[공학저널 전찬민 기자] 효율적인 토지활용을 높이고자 최근 지하공간을 활용하는 공사가 활발히 진행되고 있다. 굴착공사가 계획된 곳에서 굴착 시 토사가 밀려들어오지 못하도록 가설 흙막이 벽체가 시공되는데 최근 가설 흙막이 공법 중 하나로 안정성과 효율성이 검증된 C.I.P 공법이 활용되고 있다.
C.I.P 공법은 Cast In Place의 약자로 현장에서 천공 후 콘크리트를 타설해 주열식 흙막이 벽체를 형성한다. 이 공법은 흙막이 공사 후 굴착공사 시 사용되는 스트러트, 앵커 등의 지지공법을 병행 시공해 굴착공사 중 배면지반의 토압과 수압에 저항하도록 설계, 시공되며, 굴착공사 중 안정성 확보를 위해 가장 많이 활용되고 있다.
특히, 도심지 철도 터널시공의 경우 굴착깊이가 깊고, 지표 상부의 건축물과 지하매설물에 영향을 줄 수 있고, H-Pile 토류판, Sheet Pile과 같은 연성벽체 적용 시 흙막이 공사 중 변위, 침하 등의 안정성 문제가 발생되는 경우가 많다. 이에 지하철과 터널시공의 경우, 벽체 강성이 큰 C.I.P 공법과 지하연속벽 등이 활용되고 있다.
이처럼 C.I.P 공법은 벽체 강성이 우수하고 인접 구조물에 영향이 적어 다양한 현장에 적용된 상용화된 공법이지만, Pile 간 연결성이 불량하고 Pile의 수직도 문제로 배면에 차수그라우팅 공법을 병행해야한다는 것이 단점이다. 또한, 개별말뚝 개념으로 말뚝 한본당의 강성을 확보하려면 철근망이 반드시 삽입돼야 하는 점과 말뚝간 연결을 위한 말뚝 두부에 Cap Beam 시공이 필요한 한계점들이 있다.
최근에 일어난 양양군 지반침하 사고, 여수 웅천동 흙막이 벽체 붕괴사고 역시 말뚝의 연결성과 수직도 불량, 불완전한 차수로 인해 토사유실로 인한 문제가 원인으로 사고가 발생되고 있는 실정이다.
또한, 겹침 주열식 벽체 Secant Pile에 사용되는 콘크리트 가이드월의 경우, 콘크리트 가이드월 제작 시 거푸집을 이용해 콘크리트 타설과 양생기간이 필요하다보니 공기가 증가되고, 현장에서 콘크리트 가이드월을 제작하기 때문에 불규칙한 규격으로 형성되는 한계가 있다.
또한, 콘크리트 가이드월 해체시 브레이커를 사용하여 충격을 가하여 해체하다보니 기 시공된 인접말뚝에 손상을 일으킬 수 있으며, 천공 시 천공장비의 충격하중에 의한 가이드월 균열 발생과 이격방지 장치의 부재로 가이드월간의 이격거리가 발생될 수도 있다. 특히, 건설산업에서도 친환경 이슈가 대두되고 있는 가운데, 콘크리트 가이드월 해체 후 폐기물을 처리해야 하는 환경적 문제도 한계로 볼 수 있다.
이에 따라 최근 기존 C.I.P 공법과 Secant Pile의 장점을 살리고, 단점은 개선해 안정성과 시공성을 확보한 공법이 개발돼 주목을 받고 있다. 그 공법이 바로 R.F-C.I.P 공법이다.
R.F-C.I.P 공법은 강재가이드월을 사용해 겹침 주열식 벽체를 형성하면 13cm 중첩이 돼 말뚝간 연결성 확보할 수 있으며, 이로 인해 수평변위량과 지하수위 저하량 감소돼 흙막이 벽체 구조적 성능이 향상이 된다. 또한, 말뚝의 수직도 개선과 철근망, 차수공정, 캡빔 등이 생략됨에 따라 공기단축이 15% 정도 감소돼 시공성까지도 향상시킬 수 있다는 것이 장점으로 손꼽힌다.
특히, 불필요한 공정들이 생략됨에 따라 기존 C.I.P 공법보다 경제적으로 절감할 수 있는 구조로 돼 있어 현장여건과 지반조건에 따라 상이할 수 있지만, 민간공사 기준으로는 약 15% 관급공사 기준으로는 20~25% 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 환경적인 측면으로는 차수공정 생략으로 이산화탄소 배출량을 감소할 수 있고, 공정 간소화로 인해 민원발생까지 감소시킬 수 있다.
즉, R.F-C.I.P공법은 시공 시 말뚝의 정확한 위치와 일정한 흙막이 벽체 두께 형성과 수직도 확보를 할 수 있는 강재 가이드월을 이용해 겹침 주열식 벽체 형성을 하는 것이 큰 특징이다.
이 RF-C.I.P 공법을 개발해 지난 2013년을 기점으로 RF-C.I.P 시공을 수행하고 있는 리더건설㈜는 Secant Pile에 대한 국내·외 사례를 살펴보면 말뚝의 위치오차를 줄여줄 수 있는 콘크리트 가이드월의 시공성, 안정성, 환경성 측면에서 문제점들을 파악하게 됐다.
이러한 문제를 개선하고자 리더건설은 콘크리트 가이드월에서 강재 가이드월로 변형함에 따라 시공성, 안정성, 환경성이 어떻게 개선이 되는지에 대해 한국지반공학회와 한국지반신소재학회 위탁연구를 진행했다. 그리하여 리더건설은 2013년 굴착용 케이싱 가이드 장치 특허출원과 디자인등록과 동시에 RF C.I.P 공법을 개발하게 됐다.
리더건설 신성우 이사는 “RF-C.I.P 공법은 특허기술이 아닌 국내 흙막이 공법 최초로 행정안전부에서 주관하는 재난안전 신기술로 지정됐으며, 재난안전 신기술 기반으로 국내 대규모 지하화 Project 사업, 풍수해 예방사업, 자연재해지구, 민간사업 등에 반영되고 있다”며 “부산도시철도 사상~하단선, 광주지하철 2호선, 서울도시철도 7호선, 9호선 연장 건설공사 등 주요 철도사업을 비롯해 대전엑스포 사이언스 컴플렉스, HS라군인테라스, 신수동 주택 재건축 사업 등 민간 사업에도 참여해 총 70건의 실적을 보유하고 있다”고 말했다.
리더건설이 이 같은 행보를 보일 수 있었던 것은 다져진 경험과 축적된 기술력을 바탕삼아 초심불망의 자세로 인간존중, 정도경영, 환경경영을 지향하며 ‘기본을 성실히 지키는 기업’이라는 경영철학을 근간으로 고객에게 믿음을 주는 기업이 되고자 노력해 왔기 때문이다.
리더건설은 이러한 기술력과 특유의 잠재력을 더해 더욱더 안전한 가설 흙막이 벽체 형성 발전을 주도하고 토목 기초공사의 새로운 패러다임을 창조해 나가고자 최선의 노력을 다하고 있다. 또한, 항상 앞서 가고자 하는 노력의 결실을 맺고, 그 동안 쌓아온 신뢰를 자산으로 삼아 최고의 기술력으로 안전한 지하공간을 형성해 국내의 지하 안전사고를 사전에 방지할 수 있도록 리더건설은 현재도 구슬땀을 흘리고 있다.
