말뚝의 최적 타격력 및 항타종료시기 결정에 관한 연구 : (Determination of the Optimized Driving Force and End Time of Driving for Pile Construction)

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The most important thing during installation of driven pile and SIP pile using PHC and PC is the drive control that enables pile to drive efficiently and without damage of the pile material. Because drivability influenced by complex conditions such as ground condition, pile material and driving system, pile-ground interaction etc., which is not verified thoroughly, many difficult problems occur during pile installation. This research aims to provide the reasonable strike energy and blow count limitation during pile installation considering ground and pile material characteristics. Also, cost saving method through the optimized driving control and quality confirmation procedure is proposed. Recently, KNHC, Ministry of Construction and Transportation, and Seoul city government introduced the guide regulating WEAP analysis in pile design and installation. However, most of engineers have difficulty to apply in practical situation those methods, because they are not familiar with Wave Equation theory. So the easy WEAP analysis manual provided for practical engineers. This research also introduced the drive control guide for special cases on the soft and hard ground condition. Results of this research are as follows. 1) It is reasonable to select the driving system and check the strike energy, pile length, blow count and stress by way of WEAP analysis then to drive the pile. 2) Driving control guide must be confirmed by dynamic load test and then revised. 3) Some dynamic equation can be used for the quality control of driven pile, if WEAP analysis and dynamic load test were performed preliminary. 4) After driving the pile, set up occurs usually within one week, but relaxation also occurs on the special ground condition like Pohang mud stone. So the variation of the bearing capacity must be checked by the load test after driving. 5) The cost saving of pile foundation by decreasing of pile driving length or number of pile is possible considering set-up effect that increases bearing capacity.

국문 초록 (Abstract)

PHC, PC등 기성말뚝을 이용한 직타공법이나 최종경타를 필요로 하는 매입공법(SIP공법)의 시공에 있어서 가장 중요한 것은 말뚝재료 자체의 손상없이 지반을 관입하여 설계지지력을 확보하는 항타관리 방안이다. 말뚝의 항타는 지반조건, 말뚝재료, 항타장비등 매우 복잡한 작용에 의해 이루어지고 말뚝이 지반을 관입할때의 말뚝-지반상호간의 거동을 정확하게 규명하지 못해 시공상 어려움이 많은 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 지반 및 말뚝재료특성을 고려한 적정 타격력 및 항타종료시기등을 제시하였으며 최적의 시공관리 및 품질확인 방법에 의한 말뚝공사비 원가절감안도 제시하였다. 최근 공사를 비롯하여 건교부 및 서울시의 기초공사 시방등에서 설계단계에서 항타전산해석(WEAP)을 수행하도록 유도하고 있으나 파동이론에 익숙치 못할 경우 해석에 어려움이 있다. 이에 실무자가 쉽게 WEAP 해석을 수행할 수 있도록 매뉴얼을 작성하였으며 이 매뉴얼에는 국내 실정에 맞게 조사된 지반물성치 및 항타장비 입력물성등을 포함하고 있다. 또한 본 연구에서는 일반적으로 항타관리가 어려운 연약지반 및 단단한 지반에서 효율적으로 항타가 이루어질 수 있도록 항타관리지침을 제시하였다. 본 연구를 통하여 도출된 결론은 다음과 같다. 1) 항타설계시 파동방정식을 이용한 WEAP 해석을 수행하여 항타장비선정, 적정 타격에너지, 관입깊이, 최종관입량 및 항타응력등을 검토하여 시공을 실시하는 것이 타당하다. 2). WEAP 해석에 의해 선정된 말뚝시공 방법은 현장에서 동재하시험에 의해 확인후 최종적인 항타관리 기준을 결정한다. 3) 품질관리 목적으로 현장에서 항타공식을 사용할 수 있으며 항타공식을 사용하기 위해서는 WEAP 해석과 동재하시험을 통한 항타관리 기준이 있어야 한다. 4) 말뚝항타후 1주일 이내에 지지력이 증가하는 Set up 현상이 발생하나 포항의 이암층과 같은 지반에서는 지지력이 감소하는 Relaxation 현상도 발생하고 있어 반드시 시간경과에 따른 지지력 변화를 재하시험을 통해 확인하여야 한다. 5) 시간경과에 의해 말뚝의 증가된 지지력을 설계에 반영할 경우 말뚝 본수 또는 시공길이를 줄여 원가절감에 기여할 수 있을 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 1장. 서론
• 2장. 항타말뚝의 특성
• 2.1 국내 항타설계 및 시공 현황
• 2.2 동적 지지력 공식의 문제점 및 개선점
• 2.3 항타공식의 실무적용사례
• 2.4 지지력의 시간효과
• 2.5 국내 항타장비 현황
• 3장. 파동이론을 이용한 동적해석
• 3.1 이론적 고찰
• 3.2 파동이론 해석에 의해 파악되는 결과
• 3.3 입력물성치
• 4장. 항타설계
• 4.1 항타관리 절차
• 4.2 항타장비의 선정
• 4.3 적정타격에너지
• 4.4 시간효과를 고려한 항타종료시기
• 4.5 시간효과를 고려한 말뚝재하시험 계획
• 5장. 항타시골의 문제점과 대책
• 5.1 부정확한 지반조사에 의한 문제점
• 5.2 SIP공법 시공상의 문제점과 대책
• 5.3 사례분석
• 6장. 결론
• 참고문헌
• 부록(WEAP사용자 매뉴얼)