가물막이 공법

정의

가물막이는 하천이나 바다 등 수중에 공사구역을 일시적으로 둘러싸는 가설구조물이다.

외수 침입을 막아 구역 안을 건조시키고, 그 안에서 본공사를 시공할 수 있게 한다.

공사가 끝나면 철거하는 것이 원칙이므로 가설구조물로 분류된다.

구성과 차수 원리

가물막이의 구성요소는 차수벽, 본체, 지지·버팀, 배수·양수 설비로 나뉜다.

차수벽은 외수 유입을 막고, 본체는 자중과 수압에 저항한다.

수압은 수심에 비례하므로 수심이 깊을수록 벽체 두께와 버팀 간격을 키워야 한다.

차수 성능과 구조 안정성이 함께 확보되어야 한다.

공법 종류 비교

공법은 설치 위치와 구조 형식에 따라 흙 제방형, 널말뚝형, 셀형, 조립식형으로 나뉜다.

흙 제방형은 공사비가 낮지만 세굴과 월류에 취약하다.

강널말뚝형은 중간 수심, 셀형은 깊은 수심에 주로 쓰인다.

조립식형은 공장에서 제작해 공기를 줄이지만 중장비와 대형 양중이 필요하다.

적용 공법은 수심, 유속, 지반의 투수성과 강도에 따라 달라진다.

선정과 시공 절차

가물막이 시공은 설계 수위와 유량을 산정하고 가설 기간의 홍수 빈도를 정하는 데서 시작한다.

하천 유로를 전환하거나 한쪽 하도를 먼저 막아 작업 구역을 확보한다.

지반 조사에 따라 차수벽과 본체 형식을 고르고, 강널말뚝은 연속 타입으로 이음부 누수를 막는다.

내부 물을 양수해 건조 상태를 만들고, 용출수와 침투수는 집수정에서 계속 배수한다.

본 공사가 끝나면 가물막이를 해체하고 수로를 복원한다.

수압 계산

수심 6m인 곳에서 강널말뚝 가물막이에 작용하는 한 면당 수압 합력을 구한다.

단위 폭당 수압 합력은 P = 1/2 × γw × H² 으로 구한다.

물의 단위중량 9.81kN/m³과 수심 6m를 대입하면 P는 176.6kN/m이다.

실제 설계에서는 말뚝 1개 폭에 이 값을 곱하고 근입부 수동토압과 비교한다.

안정 검토와 파이핑

정답은 4배다. 수압 합력은 수심의 제곱에 비례하므로 수심이 두 배가 되면 합력은 네 배가 된다.

안정 검토는 활동, 전도, 파이핑에 대해 수행하고 안전율로 판정한다.

전도 안전율은 저항 모멘트 합을 전도 모멘트 합으로 나눈 값이다.

동수경사는 내외 수위차를 침투 경로 길이로 나눈 값이다.

침투 경로가 길수록 동수경사가 작아져 파이핑에 유리하다.

시험 포인트 정리

공법 선정은 수심, 유속, 지반 조건, 시공 기간, 주변 환경을 기준으로 비교한다.

하천은 설계 홍수위와 월류 대책을, 항만은 파랑과 조위를 빠뜨리지 않는다.

우기와 불가항력은 공기에 반영하고, 철거 시에는 하류 측 수위 변화를 관리한다.

가물막이는 수중 공사구역을 일시적으로 둘러싸 외수 침입을 막는 가설구조물이다.