4) 매입 말뚝 : 기성제품 말뚝의 시공은 항타 공법이 지지력이나 시공 관리에서 가장 유리하지만 해머의 타격에 의해 발생하는 소음, 진동에 대한 각종 규제가 점차 강화되므로 저소음, 저진동 형태의 매입 말뚝이나 현장 타설 말뚝을 주택 밀집 지역, 도심지 공사에서 많이 사용하고 있다. 매입 말뚝은 지반을 선 굴착하고 말뚝을 설치하는 공법이며 선 굴착에 의해 관입 저항인 주면 마찰력이 감소되므로 말뚝을 설치하고서 항타 또는 시멘트 풀을 주입하여 필요한 지지력을 확보한다. 매입 말뚝은 기성 제품 말뚝을 이용하므로 말뚝 품질의 신뢰성이 크고 타입 말뚝과 비교하면 소음, 진동이 적으나 굴착시에 지반이 느슨하게 되어 말뚝의 선단 지지력과 주면 마찰력이 감소하는 것이 단점이다. 매입 말뚝 공법은 말뚝의 삽입 방법에 따라 선굴착 공법, 속파기(중굴) 공법, 회전 압입 공법으로 구분하며 각 공법은 굴착 장비, 굴착 방식, 시멘트 풀의 주입과 주면 또는 선단의 처리 방식에 따라 시공성과 지지력 특성이 다르게 나타나고 있다. 다른 말뚝 공법과 마찬가지로 소음, 진동, 근접된 지반 및 구조물의 변형, 배토 및 니수가 발생하는 문제가 발생한다.
- SIP 공법 : SIP 공법은 선 굴착 시멘트풀 공법이라고도 하며 최종 경타를 실시하는 방법과 실시하지 않는 방법이 있다. 공을 조성하고 기성 제품 말뚝을 삽입하므로 말뚝이 길거나 공벽 붕괴가 우려되는 사질토지반에서 소요 깊이까지 매설할 수 없고 지지력도 충분하지 않은 경우가 있다. 또한 긴 말뚝의 경우에는 굴착공과 기성 말뚝이 휘어지거나 말뚝 삽입 시에 공벽을 깎아서 소정의 깊이에 매설할 수 없는 경우가 발생한다. 말뚝을 압입, 회전 관입, 낙하, 최종 경타 또는 항타하여 시공하는 방식으로 굴착한 토사의 뱇ㄹ 여부에 따라 배토 방식과 비배토 방식으로 구분하며 시멘트풀의 주입 여부와 시공 방식에 따라 SIP 공법, SAIP 공법, SDA 공법, PRD 공법 등이 있다.
^ 경타를 실시하는 SIP 공법
* 말뚝 직경보다 50 ~ 100mm가 큰 연속 날개가 부착된 오거로 선 굴착을 하고 오거 중 공부를 통하여 굴착공에 시멘트풀을 주입한다. 오거를 인발한 후에 말뚝을 삽입하고 드롭해머 또는 유압해머로 최종 경타를 실시한다.
* 항타 공법보다 진동, 소음이 감소되지만 경타 시에 소음과 진동은 불가피하게 발생한다.
* 선 굴착에 의한 굴착 공벽의 지반 교란, 원지반의 지중응력 이완, 부적절한 시멘트풀의 배합과 주입 교반, 지지층 확인 등이 불확실하고 말뚝의 지지력 확보와 확인이 곤란하다.
* 지하수위가 높은 충적층(모래, 자갈, 점성토)에서는 공벽 붕괴의 우려가 있다.
^ 경타 없이 말뚝을 설치하는 SIP 공법
* 주변의 환경 조건이 경타를 허용하지 않는 경우에는 선 굴착을 하고 주면 고정액과 선단 고정액을 별도로 주입한 후에 삽입한 말뚝 선단을 굴착면 하부로부터 이격시킨다.
* 주면 고정액과 선단 고정액의 교반 장치가 필요하고 주면 고정액은 평균 배합비 이하의 빈배합을 사용하며 선단 고정액은 부배합을 적용한다.
- SDA 공법 : 굴착 배토 시에 지반 응력의 이완과 굴착 공벽의 붕괴에 따른 말뚝 지지력의 저감과 선단 지지층의 확인이 곤란한 점을 개선한 공법이다. 상호 역회전하는 내부 스크류 오거와 말뚝 직경보다 50mm가 큰 외부 케이싱 스크류의 독립된 2중 굴진 방식을 채택하여서 굴진 시에 서로의 반력 토크를 이용하여 평형 상태로 굴착할 수 있다. 오거와 압축 공기로 배토되는 토사나 암편을 육안으로 관찰하여 지층 확인과 지지층의 결정이 용이하다. 말뚝 선단과 주면에 시멘트풀을 주입하여 말뚝 주변 지반의 응력 이완을 방지하므로 선단 지지력과 마찰 지지력의 확보에 유리하다. 압입 또는 회전 관입에 의하여 말뚝을 지지층에 안착시켜서 경타로 인한 소음과 진동의 발생을 방지할 수 있으나 시공 품질의 확인을 위하여 최종 경타로 마무리한다. 지반에 조밀한 중간층 또는 전석층이 존재하거나 견고한 지반을 굴착하는 경우에는 오거 굴착이 어려우므로 오거 로드 끝에 에어 해머를 부착하여 사용한다.
- PRD 공법
^ 개요 : PRD 공법은 SDA 공법과 T-4 천공기에 의한 굴착이 혼합된 공법으로 말뚝 내부에 암반 천공 장비를 넣고 말뚝 선단부 지반을 굴착하면서 말뚝을 회전, 관입하는 공법이다. 강관 말뚝을 케이싱으로 사용하므로 공벽이 붕괴되지 않고 지하수위가 높은 지반에서도 동일한 시공성을 유지할 수 있으며 시공은 SDA 공법과 동일하다.
^ 특징 : 케이싱이 굴착공의 붕괴와 휨을 방지하는 효과가 있고 케이싱과 공벽과의 마찰 저항이 적다. 경사진 암반층에서 시공 정밀도가 우수하고 연약지반에서는 작업 효율이 저하하며 T-4 해머의 타격 시에 발생되는 소음에 의해 민원이 발생할 수 있다.
^ 시공 방법 : 강관 말뚝 내에 천공기를 삽입하여 굴착하고 굴착 시에는 천공기로 압축 공기를 주입하면서 굴착 토사를 강관 말뚝의 두부로 배출시킨다. 충분한 선단 지지력을 얻을 수 있는 지지층에 도달하면 말뚝을 삽입하고 시멘트풀을 주입한 다음에 강관 케이싱을 인발한다. 강관 케이싱이 인발되면 드롭해머 또는 유압 해머로 말뚝에 경타를 실시한다.
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