말뚝의 종류 |
말뚝의 구경(mm) |
단면적(㎠) |
압축강도(kg/㎠) |
축방향 최대장기하중(ton) | |
외경(D) |
두께(T) | ||||
STEEL PIPE |
508 |
9 |
141.1 |
2400 |
220 |
3).동재하시험 순서
- 파일 근입 완료 후
- 파일 천공[2~3mm 센서(4개)부착용 구멍 6개] 후 자동타격기록 센서 부착
- 항타분석기와 파일의 센서 연결
- 항타 자립식측정대 및 기록지 파일부착
- 항타장비가 가장 원활하게 항타할 수 있는 항타높이를 설정하여 일정하게 항타한다
- 타격당 말뚝관입을 확인하며 동재하시험을 수행하고 최종관입깊이까지 근입
- 드롭함마에 의한 경타로 항타분석기에 자동으로 기록되는 데이터 입수
- 10회 이내의 항타(당 현장값 2.5mm이상 근입)와 함마의 리드를 조정하며 항타중량 을 점차 높이며 파일의 항타응력 이내에서 최대의 시항타를 함으로서 최대 지지력을 구할 수 있으며, 항타근입 기준을 초과하여 항타를 할 경우 지지력은 증가하여 구조 물은 더 안전하게 설치되지만 파일의 손상을 가져올 수 있으며 경제성이 없다.
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- 파일의 안정 후 약24시간 후 재 동재하시험을 하여 현장값을 구한 후 사무실 분석 후
동재하시험 결과를 감독관에게 제출한다.
- 동재하시험은 시방서 기준대로 시행하나 통상 건물기초 당 2~3개소를 시행한다.
표5,동재하시험 전경
2-3-4.정재하시험(Pile Load Test)
정재하시험은 ASC동의 중굴착 #1,#3번공을 실시하였으며, 현재 직항타인 #2번공을 추가로 실시중이며 최종 결과를 분석 후 관계 기술진 및 발주자, 감리단, 시공사 종합 회의를 거쳐 지지력의 주면마찰력과 부주면마찰력 등을 종합 판단 후 결론을 얻어 본항타를 실시할 예정이다.
1).시험목적
정재하시험의 목적은 동재하시험으로 나타난 지지력을 최종 축하중에 의한 재하시험을 실시하여 강관말뚝의 허용지지력을 구하고 말뚝기초 시공의 안정성을 구하며, 동재하시 험 결과로 제시된 항타관리기준을 확정하는데 그 목적이 있다.
2).정재하시험 방법
정재하시험 방법에는 주로 지지력의 2배수의 철근,파일 등으로 ①사하중을 직접 주는 방식 ②앵카를 설치하여 유압쟉키에 의한 재하중을 말뚝에 가하는 앵커반력 재하방식,
③주변말뚝이나 지지말뚝을 시공하여 이를 반력말뚝으로 재하하는 방식 등이 있다.
당 현장은 현장여건상 PHC 보조파일을 8개소를 타입하여 이를 반력말뚝으로 하여 설 계지지력 142.86tonf/본의 2배수인 288tonf/본의 재하중을 주는 주변반력말뚝을 이용한 수정재하방식으로 재하대와 400Ton 유압쟉키를 이용하여 정재하시험을 실시하였다.
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통상 현장에 기 타설된 주변의 말뚝을 이용함으로서 시간 및 비용을 절감할 수 있으나 현장 여건이 불가함으로 D500mm x 50m x 8개소의 PHC파일을 지지파일로 별도 시공하고 폐기 하게 됨으로서 정재하 1개소당 약 1,500만원의 경비가 소요되었으며 가능한 현장의 주변말뚝을 사용하는 방안을 강구하여야 할 것이다.
일반적으로 정재하시험은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 250개소당 1회 또는 구조물별로 1회로 시방서 조건에 맞도록 시행한다.(당 현장 ASC동 시방서의 경우 193개 파일에 2개소 실시)
3).정재하시험 순서
- 재하말뚝의 두부 정리
- PHC 보조파일 항타(8개소 x 50m 약 8시간 소요)
- 보조파일 두부정리
- 재하대 설치 : H형강 및 I형강
- 보조파일과 재하대 연결 : 파일 강선과 재하대를 쐐기형 강봉으로 연결
- 유압쟉키 및 유압펌프, 압력계 설치
- 재하중 8단계에 의한 재하시험 실시
◆ 재하중 단계 : 재하하중은 최대하중(288tonf)을 8단계로 구분 36tonf 단위로 재하하였다.
각 하중단계에서 말뚝머리의 침하율이 시간당 0.01인치(0.25mm) 이하가 될 때까지, 단 최대 2시간을 넘지 않도록하여 재하하중을 유지한다.
◆ 계측 시간 : 시험 재하중단계 - 0, 1, 3, 5, 10, 20, 30분. 제하중단계 - 0, 1, 3, 5분
◆ 관련 규정 : KSF 2445-87, ASTM D1143-81 참조
한국지반공학회 추천, 대한주택공사 시험개선방안 참조
- 재하 시간별로 압력계이지를 확인하여 최종 288tonf/본의 지지력과 침하여부 확인
4).정재하시험 결과
시험말뚝 |
분석방법 |
항복하중(T/본) |
안전율(Fs) |
허용하중(T/본) |
비 고 | |
ASC동 No,27
관입깊이 47.00m |
항복하중기준 |
P - S |
288.00 이상 |
2.0 |
144.00 이상 |
|
log P-iog S |
288.00 이상 |
2.0 |
144.00 이상 |
| ||
S -logT |
288.00 이상 |
2.0 |
144.00 이상 |
| ||
P-ds/d(logT) |
288.00 이상 |
2.0 |
144.00 이상 |
| ||
Davisson's |
288.00 이상 |
2.0 |
144.00 이상 |
| ||
전침하량기준 |
0.1d(50.8mm) |
전침하량 |
25.865mm |
기준이내 | ||
순침하량기준 |
0.025d(12.7mm) |
순침하량 |
5.440mm |
기준이내 | ||
최종 분석결과 허용하중 |
144.00tonf/본 이상 |
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5).정재하시험 단계별 사진
1. PHC 반력말뚝설치
2. 재하대 설치(H-pile)
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3. 400톤 유압쟉키 설치
4.재하대와 반력파일을 강봉으로 연결
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5. 침하계 설치(강관 위 쟉키,반력판)
6. 재하실시-8단계 진행(하단:유압호스 및 압력계)
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7. 감리원 검측 및 단계별 사진촬영
2-4. 주면마찰력과 부주면 마찰력
2-4-1. 주면마찰력
주면 마찰력이란 강관파일 시공 후 시간이 경과됨에 따라 굴착공 주위의 흐트러진 지층이 점점 강관과 밀착 또는 굳어짐으로서 강관과 지층과의 마찰력을 견고하게 만들어 주며 이는 강관파일의 지지력을 증가시키는 원인이 된다.
2-4-2. 부주면 마찰력
부주면 마찰력이란 선단지지말뚝이 점토층, 해안 뻘층 등을 관통하여 지지층에 박혀있는 경우에는 포화된 점토나 뻘층에 새로운 성토를 하거나 지하수위가 저하됨으로서 지층에 압밀 침하가 발생하게 된다.
이러한 마찰력은 주면마찰력과 반대로 지층은 말뚝에 하향의 마찰력을 유발시키게 되는데 말뚝에 기본지지력 외 재하하중을 증대시키는 마찰력을 부주면 마찰력이라 하며, 일반적으로 점토층 등에서는 설계지지력에 부주면마찰력 +값을 합한 지지력으로 시공하게 된다.
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2-4-3. 김해현장의 부주면 마찰력 검토
당 현장은 설계도서 검토 및 시항타결과, 동재하시험결과를 관계기술진과 담당자 20명이 3차례의 토의를 거쳐 지지력검토 및 부주면 마찰력에 관하여 집중적으로 검토하였으며
그 결과 당 현장은
충적층인 주 지층이 모래, 사질토, 자갈층으로 구성되고 지상에 압밀침하의 원인이 되는 성토등의 재하가 없고, 지하수의 영향 역시 평야지대로서 수위변하가 적고 낙동강의 조수간만의 차 역시 낙동강하구언의 설치로 많은 영향이 없는 실정으로 부주면 마찰력의 영향을 별로 받지 않는 것으로 나타났다.
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