산업 고도화에 따라 지중구조물 굴토공사의 굴착 깊이가 깊어짐에 따라 흙막이 공사 중 목재 토류판에서 오픈(OPEN)형 강재토류판 사용이 증가하고 있다. 

토류판 설치방법 중 굴착토사(배면) 측에 열린면부(OPEN)(그림2)의 방향으로 설치하는 경우와 닫힌면부(그림1)의 방향으로 설치, 시공하고 있다. 

단면 검토 시 Open면부를 굴착토사(배면)에 밀착시킨 경우 열린면부(Open)의 압축응력을 적용 검토하고 닫힌면부는 인장응력을 검토하며, 닫힌면부를 굴착토사(배면)부에 설치하는 경우 닫힌면부는 압축응력을 검토하고 열린면부(OPEN)는 인장응력을 검토한다.

압축면부의 허용응력은 압축좌굴을 고려해 허용 휨 압축응력을 감소시켜야 한다.

열린면부 측이 압축인 경우 닫힌면부 측보다 허용 휨 응력이 더 감소돼 같은 조건의 토압을 적용할 때 강판의 두께가 더 두꺼워지는 경우가 발생해 경제적으로 불리하다. 그러므로 OPEN형 강재토류판을 사용할 경우 닫힌면부를 굴착토사(배면) 측에 적용하는 것이 구조적, 경제적으로 유리하다.

일부 시공 업체는 열린면부 측에 속 채움재를 끼워서 굴착토사(배면) 측 방향으로 설치하는 과정에서 압축면 측의 단면의 폭을 닫힌 면부처럼 전폭을 적용해 응력을 검토하는 오류를 범하고 있다. 

요즘과 같이 안전사고로 인한 인명피해가 많이 발생할 때 구조계산과 다르게 강재토류판을 설치한다면 건설현장은 안전사고에 매우 취약한 상황이라 할 수 있어 이에 대한 대책을 마련해야 한다.

이러한 현상이 발생하는 사유는 열린면부가 지중의 본 구조물 방향으로 설치함으로써 본 구조물과 가설 강재토류판 사이를 되메웠을 때, 강재토류판의 열린면부 내측에 형성된 공간에 토사 또는 Con’c가 충전되지 않아 원지반 침하 및 동공의 하자 원인이 된다는 사유이나, 강재토류판 내측에 충전재를 삽입해 강재토류판을 설치할 때는 시공사에 원가부담을 가중시켜 경제성 및 안정성을 확보할 수 없는 편법적인 적용이라 할 수 있다.

위의 구조계산에서 닫힌면부가 굴착토사(배면) 방향으로 설치되는 것을 적용한 것과 열린면부가 굴착토사(배면) 방향으로 설치되는 구조검토 사항의 바.항 응력 검토는 발생응력과 허용응력의 값이 현저히 차이가 나는 것을 알 수 있다. 

이는 열린면부가 굴착토사(배면) 방향으로 설치되는 경우 강재토류판에 작용하는 토압에 대한 저항력이 작아진다는 의미이며, 따라서 강재토류판의 두께가 두꺼워져 경제성이 없다는 의미이다.

따라서 이러한 원인에 대한 대책으로 강재토류판 내측에 충전재가 들어가 있지 않은 폐쇄(매립)형 강재토류판을 적용 설치해 원지반의 동공 및 지반침하의 원인을 제거하고, 안전사고를 예방하는 강재토류판을 건설현장에 적용돼야 한다.

세이프투데이 윤성규 기자(sky@safetoday.kr)