 불가능한 지역에 필요한 지하 건축구조물의 확보를 위한 보강방법으로 사용되며 언더피닝의 선정은 지반의 강도, 절리, 균열의 상태, 용수상황 및 경제성 등을 고려하여 설계 및 시공을 하고 있으며 일반적인 주요 구성요소는 다음과 같다.

2.1 Soldier Pile(Shear Pin)

언더피닝시 지하연속벽체의 자중을 지지하기 위하여 연속벽 하단부의 언더피닝 구간에 설치하는 말뚝으로 통상 H-Pile, 레일, 철근다발 등을 지지력과 시공성 등을 고려하여 사용한다.

2.2 Rock Bolt(락볼트)

암반면의 굴착시 암반의 절리보강 및 숏크리트 구체와 암반면의 접속 상태 보강

2.3 숏크리트(Shotcrete)

암반면 보호를 위한 시멘트 + 골재의 뿜어 붙이기

2.4 배수공

암반의 절리선이나 면을 따라서 지하수가 유입 또는 용출될 경우, 숏크리트의 양호한 접속상태 유지를 위한 배수공을 천공하고 PVC파이프를 삽입하여 배수처리후 숏크리트를 타설한다.

2.5 Counter Wall(건축 시공분)

건축내벽을 언더피닝 구간에 실시

3. 언더피닝공법시 Counter Wall(건축벽체) 시공방법

3.1 지하연속벽 끝부분에서 겹시공하는 경우

(1) 장점

- 시공성이 양호하다.

- 경제적이다.

- 보통암의 경우 적용 가능

(2) 단점

- 건축 가용면적이 감소한다.

- 연결부분이 취약하다.

3.2 지하연속벽 끝부분 1개층 구간을 겹시공하는 경우

(1) 장점

- 안정성이 높다.

- 시공성이 양호하다.

- 일반적으로 많이 사용된다.

(2) 단점

- 건축 가용면적이 감소한다.

- 공사비가 다소 증가한다.

3.3 지하연속벽 끝부분에서 반단면정도 이어치기하는 경우

(1) 장점

- 건축 가용면적이 감소하지 않음.

- 암반의 상태가 양호한 경우 시공

가능

(2) 단점

- 하부굴착시 위험성이 있다.

- 배면지반에 그라우팅이 필요하다.

- 건축내벽이 취약하다.

3.4 지하연속벽 끝부분에서 전단면 이어치기를 하는 경우

(1) 장점

- 건축 가용면적이 감소하지 않음.

- 경암층의 절리가 없는 경우 가능

(2) 단점

- 하부굴착시 위험성이 있다.

- 배면지반에 그라우팅이 필요하다.

4. 언더피닝 공사 순서

5. 언더피닝 공사 시공사진

D/W 철근망 삽입후 케이싱 근입

D/W 콘크리트 타설

D/W 하단부 및 언더피닝 구간

D/W 하단부 및 언더피닝 구간