7.2 Sheet Pile공
7.2.1 일반사항
계약상대자는 설계도서에 명시된 구간에 대하여 설계도면에 따라 Sheet Pile에 의한 토류벽을 설치하여야 하며 토류벽 설치전에 설치구간 및 시공상세도, 작업계획서 등을 작성하여 공사감독관의 승인을 득한 후 시공하여야 하며, 토류벽공사(Sheet Pile 또는 H-Pile)의 구분은 토류벽공사 구간을 Sheet Pile에 의해 시항타 한후 Sheet Pile의 근입깊이까지 관입되는 지역에 한해 적용토록 하며 이 시방서에 별도의 규정이 없는 것은 토목공사 표준시방서의 기준에 따른다.
7.2.2 시 공
상차 및 하차
∙Sheet Pile의 상차, 하차는 Crane을 사용하여 변형이 생기지 않게 취급하여야 한다.
∙상차, 하차시의 매달기는 Sheet Pile의 2지점을 Rope로 묶어서 취급하되, 묶는 지점은 Pile 양단에서 L/5되는 점을 택하여야 한다.
운 반
∙Sheet Pile의 운반에는 Trailer, Truck, Crane 등을 사용하며 중기진입이 곤란한 곳은 가설도를 조성하여 운반에 지장이 없도록 해야 하며, Sheet Pile에 충격을 주는 일이 없도록 취급에 주의 해야 한다.
보 관
∙Sheet Pile의 적치는 지반지지력이 충분하고 평탄한 장소가 적당하며, 침하가 예상되는 곳은 지반을 보강하여 침하현상을 방지한 후 적치해야 한다.
∙적치높이는 2m이하로하되 1층의 단수는 5매 이하로하여 받침목으로 괴어야 한다.
∙이때 받침목은 10㎝ 이상의 각목으로 하여 각목의 간격은 4m 이내로 한다.
항타준비
∙계약상대자는 항타전에 공사감독관의 입회하에 장비점검을 해야하며, 공사감독관의 지시에 따라 항타 준비를 해야 한다.
∙특히, 항타의 순서 및 사용장비의 이동 방향과 타중장비의 통행에 대해서도 공사감독관의 승인을 득한 후 실시해야 한다.
법 선
∙Sheet Pile을 정확히 시공하기 위해서는 법선을 확정한 후 다음 작업을 진행해야 하며, 법선은 설계도서를 기준으로하여 정확한 위치를 측정하여 기준점으로 설치하고 항타 진행과 병행, 수시로 검측하여 시공위치를 보정하여야 한다.
Crane 이동
∙항타 전후 Crane을 이동할시는 공사감독관의 지시에 따라야 하며 특히 이동시 기관입한 Pile과 충돌치 않아야 한다.
Leader의 조정
∙Crane이 완전히 이동한 후 받침목으로 Leader를 괴고 Leader를 수직으로 조절한후 다음 작업을 행해야 한다.
∙특히 Leader 조절시에는 Joint의 각 Clamp를 관찰하여 Clamp의 상태를 파악하고 결함이 있을시는 이를 조정하여야 한다.
Pile 세우기
∙Pile 세우기에 앞서 Pile 매기를 완전히 행하고 상향속도를 10m/min 정도로 권양해야 하며, 세우기가 완료된 Pile의 수직에 대한 허용오차는 1/100 이하이어야 한다.
Capping 및 Leader 보정
∙Pile세우기 작업이 완료되면 Vibro Hammer와 항두부를 Sheet Pile전용 Cap으로 Capping하여야 한다.
급유, 전력공급 및 점검
∙Pile세우기 작업이 완료되면 Vibro Hammer의 전력공급 및 점검을 실시하고, 공사감독관이 승인을 득한후 다음 작업을 시행하여야 한다.
Sheet Pile 관입공법
∙Sheet Pile의 관입공법은 1∼2매 관입공, 단독관입공, 병풍식관입공 등이 있으며 특별한 경우를 제외하고는 병풍식 관입공법으로 한다.
∙병풍식 관입공법은 먼저 자립될 수 있는 깊이까지 보조공에 따라 Sheet Pile을 한꺼번에 20∼30매 정도를 세운후 양단부의 1∼2매를 먼저 적당한 깊이까지 관입시킨 후 중간부를 같은 깊이까지 관입하는 작업을 반복하면서 전체를 몇단으로 나누어 소정의 깊이까지 관입하는 방법이다.
∙이때 양단의 선행 타입한 Sheet Pile이 수직으로 관입되도록 충분한 시공관리를 해야하며, 이방법은 보조공 설치 및 항타기의 이동등 번잡한 점이 있으나 Sheet Pile의 경사, 비틀림, 이탈 등을 방지하고 정확히 관입하는데 적당한 공법이다.
Sheet Pile 박기
ⓐ 햄머를 이용한 말뚝박기
① Sheet Pile을 박기 위한 안내보의 설치높이는 Sheet Pile의 타입을 완료했을 때 해머가 안내보에 닿지 않도록 Sheet Pile의 타입목표 높이보다 30~50cm정도 낮게 설치하여야 한다.
② Sheet Pile박기 중 또는 박기후에도 이음부의 손상 및 이탈등이 발견되었을때는 뽑아서 다시 박는 것으로 하여야 한다.
③ Sheet Pile박기 방향의 기울기가 Sheet Pile의 상하에서 1매폭 이상의 차이가 생겼을때는 이형 Sheet Pile로서 수정하여야 한다. 특히, 회전과 기울기가 일어나지 않도록 주의하여야 한다.
④ 타입중 마찰력 작용위치, 회전 및 토압증대로 인한 Sheet Pile의 기울어짐, 비틀림, 이탈발생을 방지하도록 정확히 타입하여야 한다.
⑤ Sheet Pile은 세우기 및 타입을 용이하게 하기 위하여 타입법선에 평행하게 H형강의 보조버팀대 및 보조말뚝을 설치하여야 한다.
⑥ Sheet Pile은 소정의 위치에 정확히 타입하기 위하여 Sheet Pile과 보조버팀대 사이에 적당한 스페이서를 사용하여 시공 정도의 확보를 유지하도록 하여야 한다.
⑦ Sheet Pile 타입중에 기우기, 맞물림, 관입, 두부암괴, 이음부 이탈 등의 현상이 발생하면 타입을 중지하고 그 원인을 규명하여 대책을 수립하여야 한다.
ⓑ Water Jet을 이용한 말뚝박기
① 수급자는 햄머를 이용한 말뚝박기가 곤란한 지반에서는 Water Jet공법과 병행하여 말뚝박기를 할 수 있으며, 이때 Water Pipe는 Sheet Pile에 부착하여 박아야 한다.
② Water Jet에 필요한 용수는 Sheet Pile 박기에 지장을 초래하지 않게 충분한 양을 확보하여야 한다.
③ 분사구의 개수와 압력은 Sheet Pile선단의 물질을 충분히 불어낼 수 있어야 하며 분사구가 막히거나 작동불능일때는 즉시 보수 또는 보강하여야 한다.
④ 고압 호스 및 Bend Pile, 도스 파이프 등의 연결부는 바이브로 햄머(Vibro Hammer)의 진동으로 이탈되지 않도록 주의하여야 한다.
Vibro Hammer
① 사용장비 선정
진동햄머는 Pile경에 따른 적정햄머 및 동등의 기능을 발휘할 수 있는 것을 사용하여야 하며, 사용장비는 설계도서에 명시된 것을 공사감독관의 승인을 득한 후에 사용하여야 한다.
② 진동햄머의 종류에 따른 진동수, 자중, 출발진동력은 다음과 같다.
③ 진동 대책 수립
항타작업시 진동이 심하여 인접구조물에 영향을 끼칠 우려가 있을 경우 작업을 중지하고 공사감독관에게 보고, 공사감독관의 지시에 따라 적절한 대책을 수립하여야 한다.
항타시의 맞물림관입
Sheet Pile 항타중 이음마찰저항 때문에 먼저 시공되어 있는 인접 Sheet Pile을 일제히 끌고 내려가는 일이 있으며 이것을 맞물림관입이라고 한다.
항타되어 있는 인접 Sheet Pile의 선단저항과 주변 마찰저항에 의해 이음 마찰저항이 크게 되어 생기는 현상이다. 항타중 경사나 구부러짐이 발생하여 이음마찰저항이 증대되어 생기며, 연약지반에서도 일어나기 쉬우며, 경질지반이나 지중에 전석등의 장애물이 있을 때 먼저 항타된 Sheet Pile의 하단부가 병형된 경우에도 생길 수 있는 현상이다.
항타시의 회전
Sheet Pile을 소정의 위치에 정확히 관입시키기 위하여 미리 보조공을 설치하여 시공 정도의 확보를 도모하도록 한다.
이 경우 Sheet Pile과 보조버팀대 사이에는 적당한 Spacer가 사용되며, 이렇게 하지 않으면 이음부를 중심으로 회전하여 서로 틈이 벌어지게 된다.
연약층에서 경질층으로의 관입을 꾀하는 경우나 지중에 전석 등의 장애물이 있는 경우에는 관입중에 Sheet Pile이 눌려서 이음부를 중심으로 회전하려고 하는 경향이 있다.
Sheet Pile에 회전이 생기면 이음마찰저항을 증대시켜 항타를 곤란하게 할 뿐 아니라 시공연장의 늘어짐 및 줄어짐을 발생시킨다.
시공연장의 늘어짐 및 줄어짐
Sheet Pile의 이음부는 물막음이나 토사막음의 관점으로는 Clearance가 적은 것이 요망되나, 항타시의 Clearance가 너무 적으면 이음 마찰력이 크게 되어 좋지 않다.
상기와 같은 양면성을 만족시키기 위하여 이음부에는 2∼3㎜의 Clearance가 경험적으로 설치된다.
이 때문에 Sheet Pile의 세우기 및 타입이 서로 미는 상태가 되면 줄어짐, 인장상태가 되면 늘어짐이 생기며, 늘어짐은 벽으로서의 기능(단면 2차모멘트, 단면계수등)을 감소시키게 되고, 줄어짐은 Sheet Pile의 본수가 부족하게 된다.
시험항타
Sheet Pile타입 가부는 N치에 의해 판정되나, 지반 조건에 따라서는 N치에 의해서 적중되지 않는 경우가 많기 때문에 시항타를 선행하여 Sheet Pile의 규격, 근입깊이에 따른 길이, 타입공법, 장비규격등 제반 조건을 결정하는 것이 좋다.
따라서 지반조건이 불명확함이 추측될 때에는 적정한 개소를 선정, 시항타를 행하여 Sheet Pile의 사양, 타입공법, 장비규격등을 검토하고, 설계도서와 상이할시는 공사감독관의 승인을 득한후 설계변경 조치할 수 있다.
보조공
보조공은 정확한 타입과 시공시의 안정을 확보하기 위하여 타입 법선에 평행하게 H-Beam의 보조버팀대 및 보조말뚝을 설치하여 Sheet Pile의 세우기 및 타입을 용이하게 하는 데 그 목적이 있다.
시공 법선에 따라 보조말뚝을 2열로 박고(10m간격) 보조말뚝 내측에 보조버팀대를 설치하며, 보조버팀대 내측 간격에는 Sheet Pile을 정확히 물리게 한 전폭에 2∼5㎝의 여유를 주도록 한다.
또한 보조말뚝의 설치 높이는 Sheet Pile타입을 완료했을 때 Cap 하단이 보조말뚝에 닿지 않도록 Sheet Pile 타입목표 높이보다 30∼50㎝ 정도 낮게 설치한다.
세우기
세우기는 먼저 타입한 Sheet Pile에 다음 Sheet Pile의 이음부를 맞추고 자립될 수 있는 깊이까지 내려주는 작업을 말한다.
Sheet Pile 세우기에 주요한 것은 Sheet Pile 및 Leader의 연직도를 유지하는 일이다. 따라서 세우기 및 타입중 트렌싯 등으로 관측을 해야 한다.
최초에 타입한 Sheet Pile은 이후 항타의 기준이 되므로 법선 및 직각방향의 두방향을 트랜싯으로 관측하여 세움위치의 벌어짐이나 기울어짐이 생기지 않도록 해야 한다.
Sheet Pile과 보조 버팀대와의 사이에 틈이 생기면 Spacer를 끼워 Sheet Pile의 타입 방향이 어긋나지 않도록 조정해야 한다. Sheet Pile매기 및 달기로부터 타입시는 제반 안전사항을 고려하여 취급을 신중히 하여야 하며, 특히 충돌 및 흔들림이 없도록 만전을 기해야 한다.
Sheet Pile 두부 보호
캡은 가혹한 사용조건에 견딜수 있도록 충분한 강도를 필요로 하며, 통상 주강제(SC 49상당)가 사용되며 캡의 상부에는 경고한 목제쿠션을 삽입하여 타격시의 충격을 완화시킨다.
시공관리
Sheet Pile의 시공관리를 위해서는 기록을 철저히 해야 하며, Sheet Pile 1매마다 번호를 붙이고, 50㎝마다 관측용 눈금을 표시하여 두고, 기록은 세우기시 1매마다, 타입시는 2매 기준으로 기록한다.
① 항타 깊이는 지반면 부터의 깊이로 한다.
② 현 지반고, 자중에 의한 관입량(함마재하 포함)등은 비고란에 기록한다.
③ 소정의 심도에서 관입량이 5㎜/10타 이하가 되면 타입을 중지한다. 소정심도 도달에 0.5㎜/타 이하의 관입량이 될 때는 전석 등의 장애물이 있는 경우가 있으므로 타입을 중지하고 별도의 대책을 강구해야 한다.
④ 맞물림 관입량을 기록한다.
⑤ 기울어짐량을 기록한다.
⑥ 기타 필요사항을 기록한다.
Sheet Pile 타입시의 Trouble 대책
Sheet Pile 항타중에 경사, 맞물림 관입, 두부변형, 이음부이탈 등의 현상이 발생하면 타입을 중지하고 그 원인을 규명하여 적절한 대책을 수립해야 한다.
경사대책
타입중인 Sheet Pile에 경사가 발생하면 이음마찰 저항이 크게 되어 다음 항의 타입에 큰 지장을 초래하므로 다음과 같은 방법으로 수정해야 한다.
① 세운 Sheet Pile 두부를 경사 반대 방향으로 와이어로 당겨준다
② 하단부의 맞물림 이음부가 짧게 되도록 비스듬히 절단하여 하단의 경사방향 흙의 저항을 이용하여 점차 경사를 수정한다.
③ 함마를 적당히 경사지게 하여 타격하면서 경사를 수정한다.
④ 이음부에 윤활유 도포 및 이음부 선단부에 모래막이판 부착등으로 이음 마찰 저항을 감소시키는 방법을 강구한다.
맞물림 관입 대책
① 경사를 수정하여 이음 마찰저항을 감소 시킨다.
② 연약지반의 경우 타입완료 계획고보다 높게 타입하여 타입여유를 준후, 최소에 소정의 위치까지 타입하여 마무리한다.
③ 맞물림 관입하고 있는 Sheet Pile에 인접한 기설 Sheet Pile과의 이음부를 용접또는 볼트로 체결하여 수 매를 일체화한다.
④ 이음부에 윤활제를 도포하여 이음 마찰저항을 감소 시킨다.
⑤ 이음부에 토사 유입방지 대책을 세운다.
회전 대책
보조공의 보조 버팀대와 Sheet Pile 배면과의 접촉을 유지토록 적당한 Spacer를 삽입한다.
시공연장의 늘어짐 및 줄어짐 대책
이음부에는 약간의 Spacer가 있기 때문에 세우기 및 타입 상황에 따라서 늘어짐 또는 줄어짐이 발생되며, 이 때는 법선 방향으로 밀고 당기면서 조정하되 20∼30매 마다 늘어짐 및 줄어짐 량을 점검하면서 시행하도록 한다.
Sturt설치
Sheet Pile 및 H-Pile 항타가 완료되면 항타기를 철수하고 굴착장비를 투입하여 소정의 깊이까지 굴착한 후 Sturt를 설계도서에 명시된 위치에 설치하여야 하며, 부재와의 간격 및 설치 Elevation에 정확한 용접 또는 Bolting을 해야 한다. 특히 이때 띠장 중심부와 지보공의 중심부가 일치하도록 해야 하며, 설계도서상의 집중하중이 예상되는 지점은 중점관리하여 편심하중의 발생을 최소화 해야 한다.
만약 Screw Jack을 사용하여 부재 간격의 조정이 필요한 경우에는 Moment에 의한 부재의 변형 및 좌굴에 의한 단면변형을 대비하여 충분한 보강책을 강구해야 한다.
인발장비
인발장비는 항타후의 시간 경과정도, Clip의 상태 등을 감안하여 적정한 Vibro Hammer를 사용하여 인발하는 것으로 한다.
띠장 및 버팀대 철거
소정의 구조물이 완공되면 철거 계획을 세워 철거작업을 시행하되, 철거시의 안전사고 및 인접 구조물의 파손 등에 특히 주의하고 버팀대, 띠장, bracket 등의 순서로 철거 정리하여 다음 작업을 용이하게 하여야 한다.
준 비
인발작업을 하기전에 제 장비의 상태를 완전히 점검한 후 인발에 임해야 한다.
지보재설치 시공순서
① 1단 지보재 설치심도 -0.5m까지 굴착
② 1단 지보재 설치
③ 2단 지보재 설치(3단, 4단)
④ 최하단 지보재 설치심도 -0.5m까지 굴착
⑤ 최하단 지보재 설치
⑥ 최종굴착 심도까지 굴착
인 발
인발작업 준비가 완료되면 공사감독관의 승인을 얻어 인발작업을 실시하되 Sheet Pile에 변형이 생기지 않게 주의해야 한다.
진 동
인발작업시 진동이 심하여 인접구조물에 영향을 끼칠 우려가 있을 경우에는 공사감독관에게 보고하고 공사감독관의 지시에 따라 작업을 중지하고 적합한 대책을 수립해야 한다.
Sheet Pile이 근입된 후 관 터파기공사가 시행되고, 관부설 및 되메우기가 완료된후 Sheet Pile을 철거하여야 한다.
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