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파일항타 공법에는 여러가지 공법이 있습니다. 그중에서 SIP공법에과 유압직타 공법에 대해서 알아보겠습니다.
1. SIP공법
1) 일반사항 : SIP 공법은 Soil cement injected precast pile methods의 약자입니다. 기초 지반의 지지력은 지반의 강도와 기초 크기 및 기초 근입등에 의해 결정이 됩니다. 지반의 강도가 부족한 경우 기초의 근입을 늘이는 것이 가장 확실한 공법입니다. 그러나 기초에 전달되는 하중이 대단히 큰 경우는 기초 근입이 상당히 늘어나야 하기에 기초 전체를 깊게 근입하기 위해서 공사비가 많이 소요됩니다. 그렇기 때문에 말뚝공법을 이용합니다. SIP공법은 깊은 기초 공법으로 분류 되며 기초공법중에서 가장 안정된 공법으로 평가됩니다. 말뚝 공법은 강성이 큰 철근이나 콘크리트, 목재 등을 지층 깊숙히 관입하여 매우 단단한 심층에서 기초가 지지되도록 하는 것으로 지층의 토립자 구성이 매우 중요한 고려사항입니다. 즉 중간 토층에서 말뚝의 관입이 용이하여야 하고 말뚝 선단부의 지지력이 확실해야 합니다. 그러나 하천 인접유역에서 자갈, 호박돌층이 두껍게 퇴적되어 있는 경우가 많아서 타격에 의한 말뚝 근입이 불가능하며 모래, 자갈층은 세굴작용이 일어나기 때문에 선단지지층으로 사용하기는 곤란합니다. 따라서 이러한 지층에서는 대구경의 우물통 기초를 하거나 오거장비 등에 의해 미리 천공하여 현장에서 콘크리트를 치는 현장말뚝 공법을 사용합니다.
그러나 이러한 공법들은 말뚝의 크기에 비교적 침하량이 크게 나타나고 기초지반이 이완되어 말뚝주변의 마찰이 크게 감소되어 지반의 지지력이 부족한 탓으로 말뚝본체의 강도를 충분하게 사용하지못하므로 비경제적이 되기가 쉽습니다. 본 SIP공법은 이런 단점을 보완하기에 양생후에는 주변지층 강도가 증대되어 말뚝 주변의 마찰력을 크게 증대시키고 아울러 선단부에서도 교반된 Soil Cement가 완전히 충전되어 말뚝 침하량을 최소화 시킵니다.
본 공법에서 사용되는 오거 장비는 강력한 구동력을 발휘해 풍화대층까지 천공이 가능합니다. 오거 회전은 축회전이 가능해 굴진과 교반작업 구분시공이 용이합니다. 날개는 토사와 시멘트 페이스트를 교반시키는 봉형으로된 교반 날개와 배합토사를 상사로 이동시키는 나선형으로된 교반날개로 구분되어 있고 토층에 따라 일반용, 호박돌층용, 점성토층용등 다양하여 지층에 따라 선택하여 사용이 가능합니다. 항타장비는 일반적으로 많이 사용되는 kobe k-25중 말뚝 중량에 따라 적절한것을 선택해 사용합니다.
2) 시공 방법 및 효과 : 본공법은 오거장비로 소요말뚝 구경보다 직경은 10cm정도 크게해 천공하며 굴진히 Auger Bit를 통해 시멘트 페이스트와 벤토나이트 배합한 용액을 주입해 공볍을 보호하면서 설계심도까지 굴집합니다. 지지층 부근에서 두 배합의 시멘트 페이스트를 주입해 원지반토와 충분히 교반함으로써 확장된 선단지지층으로 사용할수 있게 합니다. 교반작업이 완료되면 기성 말뚝을 자중에 의해 공의 내부에 압입한 후 선단부 1.0~1.5m 를 햄머에 의해 타입시큼으로서 말뚝 선단부가 이완되지 않고 오히려 더욱 조밀해 지도록 하는 효과를 얻습니다. 이렇게 함으로서 말뚝선단부의 지지력이 증대될 뿐만 아니라 말뚝 주변의 마찰력이 타입말뚝 보다 오히려 크게 나타나 말뚝보체의 지지력을 100% 발휘할수 있게 됩니다. 또한 말뚝의 선단이 개구식인 경우는 말뚝내부에도 소일 시멘트가 충전되어 말뚝의 유효단면적이 확대되므로 말뚝자체의 강성에도 더욱 양호한 효과를 주며 말뚝에 가해지는 충격응력이 작아 품질관리면에서 우수합니다. 소음 및 진동이 작기 때문에 도심지 작업이 가능하고 지지층까지 관입이 확실해 하자발생이 거의 없습니다.
3) 작업흐름도 : 위치 측량을 통하여 작업 위치를 체크합니다. 장비를 시공위치에 세팅하고 오거굴착을 합니다. 오거굴착전 장비와 삼각이 되는 방향에 수직추를 설치하여 오거의 수직도를 체크합니다. 지지층을 확인후 시멘트 페이스트를 주입하면서 교반을 실시합니다. 오거를 인반하고 파일은 근입합니다. 이때 파일 수직도를 체크합니다. 드롭해머를 이용하여 경타를 치고 마무리 합니다. 최종관입심도를 체크합니다. 파일두부정리를 하여 시공을 완료합니다.
4) SIP공법의 시항타 : 시험말뚝 시공은 설계지지력, 토질상태, 말뚝길이, 시공기간 및 계획한 시공기계의 적정성 등의 확인이 주 목적입니다. 시항타시 장비 및 현장조건은 본항타시에 조건과 동일하게 해야합니다. 시항타 본수는 총 5본으로 하고 필요시에는 그 본수를 조절하여 시공합니다. 시항타 기록은 시공을 위한 중요 자료이므로 현장 요원은 필히 관련자료를 보관해야합니다. 시항타는 본항타시의 말뚝길이 및 지지력에 대한 자료를 수집하기 위한 시항타이므로 두부정리 등의 후속작업은 본항타시 진행합니다.
2. 유압직타 공법
말뚝머리를 직접 해머로 항타하는 직타공법의 일종으로 작업능률이 좋고 지지력이 좋다. 기존디젤함마의 단점인 불규칙적인 Ram의 낙하고, 비산먼지, 소음등을 저감시킬수 있다. 디젤함머롸 비교시 Ram의 낙하고를 자유자재로 조절이 가능하다. 타격에너지가 커서 말뚝관입이 용이하다. 비산먼지, 소임 발생등이 적다. 타격에너지 관측 및 관리가 용이하다.
작업흐름은 장비를 투입하고 조립하고 측량을 합니다. 측량을 하여 파일을 항타하는 위치를 잡은다음에 장비를 세팅하게됩니다. 이후 파일을 세우고 파일 수직도를 체크합니다. 파일 수직도 체크 불량시 추후 파일이 좌굴될수가 있기 때문에 정확히 체크해야합니다. 말뚝을 타입합니다. 최종 관입량 및 바운드량을 체크합니다. 항타기록지를 사용하여 항타기록을 유지하고 다음지점으로 이동하여 타입합니다.
오늘은 SIP공법과 유압 직타 공법에 대해서 알아봤습니다. SIP공법은 도심에서도 자주 볼수 있는공법이기 때문에 자세히 공부해 놓으시면 유익하시리라고 생각이 듭니다.
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