"말뚝기초" 란

말뚝기초 공법 비교

구 분	강관말뚝	복합말뚝(HCP)
개요도
계 획	∙말뚝에 작용하는 최대하중(두부)으로 말뚝 두께(강성) 결정	∙말뚝 거동을 고려하여 말뚝 재질 및 재질별 길이 결정
효율성	∙지중에서의 말뚝 거동과 무관한 일률적인 단면 적용으로 비 효율적	∙지중에서의 말뚝 거동을 고려한 단면 배치로 효율적인 말뚝 적용 가능
지지력	∙재료의 지지력(축력) 능력 우수 ∙말뚝 표면의 마찰계수가 적어 주면마찰력 보통 ∙말뚝 선단 폐색효과 발현을 위한 시공 필요 (항타말뚝 5D 근입, 매입말뚝 선단근고액 필요)	∙지반의 선단 지지력 확보 능력 우수 ∙말뚝 표면의 마찰계수가 커 주면마찰력 우수 ∙말뚝 선단이 폐합되어 폐색을 위한 별도의 시공이 필요치 않음
시공성	∙취급이 편리함 ∙항타말뚝에서 관입성 우수 ∙항타말뚝에서 말뚝 선단 형상(개 단면)으로 인해 말뚝 시공길이 증가 ∙재료의 강·연성이 좋아 말뚝 항타시 재료의 파손이 적음	∙중량이 무거우나 취급에는 문제없음 ∙항타말뚝에서 관입성 보통 ∙항타말뚝에서 말뚝 선단 형상(폐 단면)으로 인해 말뚝 시공길이 감소 ∙항타말뚝에서 항타관리 기준 정립등의 품질관리 필요
환경성	∙매입말뚝에서 폐색효과를 위한 선단근고액이 필요하고 주면고정을 위한 주면고정액이 말뚝 내·외부에 필요하므로 그라우팅량 과다로 환경성 및 경제성 측면에서 불리	∙매입말뚝에서 폐색효과를 위한 선단근고액이 필요치 않고 주면고정을 위한 주면고정액이 말뚝 외부에 필요하므로 그라우팅량 감소로 환경성 및 경제성 측면에서 유리
경제성 및 가격	∙원자재(강재)가 고가이므로 말뚝 재료비 고가 ∙국내·외 자재 및 시장동향에 의해 가격 변동이 심하고 강재 가격 상승시 말뚝 수급 불안정	∙상대적으로 말뚝 재료비 저렴 ∙국내 PHC 생산 공장이 많고(30여개) 원자재의 국내수급이 가능하여 가격 및 수급이 안정적
기타	∙응력지배 말뚝에서 강관말뚝 두께조절로 인한 말뚝 재료비 상승으로 말뚝 본수 감소 어려움 ∙부식에 취약 ∙말뚝 가격에 비해 생산 및 고용유발 효과 적음	∙응력지배 말뚝에서 상부 강관말뚝 두께조절로 말뚝 본수 감소 용이 ∙부식에 유리 ∙강재의 수입대체로 인한 국가경쟁력 향상
적용 지층/공법/길이	모든 층에 가능 / 항타 및 매입공법 / 모든길이	모든 층에 가능 / 항타 및 매입공법 /10m이상

 

말뚝기초에 대하여

말뚝기초의 정의

상부 구조물로부터 응력을 암반이나 견고한 지층에 전달하는 역할을 하는 것이 말뚝(pile)이라 한다. 말뚝기초(pile foundation)는 기초 슬래브가 말뚝으로 지지되는 기초로서 지반의 상황, 구조물의 주각, 하중규모, 공기 및 공비 등을 고려하여 유리한 경우에 사용하게 된다. 그리고, 말뚝기초는 일반적으로 평지에서 건설되는  구조물의 기초로 많이 사용된다. 말뚝기초는 깊은 기초에 속하며 토질의 조건에 따라서 타입 가능한 범위가 한정되어 있으며 대게 거치말뚝은 N치가 60이라, 현장치기말뚝은 N치가 40 이하의 토질에 사용되며 PC말뚝 및 H-Beam 등이 사용되고 주로 항타기로 시공이 된다. 말뚝박기의 순서는 중앙에서부터 순차적으로 박고 구조물에서 부터 밖으로 박는다. 경사면에서는 낮은 쪽으로 밀리는 것을 고려하여 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 박는다.

말뚝기초의 종류

말뚝기초는 기능에 의한 분류와 재료, 제작방법에 의한 방법으로 구분할 수 있으며 먼저 기능에 의한 분류를 먼저 알아본다. 말뚝의 간격이 1.2m, 반경 10㎝, 길이가 12.1m 이면 일반적으로 단말뚝, 군말뚝을 확인하여야 하며, 단말뚝(single pile)은 말뚝에 의한 지중응력이 중복하지 않는 정도로 떨어져 있는 경우의 말뚝을 말한다. 군말뚝(group pile)은 말뚝에 의한 지중응력이 중접되는 말뚝을 말하며, 점성토 지반중이나 말뚝선단 밑에 점성토층이 있는 경우 지지력과 침하에 대한 군말뚝의 영향력이 현저하게 나타나는데 점토지에 항타 된 단말뚝의 70~80% 정도의 지지력 밖에 가지지 않는다.

다음은 재료, 제작방법에 의한 분류이다. 기성철근콘크리트말뚝(precast reinforced concrete pile)는 비교적 큰 지지력을 필요로 하는 경우나 지하 수위가 깊은 곳에 사용하며 말뚝의 최소 철근비는 1% 이상, 콘크리트 강도는 400㎏/㎠정도이다. 재질이 균일하고 강도가 커서 지지말뚝에 적합하며 말뚝의 길이 15m 이하에서는 경제적 공법이지만, 말뚝이음의 신뢰성이 적고 무거우며 N치가 30 이상인 토층에는 관입이 곤란하고, 타입시 말뚝 본체에 압축, 인장이 생겨 균열이 생기는 단점이 있다.

PC말뚝(prestressed concrete pile)은 steel wire를 미리 인장하여 그 주위에 콘크리트를 부어 경화한 후 인장력을 주는 프리텐션(pretension) 방식과 콘크리트가 영화한 후 구멍 속에 PC강선 또는 강봉을 넣고 인장을 주는 포스트텐션(posttension) 방식이 있으며, 타격제한 회수는 2,000회 이하이고 항복강도는 18,000㎏/㎠이다. 균열이 생기지 않아 강제의 부식이 없어 내수성이 및 수밀성이 크며, 건조수축과 수축팽창이 작고 굳은 콘크리트와 잘 부착된다. 그리고 휨을 받았을 때 휨 량이 적으며 길이 조절이 쉬우며 적당히 사용하면 공기를 단축할 수 있다. 조기강도는 보통콘크리트보다 다소 작으나 장기 강도는 크다.

현장 타설 콘크리트말뚝(cast-in-place concrete pile)은 케이싱 또는 얇은 철판의 코어를 땅속에 남겨두는 형식과 콘크리트를 타설한 후 케이싱을 뽑아 올리는 형식이 있으며 시가지에서 공사 시 무소음, 무진동으로 사용 가능하도록 선정하여야 한다. 장점은 지지층의 깊이에 따라 말뚝길이의 조정이 가능하고, 말뚝재료의 낭비가 없으며, 선단부에 구근을 만들어 지지력을 크게 할 수 있다. 단점으로는 타격시의 소음이 크고 N치가 30 이상이면 케이싱타입이 곤란하며, 연약지반에서는 구멍이 무너질 우려가 있다. 

말뚝기초의 이음

말뚝의 이음공법의 종류에는 band식, 충전식, bolt식, 용접식으로 나눠지며, band식은 이음부에 band를 채워 이음 하는 방법으로 시공이 간단하나 이음부의 내력이 작고 특히 인장과 휨에 대한 내력이 작다. 충전식의 경우 이음부에 철근으로 보강을 하고 말뚝내부에 콘크리트를 타설 하는 방법으로 부식의 우려가 없고 경제적이며 이음부의 파손이 적으며 휨압축과 인장력에 저항할 수도 있지만 내부의 콘크리트가 경화하는데 시간이 필요하다. bolt식의 경우 마뚝을 제작할 때 볼트를 포함한 철물을 삽입 상태로 제작한 후 상부말뚝과 볼트로 연결하는 공법이며, 시공이 빠르고 내력이 크지만 부식이 쉽고 파손될 우려가 있다. 마지막으로 용접식은 PC말뚝에서는 말뚝 제작시 밴드 또는 철물을 단부에 붙이고 이음시 상하 말뚝을 용접하고 강말뚝의 경우에는 상하 말뚝을 직접 용접하다. 용접에는 시간이 오래 걸리나 자동용접시 시간 단축이 가능하며 경제적이면서도 이음부의 내력을 가장 확실하게 할 수 있다.

말뚝 시공시 주의사항

이음부를 최대한 줄이고 이음부 강도가 설계강도 이상이 되도록 하며, 부식에 영향이 없고 구조적으로 영향이 적은 곳에 이음을 둔다. 또한 용접이음은 숙련공에 의하여 아크용접으로 하여 내부 결함이 없도록 하며 타입시 주위 지반을 이완시키지 않는 구조로 하여야 한다. 말뚝 타입시에는 말뚝의 각도를 수정하기가 곤란하므로 세워 넣을 때 각도를 정확하게 맞추어서 설치하여야 하며 일반적으로 경사는 1/100 정도에서는 육안으로 판정할 수 있고, 1/200 정도에는 트랜싯이 필요하다. 말뚝타입시 시공성을 위해 대형해버를 사용하게 되면 말뚝에 좌굴이 발생해서 공사중 예상하지 못한 상황이 발생하기 때문에 신중한 전정이 필요하다. 또한 소음, 진동 대책공법의 선정 시에는 시공현장 주변의 환경조건, 지반조건, 시공성, 경제성을 검토하여 가정 적절한 공법을 선정하는 것이 중용하다.

 

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