스크랩 S.I.P 공법

[상콤이]

공법명 : SIP 기초 공법 ( SOIL CEMENT INJECTED PRECAST PILE METHOD )

1. 용 도

  - 지지력 증대, 저소음, 저진동, CEMENT PASTE, 말뚝강성증대, SOIL CEMENT, PRECAST PILE

2. 개 요

  1) 오거로 천공할 때 원지반에 CEMENT PASTE를 주입하여 각반하므로서 양생후에는 주면지층의 강도가 증대되어 말뚝주면의 마찰력을 크게 증대시키고 아울러 선단부에서도 각반된 SOIL CEMENT가 완전히 충진되어 말뚝의 침하량을 최소화시키는 공법이다.

  2) 오거 장비로 소요말뚝 구경보다 직경이 10CM 정도 크게하여 천공하며 굴진시 오거비트를 통해 CEMENT PASTE와 BENTONITE를 혼합한 용액을 주입하여 공벽을 보호하면서 설계심도까지 굴진한다. 지지층 부근에서 부배합의 CEMENT PASTE를 주입하여 원지반토와 충분히 각반하므로서 확장된 선단지지층으로 사용할 수 있게 한다.

3. SIP 공법

  1) 오거로 지반을 선굴착

  2) 오거 인발시 시멘트풀 주입

  3) 지지력 확보 원리

     - 시멘트풀과 말뚝 벽면간의 주면마찰력이 위주

     - 주면마찰력은 시멘트함량과 원지반 조건에 영향을 받는다.

  4) 주면마찰력을 확보하기 위해서는

     - N값이 양호한 지반 내에 충분한 관입깊이를 확보하여야 한다.

     - 이를 위해서는 최종항타가 필요하다.

  5) 공법의 적용 조건

     - 주변 여건상 최종 항타가 가능한 조건일 것

     - 충분한 주면마찰력을 얻기 위하여 N값이 양호한 지반 내에서의 충분한 관입 깊이가 확보되는 조건일 것

*SIP 공법의 시공 과정

①오거굴착 개시

②오거굴착, 굴착액 주입

③오거굴착 완료, 지지층에 근입

④오거굴착, 선단부 고정액 주입 및 혼합

⑤오거인발, 주면고정액 주입

⑥말뚝삽입, 자중에 의한 삽입

⑦각종 Hammer 및 유압 Jack에 의한 최종 관입

4. 품질관리를 위한 현장 상주 인원

  - 매입말뚝시공은 시공관리수준에 따라 품질에 많은 차이가 있는바 일반 기능공과 구별하여 별도의 시공관리엔지니어가 시공관리를 수행함이 타당할 것으로 사료된다.

5. 장비 및 PILE 길이, 시멘트 배합비, 시공법

  - 시공에 관한 각 현장의 주변여건과, 지반의 제반 조건 등을 고려하고 또한 시항타를 실시하고 난 후 면밀한 검토후 결정한다.

6. 시항타

  1) 시험 말뚝의 시공은 설계지지력, 토질상태, 말뚝길이, 시공기간 및 계획한 시공 기계의 적정성 등의 확인이 그 목적이며 시항타시의 장비 및 현장 조건은 본항타시에 조건과 동일토록 해야 한다.

  2) 시항타 本수는 아파트 1개 동당 3개소 정도가 적정하나 상태에 따라 시항타 本수를 적의조정한다.

  3) 시항타의 기록은 시공을 위한 중요 자료이므로 현장요원은 필히 관련 자료를 보관토록 해야 한다.

7. 최종관입량

  1) 각종 Hammer의 경우 최종관입량의 check는 말뚝 10본당 1회씩 실시함이 적정하나 이는 현장 여건에 따라 적의조정함이 타당할 것임.

  2) 유압 JACK의 경우 Load Cell을 이용하여 압입 하중을 말뚝 20본당 1회씩 실시하며, 현장에 따라 실시량을 조정한다.

8. Pile의 하차 및 야적

  1) Pile 하차는 2점 지지를 원칙으로 한다.

  2) 야적은 지정한 위치에 지반 정지 및 야적 준비 작업이 완료된 후 품질관리기사의 입회하에 균열 및 하차에 대한 검사후 사용여부를 확인한다.

  3) 균열 기준은 육안 확인으로 0.05MM 이하로 하며, 야적은 2점 지지로 한다. (양단부의 L/5 지점)

  4) 야적은 2단 이상 적재하지 않는다. ( 현장 협소시 품질관리기사의 입회하에 정확한 지지대와 버팀목을 이용 주의하여 3단 적재한다. )

9. PILE 의 건입

  - PILE 관입시키기 위하여 건입할 때에 PILE의 매달은 점의 단면 이하에는 자중에 의하여 측방향 인장력이 발생되므로 이에 의해 파일 손상이 생길 수 있으며, 동시에 건입시 파일의 연직성이 불량한 경우에는 천공된 공벽의 함몰 및 관입성에 문제가 발생될 수 있으므로 이를 방지하기 위해 상단부 2M 지점에서 매달아 건입함을 원칙으로 한다.

10. 항두 정리

  1) 고강도 파일의 항두 정리는 1차로 그라인더를 이용하여 cutting하고 cutting 길이는 아래와 같다.

 

구  경	Φ350mm	Φ400mm	Φ450mm	Φ500mm	Φ600mm
길  이	15mm	20mm	25mm	30mm	35mm

  2) 2차로 파쇄집게를 장착한 유압기로 커팅하며 상부로부터 하부로 실시한다.

  3) Cutting level 은 G.L + 10 ~ 40 cm 구간은 PC강선을 완전히 노출시킨 후 정리한다.

11. 본 항타시의 관리

  1) 파일 시공시 연직도 check

  2) cement paste 배합비 관리

  3) 파일의 품질 검수

  4) 시공 위치의 확인

  5) 천공 및 관입깊이 관리

  6) 시공 현황 파악, 보고, 기록

  7) 문제 발생시 대책 검토, 제시

12. 파일 시공의 안전

  1) 작업자 및 품질관리 요원은 규정에 따라 작업을 안전하게 수행한다.

  2) 말뚝과 항타장비의 전도에 유의한다.

  3) 항타기 조립 해체 및 이동시 안전담당자 상주.

  4) 용접작업시 안전보존 장치를 필히 한다.

  5) 발전기 등 전기 시설에 누전, 감전에 주의 한다.

  6) 작업자 상호간에 안전요원화한다.

  7) 수시로 작업자의 안전 교육을 실시한다.

* 말뚝 기초 공법의 비교

 

	장   점	단   점
타입 말뚝 공법	1. 기성 제품이므로 말뚝 본체의 품질이 좋다. 2. 시공속도가 빠르고, 시공관리가 비교적 용이하다. 3. 소규모 공사에도 부담이 크지 않다. 4. 수위에 관계없이 시공이 가능하다. (선박에서도 시공이 가능) 5. 항타공식에 의한 타격관리가 가능하다.	1. 소음,진동이 생기므로건설공해문제가 일어날 수가 있다. 2. 긴 말뚝의 경우 이용이 필요하다. 3. 콘크리트 말뚝의 경우 직경이 커지면 중량이 커지게 되고 운반취급이 불편하다. 따라서 큰 직경 말뚝으로는 좋지 않다. 4. 소정의 길이로 타입중지가 되지 않을 경우 길이 조정이 필요하게 된다. 5. 공장에서 현장까지 운반할 필요가 있고 운반도중에 말뚝이 손상될 수 있다.
매입 말뚝 / 내부 굴착 공법	1.진동, 소음이 적다. 2. 기성 제품이므로 말뚝본체의 품질이 좋다. 3. 대구경의 말뚝도 시공가능하다. 4. 타입하는 일이 적으므로 인접 구조물에 영향이 적다.	1. 시공관리가 타입방식에 비해서 어렵다. 2. 오수처리, 비토처리가 필요하다. 3. 콘크리트 말뚝의 경우, 큰 직경의 말뚝이 되면 시공장비가 대형화하고, 능률이 떨어진다. 4. 지반을 교란하므로 지지력이 적다.
현장 타설 말뚝	1. 진동, 소음이 적다. 2. 대구경의 말뚝도 시공가능?. 3. 이음이 없고 긴 말뚝하나로서 완성한다. 4. 길이조절이 비교적 용이하다. 5. 굴착토사에 의한 중간층 및 지지층의 토질을 확인할 수 있다. 6. 타입하는 일이 없으므로 인접 구조물에 대해 영향이 적다.	1. 시공관리가 타입방식에 비해서 어렵다. 2. 오수처리, 배토처리가 필요하다. 3. 지반을 교란하므로 지지력이 적다. 4. 작은 직경의 말뚝 시공이 불가능하다. 5. 말뚝본체의 신뢰성은 기성 말뚝에 비해 적다.

 * 참고 자료

1. 지지력 비교

 

타입말뚝공법	SIP 공법	SIP + 직타공법
5S 공식 적용 Ra = Wh*H / (5S+0.1)   Ra : 장기허용지지력(TON)   Wh : 햄머의 중량(TON)   H : 햄머의 낙하고(M)   S : 타격당 관입량(M)	Meyerhof 식 Ru = C1*N*Ap + 1/5*Ns*Ls*Ψ C1:지지력계수 N :파일선단평균N치 Ap :파일선단면적  Ns : 파일심도평균N치 Ls :파일길이   Ψ:파일주장	5S 공식 + Meyerhof 식 R = Wh*H / (5S+0.1) + 1/5*Ns*Ls*Ψ (직타/선단지지력) + (SIP/마찰력)

- 동적지지력 계산공식

1) 하일리식

Ra = 1/3 * {W*H/(S+C/2) *1.63 * W/(W+(P+Wd)}

C = Cc + Cp + Cq

Ra = 허용지지력

W = 램중량

H = 램의 유효 낙하 높이

S = 타격에 의한 관입량

C = 순간 탄성변형량의 총합 (쿠션재의 순간 압축량 + 파일의 순간 압축량 + 지반의 순간 압축량(진동량))

P = 파일 중량

Wd = 캡 및 돌리 중량

1/3 = 허용 안전율 (장기하중)

e = 보정계수 (1.63)

2) 파동이론 공식

Ra = 1/3 * {A*E*K/(Eo*L1) + N*U*L2/Ef}

Ra = 허용지지력

A = 파일의 순단면적

E = 파일의 탄성계수

K = 리바운드량

N = 파일 주변의 평균 N치

U = 파일의 원둘레

L1 = 파일의 길이

L2 = 파일의 관입길이

W = 램중량

P = 파일 중량

1/3 = 허용 안전율 (장기하중)

Eo = 보정계수 (프리보링후 최종타격 마감 : (2.0 * W/P)⅓ )

Ef = 보정계수 (프리보링후 최종타격 마감 : 10 )

3) 5S 공식

2. 시멘트 배합비

①굴착액

  물 : 시멘트 = 1㎥ : 400~800kg

②주변 고정액

  물 : 시멘트 = 1㎥ : 266kg

③선단부 고정액

  물 : 시멘트 = 1㎥ : 1,428kg

④실시공 배합비 (지지 선단부가 풍화암이나 연암,경암이어서 선단지지력이 충분하였을 때는 선단 고정액 대신 주변 고정액의 시멘트 함량을 2.5배 이상이 되도록 한다.)

  물 : 시멘트 = 1㎥ : 665kg(16.6 포대)