Top-Down공법에 대한 설계 및 시공에 대한 핵심기술을 소개하면서
뉴테크구조기술사사무소 김승원
건축물의 공사에는 기초나 지하층을 구축하기 위해 얕거나 깊은 터파기를 해야 한다. 터파기는 토질종류에 따라서 휴식각(내부마찰각)을 유지하면서 흙막이 벽과 횡지지를 사용하지 않고 굴토하거나 흙막이 벽과 횡지지를 이용하여 굴착하기도 한다.
휴식각을 이용한 흙파기는 여유가 있는 부지에 건축 지하구조를 구축할 때 사용되지만 대지주변에 기존건축물이나 구조물이 있는 도심지에서는 토지이용률을 높이기 위해 소유하고 있는 대지에 최대한의 지하공간을 확보할 수 있도록 일반적으로 흙막이 벽과 Strut 또는 Tie Back등의 횡지지를 이용하여 흙파기를 한다. Tie Back(Earth Anchor)은 주변에 건축물, 지하구조물, 매설물 등이 있는 도심지에서는 설치가 불가능하거나 동의를 구하기가 힘드므로 Strut에 의한 횡지지 방법을 주로 사용해왔다.
| Top-Down 공사 | |||
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| 연속벽공사 | R.C.D공사 | Tower Crane설치 1층 바닥콘크리트 |
지하3층 터파기 및 콘크리트 지상 12층 콘크리트 |
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| 지하5층 터파기 및 콘크리트 지상 19층 콘크리트 |
지하7층 터파기 및 콘크리트 옥탑 1층 콘크리트 |
지하8층 터파기 및 기초슬래브 지상층 콘크리트 완료 |
Tower Crane해체 |
그러나 최근에는 토지의 이용률을 극대화하기 위해 점차로 지하공간의 대형화, 대도심화 되고 있어 버팀 길이가 100m 이상이거나 굴착 깊이가 30m를 넘는 현장도 있어 종래의 설계법과 시공법으로는 합리적으로 해결할 수 없는 경우도 부딪히게 된다.
이러한 어려움은 도심지에서의 공사뿐만 아니라 매립지, 연약지반, 전석층이나 지하수가 풍부한 지역 등의 지반이 나쁜 지역에서도 갖게 된다. GL-30m 까지 N치가 거의 0에 가까운 충적층에서 피압수가 많은 악조건인 지반에서는 지하공사는 마치 물과의 전쟁이라는 양상을 나타내고 지반을 개량하지 않으면 지하공사가 불가능한 경우도 있다.
이외에도 근래에는 건축공사 전반에 대한 환경조건상의 제약이 엄격해지고 있다.
건축폐기물의 억제, 작업시간의 단축, 주변지반으로부터의 영향, 주변교통조건 등 많은 제약이 있을 것이다. 또 각종제약이나 행정지도 등 법규나 규준이외에도 여러 가지 제약조건들을 해결해야 한다.
각 경우에 대해서 적절치 못한 방법을 적용하면 공사비의 증가, 공기의 장기화뿐만 아니라 안정상의 문제가 발생되기도 한다.
이러한 어려움은 조물주의 피조물인 지반을 굴착할 때 토압․수압 및 지반의 변경에 대한 보이지 않는 자연과 대처해야 하고 인간이 축조한 건축물, 지하구조물, 매설물, 도로 등에 대한 안전 및 피해, 작업으로 인한 소음, 분진 등의 공해, 심리적인 여러 분쟁 등에 대하여 인간과 대처해야하기 때문에 발생된다. 이러한 대처방법은 안전성, 경제성, 시공성, 공기 등 전체의 효율성을 중시하여 종합적으로 대책을 마련해야 할 필요성이 높아지고 있다.
이에 부응하여 발전된 공법 중에서 현재로서는 최선의 대처방법으로 평가되고 있는 Top-Down공법이 다양한 방법으로 적용되고 있다.