4. 기초공사 4-1. 기초의 종류 Ⅰ. 개요 ① 기초(foundation footing)란 건물의 최하부에 있어 건물의 하중을 받아 이것을 지 반에 안전하게 전달시키는 구조부분이다. ② 기초에는 크게 기초판형식과 지정형식으로 분류할 수 있다.

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1 4. 기초공사 4-1. 기초의 종류 Ⅰ. 개요 ① 기초(foundation footing)란 건물의 최하부에 있어 건물의 하중을 받아 이것을 지 반에 안전하게 전달시키는 구조부분이다. ② 기초에는 크게 기초판형식과 지정형식으로 분류할 수 있다.

2 Ⅱ. 기초의 종류 독립기초 복합기초 기초판 형식 연속기초 온통기초 모래지정 자갈지정 지정형식 직접기초(보통지정) 잡석지정
기초판 형식 연속기초 온통기초 모래지정 자갈지정 지정형식 직접기초(보통지정) 잡석지정 밑창 Con’c 지정 지지말뚝 기능상 분류 마찰말뚝 다짐말뚝 말뚝기초 나무말뚝 기성 Con’c 말뚝 재료상 분류 현장 Con’c 말뚝 강재말뚝 깊은 기초 Well 공법 Caisson 공법

3 4-2. 직접기초(보통지정) Ⅰ. 개요 지정이란 기초를 보강하거나 지지력을 증가시키기 위하여 하는 것으로 종류에는 모래지정,
자갈지정, 잡석지정, 밑창 Con’c 지정 등이 있다. Ⅱ. 종류 1. 모래지정 1) 기초 하부의 지반이 연약하고 그 하부 2m 이내에 굳은 지층이 있을 때 굳은 층까지 파내어 모래를 넣고 물다짐을 하는 것 2) 하중 및 지하 유수 등으로 모래가 옆으로 밀려나지 않도록 유의 2. 자갈지정 1) 두께 5 ~ 10cm로 자갈깔기를 하고 래머, 바이브로 래머 등으로 다진 후 그 위에 밑창 Con’c 또는 기초 Con’c를 부어 넣는다. 2) 용도 ① 굳은 지반에 자갈을 얇게 펴고 다져서 밑창 Con’c를 평평하게 고름 ② 기초 하부 부분의 배수

4 3. 잡석지정 1) 건축의 기초 및 또는 Con’c 바닥 밑에 지름 10 ~ 25cm 정도의 막돌 또는 호박돌 등을 옆세워 깔고 사춤자갈, 모래 반섞인 자갈로 틈막이를 하고 다진 것 2) 잡석지정의 목적 ① 이완된 지표면의 다짐 ② Con’c 두께 절약 ③ 기초 또는 바닥 밑의 방습 및 배수처리 4. 밑창 Con’c 지정 1) 자갈지정, 잡석지정 등의 위에 기초 저부의 먹매김 등을 하기 위하여 최소두께 5cm 정도의 밑창 Con’c를 하는 것 2) 배합비는 1:3:6 정도 3) 윗면은 먹매김을 하기 위해 평탄하게 고름 5. 긴 주춧돌 지정 1) 경미한 건물로서 말뚝을 사용할 수 없고 비교적 지반이 깊을 때 주춧돌 또는 지름 30cm 정도의 Con’c 관을 붇고 그 속에 Con’c를 채운 것 2) 잡석지정 또는 자갈지정을 한 위에 설치

5 4-3. 말뚝기초(말뚝지정) Ⅰ. 개요 말뚝기초란 기초하부의 지반이 연약하여 기초상부의 하중을 지탱할 수 없거나 부동침하의
우려가 있는 곳에 말뚝을 박아 기초의 지지력을 증대시키기 위한 것이다. Ⅱ. 말뚝 선택시 고려사항 1) 건물구조 2) 하중 3) 지내력 4) 말뚝지지력

6 Ⅲ. 말뚝의 분류 지지말뚝 기능상의 분류 마찰말뚝 다짐말뚝 나무말뚝 원심력 R.C 말뚝
기능상의 분류 마찰말뚝 다짐말뚝 나무말뚝 원심력 R.C 말뚝 기성 Con’c 말뚝 P.C 말뚝 프리텐션 방식 원심력 P.C 말뚝 PHC말뚝 포스트텐션 방식 원심력 P.C 말뚝 Compressol pile Franky pile 관입공법 Simplex pile Pedestal pile 재료상 말뚝 Raymond pile 현장 Con’c 말뚝 Earth drill 공법 굴착공법 Benoto 공법(all casomg 공법) R.C.D 공법 C.I.P Prepacked concrete pile P.I.P M.I.P 강제말뚝 강관말뚝(steel pipe pile) H형강 말뚝(H-steel pile)

7 4-4. 말뚝의 기능상 분류 Ⅰ. 개요 ① 말뚝기초는 구조물의 하중이 너무 크든가 기초지반의 지내력이 너무 작아서 직접 기초로 구조물의 하중을 충분히 지지할 수 없는 경우에 지내력이 충분한 지지층까지 말뚝을 도달시켜 구조물의 하중을 전달하는 기초구조를 말한다. ② 말뚝기초는 크게 기능상 분류와 재료상 분류로 나눌 수 있다. Ⅱ. 말뚝 선택시 고려사항 ① 건물구조 ② 하중 ③ 지내력 ④ 말뚝지지력

8 Ⅲ. 말뚝의 기능상 분류 1) 지지말뚝(bearing pile)
① 말뚝을 연약한 지반을 관통시켜 단단한 지지층에 도달시켜 상부 구조물의 하중을 말뚝 선단 의 지지력에 의존하여 지지하는 말뚝 ② 선단지지말뚝(end bearing pile)이라고 한다. ③ 말뚝 단면이 받는 하중은 말뚝의 두부와 선단이 거의 같다. 2) 마찰말뚝(friction pile) ① 연약한 지층이 깊어 굳은 지층까지 말뚝을 도달시킬 수 없을 때 말뚝 전길이의 주면 마찰력 에 의해서 지지하는 말뚝 ② 말뚝의 두부가 받는 하중은 말뚝길이에 따라 점차 감소하여 말뚝의 선단에서는 하중을 거의 받지 않는다. 3) 다짐말뚝(compaction pile) ① 말뚝을 무리지어 박음으로써 무른 지반을 밀실하게 다지는 말뚝 ② 느슨한 사질 지반에 사용 4) 빗말뚝(oblique pile) 횡방향에 저항하는 말뚝으로 횡말뚝이라고도 한다. 5) 인장말뚝(tensile pile) 큰 bending moment를 받은 기초의 인장측이나 말뚝의 재하시험시 하중 재하말뚝과 같이 인장력에 저항하는 말뚝 6) 앵커 말뚝(anchor pile) 반력말뚝 재하시험시 유압잭에 대한 반력용으로 사용하는 말뚝

9 4-5. 기성 Con’c 말뚝 Ⅰ. 개요 기성 Con’c 말뚝은 비교적 큰 내력을 필요로 하는 경우나 지하 수위가 낮은 경우에 많이 사용하며 일반적으로 15m 이내가 경제적이며, 종류에는 원심력 R.C 말뚝, P.C 말뚝, PHC 말뚝이 있다. Ⅱ. 종류 1. 원심력 R.C 말뚝(centrifugal reinforced concrete pile) 1) 정의 공장제작으로 단면든 중공원통형이고 보통 R.C 말뚝이라고 부르며, 주로 기초말뚝으로 쓰인다. 2) 특징 ① 재료가 균질하고 강도가 큼. ② 선단지반에 접착성이 우수 ③ 말뚝이음 부분에 대한 신뢰성이 비교적 적다 ④ 중량물이며 보관, 운반, 박기 등에 주위가 필요하다. 2. P.C 말뚝(prestressed concrete pile) 1) 프리텐션 방식 원심력 P.C 말뚝(pre-tensioning centrifugal P.C pile) 사전에 P.C 강재에 인장력을 주어 놓고, 그 주위에 Con’c를 타설, 경과 후 P.C 강재를 절단 하여 P.C 강재에 인장력을 주어 놓고, 그 주위에 Con’c를 타설 경화 후 P.C 강재를 절단하여 P.C 강재와 Con’c의 부착으로 프리스트레스를 도입하는 방법

10 2. P.C 말뚝(prestressed concrete pile)
1) 프리텐션 방식 원심력 P.C 말뚝(pre-tensioning centrifugal P.C pile) 사전에 P.C 강재에 인장력을 주어 놓고, 그 주위에 Con’c를 타설, 경과 후 P.C 강재를 절단 하여 P.C 강재에 인장력을 주어 놓고, 그 주위에 Con’c를 타설 경화 후 P.C 강재를 절단하여 P.C 강재와 Con’c의 부착으로 프리스트레스를 도입하는 방법 2) 포스트텐션 원심력 P.C 말뚝(post-tensioning centrifugal P.C pile) Con’c 타설 전에 sheath관을 설치하고 Con’c 경과 후 sheath관 내에 P.C 강재를 넣어 긴장하여 단부에 정착시켜 프리스트레스를 도입하고 sheath관 내를 시멘트 grouting하는 방법 3. PHC 말뚝(pre-tensioning centrifugal PHC pile) 1) 정의 일반적으로 프리텐션 방식에 의한 원심력을 이용하여 제조된 Con’c 말뚝으로 압축강도 800kg/㎠ 이상의 고강도 Con’c 사용 2) 특징 ① 설계지지력을 크게 취할 수 있다. ② 타격력에 대하여 저항력이 크다 ③ 휨에 대한 저항력이 크다 ④ 경제적인 설계가 가능하다

11 (centrifugal reinforced concrete pile)
Ⅰ. 개요 ① 공장제작으로 단면든 중공원통형이고 보통 R.C 말뚝이라 부르며, 주로 기초말뚝으로 쓰인다. ② 길이는 15cm 정도까지 만들 수 있으나 보통 5 ~ 10cm 정도가 많이 사용되며, 허용압축강도는 80kg/㎠이다. Ⅱ. 특징 1) 장점 ① 재료가 균질하고 강도가 크다 ② 말뚝길이는 15cm 이하로 경제적이다. ③ 선단지반에의 접착성이 우수하다. ④ 고강도 재료이므로 지지말뚝에 적합하다. 2) 단점 ① 말뚝이음부분에 대한 신뢰성이 비교적 적다. ② 중량물이며 보관, 운반, 박기 등에 주의가 필요하다. ③ 말뚝박기시 항타로 인해 말뚝 본체에 균열이 생기기 쉽다. ④ 중간 경질지층(N값 30 정도)의 관통이 어렵다.

12 Ⅲ. 말뚝간격 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 말뚝지름의 2.5배 이상 ② 70cm 이상 ③ 최대 90cm
① 말뚝 자제 및 이음매 강도가 충분할 것. ② 변형이 없고 내구성이 있을 것 ③ 말뚝 캡을 필히 씌울 것 ④ 안전한 지지와 허용침하 한도 고려할 것 ⑤ 소음, 진동, 공사비, 공기를 고려할 것 ⑥ 인접건물 및 기존 건물에 대한 영향을 고려할 것 ⑦ 말뚝의 수직을 유지할 것

13 4-7. P.C 말뚝(prestressed concrete pile)
Ⅰ. 개요 ① 축방향으로 배근된 P.C 강재(P.C steel bar)에 의하여 말뚝 몸체에 prestress를 가하여 인장력을 증대시킨 말뚝이다. ② 제조법에는 프리텐션법과 포스트텐션법이 있으며, 기초로서 큰 것을 제외하고는 대부분 프리텐션법 이 쓰인다. Ⅱ.종류 1) 프리텐션 방식 원심력 P.C 말뚝(pre-tensioning centrifugal P.C pile) 사전에 P.C 강재에 인장력을 주어 놓고, 그 주위에 Con’c를 쳐 경화 후 P.C 강재를 절단하여 P.C 강재와 Con’c의 부착으로 프리스트레스를 도입하는 방법 2) 포스트텐션 원심력 P.C 말뚝(post-tensioning centrifugal P.C pile) Con’c 타설 전에 sheath관을 설치하고 Con’c 경화 후 sheath관 내에 P.C 강재를 넣어 긴장 하여 단부에 정착시켜 프리스트레스를 도입하고 sheath관 내를 시멘트 grouting하는 방법

14 Ⅲ. 특징 ① 항타시 발생하는 반사파에 의한 인장응력을 완전히 흡수하기 때문에 균열이 없다. ② 말뚝이음은 용접이음으로 하기 때문에 신뢰성이 있다. ③ 중간 경질지증(N값 30 정도)의 관통이 용이하다. ④ R.C 말뚝에 비해 휨모멘트 저항이 강하다 ⑤ 내구성이 크다 Ⅳ. 말뚝간격 ① 말뚝지름의 2.5배 이상, 70cm 이상 ② 최대 90cm Ⅴ. 시공시 유의사항 ① 말뚝 자체 및 이음매 강도가 충분할 것 ② 변형이 없고 내구성이 있을 것 ③ 말뚝 캡을 필히 씌울 것 ④ 말뚝의 수직을 유지할 것

15 4-8. PHC 말뚝(pre-tensioning centrifugal PHC pile)
Ⅰ. 개요 ① 프리텐션 방식에 의한 원심력을 응용하여 제조된 Con;c 압축강도 800kg/㎠ 이상의 고강도 Con’c 를 말뚝이다. ② PHC pile용 P.C 강선은 autoclave 양생시 높은 온도에 의한 긴장력 감소를 방지하기 위해 이완 및 풀림이 작은 특수 P.C 강선을 이용한다. Ⅱ.특성 ① 설계지지력을 크게 취할 수 있다. 설계기준강도가 800kg/㎠로 종래의 P.C pile(500kg/㎠)보다 크게 증진 ② 타격력에 대하여 저항력이 크다 항타시 발생하는 반사파에 의한 인장응력을 완전히 흡수하기 때문에 균열이 없다. ③ 경제적인 설계가 가능하다 지반의 상황에 맞추어 길이 조정이 가능하며, 주문 후 2일 후에는 납품이 가능 ④ 휨에 대한 저항력이 크다 축방향의 하중을 받으면서 휨을 받는 저항력이 P.C pile보다 크다 ⑤ Creep 및 건조수축이 적다 Autoclave 양생한 Con’c가 상압 증기양생한 Con’c보다 creep 및 건조수축이 현저하게 적다. ⑥ 선단부 flat shoe의 채용 ㉠ Pile의 직진성과 항타 단면에 대해 고려하여 강판제 flat형 shoe 사용 ㉡ 선단부 흙이 자연적인 돔(dome)을 형성하여 관입이 용이하다.

16 Ⅲ. 말뚝 간격 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 말뚝지름의 2.5배 이상, 70cm 이상 ② 최대 90cm
① 말뚝의 이음은 용접이음으로 한다. ② 말뚝 항타 중간에 전석층, 호박돌이 있을 때 타격주의 ③ 말뚝 캡의 구조는 타격력에 충분히 견디는 강성의 것을 사용 ④ 안전한 지지와 허용침하한도 고려할 것 ⑤ 말뚞 이음부의 편심량은 이음부 전반에 대하여 2mm 이하

17 4-9. Autoclave 양생 말뚝 Ⅱ. Autoclave 양생에 의한 방법 Ⅰ. 개요
양생된 Con’c 말뚝을 고압증기말뚝(autoclave curing pile)이라 한다. Ⅱ. Autoclave 양생에 의한 방법 ① Silica 분말 혼입방법 Cement의 일보를 silica 분말로 바꾸는 방법이다. ② 고성능 감수제 혼입방법 Con’c에 고성능 감수제를 다량으로 혼입시키는 방법이다.

18 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 제조법(silica 분말 혼입방법) ① 압축강도 800kg/㎠ 이상의 고강도 Con’c를 만들 수 있다.
③ Creep 및 건조수축이 적다 ④ 휨에 대한 저향력이 크다 ⑤ 동결융해에 대한 저항이 크다 ⑥ Con’c의 내약품성이 증대 ⑦ PHC 말뚝 양생에 사용 Ⅳ. 제조법(silica 분말 혼입방법) 1) Con’c의 원재료에 silica 분말 혼입 2) 원심력 성형 3) 1차 양생 ① Autoclave 양생 ② 보통압력의 증기양생 4) 탈형하여 프리스트레스를 가함 5) 2차 양생 ① 강철재의 용기 속에서 10기압, 120˚C에서 16기압, 200˚C 정도의 포화증기로 양생 ② 1차 양생 후 즉시 실시

19 4-10. 현장 Con’c 말뚝(제자리 Con’c 말뚝)
Ⅰ. 개요 ① 현장타설 Con’c 말뚝이란 현장에서 소정의 위치에 구멍을 뚫고 Con’c 또는 철근 Con’c를 충진해서 만드는 말뚝을 말한다 ② 건축물이 고층화 · 대형화 되어감에 따라 기초공사시 환경공해 및 근접 건물의 피해를 최소화하기 위해 소음 · 진동이 없는 현장타설 Con’c 말뚝의 사용이 늘어나고 있다. Ⅱ. 공법 선정시 고려사항 ① 소요강도 확보 ② 지반의 액상화 가능성 여부 ③ 말뚝의 지지층까지의 관입여부 ④ 소음 · 진동의 공해 유발 요인

20 Ⅲ. 현장타설 Con’c 말뚝의 분류 1) 관입공법 ① Pedestal pile ② Simplex pile
③ Franky pile ④ Raymond pile ⑤ Compressol pile 2) 굴착공법 ① Earth drill 공법(calweld 공법) ② Benoto 공법(all casing 공법) ③ R.C.D.9reverse circulation drill) 공법 3) Prepacked concrete pile ① C.I.P.(cast-in-place pile) ② P.I.P.(packed-in-place pile) ③ M.I.P(mixed-in-place pile)

21 4-11. 강재말뚝(steel pile) Ⅱ. 종류 Ⅰ. 개요
강재말뚝 단면형상에 따라 강관말뚝(steel pipe pile)과 H형강말뚝(H-steel pile)이 있으며, R.C 말뚝에 비하여 가볍고 운반 및 시공이 용이하다 Ⅱ. 종류 1) 강관말뚝(steel pipe pile) ① 강판을 원통형으로 전기저향용접 또는 arc 용접에 의해 제조된 용접강관이 주로 쓰이며, 용접강관 중에서도 나선강관(spiral pipe)이 많이 쓰인다 ② 관의 외경은 약 40 ~ 100cm까지 36종이 있고, 길이는 12 ~ 15m 정도이다. ③ 강관말뚝은 장척말뚜긍로 사용되는 수가 많으며, 현장용접에 의하여 이어 쓴다 ④ 강관말뚝 타입에는 주로 diesel hammer를 사용한다 2) H형강말뚝(H-steel pile) ① H형 단면으로 된 형강재로 압연형강재와 용접형강재로 구분되나 말뚝으로는 압연형강재가 주로 쓰인다. ② 말뚝의 이음방법으로는 맞댄용접과 덧판모살용접 이음의 2종류가 있으며, 용접강도상 덧판모살 용접이 좋다 ③ 선단지지말뚝으로 많이 사용한다.

22 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공시 유의사항 1) 장점 ① 운반 및 시공이 용이 ② 상부구조와 결합이 용이하여 장척 가능
③ 지지력이 크고 이음이 안전 ④ 타격에 대한 저항이 크고 굳은층 관통 가능(N= 50 ~ 70) 2) 단점 ① 재료비가 고가 ② 부식에 대한 대책 고려 ③ 단척은 비경제적 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 강재의 부식 두께는 연간 0.05 ~ 0.1mm 정도로 ② 방식방법에는 판두께 증가시키는 법, 도장법, 전기방식법 등이 있다 ③ 전기방식법이 유효하나 경상비가 많이 듦.

23 4-12. 기성 Con’c pile의 시공 Ⅱ. 시공순서 flow chart Ⅰ. 개요
시공시 진동과 소음으로 인한 건설공해에 대처할 수 있는 저소음 타격공법 및 무소음 · 무진동 기계장비 의 개발이 필요하다 Ⅱ. 시공순서 flow chart 재료 운반 및 저장 말뚝박기 Pile 이음 지지력파정 두부파손 두부정리 건설공해 방지

24 Ⅲ. 시공 1) 재료 K.S 제품이어야 하며, 재령이 28일 이상이어야 한다 2) 운반 및 저장
① 운반은 충격이나 손상을 주지 말 것 ② 말뚝저장은 2단 이하로 하고, 종류별로 나누어 보관 3) 말뚝박기 [지반조사] → [표토제거] → [수평규준틀 설치] → [말뚝 중심보기 ] → [재료반입 및 검수] → [말뚝박기] → [두부정리] 4) Pile 이음 ① 경제적이어야 하며, 시공이 용이하고 단시간 내 이음이 가능해야 한다 ② 이음의 종류로는 장부식 · 충전식 · bolt식 · 용접식이 있다 5) 지지력 판정 지질의 형태, 말뚝형식, 시공성, 경제성 등에 비추어 적당한 방법을 선택 6) 두부파손 말뚝재의 강도확보, cushion 재 두께 확보, 연직도 확보 등으로 말뚝두부 파손 방지 7) 두부정리 ① 말뚝머리 절단은 pile에 충격을 주지 않는 기계 사용하여 소요길이 확보 ② 두부정리 완료된 pile은 기초 Con’c 타설시까지 충격 및 오염방지 8) 건설공해 방지 ① 저소음 기성말뚝공법 채택 및 저소음 기성말뚝 세우기 공법 채택 ② 현장타설 Con’c 말뚝으로 대처

25 4-13. 기성 Con’c pile 박기공법 Ⅱ.말뚝박기공법 선정시 고려사항 Ⅰ. 개요
① 기성 Con’c의 말뚝박기 공법으로는 타격공법, 진동공법, 압입공법, water jet 공법, pre-boring 공법, 중공굴착공법 등이 있다. ② 건축물의 대형화로 인한 환경공해가 사회적 문제화가 되고 있으므로 소음 및 진동을 억제할 수 있는 무소음 · 무진동 공법인 압입공법, water jet 공법, pre-boring 공법, 중공굴착공법 등이 많이 사용 되고 있다. Ⅱ.말뚝박기공법 선정시 고려사항 ① 공사기간 및 공사비 ② 기성 Con’c pile의 종류 ③ Pile의 총수량 ④ 중간층을 포함한 지질상황 ⑤ 공사현장의 위치 ⑥ 말뚝박기 기계의 능력

26 Ⅲ. 말뚝박기공법의 분류 Ⅳ. 말뚝박기 순서 flow chart Drop hammer 타격공법 Steam hammer
Diesel hammer 진동공법 압입공법 Water jet 공법(수사법) Pre-boring 공법(선행굴착공법) 중공굴착공법 Ⅳ. 말뚝박기 순서 flow chart 지반조사 표토제거 수평규준틀 설치 말뚝 중심보기 재료반입 및 검수 말뚝박기 두부정리

27 Ⅴ. 말뚝박기 시공시 유의사항 ① 최종관입량 10 ~ 20회 타격 평균값으로 하여 그 경과 기록 유지
② 중단없이 계속 수직 박기 말뚝 끝이 일정한 깊이까지 닿도록 수직으로 계속 박기 ③ 두부정리 ㉠ 말뚝머리 절단은 pile에 충격을 주지 않는 기계 사용하여 소요길이 확보 ㉡ 버림 Con’c 위 6cm 남기고 Con’c만 절단 ④ 이어박기 수량증가 예정위치에 도달되어도 최종 관입량 이상일 때 ⑤ 세우기 ㉠ 시공계획서에 따라 2개소 이상의 규준대를 설치하여 수직세움 ㉡ 매다는 점의 위치 준수 ⑥ 길이변경 검토 예정위치에 도달하기 전 침하 안 될 경우 검토하여 길이 변경 ⑦ Pile 손상방비 말뚝머리에 나무 또는 가마니를 덮어 말뚝머리 깨지는 것 방지 ⑧ Pile 위치 확인 소정깊이까지 기초파기 하고 정확한 말뚞위치 확인 ⑨ Pile 박기 간격 ㉠ 중앙부 : 2.5d 이상 또는 75cm 이상 ㉡ 기초판 끝과의 거리 : 1.25d 또는 37.5cm ⑩ Pile 박기 순서 중앙부 말뚝 먼저 박고, 주변부 말뚝을 박아 박기가 용이 ⑪ 시험항타 ㉠ 실제 길이보다 긴 것 사용 ㉡ 실제 말뚝과 동일한 방법으로 시공 ⑫ 인접말뚝 피해 항타시 인접말뚝 솟아오르면 타격력 증가시켜 원지반 이하로 다시 관입

28 4-14. 타격공법 Ⅰ. 개요 항타기로 말뚞을 직접 타격하여 박는 공법으로 pile의 종류, 총수량, 지반의 상태, 공사장 위치, 항타기의 종류 등을 고려하여 적정 hammer를 선정하여야 한다. Ⅱ. Hammer의 종류 1. Drop hammer(떨공이) 1) 지름 45m/m 정도의 쇠막대 또는 철관을 심대(rod)로 쓰고, 공이는 소요중량 300 ~ 600kg의 것을 사용하며, 윈치로 로프를 당겨 공이를 끌어올려 자유낙하로 말뚝을 타설한다. 2) 가설틀은 4각틀 또는 평틀식으로 비계목을 짜고, 그 중심에 심대(rod)를 세운다 3) 사용시 주의사항 ① 중추의 무게는 말뚝무게의 2배 정도로 선택한다 ② 낙하고를 1 ~ 2.5m 정도로 하여 말뚝머리의 파손을 막는다 2. Steam hammer 1) 증기압을 이용하여 타입하는 기계로 실린더, 피스톤, 자동증기조작 밸브 등으로 구성되어 있다. 2) 기체가 완전히 말뚝머리에 올려져 있어 말뚝머리 파손이 적다 3) 타격력 조정이 곤란하며 요즈음은 거의 사용하지 않는다 3. Diesel hammer 1) Diesel hammer는 단동식과 복동식이 있으며 기계틀, 기동장치 및 공이(hammer등으로 구성 되어 있다. 2) 타격시 디젤유가 압축 폭발해서 공이가 원래의 높이까지 위로 오르며, 말뚝은 반작용으로 박아진다 3) 비교적 좁은 장소에서도 작업할 수 있으며 타입 정도가 높다 4) 최근 가장 널리 쓰이는 기계로 타격에너지가 크다

29 Ⅲ. 타격공법의 특징 ① 시공이 용이 ② 타격속도가 빠르다 ③ 시공에 유의하면 우수한 선단지지력 및 내력을 얻을 수 있다.
④ 타격 및 타격음으로 인한 소음, 진동이 수반 ⑤ 타격에너지에 의한 말뚝머리 파손 우려

30 4-15. Diesel hammer 공법 Ⅱ. Diesel hammer의 구동방식 Ⅰ. 개요
Diesel hammer는 공이(ram)의 낙하에 의해 말뚝머리를 타격하는 순간에 내부 연소실의 발화 폭발력 으로 공이가 원래의 높이까지 위로 오르는 반작용으로 말뚝을 박는 타격공법이다. Ⅱ. Diesel hammer의 구동방식 ① 단동식(single acting) ② 복동식(double acting)

31 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공시 유의사항 1) 장점 ① 타격에너지가 크다 ② 경비가 저렴하며 기동성이 좋다 ③ 박는 속도가 빠르다
④ 운전이 간단하며 시공관리가 용이하다 2) 단점 ① 타격에너지가 크므로 말뚝을 파손할 우려가 있다 ② 타격음이 크고 기름, 연기 등의 비산이 따른다 ③ 연약지반에서는 발화되지 않으며 능률이 저하된다. Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 타격력이 커서 말뚝머리가 파손될 우려가 있으므로 cushion 두께를 확보하여 말뚝머리 보양 및 파손을 방지한다. ② 말뚝의 연직도를 check하여 편타에 의한 말뚝파손을 방지한다 ③ 전체 cover 방식으로 기계 전체를 덮어 타격음에 의한 소음을 방지한다 ④ Clean hammer를 사용하여 유연(기름, 연기) 비산을 방지한다.

32 4-16. 유압해머공법 Ⅱ. Hammer 선정시 고려사항 Ⅰ. 개요
① 유압에 의하여 piston rod를 작동시켜 공이(ram)를 자유낙하시켜서 그 타격력으로 말뚝을 타설하는 공법으로 공이의 낙하높이는 0.1 ~ 1.2m의 범위에서 자유로이 선정할 수 있어 지반조건에 따라 낙하높이를 결정할 수 있다. ② 공이의 낙하높이는 조작판의 제어에 따라 0.1 ~ 1.2m의 범위에서 자유로이 선정할 수 있어 지반 조건에 따라 낙하높이를 결정할 수 있다. Ⅱ. Hammer 선정시 고려사항 ① 말뚝타입의 가능성 ② 경제성 검토 ③ 소음, 진동 등의 환경문제 ④ 보조공법의 필요여부 검토

33 Ⅲ. 특징 ① 말뚝박기시 소음, 진동이 적다 ② Diesel hammer와 같이 폭박음이 없고 흡배기구가 필요없다
③ 완전 밀폐형의 방음커버를 장치할 수 있다. ④ 해머의 작동이 유압방식이기 때문에 비산이 발생되지 않는다 ⑤ 낙하높이를 자유로이 선정할 수 있으므로 말뚝지름에 따라 해머의 타격력을 조정할 수 있다. ⑥ 말뚝두부의 파손이 적다 ⑦ Diesel hammer로 발화작동하지 않는 연약지반에서도 연속 타설이 가능하다 ⑧ Diesel hammer에 비해 타격력이 작다

34 4-17. 진동공법 Ⅰ. 개요 ① 상하방향으로 진동이 발생하는 vibro hammer(진동식 말뚝타격기)를 사용하여 말뚝을 박는 공법 으로, vibro hammer의 진동으로 주변저항 및 선단저항을 저하시켜서 말뚞의 중량와 hammer의 자중을 이용하여 말뚝을 박는다 ② Vibro hammer의 진동으로 말뚝의 마찰저항을 저감시켜 말뚝을 인발하는데 이용하기도 한다 Ⅱ. 적용 ① 연약지반에 적합 ② 말뚝 인발에 사용

35 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공시 유의사항 1) 장점 ① 정확한 위치방향으로 타입한다
② 연약지반에서 말뚝박는 속도가 다른 공법보다 빠르다 ③ 말뚝머리에 손상이 적다 ④ 말뚞박기시 소음이 적다 ⑤ 타입 및 인발을 겸용할 수 있다. ⑥ Leader가 필요없다 2) 단점 ① 경질지반에서는 충분히 관입되지 않는다 ② 대용량의 전력이 필요하다 ③ 진동이 수반된다 ④ 토질변화에의 순응성이 낮다 ⑤ 말뚝의 지지력 추정법이 명확하지 않다 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 사질지반에서는 진동에 의해 다진이 이루어져서 마찰저항이 증가하여 관입이 곤란해지므로 사질지반에서 사용을 피한다 ② 경질지반에서 사용시 earth auger나 water jet 공법을 병용하여 주변마찰력을 경감하여 타입한다 ③ 시공시 정전에 대비하여 보조 발전시설을 준비한다 ④ Vibro hammer에 충격흡수재를 붙여서 소음 및 진동을 경감시킬 것

36 4-18. 압입공법 Ⅱ. 저소음 기성말뚝박기공법 분류 Ⅲ. 압입공법과 병용식 Ⅰ. 개요
① 유압기구(압입기계)를 갖춘 압입장치의 반력을 이용하여 말뚝을 압입하여 박는 공법으로 압입하중 은 계획하중의 1.5배 이상의 하중이 필요하다 ② 압입공법시 압입시키는 힘은 반력기구만으로는 어려우므로, 일반적으로 타공법과 병용하여 압입력 을 적게 하면서 시공능률을 향상시킨다. Ⅱ. 저소음 기성말뚝박기공법 분류 ① 진동공법 ② 압입공법 ③ Water jet 공법(수사법) ④ Pre-boring 공법(선행굴착공법) ⑤ 중공굴착공법 Ⅲ. 압입공법과 병용식 ① Pre-boring 공법과의 병용 ② 중공굴착공법과의 병용 ③ Water jet 공법과의 병용

37 Ⅳ. 특징 Ⅴ. 시공시 유의사항 ① 압입하중의 측정에 의하여 말뚝의 지지력을 판정할 수 있다. ② 주변지반을 교란하지 않는다
③ 비교적 연약지반에 사용하며 소음 · 진동이 적다 ④ 말뚝두부의 파손이 거의 없다 ⑤ 대규모 설비가 필요하며 기동성이 떨어진다 ⑥ 큰 지지력을 기대하는 말뚝에는 부적당하다 Ⅴ. 시공시 유의사항 ① 압입장치의 하중에는 기계장치를 포함해도 압입력의 1.5배 이상의 중량이 필요하므로 연약한 지반에서의 이동에 주의 ② 압입시에 말뚝틀과 기계장치가 전도되지 않도록 설치 ③ 말뚝에 힘을 전달할 때 말뚝을 확실히 지지하는 동시에 말뚝 본체에 손상을 주지 않도록 매는 장치를 사용 ④ Water jet 공법 등의 보조를 받아 지반을 느슨하게 하면서 압입을 용이하게 함

38 4-19. Water jet 공법(수사법) Ⅱ. 특징 Ⅰ. 개요
① 모래층, 모래 섞인 자갈층 또는 진흙층 등에 고압으로 물을 분사시켜 수압에 의해 지반을 무르게 만든 다음 말뚝을 박는 공법이다. ② Water jet 공법 단독으로는 말뚝의 관입이 어려우므로 압입공법과 병용하여 사용하는 경우가 많다 Ⅱ. 특징 ① 관입이 곤란한 사질지반에 유리한 공법이다. ② 소음, 진동이 적다 ③ 말뚝두부의 파손이 없다 ④ 배출토사를 분석하여 지층이 판명된다. ⑤ 자갈층과 암반은 제외한 모든 지층에 적용 가능하다 ⑥ 물러진 지반의 복구가 어려우므로 재하를 목적으로 하는 기초말뚝에는 사용금지

39 Ⅲ. 시공시 유의사항 ① 지지내력의 확인 말뚝의 선단지반을 무르게 하므로 지지내력의 확인이 필요하다 ② 지지내력 확인방법
최종단계에서 타입공법을 이용하고 침하량으로 지지내력을 확인한다 ③ 수원의 확보 수량(水量)이 200 ~ 1,000ℓ/min 정도가 필요하므로 별도의 수조를 설치한다 ④ 진흙물 및 배출토 처리 배출토사가 부지 내에 들어가지 않도록 침전설비를 설치한다

40 4-20. Pre-boring 공법(선행굴착공법)
Ⅰ. 개요 Auger로 미리 구멍을 뚫어 기성말뚝을 삽입한 후 압입 또는 타격에 의해 말뚝을 설치하는 공법이다. Ⅱ. 특징 ① 말뚝박기 시공시의 소음 및 진동이 적다 ② 타입이 어려운 전석층이 있어도 시공이 가능하다 ③ 말뚝머리 파손이 적다 ④ 말뚝이 부러질 위험이 없다 ⑤ 착공깊이는 leader의 높이로 결정되나 통상 15 ~ 18m이다.

41 Ⅲ. 시공순서 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① Auger를 회전하며 지중에 삽압하여 지지층까지 굴착
③ 말뚝을 삽입한 후 압입이나 타격(경타)에 의해 말뚝설치 완료 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 굴착지름은 말뚝지름보다 100mm 정도 크게한다 ② 주면마찰력은 없으나 선단지지력에 의하여 지지되는 말뚝이므로 말뚝의 허용지지력 계산시 유의한다 ③ 공벽붕괴에 유의하고 부득이한 경우에는 안정액 사용할 수 있다. ④ 선단지지력을 확보하기 위해 압입 또는 경타한다.

42 4-21. S.I.P(soil cement injected precast pile)
Ⅰ. 개요 ① Auger로 cement paste를 주입하면서 굴진하고 소정의 깊이에 도달하면 cement paste를 주입 하면서 서서히 auger를 인발하여 기성말뚝을 삽입하는 공법이다. ② Auger의 회전은 역회전이 가능하여 굴진과 각반작업의 구분 시공이 용이하며, pre-boring과 cement mortar 주입공법을 합한 공법이다. Ⅱ. 특징 ① 무소음 · 무진동 공법으로 도심지에서 작업 가능 ② 다양한 종류의 지층에 사용이 가능하며, 공정이 단순하여 공기단축 ③ Auger 장비는 단축 auger기로서 삼축까지 사용이 가능하나 선단지층이 단단한 경우에는 단축 auger기로 시공하여 풍화암까지 시공 가능

43 Ⅲ. 시공순서 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① Anger를 지중에 삽입하여 cement paste를 주입하면서 굴진(정회전)
② 지지층 확인 후 설계심도까지 굴진 ③ 설계심도까지 도달하면 auger를 상하 왕복하면서 원지반토와 각반 ④ Cement paste를 주입하면서 auger를 인발(역회전) ⑤ 기성말뚝 자중으로 삽입 ⑥ 압입이나 타격(경타)에 의해 말뚝설치 완료 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 굴착지름은 말뚝지름보다 100mm 정도 크게 함 ② Auger의 수직도 확인 후 굴진 시작 ③ 굴착 완료 후 굴진심도 측정하여 굴진심도가 미달되면 auger로 재굴진

44 4-22. 중공굴착공법(中掘工法 ; 속파기공법) Ⅱ. 특징 Ⅰ. 개요
말뚝의 중공부에 스파이럴 auger를 삽입하여 굴착하면서 말뚝을 관입하고, 최종 단계에서 말뚞 선단부의 지지력을 크게 하기 위하여 타격처리나 시멘트 밀크 등을 주입하여 처리하는 공법이다. Ⅱ. 특징 ① 대구경 말뚝에 적합한 공법이다. ② 말뚝 파손이 없다 ③ 배출토사로 지질 판단이 용이하다 ④ 스파이럴 Auger로 굴착하기 때문에 경질층 제거가 용이하다 ⑤ 타격말뚝에 비해 소음 · 진동이 적다

45 Ⅲ. 시공순서 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 소정의 위치에 기계를 설치하고 먼저 2 ~ 3m로 터파기를 한다
② 보조 크레인으로 말뚝을 세운다 ③ 말뚝의 중공부에 auger를 삽입하여 굴착하면서 말뚝을 관입한다 ④ 지지층까지 굴착하여 시멘트 밀크 등을 주입한다 ⑤ 압입장치 또는 타격에 의해 말뚝을 침설하여 완료한다 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 말뚝의 수직도를 확인할 것 ② 말뚝의 선단지지력을 확보할 수 있도록 지지층에 확실히 도달시킬 것 ③ 선단지지층이 교란되므로 시멘트 밀크 등을 주입하여 선단지지력을 확보할 것 ④ 자중에 의한 말뚝의 침하에는 한도가 있으므로 압입장치로 말뚝을 압입한다

46 4-23. Pile 인발공법 Ⅱ. 인발공법의 분류 Ⅰ. 개요
Pile 인발공법은 흙막이벽의 가설재로 사용된 sheet pile, H-pile 등을 박기불량으로 재시공을 하기 위한 인발 및 공사완료 후 인발을 하기 위해 실시하며, 기능적으로 크게 정적 공법과 동적 공법으로 분류할 수 있다. Ⅱ. 인발공법의 분류 Vibro hammer 공법(진동공법) 정적 공법 유압 jack 공법 직접공법 동적 공법 Steam(air) hammer 공법 인발전용공법

47 Ⅲ. 인발공법의 분류 1. 정적공법 1) Vibro hammer 공법(진동공법)
① Vibro hammer의 진동으로 pile의 마찰저항을 저감하여 인발하는 공법 ② 진동은 보통 상하 진동에 의한 것이 많고 sheet pile 인발시 많이 사용 2) 유압 jack 공법 ① 유압 jack 인발력을 pile에 작용시켜서 인발하는 공법 ② 연약지반에 적합하며 리더없이 크레인 등에 유압 jack을 매달아 인발 3) 직접공법 ① Wire rope에 의해 winch 또는 crane을 이용하여 pile을 인발하는 공법 ② 큰 힘을 사용하므로 대규모적인 설비와 위험이 따름 2. 동적공법 1) Steam(air) hammer 공법 ① 타격장치인 steam hammer 또는 air hammer를 반대방향으로 설치하여 타격과 반대방향으로 타격력을 주어 pile을 인발하는 공법 ② 콤프레샤 등의 제설비가 필요하며 배기음이 큼 2) 인발전용 공법 ① 인발전용 장치에 diesel, 압축공기 또는 증기를 동력으로 하여 pile 상부에 충격을 주어 인발 하는 공법 ② 압축공기 또는 증기를 사용하는 경우 대규모 설비가 필요하므로 설비가 간편 diesel식을 많이 사용

48 4-24. 기성 Con’c pile의 이음공법 Ⅱ. 이음시 구비조건 Ⅰ. 개요
① 기성 Con’c pile은 일반적으로 15cm 이하의 말뚝을 많이 사용하기 때문에 15cm 이상의 말뚝을 필요로 할 때에는 말뚞을 이음해서 사용한다. ② 기성 Con’c pile의 이음공법 종류에는 장부식 · 충전식 · bolt식 · 용접식이 있다. Ⅱ. 이음시 구비조건 ① 이음시 강도확보 ② 내구성 및 내식성 ③ 수직성 유지 ④ 시공이 신속하고 간단

49 Ⅲ. 이음공법 1) 장부식 이음(band식 이음) ① 이음부에 band를 채워서 이음하는 공법
② 구조가 간단하여 단시간 내 시공 가능 ③ 타격시 < 형으로 구부러지기 쉬우며, 강성이 약해 연결부위 파손율이 높음 2) 충전식 이음 ① 말뚝 이음부의 철근을 따내어 용접한 후 상하부 말뚝을 연결하는 steel sleeve를 설치하여 Con’c로 충진하는 방법으로 일반적으로 많이 쓰이는 공법이다. ② 압축 및 인장에 저항할 수 있으며, 내식성이 우수하다 ③ 이음부 길이는 말뚝직경의 3배(3D) 이상이다 3) Bolt식 이음 ① 말뚝 이음부분을 bolt로 죄어 시공하는 공법으로 시공이 간단 ② 이음내력이 우수하나 가격이 비교적 고가 ③ Bolt의 내식성과 타격시 변형 우려 4) 용접식 이음 ① 상하부 말뚝이 철근을 용접한 후 외부에 보강철판을 용접하여 이음하는 방법 ② 설계와 시공이 우수한 가장 좋은 방법으로 강성이 우수 ③ 용접부분의 부식성이 문제

50 4-25. 기성 pile의 지지력 판단방법 Ⅱ. 지지력 판단방법 Ⅰ. 개요
선택해야 한다 ② 말뚝의 지지력에는 축방향지지력, 수평지지력, 인발저항 등이 있으나, 보통 말뚝의 지지력이라 하면 축방향지지력을 말한다 Ⅱ. 지지력 판단방법 1) 정(靜)역학적 추정방법 ① 설계 전에 여건상 재하시험을 실시하기 곤란할 때 이용 ② 실제 공사시에는 필히 재하시험에 의한 허용지지력의 확인이 필요 2) 동(動)역학적 추정방법 말뚝 hammer 타격에너지와 말뚝의 최종 관입량을 기준으로 하여 추정하는 것으로 실제로는 잘 맞지 않는다 3) 재하시험에 의한 방법 ① 일종의 실물시험으로 말뚝의 허용지지력을 직접적으로 산출한다 ② 종류 실물재하방법, 반력 pile을 이용하는 반력재하방법, 겸용 방법

51 4) Rebound check ① 연약지반에서 상부 구조물의 하중을 지탱하기 위하여 말뚝기초 시공시 허용지내력을 산출하는 방법 ② 관입량과 rebound check로 말뚝과 지반의 탄성변형량 확인 ③ 말뚝길이, 치수, 말뚝의 이음방법 등을 판정 5) 소음과 진동에 의한 방법 ① 말뚝박기시 소음과 진동의 크기로 지지층 도달 확인 ② 지지층 도달 1.5m 전후 정도 관입시 소음과 진동이 최대 6) 시험 말뚝박기에 의한 방법 말뚝길이, 치수, 이음방법, 정착시 1회 타격 허용관입량 등으로 설계나 시공기간을 결정 7) 자료에 의한 방법 공사지역의 인접한 장소에서 실시한 신뢰성 있는 자료가 있을 때 자료를 참고 및 이용하는 간이적인 방법 8) Pre-boring시 전류계 지침에 의한 방법 전류계 지침의 높낮이로 판단하는 방법

52 4-26. Hiley 공식 Ⅱ. 동(動)역학적 추정방법 적용가능 경우 Ⅰ. 개요
기성 pile의지지력 판단방법 중에서 동(動)역학적 추정방법의 하나로, 말뚝 hammer 타격에너지와 말뚝의 최종 관입량을 기준으로 하여 말뚝의 동역학적 극한 지지력을 추정하는 공식으로 실제로는 잘 맞지 않는다 Ⅱ. 동(動)역학적 추정방법 적용가능 경우 ① 공사규모가 작고 비용면에서 재하시험을 못할 경우 ② 동일 지반에서 항타공식과 재하시험 결과를 비교했을 때 ③ 시공관리상 말뚝지지력 변동이 확인할 때

53 Ⅲ. Hiley 공식 ef · F Wh + e2 · Wp Ru = × C1 + C2 + C3 Wh + Wp S + 2
Ru : 말뚝의 동역학적 극한 지지력(t) S : 말뚝의 최종 관입량(cm) C1 : 말뚝의 탄성변형량(cm) C2 : 지반의 탄성변형량(cm) C3 : cap cushion의 변형량(츠) ef : hammer의 효율(0.6 ~ 1.0) F : 타격 에너지(t · cm) Wh : hammer의 중량(t) Wp : 말뚝의 중량(t) e2 : 반발계수 – 탄성 : 탄성 : e = 1 비탄성 : e = 0 위 공식에서 C1, C2는 항타 시험시 rebound ckeck로 구한다

54 4-27. Rebound check Ⅱ. Hiley 공식 Ⅰ. 개요
① 연약지반에서 상부 구조물의 하중을 지탱하기 위하여 말뚝기초 시공시 허용지내역을 산출하는 방식이다. ② 관입량과 rebound check,로 hiley공식에 의하여 말뚝의 탄성변형량(C1)과 지반의 탄성변형량 (C2)을 측정하여 말뚝길이, 치수 말뚝의 이음방법 등을 판정한다. Ⅱ. Hiley 공식 ① 극한지지력(Ru) ef · F Wh + e2 · Wp Ru = × C1 + C2 + C Wh + Wp S + 2 S : 말뚝의 최종 관입량(cm) F : 타격 에너지(t · cm) C1 : 말뚝의 탄성변형량(cm) Wh : hammer의 중량(t) C2 : 지반의 탄성변형량(cm) Wp : 말뚝의 중량(t) C3 : cap cushion의 변형량(cm) e2 : 반발계수 – 탄성 탄성 : e = 1 ef : hammer의 효율(0.6 ~ 1.0) 비탄성 : e = 0 위 공식에서 C1, C2는 항타 시험시 rebound check로 구한다 Ru(극한지지력) Ru ② Ra(허용지지력 = = Fs(안전율)

55 Ⅲ. Check 방법 Ⅳ. 측정사항 ① 말뚝의 일정 부위에 graph지 부착 ② 말뚝에 인접하여 연필(펜)을 꽃는 장치 부착
① 말뚝 관입량 ② Rebound량 측정 ③ Hammer의 낙하고 측정

56 4-28. 기성 Con’c 말뚝 두부(頭部)정리 Ⅱ. 말뚝 두부정리 Ⅰ. 개요
① 말뚞머리 절단은 커터기 또는 말뚝에 유해한 충격 및 손상을 주지 않는 기구를 사용하여 책임기술자의 지시에 따라 말뚝머리를 처리한다. ② 두부정리가 완료된 말뚝은 기초 Con’c 타설시까지 충격방지 및 이음부분에 오염을 방지해야 한다. Ⅱ. 말뚝 두부정리 1) 말뚝이 길 때 ① 버림 Con’c 위 6cm 남기고 Con’c만 절단 ② 연결 joint 철근은 30cm 이상 확보 ③ 내부 받이판은 pile 직경의 1/2(0.5D)되는 밑지점에 둘 것 ④ Con’c 절단점의 10cm 아래에 band 조여 crack 방지 2) 말뚞이 짧을 때 ① 보강철물은 P.C pile 본체 철근길이 이상 ② Joint 철근은 밑창 Con’c면 위로 30cm 이상 ③ 말뚝머리 주근은 30 ~ 40˚ 벌려서 기초속 매립 ④ 내부 받이판은 pile 직경의 1/2(0.5D)되는 밑지점에 둘 것

57 4-29. 말뚝박기시 두부파손 원인 및 대책 Ⅱ. 말뚝파손의 형태 Ⅰ. 개요
① 기성 Con’c 말뚝의 두부는 cushion 등으로 보호하지만 hammer의 타격에너지가 가장 크게 전달되는 부위로 파손되는 경우가 많다 ② 말뚝재의 파손은 건축물 전체가 구조적으로 불안정해지는 결과를 가져오게 되므로 말뚝재의 강도확보, cushion재의 두께 확보, 연직도 확보 등으로 말뚝 두부의 파손을 방지해야 한다 Ⅱ. 말뚝파손의 형태 ① 말뚝두부 파손 ② 말뚝두부 종방향 crack ③ 휨 crack(말뚝중간부의 횡 crack) ④ 횡방향 crack ⑤ 말뚝 선단부 파손 ⑥ 말뚝 이음부 파손

58 Ⅲ. 파손 원인 Ⅳ. 대책 ① 운반 및 취급 부주의 ② 말뚝 강도부족 ③ 편심 항타 ④ 타격에너지 과다
① 운반 및 취급 부주의 ② 말뚝 강도부족 ③ 편심 항타 ④ 타격에너지 과다 ⑤ 축선 불일치 ⑥ Hammer의 과다 용량 ⑦ Cushion 두께 부족 ⑧ 연약지반에서 타격시 ⑨ 이음부 불량 ⑩ 타격횟수 과다 ⑪ 지반 경사 ⑫ 지중장애물 Ⅳ. 대책 ① 말뚝운반 및 보관시 취급 주의 ② 말뚝재의 강도확보 ③ 편타 금지 ④ 말뚝 관입량 확인 ⑤ Hammer와 말뚝의 축선 일치 ⑥ 적정 hammer의 선정 ⑦ Cushion 두께 확보 및 보장 ⑧ 지반조건에 맞는 시공법 선정 ⑨ 이음부 용접 철저 ⑩ 말뚝의 제한 총 타격횟수 엄수 ⑪ 타입저항의 적은 말뚝 선정 ⑫ 말뚝두부 파손시 보강재로 보강 ⑬ 연직도의 확인 및 관리 ⑭ Rebound량, 관입량 조사해서 타절시기 결정

59 4-30. 기성 pile 무소음 · 무진동 공법 Ⅱ. 무소음 · 무진동 공법의 분류 Ⅰ. 개요
① 건축공사에서 소음 · 진동에 따른 주변 민원발생은 사회 문제화 되고 있으며, 말뚝 박기 공사시의 소음 · 진동은 다른 공종에 비해 심한 편이다. ② 이를 방지하기 위해 대응책으로 개발된 것이 무소음 · 무진동 공법이며, 도심지 공사에서의 활용은 증가되리라 본다. Ⅱ. 무소음 · 무진동 공법의 분류 방음 cover 공법 저소음 타격공법 저소음 hammer 공법 강관말뚝 바닥박기 공법 진동공법 압입공법 저소음 기성말뚝박기 공법 Water jet 공법 Pre-boring 공법 중공굴착공법 관입공법 현장 Con’c 말뚝 공법 굴착공법 Prepacked concrete pile

60 Ⅲ. 기성 pile의 문제점(건설공해) 1) 소음 ① 항타장비의 소음 ② 타격음 ③ 부대장비의 운전음 2) 진동
① 타격에 의한 발생 진동 ② 장비 운용에 의한 진동 ③ 자재운반 등에 따른 이동시 발생하는 진동 3) 분진 ① 타격시 타격장비의 oil 비산 ② pile 자재의 파손에 의한 발생먼지 ③ 자재 및 장비의 수송에 따른 현장토사 분진

61 4-31. 저소음 타격공법 Ⅱ. 저소음 타격공법의 종류 Ⅰ. 개요
도심지 기성말뚝박기 공사시 소음, 진동, 비산, 분진 등으로 인한 주변 민원발생이 문제가 되고 있으므로, 무소음 · 무진동 공법의 활용과 철저한 시공관리로 건설공해를 예방해야 한다. Ⅱ. 저소음 타격공법의 종류 1) 방음 cover 공법 2) 저소음 hammer 공법 3) 강관말뚝박기공법(강관말뚞 바닥치기 공법)

62 Ⅲ. 저소음 타격공법 1) 방음 cover 공법 ① 흡음성 있는 방음 cover를 부착하여 diesel hammer의 소음을 감소시키는 공법 ② 방식 ㉠ 부분 cover 방식 : hammer만을 덮는 방식으로 차음효과가 떨어짐 ㉡ 전체 cover 방식 : 기계 전체를 덮는 방식으로 부분 cover 방식보다 차음효과 우수 ③ 방음 cover 의 차음효과는 개구율을 작게 한 완전 밀폐형이 양호 2) 저소음 hammer 공법 ① Hammer 자체의 구조에 의해 박을 때의 소음이 적은 공법 ② 비교적 연약지반에서 사용하며 유압에 의한 hammer 사용 3)강관말뚞박기공법(강관말뚝 바닥치기공법) ① 저판을 부착시킨 강관의 저부에 적당량의 Con’c를 채우고 이 부분을 drop ham-mer로 타격하여 관입시키는 공법 ② 엷은 강관을 사용하는 경우에는 속채우기 Con’c를 타설

63 4-32. 저소음 기성말뚝박기공법 Ⅰ. 개요 도심지 기성말뚞박기공사시 소음, 진동으로 인한 주변 민원발생이 문제가 되고 있으므로 충분한 사전조사에 따른 저소음 기성말뚝박기공법에 대한 검토가 필요하며, 시행시 사전지식 및 경험에 의한 철저한 시공관리를 해야한다. Ⅱ. 종류 1)진동공법 ① 상하방향으로 진동하는 vibro hammer(진동식 말뚞타격기)를 사용하여 말뚞을 박는 공법으로 경질지반에서는 관입능력이 저하된다. ② 연약지반에서 말뚝박는 속도가 다른 공법보다 빠르며 소음이 적다 ③ 말뚝머리에 손상이 적고 타입 및 인발을 겸용할 수 있다. 2)압입공법 ① 유압기구를 갖춘 압입장치의 반력을 이용하여 말뚝을 압입하여 박는 공법 ② 압입하중의 측정에 의하여 말뚝의 지지력을 판정할 수 있다. ③ 비교적 연약지반에 사용하며 소음, 진동이 적다 ④ 대규모 설비가 필요하며 기동성이 떨어진다.

64 3) Water jet 공법 ① 모래층, 모래 섞인 자갈층 또는 진흙층 등에 고압으로 물을 분사시켜 수압에 의해 지반을 무르게 만든 다음 말뚝을 박는 공법 ② 관입이 곤란한 사질지반에 유리한 공법으로 소음, 진동이 적다 ③ 물러진 지반의 복구가 어려우므로 재하를 목적으로 하는 말뚝에는 사용금지 4) Pre-boring 공법(선행굴착공법) ① Auger로 미리 구멍을 뚫어 기성말뚝을 삽입한 후 압입 또는 타격에 의해 말뚝을 설치하는 공법이다. ② 말뚞박기 시공시 소음 및 진동이 적다 ③ 타입이 어려운 전석층이 있어도 시공이 가능하다 ④ 말뚝머리 파손이 적다 5) 중공굴착공법 ① 말뚝의 중공부에 스파이럴 auger를 삽입하여 굴착하면서 말뚝을 관입하고 최종단계에서 말뚝 선단부의 지지력을 크게 하기 위하여 타격처리나 시멘트 밀크 등을 주입하여 처리하는 공법 ② 대구경 말뚝에 적당한 공법으로 말뚝파손이 없으며 지질 판단이 용이 ③ 스파이럴 auger로 굴착하기 때문에 경질층 제거가 용이

65 4-33. 제자리 Con’c 말뚝의 종류 Ⅱ. 제자리 Con’c 말뚝의 분류 Ⅰ. 개요
제자리 Con’c 말뚝이란 현장에서 소정의 위치에 구멍을 뚫고 Con’c 또는 철근 Con’c를 충진해서 만드는 말뚝을 말하며 관입공법, 굴착공법, prepacked Con’c pile이 있다. Ⅱ. 제자리 Con’c 말뚝의 분류 Pedestal pile Simplex pile 관입공법 Franky pile Raymond pile Compressol pile Earth drill 공법(calweld 공법) 굴착공법 Benoto 공법(all casing 공법) R.C.D.(reverse circulation drill)공법 C.I,P.(cast-in-place pile) Prepacked concrete pile P.I.P(packed-in-place pile) M.I.P.(mixed-in-place pile)

66 Ⅲ. 제자리 Con’c 말뚝 1) 관입공법 ① Pedestal pile [외관+내관 구근형성]
Simplex pile을 개량하여 지내력 증대를 위해 말뚝선단에 구근을 형성하는 공법 ② Simplex pile [외관(철제 쇠신) + 추] 외관을 소정의 깊이까지 박고 Con’c를 조금씩 넣고 추로 다지며 외관을 빼내가는 공법 ③ Franky pile [외관(주철재 원추형의 마개) + 추, 합성말뚝] 외관을 추로 내리쳐서 소정의 깊이에 도달하면 내부의 마개와 추를 빼내고 Con’c를 넣어 추로 다져 외관을 들어 올리면서 선단 구근말뚝을 형성하는 공법 ④ Raymond pile [얇은 철판제의 외관 + 심대(core), 유곽 얇은 철판제의 외관에 심대(core)를 넣어 지지층까지 관입한 후 심대를 빼내고 외관 내에 Con’c를 다져넣어 말뚝을 만드는 공법 ⑤ Compressol pile [3개의 추] 구멍 속에 잡석과 Con’c를 교대로 넣고 중추로 다지는 공법 2) 굴착공법 ① Earth drill 공법(calweld 공법) 회전식 drilling bucket으로 필요한 깊이까지 굴착하고 그 굴착공에 철근망을 삽입하고 Con’c를 타설하여 지름 1 ~ 2m 정도의 대구경 말뚝을 만드는 공법 ② Benoto 공법(all casing 공법) 케이싱 튜브를 요동장치(osilator)로 왕복요동 회전시키면서 유압잭으로 경질의 지반까지 관입정착시킨 후 그 내부를 해머 그래브로 굴착하여 공 내에 철근망을 세운 후 Con’c를 타설하여 말뚝을 축조하는 공법 ③ R.C.D.(reverse circulation drill) 공법 리버스 서귤레이션 드릴로 대구경의 구멍을 파고 정수압으로 공벽을 보호하여 철근망을 삽입 후 Con’c를 타설하여 현장말뚝을 만드는 공법

67 Ⅳ. 시공시 유의사항 3) Prepacked concrete pile ① C.I.P 말뚝(cast-in-place pile)
Earth auger로 지중에 구멍을 뚫고 철근망을 삽입(생략가능)한 다음 mortar 주입관을 설치하고 먼저 자갈을 채운 후 주입관을 통하여 mortar를 주입하여 제자리말뚝을 형성하는 공법 ② P.I.P 말뚝(packed-in-place pile) 연속된 날개가 달린 중공의 screw auger의 머리에 구동장치를 설치하여 소정의 깊이까지 회전 시키면서 굴착한 다음 흙과 auger를 빼올린 분량만큼의 프리팩트 mortar를 auger 기계의 속구멍을 통해 압출시키면서 제자리 말뚝을 형성하는 공법 ③ M.I.P(mixed-in-place pile) Auger의 회전축대는 중공관으로 되어 있고 축선단부에서 시멘트페이스트를 분출시키면서 토사를 굴착하여 토사와 시멘트페이스트를 혼합교반하여 만드는 일종의 Soil Con’c 말뚝이다. Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 굴착시 수직도 check ② 구명 내 수위가 지하 수위보다 높게 유지하여 공벽붕괴 방지 ③ 기계 인발을 천천히 하여 지반이완 방지 ④ Con’c 타설시 재료분리 방지 ⑤ 유동성이 큰 고강도 Con’c 사용 ⑥ 소음 및 진동없는 공법 채용 ⑦ 지지층에 1m 이상 관입시켜 지지력 확보

68 4-34. 관입공법 Ⅰ. 개요 말뚝용 강관(steel pipe)을 지중에 때려박고, 그 속에 철근과 Con’c를 부어 넣어서 만든 제자리말뚝 공법으로, 강관은 단관을 쓰기도 하지만 이중관으로 구성된 공법도 있다. Ⅱ. 관입공법의 종류 1) Pedestal pile 2) Simplex pile 3) Franky pile 4) Raymond pile 5) Compressol pile

69 Ⅲ. 관입공법 1) Pedestal pile [외관 + 내관, 구근형성]
① Simplex pile을 개량하여 지내력 증대를 위해 말뚞선단에 구근을 형성하는 공법 ② 외관과 내관의 2중관을 소정의 위치까지 박은 다음 내관을 빼내고 관 내에 Con’c를 부어넣고 내관을 넣어 다지며 외관을 서서히 빼올리면 말뚝선단이 구근을 형성 ③ 기성말뚝과의 합성말뚝으로도 사용 2) Simplex pile [외관(철제 쇠신) + 추] ① 외관을 소정의 깊이까지 박고, Con’c를 조금씩 넣고 추로 다지면서 외관을 빼내가는 공법 ② 외관 끝에는 철제의 쇠신을 대고 외관을 박음 3) Franky pile [외관(주철제 원추형의 마개) + 추, 합성말뚝) ① 심대 끝에 주철제의 원추형 마개가 달린 외관을 추로 내리쳐서 소정의 깊이에 도달하면 내부 의 마개와 추를 빼내고 Con’c를 넣어 추로 다져 외관을 조금씩 들어 올리면서 선단 구근 요철 말뚝을 형성하는 공법 ② 원추형 주철제 마개 대신 나무말뚝을 쓰고 때려박은 다음 franky pile 형성과정을 밟으면 합성 말뚝이 됨 ③ 소음과 진동이 적어 도심지 공사에 적합

70 4) Raymond pile [얇은 철판제의 외관 + 심대(core), 유곽]
Con’c를 다져넣어 말뚝을 만드는 공법 ② 연약지반에 사용 5) Compressol pile [3개의 추] ① 구멍속에 잡석과 Con’c를 교대로 넣고 충주로 다지는 공법 ② 1.0 ~ 2.5t 정도의 3개의 추를 사용하여 자유낙하하여 천공 ③ 지하수가 많이 나지 않는 굳은 지반에 짧은 말뚝으로 사용 ④ 원시적인 방법으로 근래에는 사용하지 않음

71 4-35. 굴착공법 Ⅰ. 개요 기계 굴착공법은 casing을 지표 또는 지중에 삽입하여 굴착기계로 굴착하거나 earth drill 굴착기로 굴착하여 철근과 Con’c를 부어넣어 제자리 Con’c 말뚝을 형성하는 공법을 말한다 Ⅱ. 굴착공법의 종류 1) Earth drill 공법(calweld 공법) ① 회전식 drilling bucket으로 필요한 깊이까지 굴착하고, 그 굴착공에 철근망을 삽입 후 Con’c를 타설하여 지름 1 ~ 2m 정도의 대구경 제자리말뚝을 만드는 공법 ② 제자리 Con’c pile 중 진동 · 소음이 가장 적은 공법 ③ 기계가 비교적 소형으로 굴착속도가 빠름 ④ 붕괴하기 쉬운 모래층, 자갈층에는 부적당하며 중간 굳은층 굴착이 어려움 2) Benoto 공법(all casing 공법) ① 케이싱 튜브를 요동장치(osillator)로 왕복요동 회전시키면서 유압잭으로 결질의 지반까지 관입 정착시킨 후 그 내부를 해머 그래브로 굴착하여 공 내에 철근망을 세운 후 Con’c를 타설하여 말뚝을 축조하는 공법 ② All casing 공법으로 붕괴성 있는 토질에도 시공가능 ③ 적용 지층이 넓으며 장척말뚝(50 ~ 60m) 시공가능 ④ 기계가 대형이고 중량으로 기계경비가 고가이고 굴착속도가 느리다

72 3) R.C.D(reverse circulation drill) 공법
① 리버스 서큘레이션 드릴로 대구경의 구멍을 파고 정수압으로 공벽을 보호하여 철근망을 삽입 후 Con’c를 타설하여 현장말뚝으로 만드는 공법 ② 시공속도가 빠르고 유지비가 비교적 경제적으로 casing tube 필요치 않음 ③ 정수압 관리가 어렵고 적절하지 못하면 공벽붕괴 원인이 되며 다량의 물 필요 Ⅲ. 굴착공법의 특성 비교 굴착공법 종류 굴착기계 공벽보호 방법 Earth drill 공법 Drilling bucket 안정액(bentonite) Benoto 공법 Hammer grab Casing R.C.D 공법 특수 bit + suction pump 정수압(0.2kg/㎠)

73 4-36. Earth drill 공법(calweld 공법)
Ⅰ. 개요 ① 회전식 drilling bucket으로 필요한 깊이까지 굴착하고, 그 굴착공에 철근망을 삽입하고 Con’c를 타설하여 지름 1 ~ 2m 정도의 대구경 제자리말뚝을 만드는 공법 ② 미국의 칼웰드사가 고안, 개발한 공법으로 칼웰드 공법이라고도 한다 Ⅱ. 특징 ① 제자리 Con’c pile 중 진동 소음이 가장 적은 공법 ② 기계가 비교적 소형으로 굴착속도가 빠름 ③ 좁은 장소 작업가능하고 지하수 없는 점성토에 적당 ④ 붕괴하기 쉬운 모래층, 자갈층에는 부적당 ⑤ 중간 굳은층 굴착이 어려움 ⑥ Slime 처리 불확실 하여 말뚝의 초기 침하 우려

74 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항 굴착 Casing pipe 삽입 및 안정액 주입 Slime 제거
철근망 넣기 Tremie관 삽입 Con’c 타설 표층 casing 인발 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 지표면의 붕괴방지를 위해 4 ~ 8m까지 표층 casing하고 bentonite로 공벽을 보호 ② Slime 처리를 철저히 하여 지지력을 확보 ③ Con’c 타설시 강도유지와 재료분리 방지로 Con’c 품질확보 ④ 폐액처리 철저히 하여 환경공해방지

75 4-37. Benoto 공법(all casing 공법)
Ⅰ. 개요 ① 프랑스의 베노트사가 개발한 대구경 굴삭기에 의한 현장타설 말뚝공법 ② 케이싱 튜브를 요동장치(osillator)로 왕복요동 회전시키면서 유압잭으로 경질의 지반까지 관입 정착시킨 후 그 내부를 해머 그래브로 굴착하여 공 내에 철근망을 세운 후 Con’c를 타설하면서 케이싱 튜브를 뽑아내어 현장타설말뚝을 축조하는 공법 Ⅱ. 특징 ① All casing 공법으로 붕괴성 있는 토질에도 시공 가능 ② 적용 지층이 넓으며 장척말뚝( 50 ~ 60m) 시공가능하며 굴착하면서 지지층 확인 용이 ③ 기계가 대형이고 중량으로 기계경비가 고가이며 굴착속도가 느림 ④ Casing tube를 빼는데 극단적인 연약지대, 수상에서는 반력이 크므로 적합하지 않음

76 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항
Casing tube 세우기 Hammer grab로 굴착 동시에 casing tube 삽입 철근망 넣기 Tremie관 삽입 Con’c 타설 Casing tube 인발 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 말뚝선단 지반의 무름 및 말뚝주변의 지반무름 방지 ② 유동성이 큰 고강도 Con’c 사용 ③ 피압수 차단 등 지하수 처리설치 ④ Con’c 타설시 철근망이 뜨는 일이 있으므로 주의

77 (reverse circulation drill : 역순환공법)
4-38. R.C.D 공법 (reverse circulation drill : 역순환공법) Ⅰ. 개요 ① 리버스 서큘레이션 드릴로 대구경의 구멍을 파고 정수압으로 공벽을 보호하고 철근망을 삽입 후 Con’c를 타설하여 현장말뚝을 만드는 공법이다. ② 보통의 로터리식 보링공업과는 달리 물의 흐름이 반대이고 드릴 로드의 끝에서 물을 빨아올려 굴착토사를 물과 함께 지상으로 올려 말뚝구멍을 굴착하는 공법으로 역순환공법 또는 역환류 공법이라고도 한다. Ⅱ. 특징 ① 시공속도가 빠르고 유지비가 비교적 경제적 ② Casing tube 필요하지 않으며 수상작업(해상작업) 가능 ③ 타공법에서 문제 많은 세사층도 굴착 가능 ④ 정수압 관리가 어렵고 적절하지 못하면 공벽붕괴 원인이 되며 다량의 물이 필요 ⑤ 호박돌층, 전석층, 피압수 유출시 굴착 곤란

78 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항 표층 casing 세우기 굴착 철근망 넣기 Tremie관 세우기
Con’c 타설 표층 casing 인발 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 지하 수위보다 2m 이상 물을 채워 공벽에 0.2kg/㎠ 이상의 정수압을 유지한다 ② 굴착속도가 너무 빠르면 공벽붕괴의 원인이 되므로 굴착속도를 지킨다 ③ Tremie 선단은 공저에서 10 ~ 20cm 띄어 둔다

79 4-39. 보링공법(boring method : 정순환공법)
Ⅰ. 개요 ① 보링 머신을 이용하여 drill rod의 회전에 의해 선단의 bit로 토사를 굴착하여 제자리말뚝을 조성 하는 공법이다. ② R.C.D 공법의 물의 순환이 역순환임에 반해 boring 공법은 정순환에 의해 굴착하며 안정액을 사용하여 무(無) casing으로 시행하는 공법이다. Ⅱ. 특징 ① 무소음 · 무진동 공법이다. ② 기계가 소형, 경량이므로 협소한 장소에서 사용할 수 있다. ③ Under pinning에 유용하게 사용할 수 있다. ④ 공사비가 저렴하다 ⑤ 경사말뚝(빗말뚝)도 시공이 가능하다 Ⅲ. 시공순서 ① 보링 머신에 rod를 연결 후 bit를 회전시켜 굴착 ② 동시에 bit 선단 분출구로 안정액을 급압 분출시켜 부유하는 굴착토사를 구멍 밖으로 배출 ③ Slime 처리 ④ 철근망 삽입 ⑤ Tremie관 설치 ⑥ Con’c 타설

80 4-40. Barrette 기초공법 Ⅱ. 종류 Ⅲ. 특징 Ⅰ. 개요
① 현장타설 Con’c 말뚝 중 굴착공법인 R.C.D의 단면은 원형이나 barrette 기초는 기본적으로 직사각형 형태로서 지중에 시공되는 pier 기초의 일종이다. ② R.C.D는 일반적으로 수직하중에 저항하나 barrette 기초는 수직하중과 수평하중에 저항함으로, 횡하중 및 휨에 대하여 강축과 약축을 가지고 적절한 방향을 취하므로, 원형기초보다 효율적이어 서 대규모 건축공사와 top down에 흔히 채택되는 공법이다. Ⅱ. 종류 ① 一자형 ② 二자형 ③ 十자형 ④ H형 Ⅲ. 특징 ① 무소음 · 무진동에 가까운 시공 ② 시공속도가 빠르고 지하수 영향받지 않음 ③ 다양한 지반 적용 ④ 수직 정밀도 우수 ⑤ 폐액으로 인한 환경공해 우려 ⑥ 장비가 대형으로 좁은 지역에선 부적합

81 Ⅳ. 시공순서 flow chart 지질조사(boring) 하중시험(loading test)
굴토 안정액 투입 및 slime 처리 철근망 삽입 Post coring pipe 2대 설치 Tremie관 설치 Con’c 타설 및 양생 No Post coring 및 검사 Grouting 보강 Yes End

82 4-41. Prepacked Con’c pile Ⅱ. 종류 Ⅰ. 개요
① Prepacked Con’c Pile이란 기초의 지정공사에서 소정의 위치에 구멍을 뚫고 Con’c 또는 주위의 흙을 이용해서 만드는 제자리 말뚝을 말한다. ② 흙막이벽 및 차수벽 등으로 활용되는 무소음 · 무진동 공법으로 충분한 사전조사와 시공성, 안전성 및 지반에 맞는 적정 공법의 검토가 필요하다 Ⅱ. 종류 ① C.I.P(cast-in-place pile) Earth auger로 지중에 구멍을 뚫고 철근망을 삽입(생략가능)한 다음 모르타르 주입관을 설치하고 먼저 자갈을 채운 후 주입관을 통하여 모르타르를 주입하여 제자리 말뚝을 형성하는 공법이다. ② P.I.P.(packed-in-place pile) 연속된 날개가 달린 중공의 screw auger의 머리에 구동장치를 설치하여 소정의 깊이까지 회전 시키면서 굴착한 다음 흙과 auger를 빼올린 분량만큼의 프리팩트 모르타르를 auger 기계의 속구멍을 통해 압출시키면서 제자리 말뚝을 형성하는 공법이다. ③ M.I.P(mixed-in-place pile) Auger의 회전축대는 중공관으로 되어 있고 축선단부에서 시멘트 페이스트를 분출시키면서 토사를 굴착하여 토사와 시멘트 페이스트를 혼합교반하여 만드는 일종의 soil Con’c 말뚝이다.

83 Ⅲ. 장점 Ⅳ. 단점 ① 무소음 · 무진동 공법 ② 지반여건에 따라 길이, 규격 조정 가능
③ 굴착기계가 소형으로 협소한 장소에서도 작업 가능 ④ 공사비 저렴 ⑤ 깊이에 따라 길이 조정이 가능 Ⅳ. 단점 ① 지중에 형성되므로 지지층 확인 곤란 ② 공벽붕괴 우려 ③ 경암반층 시공 곤란

84 4-42. C.I.P(cast-in-place pile)
Ⅰ. 개요 Earth auger로 지중에 구멍을 뚫고 철근망(또는 H-beam)을 삽입한 다음 mortar 주입관을 설치하고 먼저 자갈을 채운 후 주입관을 통하여 모르타르를 주입하여 제자리 말뚝을 형성하는 공법이다. Ⅱ. 특징 ① 지하수 없는 경질 지층에 사용 ② 좁은 장소에 시공장비 투입이 용이 ③ 주열식 흙막이 벽체로 이용 ④ 벽체 연결부위 취약

85 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항 Earth auger로 천공 철근망 삽입 Mortar 주입관 설치
① 굴착 및 주입시 상부의 표토층 붕괴방지 위해 표층 casing(공드럼) 설치 ② 굴착은 주입효과를 높이기 위해 일정간격으로 굴착 ③ 25mm 이하의 굵은 골재를 균일하게 충진 ④ 철근망 삽입과 동시에 mortar 주입관 설치

86 4-43. P.I.P(packed-in-place pile)
Ⅰ. 개요 ① 연속된 날개가 달린 중공의 screw auger의 머리에 구동장치를 설치하여 소정의 깊이까지 회전 시키면서 굴착한 다음, 흙과 auger를 빼올린 분량만큼의 프리팩트 mortar를 auger 기계의 속구멍을 통해 압출시키면서 제자리 말뚝을 형성하는 공법이다. ② Auger를 빼내면 곧 철근망 또는 H형강 등을 mortar 속에 꽃아서 말뚝을 완성한다. Ⅱ. Prepacked Con’c pile의 종류 ① C.I.P(cast-in-place pile) ② P.I.P(packed-in-place pile) ③ M.I.P(mixed-in-place pile)

87 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공순서 flow chart ① 사질층 및 자갈층에 유리 ② Auger만으로 굴착하므로 소음, 진동이 없음
③ 장치가 간단하고 취급이 용이 ④ 주열식 흙막이 지수벽으로 이용 ⑤ 지지말뚝으로 사용 Ⅳ. 시공순서 flow chart Screw auger 삽입 Auger + 흙 함께 배출 프리팩트 mortar 주입 철근망 또는 H형강 압입

88 4-44. M.I.P(mixed-in-place pile)
Ⅰ. 개요 ① Auger의 회전축대는 중공관으로 되어 있고 축선단부에서 시멘트 페이스트를 분출시키면서 토사를 굴착하여 토사와 시멘트 페이스트를 혼합교반하여 만드는 일종의 soil Con’c 말뚝이다. ② Auger를 뽑아낸 뒤에 필요에 따라 철근망을 삽입하기도 한다. Ⅱ. Prepacked Con’c pile의 종류 ① C.I.P(cast-in-place pile) ② P.I.P(packed-in-place pile) ③ M.I.P(mixed-in-place pile)

89 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공순서 flow chart ① 비교적 연약지반에 사용 ② 지하 흙막이벽으로 사용 ③ 사질층, 자갈층에 유리
④ 흙을 골재로 이용하므로 경제적 ⑤ 지중에 형성되므로 지지층 확인이 곤란 Ⅳ. 시공순서 flow chart Auger 굴진 삽입 시멘트 페이스트 분출 지중토사와 혼합교반 Soil Con’c 말뚝 조성

90 4-45. 깊은 기초 공법 Ⅰ. 개요 ① 깊은 기초공법은 현형 기초공법 중 수평지지력과 수직지지력이 큰 기초공법으로서 큰 하중에 의한 지지력을 확보할 수 있어 대형구조물의 기초에 이용되고 있다. ② 일반기초 중에서 수평력에 저항하는 힘이 제일 크며, 선단부의 지지력 확보와 시공정도가 우수 하지만 부지 주변의 침하와 구조체의 편심에 우의해야 한다. Ⅱ. 공법의 분류 Well 공법(우물통기초) Open caisson 공법(개방잠함공법) Caisson 공법 Pneumatic caisson 공법(용기잠합공법)

91 Ⅲ. 깊은 기초공법 1) Well 공법(우물통 기초)
① 현장에서 상하단이 개방된 철근 Con’c조 우물통(지름 1 ~ 1.5m)을 지상에서 만들어 내부를 굴착 · 침하시킨 후 Con’c를 타설하여 기초기둥(pier)을 구축하는 공법이다. ② 우물통 모양에는 밑벌린 우물통과 원통형 우물통이 있다. ③ 소음 및 진동이 없으며 지지층 확인이 가능하다 ④ 경질지반에 정착되므로 신뢰도가 높다 2) Open caisson 공법(개방잠함공법) ① 지하 구조체를 지상에서 구축하여 바깥벽 밑에 끝날을 붙이고 하부 중앙 흙을 파내어 구조체를 자주으로 침하시키는 공법으로 압축공기를 사용하지 않는다. ② 잠함을 정착시키기 위해서 중앙부는 굳은 지반까지 먼저 파내고 철근 Con’c의 기초를 구축한 다음 여기에 정착시킨 후 주변의 기초는 그 후에 구축한다. ③ 시공중 지하수는 수위강하법에 의하여 수위를 낮추면 건조상태로 공사가 가능하다 3) Pneumatic caisson 공법(용기잠함공법) ① 용수량이 대단히 많고 깊은 기초를 구축할 때에 쓰이는 공법으로 최하부 작업실은 밀폐되어 여기에 지하 수압에 상응하는 고압공기를 공급하여 지하수의 침입을 방지하면서 흙파기 작업을 하여 지하 구조체를 침하시키는 공법이다. ② 지하 구조체는 침하되는 대로 지상에서 이어 만들어 소기의 비잔에 도달하면 작업실에 Con’c를 채워넣어 기초를 구축한다. ③ 지하수를 pumping하지 않으므로 수위저하에 의한 지반침하가 없다 ④ 대형 기계설비로 공사비가 고가이다.

92 4-46. Well 공법(우물통기초) Ⅱ. 우물통 침하방법 Ⅰ. 개요
① 현장에서 상하단이 개방된 철근 Con’c조 우물통(지름 1 ~ 1.5m)을 지상에서 만들어 내부를 굴착 · 침하시킨 후 Con’c를 타설하여 기초기둥(pier)을 구축하는 공법이다. ② 우물통 모양에는 밑벌린 우물통과 원통형 우물통이 있다. Ⅱ. 우물통 침하방법 ① 우물통 내에서 지반을 인력굴착 및 배토하면서 침하시키는 방법 ② 기성재 철근 Con’c관을 이어내리면서 침하시키는 방법 ③ 지상에서 미리 전체깊이의 우물통을 설치하고 침하시키는 방법

93 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 굴착장비 Ⅴ. 시공시 주의사항 1) 장점 ① 소음 및 진동이 없다 ② 지지층 확인이 가능하다
③ 경질지반에 정착되므로 신뢰도가 높다 ④ 좁은 장소에서도 시공이 가능하다 2) 단점 ① 말뚝형식에 비해 준비가 대규모 ② 공사비가 비교적 고가 ③ 주위지반을 침하시켜 인접건물 피해 우려 ④ 자중침하로 필요 이상의 well 두께 필요 ⑤ 침하를 위한 재하(載荷)작업이 번잡함 Ⅳ. 굴착장비 ① 점토층 : clam shell bucket ② 자갈층 : orange fill ③ 사질층 : sand pump 이용 Ⅴ. 시공시 주의사항 ① 굴착은 중앙부에서 시작하고 차차 주변으로 나가 주변과 대칭되게 할 것 ② 굴착은 침하에 필요한 만큼만 파고 밑창날 여굴파기를 주의할 것 ③ 하중에 의한 침하는 우물통 위에 재하하여 서서히 침하시킬 것 ④ 재하하여 침하시킬 때 중심이 기울어지기 쉬우므로 주의할 것

94 4-47. Open caisson 공법(개방잠함공법)
Ⅰ. 개요 ① 지하 구조체를 지상에서 구축하여 바깥벽 밑에 끝날을 붙이고 하부 중앙 흙을 파내어 구조체를 자중으로 침하시키는 공법으로 압축공기를 사용하지 않는다 ② 잠함을 정착시키기 위하여 중앙부는 굳은 지반까지 먼저 파내고 철근 Con’c의 기초를 구축한 다음 여기에 정착시킨 후 주변의 기초는 그 후에 구축한다. Ⅱ. 특징 ① 준비공사 완료 후 건물 내부를 굴착하여 구조체 전체를 침하 ② 시공중 지하수는 수위강하법에 의하여 수위를 낮추면 건조상태로 공사 가능 ③ 압축공기를 사용하지 않음 ④ 부지의 최대한 이용

95 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항 지하 구조체 지상에서 구축 하부 중앙흙 굴착 구조체 자중침하
지하 구조체 지상에서 구축 하부 중앙흙 굴착 구조체 자중침하 중앙부 기초 구축 구조체 정착 주변기초 구축 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 구조체 편심에 주의할 것 ② 굴착시 중앙부 기둥이 매달리기 때문에 철골 또는 R.C조 bracing을 넣어 보강 ③ 끝날(cutting edge)을 강재로 보강하여 침하를 촉진

96 4-48. Pneumatic caisson 공법(용기잠함공법)
Ⅰ. 개요 ① 용수량이 대단히 많고 깊은 기초를 구축할 때에 쓰이는 공법으로 최하부 작업실은 밀폐되어 여기에 지하 수압에 상응하는 고압공기를 공급하여 지하수의 침입을 방지하면서 흙파기 작업을 하여 지하 구조체를 침하시키는 공법이다. ② 지하 구조체는 침하되는 대로 지상에서 이어 만들어 소기의 지반에 도달하면 작업실에 Con’c를 채워넣어 기초를 구축한다. Ⅱ. 특징 ① 용수량이 많은 지반의 기초에 적합하며 기초저면의 지반확인 가능 ② 지하수를 pumping하지 않으므로 수위저하에 의한 지반침하가 없음 ③ 대형 기계설비로 공사비가 고가 ④ 대형은 유압식 굴착기를 사용하고 소형은 인력굴착을 하므로 공기가 길어짐

97 Ⅲ. 시공순서 flow chart Ⅳ. 시공시 유의사항 잠함하부에 작업실 설치 압축공기 공급 지하수 침입방지 굴착
잠함하부에 작업실 설치 압축공기 공급 지하수 침입방지 굴착 지하 구조체 침하 정착 작업실 Con’c 타설 기초구축 Ⅳ. 시공시 유의사항 ① 작업실은 높이 1.8m 이상으로 끝날과 천장 slab는 일체 Con’c 타설 ② 정전에 대비하여 비상전원 필요 ③ 굴착은 중앙부터 파고 주변파기를 할 것 ④ 고기압 내에서 작업하므로 케이슨(잠함)병에 유의

98 4-49. Pier 기초 Ⅰ. 개요 ① Pier란 지층에 형성되는 Con’c pile로서 현장타설 Con’c pile이나 well 공법에서 pile의 길이는 짧고 직경은 큰 pile을 의미하며, 보통 직경은 D=90cm 이상이고 길이 ℓ≤15D인 pile을 총칭한다. ② Pier 기초는 지지력이 크고 소음과 진동이 작기 때문에 도심지 기초공사에 유효한 공법이나 Silme, 폐액 등의 처리를 철저히 하여 환경공해의 방지와 수중 Con’c의 품질관리에 유의해야 한다. Ⅱ. 특징 ① 무소음 · 무진동 공법 ② 토질상태 직접확인 ③ 확실한 지지층까지 도달 ④ 기초의 규격, 깊이 조정 용이

99 Ⅲ. Pier 기초공법의 분류 Ⅳ. 환경공해 방지 Earth drill 공법 굴착공법 Benoto 공법
R.C.D)reverse circulation drill) 공법 C.I.P(cast-in-place pile) Prepacked concrete pile P.I.P(packed-in-place pile) M.I.P(mixed-in-place pile) Well 공법(우물통 기초) Ⅳ. 환경공해 방지 ① 안정액 분리시설 및 건조처리 ② 폐액 정화 후 방류 ③ 흙탕물 침전조 설치

100 4-50. Pile의 부마찰력(negative friction)
Ⅰ. 개요 ① 지지말뚝은 일반적으로 선단지지력과 주면마찰력에 의해 상부 하중을 지지시키는데 반해 지반이 연약지반일 때는 주면마찰력이 하향으로 작용하는데, 이때의 마찰력을 부마찰력 또는 부주면마찰 력이라 한다. ② 부마찰력은 마찰말뚝에서는 발생하지 않고, 지지말뚝에서만 발생하며, 부마찰력을 최소화하기 위하여는 토질의 성질분석과 지하 수위를 저하시켜 흙의 전단력을 증대시켜야 한다. Ⅱ. 부마찰력의 영향 ① 지반침하 ② 구조물 균열 ③ Pile 지지력 감소 ④ 건축물 누수 등 피해

101 Ⅲ. 부마찰력 발생원인 Ⅳ. 부마찰력 방지대책 ① 지반중에 연약지반이 있을 때 ② 되메우기를 했거나 치환상태 불량지역에 항타시
③ Pile 간격을 조밀하게 항타했을 때 ④ 진동으로 인한 압밀침하 ⑤ 함수율이 큰 지반일수록 부마찰력 발생 증대 ⑥ 피압수의 영향이 큰 지반일수록 부마찰력 발생 증대 ⑦ 지표면에 과적재물 장기적재시 ⑧ 말뚝이음부의 단면적이 기존 말뚝의 단면적보다 클 때 Ⅳ. 부마찰력 방지대책 ① 항타 이전에 연약지반 개량하여 지지력 확보 ② 치환공법, 재하공법, 혼합공법 등 사용 ③ Pile 표면적을 적게 하여 마찰력을 감소시킨다 ④ 말뚝에 진동을 주지 말 것 ⑤ 지하 수위 저하시켜 수압변화 방지 ⑥ 중력배수공법, 강제배수공법, 전기침투공법 등 사용 ⑦ 내외관을 분리한 sliding 방식의 이중관 말뚝 시공 ⑧ 지표면에 하중금지로 압밀침하 억제 ⑨ 말뚝이음부의 단면적이 기존 말뚝의 단면적과 동일하게 시공하여 마찰력 감소 ⑩ 긴말뚝을 피할 것

102 4-51. 부력을 받은 지하 구조물의 부상방지대책 Ⅱ. 부력의 영향 Ⅰ. 개요
① 지하 구조물은 지하 수위에서 구조물 밑면까지의 깊이마늠 부력을 받으며 건물의 자중이 부력 보다 적으면 건물이 부상하게 된다. ② 지하실이 깊어질수록 지하수의 영향은 증대하여 부력 또한 커지므로 정확한 지질조사를 토대로 사전대책이 이루어져야 하며, 효율적인 대처방안이 설계 및 시공 측면에서 검토되어져야 한다. Ⅱ. 부력의 영향 ① 건축물 balance 잃음 ② 부재의 균열 ③ 건축물의 누수 및 파손 ④ 피압수 용출 및 건축물 붕괴

103 Ⅲ. 부력의 발생원인 Ⅳ. 부상방지대책 ① 지하 피압수 압력 수두차에 의해 건물의 기초저면이 뜨는 현상 발생
② 지하 수위 변동 매립지대, 계곡지대 등에 건물이 위치할 때 우기시 지하 수위의 상승으로 부력발생 ③ 지반여건 건물이 불투수층이 강한 점토층이나 암반층에 위치할 때 물의 유입으로 인한 수위 증가로 기초 저면에 부력 발생 ④ 건물의 자중 부력보다 건물의 자중이 적을 때 건물이 떠오르는 현상 발생 Ⅳ. 부상방지대책 ① Rock anchor를 기초저면 암반까지 anchor 시킴 ② 마찰말뚝 이용하여 기초하부의 마찰력 증대 ③ 인접건물에 긴결하여 수압상승에 대처 ④ 유입 지하수를 강제 pumping하여 외부로 배수 ⑤ 구조물 자중증대로 부력에 대향 ⑥ 지하 중간 부위층 지하수 채움 ⑦ Bracket 설치하여 상부의 매립토 하중으로 수압에 대항 ⑧ 지하 구조물 깊이, 규모축소 등의 구조물 변경 ⑨ 배수공법을 이용하여 지하 수위 저하 ⑩ 지하실 바닥은 부력을 받으므로 철근 역배근 및 설계응력, 처짐에 대한 것도 고려

104 4-52. 기초의 부동침하 원인 및 대책 Ⅱ. 부동침하에 의한 영향 Ⅰ. 개요
① 부동침하는 상부구조에 일종의 강제변형을 주는 것으로 인장응력과 압축응력이 생기고 균열은 인장응력에 직각방향으로, 침하가 적은 부분에서 침하가 많은 부분에 빗방향으로 생기는 것이 보통이다. ② 공사 완료 후 부동침하로 인한 균열이 발생되면 보수도 어려울 뿐만 아니라 건축물의 내구성에도 많은 영향을 미치게 되므로, 사전조사 단계에서부터 충분한 검토와 지반조사로 지반에 맞는 기초 공법을 선정해야 한다. Ⅱ. 부동침하에 의한 영향 ① 상부구조물 균열 ② 지반의 침하 ③ 구조물 누수 ④ 단열 및 방습효과 저하

105 Ⅲ. 부동침하의 원인 Ⅳ. 부동침하 대책 ① 연약지반 위에 기초 시공 ② 연약지반의 분포 깊이가 다른 지반에 기초를 시공
③ 종류가 다른 지반에 기초를 시공했을 때 연약지반에 부동침하 ④ 지하 매설물 또는 hole로 인한 부분 침하현상 ⑤ 서로 다른 기초 복합시공으로 인한 부동침하 ⑥ 인근지역에서 부주의한 터파기로 인한 토사붕괴로 부동침하 ⑦ 지하 수위 변동으로 인한 지하 수위 상승 ⑧ 부주의한 증축으로 인한 하중 불균형으로 부동침하 Ⅳ. 부동침하 대책 ① 지반개량공법으로 연약지반 개량 ② 사전 지반조사로 지반에 맞는 공법 검토 ③ 건물의 자중을 줄임 ④ 마찰말뚝 이용 ⑤ 건물의 평면길이를 짧게 하여 하줄 불균형 방지 ⑥ 지하실 설치 ⑦ 지하 수위 저하시켜 주압변화 방지 ⑧ 건물의 형상 및 중량 균등배분 ⑨ 이질지반의 분포할 경우 복합기초를 사용하여 지지력 확보 ⑩ 동일 지반에서는 기초의 제원을 통일하여 부동침하 방지

106 4-53. Floating foundation Ⅱ. 설계시 검토사항 Ⅰ. 개요
① 연약지반에 R.C 구조 등의 중량 건축물을 세우는 경우, 굴착한 흙의 중량과 건축물의 중량이 균형을 이루도록 만든 기초공법이다. ② 굴착한 흙의 중량보다 작은 건축물을 지지하며, 설계시 안전을 고려하여 건축 중량을 배토중량의 2/3 ~ 3/4 정도로 억제해야 한다. Ⅱ. 설계시 검토사항 ① 기초의 깊이 ② 기둥의 배치 ③ 하중의 분포 ④ 건물의 형상 ⑤ 건물의 중량배분

107 배토중량이 건물의 무게보다 클 때 안전[배토중량 > 건물의 무게]
Ⅲ. 시공시 유의사항 ① 기초 하부지반을 손상시키지 않도록 유의해야 한다 ② 하부의 점토지반이 있는 경우 지하 수위에 의한 압밀침하에 유의한다 ③ 기초부분의 축조는 온통기초로 한다. ④ 건물 전체의 중량 balance를 고려하여 기초저면의 접지압이 같도록 한다 배토중량이 건물의 무게보다 클 때 안전[배토중량 > 건물의 무게] 건물의 무게 접지면 지반의 반력

108 4-54. Top-base 공법(콘크리트 팽이말뚝 기초공법)
Ⅰ. 개요 ① 팽이형 콘크리트 매트 기초공법(method of concrete top-base mat foundat-ion)이란 짧은 팽이형 concrete pile을 연약지반상에 전면기초형태로 연속압입설치하여 지중말뚝주변의 간격을 쇄석으로 채워서 다짐한 후 팽이말뚝 상부의 연결 철근을 결속하여 Con’c mat 기초를 만드는 공법이다. ② 연약지반에서 지지력 증대 및 침하감소의 효과가 크며, 중소규모의 구조물에 적합한 공법이다. Ⅱ. 용도 ① 건축물의 기초 : 연립주택, 창고, 단독주택, 중규모 건축물 ② 공사용 도로의 기초 : 가설도로 ③ 기계진동방지기초 : 공장 ④ 벽체의 기초 : 옹벽 ⑤ 교량의 기초 : 교대, 교각 ⑥ 도로포장의 기초 : 노상, 보조기층 ⑦ 지주 구조물의 기초 : 철탑 ⑧ 암거의 기초 : box-culvert, pipe-culvert ⑨ 수로 구조물의 기초 : manhole, openhannel

109 Ⅲ. 특징 Ⅳ. 시공순서 ① 강성이 큰 mat 기초 기능 우수 ② 소음, 진동이 적음 ③ 가격이 저렴하여 재료수입 용이
④ 특수장비가 불필요하며 시공성이 우수 ⑤ 지지력 증대 및 침하 억제 ⑥ 시공장소에 구애받지 않음 ⑦ 진동, 충격 흡수 ⑧ 지지력이 크지 않는 중소규모 구조물에 적합 Ⅳ. 시공순서 ① 부설지반의 정지 ② 작업 곤란시 작업장 바닥에 쇄석골재 포설 ③ 위치 철근의 배치 ④ 팽이말뚝 압입설치 ⑤ 팽이말뚝 사이에 쇄석골재 채움 및 다짐 ⑥ 연결철근 결속 ⑦ 본 구조물 설치

110 4-55. 기초공사 관련용어 1) 지정(地釘) ① 잡석 지정 : 지름 10 ~ 25cm 정도의 호박돌을 전단력에 유리하도록 옆세워 깔고, 사이사이에 사춤자갈을 넣어 다지는 지정 ② 모래 지정 : 지반이 연약하고 2m 이내 굳은 층 있을 때 그 연약층을 파내고 모래를 넣어 물다짐 (두께 30cm마다)하는 지정 ③ 주춧돌 지정 : 간단한 건물에서 비교적 지반이 깊을 때 긴 주춧돌(혹은 콘크리트관)을 세운 지정 ④ 자갈 지정 : 잡석 대신 자갈 또는 쇄석을 두께 5 ~ 10cm 정도 깔고 다짐 ⑤ 밑창(버림) 콘크리트 지정 : 먹매김을 위해 잡석 · 자갈 지정 위에 5cm 정도의 콘크리트 (배합비 1 : 3 : 6)를 평평하게 침 2) Drop hammer 떨공이, 말뚝박기에 사용하는 철재의 낙추(落錘)