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국토硏, 워킹페이퍼 ‘나라별 건설 생산성 분석 및 기술개발방향 발표

글쓴이 : 아이유헤비 날짜 : 2022-01-28 (금) 15:19
“건설생산성 향상을 위해 깊은 지하층공사의 
공사기간을 단축시킬 수 있는 기술개발이 필요

국토硏, 워킹페이퍼 ‘나라별 건설 생산성 분석 및 기술개발방향 발표
지하층 공사의 특징과 기술개발방향, 구체적 안전성 확보 방향 제시


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국토연구원(원장 강현수) 이치주 부연구위원은 워킹페이퍼『나라별 건설 생산성 분석 및 기술개발방향』을 통해 우리나라 건설생산성의 향상을 위해서는 깊은 지하층 공사를 위한 지반굴착과 흙막이 공법에 관련한 신기술 및 기계장비의 개발이 필요하다고 설명했다. 1996년부터 2015년 동안 연면적당 공사기간은 점차 감소하였지만, 층당 공사기간은 점차 증가해 생산성이 오히려 감소하는 것으로 분석되었다. 즉, 층당 공사수행능력에서 생산성 향상이 더 필요하다고 설명했다. 

안상현 기자 press@iunews.co.kr

건축물 지하층 공사는 층당·연면적당 공사기간 단축의 관점뿐만 아니라, 
공사비와 안전관리의 관점에서도 중요


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<굴삭기를 활용한 터파기 공사. 굴착기는 토사와 암석을 굴착하는 데 사용되는 건설기계를 총칭하며, 굴착 대상 토사와 암석의 상택, 굴착방법 및 이동성과 같은 기준에 따라 분류됨(건축·토목용어편찬위원회 2018)>


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<흙막이 공사주) (좌: H-pile·토류판 공법, 우: 지하연속벽 공법) H-pile 및 토류판 공법은 H 모양의 말뚝을 1-2m 간격으로 지중에 설치하고, 말뚝 사이에 흙막이용 두꺼운 판자(토류판)를 설치하여 토사의 붕괴 및 토압을 지탱하는 것으로, 흙막이 공사에서 가장 많이 사용되고 있는 공법임. 지하연속벽 공법은 수직으로 땅을 판 후, 흙이 무너지지 않는 데 도움을 주는 안정액과 콘크리트를 혼합하여 연속적으로 철근콘크리트 벽체를 시공하는 것(이종호 2009)>

지하층 공사가 층당 공사기간의 변화에 영향을 크게 주는 것으로 분석됐다. 특히, 지하 2층 이상의 깊은 지하층 공사가 생산성에 영향을 크게 주는 것으로 나타났다. 
지하층수가 1층인 건물의 층당 공사기간은 점차 감소하였지만, 지하층수가 2층 이상인 건물에서는 공사기간이 증가하였다. 즉, 생산성이 하락했다. 
지하층이 깊어지면 지지암층의 시작으로 암반파괴에 소요되는 시간이 증가하며, 토압도 증가하여 보다 견고한 흙막이 공법이 필요하기 때문이다. 
더욱이 도심지 공사가 많아짐으로 인하여, 지하공사의 난이도가 점차 높아지고 있어서 이들에 대한 기술개발이 필요하다. 특히 지반굴착을 위한 기술개발 촉진이 필요하다. 

중요도가 높은 지하층 공사의 리스크를 관리하기 위해 영향요인을 건축물과 대지, 
그리고 인접건축물·대지로 분류하여 도출


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<지하층 공사의 영향요인. 전석층은 암반에서 떨어져 나온 돌무더기가 모여 있는 층이며, 사질토는 모래성분이 많은 흙. 이들에 따라 적용할 수 있는 흙막이 벽체가 다르기 때문에 영향요인으로 선정(최명석 2009)>
자료: 김혜원 외(2008); 서종원·김정환(2009); 최명석(2009) 연구를 기반으로 저자 정리.


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<지하층 공사의 기술개발방향>

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<지하1층과 2층, 기계실의 BIM모델 비교>

지하층 공사는 터파기 및 흙막이 공사를 수행하므로, 지하1층의 공사기간도 지상층 공사보다 길다. 특히 지하1층은 지상층의 기계·전기·배관(Mechanical Electrical Plumbing: MEP)이 모이는 곳이므로, 지하1층 공사의 복잡도가 다른 지하층보다 상대적으로 크다고 볼 수 있다. 
특히 기계·전기·배관을 설치하기 위한 공간이 필요하므로, 지하1층의 높이가 다른 층보다 높아야 함에 따라서 터파기 공사와 흙막이 공사도 더 많아질 수 밖에 없다.  
일반적으로 건축물의 설비시스템을 통제하기 위한 기계실을 마지막 지하층에 설치하므로, 지하1층만 있는 건축물에서는 기계실을 지하1층에 배치해야하는데,  이와 같은 경우에는 지하1층의 시공복잡도가 더욱 증가하게 된다. 
건축물 요인에서 지상층수는 하중과 연관되며, 굴착심도와 굴착면적은 터파기 공사와 흙막이 공사, 그리고 차수 및 지반보강 공법의 결정에 영향을 줄 수 있다. 따라서 대지 요인은 지하층 공사에 직접 영향을 주는 요인으로 구성되어 있으며, 건설부지의 높고 낮음, 굴착저면의 안정성, 전석층·사질토의 포함 여부, 지지암층의 시작 깊이, 지하수위·지하수 오염대책, 차수·지반보강 필요성, 토질종류·강성이 포함된다고 할 수 있다.
또한 인접대지 요인은 도심지 지하층 공사에서 고려해야할 요인이 포함되며, 굴착공사에 의해 
발생하는 소음·진동과 인접건물과의 거리, 인접건물의 층수, 그리고 인접건물의 침하 위험성으로 구성되어야 한다.

깊은 지하층 공사: 시공 신기술 및 
굴착 건설기계 개발 촉진


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<지하층 공사에 관련된 건설신기술 지정 현황 (단위: 건)>
자료: 한국건설교통신기술협회(http://www.kcna.or.kr/, 2020년 6월 29일 검색))


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<깊은 지하층 공사: 지반굴착을 위해서 발파 혹은 건설기계를 사용하여 암반을 파쇄하는 방법을 적용하고 있지만, 소음 및 진동의 영향을 인접건물에 주고 있다. 이에 인접건물 및 사람에게 주는 피해를 감소시키면서 굴착작업의 속도를 향상시킬 수 있는 공법 혹은 건설장비의 개발이 필요하다.>

지하층이 깊어지면 지지암층이 시작되므로, 암반파괴에 소요되는 시간이 증가할 수 밖애 없다. 이에 따라 지하층이 깊어질수록 토압이 증가하므로, 보다 견고한 흙막이 공법을 적용해야 하며, 이로 인해 공사기간이 증가하게 된다
지하층 공사를 위해 지정된 건설신기술은 토목공사의 지반환경조사·측정, 지반개량·보강, 지반굴착, 말뚝4), 토목지중 구조물5), 흙막이공법, 사면관리·보강, 옹벽6), 그리고 건축공사의 기초보강으로 구분한다. (한국건설교통기술협회 2020) 특히 지하층이 깊어짐에 따라 영향을 크게 미칠 것으로 예상되는 지반굴착과 흙막이공법에 대한 기술개발이 필요하지만, 지반굴착에 대한 신기술이 상대적으로 부족한 상황이다. 이치주 부연구위원은 “건설생산성 향상방안을 보다 정밀하게 도출하기 위해서는 공종별 공사기간 자료가 필요하다”고 하였다. 공종별로 공사기간이 분류되어 있다면, 우리나라의 취약 공종을 도출 가능하기 때문이다. 또한 공공공사에서부터 작업일보와 같은 공종별 공사자료를 구축할 수 있는 기반을 구축하는 것이 필요하다고 제안했다. 


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