목조교실·미국식 목조주택 탐구

토공사

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토공사의 범위는 기초와 지하실용 터파기 공사 및 흙막이공사와 이에 부수되는 공사를 말한다. 이 일련의 작업을 총칭하여 토공사라 하나 구체적으로는 정지, 흙파기, 기초파기, 매립, 되메우기, 성토, 지하수 및 우수처리 등의 작업이 포함된다.
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토공사는 지반조건위에 건물의 입지, 규모, 평면형태, 터파기의 깊이 등의 조건을 고려하여 조사 - 계획 - 시공 이라는 일련의 과정으로 수행된다. 보통 토공사 기간중에 기초공사나 골조공사가 병행되는 경우가 많으며, 토공사 관련의 작업을 합리적으로 계획하여 시공하기 위해서는 각각의 공사내용의 이해와 조사, 상호 관련성의 분석과 더불어 적절한 계획하에 시공이 효율적으로 이루어 지도록 해야 한다.

1. 대지정리 (Site Clearing)

공사에 앞서 앞으로의 작업을 원활히 진행할 수 있도록 대지안을 정리한다. 공사에 장애가 되는 수목등은 제거하고 기존 수목중에 보존가치가 있다고 판단되는 수목은 보존 또는 이전한다. 대지안에 노출된 암반, 우물, 연못, 쓰레기장 등의 처리도 공사전에 조사하여 시공계획에 따르도록 한다.

규모가 크고 기초가 깊은 기존 건물을 해체 및 철거할 경우에는 충분히 주의를 기울여야 한다. 공사장 출입구 및 공사 전용도로의 파손 및 작업동선도 시공계획에 따라 개조, 보강한다. 특정 지하매설물 (가스관, 상하수도, 전기통신설비 등) 의 유기, 이전은 공사전에 조사하여 시행계획에 따라 조치한다.

대지가 연약지반일 경우 공사의 규모, 목적 등에 맞는 가설도로를 조성하기 위하여 적절한 기반개량을 실시한다. 중장비를 사용하는 경우, 장비의 전도를 막기 위하여 작업지반을 견고히 하도록 세심한 점검, 정비, 보상을 실시한다 필요에 따라 장비용 작업대를 설치한다.

2. 터 파 기 (Excavation)

기초공사를하기 위하여 지반을 파내는 것이 기초파기(trench)또는 터파기(digging)라고하는데 설계전에 지질조사를하여 지내력을 알고 그에따라 기초를 설계하는 것이 정상이다. 그러나 간단한 주택일 경우 소요 지내력을 가정하고 설계하는 경우가 많으므로 터파기를 한후 지반의 허용 지내력이 충족되는가를 확인한후 기초 공사를 하여야 한다. 의문이 있는 경우 설계자나 감리자와 협의해 기초에 대한 설계 변경을 한후 공사를 진행하여야 한다.

가설공사에서 설명한대로 대지 정리후 규준틀을 설치하고 설계도에 따라 기초의 나비를 터파기 위치에 횟가루를 뿌려 위치를 표시한 후에 터파기를 시작하는데 깊이는 수평 기준틀에서 재어 정확하게 소요깊이까지 파낸다.

기초공사의 작업을 편리하게 하기 위하여 건물의 성질과 지반의 토질에 따라 기초 콘크리트의 좌우 옆은 보통 15cm(때로는 10~30cm)정도의 여유가 있도록 판다. 기초가 극히 얕을 때에나 또는 단단한 토질일 때에는 거의 수직으로 내려 파지만 대개는 적당한 경사를 지어 파고 이 경사를 비탈이라 한다. 그 측면이나 밑바닥은 평면이 되도록 다듬고 밑바닥은 필요이상 더 파지않게 주의하고, 더 팠을 때에는 흙을 넣고 철저히 다지거나 모래, 자갈 또는 콘크리트 채움을 한다. 터파기는 그 모양으로 다음의 세가지로 대별된다.

1) 구덩이 파기 (Pit)
기둥 밑에만 하는 기초로써 네모로 구덩이를 파는 것이고 독립기초 또는 동바리기초 등에 쓰인다.

2) 줄파기 (Trench)
벽밑 등의 도랑모양으로 길게 파는 것으로서 그림-2의 단면 모양과 같게되며 벽돌, 블록, 기타 조적벽체의 기초파기에 쓰인다.

3) 온통파기 (General Excavation)
지하실 등을 만들 때와 같이 건물 밑을 온통 파내는 것이다. 이렇게 터파기로 생긴 흙은 후에 도로 되메울 때나 건물의 바닥을 높일 때에 쓸 것만 남겨두고 남은 흙은 곧 공사장 밖으로 반출한다.

3 흙 막 이

기초가 깊거나 또는 토질이 연약하고 지하수가 나올때에는 옆벽이 무너질 우려가 있으므로 그 흙의 휴식각(angle of repose)에 맞게 경사지어 파내거나 또는 흙막이 (sheeting, sheathing, timbering of earth)를 한다. 흙막이는 지질, 기초의 깊이, 건물의 구조에 따라 방법을 달리하고 특히 지하실이 있을 때에는 튼튼한 구조로 해야한다. 굴착면이 안전된 형상으로 유지되도록 균형있게 잘 파 나간다. 땅파기에 앞서 굴착사면이 붕괴의 염려가 있을 경우에는 흙막이 공사의 내용을 참조하여 흙막이를 한다.

굴착장비를 투입할 경우 장비의 전도, 전락을 막기 위하여 작업지반을 견고히 다진 다음 충분한 점검을 실시하고, 작업대를 사용할 경우 구조 및 안전성 확보에 대하여 확인하도록 한다. 미리 시공되어 있는 파이프나 지하수 양수 펌프 등은 굴착하는 동안 파손되지 않도록 한다.

1) 방축널에 의한 흙막이
지질이 비교적 양호하고 터파기가 얕을 때에는 방축널(shwathing borad)을 간단히 설치하여 토사의 붕괴를 방지한다. 이 흙막이에는 기초파기 순서에 따라 그 양 옆에 널을 띠장과 버팀대로 끼워 댄다. 또 방축널을 쓰지 않고 넓은 띠장말을 버팀대로 댈 때도 있다.

2) 널말뚝에 의한 흙막이
널말뚝에는 목재와 철판재가 있고 기초가 깊고 토압, 수압이 클 때에 쓰인다.

·나무널 말뚝
두께 5~6cm, 나비 15~25cm의 널을 쳐박기 쉽도록 대패질하고, 옆은 오니형으로 다듬고, 머리에는 철선을 감아 내리칠 때의 쪼개짐을 방지한다. 끝은 뾰족이 빗깎고 굳은 지질에 사용하는 것은 쇠신을 댄다. 널말뚝은 서로 밀착하여 쳐박고 터파기의 밑에서 충분한 깊이까지 넣어야 한다. 파냄에 따라 띠장과 버팀대를 적당한 간격으로 설치한다.

·철판말뚝
철판말뚝은 특수한 단면형으로 되어 쪽매가 수밀하게 되고, 단면적에 비하여 강도가 크고, 쳐박기도 쉬우며, 기초파기의 내부에 물의 침투가 적다. 또 큰 토압, 수압에도 견디는 것이므로 대형공사에 쓰인다.

4. 배수 및 지수

지표수 및 지하수가 굴착면에 유입되는 것을 방지해야 하며 대지 및 주위지역으로부터 지표수의 역류를 방지해야 한다 공사에 장애가 되는 지하수, 우수, 괸물, 외부로부터의 유입수 등은 중력배수를 시키거나 강제배수를 시켜야 하며, 필요시에 시멘트 약액주입 등으로 지수시켜야 한다.

배수 및 지수 등으로 공사장 인접지반 및 시설물에 지장을 주지 않아야 한다. 배수를 중단할 때에는 지하수위의 상승으로 인한 구조체의 부상, 보일링 등이 생기지 않도록 한다. 직접기초인 경우 지하수로 인하여 기초 밑면의 지반이 손상되지 않도록 한다.

5. 기초바닥 고르기

기초 터파기가 소정의 깊이까지 도달하면 기초바닥의 높이를 재확인한다. 기초 바닥면은 특기할 만한 지시사항이 없는 한 평탄하게 있는 그대로 둔다.

기초 바닥면은 흐트러지지 않도록 하고 굴착 지반면에 흐트러진 부분이 있을 때는 자연 지반과 동등 이상의 지내력을 갖도록 조치한다. 굴착 지반면을 직접 지지지반으로 할 경우 기계 굴착을 하면 기계의 중량이나 진동으로 지지지반이 흐트러질 염려가 있으므로 기초 바닥면 위에서 약 10~20cm 여유를 두고 기계 굴착을 중지하고 잔여분은 삽 등으로 인력 터파기를 실시한다.

말뚝기초의 경우 말뚝에 손상이 가지 않도록 기초바닥을 정리한다. 설계도서에 명시된 깊이 내에서 충분한 기초 지지지반이 나올 경우 그 위치가 동결심도 이하인지를 확인하고 동결심도 이하가 아닌 경우는 기초가 동결심도 아래에 위치하도록 더 깊이 터파기를 한다. 서울 지역일 경우 동결심도는 90cm정도다.

6. 되메우기·성토·땅고르기

지하구체공사 종료후 되메움 시기는 흙의 반입방법, 다짐방법, 콘크리트 강도 등을 고려하고 구조물에 손상이 없도록 결정한다. 되메우기 흙의 재료는 사질토 또는 굴착된 흙 중에 체가름하여 잡석이나 다짐에 방해되는 이물질을 제거한 흙을 사용한다.

모래로 되메우기 할 경우 충분한 물다짐을 실시하고, 일반 흙으로 되메우기 할 경우 두께 약 30cm마다 다짐밀도의 규정 또는 특기 시방서에 명기되어 있지 않을 경우에는 다짐밀도 95%이상으로 다진다. 되메우기시 충분한 다짐(상대다짐도 95%)을 하여 건물 완성후 건물 주위의 흙이 침하하여 묻혀있는 가스관, 상하수도관, 전기통신설비 등에 영향이 없도록 한다.

초연약지반 위에 성토를 할 경우에는 지반공학 전문가의 자문에 따라 적절한 지반개량 공법을 선택하여 지반개량을 실시한 후 성토를 한다. 바닥 콘크리트 밑의 되메우기 재료 및 다짐방법은 공사 시방서에 따른다. 성토의 재료는 공사시방서에 따른다. 공사시방서에 그 내용이 없는 경우에는 담당원의 승인을 받아 잡석이나 다짐에 방해되는 이물질을 제거한 흙을 사용한다. 땅고르기 면은 평탄하게 고르면서 청결하고 보행에 견딜 정도로 다진다.

7. 잔토정리

잔토는 수평이동과 수직이동의 용도에 맞는 장비를 적절히 조합, 선정하여 처리한다. 잔토를 운반하는 트럭은 과적을 피하고 운반중 흙이 넘쳐 흐르지 않도록 하고 덮개를 씌워 운반한다. 또한 타이어 등에 붙은 흙이 도로를 더럽히지 않도록 한다.

8. 한냉기후에 대한 주의

기초 터파기 바닥면은 동결되지 않도록 한다. 동결할 경우에는 동결토는 제거하고 양질의 재료로 치환하는 등의 자연지반과 동등 이상의 지내력을 갖도록 조치한다. 되메우기 . 성토 및 땅고르기에는 동결토사를 사용해서는 안된다.

글·이종우(우정목조학교 교장 02-552-0295)