현장설치팽이기초와지오메시를 u-type 현장타설팽이말뚝기초공법 ... 03 itg...

고층부 주택현장 팽이말뚝기초 적용성 검토

대전 대흥 1구역 주택재개발 아파트 신축현장

U-Type 현장타설 팽이말뚝기초 공법U-type Top – Base System

현장 설치 팽이기초와 지오메시를이용한 지반보강(ITG) 공법

ITG(In-situ installed Top-base and Geomesh)

2012. 06.

(주)서 웅 이 엔 씨SEO WOONG E & C CO., LTD.

2012. 06.

In-situ installed Top-base & Geomesh

목 차

1

팽이기초(Top base) 공법지오메시(Geomesh) 공법

ITG(In-situ installed Top-base & Geomesh) 공법공법 비교 및 적용 사례


팽이기초말뚝 공법은 건축 기초 하부에 콘크리트로 채워진 팽이말뚝과 다짐 쇄석의 지반보강 복합체를 형성하여 지반을

보강하는 공법으로 팽이말뚝 본체의 특징인 형상과 팽이말뚝 사이의 다짐된 채움 쇄석이 응력 집중을 방지, 측방변형을

억제하여 지내력(지지력 및 침하)을 확보하는 공법이다.

팽이기초말뚝 공법은 건축 기초 하부에 콘크리트로 채워진 팽이말뚝과 다짐 쇄석의 지반보강 복합체를 형성하여 지반을

보강하는 공법으로 팽이말뚝 본체의 특징인 형상과 팽이말뚝 사이의 다짐된 채움 쇄석이 응력 집중을 방지, 측방변형을

억제하여 지내력(지지력 및 침하)을 확보하는 공법이다.

01 팽이기초(Top Base) 공법

공법 개요

2


콘크리트와 쇄석으로 구성된 복합체로 기초지반 보강

지지력 향상연직재하 하중이 수평분력(Ph)과 수직분력(Pv)으로 분리

접지면의 1.4배로 접지면 증가(작용 하중 감소/응력분산 효과)

공학적 특성공학적 특성 효 과효 과

특징 및 효과

침하 억제


팽이말뚝 기초의 기하하적 특성 측방유동 억제효과 지지력 향상 및 침하 억제효과

수평분력은 서로 상쇄 및 수평방향 변형에 대한 구속효과

3

침하 억제


지중응력 영향검토(단국대학교 지반연구실, 2004.10)


Boussinesq 지중연직응력 비교 Westergaard 지중연직응력 비교

기초폭 단변의 1.0~1.5배

4


� 1964년 일본의 신사지진시 대규모의 액상화로 큰 피해 발생

15

20

25

30

35

40

침하

량S (cm)

재하중 150Kg 진동가속도 250gal

재하중 75Kg

23

32

내진 효과(동경 대학교)

액상화 대책공법으로 팽이기초공법 채택 및 적용

� 1987년 12월 지바현 풍파지진 발생

� 1995년 1월 고베 대지진시 광범위한 액상화로 큰 피해 발생


0

5

10

15

쇄석치환 팽이기초 쇄석치환 팽이기초

침하

량

4.33

액상화 지반의 실내시험 결과

5

� 1995년 1월 고베 대지진시 광범위한 액상화로 큰 피해 발생

팽이기초를 적용한 주택이나 건축물 에서는 거의

피해가 발생하지 않았음.

� 동경대학의 지진연구소에서 시행한 여러 가지 조사 실험결과,

팽이말뚝기초공법이 액상화 대책공법으로 매우 효과적임이

밝혀졌습니다.


02 지오메시(Geomesh) 공법

공법 개요

현장에서 단위 길이의 합성 수지판을 이용하여 채움재를 수용할 수 있는 3차원적인 복합 구조체(지오메시)를 지중에

형성하고 그 안에 양질토사 또는 쇄석 등을 채워 다짐함으로 지반의 전단강도 및 지내력(지지력 및 침하)을 증대시키는

공법이다.

현장에서 단위 길이의 합성 수지판을 이용하여 채움재를 수용할 수 있는 3차원적인 복합 구조체(지오메시)를 지중에

형성하고 그 안에 양질토사 또는 쇄석 등을 채워 다짐함으로 지반의 전단강도 및 지내력(지지력 및 침하)을 증대시키는

공법이다.

6

GEOMESH FOOTING WITH GRANULAR INFILL

GEOTEXTILE (As needed)

CONCRETE FOOTING

SPREAD FOOTING

BACKFILL


특징 및 효과

지중에 벌집구조(Honeycomb Structure)의 지반복합체 형성

3차원 벌집구조로 구성된 Cell 자체의 인장강도

하중작용시 인접 Cell의 수동 저항

공학적 특성공학적 특성 효 과효 과

지지력 향상

침하 억제

02 지오메시(Geomesh) 공법

7

지오메시 보강전 하중 전이 및지반파괴형태

지오메시 보강후 하중 전이 및지반파괴형태

지지력 향상 및 침하 억제효과

채움재와 지오메시의 마찰 저항

침하 억제


공법 개요

지오메시(Geomesh)

ITG(In-situ Installed Top-base & Geomesh)공법은 기존 팽이기초의 연결철근 대신 지오메시와 팽이용기를 사용하여 개개의

팽이기초을 연결하여 지반 보강 복합체를 형성하는 공법으로 팽이기초 공법과 지오메시 공법의 장점을 결합하여 지반의 전단강도 및

지내력(지지력 증대 및 침하억제)을 증대시키는 공법이다.

ITG(In-situ Installed Top-base & Geomesh)공법은 기존 팽이기초의 연결철근 대신 지오메시와 팽이용기를 사용하여 개개의

팽이기초을 연결하여 지반 보강 복합체를 형성하는 공법으로 팽이기초 공법과 지오메시 공법의 장점을 결합하여 지반의 전단강도 및

지내력(지지력 증대 및 침하억제)을 증대시키는 공법이다.

03 ITG 공법

8

지오메시(Geomesh)현장타설 팽이기초(Top Base)


특징 및 효과

지지력 향상

효 과효 과

침하 억제

콘크리트(팽이),쇄석, 지오메시로 구성된 복합체로 기초지반 보강

연직재하 하중이 수평분력(Ph)과 수직분력(Pv)으로 분리

접지면의 2.0배로 접지면 증가(응력분산 효과 / 지오메시 마찰저항)

공학적 특성공학적 특성

03 ITG 공법

팽이말뚝의 특성지오메시의 특성 지지력 향상 및 침하 억제효과

9

침하 억제

지오메시 및 팽이 말뚝에 의한 수평 변형 구속효과(인장 및 수동 저항)


팽이 형상연결 평단면

평단면

530mm

03 ITG 공법

10

500mm

4mm 십자 홈

150mm


지오메시 형상

지오메시

150m

m

500mm

75 m

m

폭 4mm 홈

직경 2mm 돌기

높이 2.0mm

670mm

03 ITG 공법

11

지오메시 연결

85 mm

두께 약 1.5mm

직경 15mm 천공

두께 2.0mm

직경 8 mm 천공


팽이 및 지오메시 결합 형상

측면

단면

03 ITG 공법

12

연결부 확대


ITG 공법 개선 사항

1) 재료비 및 설치비가 높음

2) 하부 쇄석에 대한 구속효과가 적음

1) 쇄석포설이 용이하지 않아 시공성 저하 및

쇄석 손실 우려가 큼

기존 문제점

연결철근

단차부 시공

1) 하중 및 시공 조건에 따라 연결철근 및 지오메시를

최적 배치 하므로 재료비 및 설치비 절감

2) 쇄석에 대한 구속효과가 크고(지오메시 인장강도)

하중 분산 효과가 커져 안정성 측면에서 유리

1) 쇄석의 손실을 최소화

개선점

지오메시 사용

단차부 시공시 지오메시 사용

03 ITG 공법

13

쇄석 손실 우려가 큼

2) 단차구간 처리시 건축 공정에 영향을 받아

공기 증가(2차 공정 – 약 4일 추가 소요)

3) 단차부 되메우기 구간의 지지력 확보측면에서 불리.

1) 지오웹 형성시 열융합 방식을 사용하므로

가공비가 높음

2) 현장 설치시 지오웹의 형상을 유지하기 위해

별도의 연결 기구(Pin, Anchor 등)가 필요

공장제작 지오웹

2) 단차구간 처리시 건축 공정에 영향을 받지

않고 시공(공기 단축 및 건축 거푸집 절감)

3) 단차부 되메우기 구간의 지지력 확보측면에서

유리하다.

1) 좌우 대칭의 단위길이 합성수지핀을 현장에서 조립

사용하므로 가공비가 적다.

2) 형상을 유지하기 위해 별도의

연결 기구(Pin, Anchor 등)가 불필요 함.

현장 설치 지오메시

독립기초와 상대적으로 하중이 적은 Slab기초 구간

모두 팽이기초 설치시 공기 및 공사비 측면에서 불리

독립기초부 시공

팽이기초(독립기초부)와 지오메시 기초 (Slab 기초부)

복합 시공으로 공기 및 공사비 측면에서 유리

팽이기초와 지오메시 기초 복합 적용


Pit등 단차부 설치

되메우기 구간에 지오메시를 사용하여보강 하므로팽이기초와 대비하여(약 2m 단차시)

- 공기 단축 (약 3일 정도)

- 되메우기 구간 안정성 증대

- 지오메시 보강비 증가(약 10,000원/㎡)

� 토사 되메움시

단차부 구간 보강 개념도

기초 Slab

03 ITG 공법

14

� 콘크리트 되메움시

- 공기 단축 (약 3일 정도)

- 공사비 절감(약 20,000원/㎡)

Pit Slab

원지반

양질 토사 또는콘크리트 되메움

Pit 등 기초부에 단차가 있을 경우 Pit부에 선 콘크리트타설 후 일반구간 기초부에 팽이 기초를 시공해야 하므로 기초 콘크리트 작업을 2회에 나누어 시공해야 하므로 최소 3일 정도의 추가 공기 소요.


독립기초부 설치

팽이기초 구간

상대적으로 하중이 적은 Slab 구간을 지오메시 기초로보강하여 상부 하중에 대한 최적설계로 팽이기초와 대비하여

- 공기 단축

- 공사비 절감(Slab 구간은 토공사 포함 약 40,000 원/㎡ 절감)

독립기초 구간 보강 내면도

03 ITG 공법

15

독립기초Slab

팽이기초 구간지오메시 구간 지오메시 구간

독립기초 구간의 경우 부등침하의 우려로 줄기초형식으로 팽이기초를 Slab 구간까지 연장하여 보강하는 것이 일반적임.

Slab


41팽이용기 조립(하부연결철근)

상부연결철근 설치

콘크리트 타설

콘크리트 양생

시공순서 비교

1지오메시 설치

팽이용기 설치

4콘크리트 양생

쇄석 채움 및 다짐

기존 팽이기초 공법 ITG공법

03 ITG 공법

3

5

6

2상부연결철근 설치

상하부 연결철근 연결

콘크리트 양생

쇄석채움 및 다짐

16

2팽이용기 설치

5쇄석 채움 및 다짐

3콘크리트 타설

토목섬유(P.P Mat) 또는잡석 포설

지지력 Test

기타 고려 사항


팽이기초 TYPE별 장·단점 비교

구 분ITG

(In-situ installed Top base & Geomesh)기존현장타설형 공장제작형

설치개요

팽이연결

03 ITG 공법

17

팽이연결

방법지오메시 + 팽이용기 상하부 연결철근 설치 상하부 연결철근 설치

보강 효과� 지오메시 적용으로 접지면적(2A) 증대

� 팽이 + 지오메시 보강 효과

접지면적 1.4A 증대(A : 보강전 기초 면적)

접지면적 1.4A 증대

(A :보강전 기초 면적 )

시공성 / 기간

우수 / 0.7

� 상·하부 철근 작업 생략

� 단차부나 독립기초부에 특히 유리

보통 / 0.8 불리 / 1.0

경 제 성 0.78 0.85 1.0

적 용 성

하중 및 시공 조건에 따른 능동적 적용성

� 상부 연결철근 생략

� 기초 단차부 등 건축공정 간섭 최소화

� 팽이 + 지오메시 복합기초 가능

하중 및 시공 조건에 관계없이

일율적 적용

하중 및 시공 조건에 관계없이

일율적 적용


구 분 보강전 보강후

시험개요 실트질모래 지반 / 재하판폭 30cm / 재하하중 18ton(BH 06) / KSF 2444, ASTM D1194

사진

평판재하시험 결과

03 ITG 공법

결과

허용지지력 허용지지력 = 극한하중 / 3 = 45.0 / 3 = 15.0 t/㎡ 허용지지력 = 항복하중 / 2 = 58.0 / 2 = 29.0 t/㎡

침하량

(at 20t/㎡)16.0mm 8.0mm

18


구 분 PHC 말뚝기초공법 팽이기초(ITG)공법

시공사진

�10.0m 일 경우 장비 1대가 일일 작업량

PHC PILE과 팽이기초 공법 비교

04 공법 비교 및 적용사례

공기측면

�10.0m 일 경우 장비 1대가 일일 작업량

: 약 8 ~10공 시공 예상

� 현장여건 및 장비 조합에 따라 공기 검토 필요

� 1개 작업조 : 약 6~8명 / 조(500m2 기준)

� 팽이기초의 경우 굴착공사 / 기초지반 정지와 병행작업이 가능

� 대규모 현장의 경우 토공사 / 기초지반 정지 후 약 4~5일 소요

� 굴착공법 및 투입인원에 따라 공기 검토 필요

경제성

측면

� 지층의 분포상태 / 시공심도 / PHC PILE의 규격 및 적용공법에

따른 경제성 검토가 요구됨

� 설계지지력 / 지층조건에 따른 경제성 검토가 요구됨

� 설계하중 및 시공 조건에 따라 Type별 적용

적용성

검 토

� 기초지반의 하부 지층조건이 매립층 또는 자갈전석이 혼재된

지층의 경우 적용시 Casing 사용에 따른 적합한 공법선정이

요구됨

� 공기 및 공사비 측면에서 불리

� 소음 진동 발생에 따른 민원 예상 .

� PHC Pile에 비해 장비조합이 매우간단, 공기/공사비 측면에서 유리

� 기초지반이 조립토인 경우 지지력 및 안정성 확보 측면에서 유리

� 소음, 진동에 의한 민원 발생우려 가 없음.

19


쇄석 치환 콘크리트 치환 팽이말뚝기초

공법개요

� 지지력이 확보되지 않는 기조지반을

굴착/제거하여 쇄석치환 후 지내력 확보

� 지지력이 확보되지 않는 기조지반을 굴착/

제거하여 콘크리트로 치환 후 지내력 확보

� 팽이의 기하학적인 형상과 다짐된 채움쇄석 및

지오메시가 응력 집중을 방지하여, 하중을 기초

지반에 분산시켜 지지력 향상과 침하억제 하는

기조지반 보강 공법

적용상의 문제

� 기초지반 치환에 따른 추가 굴착

� 치환두께에 따른 가시설 계획 수립

� 다짐(층다짐)관리

� 기초지반 추가 굴착

� 치환두께에 따른 가시설 계획 수립

� 양생기간 확보

� 현장타설형 거치식의 경우 0.5m추가굴착

� 기초지반 정지

지지력� 치환 두께 만큼의 지지력 향상효과(Df 증가)

중앙에 응력집중 불균등 현상 발생

� 치환 두께 만큼의 지지력 향상효과(Df 증가)

중앙에 응력집중 불균등 현상 발생

� 팽이 형상에 따른 하중분산 및 지내력 증가 효과

쇄석 및 지오메시로 인한 측방유동 억제효과

구 분

치환공법과 팽이기초공법 비교


지지력� 중앙에 응력집중 불균등 현상 발생 � 중앙에 응력집중 불균등 현상 발생 � 쇄석 및 지오메시로 인한 측방유동 억제효과

접지압분포

접지면적 1 1 1.4(기존) / 2.0(ITG)

부등침하 부등침하 발생(영향이 크다) 부등침하 발생영향 최소화

(하중 분산으로 침하량 감소효과)

내진효과

(수평진동감쇠율)미소함 거의 없음 상대적으로 큼

20


구 분직접공사비

(실행기준) 절감액

(1) 팽이기초 5.62억-2.11억

(-27.3%)

(2) 팽이기초 + PP MAT 5.88억-1.85억

(-23.9%)

(3) 팽이기초 + PP MAT + 토공사 6.12억-1.61억

(-20.8%)

(4) PHC PILE (D=450) 7.73억 (100% 기준)

PHC Pile(D450 , DRA) Vs 팽이기초

800

1,000

1,200

직접

공사

비(백

만원

)

PHC PILE과 팽이기초공법 경제성 비교 : APT 현장 사례 (1)


� PHC Pile 설계기준 : D450 (90 ton/본) , L = 10m/본

� APT동의 팽이기초 설치면적 : 7,800 ㎡

� APT동의 설계 허용지지력 : 35.0 ~ 40.0 t/m2

� 팽이기초 보강 후 지지력 : 41.2 ~ 51.0 t/m2

� 기초지반조건 : 풍화토(N Value 14 ~ 31)

� 토공사 / 잔토처리비 포함

� 시공비 / 자재비포함 : 직접공사비 기준

(PHC Pile, 시멘트, 철근, 레미콘, 쇄석)

검토조건

0

200

400

600

5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0

시공심도(m)

직접

공사

비(백

만원

)

Φ450 (1) 팽이기초

(2) 팽이기초 + PP MAT (3) 팽이기초 + PP MAT + 토공사

21


구 분직접공사비

(실행기준) 절감액

(1) 팽이기초 5.86억-2.22억

(-27.5%)

(2) 팽이기초 + PP MAT 6.09억-1.99억

(-24.6%)

(3) PHC PILE (D=450) / DRA 8.08억 (100% 기준)

검토조건

PHC Pile(D450 . DRA) Vs 팽이기초

600

800

1,000

1,200

직접

공사

비(백

만원

)

PHC PILE과 팽이기초공법 경제성 비교 : APT 현장 사례 (2)


검토조건

0

200

400

5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0

시공심도(m)

직접

공사

비(백

만원

)

Φ450 팽이기초 팽이기초+PP Mat

� PHC Pile 설계기준 : D450 (90 ton/본) , L = 11m/본

� APT동의 팽이기초 설치면적 : 7,510 ㎡

� APT동의 설계 허용지지력 : 30.0 ~ 40.0 t/m2

� 팽이기초 보강 후 지지력 : 36.5 ~ 48.0 t/m2

� 기초지반조건 : 퇴적토~풍화토(N Value 10 ~ 29)

� 토공사 / 잔토처리비 별도

� 시공비 / 자재비포함 : 직접공사비 기준

(PHC Pile, 시멘트, 철근, 레미콘, 쇄석)

22


실물재하시험(부산 신호지구 사례)


(1) 재하대 운반 (2) 재하판 설치 (3) 유압잭 설치 (4) 로드셀 설치

(5) Main Beam 설치 (6) 재하물 설치 (7) 침하 계측기 설치 (8) 재하대 설치완료

23


평판재하시험 사례


파주단지 기숙사 신관 B동 언양 아파트 현장 (PPE옹벽 하부)광주 첨단자이 아파트공사

(보강토 하부)

화성시 안녕동 공장 신축 봉천동 서원빌딩 부천 중동 근생시설

24


상세 검토가 필요한 경우


지반조건

지반조건에 비해 하중이

장기적인 압밀침하가 예상되는 경우(실트, 점토, 유기질토 등)

인접굴착에 따른 측방변위가예상되는 경우

25

상세 검토 조건과다하게 큰 경우•인장력이 작용되는 경우

시공조건

기초지반이 되메움 또는 성토 지반으로다짐관리가 불확실한 경우

현장조건하중조건


기초 형식별 시공 사례


26


공 사 명(기초지반조건 / 설

계 지지력)조 감 도 설계도면 시공사진 1 시공사진 2 시공사진 3

LG 이노텍 공장신축공사(매립층 /

qa = 15tf/㎡)

LG이노텍폐수처리장신축공사

시공 사례 : 파주 / 구미 적용 사례


신축공사(매립층 /

qa = 20tf/㎡)

LG Display 파주단지 기숙사신관B동 신축공사

(풍화토층 / qa = 45tf/㎡)

구미 P6E Project(매립층 /

qa = 20tf/㎡)

27


현 장 명 건 축 개 요지반조건

(기초지반)지층

허용 지지력

(설 계) t/m2적용 구간

시화 철강 산업 단지 지상1층 /지하1층+지상3층 매립,모래질실트(N치:3) 13 ~16 전체 줄기초/Core(Mat)

시화공단 시화우체국청사 지하1층/지상4층 점토질실트층(N치:4) 10.8 지하층 기초

안산시 홈플러스(선부점) 지하2층/지상6층 모래질실트층(N치:9) 20 지하층 기초

경춘선 복선전철 지상역사 지상역사 퇴적모래층(N치:6) 15 ~ 20 역사 기초

문래동 임광 그대가 아파트 지하2층/지상15층 실트질모래층(N치:19) 30 저층부 기초/Core

부산 명지 주거단지 퀸덤 지하2층/지상15층 실트질모래층(N치:4) 15 지하층 기초

부산 신호 주거단지 퀸덤 지하2층/지상15층 점토질모래층(N치:1~9) 15 지하층 기초

안산시 시험연구센타 지하1층/지상2층 실트질모래층(N치:4) 20 지하층 기초

주요 시공 사례


안산시 시험연구센타 지하1층/지상2층 실트질모래층(N치:4) 20 지하층 기초

부천 역곡동 동부 센트레빌 지하2층/지상14층 실트질모래층(N치:17) 25.8 지하층 기초

성내동 금광 포란재 아파트 지하1층/지상11층 실트질모래층(N치:10) 25 지하층 기초

장안동 정은 스카이빌3차 지하2층/지상15층 실트질모래층(N치:14~18) 30.0 지하층 기초

전남 여수 세종 케슬하임 지하1층/지상10층 실트질모래층(N치:13) 20 지하층 기초

이천 신세계푸드센터 지상1층 실트질 점토(N치:5) 10 ~15 독립 기초

서해고속도로2단계(교량 날개벽) RC/역T형옹벽 점토층(N치:7) 12.35 옹벽 기초

고양 태영 아파트 옹벽 RC/L형옹벽 모래층(N치:13) 13.98 옹벽 기초

광양 페기물 매립장(2단계) RC/지상 매립장 매립층(N치:4) 15 Mat 기초

김제시 분뇨처리장 RC/분뇨처리시설 점토층(N치:3) 8.75 Mat 기초

김포시청 앞 지하차도 RC/지하차도 실트층(N치:12) 12.03 연속 기초

익산 ~ 장수간 도로공사

횡단 BOX공사RC/BOX 암거 성토층 64.21 줄기초

영광군 지산 배수갑문 RC/배수갑문 점토층(N치:3) 16 Mat 기초

28


고층부 주택현장 팽이말뚝기초 적용성 검토

대전 대흥 1구역 주택재개발 아파트 신축현장

U-Type 현장타설 팽이말뚝기초 공법U-type Top – Base System

감사합니다 !감사합니다 !

현장설치팽이기초와지오메시를 u-type 현장타설팽이말뚝기초공법 ... 03 itg...

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