[한방비교] 현장타설 말뚝 공법 3가지(feat. RCD, 어스드릴, 올케이싱)

구조물은 지반위에 어떻게 서있는걸까요? 작은 구조물의 경우 기초가 딱히 없이 구조물만 지반위에 덩그러니 있는경우가 있습니다. 우리는 그걸 흔히 직접기초라고 합니다. 구조물을 지반위에 직접 세워도 문제가 없는 기초인거죠. 그런데 만약 내가 만들 구조물이 연약지반에 있거나 굉장히 큰 구조물이라고 합시다. 아니면 수중에 설치해야하는 구조물일수도 있고요 지반에 닿지 않는 구조물일수도 있고요. 이런경우에는 어떻게 구조물을 변형없이 움직임없이 제대로 서게 만들수 있을까요? 바로 간접기초를 만들어 주는겁니다. 즉 전체를 지반에 붙여서 기초를 세우는게 아닌 일정한 거리를 두는 말뚝을 세우고 그 위에 기초를 올리는 거죠. 말뚝에는 현타말뚝 기성말뚝이라는게 있습니다. 쉽게 애기하면 현타말뚝은 구멍을 파서 콘크리트를 부어서 말뚝을 만드는것이고 기성말뚝은 공장에서 만들어진 기성품을 사오는 거에요. 글면 왜 현타말뚝을 사용할까요 그냥 공장에서 사용면 되는데. 그건 여러가지 이유가 있을수 있겠지만 가장 큰 이유는 경제성과 운반에 이유때문인것같습니다. 우리가 만약 3m짜리 두께의 30m되는 파일을 공장에서 생산했다고 합니다. 그 파일을 산골짜기에 있는 현장까지 나를수 있을가요? 쉽지 않겠죠. 그렇기 때문에 대규모 현장에서 큰 파일의 지지력을 요구하는 경우에는 현타말뚝을 사용하는 거죠. 

1. 현장타설말뚝 일반사항

1) 현장 타설 말뚝이란 깊은 심도의 말뚝을 현장에서 직접 타설 시공한 말뚝을 말합니다. 

2) 종류별 특징으로는 공벽의 안정성을 유지한는 방법에 따라서 분류되고 또는 굴착 방법에 차이로 분류가 될수 있습니다.

3) 현타 말뚝의 품질을 확인하기 위해서 검측봉을 이용하는 방법과 탄성파를 이용하는 방법 또한 지지력을 테스트트 하기위해 정재하, 동재하, 양방향 재하 시험이 있습니다.

2. 현장 타설말뚝과 기성 말뚝의 특징 비교

구분	현장타설말뚝	기성말뚝	비고
지지력	크다	보통	※  현장타설말뚝은 기성말뚝에서 요구되는 지지력 이상의 수준을 맞추기 위하여 현장제작되는 말뚝으로 대체적으로 대규모 파일임.
심도	깊음	낮음
규모	대구경	소구경
소음	작다	크다

3. 현장 타설말뚝의 종류 및 특징

분류	All Casing 공법	Earth Drill 공법	RCD 공법
굴착방법	해머그래브 Hammer Grab 을 이용하여 굴착공외로 흙을 배출	회전버켓을 이용하여 직접공외로 토사를 배출	각종회전비트를 사용하여 굴착하고 펌프에 의해 니수와 공외로 배출
공벽보험방법	전 길이에 의해 케이싱 튜브를 삽입하여 보호	표층은 케이싱으로 하고 안정액을 이용해 Mud Cake와 정수압으로 공벽보호	스탠드 파이프의 니수의 Mud cake와 정수압을 이용한 공벽 보험
케이싱 세움방법	전선회압입하여 설치	자중으로 설치	진동기로 설치
공내수	비수또는 청수이며 비순환방식	벤토나이트 또는 폴리머계 안정액으로 비순환 방식임	자연니수를 사용하고 역순환 방식임
시공방순서	1) 올케이싱 튜브 거치, 압입    2) 암반(Chisel),자갈(해머) 굴착   3) 올케이싱튜브 삽입 및 굴착   4) 검사 및 슬라임 제거   5) 철근망 건입   6) 트레미관 건입   7) 콘크리트 타설   8) 올케이싱 튜브 인발   9) 되메우기   10) 종료	1) 말뚝중심 고정 및 굴착   2) 표층 케이싱파이프 삽입   3) 안정액 주입 및 굴착   4) 검사 및 슬라임 제거   5) 철근망 건입   6) 트레미관 건입   7) 콘크리트 타설   8) 표층 케이싱튜브 인발   9) 되메우기   10) 종료	1) 스탠드파이프 건입   2) 버킷에 의한 굴착   3) 리버스 공법에 의한 굴착   4) 검사 및 슬라임 제거   5) 철근망 건입   6) 트레미관 건입   7) 콘크리트 타설   8) 스탠드 파이프 인발   9) 되메우기   10) 종료
시공시 유의사항	1) 시공관리 불량에 따른 말뚝형상과 콘크리트의 불량   2) 설계조사때와 실시공차이 지반차이로 굴착능력 저하   3) 시공관리 불량으로 철근부상 고려	1) 공내액 부적성 및 콘크리트 운송시간으로 콘크리트 불량   2) 근접시공 또는 투수로 인한 공벽붕괴 유의   3) 기계고장 및 지중장애물등으로 기구 매설주의	1) 연약지반에 따른 콘크리트 불량   2) 수두압 부족에 따른 공벽의 붕괴   3) 설계와 실시공 지반차이에 의한 굴착능력 저하

4. 현장 타설 말뚝의 품질 확인 방법

1) 검측공 이용

-타설시 검측 Tube를 삽입하고 초음파를 적용합니다. 이후 결함 상태를 확인합니다.

- 검측공 이용에 목표는 결함상태 확인에 있으며 지지력을 직접 확인하지는 못합니다.

2) 검측공 미이용

- 말뚝 표면에 임팩트(탄성파)를 이용하여 내부 손상 상태를 확인합니다. 하지만 압출강도 확인이 불가능 하며 철근에 의해 탄성파가 교란되기도 합니다.

3) 지지력 확인 방법

- 정재하 시험 : 반력 Pile을 이용한 실물재하 시험으로 0.25mm/hr속도로 8단계로 재하를 하게 됩니다. 시험값에 대한 신뢰성이 우수합니다. 하지만 시험기간이 길고 장비가 대형인 단점이 있스니다.

- 동재하 시험 : 시험기간이 빠르며 시험비용이 저가이지만 신뢰성이 부족합니다. 항타시 변형률계와 가속도계를 통해서 측정하고 Data를 분석합니다.

- 양방재하 : Oster Berg Cell시험을 통해서 지지력을 확인할수 있습니다. 정밀 계측은 가능 하나 비용이 고가이고 시험이 복잡합니다.

5. 현장타설말뚝 시공시 주의사항

- 철근 공상방지 : 현장타설말뚝의 경우 철근을 시공후 콘크리트를 타설하게 되는데 콘크리트 시공중에 철근이 공상 즉, 위로 올라가는 문제가 발생할수 있습니다. 그렇기 때문에 공상을 방지 하기위해 철근 이동을 구속하는 장치가 필요합니다.

- 슬라임 처리 : 콘크리트 타설 직전 Slime을 제거합니다. 슬라임 처리용 전용 버킷으로 긁어내며 수중 펌프를 구멍 밑에 가라앉게 하여 물을 순환시켜서 지상의 처리설비로 제거합니다. 콘크리트 타설용 트레미를사용하여 에어리프트, 리버스 서큘레이션 펌프 등으로 물과 함께 발아내어  처리합니다. 

- 현타 말뚝에 대한 품질 확인후 그라우팅, 고압분사를 통한 보수를 실시하고 건전도 확보를 합니다.

- 지지력 확보가 불가능한 위치에 대해서는 Micro Pile시공을 통한 관리가 요구됩니다.

- 수중콘크리트 사용시 콘크리트 품질확보를 위하여 Tremie관을 사용해야합니다. 타설전에는 수중콘크리트 배합비, 운송시간, 품질확인이 필요하며 타설중에는 콘크리트 타설 위치와 타설속도 그리고 타설장비를 검토하여야 합니다. 또한 콘크리트 타설이 중단되지 않도록 합니다.

- 수직도 관리 : 말뚝은 구조물의 기초가 되기 때문에 지지력 확보가 중요합니다. 말뚝에 수직도가 확보되지 않았을시에는 지지력 확보가 어렵기 때문에 수직도 관리를 1/100내 또는 시방서에 맞추어 해주어야합니다.

-  붕괴 가능 지층의 경우 Casing을 이용하며 공벽 수위를 지하수위보다 높게 하여 선단지반의 교란을 방지합니다. 필요시 안정액을 사용합니다.