CIP 공법 — 주열식 흙막이 원리와 시공순서
땅에 구멍을 뚫고 철근망이나 H형강을 넣은 뒤 콘크리트를 채워, 기둥 같은 말뚝을 줄지어 세우는 흙막이입니다. 단단하고 조용해서 도심에서 많이 쓰지만, 말뚝과 말뚝 사이로 물이 샙니다.
한눈에 카드 Cast-In-Place Pile · 현장타설 콘크리트 말뚝
- 분류
- 흙막이 벽체 · 주열식
- 차수성
- ●●●● 말뚝 사이 보강 필요
- 벽체 강성
- ●●●● 높음
- 공사비 · 공기
- 중간 · H-파일보다 김
- 소음·진동
- 작음 (천공 방식)
- 잘 맞는 현장
- 인접 건물이 가까운 도심 굴착
- CIP 말뚝 머리 두부 정리를 마친 현장타설 콘크리트 말뚝. 말뚝이 줄지어 벽을 이룬다.
- 말뚝 속 H형강 하나 건너 하나씩 넣은 심재. 머리가 캡빔 속으로 묻힌다.
- 정착 철근 철근망 말뚝에서 올라온 철근. 캡빔 철근과 이어져 말뚝을 한 줄로 묶는다.
- 캡빔 거푸집 말뚝 머리를 따라 세운 거푸집. 이 안에 콘크리트를 쳐서 캡빔이 된다.
- 배면 비탈면 보호망 굴착 뒤쪽 비탈면의 흙 유실·낙석을 막는 망.
- 캡빔 철근 조립 타설 전 철근 결속 작업. 말뚝 정착 철근과 겹침 길이를 확인한다.
원리: 콘크리트 기둥을 줄지어 벽으로
말뚝 하나하나가 콘크리트 기둥이고, 그 속에 넣은 H형강과 철근망이 흙의 힘에 휘지 않게 버팁니다. 철근망 말뚝 사이사이에 H형강 말뚝을 섞어 넣어 강성을 높이는 방식이 많이 쓰입니다.
말뚝 머리는 캡빔(두부 연결보)으로 한 줄로 묶어 한 몸처럼 움직이게 합니다. 둥근 말뚝을 붙여 세워도 사이에 틈이 남기 때문에, 지하수가 있으면 틈 뒤에 차수 그라우팅을 따로 합니다.
시공순서 6단계 (평면으로 보기)
한 번에 옆 말뚝을 붙여 뚫지 않고, 하나 건너 하나씩 먼저 세운 뒤 사이를 채우는 것이 일반적입니다.
11차 천공
하나 건너 하나씩 오거로 구멍을 뚫습니다.
2철근망·H형강 삽입
설계대로 철근망 또는 H형강을 넣습니다.
3콘크리트 타설
바닥부터 채워 1차 말뚝을 완성합니다.
42차 천공·타설
1차 말뚝 사이를 뚫고 같은 방법으로 채웁니다.
5두부 정리·캡빔
말뚝 머리를 정리하고 캡빔으로 한 줄로 묶습니다.
6굴착·지보·차수 보강
단계별로 파며 띠장·버팀보를 걸고, 틈 뒤를 그라우팅합니다.
1차·2차 순서와 말뚝 간격, H형강 배치 간격은 설계도서를 따릅니다.
장점과 단점
장점
- 벽체 강성이 커서 주변 지반 변위가 작음
- 천공 방식이라 소음·진동이 작음
- 대부분 지반에 적용 가능
- 장비가 크지 않아 인접 대지 가까이 시공 가능
단점
- 말뚝 사이 틈 — 지하수가 있으면 차수 그라우팅 별도
- 공사비·공기가 H-파일+토류판보다 큼
- 현장타설이라 지하수 많거나 깊으면 품질 편차
- 콘크리트 속 H형강은 회수가 어려움
이럴 때 쓰고, 이럴 때 피한다
쓰기 좋은 현장
- 바로 옆에 건물·도로·매설물
- 소음·진동 민원이 예민한 주거지
- 벽체 변위를 작게 관리해야 함
다른 공법을 검토할 현장
- 지하수가 많아 차수 보강 부담이 큼 → SCW
- 아주 깊은 굴착 → 슬러리월
- 지하수 없고 예산이 최우선 → H-파일+토류판
시공 시 유의사항
| 항목 | 관리 포인트 | 소홀히 하면 |
|---|---|---|
| 천공 위치·수직도 | 천공 전 위치 확인, 천공 중 수직 유지 | 아래로 갈수록 말뚝 사이 틈 확대 |
| 공벽 유지 | 지하수·느슨한 모래층은 케이싱 등으로 보호 | 공벽 붕괴, 말뚝 단면 부족 |
| 콘크리트 타설 | 바닥부터 연속 타설, 재료분리 방지 | 말뚝 내부 공극, 강도 저하 |
| 시공 순서 | 1차 말뚝이 어느 정도 굳은 뒤 사이 천공 | 인접 말뚝 손상 |
| 캡빔 | 두부 정리 후 말뚝 머리를 일체로 연결 | 말뚝이 따로 움직여 변위 증가 |
| 차수 보강 | 말뚝 사이 그라우팅, 굴착 중 누수 관찰 | 토사 유출, 배면 침하 |
현장에서 자주 놓치는 것
- 말뚝 사이 틈은 반드시 생긴다고 보고 시작한다. 차수 그라우팅 범위는 굴착 전에 확정한다.
- 굴착하면서 틈을 하나씩 본다. 맑은 물은 관찰, 흙이 섞여 나오면 그 단 굴착을 멈추고 보고한다.
- 수직도가 틀어진 말뚝은 아래로 갈수록 틈이 벌어진다. 천공 단계에서 잡는 게 가장 싸다.
- 캡빔 치기 전에 두부 정리 높이와 H형강 머리 높이를 맞춰 둔다.
- 벽면에 튀어나온 콘크리트 덩어리는 띠장 설치 전에 정리한다. 그대로 두면 띠장이 벽에 밀착되지 않는다.
비교 공법
- H-파일+토류판과 차이 — 훨씬 싸고 빠르지만 약하고, 뒤채움 불량 시 침하가 큽니다.
- SCW와 차이 — SCW는 연속벽이라 물은 막지만 CIP보다 덜 단단하고 장비가 큽니다.
- 슬러리월과 차이 — 슬러리월은 더 단단하고 물도 막지만 공사비가 크게 높습니다.
참고 기준·출처
- 국토교통부 KCS 21 30 00 가설흙막이 공사, KDS 21 30 00 가설흙막이 설계기준
- 특허 KR101066612B1 — CIP 시공 방법, 철근망 대신 일정 간격 H-파일 삽입, 말뚝 사이 차수 그라우팅 필요
- 계면활성제계 그라우트를 활용한 흙막이 벽체공법(CIP)의 현장 적용성 평가 — CIP 장단점, 말뚝 간 연결성과 차수 문제
- 특허 KR102426192B1 — 근접 시공, 저소음·저진동, 도심 적합
- 공개특허 10-2010-0065521 — 현장타설 품질 편차, H형강 회수 곤란