제3장구조물기초공사-말뚝박기,03120 [박기말뚝]

03120 [박기말뚝]

 

  1.  일반사항
   1.1  적용범위
1.1.1 이 시방서는 구조물 기초로 사용될 박기말뚝의 공급, 설치 및 시험에 대한 시방을 제시한다.
(1) 말뚝은 명시된 데로 선단지지말뚝이거나 마찰지지말뚝이며, 다음 종류를 포함한다.
가. H형강 말뚝
나. 강관말뚝(또는 콘크리트 채움 강관말뚝)
다. P.S(또는 PHC) 콘크리트 말뚝
1.1.2 관련시방
(1) 02222 땅파기
(2) 03110 말뚝재하시험
(3) 05110 용접공
1.1.3 주요내용
(1) 시험말뚝 또는 지시말뚝
(2) 박은 말뚝의 지지력
(3) 재하시험
(4) 말뚝박기
   1.2  참조규격
1.2.1 한국산업규격(KS)
KS B 0885 용접기술검정에 있어서의 시험방법 및 판정기준
KS D 3503 일반구조용 압연강재
KS D 3590 파형강관 및 파형섹션
KS F 4021 철근콘크리트 널말뚝
KS F 4201 프리스트레스트 콘크리트 널말뚝
KS F 4206 가압 콘크리트 널말뚝
KS F 4303 프리텐션 방식 원심력 PC말뚝
KS F 4306 프리텐션 방식 원심력 고강도 콘크리트 말뚝
KS F 4307 프리텐션 방식 진동PC말뚝
KS F 4602 강관말뚝
KS D 4603 H형강 말뚝
KS F 4606 열간 압연강 널말뚝
KS F 4605 강관시트 말뚝
   1.3  제출자료
1.3.1 자료제출요건 및 절차 : 01240 제출자료 및 01260 시공상세도면, 제품자료 및 시료의 해당요건 참조
1.3.2 시공상세도면 : 시공상세도면은 말뚝 종류별로 다음 사항을 나타내어 제출하여야 한다.
(1) H형강 말뚝 : 치수, 무게, 접합, 선단가공 및 접합부의 용접 등 상세
(2) 강관말뚝 : 치수, 형태, 선단가공 및 접합부의 용접, 채움 콘크리트의 종류 등 상세
(3) P.S.(또는 PHC) 콘크리트 말뚝 : 치수, 형태 , PS강선배치, 양생방법 및 긴장 방법 등 상세 및 접합부의 상세 등
(4) 반력시험 말뚝 : 인발하중에 대한 지내력 및 접합
1.3.3 말뚝박기 순서배치
(1) 예정된 말뚝박기 순서를 나타낸 배치도면을 제출하여야 한다.
(2) 순서, 배치도에는 계약도면에 명시된 대로 각 말뚝의 식별, 박기순번, 종류, 치수, 하중지지력, 예정선단표고 등을 나타내어야 한다.
1.3.4 말뚝박기 기록 : 말뚝박기 중에는 기록을 비치하고, 말뚝박기가 완료되면 즉시 감리자에게 기록을 제출하여야 한다. 기록에는 박은 각 말뚝에 대하여 1.3.3항에 명시된 사항과 함께 말뚝박기장비의 종류와 등급, 전 길이에 대하여 1m당 타격횟수 및 최종 0.5m에 대하여 0.1m당 타격횟수 그리고 말뚝박기 중에 나타난 이상조건 등을 기재하여야 한다.
1.3.5 장비자료 및 도면
(1) 말뚝박기에 사용할 장비의 특성을 기재한 장비목록을 제출하여 감리자의 검열을 받아야 한다. 장비와 부대품의 적합성은 시공자의 책임이다. 사용된 장비가 명시된 위치에 예정된 말뚝을 박는 데 부적합 하거나, 부대품의 사용량이 말뚝에 손상이 있음을 나타내거나, 작업진도가 유지되지 못하면 장비를 대체하거나 적합한 종류의 장비를 사용하여야 한다.
(2) 도면에 명시된 각 말뚝의 치수, 형상, 조작 및 박기요건 등에 적합한 박기 부대품에 대한 시공상세도면을 제출하여야 한다.
(3) 말뚝재하시험에 예정된 방법과 장비를 나타내는 시공상세도면을 제출하여야 한다.
   1.4  일반요건
1.4.1 설치허용오차
(1) 수직 및 경사말뚝의 각도변동 : 말뚝길이의 1/50미만 그리고 전 길이에 대하여 150mm 미만
(2) 말뚝상단위치의 변동 : 150mm 미만
1.4.2 현장에 반입된 말뚝이 균열이 있는 것, 굽은 것, 찍힌 것, 치수가 미달한 것, 박기 중에 파손된 것은 거부된다. 이러한 말뚝은 현장에서 제거하고, 견고한 말뚝으로 대체해야 한다. 박기 중에 파손된 말뚝은 잘라내고, 감리자가 승인하면 그 위치에서 제자리에 둘 수 있다. 아니면 뽑아내어 현장에서 제거하여야 한다.
1.4.3 용접과 용접공의 자격 : 05110 용접공의 해당요건에 따라야 한다.

  2.  자재
   2.1  말뚝
2.1.1 H형강말뚝 : KS D 4603 H형강 말뚝의 요건에 합치하고, 명시된 치수와 종류라야 하며 강판재와 용접은 각각 05210 구조용 강재공과 05110 용접공의 해당요건에 따라야 한다.
2.1.2 강관말뚝
(1) 강관 : KS D 4602 강관말뚝의 요건에 합치해야 하며, 명시된 지름과 두께를 가진 것이라야 한다. 강판재와 용접은 각각 05210 구조용 강재공과 05110 용접공의 해당요건에 따라야 한다.
(2) 철근 : 04130 철근공의 해당요건에 합치해야 하고, 명시된 등급과 치수를 가진 것이라야 한다.
(3) 채움 콘크리트 : 04210 일반콘크리트공의 해당요건에 합치하고, 달리 명시된 경우가 아니면 28일 압축강도가 21MPa 이상이라야 한다.
2.1.3 P.S.(또는 PHC) 콘크리트 말뚝 : 명시된 치수와 KS F 4303, KS F 4306 및 KS F 4307 등의 요건을 갖춘 말뚝으로 04220 프리스트레스트 콘크리트공의 해당 요건에 따라야 한다.

  3.  시공
   3.1  말뚝의 종류와 길이
3.1.1 명시된 대로 말뚝을 공급하고, 말뚝은 요구된 지지력이 될 때까지 박아야 한다. 각 말뚝의 지지력은 3.3항에서 결정된다.
3.1.2 말뚝의 길이는 명시된 지지력과 명시된 깊이를 얻고, 명시된 대로 캡이나 확대기초에 묻히는 데 충분하여야 한다.
   3.2  시험말뚝 또는 지시말뚝
3.2.1 계약도면에는 말뚝의 형식, 소요지지력, 최소박은깊이 및 말뚝선단표고가 명시되어 있다. 선단표고는 지질조사에 근거한 개략치이므로 입찰내역서에 명시된 추정수량에 대한 기준을 나타내고, 시험말뚝의 소요길이를 명시하기 위해서 주어져 있다.
3.2.2 시험말뚝은 계약도면에 명시된 자료에 근거해서 주문하고 박아야 하며, 시험말뚝의 안전한 지지력은 여기에 명시된 방법으로 결정한다.
3.2.3 시공자는 시험말뚝자료와 거동 및 지질자료로부터 요구된 박은 깊이를 결정해야 하며, 침하기준이나 감리자의 견해로 적당하다고 생각되는 다른 요인을 근거로 박은 깊이를 결정할 수도 있다. 결정된 박은 깊이는 감리자의 승인을 받아야 한다.
3.2.4 시험말뚝은 지정된 위치에, 감리자가 승인한 길이(또는 지지력)가 되도록 적절한 해머로 박아야 한다. 일반적으로 시험말뚝의 길이는 토질조건의 변동을 고려해서 일반말뚝의 추정길이보다 크게 취한다. 시험말뚝박기에 사용하는 장비는 일반 말뚝박기에 예정된 것과 같은 것이라야 한다.
3.2.5 시험말뚝은 추정선단표고에 도달하면 감리자가 지시한 타격횟수까지 타격해야 한다. 지시된 타격횟수까지 타격하는 것은 말뚝지지력의 시간경과효과가 반영된 것이어야 한다. 따라서 항타후 일정 시간이 지난 후 반드시 재항타를 실시하여 말뚝지지력의 시간경과효과를 확인해야 한다. 예정된 깊이까지 박은 시험말뚝이 소요지지력이 부족할 경우는 말뚝이음을 실시해서 소요지지력이 얻어질 때까지 박기를 계속하여야 한다.
3.2.6 시험말뚝의 박기 기록은 감리자가 작성하고, 전 길이에 대하여 1m당 타격횟수, 말뚝의 박은 길이, 절단표고, 박은 깊이, 기타 관련자료를 기재한다. 재타격이 필요한 경우에 감리자는 처음 0.5m의 재타격에 대하여 말뚝 박은 깊이 0.1m당 타격횟수를 기록한다.
3.2.7 시공자는 시험말뚝박기와 말뚝의 시험이 완료된 후 7일 내에 시험말뚝자료를 감리자에게 제출하고, 말뚝주문길이에 대하여 감리자가 본공사에 사용될 말뚝길이에 대하여 승인을 받아야 한다.
   3.3  박기말뚝의 지지력
3.3.1 말뚝의 극한지지력은 감리자가 승인하는 지지력공식을 이용하여 결정한다. 또한 항타 시 저항력과 장비의 적합성 판단을 위해 파동방정식 해석을 적용할 수 있다.
3.3.2 파동방정식
(1) 파동방정식은 말뚝의 극한지지력과 장비의 적합성을 평가하는 데 활용할 수 있다
(2) 파동방정식에 의한 저항력기준이 주문된 말뚝길이에 의한 선단표고에서 1500mm 이내에서 달성되면 적당한 박기깊이가 얻어진 것으로 본다. 이 한도 내에서 요구된 저항력이 달성되지 않으면 예정된 선단표고까지 말뚝을 박아야 한다.
(3) 타격당 박힌량은 초기타격 중이나 일정한 안정 기간 후에 재타격하는 동안에 측정할 수 있다.
3.3.3 시험말뚝 : 시험말뚝이 지정되어 있지 않을 경우는 시험말뚝에 대한 내용을 감리자가 결정 한다.
3.3.4 사전천공 : 감리자가 필요하다고 판단할 때는 3.6.3항에 따라 사전에 뚫은 구멍에 말뚝을 박아야 한다.
   3.4  축방향 압축정재하시험
3.4.1
(1) 말뚝의 압축재하시험은 고정하중, 어스 앵커의 인발저항력 또는 반력말뚝의 마찰력을 이용한 정재하시험 방법으로 실시할 수 있다.
(2) 반력말뚝 및 반력앵커는 인발하중에 저항하도록 충분한 마찰력을 확보해야 한다.
(3) 시험말뚝은 수직으로 설치하여야 한다.
3.4.2 손상을 입지 않은 상태로 재하시험에 합격한 시험말뚝은 공사용 영구말뚝으로 활용할 수 있다. 말뚝재하시험을 하는 데 사용된 반력말뚝은 손상을 입지 않고 3mm 이상 상향이동하지 않았다면 영구말뚝으로 활용할 수 있다.
3.4.3 손상된 시험말뚝과 반력말뚝은 뽑아서 현장에서 제거하거나 그 위에 설치된 구조물에서 1m 아래에서 절단해야 한다. 구멍은 덮개를 설치하여 막는다.
3.4.4 말뚝재하시험장치, 하중재하 및 변위량측정, 표준측정절차 등은 감리자가 승인한 것이라야 하며 , 재하시험절차는 다음과 같다.
(1) 시험말뚝의 재하는 시간경과효과 및 양생효과를 반영할 수 있도록 충분한 시일이 경과한 후 시행한다.
(2) 시험방법 및 절차는 KS F 2445(또는 ASTM D 1145-00)규정에 준해 실시하거나 감리자가 승인한 방법에 따른다.
3.4.5 시험말뚝의 시험결과를 해석하는 방법은 구조물 기초 설계기준 해설(한국지반공학회, 2003)에 따라 실시한다.
3.4.6 감리자는 시험말뚝 또는 다른 말뚝의 거동이 특이성, 불안정한 상태를 나타내거나 파동방정식 등 각종 해석으로 결정되는 안전한 지지력에 의문을 갖게 하는 경우에는 특별조항에 명시되지 않았거나 계약도면에 지정되지 않은 경우에도 추가재하시험을 하도록 시공자에게 요구할 수 있다.
3.4.7 재하시험이 완료되면 시험결과를 분석 후 각 시험말뚝에 대한 시험보고서 2부를 감리자에게 제출하여야 한다.
3.4.8 재하시험이 완료되면 최종적으로 관입량과 항타시공 관리기준을 결정하여야 한다.
   3.5  동재하시험
3.5.1 동재하시험은 ASTM D 4945-00 규정에 따라 동적측정기구를 이용하여 실시한다.
3.5.2 동재하시험은 항타시(EOID, End Of Initial Driving)시험과 재항타시험(Restrike)을 적절히 분배하여 실시한다. 항타시시험은 시공시점에서의 지지력 평가와 시공관리기준 설정을 목적으로, 재항타시험은 시간효과가 반영된 허용지지력 평가를 목적으로 실시한다.
3.5.3 시험용 해머는 진동해머를 제외한 유압해머, 드롭해머 등이 사용 가능하며 설계하중의 1% 이상의 램중량을 가져야 한다.
3.5.4 계측기기는 교정검사를 받은 후 2년 이상 초과하지 않는 것을 사용하여야 한다.
3.5.5 말뚝은 동적시험기구가 극한 말뚝지지력에 도달되었다고 지시하는 깊이까지 박아야 한다. 말뚝에 작용하는 응력은 결정된 값이 허용치를 초과하지 않도록 동적시험기구로 말뚝박기 중에 감시하게 된다. 필요한 경우에는 응력을 허용치 이하로 유지하기 위하여 쿠션 추가 또는 말뚝에 전달된 타격에너지를 감소시키거나 해머를 변경한다. 동적시험기구의 측정이 타를 나타낼 경우에 편타는 즉시 말뚝박기시설을 다시 정돈하여야 한다.
3.5.6 동적측정자료는 정밀해석을 위한 프로그램을 이용하여 수행하고 보고서에 그결과를 첨부한다.
3.5.7 타격에너지 부족 등에 의해 동적측정결과가 충분한 지지력을 발현시키지 못했다고 판단될 경우는 하중-침하 곡선을 대상으로 지지력을 결정한다.
   3.6  말뚝박기
3.6.1 공통사항 : 말뚝은 지정된 형식과 다음 사항에 필요한 길이와 형태를 가져야 한다.
(1) 감리자가 결정한 소요박힌량이 달성되어야 한다.
(2) 계약도면에 명시된 위치까지 말뚝캡 또는 구조물 확대기초 속으로 연장될 수 있어야 한다.
(3) 명시된 지지력이 확보되어야 한다.
3.6.2 박힌량 및 지지력 : 말뚝은 요구된 박힌량 또는 요구된 지지력까지 박아야 한다.
3.6.3 사전 천공한 구멍
(1) 말뚝을 둑쌓기(1.5m 이상)한 구역에 박을 필요가 있는 경우, 그 구역의 말뚝 직경보다 크게 뚫은 구멍에 말뚝을 박아 넣어야 한다. 말뚝을 박은 후에는 말뚝 둘레의 공극에 건조한 모래나 콩자갈로 채워야 한다.
(2) 요구된 박힌량을 달성하기 위해 필요한 경우에는 구멍을 뚫을 깊이에서 말뚝의 최소횡단면적 치수의 90%보다 크지 않은 지름으로 뚫고, 요구된 박힌량까지 말뚝을 그 속에 박아 넣어야 한다.
3.6.4 말뚝박기
(1) 말뚝박기를 시작하기 전 말뚝이 박힐 구역은 요구된 표고까지 뒤채움하여야 한다.
(2) 7일이 넘지 않은 콘크리트에서 6m 이내에서는 말뚝박기를 해서는 안 된다.
(3) 확대기초의 바닥면에서 주위말뚝을 박기 전에 내부말뚝을 먼저 박아야 한다.
(4) 필요한 경우에는 과대한 휨응력이나 허용오차를 벗어난 말뚝머리의 이동을 방지할 수 있도록 설치된 개별말뚝에 적당한 횡지지를 해두어야 한다.
(5) 타격캡과 리더를 결합해서 박기작업 중에 해머와 말뚝이 동심축을 유지하여야 한다.
(6) 박기 저항력이 급격히 감소할 경우에는 말뚝이 파손되었는지 조사해야 한다. 박기 저항의 급격한 감소가 시추자료와 관련이 없거나 또 말뚝을 검사할 수 없는 경우, 이러한 박기 저항력의 감소는 말뚝을 인정하지 않는 원인이 된다.
(7) 인접한 말뚝을 박는 동안에 솟아오른 말뚝에 대해 조사하여야 하며, 솟아 오른 경우는 당초의 선단표고까지 다시 타격하여야 한다.
(8) 말뚝은 감리자가 승인하는 방법과 장소에서만 접합하여야 한다.
(9) 말뚝은 계약도면에 지시된 정부표고에서 절단해야 하며 , 절단할 때 손상을 입은 말뚝은 대체하거나 보수하여야 한다.
3.6.5 H형강 말뚝
(1) 타격캡은 말뚝 모양에 대충 맞는 홈을 바닥면에 새기고, 홈의 지지면은 거칠지 않고 매끈해야 한다. 타격캡은 말뚝의 측면을 따라 최소한 100mm 정도 내려덮고 해머에 느슨하게 부착되게 해서 항시 말뚝의 전 표면에 닿게 하여야 한다.
(2) 계약도면에 명시된 접합은 전기아크로 현장 용접해야 하며, 말뚝정부의 손상된 부분은 접합 전에 절단해야 한다. 강재의 정열에 주의해서 말뚝의 축이 직선되게 해야 한다. 용접은 05110 용접공의 해당요건을 따라야 한다.
3.6.6 강관말뚝
(1) 말뚝의 두부는 승인 받은 두부보강재 또는 슈를 써서 해머의 직접타격으로 손상되지 않게 보호하여야 한다.
(2) 계약도면에 명시된 접합은 전기아크로 현장 응접해야 하며, 말뚝정부의 손상된 부분은 접합 전에 절단해야 한다. 강재의 정열에 주의해서 말뚝의 축이 직선되게 해야 한다. 용접은 05110 용접공의 해당요건을 따라야 한다.
(3) 거부된 강관말뚝은 제거하고 새로운 것으로 대체해야 한다. 거부된 말뚝을 제거할 수 없는 경우에는 대체품을 공급해서 설치해야 한다. 버려진 관 재료는 구조물 아래로 1m까지 절단하고, 버려진 관내에는 28일 압축강도가 21MPa의 콘크리트를 채우고, 구멍에는 되메우기해서 다져야 한다.
(4) 관 내 콘크리트 채우기가 필요한 경우는 관의 정부에 세운 짧은 깔때기 호퍼를 통해서 펌프로 쳐 넣어야 한다. 콘크리트의 다지기는 관의 정부 4.5m 깊이 내에서만 필요하다. 콘크리트는 연속해저 빠른 속도로 호퍼에 유입시켜 관의 일체성이 확보되게 하여야 한다.
(5) 강관말뚝은 선단이 개방된 채 박을 수 있으며, 내부의 흙은 명시된 폭과 깊이로 오거나 승인된 다른 방법으로 제거해야 한다. 박은 강관은 내부에 손상이 없고 정열이 곧고 물이 없는지 검사하고 손상이나 결함이 있으면 콘크리트치기 전에 시정해야 한다. 말뚝에 물이 부분적으로 차 있으면 퍼내고, 트레미방법으로 관 내에 콘크리트를 채워야 한다.
3.6.7 P.S.(또는 PHC)콘크리트 말뚝
(1) 말뚝의 두부는 해머의 직접타격으로 균열, 박락 또는 파열 등이 일어나지 않도록 쿠션두부보강재를 해서 보호하여야 한다.
(2) 말뚝이 완전히 박혔거나 말뚝캡의 바닥면 표고 아래에서 절단되었을 때는 철근콘크리트로 연장시켜서 말뚝캡의 바닥면표고까지 말뚝을 연장해야 한다. 01260 시공상세도면 해당요건에 따라 관련도면을 감리자에게 제시하여 제작 전 승인 후 시공하도록 한다.