프리드릴(PREDRILL)에 의한 말뚝 기초공법 공법
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1.개요 (1)공법의배경 기초지반의 지지력은 상부구조물 특성, 지반의 강도와 기초의 크기 및 기초의 근입등에 의해 결정되는데 기초에 전달되는 하중이 대단히 큰 경우 이를 지지하기 위해서는 기초가 깊게 근입되어야 한다. 그러나 기초전체를 깊게 하는데는 많은 공사비가 필요하기 때문에 말뚝공법의 도입이 필연적이다. 말뚝공법은 겅성이 큰 강재나 콘크리트, 목재 등을 매우 단단한 층에 관입시켜 기초가 지지되도록 하는 것으로 기초의 토입자 구성이 매우 중요한 검토사항이다, 즉 중간 토층에서 말뚝의 관입이 용이하여야 하고 말뚝 선단부의 지지력이 확실하여야 한다. 그러나 하천 인접유역에서는 자갈, 호박돌 층이 두껍게 퇴적되어 있는 겅유가 많아 타격에 의한 말뚝의 관입이 불가능하며 또 모래, 자갈층은 세굴작용이 일어나므로 선단지지층으로 하기가 위험하다. 따라서 이러한 지층에서는 대구경의 우물통 기토를 하거나 오거장비 등에 의해 미리 천공하여 현장에서 콘크리트를 치는 현장말뚝공법 등이 사용되어 왔다. 그러나 이러한 공법들은 말뚝의 크기에 비해 비교적 침하량이 크게 나타나고 기초지반이 이완되며 말뚝 주변 마찰이 그게 감소되어 지반의 지지력이 부족하여 말뚝본체의 강도를 웅분하게 사용하지 못함으로써 비경제적이 되기 쉽다. 본 공법은 이러한 단점을 보완한 것으로 지층을 오거로 천공할때 원지반에 시멘트 풀을 주입하여 교반함으로써 양생후에는 주면 지층의 강도가 증대되어 말뚝주면의 마찰력을 크게 증가시키고 아울러 선단부에서도 교반된 소일 시멘트가 완전히 충진되어 말뚝의 침하량을 최소화시키는 작업이다. 본공법은 1968년 일본의 기초기술연구소에서 저소음, 저진동공법으로 고안되어 시험시공된 5년 후에는 말뚝공사에 상당한 비중을 차지하게 되었다. 우리나라에서는 1980년 초에 실적이 있으나 부진하였으며 1987년 한강병에 신축한 초고층 아파트에 댜량으로 사용되었다. 그 이후는 하천변의 말뚝타입에 어려움이 있는 토질조건에서 구조물의 기초공법으로 채택되기도 하고 교량의 기초에도 많이 사용되고 있다. (2)시공공법 및 효과 오거장비로 소요 말뚝구경보다 직경이 10cm정도 크게 천공하며 굴진시 오기빗트를 통해 시멘트풀과 벤토나이트를 혼합한 용액을 주입하여 공백을 보호하면서 설계심도까지 굴진한다. 지지층 부근에서는 부배합의 시멘트 풀을주입하여 원지반토와 충분히 교반함으로써 확장된 선단지지층으로 사용할 수 있다. 교반작업이 완료되면 기성말뚝을 자중에 의해 공의 내부에 삽입시킴으로써 말뚝 선단부 1.0 ~ 1.5m을 해머에 의해 타입시킴으로써 말뚝 선단부가 이완되지 않고 오히려 더욱 조밀해지도록 하는 효과를 얻는다. 또한 말뚝의 선단이개구식인경우 말뚝내부에도 소일 시멘트가 충진되어 말뚝의 유효단면적이 확대됨으로 말뚝자체의 강성에도 더욱 양호한 효과를 주며 말뚝에 가해지는 충격옹력이 작아 품질관리면에서도 우수하다. 뿐만 아니라 소음 및 진동이 작아 도심지에서의 작업도 가능하며 지지층까지의 관입이 확실하여 하자발생의 요인이 거의 없다. (3)시공장비의조합 본공법에 사용되는 오거장비의 특징은 다음과 같다. - 다축오거기로서 일반적으로 삼축까지 사용이 가능하나 선단지층이 매우 단단한 말뚝공사의 경우에는 단축으로 시공함으로써 풍화대충까지 천공이 가능하다. - 오거의 회전은 역회전이 가능하여 굴진과 교반작업의 구분시공이 용이하다. - 스크류는 토사와 시멘트 풀을 교반시키는 봉형으로 된 교반날개와 혼합토사를 상하로 이동시키는 나선형으로된 교반날개로 구분되어있고 토층에따라 일반용, 호발돌층용, 점성토층용 등 다양하여 토층에 따라 선택사용이 가능하다. -항타장비는 일반적으로 많이 사용되는 디젤해머나 드롭해머 중에서 말뚝중량에 따라 적절한 것은 선택하여 사용하고 있다.