옹벽

옹벽은 사용되는 재료에 따라 여러 가지로 분류된다. 각 재료는 구조적 성능, 시공성, 경제성, 미관 등에서 특징을 가지며, 공사 현장의 조건과 요구 사항에 따라 선택된다.

가장 일반적인 재료는 콘크리트와 철근콘크리트이다. 무근 콘크리트로 만든 중력식 옹벽은 자체 중량으로 토압을 지지하며, 비교적 낮은 높이에 적용된다. 반면 철근을 배치한 철근콘리트 옹벽은 훨씬 높은 하중을 견디고 슬림한 단면으로 시공될 수 있어, 부벽식 옹벽이나 얼음괴식 옹벽 등 다양한 구조 형식에 널리 사용된다.

전통적으로 많이 사용된 재료는 돌쌓기이다. 자연석이나 가공석을 쌓아 만드는 이 옹벽은 내구성이 뛰어나고 미관이 좋다는 장점이 있다. 현대에는 공장에서 제작된 콘크리트 블록을 쌓는 블록 옹벽도 보편화되었는데, 표준화된 부재를 사용해 시공이 빠르고, 블록 사이의 공극에 식생을 할 수 있는 친환경적인 유형도 개발되었다.

한편, 강재를 주재료로 하는 옹벽도 있다. 강판파일을 타설하여 만드는 가설식 옹벽이나 토류벽은 임시 구조물이나 협소한 공간에서 주로 사용되며, 시공 속도가 매우 빠르다는 특징이 있다. 또한 합성수지나 섬유로 보강된 지오그리드 등을 이용한 보강토 옹벽은 유연한 구조로 대변형에 강하고, 다양한 마감재를 적용할 수 있다.

옹벽은 구조적 형태에 따라 크게 중력식 옹벽, 부벽식 옹벽, 얼음괴식 옹벽, 가설식 옹벽, 토류벽 등으로 분류된다. 각 유형은 지반 조건, 시공 높이, 경제성, 시공 편의성 등에 따라 선택된다.

중력식 옹벽은 옹벽 자체의 무게로 토압을 지지하는 가장 기본적인 형태이다. 주로 콘크리트나 돌쌓기로 구성되며, 단면이 크고 무거워 비교적 낮은 높이에 적용된다. 부벽식 옹벽은 벽체 뒷면에 일정 간격으로 부벽을 설치하여 구조물의 전체적인 강성을 높인 형태로, 중력식에 비해 콘크리트 사용량을 줄일 수 있어 경제적이다. 얼음괴식 옹벽은 벽체 전면을 계단식으로 쌓아 올려 형태가 얼음덩어리와 같다고 하여 붙여진 이름이며, 중력식 옹벽의 일종으로 분류되기도 한다.

가설식 옹벽은 강재 등의 재료를 조립하여 신속하게 설치할 수 있는 임시 또는 영구 구조물을 말한다. 토류벽은 주로 굴착 공사 시 인접 지반의 붕괴를 방지하기 위해 설치하는 일시적인 지보 구조물로, 강판말뚝이나 시트파일 등을 사용한다. 이는 최종 구조물의 일부가 되지 않는 경우가 많다는 점에서 다른 영구 옹벽과 구별된다. 각 구조 유형은 활동, 전도, 지지력에 대한 안정성과 함께 배수 설계가 필수적으로 고려되어야 한다.

옹벽 설계 시 가장 중요한 고려사항은 토압이다. 옹벽이 지지해야 할 뒤채움 흙에 의해 발생하는 수평력인 토압은 옹벽의 구조와 치수를 결정하는 핵심 요소이다. 설계자는 지반의 특성, 뒤채움 재료, 지하수위, 상부 하중 등을 종합적으로 평가하여 작용 토압을 산정해야 한다.

설계 시 반드시 검토해야 할 안정성은 크게 세 가지로 구분된다. 첫째, 옹벽 자체가 활동하지 않도록 저항하는 활동 안정성, 둘째, 옹벽이 전도되지 않도록 하는 전도 안정성, 셋째, 옹벽 기초 하부 지반의 지지력이 충분한 지지력 안정성이다. 이 세 가지 안정성은 각각에 대한 안전율을 만족하도록 설계되어야 한다.

배수 설계는 옹벽의 성능과 수명에 지대한 영향을 미친다. 배수가 불량하면 지하수위가 상승하여 토압이 증가하고, 동결융해 작용이나 페이퍼링 현상으로 옹벽이 손상될 수 있다. 따라서 배수층 설치, 배수관 매설, 배수공 시공 등을 통해 배수를 원활히 하는 것이 필수적이다.

마지막으로 침하를 고려해야 한다. 옹벽 자체의 하중과 지지하는 토압으로 인해 기초 지반에 침하가 발생할 수 있으며, 이는 옹벽의 기능과 안전성을 저해한다. 지반 조사 결과를 바탕으로 예상 침하량을 계산하고, 필요 시 말뚝 기초나 지반 개량 공법을 적용하여 침하를 허용 범위 내로 제어하는 설계가 이루어진다.

옹벽의 시공 방법은 선택한 구조 유형과 재료, 현장 조건에 따라 달라진다. 일반적으로 기초 공사, 벽체 조성, 배수 시설 설치, 뒤채움 공사의 순서로 진행된다.

먼저 지반 조사와 함께 기초 지반을 굴착하고 다짐한다. 기초의 안정성이 전체 옹벽의 안정을 좌우하기 때문에 철저한 공사가 필요하다. 이후 콘크리트를 타설하여 기초판을 만들거나, 블록이나 돌쌓기를 시작할 기반을 마련한다. 벽체는 재료에 따라 거푸집을 설치하고 철근을 배치한 후 콘크리트를 타설하거나, 블록 또는 돌을 쌓아 올리는 방식으로 시공한다. 강재를 사용하는 가설식 옹벽이나 토류벽의 경우, 강판이나 H형강 등을 현장에서 조립하여 설치한다.

시공 과정에서 가장 중요한 요소 중 하나는 배수 처리이다. 벽체 배면에 여과재를 설치하고 배수관을 매설하여 벽체 뒤에 물이 고이지 않도록 해야 한다. 이는 토압을 증가시키는 지하수의 영향을 줄이기 위함이다. 뒤채움은 배수 성능이 좋은 모래나 자갈 등을 사용하여 층별로 다짐을 실시하며, 이때 장비가 벽체에 충격을 주지 않도록 주의한다.

시공 완료 후에는 정밀 측량을 통해 벽체의 위치와 높이를 확인하고, 균열이나 변위가 발생하지 않도록 초기 관리에 신경 써야 한다. 특히 성토지나 절개지와 같은 조건에서는 주변 지반의 움직임을 모니터링하는 것이 안전에 중요하다.