1. 검 토 배 경
교량 매입말뚝 공법이 상위기준과 '고속도로공사 전문시방서' 및 설계내역서의 분류기준 및 명칭이 상이하고, 고정액 및 천공직경 등에 대한 시공성을 향상하기 위하여 관련 기준을 개선하고자 함
2. 분 류 기 준
1) 매입말뚝공법 기준별 용어현황
※ 매입말뚝공법의 비교(구조물기초설계기준해설, p384)
* 주) SIP(Soil-cement Injecetd precast Pile), SDA(Separated Doughnet Auger), DRA(Dual Respective Auger), PRD(Percussion Rotary Drill)
3. 고정액 및 천공직경 시공현황
1) 조사대상 : 9개 건설사업단, 73개 교량, 8,945본
◦ 공법분류 : SDA공법 7,763본(86.8%), SIP공법 1,182본(13.2%)
◦ 재료분류 : 강관말뚝 7,452본(83.3%), 복합말뚝 1,493본(16.7%)
2) 선단근고액 : 대부분 시방기준와 유사하게 시공
▶ 전문시방서 : 물시멘트비(W/C) 70% 이하
3) 주면고정액 : 대부분 시방기준 보다 높은 시멘트비로 시공
▶ 전문시방서 : 표준일축압축강도 490kpa 이상 (W/C 150% 수준)
4) 복합말뚝(폐단말뚝) 선단근고액 설계 및 시공 : 상세기준 없음
▶ 전문시방서 : 개단말뚝 위주로 내부(H=4d+1m)를 채우도록 명시 (폐단말뚝의 경우 내부채움 불필요)
◦ 선단근고액 시공 : 640본 (42.8%)
◦ 선단근고액 미시공 : 853본 (57.2%)
5) 매입말뚝 굴착직경 : 대부분 말뚝직경 + 100mm 내외 시공
▶ 전문시방서 : 말뚝직경 + 100mm 이상
▶ 구조물기초설계기준해설 : 말뚝직경 + 100mm 정도
◦ 100mm 이상 : 7,211본(80.6%)
◦ 100mm 미만 : 1,734본(19.4%)
4. 문 제 점
1) 기준별 명칭 상이 및 설계 오류 발생
ㅇ 기준별 명칭 상이, 영문화된 명칭으로 설계과 다른 시공사례 발생
- 설계: SIP 공법 → 시공: 프리보링 타격공법 or SIP 공법 적용
ㅇ 지반조건 및 공법특성에 맞지않는 설계적용으로 설계변경 발생
- SIP 공법은 공벽붕괴 방지를 위해 굴착액을 반영하여야 하나 미반영
- 현장에서 공벽붕괴 사유로 SIP 공법을 SDA 공법 변경사례 발생
<구조물기초설계기준해설(2009)> (p383)
SIP공법은 공벽붕괴의 가능성이 있는 현장조건에서 사용이 곤란함을 알 수 있다. SIP공법에서 굴착액을 사용하여 굴착 중 공벽을 보호하려는 시도도 있지만, 시공성 및 효과가 좋지않아 자주 사용하지 않는다.
2) 공법별 고정액(시멘트풀)에 대한 상세 기준 미흡
ㅇ 말뚝 공법 및 말뚝 재료 등을 고려한 상세 기준 미흡
- 선단근고액 : 폐단말뚝의 경우 내부채움은 불필요하나 설계사례 있음
- 주면고정액 : 시방서는 일수현상 등 고려 말뚝 주면공간의 2～3배 정도 주입량 산정
→ 설계시 주면공간 수량만 산정하나 시공시 설계대비 적게 시공
※ 매입말뚝 주면고정액 공사비 정산 부적정 감사지적(감사실-1792, 2016.9)
ㅇ 선단근고액과 주면고정액 배합비 상이로 시공성 불리
- 선단고정액과 주면고정액 동일한 W/C 적용 : 2,163본 (29.0%)
ㅇ 선단근고액과 말뚝내부채움에 대한 명확한 기준 부재
- 폐단말뚝은 선단근고액 중 내부채움, 타격 공법은 그 외 내부채움 삭제 가능
3) 매입말뚝 굴착 직경 시방기준 재검토 필요
ㅇ 전문시방서에서는 매입말뚝 직경 대비 100mm이상 굴착직경을 확보하도록 하고 있으나, 굴착직경은 구조적인 계산에 따라 산정된 범위가 아니고 시공실적 축적 및 장비성능 향상 등으로 공법 특성 및 적용장비 등에 따라 탄력적인 적용 필요
5. 개 선 방 안
1) 매입말뚝공법 분류 개선 ("도로교량 매입말뚝의 한계상태설계법 적용방안 연구" 참조)
ㅇ 고정액 명칭은 상위기준(구조물기초설계기준)에 맞춰 개정
- 시멘트밀크 → 시멘트풀, 선단근고액 → 선단고정액
ㅇ 공법분류 및 고정액(시멘트풀) 적용기준 정립
* 항타 : 말뚝 선단이 지반에서 말뚝 직경의 3배 이상 관입하도록 타격하는 것
* 경타 : 말뚝 선단이 지지층(굴착바닥면)에 안착될 수 있도록 타격하는 것
* 케이싱 : 말뚝 공벽붕괴가 예상되는 경우 적용
* 굴착 후 타격 시행시 주면고정액은 타격 후 주입 (미타격일 경우는 말뚝 내부채움)
☞ 필요시 케이싱, 굴착장비 표기 병행 : 예) 선굴착 후경타공법(케이싱+T-4)
2) 선단 및 주면고정액 배합비 통일
ㅇ 선단고정액과 주면고정액 동일한 배합비 적용으로 시공성 향상
- W/C = 70% (주면마찰력 확보를 위해 주면고정액 배합비 상향)
* 축소모형 매입말뚝 실험결과 W/C가 작은 경우 → 구근 형성 및 품질관리 유리
<구조물기초설계기준해설(2009)> (p384)
시멘트풀 배합비는 일반적인 조건에서 평균배합비(w/c=0.83~1.0)를 적용한다. 그러나 마찰력 위주로 시공될 필요가 있는 경우, 또는 지하수에 의해 시멘트풀이 희석되거나 시멘트풀이 유실될 가능성이 있는 경우는 부배합비를 적용하는 것이 필요하다.
ㅇ 주입량은 시공현황, 배합비 상향 등을 고려하여 현재대로 설계
- 푸팅 설치 전 일수현상 확인 및 고정액 추가 채움 실시
- 고정액은 자동계량장치를 통해 시공 후 주입량 정산
3) 매입말뚝 굴착직경 현실화
ㅇ 굴착직경은 말뚝직경+100mm를 기준으로 변경 가능하도록 개선
- 설계는 수량산출을 위해 말뚝직경+100mm를 기준으로 산출
- 시공계획서 작성시 감독원 승인에 따라 굴착직경 변경 및 정산
ㅇ 고정액(시멘트풀)은 자동계량장치를 이용하여 정산 시행
4) 매입말뚝공법 설계적용 방안
ㅇ 매입말뚝은 대부분 인접 지장물의 소음 및 진동에 대한 대책으로 적용되므로 항타공법 가급적 지양
ㅇ 지반 특성상 공벽유지가 불가능한 경우 효과가 확실한 케이싱 또는 내부굴착 공법 적용
ㅇ 개단형 강관말뚝은 선단고정액을 내부(4D+1m)까지 적용하나, 기성 콘크리트말뚝 등 선단폐쇄형 말뚝의 경우 선단고정액을 말뚝 외부에만 적용
ㅇ 말뚝내부 시멘트풀 완전 채움은 미타격(선단근고) 공법시에만 적용하며 이 경우에는 강관말뚝 적용
ㅇ 고정액은 공법 및 말뚝재료의 특성을 고려하여 설계 체적의 100%를 계상하고, 시공 후 정산 시행
6. 향후 추진계획
□ 현재 설계중인 노선부터 본 지침 적용
□ 향후 '고속도로 전문시방서' 개정시 개선내용 반영 및 상위기준 개정시 개선내용 반영 건의
7. 원본 다운로드