1. 말뚝 시공 일반 사항
1. 1 적용 범위
본 지침은 당사에서 시공하는 모든 말뚝의 시공에 대하여 적용한다.
1. 2 말뚝의 취급
1. 2-1. 운송
(1) 말뚝은 해로운 흠이나 및 균열이 있는 것을 사용해서는 안된다.
(2) 말뚝 운송 시 말뚝에 손상을 주지 않도록 적당한 위치에 견고한 받침대를 깔고, 허물어지지 않도록 로프를 충분히 사용하여야 하며, 말뚝의 이동을 방지하기 위한 쐐기를 박아야 한다.
(3) 말뚝을 2단 이상으로 쌓을 경우에는 각 단의 받침대는 동일 연직면 상에 있도록 한다.(3단 이상
(4) 말뚝 운반은 트레일러를 사용하며 운전 중 사고 방지에 노력한다.
1. 2-2. 말뚝 하차
적하 작업은 내리기와 쌓기(가적치) 두 가지로 분류된다.
(1) 내리기
가. 말뚝을 내릴때는 2점으로 지지하여 슬링 하여 천천히 하역한다.
나. 말뚝의 지름이 크기 때문에 크레인이 매달기 쉬운 장소에 내린다.
다. 크레인 내리기는 PILE길이의 약1/5 양쪽 2점을 수평으로 뜨며, 충격을 주지 안 도록 한다.
라. 지게차 내리기는 적당한 지게발을 부착하여 2점 뜨기를 한다.
마. 인력 내리기는 말뚝의 지지점 위치에 적당한 받침목을 깔고 고정 와이어로프를 이용하여 천천히 감아 내린다.
바. 말뚝을 내릴 때 도장면, 개선부 등에 손상을 입히지 않도록 주의하고, 비틀림이 나 변형이 생기지 않도록 주의한다.
(2)쌓기(가적치)
가. 말뚝 적치장의 지반이 부등침하 우려가 있을 때는 철판을 까는 등 적절한 조치를 한다.
나. 말뚝을 쌓을 때는 2점으로 지지하여 주의를 기울여 쌓는다.
다. 말뚝 적재 장소는 평탄하고 튼튼한 곳 이어야 하며 침목을 깔아 영구 변형이 생 기지 않도록 한다.
라. 말뚝은 10매 이상 겹쳐 보관되어서는 안 되며, 가능한한 1단으로 나란히 하는 것 이 좋다.
마. 말뚝은 될 수 있는 한 항타대 가까운 곳에 쌓아두는 것이 좋다.
바. 말뚝 적재는 침목, 쐐기등을 사용하여 자재의 활동 또는 도괴가 일어나지 않아도록 한다.
사. 야적된 말뚝 간격은 걸기 작업이 용이하도록 간격을 적당히 벌려 쌓는다.
아. 종류가 다른 말뚝은 혼합하여 쌓아 두지 않는다.
자. 말뚝은 안정된 상태로 적하하며 경사지게 적재하지 않는다.
차. 적재 시 받침목 위치는 말뚝 길이가 12m 이하인 경우 말뚝길이의 1/5 지점 양쪽 총 2개소에 받침목을 설치하며, 13m 이상은 받침목을 말뚝 길이의 1/5 지점 양쪽과 중앙부 총 3개소에 설치한다.
1.3 말뚝 시공법의 분류
말뚝 시공법의 분류는 아래 표와 같다.
| 말뚝 시공법 | 설치방법 |
| 타입 공법 | 타격 프리 드릴링 병용 타격 |
| 매입 공법 | 프리드릴링 항내 굴착 회전 압입 |
1.4 시공 장비 및 자재
1.4-1. 천공 장비
천공기는 프리 드릴링(PRE-DRILLING)이 필요한 말뚝 공법에 사용되며 다음과 같은 장비들이 사용된다.
(1) EARTH AUGER류
(2) T-4류
(3) PILE DRIVER류
(4) DOUBLE HEAD DRILL류
1.4-2. 항타 장비
(1) 드롭 해머 : 중추(몬켄)의 낙하 에너지를 이용하는 것이며 윈치로 감아올린 후 가이드를 따라 낙하시킨다. 중추의 중량은 말뚝의 모양, 길이, 타설 길이, 토질에 따라서 다르지만 보통 말뚝 중량의 2～3배로 하며, 일 반적으로 낙하 높이는 1～2m로 하는 것이 가장 적당하다.
(2) 디젤 해머 : 수직인 원통 모양의 실린더 안을 상하 운동해서 언질을 타격하는 램의 충격력으로 말뚝을 타입 시키는 해머로 디젤 해머 형식은 땜질 량과 관계시켜 불린다.
(3) 유압 해머 : 램을 들어 올리는 수단으로써 유압 실린더를 이용하고 램을 자유 낙하 (강제 낙하시키는 것도 있음)시켜 파일을 타격하는 공법이다.
※ 유압 해머 작동 원리
가. 디젤 해머와 같이 폭발음이 없어 흡. 배기구가. 필요치 않으므로 말뚝 타입시의 소음을 대폭으로 저감 시킨다..
나. 램의 낙하 높이를 자유로 선정할 수 있으므로 말뚝 지름에 따라서 해머의 타격 력으로 조정할 수 있다
다. 해머의 작동 방법은 유압 방식을 채택하였으므로 기름 연기의 비산이 없다.
라. 타격력의 조정에 따라 연약 지반에 길이가 긴 말뚝을 타입 할 때에 발생하는 과 대한 인장력을 억제하여 시공할 수가 있다.
1.4-3. 캡
(1) 완충재는 해머에 닿는 면의 캠버와 말뚝에 닿는 면의 쿠션으로 이뤄진다. 캠버 및 쿠션은 캡의 축과 직각으로 해야 한다.
(2) 캡 안 지름과 말뚝의 바깥지름과의 여유가 너무 크면, 캡이 안정되지 않고, 한쪽으로 치우쳐 타격하는 원인이 돼며, 너무 작으면, 착탈의 조작이 곤란하게 되 거나, 말뚝 머리에 파손을 내게 된다.
(3) 말뚝 내부공간에 토사 또는 물이 유입되어 있을 때, 압력을 빼는 구멍을 만들지 않고 타격하면 말뚝에 큰 내압이 가해지기 때문에 캡, 집게, 및 완충제에 구멍을 뚫어둘 필요가 있다.
4.4-4 쿠션
쿠션재로는 주로 두께 50mm50mm 정도의 나무판이 이용된다. 또한 쿠션재는 반복하여 사용하는 동안에 변형 또는 굳어져서 쿠션으로서의 성능을 잃는 경우가 있으므로 적당한 시기에 교환한다.
1.4-5 굴착 장치
굴착 장치는 굴착의 수단으로써,, 어스오거, 굴착 로트, 해머 글러브 등이 이용되고 있고, 이것과 구동 장치, 배토 장치 및 항타대를 조합한 것이다.
1.4-6 압입 장치
압입 장치는 일반적으로 항타대의 자체 무게를 반력으로 하여 말뚝을 넣는 것이며, 와이어에 의해 죄어 넣어 압입 하는 방법과 유압 잭에 의해 압입하는 방법이 있다.
1.4-7 회전 압입 장치
회전 압입 장치는 회전력을 말뚝 선단부에 줄 수 있는 것을 사용한다. 말뚝 선단부에 회전력을 주는 방법은 구동 장치와 말뚝 선단부에 로드를 중간에 세워 연결하고, 말뚝 선단을 회전시키는 것이다. 말뚝 선단에는 굴착날과 물 또는 선단 처리액의 분출구를 갖춘 것이 일반적이다.
1.4-8 부대 설비
(1) 그라우트 펌프 : 그라우트 펌프는 말뚝기능을 보완하기 위한 그라우트액을 주입 호스를 통해 지반으로 주입시키기 위하여 사용한다. 예를 들면, 프리 드릴링 선단 처리 공법에서 이용되는 그라우트 펌프는 토출 압력 10kgf/10 kgf/㎠ (0.9N/㎟)이상, 토출용 280ℓ/min 이상인 것이 이용된다. 또 한내 굴착 선단 처리 공법에서는, 토출 압력 10kgf/㎠10 kgf/㎠(0.98 N/㎟) 이상인㎟) 것과 토출 압력 150kgf/㎠150 kgf/㎠(14.71N /㎟) 이상인 것이 이용된다.
(2) 공기 압축기 : 공기 압축기는 압축 공기를 어스 오거 축으로 보내 오거 천공 및 배토 효과를 향상하거나Hammer Bit를 구동하기 위해 사용한 다. 일반적으로 통상 압력 7kgf/㎠7 kgf/㎠(0.69 N/㎟), 토출 공기량 3.5m3 /min 이상인 것이 이용된다.
(3) 용접기 : 용접기는 사용할 용접봉에 소정의 전류를 안전하게 공급할 수 있고 용 접할 때에 고장이 적으며, 취급이 단순하고, 아크 압력의 제어가 양호한 것을 사용한다. 일반적으로는 용접 전류 200～500 Amp의 것이 사용된 다.
(4) 전력 설비 : 전력 설비는 급전 설비에 따르거나, 발전기를 사용하며 현장 시공 사정을 고려하여 결정한다.
(5) 급수 설비 : 물은 수돗물을 사용하는 것을 원칙으로 하며 특수한 경우 수질을 고려하여 지하수나 하천수를 사용할 수 있다.
1.4-9. 말뚝(PILE)의 종류
(1) P.C PILE : KS F4303 프리텐션 방식 원심력 프리스트 레스트 콘크리트 말뚝으로 서 RC 말뚝의 운반 중 혹은 시공 중 균열이 발생하기 쉽다는 결점을 프 리스트레스를 도입함으로써 보완, 개량한 것으로, 압축 강도는 500kg/ ㎠다.
(2) P.H.C PILE: KS F4306 프리텐션 방식 원심력 고강도 프리스트레스트 콘크리트 말뚝에 규정되어 있으며 콘크리트 강도가 800kg/㎠ 이상인 고강도로 서 다음과 같은 특성을 갖고 있다.
※ PHC PILE의 특성
가. 지지력이 크다 : 허용 압축 강도가 800Kg/㎠로 PC파일의 기준강도 500Kg/㎠보 다 상당히 크며 장기 허용 압축 응력도 200Kg/㎠로 높기 때문에 더 큰 축방향 하중에 견딘다.
나. 타격에 강하다 : 고강도 콘크리트로 성형한 단면에 소요의 프리스트레스를 균일하게 도입하여 타격 내력이 우수할 뿐 아니라 PC파일로는 항타 가 곤란한 중간의 단단한 층도 용이하게 관입되므로 보다 깊고 단단한 지층에 관입하는 것이 가능하다.
다. 파괴, 휨, MOMENT에 강하다 : 콘크리트의 휨 인장 응력이 크므로 축력과 수평 력으로 동시에 받는 내진 설계 시에 적합하다.
라. 경제적인 시공 설계가 가능하다 : 소요 본 수가 감소하므로 자재비 절감, 공기 단 축 등 시공비가 감소되어 경제적이다.
마. 내화학성이 뛰어나다 : 고 내구성으로 화학 저항성이 커서 해수 및 산성 토양에 잘 견디며 내동결 융해성이 우수하다.
(3) 강관 PILE : 소요 말뚝 길이가 30m에서 60m60m 정도인 현장에 주로 쓰이며 말뚝 지 름은400mm에서 1500mm까지의 것이 많이 쓰이고 있다. 강관 말뚝 은 큰 타격력에 견디며 또 현장 용접 이음부의 신뢰성이 높아 지지층 이 깊은 심도에 분포한 곳에서도 충분히 타입 할 수가 있고 따라서 강 관말뚝의 타입에는 이러한 조건을 만족할 만한 비교적 강력한 시공 장 비가 요구된다. 그러나 필요 이상의 대용량 해머를 사용한다든지 편 타하면 말뚝체가 파손되는 수가 있으므로 주의해야 한다.
1.5 시험 말뚝
1.5-1. 시험 말뚝의 시공은 설계 지지력, 토질 상태, 말뚝의 길이, 시공 시기 및 계획 한 시공 기계의 적부 등의 확인하기 위하여 실시한다.. 매입 공법에서 지지층의 확인은 특히 중요하기 때문에 굴착시 기록 및 말뚝 선단 근의 지층을 SamplingSampling 하여 충분한 검토를 한다. 시험 말뚝의 시공은 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 공사 전에 여유를 갖고 실시해야 한다.
1.5-2. 시험말뚝은 원칙적으로 현장에서 사용예정인 재질의 말뚝을 지지층의 변동을 고려하여 설계 길이 보다 약간 긴 것을 사용하며 시공 기계 및 장치도 사용 예정인 것을 사용한다.
1.5-3. 매입 공법에서 지지 지반은 굴착시의 구동 장치의 부하 상태, 비트에 부착되어 있는 토사나 천공 Slime을 채취하여, 지질 주상도와 대비한 후 판정한다.
1.5-4. 시험 말뚝의 수량은 300㎡에 1개 정도가 적당하며, 지지층 면이 거의 수평이라고 생각되면 20～30m 간격으로 하고 지지층면이 경사진 경우는 10～20m 간격으로 실시하거나, 말뚝의 설치 개수로부터 지질 주상도를 참고로 말뚝 길이를 추정할 수 있는 간격이 되도록 공사 관리자와 협의하여 결정하는 것이 필요하다.
1.5-5. 말뚝 길이를 최종적으로 결정하기 위해서는 시험 말뚝을 최소 두 곳 이상 타입 해야 한다..
1.5-6. 시험 말뚝 결과에 따른 지지층에 대한 근입길이 판단 기준은 아래와 같다. 견고한 지지층에서는 말뚝 지름의 1～2배, 별로 견고하지 않은 지층은 말뚝 지름의 5배 이상, 얇은 지지층에서는 층두께의 1/3～1/2까지 타입 했을 때 타격을 정지한다.
1.6 시공
1.6-1. 준비 작업
(1) 시공 계획 : 시공에 앞서 설계도면 및 현장 상황을 고려하여 시공 계획서를 작성한다..
(2) 시공법 및 시공 기계의 선정 : 시공법 및 시공기계의 선정은 구조물, 현장 상황, 지질 상태, 설계 지지력 등을 충분히 고려하여야 한다.
(3) 사전 조사 및 준비 작업
가. 지하 매설물에 수도, 가스, 전선 등의 배관이 있으면, 시공 중에 큰 사고를 이르 킬 우려가 있으므로, 충분히 사전에 조사할 필요가 있다. 또, 매립 지반등에서는 지하에 큰 전석이나 콘크리트 덩어리의 유무 등에 관해서도 조사한다.
나. 설계할 때 지반에 따라 그 시공법이 결정되지만, 그 후의 조사 등에 의해 상황이 변화하는 일도 있기 때문에 시공 전에 한번 더, 결정된 시공법이 적절한지를 재검 토 확인한다.
다. 항타대의 평균점 지압은 15 tf/㎡(147kN/㎡) 정도까지㎡(147kN/㎡) 달하는 경우가 있다. 또한, 항타대가 기운 경우에는 접지압이 더욱 커지기 때문에 주의해야 한다..
1.6-2 세우기
(1) 말뚝이 소정의 위치에 바르게 설치되어, 그 축 방향이 연직 또는 설계상 규정된 경사각으로 세워지는 것은 말뚝 박기를 정확하게 하기 위한 제1조 건이다.1조건이다.
가. 측량을 실시하여 철근 등으로 명시된 말뚝 중심 위치에 말뚝을 맞춘다.
나. 경사면 또는 지표면이 요철이 심한 곳에서 세울 때에는 말뚝중심 위치에 구멍을 파는 등 적당한 고정 방법을 취하는 것이 좋다.
다. 말뚝 세우기 후 검사는 다른 2방향에서 기준틀을 설치하여 확인한다.
(2) 매달아 넣을 때에, 받침대 등의 지상 장애물을 타고 넘는 경우에는 말뚝을 손상하는 경우가 있기 때문에 주의한다.
(3) 선단 폐쇄 말뚝의 빈 공간에 물이 들어간 채로 타격하면, 워터 해머 현상에 의해 가로로 균열이 생기기 때문에 물이 들어가지 않도록 주의한다.
1.6-3. 각종 공법에 의한 시공
※ 말뚝의 시공에 있어서는 말뚝이 소정의 위치에서 소정의 방향 및 깊이로 시공되도록 주의하여야 한다. 말뚝의 시공 정밀도 허용치는 통상 설계 도서에 표시되어 있으나 말 뚝상단위치의 변동은 150mm미만, 수직 및 경사에 대해서는 말뚝길이의 1/1001/100 미만 그리고 전 길이에 대하여 150mm150mm 미만으로 한다.
(1) 타입 공법을 사용하는 시공
가. 항타기는 말뚝의 종류 등에 따라서 적당한 타격력을 얻을 수 있는 것을 선정한다.
나. 타입 공법에 의해 말뚝을 타입 하는 경우에는, 말뚝 머리에 쿠션을 놓고, 캡 및 해 머를 가만히 놓아서, 말뚝, 캡, 해머의 각 축이 타입 방향에 일직선이 되도록 조정, 확인한다.
다. 디젤 파일 해머로 타입하는 경우에는, 말뚝의 경사와 휘어짐이 생기기 때문에 최 초로 수회 타격하여, 말뚝의 타입 방향을 확인한 후 연속 타격한다.
라. 유압 파일 해머로 타입하는 경우, 그 램의 중량이 크기 때문에 말뚝 연직성이 불 안정한 초기 단계에서 램 낙하 높이를 크게 하면 일타 격 당 관입량이 커지고 말뚝 이 기우는 일이 있기 때문에 낙하 높이를 10～20cm 정도로 하는 것이 좋다.
마. 드롭 파일 해머로 타입 하는 경우에는, 말뚝이 흔들리지 않도록 가만히 두들기기 시작하여 말뚝의 타입 방향을 확인한 후 소정의 타격을 하여야 한다.
※ 해머의 종류와 그 특징
바. 타입 말뚝의 기울어짐에 주의하고, 해머의 가로 흔들림, 말뚝 머리의 편심 타격을 방지하여 소정의 방향으로 타입 되도록 해야 한다.
사. 드롭 해머는 가볍기 때문에 파손될 우려가 있어 해머의 낙하 높이를 2m 이하로 하는 것을 원칙으로 한다.
아. 시공 중에는 해머의 낙하 방향과 캡 및 말뚝의 축은 항상 동일 직선상에 있도록 주의하여야 한다.
자. 지반에 따라서 말뚝 박기를 도중에 중지하면 시간의 경과와 함께 주면 마찰이 증 대하여, 박아 넣기가 곤란한 일이 있기 때문에 박기 시작하면 연속하여 끝까지 타 입하는 것이 바람직하다.
차. 타입 중 말뚝이 솟아오르거나 가로 방향으로 이동할 경우에는 적절한 조치를 취해 야 한다.
카. 연약한 지반에 타입 하는 경우나, 말뚝에 인장력이 작용하는 때가 있다. 특히 장척 말뚝과 비교적 가벼운 중간 지층을 끝까지 박아서 시공하는 경우 등에, 말뚝에 균 열이 생기는 일이 있기 때문에 해머의 낙하 높이를 가능한 한 적게 하여 타격해야만 한다. 또한, 지반에 대해서는 인장력에 강한 프리스트레스가 큰 말뚝을 사용하는 등의, 설계에서 말뚝의 선정에도 충분한 주의를 기울여야 한다.
타. 항타 작업 중에도 쿠션이 손상된 경우에는 즉시 교환하여야 하며, 또 리더가 경사 진 경우에는 즉시 조정하여야 한다.
(2) 매입 공법을 이용한 시공
가. 매입 공법에 있어서는, 지반이 붕괴할 우려가 없는 경우는 공굴착을 하여도 좋다. 지반이 붕괴할 우려가 있는 경우 또는 보일링 현상을 일으킬 우려가 있는 경우에 는, 적당한 조치를 강구하여 시공해야 한다. 특히, 모래층에서는 구멍 내의 수위를 피압수 위 이상으로 유지할 필요가 있다.
나. 한내 굴착 공법에 있어 타격에 따라 지지력이 나타나는 경우는, 과도하게 굴착하 지 않아도록 주의해야 한다.
다. 항내 굴착 공법에서는 굴착 중 과도하게 사전 굴착을 해서는 안된다.
라. 말뚝을 회전 압입시키면서 설치하는 경우는 말뚝에 과도한 응력이 작용하지 않도 록 주의한다.
마. 압입 기를 설치할 때에는 압입시에 항타대가 가로 흔들림이나 넘어지지 않도록 주 의한다.
바. 지지층의 확인은 굴착 속도 및 저항에 따라 지질 주상도와 대비하여 판단한다.
사. 프리 드릴링
① 프리 드릴링에 의해 말뚝 구멍을 굴착하는 경우에는, 될 수 있는 한 주위의 지반을 교란하지 않도록 주의해야 한다.
② 프리 드릴링의 지름은 말뚝 지름에 비하여 과대하지 않도록 해야 하며 또한, 지 름이 말뚝 지름보다 큰 경우에는 충진재를 채운다.
③ 굴착액의 배합은 토질조건 등을 고려하여 결정하지만, 굴착 구멍이 붕괴되기 쉬 운 사질토 또는 모래자갈 지반에서는 안정액을 사용하여, 굴착을 하는 연속 지중 벽 공법과 어스 드릴 공법에서 이용되는 아래표의 안정액 배합 예를 참고로 결정하는 것이 좋다. 또한 구멍 벽의 붕괴가 현저한 경우에는 지반 상황에 따른 다른 시공을 선정할 필요가 있다.
④ 지표면 근처가 투수성이 큰 지반, 지하수위가 깊고 말뚝 둘레 고정액이 지층은 로 침투하기 쉬운 지반에서는 말뚝 둘레 고정액이 넘치는 경우가 있으므로 넘침 방지제를 사용하든지, 넘친 액만큼을 보충하는 등 적절한 조치를 한다.
1.6-4 타격 중지 및 선단 처리
타격 중지 및 선단처리는 다음에 따른다.
(1) 타입에 따라 지지력을 나타내는 말뚝에 대하여는 소정의 타격 에너지로 소정의 관입량과 리바운드량을 얻었을 때, 타격을 중지한다. 또한, 말뚝의 제한 타격 횟수 및 타격을 중지할 때의 관입량은 해당 시방서에 따른다.
(2) 매입 공법에 있어서 말뚝 선단부를 처리하는 경우에는 시공 계획서 및 시방서에 따른 방법으로 선단 처리하여 지지력의 확보를 한다.
-2편에서 계속-
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