1. 서론
최근 건설시장의 경쟁이 치열해 짐에 따라 기존의 공 법을 대체하는 기술이 다수 출현하고 있다. 건축물 기 초 분야에 대해서도 기존 공법을 좀 더 정밀하게 설계 하거나 대체 공법을 찾는 노력이 기울여 지고 있다. 특 히 연약지반상의 기초공법에는 다양한 공법이 활용되 고 있으며 대표적으로 주로 사용되는 기초공법은 깊은 기초 공법인 파일기초공법, 천층기초 공법인 팽이기초 공법, 치환공법 등이 사용되고 있다. 그러나 구조물의 하중이 크지 않은 저층(지내력 300kN/㎡이하)구조물의
경우 깊은기초 공법은 허용지지력 이상의 파일배치와 근입깊이로 필요이상의 지지력으로 설계될 수 있고 천 층기초 공법은 허용지지력은 확보할 수 있으나 침하량 을 제어하기 어려워 건물 침하의 원인이 되기도 한다.
본 기사에서는 건축구조기술사회에서 2014년 4월 기 술인증된 포인트 기초 공법을 경기도 진우리 소재의 물 류센터 현장에 적용한 사례를 다루었다. 이를 위하여 우선 포인트 기초 공법의 기본 개념 및 설계 원리 등을 기술하고 현장의 설계 조건 등을 비교하고 마지막으로 원설계안으로 제시된 말뚝기초와 비교하여 포인트 기 초 공법이 가지는 경제적 효과에 대하여 기술하였다.
그림 1. 깊은기초 공법 : 허용지지력 이상의 파일배치 및 근입깊이
포인트 기초공법 적용사례 : 진우리 물류센터 현장
An Application of Point Foundation Method for Jin-woo-ri Logistics Center
방중석 (Jung-Seok Bang)｜
대림산업 기술개발원 팀장｜
[email protected]김태호 (Tae-Ho Kim)｜
대림산업 기술개발원 차장｜
[email protected]2. 포인트 기초공법 개요
포인트 기초공법은 Cone과 Tail 형태의 구근을 동시 에 형성하는 기초공법으로 연약지반 토사에 고화재를 주입하여 교반함과 동시에 1차 지지층, 2차 침하방지층 토사경화체를 형성하는 공법으로 저층구조물(10층 이
하), 낮은 지지력(허용지내력 300kN/m
2내외)에 적용하 여 합리적으로 지내력 기초를 확보하는 공법이다.
역학적으로는 건축물 기초에 작용하는 하중을 지지 할 수 있도록 응력증가량이 효율적으로 감소하는 깊이 까지 1차 지지층으로 큰 직경의 구근체를 형성하고 응 력의 영향범위가 80%이상 감소되는 깊이까지 2차 지 그림 2. 천층치환 공법 : 침하량 제어 어려움
그림 3. 포인트기초 공법의 지중응력영향
(a) 말뚝기초 공법 배치 단면 (b) 포인트기초 공법 배치 단면
그림 4. 말뚝기초와 포인트기초 공법의 배치형태
그림 5. 치환깊이에 따른 포인트 기초 시공방안
(a) 표층처리(PF-S)시 시공순서
(b) 중층처리(PF-M)시 시공순서
그림 6. 치환깊이에 따른 포인트 기초 시공순서
지층으로 작은 직경의 구근체를 형성하는 방식으로 지 반을 개량하여 허용지내력을 확보하고 침하를 제어하 는 역할을 수행한다(그림 3).
포인트 기초 공법의 개량율과 개량심도를 반영하여 그림 4와 같이 말뚝 기초와 달리 배치 및 적용된다. 이 공법은 지층에 따라 토질의 상태, 지지층의 심도가 각 기 다르기 때문에 크게 적용심도에 따라 표층처리, 중 층처리, 심층처리 세 가지 형태로 구분하여 그림 5와 같이 시공방법이 개발되었다 . 본 현장에 적용된 표층처
리(PF-S) 및 중층처리(PF-M)의 시공순서를 그림 6에 나타내었다.
3. 포인트 기초공법의 현장적용
본 기사에서 다룬 포인트 기초 공법이 적용된 진우리 물류센터 현장은 2개동으로 구성되 있으며 공사 개요 및 기준층 평면도는 각각 표 2와 그림 7과 같다. 이 현
구분 1부지 2부지
규 모 지하2층, 지상 4층 지하2층, 지상 4층
용 도 상온물류창고 상온물류창고
구 조 PC조 + PEB 구조 PC조 + PEB 구조
대지면적 19645.3 m2 17,783.7 m2
연면적 31.792.88 m2 27.671.95 m2
조감도
표 1. 공사 개요
(a) 1부지 지상 2층 평면도 (b) 2부지 지상 2층 평면도
그림 7. 대상 현장 평면도
장의 지반조건은 그림 8에 나타내었으며 1부지의 경우 는 부지 전체가 약 9m 내외의 매립층이 존재하며 그 하부에 붕적층, 풍화토, 풍화암으로 구성되어 있다. 2부 지의 경우 약 절반정도는 절토구간으로 기초형성 지반 이 설계지내력을 보유한 것으로 파악되었으며 나머지 절반구간이 4m 내외의 매립층, 풍화토, 풍화암, 연암 등으로 지내력이 빠르게 상승하는 것으로 파악되었다.
물류창고 기초 바닥의 경우 기둥으로부터 전달되는 축하중을 지지해야할 뿐만 아니라 기초 사이의 바닥 또 한 상온창고의 경우 20kN/m
2의 적재하중 뿐만 아니라 현장 PC부재 조립시 운용되는 이동식 크레인의 시공하
중까지 지지하여야 하는 특성상 당 현장의 경우 기둥을 지지하는 독립기초, 줄기초 및 매트기초는 300kN/m
2, 접지 슬래브의 경우 100kN/m
2의 허용지내력을 가지도 록 요구하였으며 이에 따라 그림 9와 같이 원지반을 개 량하였다.
그림 9에 나타낸 바와 같이 당초 포인트 기초를 적용 하기로 한 구간 중 설계지내력을 보유한 위치의 경우는 원 지반을 이용하였으며 일부 피트 등 터파기 작업이 수행되는 구간은 표층 치환의 방식으로 되메우기 된 지 반을 보강하였다. 이와 관련한 당 현장 시공사진은 그 림 10과 같다. 시공 후 지내력 확보 여부를 검증하기
절 토 구 간
설계지내력 30ton/㎡
▼표층 상단
▼중층 하단
9,0007001,000 10,700
300
1,400
550
표층 :THK300
(a) 1부지 예
설계지내력 30ton/㎡
▼표층 상단
▼중층 하단 1,400
550
표층 :THK300
3,0005001,000 4,500
300
(b) 2부지 예 그림 8. 시추주상도 및 포인트 기초 설계예
지내력기초로 변경 지내력 기초로 변경
PIT 터파기로 시공불가, 표층으로 SLAB보강
(a) 1부지
지내력기초로 변경
PIT 터파기로 시공불가, 표층으로 SLAB보강
(b) 2부지
그림 9. 포인트 기초 배치도
(a) 독립기초 중층 시공 (b) 독립기초 표층 시공
(c) 접지슬래브 중층 시공 (d) 접지슬래브 표층 시공 그림 10. 현장 시공사진
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Test number
0 10 20 30 40
Settlement(mm)
침하량 기준
(a) 평판재하시험결과(침하량) (b) 평판재하시험 사진
그림 11. 현장 평판재하시험결과 및 사진
위하여 KS F 2444에 준하여 설계하중 300% 재하조건 에 대하여 평판 재하시험을 실시하였다. 재하시험은 15 개소에 대하여 실시되었으며 1부지의 경우 독립기초 구간 6개소, 줄기초 및 매트기초 구간 4개소, 2부지의 경우 독립기초 구간 4개소, 줄기초 구간 1개소에 대하 여 수행되었다. 시험결과 모든 위치에서 침하량 및 지 내력 확보가 가능한 것으로 나타났으며 재하하중에 대 한 침하량 및 시험사진은 그림 11과 같다.
4. 경제성 검토
이 현장은 당초 지내력 확보가 가능한 2부지 일부 구
간을 제외하고는 모두 말뚝기초 형태로 계획되었다. 물 류센터의 특성상 기초 주변의 슬래브도 큰 적재하중 (20kN/m
2)을 부담하여야 하고 슬래브의 경간이 넓어 그림 12에서 보는 바와 같이 슬래브 내부 구간에도 말 뚝이 계획되었다. 이에 따라 슬래브의 전단저항 성능 확보 등을 이유로 슬래브의 두께(800mm)가 과도하게 커지는 결과가 나타났으며 슬래브의 두께 증가에 따라 투입되는 철근량도 증가하는 문제가 발생하였다. 이에 포인트 기초 공법이 대안으로 제시되었으며 지내력 기 초로 설계됨에 따라 기초판의 크기가 다소 커지지만 슬 래브 구간을 접지 슬래브로 시공하게 되어 슬래브 두께 를 줄일 수 있고 강섬유 혼입 콘크리트로 시공함에 따
(a) 말뚝기초 적용
200mm
