KR101600477B1 - 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탑다운 공법을 적용함에 있어, 지층의 슬래브를 지지하는 기둥이 제대로 시공되어야 전체 공정이 안전하게 이루어질 수 있다는 점에 착안하여, 선기둥 매립 공정에서의 천공홀 수직도의 정밀도를 향상시키고, 또한 선기둥 매립 지점에서의 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 주입재를 주입함으로써, 공법 전체 공정의 안정성이 확보될 수 있도록 하는 개선된 선기둥 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법에 관한 것이다.

Description

개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법{TOP DOWN CONSTRUCTION METHOD FOR DEVELOPPING STABILITY THROUGH IMPROVED PROCESS OF PILLER}

본 발명은 탑다운 공법을 적용함에 있어, 지층의 슬래브를 지지하는 기둥이 제대로 시공되어야 전체 공정이 안전하게 이루어질 수 있다는 점에 착안하여, 선기둥 매립 공정에서의 강관말뚝 수직도의 정밀도를 향상시키고, 또한 선기둥 매립 지점에서의 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 주입재를 주입함으로써, 전체 공정의 안정성이 확보될 수 있도록 하는 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법에 관한 것이다.

건축물의 지하구조 공법선정은 건물의 면적, 층수 등 규모와 토질 조건 등에 의해서 결정된다. 지하공사방법에는 상부구조와 연계된 시공순서에 따라 bottom-up, up-up, 그리고 top-down 공법으로 나눌 수 있다. 이 중 탑다운(top-down) 공법은 근접시공, 대심도 굴착 및 작업면적 협소 등 도심지 공사에서 발생할 수 있는 제반 문제를 해소하는 방법으로 유럽의 대도시에서 처음 사용되었다.

탑다운 공법은 크게 흙막이벽 설치, 선기둥 매립, 굴토와 슬래브 타설로 진행된다. 수직재에 해당하는 흙막이벽과 선기둥 L매립이 끝나면, 지표면 층에 슬래브를 타설하여 1층 바닥판을 형성하고, 이때부터 지하층에 대한 굴토가 시작된다.

지하로 1층씩 내려갈 때마다 노출된 선기둥이 작업하중에 대해 안전한지를 확인해야 하고, 선기둥이 허용 수평오차 범위 내에 있는지를 계측하여 확인할 필요가 있다. 또한, 노출된 흙막이벽에 대한 토압을 지탱하고 층마다의 바닥을 형성하기 위해 수평재의 설치가 필요하다.

이와 같은 탑다운 공법은 도심지에서 깊은 지하구조물 신축시 건물 경계선이 인접건물과 가까이 있어 굴착 공사 중 많은 양수 작업등으로 인한 지하수맥의 변경 및 흙의 이동을 유발하여 인접건물의 침하 등으로 인한 하자를 발생시킬 우려가 있는 경우, 설계된 지하실벽이 대지경계선에 아주 근접해 있어, 오픈 컷 작업시 경계선 밖으로 작업공간의 확보가 필요하여 주변도로와 인접대지의 임차 등이 필요한 경우, 여유 공터가 없어 가설사무소, 야적장의 확보 및 작업공간이 미흡할 경우 등의 문제를 해소할 수 있는 공법으로서, 경제성 향상과 공기 단축을 위해 공개특허 특1996-0011010(공개일자 1996.04.20), 공개특허 특1999-0079687(공개일자 1999.11.05), 등록특허 10-0788623(등록일자 2007.12.18), 등록특허 10-0938571(등록일자 2010.01.18), 등록특허 10-0995507(등록일자 2010.11.15), 등록특허 10-1409249(등록일자 2014.06.12)등의 기술이 지속적으로 개발되고 있다.

탑다운 공법에 의한 지하구조물 공사는 지상부와 병행 시공되기 때문에 지하구조물의 품질 정도는 향후 공사에 많은 영향을 미친다.

따라서 지하 철골기둥은 상부 구조체 하중 및 슬래브 하중을 지지하기 때문에 구조적 안정성 및 상부하중의 원활한 전달을 위해서 소요심도까지 수직도가 확보되어야 한다.

즉, 탑다운 공사에서는 지층의 슬래브를 만들고 이를 지지하는 기둥이 제대로 시공되어야 이후 공정이 안전하게 이루어지게 되므로 선기둥 공사가 매우 중요하다고 할 수 있다.

P.R.D 공법은 드릴의 회전과 해머의 타격을 동시에 이용하여 천공하기 때문에 더욱 빠르고 지층에 구애받지 않는 시공을 할 수 있다. 하지만 타격에 의한 충격력이 대심도 천공에서의 수직도를 더욱 유지하기 힘들게 한다.

이외에 PRD 말뚝시공 시 진동에 따른 지반 교란, 작업수 및 슬라임 유입, 지하수 침투, 지중응력조건 변화 등에 따라 말뚝 주변 및 선단부 이암층의 이완 및 연화가 진행되어 말뚝지지력 저하가 발생하는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 10-1071958(등록일자 2011.10.04) 대한민국 공개특허 특1996-0011010(공개일자 1996.04.20) 대한민국 공개특허 특1999-0079687(공개일자 1999.11.05) 대한민국 등록특허 10-0788623(등록일자 2007.12.18) 대한민국 등록특허 10-0938571(등록일자 2010.01.18) 대한민국 등록특허 10-0995507(등록일자 2010.11.15) 대한민국 등록특허 10-1409249(등록일자 2014.06.12)

본 발명은 탑다운 공법의 안정성 확보를 위하여, 강관말뚝의 매립에 있어 수직도 향상과, 강관말뚝 선단부가 지하수에 의해 연화되는 것을 차단하기 위하여 지하수 차단 및 지반 보강과, 지반을 파쇄굴착하는 비트의 강성 강화를 통해 강관말뚝 매립의 수직 정밀도 향상을 이룰 수 있도록 하는 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법을 제공하고자 하는 것을 발명의 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여,

본 발명은 흙막이벽 설치단계;

봉 형상의 롯드(Rod)와, 상기 롯드(Rod)의 하단부와 나사결합을 통해 체결되는 에어햄머와, 상기 에어햄머의 전단에 장착되어 회전과 동시에 상·하 타격을 통해 지면을 파쇄굴착하는 비트와, 상기 롯드(Rod)를 내부에 수용하고 상기 비트와 반대방향으로 회전하면서 관입하는 케이싱을 포함하는 천공기에 의한 PRD 공법으로 강관말뚝을 매립하는 단계;

슬래브 타설단계;

굴토단계;를 포함하여 이루어지는 탑다운 공법에 있어서,

상기 강관말뚝 설치 단계는 롯드(Rod)에 설치되는 실리콘형 가속도 센서를 통해 수직도를 실시간으로 측정하고, 이와 같이 측정된 수직도 값을 AD컨버터를 거쳐 천공기 운전자에게 모니터를 통해 표출하여 천공기 운전자에 의한 실시간으로 감시와 수직도 보정을 통해 강관말뚝이 수직방향으로 매립될 수 있도록 하고,

강관말뚝 매립이 완료되고 천공기를 인발 후, 강관말뚝 매립 지점으로의 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 마이크로 실리카 보강주입재를 주입하여 선단지지력과 주변마찰력을 보강하는 것임을 특징으로 하는 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법을 제공한다.

본 발명은 개선된 선기둥 매립 공정을 통해 안정적인 시공이 가능한 탑다운(TOP-DOWN) 공법을 제공하는 것으로서, PRD 공법을 통해 기층에 구애받지 않고 안정적이면서 빠른 시공이 가능하며, 더욱이 강관말뚝의 매립 수직도 향상, 비트의 강성 향상에 따른 원활한 파쇄굴착 및 강관말뚝 매립 완료 후 보강주입재의 주입을 통한 지하수 차단 및 지반 보강을 통해 말뚝 시공의 신뢰성을 높일 수 있다.

상기 강관말뚝의 수직도 향상을 위해 실리콘형 가속도 센서를 이용함으로써, 실리콘형 가속도 센서를 통해 측정된 값을 천공장치의 운전자에게 모니터를 통해 전달함으로써, 운전자에 의한 강관말뚝의 수직도 보정이 실시간으로 이루어지도록 함으로써, 원활한 강관말뚝 시공이 가능하다.

도 1은 일반적인 탑다운 공법의 전체 공정을 보인 도면.
도 2는 PRD 공법의 전체 공정을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 개선된 강관말뚝 매립 공정을 위한 강관말뚝과 천공기의 구조를 보인 도면.
도 4는 천공기의 구성 중 실리콘형 가속도 센서가 설치된 롯드(Rod)의 구조를 보인 도면.
도 5는 천공기의 구성 중 비트의 구조를 보인 도면.

이하, 상기의 기술 구성에 대한 구체적인 내용을 살펴보도록 한다.

본 발명은 탑다운 공법의 기초공사에 해당하는 강관말뚝 시공의 신뢰성을 높임으로써 전체적인 탑다운 공법의 안정성을 확보하고자 하는 것이다.

이와 같은 기술적 과제의 해결은 PRD 공법에 의한 굴착시 수직도에 직접적인 영향을 미치는 롯드(Rod)의 수직도를 실리콘형 가속도 센서를 통해 실시간으로 측정하고, 센서를 통해 측정된 값을 모니터를 통해 천공기 운전자에 의해 실시간 감시 및 보정과정과,

상기 롯드(Rod)의 하단부와 나사결합을 이루는 에어햄머(Air hammer)에 장착된 비트의 구조 개선 및 강도 향상을 통한 원활한 굴착과정과,

최종적으로 강관말뚝 매립 후 마이크로 실리카 보강주입재의 주입을 통해 선단지지력과 주변마찰력을 보강하는 과정을 통해 달성된다.

일반적으로 탑다운 공법은 도 1에 도시된 바와 같이,

흙막이벽을 설치하고, 강관말뚝을 설치하는 과정,

슬래브 타설과정,

굴토 과정으로 이어진다. 수직재에 해당하는 흙막이벽과 강관말뚝 매립이 끝나면, 지표면 층에 슬래브를 타설하여 1층 바닥판을 형성하고, 이때부터 지하층에 대한 굴토가 시작된다.

상기 탑다운 공법 중 본 발명은 상기 강관말뚝 설치과정에 대한 것으로서, 상기한 바와 같이 크게 수직도 제어, 비트의 구조 및 강도향상에 따른 원활한 굴착 및 마이크로 실리카 보강주입재의 주입으로 구분될 수 있다.

상기 강관말뚝의 매입 공정과 관련하여, S.I.P 공법, S.D.A 공법, P.R.D 공법의 적용이 가능하며 본 발명에서는 이들 중 P.R.D공법을 통해 이루어진다.(표 1)

강관말뚝 매입 공법의 종류 및 말뚝의 종류

공법 종류	말뚝 종류
S.I.P 공법	PHC 파일, 강관파일
S.D.A 공법	PHC 파일
P.R.D 공법	강관파일

상기 PRD 공법은 도 2에 도시된 바와 같이, 천공장치를 이용하여 굴착하고, 굴착이 완료되면 천공기를 인발한 후 보강주입재를 주입하는 일련의 과정을 거치게 된다. 이와 같은 PRD 공법의 장점은 기층에 구애받지 않고 시공이 가능하여, 자갈이나 전석층 등 기존 공법에서 시공이 어려웠던 기층에 대해서도 시공에 큰 문제가 없다.

또한 강관을 천공과 동시에 압입하므로 공벽붕괴로 인한 선단지지력의 약화 및 주변침하를 방지할 수 있다.

본 발명은 개선된 PRD 공법을 활용하여 탑다운 공법 중의 강관말뚝(50)을 매립 과정을 수행하게 된다.

즉 앞서 살펴본 바와 같이,

흙막이벽 설치단계;

봉 형상의 롯드(Rod)(10)와, 상기 롯드(Rod)(10)의 하단부와 나사결합을 통해 체결되는 에어햄머(20)와, 상기 에어햄머(20)의 전단에 장착되어 회전과 동시에 상·하 타격을 통해 지면을 파쇄굴착하는 비트(30)와, 상기 롯드(Rod)(10)를 내부에 수용하고 상기 비트(30)와 반대방향으로 회전하면서 관입하는 케이싱(40)을 포함하는 천공기에 의한 PRD 공법으로 강관말뚝(50)을 매립하는 단계;

슬래브 타설단계;

굴토단계;를 포함하여 탑다운 공법을 이루되,

상기 강관말뚝 매립 단계는 롯드(Rod)(10)에 설치되는 실리콘형 가속도 센서(60)를 통해 수직도를 실시간으로 측정하고, 이와 같이 측정된 수직도 값을 AD컨버터를 거쳐 천공기 운전자에게 모니터(70)를 통해 표출하여 천공기 운전자에 의한 실시간으로 감시와 수직도 보정을 통해 강관말뚝(50)이 수직방향으로 매립될 수 있도록 하고,

강관말뚝 매립이 완료되고 천공기를 인발 후, 강관말뚝 매립 지점으로의 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 마이크로 실리카 보강주입재를 주입하여 선단지지력과 주변마찰력을 보강하도록 함에 기술적 특징이 있다.

강관말뚝 시공을 구체적으로 살펴보면, 직경 60~100cm의 PRD 말뚝을 9.8×10.8m 간격으로 설치하고, 지하연속벽(Diaphram Wall)을 80cm 두께로 20~35m 심도까지 설치한다. 그리고 흙막이 벽체를 형성하고 지지시스템으로 철골 및 슬래브지지 방식의 Top-Down공법을 적용하여 굴착한다. 이때 구조물의 기초심도의 요구가 점차 커지고 있어 그 이상의 깊이의 시공도 이루어지며, 이때 심도 40m 이상을 대심도 시공이라고 한다.

강관말뚝 시공에 있어, 소요깊이까지 박을 수 있는 긴 말뚝을 사용하는 것이 바람직하나, 부득이한 경우에는 감독관의 승인을 얻어 이어서 사용할 수 있다. 강관 말뚝은 시공 전에 미리 이음을 하여야 한다.

대심도를 시공하기 위해서는 이음 작업이 필수적이다. 기성품의 단본의 길이로는 짧아서 시공조건을 충족하지 못하기 때문이다. 강관파일은 공장에서 6M 단위로 생산되어 운송에 지장이 없는 길이인 L = 12~18M 단위로 자동용접기를 사용하여 이음을 시행한다.

PRD 공법은 드릴의 회전과 해머의 타격을 동시에 이용하여 천공하기 때문에 더욱 빠르고 지층에 구애받지 않는 시공을 할 수 있다. 하지만 타격에 의한 충격력이 대심도 천공에서의 수직도를 더욱 유지하기 힘들게 한다. 따라서 강관말뚝 시공중에 오차가 발생할 수 있으며, 기둥수직도 오차가 커지면 소요단면 성능을 초과하는 편심 모멘트가 발생하여 건물 전체가 붕괴될 가능성에 놓이게 된다.

수직도가 떨어질수록 강관말뚝의 물량이 증가하고 또한 공사비의 상승과 더불어 건물의 안정성이 떨어지는 문제가 발생하게 되므로, 수직도의 정밀도를 높임으로써 구조적 안정성, 공사비 절감의 효과를 얻을 수 있다.

강관말뚝의 수직도 시공 오차의 크기를 구체적인 예를 들어 살펴보면, 직경(D)이 1600mm이고, 피복의 두께가 200mm인 경우, 오차의 크기(X)는 천공홀의 직경(D)/2-강관말뚝의 반경(D/2)-피복의 두께이다. 즉 X=(1600/2)-(800/2)-(200)=200(mm)=20.0㎝이다. 결국 강관말뚝의 수직도 시공 오차의 크기는 <20㎝이다.

이와 같은 수직도 오차 발생에 따른 문제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상기 롯드(Rod)의 표면에 실리콘형 가속도 센서를 설치하여, 롯드(Rod)의 기울기를 측정하고, 이와 같이 측정된 기울기 값을 통해 수직도의 보정이 이루어진다. 이와 같은 수직도의 보정은 천공기 운전자에 의해 이루어진다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에서는 롯드(10)의 표면에 접착제를 이용하여 가속도 센서(60)를 고정설치한다. 이와 같이 설치된 가속도 센서(60)는 롯드(10)의 동적 상태, 정적 상태를 포함하여 실시간 측정을 통해 롯드(10)의 기울기를 측정하게 되며, 이와 같이 측정된 기울기 값은 천공기 운전자의 모니터(70)를 통해 표출된다.

상기 실리콘형 가속도 센서(60)는 미세전기기계시스템(Micro Electro Mechanical Systems; MEMS)기술로 제작되는 것으로서, 위치의 인식, 제어에 필수적으로 쓰인다.

가속도 센서는 정적 및 동적인 가속도를 측정할 수 있다. 정적인 가속도를 이용하여 물체의 기울기를 측정할 수 있다.

지구 중력은 지구에 있는 모든 물체에 영향을 미치게 되며, 항상 지구의 중심 방향으로 작용하게 된다. 그래서 우리가 지구 표면 위에 바로 설 수 있는 것이며, 이를 통해, 얼마나 기울어졌는지를 판별할 수 있게 된다.

물체가 비탈면에 정지하고 있을 경우, 물체에 지구 중력가속도만 작용한다. 이때 경사각을 θ라고 할 때, 기본 삼각법을 이용할 수 있다. 아래로 작용하고 있는 힘은 mg이며, 비탈면과 수직한 방향의 힘은 mg·cos(θ), 수평한 면은 mg·sin(θ)가 된다. 가속도 센서로 비탈면과 측정한 값이 a라고 하면 다음의 관계식을 나타낼 수 있다.

a = g sin(θ)

이를 경사각에 대해 다시 정리하면 다음과 같다.

θ = sin^-1(a/g)

이와 같은 원리로 3차원 상에서 경사각을 측정하기 위해서는 다음과 같은 각들이 사용된다.

일반적으로 물리적 신호를 AD 변환기를 이용하여 디지털 신호로 변환하게 된다. 가속도 신호를 디지털화 하기 위해서 일반적으로 AD 변환기를 사용한다. 이때 가속도 센서의 해상도는 AD 변환기의 성능에 크게 좌우된다. 그 중 AD 변환기의 비트 수로 인해 크게 제한된다.

구체적인 예로서, 10비트의 해상도를 가지는 AD변환기에 대해 살펴보면, 공급 전압이 3.3V이며, 사용된 가속도 센서의 민감도가 800mV/g라고할 때, 3.3V에 대해, 8비트 A/D 변환기는 255(2⁸ - 1)개로 단계를 나누게 되고, 10비트 AD 변환기는 1023(2¹⁰ - 1)의 단계로 나누게 된다. 해상도가 향상될수록 더 작은 가속도로 나누어짐으로써 더 정밀한 기울기의 검출이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 가속도 센서는 동적 상태에서의 정밀한 기울기 측정이 가능하도록 3축 가속도 센서를 사용한다.

상기 실리콘형 가속도 센서를 통해 측정된 롯드(Rod)의 기울기 값은 아날로그 신호로 AD컨버터로 전송되며, AD컨버터에서는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시켜, 천공기 운전자가 육안으로 확인할 수 있는 디스플레이부로 전송하여 화면으로 표출되도록 한다.

이와 같은 과정을 통해 운전자는 롯드(Rod)의 수직도를 실시간으로 감시와 장비 조작을 통한 수직도 보정을 할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 에어햄머(20)의 전단에 장착되어 회전과 동시에 상·하 타격을 통해 지면을 파쇄굴착하는 비트(30)의 표면에서는 다수의 홈(301)과 돌기(302)가 형성되어 있어 파쇄효율을 높일 수 있도록 한다.

그리고 상기 비트(30)는 고크롬 강으로 제작하여 높은 내구성을 갖는 것으로서, 9Cr-1.2W-0.2V-0.1Ti-0.07C-0.07Ta 합금과 15Cr-1Mo 합금에 Y₂O₃ 또는 Y₂O₃ 및 Ti를 첨가하여 제조된 9Cr-1.2W-0.2V-0.1Ti-0.07C-0.07Ta-0.4Y₂O₃ 합금 강과 15Cr-1Mo-0.3Ti-0.35Y₂O₃ 합금 강을 사용한다. 상기 고크롬 강 합금은 Y₂O₃의 첨가로 인해 상변태 및 경정립의 성장을 방해하여 결정립의 미세화를 야기하여 고내구성 특성을 갖는 합금강이다. 이때 합금 원료 중 Fe 분말은 85㎛ 이하이고, Cr, Mo 및 Ti 분말은 모두 100㎛ 이하이며, Y₂O₃ 분말의 입도는 25~50nm이다. 그리고 상기 합금원료들은 모두 99% 이상의 고순도 물질을 사용한다.

수직도 문제를 해결하여 강관파일을 제대로 시공하였더라도, 강관파일 시공 후 장기간 시간이 흐르면 지하수에 의해 선단부가 연화될 우려가 있다. 따라서 본 발명에서는 수직 정밀도를 향상시켜 강관말뚝 시공이 완료된 이후에 강관말뚝이 매립된 지점으로 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 마이크로 실리카 보강주입재를 주입하여 선단지지력과 주변마찰력을 보강한다.

상기 마이크로 실리카 보강주입재는 SiO₂ 20.2, Al₂O₃ 5.1, Fe₂O₃ 3.3, CaO 60.1, MgO 3.5, Na₂O 0.14, K₂O 0.69, SO₃ 3.8, Ig.-loss 3.5;

SiO₂ 26.3, Al₂O₃ 11.4, Fe₂O₃ 1.6, CaO 50.2, MgO 3.6, Na2O 0.17, K₂O 0.52, SO₃ 3.5, Ig.-loss 2.8;

SiO₂ 32.2, Al₂O₃ 16.9, Fe₂O₃ 0.2, CaO 41.8, MgO 5.6, Na₂O 0.22, K₂O 0.42, SO₃ 0.5, Ig.-loss 2.1; 중 어느 1종의 마이크로 실리카(A) 20~50wt%와,

비중 3.15, 비표면적(㎠/g) 3,210, 압축강도(kg/㎠, 3일) 187, Flow(%) 105.2인 포틀랜드 시멘트(B) 20~50wt%와,

물(water)(C) 20~50wt%와,

나프탈렌계(naphthalene sulfonic acid-base), 폴리카르본산계(poly carboxylic acid-base), 멜라민계(melamine sulfonic acid-base), 아미노술폰산계(amino sulfonic acid-base) 중 선택되는 어느 1종 이상의 유동화제(D) 0.1~5wt%의 혼합으로 조성된 것으로서, 주입호스를 이용하여 3~5kgf/㎠의 주입압력, Φ0.8m~1.2m의 주입범위로 저압주입한다.

이와 같이 조성된 보강주입재는 환경에 대한 안정성, 강도발현성, 내구성에 있어 뛰어나다는 장점을 갖는다.

상기 마이크로 실리카는 평균입경 3.7㎛ 정도로 토사층에서는 실트질 모래층까지, 암반층은 30㎛ 균열대까지 침투주입이 가능하다.

상기 유동화제의 사용량은 한계주입 점도(10cps 이하)를 기준으로 설정한 것으로서, 특히 5wt%를 초과하게 되는 경우에는 재료비 증가의 문제가 있으므로 상기 제시된 범위 내에서 사용량을 한정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법은 지층의 슬래브를 지지하는 강관말뚝을 설치함에 있어 수직도 향상, 마이크로 실리카 보강주입재에 의한 지반 보강을 통해 기초공사의 신뢰성을 높여 안정적인 탑다운(TOP-DOWN) 공법의 수행이 가능하여 산업상 이용가능성이 크다.

10 : 롯드(Rod)
20 : 에어햄머
30 : 비트
40 : 케이싱
50 : 강관말뚝
60 : 실리콘형 가속도 센서
70 : 모니터

Claims (4)

1. 흙막이벽 설치단계;
   봉 형상의 롯드(Rod)(10)와, 상기 롯드(Rod)(10)의 하단부와 나사결합을 통해 체결되는 에어햄머(20)와, 상기 에어햄머(20)의 전단에 장착되어 회전과 동시에 상·하 타격을 통해 지면을 파쇄굴착하는 비트(30)와, 상기 롯드(Rod)(10)를 내부에 수용하고 상기 비트(30)와 반대방향으로 회전하면서 관입하는 케이싱(40)을 포함하는 천공기에 의한 PRD 공법으로 강관말뚝(50)을 매립하는 단계;
   슬래브 타설단계;
   굴토단계;를 포함하여 이루어지는 탑다운 공법으로서,
   상기 강관말뚝 매립 단계는 롯드(Rod)(10)의 표면에 설치된 실리콘형 가속도 센서(60)에 의한 롯드(10)의 기울기를 측정하여, 롯드(Rod)(10)의 수직도를 실시간으로 측정하고, 이와 같이 측정된 수직도 값을 AD컨버터를 거쳐 천공기 운전자에게 모니터(70)를 통해 표출하여 천공기 운전자에 의한 실시간으로 감시와 수직도 보정을 통해 강관말뚝(50)이 수직방향으로 매립될 수 있도록 하고,
   강관말뚝 매립이 완료되고 천공기를 인발 후, 강관말뚝 매립 지점으로의 지하수 차단과 지반 보강을 위하여 마이크로 실리카 보강주입재를 주입하여 선단지지력과 주변마찰력을 보강하는 것에 있어서,
   
   상기 마이크로 실리카 보강주입재는 SiO₂ 20.2, Al₂O₃ 5.1, Fe₂O₃ 3.3, CaO 60.1, MgO 3.5, Na₂O 0.14, K₂O 0.69, SO₃ 3.8, Ig.-loss 3.5;
   SiO₂ 26.3, Al₂O₃ 11.4, Fe₂O₃ 1.6, CaO 50.2, MgO 3.6, Na2O 0.17, K₂O 0.52, SO₃ 3.5, Ig.-loss 2.8;
   SiO₂ 32.2, Al₂O₃ 16.9, Fe₂O₃ 0.2, CaO 41.8, MgO 5.6, Na₂O 0.22, K₂O 0.42, SO₃ 0.5, Ig.-loss 2.1; 중 어느 1종의 마이크로 실리카(A) 20~50wt%와,
   비중 3.15, 비표면적(㎠/g) 3,210, 압축강도(kg/㎠, 3일) 187, Flow(%) 105.2인 포틀랜드 시멘트(B) 20~50wt%와,
   물(water)(C) 20~50wt%와,
   나프탈렌계(naphthalene sulfonic acid-base), 폴리카르본산계(poly carboxylic acid-base), 멜라민계(melamine sulfonic acid-base), 아미노술폰산계(amino sulfonic acid-base) 중 선택되는 어느 1종 이상의 유동화제(D) 0.1~5wt%의 혼합으로 조성된 것으로서, 주입호스를 이용하여 3~5kgf/㎠의 주입압력, Φ0.8m~1.2m의 주입범위로 저압주입하는 것임을 특징으로 하는 개선된 강관말뚝 매립 공정을 통해 안정성을 향상시킨 탑다운 공법.
   
   
   
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