SIP공법

SIP공법

말뚝 선굴착공법

 

Ⅰ. 개요

 

   -파일공사중 SIP공법의 시공단계별 유의사항 및 문제점을 분석하여 최적공기내

    안전사고없이 소요 품질(지지력) 확보를 목적으로 함

 

Ⅱ. 시공방법

 

    1. 천공후 경타

       가. 오거천공(지지층+3D)-교반-오거인발-말뚝삽입-경타(천공깊이-2D 이내까지)

       나. T4 천공(지지층+3D)-ROD 인발-시멘트 페이스트 주입-말뚝삽입-경타

     

     2. 케이싱부착 경우

       가. 오거,T4천공(케이싱 동시 삽입)(지지층+3D)-오거,갱인발-시멘트페이스트

                주입-케이싱 2-3회 교반-말뚝의 삽입-케이싱 인발-시멘트 페이스트

                재주입-경타

 

Ⅲ. SIP공법의 업무 흐름도

시공계획수립

           

           . 하도급업체 선정

           . 말뚝배치도 작성

           . 자재선정(말뚝,시멘트) 및 공장점검

           . 말뚝장비,시멘트 페이스트 공급장치 선정

           . 일정계획수립(전체공사일정,시험시공 및 재하시험,두부정리)

시공준비

 

           . 장애물조사 및 처리

           . 지층이 자갈층,전석층 경우 지반개량 또는 공법 변경

           . 터파기면 다짐 및 배수로 설치

           . 항타장비의 진입조치(치환,복공판)

           . 파일위치 검측

           . 파일적치공간 확보

     

               

시항타

         

           . 동당3본이상 동일조건에서 시공

           . 재하시험 실시 및 설계지지력 변경

         

본항타

           . 재하시험 실시

           . 항타후 검사

           . 파일 보강

           . 항타기록부 작성

두부정리

         

사후관리

           . 충격,내부 이물질 투입 방지

 

Ⅳ. SIP 공법의 문제점

    1. 주변마찰력 부족

       . 시멘트 페이스트 배합 불량

       . 시멘트 페이스트의 불규칙 분포

       . 시멘트 페이스트의 누수

    2. 선단지지력의 부족

      . 말뚝의 수직불량

      . 파일의 중파

      . 지지층 판정 오류

       . 공벽 붕괴에 따른 지지기반까지의 미도달

       . 램중량의 부족

    3. 주변마찰력+선단지지력의 부족

    4. 최종항타시 말뚝의 파손

      . 램중량부족시 낙하고 증대

   

Ⅴ. 중점관리 사항

   1. 품질관리

       . 설계지지력의 충분한 발현가능 확인

       . 시멘트페이스트의 품질관리

       . 근입깊이의 확인

       . 시공종료후 재하 시험을 통한 지지력확인

   2. 안전관리

        . 항타기의 전도 방지
        . 크레인으로 말뚝운반시 충돌, 낙하
        . 감전 
        . 추락사고  

   3. 환경 및 민원 관리

        . 소음,진동,매연에의한 주민피해 예방

       

Ⅵ. 시공단계별 관리사항

   1. 하수급인의 선정

       . 건설업종 등록 업체

       . 시공실적,장비,인력 보유 현황을 고려

 

   2. 말뚝배치도 작성

       . 동별 전체말뚝 도면 작성

         - 일련번호,시항타 위치 표기

         - 말뚝간 이격거리,집수정위치,공동구 위치 표기

       . 지반조사보고서와 기초설계자료를 토대로 전체 종,횡단도를 합성하여 추상단면도

        를 작성 파일별 최종관입량 추정

        (말뚝군을 결정시는 15M 이내의 간격으로 분할하여 작성)

 

    3. 말뚝 자재선정 및 공장점검

        가. 1일 생산량 및 재고량 확인

        나. 생산공장의 다변화

        다. 파일공장 검수

            . 파일 시험

               - 시료채취 : 러트에서 무작위로 2개 시료를 채취

               - 처음 체취한 2개중 1개에 대하여 시험 실시

               - 2개중 1개라도 균열 시험에서 균열 방생시 그로트에서 다시 4개를 채취

                 하고 4개가 모두 합격하면 해당로트 전부 합격 처리

            . 균열시험 : 기준균열 휨모우멘트를 가할 경우 균열이 없어야 함

          . 파괴시험

              - 파괴 휨모우멘트는 기준균열 휨모우멘트의 1.5배 이상

              - 파괴시험후 완전히 파쇄하여 배근상태,두부 보강상태등 확인

          . 힘강도 시험

              - 파일 길이의 3/5을 지간으로 중앙에 연직하중 P를 가함

    4. 장비의선정

        가. 항타기

           . 굴착시 오거 또는 T4의 흔들림을 방지할수 있는 3점지지 말뚝항타기

           . 리더 조립후 수직확인용 추,트렌싯을 리더의 전면에1개,측면에 1개등 2면 이상 설치

           . 항타기 리더와 말뚝(10CM 마다 눈금표시 및 1M 마다 숫자표시)-시항타

           

        나. 오거 구동장비 : 100HP 이상

        다. 말뚝삽입 보조장치

           . PILE DRIVER(안전장비) : 20T 이상

           . DROP HAMMER

              . SIP 공법 경타등에 사용하며 크레인 리더에 별도 장착

              . 램중량 2T 이상으로 자유낙하로 타격

         라. SCREW

           . 말뚝직경+100MM

           . 봉형(토사와 시멘트 페이스트 교반)과 나선형(혼합토사를 상하로 이동시킴)으로 구분

         마. AUGER HEAD

           . 선단에 비트가 부착되어 회전으로 굴착 및 배토

           . 로드 내부가 비어있어 오거 선단에서 시멘트 페이스트 주입

         바. 자동계량 플랜트

           . 믹서용량 50L -2조이상,모르터 펌프의 토출압력 10KGF/ M2 이상

           . 시멘트 페이스트의 W/C 비(83%)를 정확히 측정할수 있는 시멘트 및 물의 자동계량 장치 부착

         사. 발전기 : 125-175KV

           

 5  항타장비의 진입조치

    .시공시의 필요공간,기자재의 진출입로 확보

    . 연약지반치환

      - 두께60MM 혼합골재 또는 두께 80정도의 양질토사로 치환

    . 복공판 사용

      - 복공판의 긴방향이 항타기 주행방향과 직각으로 설치

    . 배수구를 설치하여 지표수 배수

 

6. 시험시공(시항타)

   . 동당3본이상

   . 지층변화가 심하거나 불규칙한 토층일 경우 토층의 변화시마다 2본 시행

   . 굴착심도까지 천공시 항타장비의 rpm및 암페어를 확인 기록하여 본시공시

     천공심도 추정자료로 활용

   . 지반조사서상의 표준관입시험의 N치 50정도(풍화토층 이상)를 지지층으로 하며

     천공선은 말뚝선단이 지지층 이하에 묻혀야 함으로 지지층에서 말뚝 직경의 3D 이상 굴착

   . 시험시공2주후 재하시험 결과치 확인한다음 본항타 시행

   . 시항타시 유의 사항

      -시항타 말뚝은 길이별로 다소 여유있게 준비

      -시항타 정재하 시험방식 결정 상재자재 구비(주변말뚝 6M 미만시 상재식)

 

 7. 본항타

     가. 파일의 자재 검수

        . KS 표시 및 제작일자 확인(재령 28일 이상 사용)

        . 외관검사

         - 균열(물뿌림 확인),길이,외경,휨(L/50이하) 슈부분과 본체 연결부위, 파일내부 골재 재료분리 및 두께균일 및 미달여부

         - 두부평탄성,파손여부(평탄성 불량시 재료파손)

         - PC 강선 고정부 돌출이 없어야 함

   . 슈미트 햄머로 강도 확인(콘크리트재령 28일 압축강도 : 800KG/CM2) )(7.85KN/CM2)

   . 말뚝의 허용 오차

      - 길이 : 길이의 +-0.3%

      - 바깥지름 : +5,-2

      - 두께 : +제한없음,0

나. 파일의 적치

    . 단지내 주적치장소를 결정후 침하가 없도록 다짐 정리후 적치

    . 파일 적치는 항타위치에서 가장 가깝고 항타기와 동일 레벨에 가급적 2단이하로 휘어지지 않게 적치

    . 사용규격,길이,사용순서에 의한 적치

    . 말뚝 받침대는 동일 연직선상에 배치(90*90각재 사용)

    . 현장반입후 적치 및 운반시 충격을 받지 않도록 유의

 다. 파일의 표시

    . 파일의 눈금표시는 매본마다 상단부에 붉은색 페인트로 3.0M까지 0.5M 간격으로 표시

 라. 검측장비 준비

    . 수직기,최종관입량 기록대,거울,손전등,신호깃발,호각,실등

 마. 파일시공 위치표시

    . 건물의 구조중심선 및 파일 위치표시등이 원활하도록 지반면을 고르고 바닥이 건조한 상태를 유지

    . 수평규준틀을 가능한 지반면에 설치하고 인조점 설치

    . 지반면에 구조중심선 먹줄 시공

    . 말뚝심 표시

       - 시항타후 설계지지력 변경가능함으로 꽂심 미리 시공 금지

       - 상단에 리본을 부착한 각재 또는 철심 사용

    . B,M 사용 기준점 재확인

    . 가설 수평 규준틀에 실을 띄우고 장석을 사용하여 종,횡을 정확히 시공

    . 최초 파일심놓기는 굴착시 배토로 인하여 확인이 불가능 함으로 실띄우기를 시행하여 시공위치 확보

     

 바. 파일 세우기

   . 말뚝 끌어올릴때 기 시공된 말뚝 충격 금지

   . 말뚝 길이가 12M 이하인 경우 상단에서 2M 지점,13M 이상인 경우 상단에서 말뚝길이의 1/4지점과 1/2지점의 2개소

   

 사. 오거수직상태 확인

     . 물수평기이용

 

 아. 전류계를 이용한 지지층 확인

      . 오거 천공시 시험시공시 확정한 전류치 범위설정 운영(풍화암 (N치 50/15)상단 경우 100HP(마력)시 150-250A 정도 기준

      . T4 천공시 전류치 변화가 없어 전류치로 관리가 곤란함으로 주상도,기초시공등을 참고하여 천공선까지 굴착

      . 천공,케이싱 변행공법 적용시 마찰력 감소로 일반오거 사용시보다 단단한 지층까지 천공이 가능함으로 일반오거보다 전류치를 하향 조정

  자. 고정액(시멘트 페이스트)관리

      . 가동배처 플랜트에서 시멘트와 물의 배합비를 83%로 배합

        (물 730kg/시멘트880kg)

      . 시멘트 페이스트 배합비 수시확인(시료채취-가열 물증발-남은시멘트중량측정-

         - 증발된물 중량측정-물시멘트비 계산)

      . 압축강도는 200kg/cm2 이상 관리(교란전 흙의 압축강도 5kg/cm2)

  차. 시멘트 페이스트의 주입 및 교반

      1) 오거천공시

         . 오거내부 압송로드 이용 주입

         . 오거를 상하 2-3회왕복(3d이상)하여 하부토사와 시멘트 페이스트 1차교반하여

            파일 구근형성

         . 파일1본에 소요되는 시멘트 페이스트량을 파악하여 1회 배합후 전량 교반

         . 자유낙하시킨 말뚝을 1-2m 정도 상하왕복하여 2차교반

      2) t4 천공시

          . 천공후 로드를 인발한후 별도의 압송로드로 주입

          . 공벽의 붕괴로 하부의 구근형성이 어려우므로 파일 삽입시 파일과 공벽사이로

            압송로드를 설치하고 f파일을 상하 왕복하면서 페이스트 2차주입 시행

       3) 케이싱 설치시

          . 천공후 케이싱내부에 시멘트 페이스트 1차 주입 시행

          . 케이싱을 상하로 2-3회 왕복하여 하부에 soil 시멘트 구근 형성

          . 파일 삽압후 케이싱 인발을 할 경우 케이싱과 파일사이 공간에 충분한양의

            페이스트를 주입하면서 서서히 인발

       4). 고정액 시공관리시 유의사항

          . 하부 잔토와 충분히 교반

          . 사질지반의 경우 시멘트페이스트가 유출됨으로 인발속도를 늦추어 교반

          . 당일 시공한 파일은 시멘트 페이스트를 투가주입

          . 24시간 경과후 시멘트 페이스트 충진상태 확인하여 부족할 경우 밀실하게

            재충전

카) 말뚝삽입 및 경타 관리

   . 파일세우기시 공벽붕괴 방지를 위해 2점지지

   . 파일세우기-파일을 공내1m 삽입-파일수직도보정-자유낙하

   . 안착말뚝 수직확인후 경타하여 천공선에서 0-2d 이내 도달

   . 램중량 : 드롭햄머 3.5t,낙하고 2m,유압햄머 4T 1M

   . 적정 큐션재 사용

타) 재하시험

   .  시험빈도

      - 시항타 : 정재하시험 2회/1개동,재항타동재하시험2회(,soil cement 양생기간 14일 부여:불리한 조건의 말뚝에 실시하며 각동의 좌우 1개소에 시행함)

      - 본항타 : 재항타 동재하 시험 1회(호박돌,전석층 분포지반에는 정재하시험 2개동당 1회)

      - 항타시 동재하 시험을 실시하고 동일한 말뚝에 대하여 재항타시 동재하 시험을

        실시하여 말뚝의 선단지지력+주변마찰력의 합성내력을 파악할수 있음

파) 항타후 검사

    . 거울 다림추등으로 항타즉시 매본 중파여부 확인

    . 위치오차 측정

        - 기준줄을 설치하여 위치 오차 측정

      . 수직여부 확인 : 허용오차 l/50이내

      . 항타완료후 보강타가 어려움으로 항타즉시 검사하여 필요시 보강파일 시공

 하)보강방법

     1) 설계위치에서 벗어난 경우

         . 75-150mm 인 경우 : 중심선 외측으로 벗어난 만큼 기초확대 및 기초철근

                                 1.5배 보강(독립기초,줄기초,매트기초판 외곽말뚝)

          . 150mm 초과시 : 구조검토하여 추가항타 및 기초보강

    2) 중파의 경우

         . 설계위치에 인접하여 추가항타

         . 말뚝중심선 외측으로 벗어난 만큼 기초폭 확대 및 철근 1.5배 보강 1.5배 보강(독립기초,줄기초,매트기초판 외곽말뚝)

    3) 말뚝머리가 전반적으로 낮은 경우

         . 기초판 두께 증가 및 철근량 확대

    4) 말뚝머리가 부분적으로 낮은 경우

거) 두부정리

    .  항타완료후 말뚝에 커팅,버림상단,지반조성면 3개를 표시하고 커팅선을 둥글게 전면에 표시하여 1cm 이상 깊이로 커팅

    . 절단부분의 15cm 밑 철밴드를 설치하여 말뚝을 단단히 보강

    . 커팅상단 30cm 상부를 해머 및 유압식 파쇠기를 사용하여 콘크리트 파쇄후 30cm

      의 여장길이를 확보하여 철근을 절단하고 두부의 균열을 방지하기 위해 철근을 먼저

      수직으로 세움

     . pc 강선을 절단하기 전에 잔여말뚝의 콘크리트를 완전히 파쇄

     . 절단면을 정,날망치를 이용하여 평활하게 마무리

     . 두부정리는 바닥면과 수평지게 하고 파손된 콘크리트가 붙어 있거나 오염되지

     . 정의 끝을 내부 및 위로 향하게 하여 내부 콘크리트가 보이지 않도록 함

     . 두부파손 및 균열의 경우 균열부 하단까지 절단하여 내림시공 않도록 할 것

     . 항두막이 c급 콘크리트는 pvc 캡을 고정시키고 c급 콘크리트를 타설하되 상단을 

       매끄럽게 하고 콘크리트가 항두에 덮히지 않도록 시공한다

         * pvc 캡 3곳이상 결속하여 콘크리트 타설시 함몰예방

 

  너) 항타완료후 두부 보강

      . 항타후 두부막기용 잡석 콘크리트 시공전까지 충격손상 및 내부 이물질 방지

      . 마대자루,비닐등 보양

 

Ⅶ. 동절기공사 관리방안

    . 말뚝주변의 고정액이 기온 저하시 1M(동결심도)까지 얼수 있음

    . 평균기온 4도 이하가 예상될 경우 부어넣을때 온도를 10도이상20도미만으로 관리

       - 자동계량플랜트 보양조치

       - 시멘트 보완조치

       - 필요시 물 가열하여 혼합 사용

       - 시공파일 동결방지토록 보온조치

 

 Ⅷ. 안전 및 환경관리

    1. 안전관리

       가.사고발생요인

           . 항타기의 전도 방지

           . 크레인으로 말뚝운반시 충돌, 낙하

           . 감전 ,추락사고  

       나. 대책

           . 항타기의 접지압이 충분히 견딜수 있도록 조치(무한궤도 접지압(6-15T/M2)

           . 연약지반 경우 두께60MM 혼합골재 또는 두께 80CM 정도의 양질토사로 치환

           . 복공판 시공 경우 복공판의 긴방향이 항타기 주행방향과 직각으로 설치

           . 배수구를 설치하여 지표수 배수

           . 기계류 사전검검

           . 신호,연락의 철저한 주지

           . 기계취급자의 철저한 안전의식

           . 안전시설의 설치

     2. 환경관리

       가. 발생요인

          . 소음,진동 발생

          . 장비의 매연 비산

       나. 진동소음대책

           1) 건설소음 및 진동규제기준

              . 소음 : 70db이하 (주거지역,주간(08:00-18:00)

              . 진동 : 65db이하(주거지역,주간(06:00-22:00)

           2) 방음벽설치시 주거지역과의 최소이격거리

              . 디젤햄머 : 134M이상,유압햄머 67M 이상,드롭햄머 43M이상,오거 8M 이상

              . 유압햄머 사용시 방음벽 미설치,방음벽 상부 투과시 최소 212M가 요구 됨으로 항타시 소음,진동측정하여 문제 발생시 이동식 방음벽,방음포대 사용

           3)장비의 매연 비산

              . 풍향고려 작업 시행

              . 차단막 설치

 

 

 

Ⅸ.  주요발생 문제점 및 대책   

구분	원인	대책
선단지지력부족	. 지지층미달 . 공벽붕괴로 과다슬라임발생 . 오거인발시 보일링현사에 의한    부지반 이완 . 천공깊이와 말뚝선단부위 허용    고저차 과부족 및 밑면 고정액    불량	. 지지층확인 및 재하시험 . 공벽붕괴 방지 장비변경  (케이싱) . 인발속도,시멘트 페이스트 주입    시기 조정 . 오거,말뚝 2-3회 왕복시켜   교반 및 최종 경타 시행
주변마찰력 부족	. 천공 및 말뚝위치 불량  - 천공홀부족,수직도 및 말뚝정     위치 안착 불량 . 주변고정액 불량  - 배합불량,교반,충전부족,유실 . 양생전충격,진동 및 양생기간 부    족,동해	. 천공직경확보(+10CM) . 고정액W/C관리 철저 . 고정액 주입후 7일 양생 . 기온저하시 보온조치
말뚝본체의 손상	. 천공직경과다시 타격시 훔발생 . 경사지역에서의 말뚝 휨  최종타격시 과다한 햄머 사용	. 적정 천공직경확보 . 토질조건,설계내력등을  고려한 적정타격에너지 확보
시공관리 미흡	. 시공장비 말뚝재질불량 . 수직도불량,편타,시공순서   부적절	. 자재검수,시공계획수립 철저

 

Ⅹ. 기타 질의 사항

구분	내   용	비고
시공말뚝 물유입	. 말뚝손상이 아니면 문제없음	. 손상시 부식으로 내력    저하
배토고려 터파기레벨준수여부	. 지지력향상 ,침하감소에 유리하나 재   하시험결과 소오지지력 확인시 더파   도 문제 없음
일률적 천공	. 일률적 천공시 부동침하의ㅣ 우려가    있음
천공선보다 깊게 항타	. 항타응력에 의해 말뚝손상우려
설계심도,파일심도 2M 이상차이발생경우	. 구조부에 문의
SIP 시항타후 본항타 가능여부	. 시항타 동재하 결과 소요지지력 확보   되면 가능
PHC말뚝에서의 허용균열	. 0.1MM 이하 바람직

 

 

Ⅺ. 항타기록부 기재 요령

000동 항타기록부 

(1) -시공일 :2005.11. 

(2) - 시멭트 페이스트 배합비(W/C비) : 83% 

(3) - 천공장비 및 용량 : 일반오거 100HP 

(4) 말뚝재질 및 규격 : 400PHC 파일 

(5) 경타(장비,램중량 및 낙하고) 

(6)전류치(시험시공시) (지지층/천공선) : 180A/230A

말뚝번호 (1)

말뚝길이

천공깊이 (10)

자유낙하말뚝깊이 (11)

경타량

말뚝관입깊이 (11+13)

천공깊이-말뚝선단고저차 (10-16)

잔량 (9-14)

위치편차 (17)

재하시험결과 (18)

전류치(천공선) (19)

확인(20)

설계 (8)

시공 (9)

횟수 (12)

최종관입량 (12-1)

관입길이 (13)

현장대리인

감리

 

(1)  시공일 기재

(2) 현행시방 : 83%임,W/C는 중량비로 표시

(3) 일반오거/100HP,일반오거/120HP,T4등 기재

(5) 경타장비,램중량,낙하고 기재

(6) 시험시공분위 경우 지지층 및 천공선에서의 전류치 모두 기재

(8) 기초설계에서 명시된 말뚝 길이

(9) 시공시 적용된 말뚝 길이

(10) BL 선에서 천공선까지의 깊이

(11) BL선에서 천공선까지의 깊이

(12)  경타회수

(12-1) :경타시의 최종관입량

(13) 경타에 의한 관입깊이

(17)말뚝의 수평위치 편차(편차발생시만 기재)

18)재하시험말뚝의 경우에 시험결과에 의한 본당 내력 기재

19)본시공의 경우 천공선 위치의 전류치 기

 

Ⅻ. 시공개선방안

   . 내림부위 터파기 각으로 인한 주변마찰력 손실

      - 파일근입깊이 조정으로 소요 지지력 확보

   . 파일 두부정리선 표시방안 개선(인건비 절감)

      - 규격화 판넬 제작하여 수평기로 2곳에 표시후 3선동시 시공

   . 파일내부 이물질 방지 조치

     - 배토제거시 토사유입이 많으므로 항타완료 즉시 비닐,마대자루 보양

     - 전체보양 시공이 불가할 경우 동외곽부위,경사법면하단부위 일부 보양 실시  

   . 두부정리시 균열예방

     - 절단부위 커팅선 상부 5CM 상부에 균열방지 커팅 추가 실시

     -철선을 이용하여 커팅선 하부 10CM 부위를 파쇄전 보강

   . 두부정리면 그라인딩 실시