도심지 토공사 PRD (Percussion Rotary Drill) 공법의 천공작업 소요시간 산정 방안에 관한 연구
김용규1·최창훈1·한충희2·이준복*
1경희대학교 일반대학원·2경희대학교 건축공학과
A Study on Estimating Time for PRD (Percussion Rotary Drill) Piling Work
Kim, Yong-Gyu
1, Choi, Chang-Hoon
1, Han, Choong-Hee
2, Lee, Junbok
*1Graduate School, Kyung Hee University
2Department of Architectural Engineering, Kyung Hee University
Abstract :
In recent years, mechanized construction has become commonplace due to increases in the scale and complexity of construction, and construction machinery is a major factor in successful construction. However, even though the proportion of construction machinery is increasing, analysis of the work capacity of construction machinery is inadequate. In addition, since the standards for all construction machines are currently not defined in quantity-per- unit, the construction period is arbitrarily applied according to the operator at the time of the construction plan. As a result, the construction period of the actual construction is insufficient, and rushed work or construction delays occur.
Therefore, in this study, in order to calculate the construction period of the piling work of the pile driver used in the PRD method more accurately than the existing method, the formula for calculating the time required for the piling work of the pile driver was established by collecting piling time data from the daily task reports through the field survey.
If the precise construction period of piling work is estimated based on the results of this study, it will be possible to prevent the rushed work and construction delays that occur due to the short construction period.
Keywords :
PRD, Pile Driver, Piling Works, Estimating Work Time
1. 서론
1.1 연구의 배경 및 목적
성공적인 건설공사를 위해서는 과거의 시공실적을 분석 한 성과를 토대로 수립된 합리적인 계획이 필요하다. 합리 적인 시공계획은 공사의 목적을 확인하고, 목적에 부합하도 록 예산 및 공기 등 제한조건 내에서 완공하기 위한 작업계 획 수립, 시공법 결정, 사용 건설기계 및 조합 등을 검토하여 소요기계장비 노동력 재료의 원활한 공급을 도모해야 한다 (Kwuan, 2002). 근래에 공사의 대형화, 복잡화 등으로 인해 기계화시공은 보편화되었으며, 건설기계는 성공적인 시공을 위한 주요 요소이다. 따라서 정해진 공기 내 완공을 위해서는 적절한 시공법과 효과적인 건설기계를 선정하여 건설 기계의
실제 작업능력을 추정하여 계획에 반영하여야 한다.
우리나라는 1970년 이후부터 건설표준품셈을 제정하여 공 공 건설공사의 예정가격을 산정하는 적산기준으로 활용해 왔 다. 2008년도 이후에는 장비의 고도화와 신기술 및 신공법 등에 의한 표준품의 변동을 현실적으로 반영하기 위해 상시 관리체계를 구축하였고, 표준품셈을 구성하는 각 장들, 즉 각 공종별 항목을 그룹별로 세분화하여 일정 주기에 따라 제계 정 업무가 수행되고 있다.
그러나 현재 표준품셈을 제계정하는 업무는 일관성이 결 여되어 표준품셈의 신뢰성 및 확실성에 대한 의문 및 논란이 지속되고 있다. 실사자마다 임의로 서로 다른 품셈조사 방법 을 적용하는 것을 허용하는 관리의 공백을 내포하고 있어 일 관성 있는 기준으로써 표준품셈이 역할을 제대로 수행하지 못하고 있다(Lee et al., 2011).
또한 현재 품셈은 Table 1과 같이 현장타설말뚝 기준에 R.C.D, 요동식 올케이싱 및 전회전식 올케이싱만 단위 깊 이 당 작업소요시간이 정의되어 있을 뿐 PRD (Percusion Rotary Drill, 이하 PRD)에 대한 단위 깊이 당 작업소요시간
* Corresponding author: Lee, Junbok, Department of Architectural Engineering, Kyung Hee University, Yongin 17104, Korea E-mail: leejb@khu.ac.kr
Received December 19, 2016: revised January 3, 2018 accepted March 26, 2018
Table 1. 2016 Standards of Estimated Time Required for Cast- In-Place Pile
Class Pile diameter
(mm)
Soil Weathered
Rock Soft Rock
Hard Clay Rock
Soil
Sandy soil Ballast
R.C.D
1,000 - - - 1.04 1.42 2.48
1,500 - - - 1.23 1.71 2.97
2,000 - - - 1.29 1.82 3.17
2,500 - - - 1.35 1.95 3.38
3,000 - - - 1.41 2.07 3.61
Rocking type
1,000 0.21 0.30 0.59 0.67 - -
1,500 0.26 0.35 0.62 0.69 - -
2,000 0.31 0.40 0.64 0.83 - -
2,500 0.36 0.45 0.67 0.97 - -
3,000 0.41 0.50 0.69 1.10 - -
Forward roll type
1,000 0.20 0.29 0.57 0.64 1.18 1.88
1,500 0.25 0.34 0.59 0.67 1.60 2.55
2,000 0.29 0.39 0.62 0.80 2.02 3.23
2,500 0.34 0.44 0.64 0.93 2.44 3.90
3,000 0.39 0.48 0.66 1.06 2.86 4.57
이 정의되어있지 않은 상태이다. 이에 시공사는 시공계획서 작성 시 작업자에 따라 공사기간을 자의적으로 적용하고 있 어 실제 시공 간 공사기간이 부족하여 돌관작업이나 공기지 연이 발생된다.
따라서 본 연구에서는 PRD공법 천공작업의 정확한 공사기 간 산정이 가능하도록 PRD공법에서 활용되는 항타기의 천공 작업 소요시간 산정 방법을 수립하고자한다.
1.2 연구의 범위 및 방법
도심지 프로젝트의 항타기 천공 깊이는 50m미만인 경우 가 많기 때문에 50m미만의 천공작업에 투입되는 120ton 이 상 140ton 미만의 항타기로 범위를 제한하며, 천공 직경은 대 구경인 1,000∅를 대상으로 한다. 서울특별시에서 제공하는 2015년 이후 확보된 서울시 지역 지반조사보고서 21개를 분 석한 결과 평균적으로 토사, 풍화암, 연암의 비율이 70% 이 상으로 나타나 3가지 지층만으로도 유효한 결과를 도출할 수 있다고 사료되어 토사, 풍화암, 연암만을 대상으로 연구를 진 행한다. 그리고 단, 현장의 여건에 따라 천공작업의 순서가 다르기 때문에 천공작업의 순서는 고려하지 않는다.
본 연구의 목적을 달성하기 위하여 <Fig. 1>과 같이 연구 를 진행한다. 먼저 연구의 당위성 및 차별성을 도출하기 위 하여 항타기에 대한 선행 연구와 건설기계의 작업능력에 관 한 선행 연구 분석을 한다. 그리고 현장에서 실제 천공작업 에 대한 항타기 작업시간 데이터 수집을 한다. 그리고 수집 된 데이터를 기반으로 토질별 작업 소요시간을 산정할 수 있는 식을 도출하고, 도출된 식을 활용하여 다른 현장의 예 상 작업시간을 산출하고 이를 실제 데이터와 비교분석한다.
Fig. 1. Research procedure
2. 예비 고찰
2.1 관련 선행연구 분석
PRD 공법의 천공작업과 건설기계의 작업능력에 관한 기존 연구 사례는 <Table 2>와 같이 미흡한 편이며, 품셈에 제시 된 관련 수치의 기초자료와 관련 근거도 미흡한 실정이다.
Table 2. Analysis of precedent research
Theme Author Title
PRD
Kang, Sung-Hoo (2007)
Estimation of Ground Vibration Responses by PRD(Percussion Rotary Drill) Lee, Wang-Hee
(2014)
Downward Method of H-PILE Alternative Materials of Percusion Rotary Drill Hwang, Woo-Soo
(2008)
A Study of Bearing Capacity of Cast- in-Place Pile in Rocks using Percussion
Rotary Drilling
Work Time Estimation
Ann, Bang-Ryul (2010)
The estimating method of construction workable-quantity per unit time - Focused on Pump-Dredge - Park, Hee-Sung
(2008)
Estimation of Construction Equipment Production Rates: Focus on Efficiency
Rate Ann, Bang-Ryul
(2012)
The Estimating Method of Construction Workable-quantity per Unit Time for Tub Grinder Ann, Bang-Ryul
(2015)
Improvement on the estimation of workable-quantity per unit time for boring
machine
<Table 2>는 관련 국내 논문을 분석한 것이다. PRD공법과 관련 연구로는 천공이 이루어지는 동안 지반진동과 소음을 공정단계별로 분류하는 것(Kang, 2007)과 PRD 공법의 대안 공법을 찾는 연구(Lee, 2014)가 있었고, 현장타설 말뚝의 설
계 지지력과 재하 시험결과를 비교분석하여 중량의 지지력을 확보할 수 있는지와 이에 대한 안전성 연구가 주를 이루었다 (Hwang, 2008).
그리고 건설기계 시공능력 산정에 관한 연구로는 덤프트럭 과 백호, 로우더의 작업능력을 분석하여 건설기계에 대한 시 공능력 산정에 관한 연구(Park, 2008)가 있었고, 이동식 임 목파쇄기를 현장 실사를 통해서 시공능력을 산정하는 연구 가 진행되었다(Ann, 2012). 그리고 펌프준설선에 대한 합리 적인 작업효율을 방법을 제안하고 이로 인해 건설기계의 시 간당 작업량 산정방법을 개선하는 연구를 진행하였다(Ann, 2010).
이와 같이 관련 선행연구를 분석한 결과 PRD공법에서 사 용되는 항타기의 천공 작업능력에 대한 연구 진행이 미흡한 실정이다.
2.2 PRD 공법
우리나라의 지형은 산지가 많고, 하천이 많이 발달되어있 어서 지층의 변화가 심하다. 또한 연약지반과 사력층 밑에는 암반층이 있는 경우가 대부분이며 기초공사가 어려운 대옥석 층 및 사석층과 같은 지층도 존재한다. 따라서 근래에 활발히 진행되고 있는 재개발공사 SPS (Strut Permanent System) 공법 건물기초와 초고층건물, 초고층아파트와 더불어 교량기 초공사에 필요성을 느껴 개발된 최신 공법이 PRD공법이다.
최근에는 초고층건물이나 초고층아파트 등 중량물의 기 초에 기존의 기성파일로는 지지력을 확보할 수 없을 경우 RCD공법과 비교하여 PRD공법으로 중·대구경(직경 400㎜
~1500㎜사이)으로 암반 근입 현장타설 말뚝으로 시공함으로 써 중량의 지지력을 확보할 수 있어 초고층건물기초나 초고 층아파트기초에 적합하여 도심지 프로젝트에 널리 이용될 것 으로 여겨진다(Hwang, 2008).
2.3 정규성 검정
현대 정보화 시대에는 엄청난 자료들이 쏟아지고 있다. 그 리고 우리는 이들 자료들 중 필요한 자료들을 수집해서 통계 적 분석을 이용하여 정치, 경제, 사회, 자연과학 등의 여러 분 야에서 유용한 정보를 얻고 있다. 이러한 수행에서 자료들을 수집한 후 분석을 실시하기 전에 수집한 자료들이 정규성을 따르는지의 여부를 검정해야 하는데, 이것이 정규성 검정이 다. 많은 통계적 분석들은 자료들이 좌우대칭인 종 모양의 분 포를 갖는 정규성을 따른다는 가정 하에 분석이 시행된다. 그 리고 정규성 검정은 자료들이 정규성을 따르는지의 여부와 정규성을 따르더라도 자료들 중에서 이상치가 존재하지는 않 은지의 여부를 확인하기 위하여 실시하는 것이므로 매우 중 요하다. 이와 같이 정규성 검정을 하기 위해 현재까지 카이제 곱 검정, Kolmogorov-Smirnov 검정, Anderson-Darling
검정, Shapiro-Wilk 검정, 표본 Entropy 검정, Kullback- Leibler 검정 등 많은 검정방법들이 사용되어 왔다(Eom, 2006). 이러한 정규성 검정 방법들은 수집된 데이터를 기반 으로 평균과 표준편차를 확인하고 유의수준과 여러 결과값을 바탕으로 표본의 정규분표 여부를 확인하여 연구에 활용 가 능한지 판단한다. 이에 본 논문에서는 현장에서 항타기 천공 작업에 대한 데이터를 수집하고 이를 카이제곱 검정을 활용 하여 정규분포 여부를 분석함으로써 통계적 분석이 가능한지 확인한다.
2.4 단일표본 Z검정
Z검정은 설정된 가설을 Z분포에 의하여 검증하는 방법으 로, 집단간의 차이가 있는지를 밝히는 통계적 방법이다. 단 일표본 Z검정은 연구대상인 모집단의 특성을 연구하기 위하 여 모집단을 대표한 표본의 통계치(평균)와 연구자가 얻은 특 정한 수치를 서로 비교하는 통계적인 방법으로, 표준정규분 포의 Z점수를 이용하여 모수치에 대해 설정된 가설을 검증하 는 방법을 말한다(The ace of Korea, 2004). Z검정을 위해서 는 4가지 조건이 충족되어야 한다. 첫째, 변수가 양적변수여 야 한다. 둘째, 모집단의 분산을 알거나 표본의 크기가 30 이 상이여야 한다. 그러나 연구 상황에서 분산을 아는 경우는 드 물기 때문에 연구에서 표본의 크기가 크면 Z검정을 사용할 수 있다. 셋째, 정규분포 가정을 충족하여야 한다. 표본분포 의 형태가 아니라 모집단의 분포가 정규분포여하 한다. 넷째, 두 모집단을 비교할 경우에는 모집단간의 등분산 가정이 충 족 되어야 한다(Kim, 2016). 본 논문에서는 A 현장의 데이터 를 기반으로 도출된 산식을 활용하여 산출된 B현장의 천공작 업 예상시간과 B 현장의 실제 천공작업 시간을 단일표본 z검 정으로 차이가 있는지를 밝혀 도출된 산식이 다른 현장에서 도 활용이 가능한지 검증한다.
3. 현장 데이터 수집 및 분석
3.1 현장 개요본 연구에서 데이터를 수집하고 분석한 현장 A와 B에 대한 개요는 <Table 3>과 같다.
Table 3. Case project overview
Contents Detail
A B
Project title Raemian Gangdong Palace
Raemian Yongsan The Central
Gross floor area (㎡) 272,145 205,876
Unit number 999 782
Construction period 2013.12 ∼ 2017.07 2013.11 ∼ 2017.05
3.2 현장 데이터 수집 및 분석 방법
<Fig. 2>와 같이 A 현장에서 항타기의 작업량을 토사, 풍화 암 및 연암의 지층별로 분류하고 이를 분단위로 기록하여 데 이터를 수집한다. 이렇게 수집된 데이터를 기반으로 정규성 검정을 진행하여 데이터가 정규분포를 따라 통계적 분석이 가능한지 검증한 후 A현장의 데이터를 기반으로 각각의 지 층별 천공 깊이 1미터 당 소요시간의 평균값을 산출하고, 산 출된 평균값을 바탕으로 예상 천공시간에 대한 산식을 도출 한다. 그리고 B현장에서도 A현장과 마찬가지로 항타기의 작 업량을 지층별로 분류하고 이를 분단위로 기록하여 데이터를 수집하여 B현장의 데이터를 기반으로 실제 천공시간과 산식 을 통한 예상 천공시간을 단일표본 z검정을 통해 분석함으로 써 산출된 산식을 일반적인 건설현장에 적용이 가능한지 분 석한다.
Fig. 2. Field data collection and analysis procedures
A 현장에서 항타기의 작업량 데이터를 수집하여 지층별로 분류하고 분단위로 기록하여 정리하였다. 그리고 수집된 항 타기 천공작업에 대한 수집된 데이터가 정규성이 따르는지 확인하고 이상 데이터가 있는지 검토하여 본 논문에서 활용 이 가능한지 확인하기 위해 정규성 검정을 실시하였다.
Fig. 3. Piling data of Site A by strata
정규성 검정을 진행하기 위하여 <Fig. 3>과 같이 각각의 지 층별 작업시간을 분류한 결과 데이터 표본 53공 중 토사와 연 암은 각각 53공이며 풍화암은 52공으로 분류하여 정규성 검 정을 실시하였다.
여기서 각각의 지층별 데이터 정규성 검정에 대한 귀무가 설(H0)은 “지층별 mpm값은 정규분포를 이룬다”이고 대립 가설(H1)은 “지층별 mpm값은 정규분포를 이루지 않는다”
로 설정하였다. 일반적으로 mpm은 “meter per minute”로 시간(분)에 따른 천공깊이를 나타내는 용어이지만 본 논문 에서 mpm은 천공깊이 1m당 소요되는 시간(분)을 나타내는
“minute per meter”로 정의하였다.
일반적으로 귀무가설이 채택되기 위한 조건에는 두 가지를 충족시켜야 한다. 첫째, 유의수준보다 유의확률의 값이 커야 한다. 여기서 유의수준은 연구자가 표본에서 추출한 정보와 비교되어 귀무가설의 기각 여부를 결정하는 기준으로 보편적 으로 통계분석에서 사용하는 신뢰수준은 90%, 95%, 99%이 다. 이에 따라 본 논문에서는 95%의 신뢰수준으로 설정하였 으며 이에 따른 유의수준은 0.05를 기준으로 한다. 그리고 유 의확률은 귀무가설을 가정하였을 때 표본 이상으로 극단적인 결과를 얻을 확률로서 유의수준의 기준보다 큰 값이 도출되 어야 귀무가설을 채택할 수 있다.
두 번째 귀무가설이 채택되기 위한 기준은 임계치의 값이 검정통계량의 값보다 커야한다. 임계치는 유의수준을 고려하 여 산출한 값으로 가설의 채택 여부를 결정짓는 경계 값으로 서 본 논문에서는 유의수준과 자유도 값을 이용하여 카이제 곱 분포표를 통해 임계치 값을 도출하였다. 그리고 검정통계 량은 표본으로부터 추출한 통계량이나 검정에 사용할 분포에 따라 그에 맞는 값으로 치환한 통계량으로 본 논문에서는 도 수 잔차제곱의 합을 검정통계량 값으로 사용하였다.
앞서 설명한 바와 같이 본 논문에서는 여러 정규성 검정 방 법 중 카이제곱 검정을 사용하였다. 카이제곱 검정은 카이제 곱 분포에 기초한 통계분석 방법으로, 관측 자료와 설정모형 간의 차이에 대한 기준분포로 자주 사용한다. <Fig. 4>와 같 이 본 논문에서는 실제 현장 데이터의 계급별 도수를 관측자 료로 두었으며, 기대도수를 설정모형으로 두어 분석이 실시 되었다.
3.3 지층별 데이터 분석
<Fig. 4>는 토사 지층의 현장 데이터에 대한 정규성 검정 을 실시한 결과를 나타낸 것이다. <Fig. 4>와 같이 토사의 정 규성 검정을 진행한 결과 유의확률의 값이 유의수준 0.05보 다 큰 0.07로 도출되어 귀무가설 채택조건으로 충족된다. 그 리고 유의수준 0.05와 자유도 7의 카이제곱 분포 임계치는 14.06이다. 검정통계량(도수 잔차제곱의 합)이 13.03으로 임 계치보다 작기 때문에 이 또한 귀무가설 채택조건으로 충족
Fig. 4. Soil normality test results
된다. 따라서 토사의 mpm값은 정규분포를 이룬다는 귀무가 설을 채택할 수 있다.
그리고 <Fig. 5>는 풍화암 지층의 현장 데이터에 대한 정규 성 검정을 실시한 결과를 나타낸 것이다. <Fig. 5>와 같이 풍 화암의 정규성 검정을 진행한 결과 유의확률의 값이 유의수 준 0.05보다 큰 0.07로 도출되어 귀무가설 채택조건으로 충 족된다. 그리고 토사와 동일하게 임계치는 14.06이며, 검정 통계량이 13.15으로 임계치보다 작기 때문에 이 또한 귀무가 설 채택조건으로 충족된다. 따라서 풍화암의 mpm값은 정규 분포를 이룬다는 귀무가설을 채택할 수 있다.
Fig. 5. Weathered rock normality test results
마지막으로 <Fig. 6>은 연암 지층의 현장 데이터에 대한 정 규성 검정을 실시한 결과를 나타낸 것이다. <Fig. 6>과 같이 연암의 정규성 검정을 진행한 결과 유의확률의 값이 유의수
준 0.05보다 큰 0.07로 도출되어 귀무가설 채택조건으로 충 족된다. 그리고 토사 및 풍화암과 동일하게 임계치는 14.06 이며, 검정통계량은 13.15으로 임계치보다 작기 때문에 이 또 한 귀무가설 채택조건으로 충족된다. 따라서 연암의 mpm값 은 정규분포를 이룬다는 귀무가설을 채택할 수 있다.
Fig. 6. Soft rock normality test results
상기와 같이 A현장의 천공작업에 대한 데이터 정규성 검정 결과 토사, 풍화암, 연암 데이터 모두 정규분포를 따르므로 이를 통계적 분석에 활용이 가능하다.
4. 천공작업 소요시간 산식 도출 및 검증
4.1 천공작업 소요시간 산식 도출Table 4. Average of normality test results by strata
Type of strata Soil Weathered Rock Soft Rock
mpm average 4.18 10.05 13.57
상기 정규성 검정 결과 <Table 4>와 같이 토사 mpm의 평 균은 4.18이고 풍화암은 10.05, 연암은 13.57값이 도출되었 다. 이에 본 논문에서는 각 지층별 천공 깊이를 대입하면 예 상 천공시간을 구할 수 있는 산식을 도출하는 것이므로 각 지 층별 mpm의 평균값을 산식의 각 지층별 계수로 활용하여 다 음과 같이 산식을 도출하였다.
(1)
따라서 토사의 천공 깊이를 x, 풍화암의 천공 깊이를 y, 연 암의 천공 깊이를 z라고 했을 때, A는 토사의 mpm의 평균값 인 4.18이고 B는 풍화암의 mpm의 평균값인 10.05, C는 연암 의 mpm의 평균인 13.57이다. 주어진 계수에 각각의 천공 깊 이를 적용하여 합산하면 천공 작업에 대한 예상 천공시간을 산출할 수 있다.
그리고 B현장의 데이터를 A현장과 같은 방법으로 천공 작 업을 기록한 작업일보를 수집하여 지층별로 분류하여 데이터 표본을 만들었다. <Table 5>와 같이 항타기 천공시간 산식을 B현장의 데이터에 적용하여 지층별 작업소요 시간을 산출하 고 이를 실제 천공시간과 단일표본 z검정을 실시하였다. 상 기와 같이 단일표본 z검정은 한 모집단의 속성을 알기 위하여 모집단을 대표하도록 추출된 한 표본의 통계치인 평균과 연 구자가 이론 또는 경험에서 얻은 특정 수치를 비교하는 방법 이다. 따라서 본 논문에서는 실제 작업시간의 평균값과 산식 을 활용하여 산출된 예상 천공시간의 평균값을 비교하여 도 출된 산식이 일반적인 다른 현장들에 활용이 가능한지 분석 하였다.
Table 5. Piling time data applied with formula and actual working time of Site B
No. Soil(m) Weathered rock(m)
Soft rock(m)
Piling Time (Actual)
Piling Time (Formula)
1 12.8 0 30.1 1140 462.10151
2 18.3 2.0 23.7 480 418.33878
3 19.4 0.0 24.2 420 409.61953
4 19.6 1.0 23.0 410 404.22082
5 18.6 0.0 24.7 780 413.06058
6 21.6 0.0 21.8 410 386.24359
7 21.4 0.0 21.9 480 386.76451
8 16.6 4.0 22.2 920 410.97497
9 20.3 0.0 23.2 420 399.80985
10 11.2 0.0 32.2 540 483.91469
11 8.8 0.0 34.4 540 503.73943
40 19.8 4.0 18.4 370 372.77810
41 18.8 4.0 19.4 440 382.16955
42 21.6 0.0 22.5 310 395.74519
43 22.1 0.0 22.0 320 391.04946
44 20.7 2.0 20.4 370 383.58296
45 19.8 4.0 20.4 410 399.92552
46 19.2 4.0 21.0 380 405.56039
47 19.7 4.0 22.5 480 428.01208
48 19.7 4.0 20.5 470 400.86466
4.2 천공작업 소요시간 산식 검증
단일표본 z검정을 진행하기 위한 귀무가설(H0)은 “실제 작 업시간과 산식의 평균은 같다.”이고 대립가설(H1)은 “실제 작 업시간과 산식의 평균은 같지 않다.”이다. 이에 본 논문에서 귀무가설이 채택되기 위한 조건은 양측검정 기각치보다 z 통 계량이 작아야 한다는 것이다. 모평균을 검정하는 방법이 단 측가설과 양측가설이 있는데, 본 논문에서 양측 검정을 사용 하는 이유는 귀무가설이 “실제 작업시간과 산식의 평균은 같 다.”으로 이에 대한 기각 사항이 산식의 평균이 실제 작업시 간의 평균보다 크거나 작은 두 가지 상황이 있을 수 있기 때 문이다. 단일표본 Z검정에서 유의수준을 0.05으로 설정할 경 우 기각역은 ±1.96의 값을 갖는다. 따라서 귀무가설을 채택 하기 위해서는 z통계량 절대값이 1.96보다 작아야 귀무가설 을 채택할 수 있다.
Fig. 7. Single-sample z-test results (before removal of abnormal data)
<Fig. 7>과 같이 단일표본 z검정 결과 z기각치 양측 검정의 기준인 1.96보다 z 통계량 값이 2.665로 기각치 값보다 크기 때문에 귀무가설이 기각되었다. 가설이 기각된 원인을 찾기 위해 B현장의 데이터를 다시 분석하였다.
분석 결과 <Table 6>를 보면 현장의 민원으로 인하여 작업 이 중지가 된 것이 4건이 있었다. 4건 모두 중지된 시간까지 포함이 되어 있었다. 첫 번째 데이터의 경우 산출식을 통한 예상시간은 462분이지만 실제 기록되어있는 시간은 1,140분 으로 확인 할 수 있었다. 그리고 장비의 고장으로 인한 중지 는 2건이며 그 중 한 건은 예상시간은 410분이지만 실제 기록 된 시간은 920분으로 되어있었다. 마지막으로 고용노동부 점 검으로 인한 중지가 1건이 있었고 예상 천공시간은 491분이 지만 기록된 시간은 690분으로 기록되어 있었다. 따라서 총 7건의 이상 데이터를 제거한 후에 다시 단일표본 z검정을 실 시하였다.
Table 6. Removal of abnormal data
Soil (m)
Weathered rock(m)
Soft rock(m)
Piling Time- Actual(min)
Piling Time-
Formula(min) Remarks
12.8 0.0 30.1 1140(min) 462.10(min) Suspension due tocomplaints
18.6 0.0 24.7 780(min) 413.06(min)
Equipment breakdown (replacement of
compressor) 16.6 4.0 22.2 920(min) 410.97(min) Equipment breakdown
(Repair of pile driver) 13.9 0.0 32.1 1100(min) 493.84(min) Suspension due to
complaints 11.1 0.0 33.5 660(min) 501.14(min) Suspension due to
complaints 13.4 0.0 33.1 720(min) 505.33(min) Suspension due to
complaints
10.4 0.0 33.0 690(min) 491.42(min)
Suspension due to inspection by Ministry of Employment and Labor
Fig. 8. Single-sample z-test results (after removal of abnormal data)
이에 <Fig. 8>과 같이 단일표본 z검정을 실시한 결과 z통계 량 값이 1.00으로 z기각치 양측 검정 값인 1.96보다 작기 때 문에“실제 천공시간과 예상 천공시간의 평균은 같다.”라는 귀 무가설을 채택할 수 있다. 따라서 실제 천공시간 값과 예상 천공시간의 평균값은 오차범위 내에 존재하므로 항타기 예상 천공시간 산식을 일반적인 건설 현장에 적용 가능하다고 사 료된다.
Table 7. Comparison of the construction period of the Site B Construction Plan and the actual and calculated construction period
Construction period of construction plan
Actual construction period
Construction period through formula
41Hole / 1.3Hole =32Day
18,710min / 480min = 39Day
18,170min / 480min = 38Day
마지막으로 <Table 7>과 같이 시공계획서 상의 계획 공사 기간을 실제 공사기간과 산출된 예상 공사기간에 비교하였 다. B현장의 시공계획서 상에서 천공작업에 대한 계획 공사 기간은 일일 작업량을 실무자의 경험에 준거하여 1.3공으로 산정한 결과 32일로 산출되었다. 그러나 실제 공사기간은 39 일로 약 22%의 공사기간의 오차가 발생되었다. 하지만 산식 을 통한 공사기간은 18,710분으로 이를 일일 작업시간 8시간 기준으로 산출했을 때 38일이 예상되었다. 이는 실제 공사기 간 39일과 비교해 보면 약 3%의 오차만이 발생된 것으로 시 공계획서 상의 계획 공사기간보다 오차가 19% 감소하여 공사 기간을 산정하는 정확도가 높아졌다. 이처럼 본 연구 결과의 산식을 활용하면 기존의 방법보다 정확하게 공사기간을 산정 할 수 있다.
5. 결론
정해진 공기 내 완공을 위해서는 적절한 시공법과 효과적 인 건설기계를 선정하여 건설 기계의 실제 작업능력을 추정 하여 계획에 반영하여야 한다. 그러나 현재 품셈에는 PRD 천 공작업에 대한 계산식의 명확한 정의가 제시되어있지 않으며 계수 값에 대한 실사데이터도 없는 상태이다. 이에 시공사는 견적 시 입찰형태에 따라 작업효율을 자의적으로 판단하여 적용하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 천공작업의 효율 적인 공정관리가 가능하도록 도심지 토공사 PRD공법의 활용 되는 항타기의 천공작업 소요시간 산정 방법을 수립하였다.
본 연구의 목적을 달성하기 위하여 현장에서 실제 천공작 업에 대한 항타기 작업시간 데이터 수집을 하였으며, 수집된 데이터를 기반으로 토질별 작업 소요시간을 산정할 수 있는 산식을 도출하였다. 여기서 도출된 산식을 활용하여 다른 현 장의 예상 작업시간을 산출하고 이를 실제 데이터와 시공계 획서상의 예상 공사기간과 비교분석함으로써 산식이 일반적 인 건설 현장에 적용 가능한지 확인하였다.
본 논문에서 도출된 산식을 활용하면 항타기에 대한 작업 능력을 파악하여 도면(터파기 평면도, 단면도, 지질조사도 등)과 수량산출서의 수량으로 항타기 천공작업에 대한 공기 산출이 가능하다. 따라서 항타기 천공작업의 예상소요시간 을 산출할 수 있으므로 기존보다 천공작업에 대한 정확한 공 사기간의 예측이 가능하다. 천공작업에 대한 정확한 공사기 간을 예측할 수 있다면 현장에서 무리한 돌관작업을 줄일 수 있을 것으로 사료되며, 이를 통한 비용 절감이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 본 논문은 토사, 풍화암, 연암의 지층만을 대상으로 연구가 진행되었고 검증단계에서 하나의 현장에만 적용하였다는 한계를 가지고 있다. 따라서 향후 본 연구결과 를 바탕으로 보다 다양한 지층과 규격이 다른 항타기에도 본 연구방법을 적용하여 규격별 작업능력 산출을 통해 항타기
규격별 예상 공기를 산정할 수 있는 시스템을 구축하고 보다 다양한 현장에 이를 적용하여 검증할 수 있도록 한다.
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요약 :
근래에 공사의 대형화, 복잡화 등으로 인해 기계화시공은 보편화되었으며, 건설기계는 성공적인 시공을 위한 주요소이다. 그 러나 건설기계가 차지하는 비중이 높아지고 있음에도 불고하고 건설기계의 작업능력에 대한 분석은 미미한 실정이다. 또한 현재 품셈에서 모든 건설기계에 대한 기준이 정의되어 있지 않음으로 인해 시공계획 시 작업자에 따라 공사기간을 자의적으로 적용하 고 있어 실제 시공 간 공사기간이 부족하여 돌관작업이나 공기지연이 발생된다. 따라서 본 연구에서는 PRD공법에서 사용되는 항 타기의 천공작업 공사기간을 기존 방법보다 정확하게 산출할 수 있도록 작업일보를 현장 실사를 통해 천공시간 데이터를 수집하여 항타기의 천공 작업 소요시간을 산정하는 식을 정립하였다. 본 연구 결과를 바탕으로 천공작업의 정확한 공사기간을 산정한다면 공사기간이 부족하여 발생하던 돌관작업이나 공기지연을 방지할 수 있을 것으로 사료된다.
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