BENOTO PILE 공법
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1.개요 본 공법은 프랑스의 BENOTO사가 제일 먼저 개발하여 사용하였기 때문에 일면 BENOTO공법이라 부르는 것으로 굴착시 공벽 붕괴를 방지하기 위해 CASING TUBE를 좌우로 회전시키는 요동 압입장치를 흙속에 삽입함과 동시에 굴착기로 그 내부를 굴착 배토하여 소정의 깊이까지 굴착완료하고 HOLE의 SLIME제거와 옹력제의 삽입과 TREMIE PIPE에의한 콘크리트 타설하고 OSCILLATOR로 CASING을 인발하여 현장타설 말뚝을 조성하는 공법이다. 2.입지조건 - 기존 구조물에 근접시공을 필요로 하는곳 - 지질조사 및 지층확인을 필요로 할때 - 소음 및 진동이 허용되지 않는 곳 - 구멍의 붕괴가 많은 지반 - 경사시공을 요하는 속(기종에 따라 가능) 3.투입장비 (1) 굴착기 및 OSCILLATOR 일반적으로 ALL CASING공법이 시공되고 있는 장비는 장비 회사별로 여러가지의 종류가 있으나 현재 국내에서 사용되고 있는 장비를 소개하면 다음과 같다. * HAMMER GRAB에 의한 방법 굴착중 충격 및 진동을 수반하나 자갈,호박돌층 굴착이 비교적 용이하며 공내수위상은 굴착속도가 현저히 저하된다. OSCILLATOR는 대부분 좌우회전 방식을 사용하고 있느나 최근에는 360 ° 회전장비가 도입되어 사용되고 있으며 특수한 지층조건에 한해서 종래의 좌우회전 방식보다는 성능이 다소 우수하다. * EARTH DRILL 병용에 의한 방법 본 굴착기는 종래의 EARTH DRILL 굴착기를 개량하여 ALL CASING 작업과 EARTH DRILL 작업을 동시에 할수 있으며 TELESCOPIC KELLY BAR에의한 ROD 연결 및 해체가 필요없어 굴착속도가 HAMMER GAB장비에 비해서 양호하나 호박돌 측에서는 시공이 곤란하다. 아울러 굴착방식이 회전 BUCKET or AUGER로 충격 및 진동이 없어 도심지 및 기존구조물에 근접하여 시공 가능하며 지층조건 및 구격에 딸 차이는 있으나 B18HS 장비일 경우 현재 60m까지 시공 가능하다. 또한 특수한 굴착기를 토착하여 BELL TYPE의 현장타설 말뚝으로의 시공과 경사말뚝 시공도 가능하다. 4.시공 (1)시공순서 및 확인사항 (2) 시공관리 1) 장비이동 및 설치 현장 환경에따라 작업조건이 변하지만 일반적으로 다음사항에 주의한다. - 작업장은 균일하게 정지해 놓는다. - 지중 매설물에 대해서는 이설 또는 방호검토한다. - 기계를 수평으로 하여 말뚝중심에 설치한다. - 구조물이 인접되어 있는 경우 굴착토의 배토방향을 고려하여 기계를 설치한다. - 지반이 불안정하여 작업중 기계가 기울어져 말뚝이 경사지거나 편심을 받을 우려가 있으며 특히 CASING TUBE 인발시 인발반력에 따른 설치지반의 지내력이 부족할 경우에는 복공판 등으로 보강을 필요로 한다. -수평 정도와 연직정도를 위해서는 초기에 기계를 바르게 설치하는 일과 정확한 말뚝중심과 굴착 중심을 일치시키는 일이다. 특히, 본공법에서도 CASING TUBE등에 의해 중심점을 볼수 없게 되므로 미리 지상에 중심점을 기준으로 CASING TUBE와 외주를 그려놓고 그림과 같은 참조말뚝을 설치하여 굴착 작업시 편심의 유무를 확인한다. 연직정도를 깊이에 대한 편심의 비율로서 통상 tanθ 표시하여 CASING TUBE의 연직성은 초기 굴찰 5~6m압입시 결정되므로 유의하여야 한다. (3)굴착 1)굴착시 주의할 사항 - N치가 0~4정도의 연약한 시질토 및 실트질사질토에서는 CASING TUBE 주변의 흙이 연약화되어 설계단면보다 크게 굴착되는 경우가 있으며 특히 PEAT층 등 극단 적으로 연약한 지반을 굴착할 때는 CASING TUBE 가 지중에 의해 침하할 수 있으며 콘크리트 타설후 CASING을 인발하면 타설라인 설계량의 1.5~2배정도로 단면히 확대되는 수가 있다. - 지하수위 이하의 사층또는 자갈층을 굴착할 경우에는 공내수위를 유지하여 BOILING현상과 CASING TUBE주변의 흙을 교란시키는 것을 방지하고 특히 상층의 두께가 5m이상일 경우에는 요동압시 CASING TUBE주변의 물다짐이 되어 CASHING 인발에 곤란하게되는 수가많다. - 구조물에 근접해서 시공할 경우에는 PILE 주변 지반이 연약해지는 것을 방지하기위해 굴착기가 CASING TUBE 선단보다 앞서는 것을 가능한 피해야 한다. - 굴착중 지중으로 부터 천연가스 분출에충분히 주의 해야 한다. - CASHING TUBE의 연결상태를 점검하여 요동압입 및 인발시 연결부가 분리되지 않도록 한다. - 말뚝 선단지반의 연약화 : 주원인으로는 굴착에 의한 지반옹력의 해양과 굴착기의 충격 보링현상등이며 대책으로는 굴착중 공내수위 유지와 단단한 지층을 굴착할 경우 HAMMER GAB 및 CHISEL의 낙하고를 줄여 시공하고 필요시에는 BASE GROUTING을 실시하여 말뚝선단 지반을 보강할 수 있다. - 말뚝주변지반의 연약화 : 주원인으로는 CASHING SHOE의 외경과 CASHING TUBE외경과의 차이에 의한 공극과 CASHING 압입보다는 굴착이 선행하여 공벽붕괴에 따른 공극, 굴착기 충격 및 진동, 느슨한 모래 지반에서 굴착시 간극 수압의 상승에 의한유효용력 감소 등이며 대책으로는 CASHING이 굴착보다는 가능한 앞서 나가게 하고 굴착중 충격 및 진동을 최소화하는 방법외는 없다. - 지지층의 확인및 근입 : 굴착기로부터 배출되는 토사를 확인할 수 있기 때문에 지지층의 확인은 굴착깊이 및 굴착속도를 참고하여 굴착토사와 지반조사자료를 비교하여 확인하기가 용이하며 관입깊이는 설계치와 지지층의 상황에 따라 변동될 수도 있지만 선단지지 말뚝에서는 가능한 1.0m 이상 견고한 지반속에 관입시켜야 한다. (4)SLIME제거 현장타설 말뚝 시공에서는 말뚝저부와 지지층 사이에 침전물이 있으며 상부구조물의 침하가 발생하는 등의 치명적이 결과를 초래하므로 어떤 방법으로든지 SLIME은 제거되어야 하며, SLIME이 있는 상태에서의 콘크리트를 타설하게 되면, 말뚝의 지지력이 떨어지고 콘크리트 속에 SLIME이 혼합되기도 하며 때로는 철근망을 밀어올리는 등의 폐해가 발생하게 된다. SLIME 처리방법은 굴착완료후 철망을 삽입하기 전에 처리하는 1차처리와 콘크리트 타설직전에 하는 2차처리로 구분된다. (5)철근망 가공조립 및 설치 철근망 작업시 주의사항은 다음과 같다. - 철근망 가공은 설계도면 및 시방에 준해서 가공조립하고 심도가 깊을 경우의 가공조립은 운반 및 건입심도를 고려하여 정하며, 연결은 충분한 이음길이를 가지고 수직성을 유지한 후 반생결속 및 용접을 시행한다. - 철근망은 전체형상이 곧게 조립되어야 하므로 별도의 조립용 제작대를 만들어 조립한다. - 철근망 운반 및 건입을 위해서는 그림과 같이 비틀림이나 중앙부가 조여들지 않도록 한다. - 철근피복유지 및 철근망을 굴착공 중심에 바르게 유지시키기위해 SPACER가 필요하며 다음과 같이 철근 또는 철판을 사용하여 철근망에 부착한다. - 철근망의 가벼워 콘크리트 타설시 밀어 올리는 힘에 의해 철근망이 뜰 우려가 예상되면 다음과같이 철근망 하부에 철판을 부착하여 시공하며 철근망이 뜨는것을 방지할 수 있다. (6)콘크리트 타설 현장타설 말뚝의콘크리트 타설방법은 트레미관에 의한 수중 콘크리트 타설에 의하며 주의점은 다음과 같다. - 지시된 배합설계에 따라 배합하여 품질을 확보하며 특히 콘크리트는 재료분리 방지와 유동성을 고려하여 Slump 18~20cm,조골재의 최대 입경은 25cm로 하며 필요시 혼합재를 첨가하도록 한다. - 트레미관에 의한 콘크리트 타설에는 밑열림식과 PLUNGER식이였으나 현재 대부분의 현장타설에서는 트레미관만으로 초기 콘크리트 타설은 최대한 빠른 속도로 하며 하부까지의 일부 Slime를 뛰우면서 계속 타설이 되도록 하고 있다. 콘크리트 타설은 완료시까지 계속 타설되어야 하고 트레미관이 콘크리트 속에 2.0m이상 묻혀 있도록 해야 한다. - 트레미관은 일반적으로 내경이 25cm 길이는 1~5m의 것을 사용하는데 연결부위에 물이 새는 일이 없도록 해야 한다. - 콘크리트 타설시에는 타설량과 계산상의 타설깊이 및 실제 타설깊이를 계속적으로 체크하여 문제점에 대처토록 하며 특히 CASHINGTUBE 체적만큼 콘크리트면이 내려가므로 주위를 요한다. _ 본공법에서는 콘크리트 타설시에 CASHING TUBE의 인발이 곤란 또는 불가능하여 시공에 막대한 지장을 미치는 경우가 있다. 일반적인 원인으로는 주변마찰력이 기계의요동 인발력보다 크게된 경우와 기계 자체의 CAPACITY가 부족할 경우에 한한다. (7)말뚝두부 정리 및 되메우기 현장타설 말뚝에서 트레미관에 의한 큰크리트를 타설하고 일부 SLIME과 레이탄스가 말뚝두부에 형성된다 따라서 콘크리트 타설에서는 설계높이보다 50cm정도 높게 타설하고 후에 Bracker등으로 두부정리를 하게 되므로 콘크리트 타설시 말뚝 두부의 높이를 정확히 하는 일은 후속작업의 시공능률 측면에서 볼 때 중요하다. 아울러 말뚝두부는 Footing높이및 토피에 따라 지표면 보다 낮으므로 이 부분을 방치해 놓으면 추락사고나 주변지반을 이완시키므로 콘크리트 타설 후 양생이 어느 정도 진행되고 난 후 Hole내에 되메우기를 해야 한다.