가시설 계획 시 고려되는 일반적인 사항을 알아보자

1. 흙막이 말뚝의 평형깊이과 근입길이

평형깊이는 말뚝의 근입에 대한 안정을 계산하는 개념으로 최하단 버팀보 및 그 1단 위의 버팀보에 관하여 아랫방향의 주동토압에 의한 작용모멘트와 수동토압에 의한 저항 모멘트가 평형인 상태가 될 때 굴착저면 이하의 깊이를 평형깊이라고 한다.

이 평형깊이를 기준으로 하여 흙막이 말뚝의 근입길이는 아래와 같다.

※ 흙막이 말뚝의 근입길이 = 평형깊이 × 1.2 or 최소 1.5m이상

(도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물, 2020)

2. 흙막이 말뚝의 간격

시공 사례의 결과에서 흙막이 말뚝의 중심간격은 1.5m를 표준으로 한다. 이외의 경우라도 흙막이 말뚝의 간격은 1m 이상 2m 이하의 범위를 원칙으로 한다.

3. 띠장 및 버팀보(지보재)의 간격

1) 띠장의 수직간격은 3m 정도, 흙막이 말뚝머리에서 1m 이내에 제 1단 띠장을 넣는 것을 원칙으로 한다.

2) 버팀보 간격은 수평으로 5m이하, 수직으로는 3m 정도로 한다.

3) 띠장의 이음간격은 6m이상으로 한다.

(도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물, 2020)

교각 가시설 평면도	교각 가시설 정면도

4. 흙막이 말뚝의 허용지지력

도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물(2020)에서 허용지지력 기준을 보면 근입깊이 3m를 기준으로 그 최대값을 제시하였다. 따라서, 별도의 허용지지력 산정이 어려울 경우 흙막이 말뚝의 근입깊이를 3m이상 적용하여 가시설을 설계하는 것도 요령이 될 수 있다.

(도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물, 2020)

5. 강널말뚝

강널말뚝의 띠장 및 지보재 설치 간격 등의 고려사항은 흙막이공에 준한다. 또한 강널말뚝 선단은 최종 굴착 저면 이하로 3m이상 근입 시켜야 한다.

(도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물, 2020)

6. 어스앵커(그라운드앵커)

가시설 계획 시 폐합 가시설이 불가능한 경우 등, 버팀보를 설치 못하는 가시설 계획에서는 어스앵커를 적용하여야 한다. 이때 앵커 계획시 고려사항은 아래와 같다.

1) 앵커 설치 간격

흙막이 말뚝 설치 간격과 동일한 1.5m, 강널말뚝은 한 개당 폭 0.4m를 고려하여 1.6m 간격으로 설치하는 것이 일반적이다.

2) 정착장

일반적으로 3~10m 적절하다. 10m 이상이 되면 정착길이가 유효하게 작용하지 않으므로 앵커 주면 마찰저항력이 감소함을 고려해야 한다.

3) 자유장

앵커의 기능이 유효하게 작용하기 위해서는 4m이상으로 적용하는 것이 바람직하다.

(도로설계요령; 제3권 교량; 8-8편 가설구조물, 2020)

※ TIP : 앵커는 N치 30이상이 되는 지층에 정착해야한다. 설계시 계산상에는 오류가 없지만 실제 시공시 N치 30미만의 지반에서는 정착력이 안나온다는 시공사 의견이 평이하므로 이를 고려하여 앵커 정착을 계획하여야 한다.

7. 허용변위 (KCS 11 10 15 : 2021 시공 중 지반계측)

가시설 설계시 허용 변위에 관한 기준에 따르면 허용 변위는 굴착 심도의 0.3%로 규정하고 있다. 관련 기준은 아래와 같다.

3.10.3.11 계측 관리기준

(4) 지중경사계의 관리기준은 다음 값을 참고하여 결정할 수 있다.

① 지중경사계는 흙막이벽의 강성, 굴착지반의 특성, 굴착심도, 지지구조 및 지하수에 대한 대책방법에 따라 흙막이벽의 변형 정도를 고려하여 설정된 설계예상값을 기준으로 하여 허용치를 정하여야 한다.

② 최대변위량은 흙막이벽의 강성 및 굴착심도(H)를 기준으로 설정하는 것이 가장 용이한 방법이나 이 값들이 설계예상값을 상회하는 경우에는 설계예상값을 관리기준을 설정하는 것이 바람직하다. 일반적인 최대 허용변위량은 아래와 같다.

가. 강성 흙막이벽 (t ≥ 60cm인 콘크리트 연속벽): 0.002H (H: 굴착심도)

나. 보통 흙막이벽 (t ≒ 40cm 정도인 콘크리트 연속벽): 0.0025H (H: 굴착심도)

다. 연성 흙막이벽 (H-Pile과 흙막이판 설치하는 흙막이): 0.003H (H: 굴착심도)

8. 앵커간격

내외 모두 Ⅳ형 이하의 강널말뚝을 사용하는 경우는 강널말뚝 1개당 폭이 0.4 m와 일치하고 있으므로 수평간격으로 위의 배수를 취하면 좋지만, 타이로드를 촘촘하게 배치하면 뒤채움토사의 충전에 지장을 주거나, 타이로드에 균등한 인장력이 작용하지 않을 우려가 있으므로, 수평간격은 1.6 m 정도를 취하는 것이 좋다.

About the Editor

YOHAN

구조공학 석사, 고급기술자 경력 5년 이상

구조공학 석사를 취득하고 국내 설계사의 구조설계 분야에서 고급기술자로 업무를 수행하고 있습니다.

도로 교량 및 지하차도, 전력구 등의 구조물 설계를 주로 수행하였습니다.

저의 컨텐츠가 후배님들에게 구조설계 분야에 대해 흥미를 갖게 되고 실무에 조금이나마 도움이 되었으면 좋겠습니다.

※ Topics 아래 키워드를 누르시면 관련 콘텐츠를 보실 수 있습니다.