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SCW 공법 개요, 특징, 방법, 시공시 주의사항
1. SCW 공법 개요
SCW공법이란 무엇일까요? SCW란 Soil Cement Wall 의 약자로서 용어에서 나오듯이 흙과 시멘트를 혼합하여 지중에 벽을 만들어 물을 차단하는 공법중 하나입니다.
즉 차수 공법의 하나이고 이는 DSP공법(Deep Soil Mixing Pile), DSM공법(Deep Soil Mixing) 등과 동일한 공법입니다. SCW 공법은 점성토 및 사력토 지반에서 차수목적으로 이용될수 있고 또한 토류벽체를 형성코자 하는 경우 사용됩니다. 소일시멘트 공법에 특징은 일축 또는 삼축옥거기(Earth Auger Machine)을 윙비트(Wing Bit)로 천공 굴착하고 지층 원위치 토사를 골재로 간주해 토사에 W/C 100%를 넘는 시멘트 용액을 주입해 굴착한 토사와 골재를 혼합교반시킵니다. 그리고 이 혼합교반시킨 벽체를 조성하며 이 벽체를 연속하여 만듬으로서 지수벽을 만드는 것입니다. 이때 각 벽체가 이어질수 있도록 일부분을 Lap 시킵니다. 또한 벽체내 측압에 대해 응력재를 삽입해 토류벽으로 하는 공법입니다.
2. SCW 시공장비
SCW 공법 시공시 시공 장비로 AUGER를 사용합니다. Auger에는 1축, 2축, 3축, 4축, 6축이 있습니다. 연약지반이 많은 일본의 경우는 4축과 6축 오거를 사용하며 국내의 경우는 3축 오거를 많이 사용합니다. 3축 오거의 경우 BIT를 탈착해 2축 1축으로 바꾸어 사용할수 있습니다. 장비를 조립 설치 및 해체 하는데 약 18m기본 조립의 경우 4일정도 소요되고 18~40m 조립시는 4~7일, 해체시는 2~5일이 소요됩니다.
3. SCW공법의 적용
SCW 공법은 18m 이하 일반토사층이나 점성토 지반을 대상으로 하고 흙막이 차수용으로 적합합니다. 넓은 작업환경과 교통혼잡 지역이나 행인 통행이 많은 도시내 사용은 부적합하며, 연약풍화암층(N치 50/6) 까지만 시공가능하고 자갈, 전석층의 경우 시공이 북가능합니다. 특히 경질지반에서 시공시 시공능률이 현저히 저하되기에 이를 사전검토 해야하며 원지반 점성이 높은경우 교반 날개에 끼어 교반 날개가 같이 회전하는 공회전 현상이 일어나기 쉽습니다.
4. SCW공법의 특징
1) 차수성 : 오거기 삼축은 서로 역회전을 하고 Rod 선단을 통해 토중에 시멘트 용액을 주입합니다. 토사와 시멘트 용액이 교반 날개를 통해 충분히 혼합되기에 차수성 높은 벽체를 구성하는 것입니다. 또 연속벽 구성하는 경우에는 기존 단부의 일부분을 LAP시켜 연속해 시공하기에 단부사이 Joint가 없는 일체 타워 구조물로 형성되기에 누수 염려가 적습니다.
2) 높은 수직도 : 오거기는 삼축이 간섭장치에 의해 일체화 되어 있어서 강성도 크고 그위 Rod 사이 끼는 전석의 경우 역방향 회전을 하는 Rod에 의해 제거되어집니다. 양 Sid rod 회전방향과 중안 Rod 회전 방향이 서로 다르기에 수직정도가 노습니다.
3) 적은 이토처리분 : SCW공법의 경우 굴착한 토사와 시멘트를 혼합 교반하는공법이기에 다른 시공법에 비해 배출이토가 적게 발생해 경제적인 효과가 큽니다.
4 )점성토에서 양질의 벽체가 만들어짐 : 점성토용삼축 Rod는 그 전장에 걸쳐 혼합날개로 구성되었고 각 혼합날개는 시멘트 용액 혼합기능이 우수해 양질의 벽체를 구성할수 있습니다. 그러나 사질층보다 혼합 교반 작업시간이 많이 소요됩니다.
5) 공기단축 : 삼축을 동시에 시공하고 토사혼합 방식을 하기 때문에 1축 오거에 의해 연속벽 공법에 비해 공기 단축을 꾀할수 있습니다.
6) 설계의 다양화 : SCW공법을 통한 토류벽은 그 자체만으로는 차수 먹적이지만 토류벽등에 사용하는 경우에는 토압설계에 따른 응력을 받는 부재로 상용됩니다. 이는 응력에 따른 부재의 VE설계에 유용합니다. 또한 주열을 형성하는점이 CIP공법과 비슷하기 하지만 단가가 싸고 시공 속도가 빨르며 차수성이 좋은 장점이 있습니다.
7) 소음 진동이 작다 : 천공시 타격에 의한 방법이 아닌 오거기 자력에 의한 시공으로 소음이나 진동이 없습니다.
5. SCW공법의 단점
1) 장비가 대형으로 좁은 현장에서 사용이 어렵습니다.(최소 길이 25m 이상)
2) 전석층과 자갈층의 경우는 작업능률이 떨어집니다
3) 슬라임(Slime)을 규정에 맞춰 환경 폐기물로 처리해야 합니다.
4) 벽체로 사용되는 Hpile, 강관, PHC, Pile 등을 회수할수 있지만 비용이 많이 듭니다.
5) 흙막이 벽체 코너 부근 시공이 어렵습니다.
6. SCW공법 시공방법
1) 작업지반을 정리하고 Guide Line(보통 H pile)을 설치합니다.
2) 삼축 또는 일축 Auger Crane(오거 크레인)을 정 위치에 세팅합니다.
3) 오거를 회전하면서 관입 천공합니다.
4) 오거의 Rod를 통해 시멘트 밀크(Cement Milk)를 원지반 토사와 혼합하여 벽체를 형시키며 이후 Rod 를 인발합니다.(플랜트를 사전에 설치해 시멘트 밀크와 벤토나이트 주입이 가능토록 세팅함)
5) Rod 인발을 완료후 설계에 따라서 필요한 곳에 H pile 및 강관 등 보강재를 삽입합니다.
6) 오거를 옆으로 이동시켜 다음공 작업을 연속으로 실시합니다.
7. 시공시 주의사항
1) 시멘트 배합용 물이 하루 100~150Ton 필요하기에 사전 지하수 개발등의 물 확보 대책이 필요합니다.
2) 시공심도는 N치 50/2~50/4까지 가능하지만 근입장 깊이를 1.5~2.0m 확보하지 못하는 경우 문제가 되기 때문에 N치 50/6 정도를 굴토 가능깊이로 보아야 합니다.
3) 굴토깊이가 N치 50/2를 넘어서는 경우 SCW시공깊이 이하 부분에 대해서 토류판으로 흙막이 해야므로 흙막이 비용이 늘어납니다.
4) 4면을 모두 SCW로 시공하는 경우 마지막 천공자리와 처음 천공자리가 만나는 경우 시일이 오래 경과되면 천공이 잘 되지 않기에 5~7일마다 처음 천공한 곳에 이어서 1공씩 천공합니다.
5) 지질조건에 따른 배합비 조절이 어렵기 때문에 시멘트량이 과다 투입될수 있습니다.
6) 이토 처리시 폐기물처리 방법 및 폐기물 성상 분류가 모호합니다.