제 3장 토공사 개 요 건축물의 기초 또는 지하실을 축조하기 위한 토사의 굴착, 이동, 제거 등의 작업과 대지정리,

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1 제 3장 토공사 개 요 건축물의 기초 또는 지하실을 축조하기 위한 토사의 굴착, 이동, 제거 등의 작업과 대지정리,
개 요 건축물의 기초 또는 지하실을 축조하기 위한 토사의 굴착, 이동, 제거 등의 작업과 대지정리, 땅고르기, 흙돋우기, 되메우기, 잔토처리, 흙막이 등의 작업을 의미 건축물의 토대가 되는 기초공사를 위한 선행공정으로 전체공사의 공정과 품질을 좌우하는 핵심공종 최근 건축물의 고층화, 대형화와 함께 토지의 효율적 이용측면에서 지하층의 깊이가 점점 깊어지고 기초구조가 복잡화 되어감에 따라 건축공사비에서 차지하는 토공사의 비중 증가 → 중요한 토공사는 전문(토목)업체의 책임시공 토공사의 정확한 견적을 위해서는 지반조사서 (Boring Test), 토질시험에 의한 성적, 지하수, 기후기상, 지하매설물을 조사 토공사에서 발생가능한 소음, 진동, 안전, 공해에 관한 대책을 종합 검토하여 경제성 있는 공법으로 시공

2 대 지 정 리 개요 수량산출 공사 착수전에 대지내의 방해물을 제거 정리하는 것
필요로 하는 공사량을 1식으로 계상하거나 공사범위의 면적 (㎡) 으로 산출 소규모 공사일 경우 가설공사에서 계상하기도 함

3 토사의 절취량 (㎥) = 절취면적 × 절취깊이 (20㎝ 이하)
개요 흙의 깊이가 20㎝ 이하인 넓은 지역에서의 파기 수량산출 토사의 종류별로 구분하여 흙의 체적 (㎥) 을 자연상태로 산출 바닥면적에 평균깊이를 곱하여 체적을 산출할 수 있음 토사의 절취량 (㎥) = 절취면적 × 절취깊이 (20㎝ 이하) <인력절취> (㎡ 당)     종류 단위 보통토사 경질토사, 고사점토 및 자갈섞인 점토 호박돌 섞인 토사 비 고 인 0.16 0.22 0.39 대량일 때는 토질조사에 의하여 분류

4 토사의 절취 지반의 토질 토공사에서 토사의 종류는 휴식각, 장비선택, 다지기에 영향을 주므로 경제성 있는 토공사를
위해서 토사의 종류는 토질시험의 보고서에 의한다. 토사의 종류 (1) 보통토사 : 보통상태의 실트, 점토, 모래진흙 및 이들의 혼합물 → 상체를 약간 구부려 삽이나 괭이를 사용할 토사 (2) 경질토사 : 견고한 모래진흙이나 점토 → 체중을 이용한 2-3회 동작으로 곡괭이 를 사용할 토사 (3) 고사점토 및 자갈 섞인 토사 : 자갈, 진흙, 실트 점토의 혼합물 → 곡괭이를 사용하여 파낼 수 있는 단단한 토질 (4) 호박돌 섞인 토사 : 호박돌이 섞이고 굴착에 약간의 화약을 사용할 정도로 단단한 토질

5 터파기 (Excavation) 일반사항 건물의 지하구조물 또는 기초를 설치하기 위하여 필요한 흙파기
지반조사에서 얻은 자료와 기초 형태를 감안해서 인력파기와 기계파기 중 선정하여 결정 (1) 경사지운(비탈지운) 터파기의 비탈폭 ① 휴식각이 주어지지 않을 경우 W = 0.3H ② 휴식각이 주어질 때 휴식각 : α 일때 터파기 경사각 = 2 α ∴ W = H / tan2α W W=0.3H H 터파기 경사각 Θ = 2α

6 터파기 (Excavation) (2) 터파기 여유(폭) : D ① 경사지운(비탈지운) 터파기
② 흙막이를 했을 경우 (수직터파기) 0.3H 0.3H 기초판 끝에서 지정의 끝까지 거리 조적조,목조 : 10㎝ R.C조 : 15㎝ H D D 기초판 끝에서 일정한 거리 H (m) D (㎝) 1m 이하 2m 이하 3m 이하 4m 이하 20 30 50 60 H (m) D (㎝) 5m 이하 5m 이상 60 ∼ 90 90 ∼ 120

7 터파기 (Excavation) 수량산출 터파기량의 계산은 터파기의 형태에 따라 다음 방법에 준함 (1) 독립기초 a’ W W
b H D D a b’ a’ b a

8 터파기 (Excavation) T : + : (2) 줄기초 <교차되는 부위 주의사항> 만큼 연길이 (L)에서 빼준다
B H D D A <교차되는 부위 주의사항> T : + : 만큼 연길이 (L)에서 빼준다

9 되메우기 (Backfill) 일반사항 수량산출
지하구체가 완성된 후 터파기로 인한 여유공간을 흙, 모래 등으로 메우는 공정으로 되메우기 방법에 의하여 인력 되메우기와 기계사용 되메우기로 구분 수량산출 되메우기의 토량 = 흙파기 체적 – 기초 구조부의 체적(G.L 이하) <기초 구조부 체적> (1) 잡석지정량 (2) 버림 콘크리트 지정량 (3) 기초판 콘크리트량 (4) 헌치 콘크리트량 (5) G.L 이하 주각 콘크리트량 G.L

10 흙 돋우기(성토) 및 다짐 일반사항 빈 공간을 채운 흙은 주변 흙의 붕괴를 방지하기 위하여 다짐을 하며, 다짐방법은 인력다짐과 기계다짐으로 구분 다짐두께는 15㎝(점토질), 30㎝(마사, 돌) 단위로 성토 → 일시에 성토해서는 안됨 수량산출 흙 돋우기의 준공토량은 성토설계도의 량으로 한다. 그러나 지반 침하량은 지반성질에 따라 가산할 수 있음 흙 돋우기량 = 흙 돋우기 체적 × 토량환산계수

11 잔 토 처 리 일반사항 수량산출 터파기한 흙을 되메우고 남은 일부 또는 전부를 이동시키는 공정으로 토량환산계수를 적용한
토량으로 계산 잔토처리는 토공사계획과 공사조건에 의해서 장내처리와 장외처리를 구분하여 산출 → 일시에 성토해서는 안됨 수량산출 일부 흙을 되메우고 잔토처리할 때 (1) 흙 메우고 흙 돋우기 할 때 잔토처리량 = [흙파기 체적 – (되메우기 체적 + 돋우기 체적)] × 토량환산계수 (2) 흙 메우기만 할 때 잔토처리량 = (흙파기 체적 – 되메우기 체적) × 토량환산계수 흙파기량을 전부 잔토처리할 때 잔토처리량 = 흙파기 체적 × 토량환산계수

12 토량환산계수의 적용 일반사항 토량계산은 토질이 자연상태로 다져진 흙을 기초파기의 토량으로 계산한다. 그러나 토공사에
서 흙은 자연상태에서 파내면 부피가 팽창하고 반대로 다지면 수축한다 → 흙이 지상에서 부피가 증가되는 정도를 나타내는 수치가 토량환산계수 토공사에서 토질을 시험하여 적용하는 것을 원칙 → 소량의 토량인 경우 표준품셈의 토량환산계수표를 따를 수 있음 <토량의 변화> <토량 환산 계수(f)표> 구하는 Q 기준이 되는 q 자연상태의 토량 흐트러진 상태의 토량 다져진 후의 토량 1 L C 1/L C/L

13 토공사용 건설기계 일반사항 건축의 굴착공사는 광대한 대지에서 실시되는 토목공사와 달리 좁은 대지의 경우가 많으며,
토사장의 상황, 교통제한 등 많은 제약을 받으므로 굴착의 성질에 따라 굴착기계를 선정 기종의 선정에 있어서는 공사의 규모와 공사기간, 공사목적, 현장조건, 지질에 따라 알맞은 기종을 선택하여 효율적으로 사용 <기계화 시공의 특징> 장 점 단 점 - 공사기간 단축 - 공사의 질적 향상 도모 - 대규모 공사에서는 공사규모의 확대 및 공사비 절감 - 기계의 설비가 고가 소규모 공사에서는 인력시공보다 더 많은 경비 지출

14 토공사용 건설기계 토공사용 기계의 분류 Power Shove : 얕은 터파기, 지상 터파기 쇼벨계 굴착공법
Drag Shovel (Back-hoe) : 지하 터파기 Power Shove : 얕은 터파기, 지상 터파기 기계굴착공법 브레이트계 굴착공법 Drag Line : 파는 힘은 약하나 넓은 면적 터파기에 유리 Clamshell : 지하연속벽 공법에서 수직 터파기 Bulldozer : 배토작업 Grader 쇼벨계 굴착공법 1. 파일 드라이버 2. 드레그 라인 3. 크레인 4. 크램셀 5. 파워쇼벨 6. 드래그 쇼벨

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16 기본식 Q = n · q · f · E (㎥/hr 또는 ton/hr)
토공사용 건설기계 토공사용 기계의 작업능력 기본식 Q = n · q · f · E (㎥/hr 또는 ton/hr) 여기서, n : 시간당 작업 사이클수(시간당 왕복 작업횟수) q : 1회 작업 사이클 당 표준 작업량 (㎥ 또는 ton) f : 토량환산계수 E : 작업효율 (계산값의 맺음 기타) Q : 소수점 이하 3자리까지 계산하고 4사5입 한다. n : 소수점 이하 2자리짜리 계산하고 4사5입 한다. Cm : (사이클타임) 소수점 이하 3자리까지 계산하고 4사5입한다. q : 토량의 경우 보통 흐트러진 상태로 취급되며 소수점 이하 3자리에서 4사5입 E : 현장작업 능력계수 × 실작업시간율 실작업시간율 = 실작업시간 × 운전시간 n : 시간당 작업 사이클 수 또는

17 토공사용 건설기계 불도져의 작업량 계산 여기서, Q : 시간당 작업량 (㎥/hr)
qo : 거리를 고려하지 않은 삽날의 용량 (㎥), (표준상태의 용량) e : 운반거리별 계수 f : 토량환산계수 E : 작업효율 Cm : 1회 사이클시간(1회 왕복 작업 소요시간)

18 토공사용 건설기계 굴삭기(유압식 백호)의 작업량 계산 여기서, Q : 시간당 작업량 (㎥/hr) q : 버킷 용량 (㎥)
K : 버킷계수 f : 토량환산계수 E : 작업효율 Cm : 1회 사이클시간(초)

19 흙막이 공사 일반사항 건물의 기초, 지하구조물을 시공하기 위한 지하굴착시 주변지반의 붕괴, 침하, 이동을 방지할 목적으로 설치
흙막이는 설계도서상 특기가 없으면 다음과 같은 조건에 의거 설치하는 것을 원칙으로 하고 계상한다. - 대지면적이 협소하여 기초파기의 비탈을 충분히 잡을 수 없을 때 - 깊은 기초이고 연약지반으로 비탈만으로는 붕괴의 우려가 있을 때 - 휴식각을 고려한 흙파기보다 경제적일 때 도심지 건축에서의 지하층 건축면적의 증대로 대지활용이 곤란 → 공사의 안전 및 공사진행에 능률적인 흙막이 공법의 중요성 증대 흙막이 공사는 공법과 투입장비와 시간에 따라 공사비에 많은 차이 → 일반적으로 전문업체(토목)의 견적내용을 검토하여 적용

20 흙막이 공사 흙파기 공법 Open Cut - 경사지운 Open Cut - 흙막이 Open Cut 부분 Cut
- Island Cut : 중앙 → 주변, 기초 → 상부 (순타) - Trench Cut : 주변 → 중앙 - Cantilever Cut : 중앙 → 주변, 상부 → 기초 (역타) 구체 흙막이 지보공 공법 (Caisson 공법) - Well 공법 : 심초공법, - Open Caisson 공법 - Pneumatic Caisson Top Down 공법

21 <Island Cut Method>
<Trench Cut Method>

22 <Top Down 공법> 1단계 : Slurry Wall 공사 2단계 : 기초 및 기둥공사 - R.C.D 공법
지상 동시 시공 공사비는 상승하지만, 공기단축과 안전시공 도모 1단계 : Slurry Wall 공사 2단계 : 기초 및 기둥공사 - R.C.D 공법 - Barrette Foundation 3단계 : Cap Beam을 연속벽 상단에 설치 4단계 : 1층 슬래브 콘크리트 타설

23 흙막이 공사 흙막이 공법 간단한 흙막이 - 줄기초 흙막이 - 어미말둑 흙막이 - 당겨매기식 또는 연결재 흙막이 버팀대식 흙막이
- 빗 버팀대식 흙막이 - 수평버팀대식 흙막이 (H-Pile 토류판 공법) - Earth Anchor / Rock Anchor 널말뚝 흙막이 구체흙막이 지보공 공법 주열식벽 공법 – S.C.W 지하연속벽 공법

24 <수평버팀대식 흙막이> 토류판 H-Pile (엄지말뚝) Strut (버팀대) 근입장 : 1.5m 띠장 지주 도면치수

25 <Earth Ancher 공법>
- 자체로 흙막이 역할 못함 : 보강공법 - 토공 및 구조물 시공이 용이 - 굴착부지가 넓을수록 경제적 - 주변지반에 영향을 최소화 인접대지의 동의가 요구 전석층이 깊을 경우 불리 - 인접건물의 지하층이 있을 경우 시공불가 → 정착길이가 길다 ∴ 지중연속벽, Soil Nailing Method 검토 <SCW 공법> H-Section - Auger로 천공하여 벤토나이트와 시멘트 페이스트를 혼합하여 지중벽 축조 - 강도, 차수성 양호 공기단축 무소음, 무진동 시공 장비가 대형 깊은 굴착에서 수직도 불리

26 흙막이 공사 지반개량공법 다짐 : Vibro Flotation, Sand compaction, Vibro Composer
탈수(배수) - 중력 : 집수통, Deep Well - 강제 : Well Point - 가압 : Sand Drain, Paper Drain - 전기침투 고결(차수) - 시멘트주입 - 약액주입 - 동결 : 물리적 공법 (Steel Sheet Pile, Slurry Wall, 동결) - 전기화학 고결법 치환 혼합

27 흙막이 공사 지하수에 의한 문제 <히빙파괴 · 보일링> 자유수, 피압수
Heaving Failure, Boiling, Piping Up-Lift(부력) – Rock Anchor <히빙파괴 · 보일링> q : 지표재하중 W MA 바닥면이 부푼다 점토질 사질토 상승침투수 MB 연약지반 MA ＞안전율 × MB 미끄럼면

28 흙막이 공사 H-Pile-토류판 적산 Pre-Boring : 연길이(m), 근입장(명시되지 않을 때 1.5m 계상)
H형강 Type (본수) : 길이별 → 10m 기준길이 초과시 이음개소 산출 토류판 설치 (㎡ ) : 면적 띠장 설치 : 길이 (m) Strut 설치 : 길이(m) 지주(Support) : 길이(m) 1.천공 2. H-Pile 엄지말뚝 3. 토류판(수평널) 설치

29 기초 및 지정 공사 일반사항 기초 : 건물의 최하부에 있으며, 건물의 각종 하중을 받아 이것을 지반에 안전하게 전달시키는 구조부분 지정 : 기초를 보강하거나 지반의 지지력을 증가시키기 보강하는 구조부분 상부 기초판 밑창콘크리트 잡석지정 지정 마찰말뚝 지지말뚝 경질지반

30 기초 및 지정 공사 지정 및 기초의 구분 보통지정 잡석지정 자갈지정 모래지정 긴 주춧돌지정 밑창 콘크리트 지정 말뚝지정
지지력 전달 및 용도에 의한 분류 재료 및 제조방법에 의한 분류 지지말뚝 마찰말뚝 다짐말뚝 억류말뚝 횡력저항말뚝 인장말뚝 나무말뚝 기성 콘크리트 말뚝 제자리(현장타설)콘크리트 말뚝 강재말뚝 특수말뚝 Pier기초 인력굴착 : 심초기초 기계굴착 : Benoto공법, Earth Drill공법, R.C.D 공법 등 잠함기초 개방잠함 용기잠함 지정 및 기초

31 기초 및 지정 공사 보통지정 수량산출 기초굴토(터파기) 잡석깔기 사춤자갈채우기 다짐 밑창콘크리트 타설 지정은 공종별(모래깔기, 자갈깔기, 잡석깔기 등)로 구분하여 설계도서 상에 의한 정미수량을 산출한다. 잡석지정에 필요한 틈막이 자갈량은 잡석 정미량의 30%로 계상하며, 일위대가표를 작성하여 단가를 산정할 시에는 일위대가표 상에 포함한다. 잡석지정에 있어 설계도서 상에 특기가 없는 경우 목조 및 조적조 기초측면은 10㎝, 철근 콘크리트조 기초측면은 15㎝를 가산하여 잡석지정의 폭으로 한다. 자갈지정에 필요한 틈막이 왕모래량은 자갈 정미량의 40%로 계상하며, 일위대가표를 작성하여 단가를 산정할 시에는 일위대가표 상에 포함한다. 밑창 콘크리트 소요량은 콘크리트의 배합비별로 구분하여 산출하며, 설계도서 상에 의한 정미수량을 산출한다. 설계도서 상에 특기가 없는 밑창 콘크리트 배합비는 시멘트 : 모래 : 자갈 = 1 : 3 : 6 으로 하고, 두께는 6㎝로 하며, 폭은 목조 및 조적조 기초측면은 10㎝, 철근 콘크리트조 기초측면은 15㎝를 가산하여 수량을 산출한다.

32 <잡석 및 밑창 콘크리트 지정 치수산정>
15㎝ (a) 철근콘크리트 기초 10㎝ (b) 목조 · 조적조 기초 10㎝ (c) 지중보 (1) 잡석 지정 수량산출 잡석지정(㎥) = 면적 × 두께 틈막이 자갈 (사춤자갈) = 잡석부피 × 30% (2) 밑창 콘크리트 지정 수량산출 밑창콘크리트(㎥) = 면적 × 두께

33 기초 및 지정 공사 재료 및 품 (1) 보통지정 (㎥당)
(1) 보통지정 (㎥당) 1. 본 품에는 재료의 할증률이 포함되어 있다 본 품에는 소운반 및 나지기가 포함되어 있다. 3. 기구손료는 노력비의 2%를 가산한다. 4. 잡석지정에 있어서의 다지기는 큰 달고 다지기, 떨공이 다지기 중에서 선택 사용하되 본 표 이외의 다지기 를 할 때에는 별도 계상한다. (2) 기초다짐 및 뒤채움 (㎥당) 본 품은 소운반 및 고르기가 포함되어 있다. 재료및품 공종별 단 위 모래깔기 지정 자갈깔기 지정 잡석깔기 지정 모래 왕모래 자갈 잡석 인부 인부(큰달고다지기) 인부(떨공이다지기) ㎥ 인 1.2 - 0.4 1.1 0.5 0.3 0.70 ∼ 0.80 1.0 ∼ 1.20 종 별 자갈깔기 지정 잡석깔기 지정 모래기초다짐 두께 3㎝ 모래기초다짐 두께 6㎝ 자갈기초다짐 지름 1∼3㎝ 조약돌기초다짐 지름 9∼15㎝ 돌쌓기뒤채움 지름 9∼15㎝ 0.5 0.4 0.5∼0.7 0.5∼0.8 10㎡당 0.15인 10㎡당 0.24인

34 기초 및 지정 공사 기성 콘크리트 말뚝 종류 - 원심력 철근 콘크리트 말뚝 - PC 말뚝 - PHC 말뚝
생산길이 5 ∼ 15m - 15m 이상시 이음말뚝 - 기성 콘크리트 말뚝의 최대길이는 29m : 15m × 2EA - 0.5m × 2개소 = 29m ∴ 29m 넘게 되면 기성 콘크리트 말뚝에 의한 지지말뚝은 사용하지 못함 → 마찰말뚝, 현장타설 콘크리트 말뚝, 강재말뚝 사용 50㎝ 강관 Pile : 좌굴, 부식에 유리 H형강 Cutting : 말뚝머리 정리(두부정리) → Bending

35 R.C.D(Reverse Circulation Drill Method)
기초 및 지정 공사 현장타설(제자리) 콘크리트 말뚝 관 입 공 법 굴 착 공 법 특 수 공 법 Compressol Pile ↓ Simplex Pile Pedestal Pile Franky Pile Raymond Pile CIP MIP PIP Benoto Earth Drill ICOS R.C.D(Reverse Circulation Drill     Method) S.C.W

36 기초 및 지정 공사 말뚝지정 수량산출 나무말뚝은 동일 재종, 끝마구리 지름, 길이별로 구분하여 설계도서에 의한 정미수량만을 산출한다. 설계도서에 특기가 없으면, 이음이 없는 통재로 보고, 나무말뚝재적 계산은 농림부 고시 제1595호에 의한 목재 재적 계산방법에 의한다. 기성 콘크리트말뚝은 종류, 치수, 길이별로 구분하여 설계도서에 의한 본 수를 산출하며, 항타 비용은 실제 박힌 길이를 기준하고 시항타 비용은 별도로 산출 적용한다. 제자리 콘크리트말뚝은 종류, 지름, 길이별로 구분하여 설계도서에 의한 본 수를 산출한다. 1본의 공사비는 다음에 의해 산출한다. - 생콘크리트 : 실제의 콘크리트량을 산출한다. - 철근 : 설계도의 배근도에 의해 산 출한다. - 철근 운반비 : 기계기구의 손료를 포함하여 1식으로 산출한다. - 말뚝머리 처리비 - 잔토처리 - 가설 동력비 강재말뚝은 종류, 치수, 길이별로 구분하여 설계도서에 의한 본 수를 산출한다.