말뚝(Pile) 총 정리 - 건축시공

현장타설 콘크리트 말뚝(Pile) 총 정리 - 건축시공

 

현장타설콘크리트 말뚝의 타설 방법은 크게 4가지로 나뉜다.

1. 기계식 굴착 / 2. 인력식 굴착 / 3. 관입 / 4. 매입

1. 기계식 굴착 공법

1) Earth Drill 공법

지하수위 없는 지반과 경점토 지반에는 Drilling bucket 을 사용

붕괴우려가 있는 지반에는 Guide casing으로 표면부 공벽 보호하여 사용(Casing 밑을 Bentonite 안정액으로 공벽보호)

▲ 기계 거치가 간편(이동용이) / 좁은 장소 굴착가능 / 굴착 속도 빠름 / 진동과 소음이 작음

▼ 단단한 지반 굴착 어려움(전석층, 암층, 굳은 층) / 슬라임 처리가 불확실(말뚝의 초기 침하 우려)

▼ 콘크리트 소요량↑(설계수량 대비)

 

2) Benoto 공법(All Casing)

Casing튜브 요동장치로 왕복 요동, 회전 시킨다. → 유압 잭으로 경질지반까지 관입하여 정착한다.
→ 내부를 해머그랩으로 굴착하여 공내에 철근망을 세운다. → 콘크리트 타설하며 케이싱 튜브 뽑아내 현장 타설 말뚝 축조한다.

▲ 공벽 유지 확실(케이싱 튜브 이용), 경사말뚝 시공 가능(15도 정도), 지지층 확인 가능(배출토사에 의한)

▼ 소음,진동↑(케이싱 튜브 요동장치에 의한) / 대형 기계설비 필요 / 철근 케이지 부상 우려(케이싱 튜브 인발시)

▼ 케이싱 튜브 인발 어려움(모래층 두께 5m 이상 시) / 케이싱 튜브 압입 어려움(굵은 자갈, 호박돌 층)

 

3) RCD 공법(Reverse Criculation Drill) 

RCD로 대구경의 구멍을 파고 철근망 삽입한다. → 콘크리트를 타설한다.

보통의 Rotary type 공법과 달리 Drill rod의 끝에서 물을 빨아올려 굴착토사를 물과 함께 지상으로 배출하는 공법이며 역순환 공법 or 역환류 공법 이라고도 한다.

굴착기 설치 → 특수 회전 BIt로 굴착 → 토사 역순환 배출 → 슬라임 제거 → 철근망 설치 → 수중 콘크리트 타설

▲ 시공속도↑ / 경제적(비교적) / 수상작업 가능 / 세사층 굴착 용이

▼ 정수압 관리 난해함(관리실패시 공벽 붕괴 원인이 됨) / 다량의 물 필요( 정수압 관리를 위한)

▼ 호박돌, 전석층 작업 곤란 / 피압수 유출 시 작업 곤란

 

 

 

2. 인력식 굴착 공법

1) 심초공법

인력으로 굴착하는 공법

▲ 기계 장비 위한 작업 공간 필요X / 좁은 작업 공간 유리 / 건설공해X(기계로인한)

▼ 굴착 가능 심도↓ / 굴착 효율↓ / 작업인력 보호 할 별도 대책 필요

 

3. 관입 공법

말뚝용 강관 지중에 때려박고 그 속에 철근과 콘크리트를 부어 넣어 시공한다. → 강관은 단관이나 이중관 사용한다. → 강관을 지중에 타입하는 과정이 있어서 소음과 진동이 발생한다.

                      

1) Simplex Pile

 외관 소정 깊이 박는다. → 콘크리트 넣고 추로 다지면서 외관 빼낸다. → 외간끝에 철제로 된 쇠신을 대고 박아서 굳은 지반에도 외관이 잘 박히도록 한다.

 

2) Pedestal Pile

지내력 증대를 위해 말뚝 선단에 구근을 형성 시키는 공법이다.  
외관과 내관을 함께 삽입 후 선단이 막혀있는 내관만 빼낸다. → 콘크리트를 외관을 통해 투입&내관으로 콘크리트 타격한다. → 외관 하단부에 구근 발생(외관 뺴며 내관으로 타입 작업 반복)한다. → 구근이 있는 말뚝 형성한다.

 

3) Franky Pile

주철제나 콘크리트의 원추형 마개 달린 외관 → 외간 내부에서 추로 내리쳐서 소정의 깊이 까지 관입한다. 
→ 추를 뺴내고 콘크리트를 넣는다. → 추로 다지며너 조금씩 외관을 들어올린다. → 선단 구근 요철 말뚝 형성한다.

*페데스탈 파일과 원리는 비슷하지만 관입 시키는 방법과 콘크리트를 다지는 주체가 다름

*원추형 주철제 마개 대신 나무말뚝을 사용하면 합성(나무와 콘크리트) 말뚝 만들 수 있음

▲ 소음, 진동↓(도심지 공사에 적합)

 

4) Raymond Pile

철판제 외관에 심대(내관)을 넣는다.  → 심대를 이용해 지지층까지 관입한다.
→ 심대를 빼내고 외관을 남긴 상태에서 콘크리트를 다져 넣어서 말뚝 형성한다. 
▲ 유일한 유각 말뚝(연약지반에서 주로 쓰임)

*유각: 말뚝 형성의 최종 단계에서 케이싱이나 외관을 땅속 그대로 남기는 방법

*무각 - 안남기는 공법

 

5) Compressol Pile

구멍석에 잡석, 콘크리트를 넣고 무거운 추로 다지는 공법

3개의 무거운 추를 자유낙하 천공

▼ 관입한계가 있음(굳은 지반 짧은 말뚝 적용)

 

 

4. 매입공법

▲ 무소음, 무진동
▼ 대형설비 필요, 비용↑

 

1) S.I.P(Soil cement injected precast pile) 공법

Auger로 Cement paste를 주입하여 굴진, 소정에 깊이에 도덜 시 오거 인발 후 기성말뚝 삽입

▲ 소음, 진동↓ / 말뚝의 손상↓ / 다양한 지층 적용 가능

▼ 작업 공정 복잡 / 공사비↑

 

2) 중공굴착 공법

말뚝의 중공부(중간에 비어있는 공간) 오거 삽입 후 말뚝 관입, 최종 단계에서 선단부 지지력 위해 말뚝 경타& 말뚝 선단에 시멘트 밀크 주입 처리

▲ 토질 판단 가능(배출 토사 통한)  / 말뚝 파손↓ / 소음, 진동↓(타격 말뚝 비해) / 경질층 제거 용이

▼ 최종 타격 처리 시 조심해야 함(무리하게 타격하면  진동 발생&말뚝 본체 손상)

 

3) 사수식 공법

말뚝 측면에 제트용 배관설치, 고압수를 분사함과 동시에 진동 해머를 통해 지중 관입

▲ 중간층 견고할 때 효과적

▼ 지지력 저하 우려(점성토 지반에 사용시)

 

 

4) 압입 공법

유압잭 이용하교 압입하는 공법, 가압틀과 유압잭 이용하교 굴착하지 않고 말뚝 압입과 계측을 동시에 진행 함, 주로 강관파일에 많이 시공

▲ 무소음, 무진동 진행가능 / 슬라임 배출X / 재하하중 확인 가능(시공 중) / 최적 깊이 설치 가능(설계하중에 맞는)

▼ 견고한 지반에 적용 난해함

 

 

5. 치환 공법

1) Cast in place

어스오거로 지반 천공한다. → 철근망 or H-neam 근입 한다. → 모르타르 주입관 설치&자갈 등 골재 충전한다.
→ 주입관 통해 몰타르 주입한다.

▲ 경질 지층 유리(지하수위 낮거나 지하수 없는) / 좁은 장소 시공 유리

▼ 연결 부위 취약(벽체 등)

>> 굴착 및 몰탈 주입 시에 상부 표토층 붕괴 우려 >> Casing 설치

>> 내부에 채우는 굵은 골재는 25mm의 이하의 골재를 균일하게 충전

 

2) Paked in place

중공 스크류 오거로 소정의 깊이까지 회전 굴착한다. → 오거 기계 선단 분사구로 프리팩트 모르타르 압출한다. 
→ 오거를 빼냄과 동시에 즉시 철근 망 또는 H형강 삽입한다.

▲ 소음, 진동↓(오거만으로 굴착) / 전반적으로 장치가 간단함, 취급이 용이함

*비교적 연악지반에 적합

 

3) Mixed in place

회전축이 중공관으로 된 오거 선단에서 시멘트 페이스트를 분출하며 굴착한다. → 토사와 시멘트 페이스트를 혼합 교반한다.  
소일 콘크리트 말뚝 일종, 오거를 빼낸 후 철근망을 삽입하기도 함

*사질층과 자갈층에 유리, 흙을 골재료 이용하는 공법(경제적)

*지중에서 교반하여 형성(지지층 확인 불가), 강도가 불규칙