(5) 보상 기초
1) 개요 : 굴착된 흙 중량(W1)이 구조물 중량(W2)과 동일한 기초를 완전 보상 기초, W1 <W2인 경우는 부분 보상 기초라고 한다. 보상 기초는 구조물의 기초의 하단 계획고까지 원지반을 굴착하여 구조물로 인한 하중의 증가를 감소 또는 완전히 제거시키는 형식의 얕은 기초이다.
2) 보상 기초의 원리 : 부분 보상 기초의 침하는 W1<W2에서 추가 하중이 지반에 전달 도리 때 발생하며 얕은 기초의 침하량 계산에는 구조물의 순응력을 적용한다. 설계 시에는 지하 수위 변화에 따른 유효 응력의 증가가 없도록 하고 굴착에 의한 지반 팽창과 구조물 축조에 의한 재압축을 고려한다. 또하느 부등침하를 줄이기 위해서는 강성을 증대시키고 액상화 영향 등을 검토해야 한다. 구조물의 허용 침하량보다 침하량이 큰 경우에는 선행 재하 공법 등으로 지반을 개량한 후에 완전 보상 기초를 적용한다.
3) 보상 기초의 시공 유의사항
- 굴착 깊이에 대한 안정 : 주위에 충분한 공간이 없는 점성토 지반에서 흙막이 벽을 설치하고 연직으로 굴착하는 경우에는 굴착의 진행에 따라 인접한 지반이 소성유동으로 굴착 바닥면으로 내려오려고 한다. 따라서 굴착에 대한 안전율이 충분하기 못한 경우에는 흙막이공의 근입 깊이를 증가시켜서 활동에 저항할 수 있는 흙의 두께를 크게 하는 것이 효과적이다.
- 지하 수위의 저하 : 굴착 깊이 내의 지하 수위를 낮추는 경우에는 상향 침투압에 의해 굴착 바닥면의 융기와 주위 구조물의 안정에 미치는 영향을 검토해야 한다. 또한 굴착이 완료된 후에 기초를 시공할 때에는 지하 수위의 재상승, 강우로 인한 갑작스러운 지하 수위의 상승과 구조물이 완성되기 전에는 부력에 의한 구조물의 부상에 유의해야 한다.
- 굴착 바닥면의 융기 : 소요 깊이까지 토층 하중을 제거하는 굴착 작업에서 바닥면 지반의 융기는 기초와 상부 구조물이 설치되면 원상태로 회복되지만 시공 중에는 침하량이므로 가능한 최소화 해야 한다. 융기량의 크기는 시간에 의존하여 발생하므로 굴착 작업의 시공 속도를 빠르게 하면 상당히 줄일 수 있다.
(6) 신설 기초가 기존의 기초 구조물에 미치는 영향
1) 기존의 기초 구조물과 신설 기초의 이격거리 : 새로운 기초의 바갇면과 기존 기초의 모서리를 연결한 선은 수평면과 45 º 이하의 경사를 유지하여 기존 기초의 안정성이 확보되어야 한다.
(7) 얕은 기초의 시공 : 얕은 기초의 굴착은 지반 상태, 지하 수위, 지하 매설물과 기초 주변의 상황을 충분히 조사하고 굴착 방법, 흙막이 공법, 용수 처리 등을 검토하여 경제적이고 안전한 굴착 공법을 선정해야 한다.
1) 기초 바닥의 처리 : 얕은 기초는 하중이 기초 바닥의 지반에 직접 전달되므로 바닥면이 요청이 없도록 평탄하게 정리하여 하중을 균등하게 전달해야 한다. 중요 구조물은 평판 재하 시험을 실시하여 지지력을 확인한다. 기초 지바이 소요 지지력에 미달하는 경우에는 콘크리트 등으로 치환하거나 기초 크기의 변경 또는 기초 형식을 말뚝 기초 등으로 변경한다.
2) 되메우기 : 되메우기 재료는 굴착한 토사를 주로 사용하며 반드시 배수를 하고서 되메우기를 한다. 되메우기 및 다짐은 구조물에 편압이 발생하지 않도록 층 다짐(약 30cm 이하)을 한다. 급경사지에서는 비탈면에 층따기를 하고서 되메우기를 실시한다.
3. 깊은 기초
(1) 개요 : 깊은 기초는 기초 하부의 지지력이 부족하거나 침하가 과도하여 직접 기초의 설치가 곤란한 경우에 말뚝, 피어, 케이슨 등을 설치하여 상부하중을 전달하는 형식의 기초이다. 깊은 기초는 얕은 기초와는 상대적인 의미를 가지며 일반적으로 기초 폭(또는 직경)에 대한 근입 깊이의 비가 4 ~ 5 이상이면 깊은 기초로 고려한다. 깊은 기초에서 가장 중요한 말뚝 기초는 타입, 압입 등의 방법으로 주위의 지반을 배제하면서 지반 내부에 설치하는 길이가 긴 기둥 모양의 부재이고 기초 슬래브를 말뚝으로 지지하는 형태의 기초이다.
1) 깊은 기초의 적용 : 상부하중을 지지할 수 있는 지층이 깊게 위치하고 구조물의 자중을 감소시킬 수 없는 상태에서 표층부의 연약 지반 개량에 소요되는 비용이 깊은 기초를 설치하는 것보다 상대적으로 많이 소요되는 경우, 지표부의 지반 굴착시에 지하수 처리가 곤란한 경우, 침하에 민감한 구조물인 경우
2) 깊은 기초의 기능 : 상부 구조물의 하중을 깊은 곳의 지지층에 전달/ 침식, 세굴, 동상 등의 영향이 없는 지층에 하중을 전달/ 토압, 풍하중, 수압, 파압 등의 수평 하중을 지지/ 양압력, 지반 팽창력, 앵커력 등의 상향 인발 하중을 지지
(2) 말뚝 기초
1) 말뚝 기초의 분류
- 지지력 전달 기구와 사용법에 의한 분류
^ 선단 지지 말뚝 : 말뚝의 선단만으로 하부 지지층에 지지
^ 하부 지반에 의한 지지 말뚝 : 견고한 지반에 관입된 부분의 선단 지지력과 주면 마찰력에 의하여지지
^ 마찰 말뚝 : 타입 된 말뚝의 주면 마찰력에 의하여지지
^ 다짐 말뚝: 항타 시의 지반 다짐 효과에 의하여 주면 마찰력이 증대
^ 흙막이 말뚝: 흙의 활동을 방지하기 위한 활동 방지 말뚝
^ 경사 말뚝 : 횡방향 하중에 저항하는 지지 말뚝
2) 말뚝 기초의 지지력 : 말뚝의 극한 지지력은 말뚝 재하 시험에서 구하는 것이 가장 확실하지만 시간과 경비 등의 제약이 있어서 정역학적 공식을 많이 사용하며 동역학적 방법(항타 공식)은 시공 관리나 말뚝의 내적 안정성 검토에 주로 이용된다.
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