기성말뚝기초

1. 말뚝 세우기
(1) 항타장비는 말뚝이 소정의 위치에 시공될 수 있도록 견고한 지반위의 정확한 위치에 설치해야 한다.
(2) 보조 크레인 등의 부속기계도 소요의 기능이 발휘될 수 있는 위치에 설치해야 한다.
(3) 말뚝인입 시 리더와 와이어의 각도는 30° 이하로 유지해야 하며, 인입 중 항타기의 선회는 절대 없어야 한다. 특히, 말뚝을 매단 상태에서 주행은 하지 말아야 한다.
(4) 정확하게 항타하려면 말뚝 축방향을 설계에 규정된 각도로 세우고, 세운 후에는 말뚝을 직교하는 2방향으로부터 연직성을 확인해야 한다.
(5) 말뚝을 정확하고 안전하게 세우기 위해서는 다음 사항을 준수해야 한다.
① 정확한 기준점을 설치하고 중심선을 표시해야 한다.
② 경사진 지반이 있는 곳에 세우는 것은 피해야 한다.

 

2. 말뚝이음
1) 현장용접이음
(1) 지식과 경험이 있는 용접시공 관리기술자를 상주시켜야 하며, 용접시공 관리기술자는 양호한 용접이 이루어지도록 다음과 같이 관리, 지도, 검사해야 한다.
① 용접상 필요한 제설비, 기기, 재료의 준비와 점검, 보수
② 용접공의 선정과 지도
③ 용접 시기의 판단과 대책(기상, 기온에 대한 조치)
④ 용접준비와 대책(개선부의 손질, 청소, 관계위치)

⑤ 용접방법의 지도(전류, 전압, 운봉법)
⑥ 용접 각 단계에서의 검사(슬래그 제거, 균열 등의 육안검사)
⑦ 결함이 있는 경우 손질방법의 판단과 지시
⑧ 결함의 재발 방지를 위한 대책(시공 방법의 개량)
⑨ 지정된 시험의 실시와 보고 및 지정된 기록의 작성과 보고
(2) 말뚝의 현장용접은 KS F 7001에 따라 신중히 해야 하며, 이음부의 허용오차는 강관말뚝의 경우 KS F 4602, PHC말뚝의 경우 KS F 7001에 따른다. 타격 및 하중부담 시 축방향력의 편심에 의한 휨의 발생을 방지하기 위하여 상·하 말뚝의 축선은 동일한 직선상에 위치하도록 조합시켜야 한다.
(3) 용접 완료 후 지정된 개소에 대한 품질검사를 해야 한다. 검사 결과에서 발견된 결함 중 손질을 요하는 것에 대해서는 보수해야 한다.
(4) 현장 용접이음에 있어서는 용접조건, 용접작업, 검사결과를 기록해야 한다.

2) 기타이음
특허, 신기술 등에 의한 이음방법은 승인된 기준에 적합하게 관리되어야 한다.

 

3. 말뚝머리 마감
(1) 말뚝머리 마감은 설계도서에 따르고 말뚝본체를 손상시키지 않도록 해야 한다.
(2) 콘크리트 말뚝의 말뚝머리를 소정의 높이로 절단해서 가지런하게 할 경우에 말뚝본체에 균열이 생기게 하거나 프리스트레스를 감소시키지 않도록 시공해야 한다. 만일 말뚝머리를 잘라내어 균열이 생기거나 프리스트레스가 감소된 경우에는 구조적 영향여부 검토결과에 따라 보강대책을 세워야 한다. 절단부는 강철제 밴드를 감고 밴드의 위쪽 100～200mm 위치를 절단기를 사용하거나 유압잭에 의한 방법으로 절단해야 한다.
(3) 강관말뚝을 절단해서 가지런하게 할 때는 최대한 편평하게 하고 철근이나 강판을 부착할 때에는 확실하게 시공해야 한다.

 

4. 타입말뚝공법
1) 항타
(1) 항타 순서는 공정, 지반조건, 말뚝형상 및 배치, 말뚝재질조건(콘크리트, 강재), 주변상황을 종합적으로 고려하여 정하되 다음과 같은 방법을 기본으로 한다.
① 중앙부의 말뚝부터 먼저 박은 다음 차례로 외측으로 향하여 박는다.
② 지표면이 한쪽으로 경사진 경우는 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 박는다.
③ 기존구조물 부근에서 항타작업을 할 경우에는 기존구조물에 영향이 가지 않도록 말뚝타입순서를 정한다.
(2) 말뚝을 항타할 때는 말뚝이 변형되거나 경사지지 않도록 주의하고, 말뚝본체의 손상이 없도록 해야 한다.

(3) 말뚝의 좌굴이나 편타로 인한 손상이 일어나지 않도록 해머의 낙하 방향과 캡, 해머 및 말뚝의 축은 항상 동일선상에 있도록 해야 한다.
(4) 과격하고 심한 말뚝다루기로 인하여 콘크리트 말뚝의 손상과 박리 또는 강말뚝의 과도한 변형이 생기지 않도록 시공 시 주의해야 한다.
(5) 항타는 도중에 정지함이 없이 연속적으로 수행해야 한다. 그러나 기계설비의 고장, 작업시간제한, 기타 원인에 의해 연속타입이 어려울 경우에는 정지 후 재타입이 가능하도록 조치한다.
(6) 항타가 끝난 말뚝에 대해서는 연직도를 확인하고, 수준측량 및 위치측량을 해야 한다.
(7) 인접 말뚝의 타입이나 기타 이유로 인하여 기준높이에서 5mm 이상 밀려올라간 말뚝은 재타입되어야 하며 동재하시험을 실시하여 지지력 변화 및 말뚝재료 손상여부를 확인해야 한다.
(8) 현장에 반입된 말뚝 중에서 균열이 있는 것, 굽은 것, 찍힌 것, 치수가 미달되는 것은 사용할 수 없다.
(9) 항타 중에 손상된 말뚝은 지지력, 지반반력 및 재료상태를 검토한 후 필요한 조치를 취해야 한다.

2) 항타 종료
(1) 항타 종료의 판정을 위하여 1회 타격당 관입량과 해머 낙하높이, 타격회수에 의거하여 시험말뚝시공 기록과 재하시험 결과 및 지반조사 결과와 비교·검토하여 판정하고 종료해야 한다.
(2) 시험말뚝시공에 사용된 장비이외의 항타장비가 사용될 때에는 해당장비에 대하여 시험말뚝시공에 준하는 내용으로 시험을 수행하여 장비의 적합성을 확인해야 하며 그 결과를 토대로 항타종료기준을 정해야 한다.
(3) 동일한 말뚝박기용 장비로 계속 사용하면 해머효율이 변화할 수 있으므로 장비 가동을 시작한 이후에는 정기적으로 동재하시험을 실시하여 해머효율을 재확인하는 것이 바람직하다.
(4) 말뚝의 근입깊이는 시험말뚝시공결과에서 확인된 깊이로 하되, 지지력이 일찍 확보된 경우나 마찰말뚝으로 하는 경우는 타격당 관입량을 별도로 정하여 깊이를 결정해야 한다.
(5) 타격회수 및 타입종료 관입량
① 1개의 말뚝 항타 시 제한 타격회수는 <표>의 기준으로 해야 한다.

 

항타 시 타격회수 제한

말뚝 종류	PC 및 PHC말뚝	강관말뚝
제한 총 타격회수	2,000 이하	3,000 이하
최종 10m부분의 제한 타격회수	800 이하	1,500 이하

 

② 타입종료 시 1타격당 관입량은 시험말뚝시공결과에서 제시한 값을 목표로 하며, 제시한 1타격당 관입량 이하에서 계속 타격하면 말뚝은 물론 해머의 손상원인이 되므로 주의해야 한다.
(6) 타입말뚝의 지지력
① 말뚝의 극한지지력은 감독자/감리원이 승인하는 지지력 공식이나 파동방정식 해석을 통하여 확인할 수 있다. 특히 동적지지력 공식은 시공관리 목적으로만 활용해야 한다.
② 동재하시험에 의해 허용지지력을 판단하는 경우는 정재하시험과 비교, 확인하여 적용하는 것이 바람직하다.
③ 허용지지력 확인을 위한 정재하시험, 동재하시험과 비교하기 위한 정재하시험의 위치와 횟수는 현장조건에 따라 기술자의 검토를 통해서 감독자/감리원의 판단에 의해야 한다.
(5) 지지층에 기복이 있어 목표깊이까지 도달해도 정해진 지지력이 얻어지지 않거나 목표깊이에 도달하기 전에 항타가 곤란할 경우는 재검토하여 시공해야 한다.

3) 손상된 말뚝
(1) 항타공법은 말뚝머리 또는 선단부를 손상시키거나 기타 변형을 일으키며 과도하고 불필요한 힘을 발휘하는 공법이어서는 안 된다.
(2) 말뚝의 위치 교정 시 과도한 힘을 가한다고 판단될 때에는 즉시 교정작업을 중단해야 한다.
(3) 말뚝머리의 결함이나 부적절한 시공으로 인하여 손상된 말뚝과 설계서에 표시된 위치를 이탈한 말뚝에 대한 수정방안에 대해서는 전문기술자의 의견을 첨부하여 감독자/감리원의 승인을 득한 후 조치해야 한다.

 

5. 매입말뚝공법
매입말뚝공법은 굴착 및 삽입, 굴착토사의 처리 및 선단처리의 공정으로 시공한다.
1) 굴착 및 삽입
(1) 중간층이 비교적 단단하여 관통이 곤란한 경우에는 말뚝선단부에 프릭션커터(Friction Cutter)를 붙이던가, 말뚝지름 정도를 선굴착하는 것은 부득이하나, 말뚝지름 이상으로 선행 굴착해서는 안 된다.
(2) 작업 중에는 굴착할 때에 배출되는 흙의 성상이나 말뚝의 삽입 상황을 관찰하여 말뚝선단부 및 말뚝주변 지반이 교란되지 않도록 시공관리를 해야 한다.
(3) 굴착이나 삽입 작업이 곤란해진 경우에는 장시간에 걸친 굴착기의 운전이나 과도한 타격 혹은 무리한 압입을 피하고 기계기구의 변경 및 대책을 검토해야 한다.
(4) 말뚝의 선단이 소정의 깊이에 이르렀을 때는 과도한 굴착이나 장기간의 교반에 의하여 주위 지반이 교란되지 않도록 주의해야 한다.

2) 굴착토사의 처리
(1) 굴착방법에 따라서는 안정액을 사용하는 경우가 있으므로 배출토사는 환경에 문제가 없도록 처리해야 한다.

(2) 굴착에 의해 배출된 토사는 폐기장소에서 적절한 방법으로 처리해야 한다.

3) 선단처리
(1) 말뚝 선단이 소정의 깊이에 달하면 설계도서에 표시된 방법으로 확실하게 선단처리를 해야 한다.
(2) 최종 타격방식(경타포함)에 의한 경우에는 3.4.2 의 규정에 따라야 하며, 타입해머는 시험말뚝 시공결과로부터 정해진 것을 사용해야 한다.
(3) 시멘트 페이스트 분출 교반 방식에 의한 경우에는 시멘트 페이스트를 소정의 압력으로 분출시키면서 말뚝 선단주변의 지반과 교반하여 굳히는 것으로 한다.
(4) 콘크리트 타설 방식의 경우는 현장타설말뚝기초의 규정에 따라서 관리하는 것으로 한다.

4) 선굴착 매입말뚝공법
선굴착 매입말뚝공법은 천공 및 말뚝타입방법에 따라 천공 후 직항타 공법, 천공ㆍ시멘트페이스트 주입 후 최종항타 공법(경타 포함)으로 분류하여 적용한다. 이들 공법에 공통적으로 적용되는 사항은 다음과 같다.
(1) 설계조건에 맞는 심도까지 굴착할 수 있는 천공장비를 사용해야 하며 천공장비의 출력이 부족하여 단단한 지지층까지 굴착하기 어려울 때에는 T4 등의 장비를 사용한다. 공벽 붕괴의 우려가 있는 지반조건에서는 케이싱 설치를 적용할 수 있다.
(2) 말뚝을 급하게 삽입하거나 낙하시키면 말뚝이 경사질 우려가 있으므로 굴착구멍 중심에서 연직방향으로 말뚝을 천천히 삽입해야 한다.
(3) 말뚝을 굴착구멍 선단에 안착시키는 방법은 최종항타 또는 경타 방법을 적용한다.
(4) 최종항타 또는 경타 방법을 적용할 때에는 말뚝본체에 손상이 발생하지 않도록 타입말뚝 시공관리방법을 따라야 한다.
(5) 말뚝을 설치한 후 굴착구멍과 말뚝 주변사이에 공간이 있을 경우에는 시멘트 페이스트로 충전시켜야 하며 시멘트 페이스트가 주변 지반 속으로 스며들어 상면이 침강하면 보충해야 한다.
(6) 선굴착 매입말뚝공법의 종류별 시공방법은 다음과 같다.
① 천공 후 직항타공법
가. 천공
(가) 지반조건상 지층 중간에 자갈층, 매립층 등의 조밀층이 있고 그 하부에 상당한 깊이로 연약층이 분포한 토질로서 직항타로 중간 조밀층 관입이 불가능한 경우에 적용한다.
(나) 천공은 연직이 되도록 해야 하며, 천공 시 공벽의 붕괴우려가 있거나 붕괴되는 토질에서는 케이싱을 삽입하여 사용한다.
(다) 천공지름은 말뚝지름과 동일한 크기로 한다.
(라) 천공심도는 말뚝관입 깊이의 2/3 미만으로 한다.

(마) 천공 시 발생되는 배출토는 소형 백호우 등의 장비로 제거하고 항타 시 말뚝의 관입량 측정에 지장이 없도록 해야 하며, 배출토가 천공 구멍 내에 유입되지 않도록 주의시공 해야 한다. 또한 배출토를 기초저면의 성토용으로 유용할 경우 배출토 포설 후
다짐장비로 다져야 한다.
나. 말뚝삽입
말뚝은 와이어 로프 2점 지지방식으로 세우되, 세우기를 할 때 1m 정도 먼저 삽입하여 수직상태를 확인한 후 서서히 낙하시킨다. 말뚝의 낙하 시 천공면 토층에 충격이 가해지지 않도록 서서히 관입시켜 슬라임 발생이 최소화되도록 해야 한다.
다. 항타
천공 후의 말뚝 항타는 3.4.2 의 규정에 따르되, 말뚝선단은 지지층에 시험말뚝시공 결과에서 확인된 길이(최소 말뚝지름의 1배 이상)이상 관입되도록 한다. 다만, 관입이 불가능할 경우에는 감독자/감리원과 협의하여 공법을 변경한다.
② 천공ㆍ시멘트 페이스트 주입 후 경타방법
가. 천공
(가) 천공은 수직이 되도록 해야 하며, 천공 시 공벽의 붕괴 우려가 있거나 붕괴되는 토질에서는 케이싱을 삽입하여 사용한다.
(나) 케이싱을 삽입하여 천공할 경우는 오거 비트가 케이싱 하단을 선행굴착하지 않도록 한다.
(다) 천공위치 및 천공순서는 말뚝간격 등을 고려하여 천공 상호간에 영향이 없도록 한다.
(라) 천공지름은 말뚝지름보다 50∼100mm 크게 한다.
(마) 지지층은 시험시공자료를 바탕으로 확인하고 기초공사자료의 지지층과 오차여부를 확인해야 한다.
(바) 천공 시 발생되는 배출토는 소형 백호우 등의 장비로 제거하고 항타 시 말뚝의 관입량 측정에 지장이 없도록 해야 하며, 배출토가 천공 구멍 내에 유입되지 않도록 주의시공 해야 한다. 또한 배출토를 기초저면의 쌓기용으로 유용할 경우 배출토 포설 후
다짐장비로 다져야 한다.
나. 선단부 교반
(가) 천공이 완료되면 굴진심도를 측정한 후 시멘트 페이스트를 주입하면서 천공 하단부로부터 말뚝지름의 3배 이상 높이까지 오거를 2∼3회 상하 왕복하여 시멘트 페이스트와 하부잔토를 교반시킨 다음 오거를 인발한다.
(나) 장비특성상 천공 후 로드를 인발하면서 시멘트 페이스트 주입을 할 수 없는 경우(예로 T4 등) 교반절차 없이 로드 인발 후 시멘트 페이스트를 주입한다.
다. 말뚝삽입 및 교반
(가) 말뚝은 와이어 로프 2점 지지방식으로 세우되 세우기를 할 때 1m 정도 먼저 삽입하여 수직상태를 확인한 후 서서히 낙하시킨다.
(나) 오거로 시멘트 페이스트 주입 시 로드를 천공선 바닥면에서부터 서서히 주입하면서 로드 회전을 통해 슬라임이 시멘트 페이스트와 교반되도록 하고, T4 등 장비특성상 시멘트 페이스트를 외부에서 주입 시 주입 전 내부 슬라임을 최소화 시키고 주입구를 천공
선 바닥면까지 삽입하여 바닥면 슬라임이 시멘트 페이스트와 교반되도록 한다.
라. 경타
(가) 안착된 말뚝은 수준기로 수직상태를 확인한 다음 리더에 부착된 드롭해머로 경타하여 말뚝선단이 천공깊이 이하로 도달되도록 한다. 만약 천공깊이 이하로 도달되지 못할 때에는 말뚝을 인발한 후 재굴진하여 천공깊이 이하까지 시공한다.
(나) 말뚝시공을 완료한 후 24시간이 경과 할 때 까지 시멘트 페이스트의 충전상태를 확인해야 하며, 부족할 경우밀실하게 재충전해야 한다. 다만, 지반조건이 사질토나 자갈층, 지하수위가 높거나 지하수 흐름 등으로 시멘트 페이스트의 유실로 재충전이 곤란
한 경우 시험시공을 통하여 시멘트 페이스트의 배합비 변경이나 급결제사용 등의 방법을 적용할 수 있다.

5) 내부굴착 매입말뚝공법
(1) 굴착 공벽을 유지하기 위해 안정액을 사용해도 지하수에 의해 함몰되거나, 인접지역에 주요 구조물이 있어 지반변형을 억제하고자 할 경우에는 본말뚝으로 사용될 말뚝(강관 또는 PHC 말뚝)의 중공부에 삽입된 오거나 천공장비를 회전시켜 선단부 지반까지 굴착하는 내부굴착방식을 적용할 수 있다.
(2) 나선형 오거 등의 천공장비 출력이 부족하여 단단한 지지층까지 굴착하기 어려울 때에는 T4 사용 또 PRD(Percussion Rotary Drill) 방식을 적용할 수 있다.
(3) 말뚝선단처리방법은 선굴착 매입말뚝공법과 동일하게 적용한다.

 

6. 시공허용오차
(1) 말뚝의 연직도나 경사도는 1/100 이내로 한다.
(2) 말뚝머리의 기준고에 대한 허용오차 : ±50mm
(3) 말뚝타입 후 평면상의 위치가 설계도면의 위치로부터 D/4(D는 말뚝지름)와 100mm 중 큰 값 이상으로 벗어나지 않아야 한다.

 

7. 품질관리
1) 말뚝재하시험의 실시시기 및 횟수
(1) 말뚝의 지지력은 말뚝종류와 시공방법 및 지반조건에 따라 영향을 받으므로 시험결과의 활용목적에 따라 시험시기를 결정하여 시행해야 한다. 특히 시간경과에 따른 지지력 변화 파악, 설계지지력의 만족여부 평가 등을 목적으로 할 때에는 소정의 시간이 경과한 조건에서 시험한다.
(2) 압축정재하시험의 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 최소한 말뚝 250개당 1회 또는 구조물별로 특성을 고려하여 실시한다.
(3) 동재하시험의 시공 중 시험(EOID, End Of Initial Driving test)은 시공장비의 성능 확인, 장비의 적합성 판정, 지반조건 확인, 말뚝의 건전도 판정, 시공관리기준 설정 등을 목적으로 실시한다. 시험 수량은 지반조건에 큰 변화가 없는 경우 전체 말뚝 개수의 1% 이상(말뚝이 100개 미만인 경우에도 최소 1개)을 실시한다.
(4) 시간경과효과 확인을 위하여 지반조건에 따라 시공 후 일정한 시간이 경과한 후 재항타 동재하시험(Restrike test)을 실시한다. 재항타 동재하시험의 빈도는 (3)항에서 정하는 바와 같다.
(5) 지반조건, 시공장비, 말뚝종류 등 제반 시공조건이 변경될 때는 시험횟수를 추가한다. 또한, 중요 구조물일 때에는 시험횟수를 증가시킨다.

2) 정재하시험
(1) 재하시험은 수급인이 수행하고 감독자/감리원이 승인한 방법과 절차에 따라 실시해야 한다.
(2) 시험기록은 현장에 1부 비치해야 하며, 감독자/감리원의 요구가 있으면 사본을 제출해야 한다.
(3) 항타의 위치와 표고는 명시된 대로 측지기사가 설정하고 감독자/감리원의 확인을 받아야 한다.
(4) 시험작업순서는 시험 중 다른 항타작업과 인접작업에 지장이 없도록 정해야 한다.
(5) 시험장치는 감독자/감리원의 승인을 받은 것이라야 한다.
(6) 정재하시험은 KS F 2445 또는 ASTM D 1143 규정에 의하여 ① 〜② 와 같이 재하시험을 실시해야 한다.
① 재하하중은 설계하중의 2배 이상으로 한다.
② 시험한 말뚝이 명시된 요건(지지력 및 침하량의 허용치 만족여부 등)을 만족하지 못하면 말뚝의 안정성을 검토하고 재시험 등의 조치를 취해야 한다.

3) 동재하시험
(1) 동재하시험은 KS F 2591 또는 ASTM D 4945 규정에 의하여하여 실시해야 한다.
(2) 기성말뚝의 항타시공관입성 확인을 위해 동재하시험을 수행해야 한다.
(3) 재하시험은 수급인이 수행하고 감독자/감리원이 승인한 방법과 절차에 따라 감독자/감리원의 감독하에 실시해야 한다.
(4) 수급인은 말뚝항타분석기를 이용한 말뚝변형과 충격파 전달속도의 측정결과를 이해할 수 있어야 하며, 입력자료와 해석결과를 현장의 토질특성과 함께 검토해야 한다.
(5) 시험기록은 현장에 1부 비치해야 하며, 감독자/감리원의 요구가 있으면 사본을 제출해야 한다.

(6) 시험작업순서는 시험 중 다른 항타작업과 인접작업에 지장이 없도록 정해야 한다.
(7) 시험장치는 감독자/감리원의 승인을 받은 것이라야 한다.
(8) 콘크리트 말뚝은 동재하시험 전에 파동속도를 측정하고, 시험기구를 부착할 수 있도록 준비해야 한다. 강관말뚝은 항타 전에 파동속도 측정이 필요하지 않다.
(9) 말뚝항타분석기로 항타 중에 말뚝에 작용하는 응력을 파악한다. 필요한 경우에는 말뚝의 허용항타응력을 초과하지 않도록 해머의 에너지 출력을 조절해야 한다. 항타분석기를 사용하여 시공 중 응력을 측정한 결과 편항타(偏杭打)라고 관찰되는 경우에는 즉시 항타장비를 다시 정돈해야 한다.
(10) 말뚝의 지지력을 확인하기 위하여 말뚝항타분석기를 사용한 동재하시험을 실시하는 경우의 시험회수 및 관련사항은 본 절 3.7.1 에 준하여 수행하는 것으로 한다.
(11) 말뚝의 허용지지력 확인을 위해 동재하시험을 실시할 때에는 말뚝 지지력의 시간경과효과 또는 시멘트 페이스트의 양생효과를 고려해야 한다.

 

8. 도장
지표면이나 수면위로 노출되는 강말뚝의 표면은 설계도서에서 제시하는 방법으로 방식처리하여 부식을 막아야 한다. 이때의 도장범위는 저수위나 지표면의 2m 아래쪽에서부터 노출되는 상부까지 해야 한다.

 

철도건설공사 전문시방서(노반편)