CIP(Cast In Placed Pile)공법

CIP(Cast In Placed Pile)공법

1. CIP공법 개요

CIP(CAST-IN-PLACED)공법은 일종의 주열식현장타설말뚝으로써 소정의 직경으로 천공 후 H-pile과철근을 삽입하고 콘크리트를 타설하여토류벽을형성시키는 공법.

2. 공법특성(장단점)

① 장점

벽체강성이 좋음
불규칙한 평면형에 적응성 좋음
인접구조물에 영향 적음

② 단점

기둥간 연결성 불량 및 수직도 문제 발생
보조 차수 필요
암층은 공기 길어짐

3. CIP 개념도 및 시공사진

4. CIP 시공 시 주의사항 및 품질관리 계획

① CIP공법 시공 시 주의 사항

C.I.P는 주열식 벽체로 시공순서는 위치 측량→장비반입→C.I.P 천공→철근망 및 자재 근입→시멘트 주입→케이싱 인발 →작업 완료
천공 시 수직도 유지, 타 공법에 비하여 수직도가 틀어질 경우 구근과 구근사이 콘크리트가 소실되거나 중첩되어 철근이 손실되는 현상이 발생하여, 품질 저하로 인한 흙막이 벽체의 변형을 유발
그라우팅 시 하부 슬라임이 완전히 배출될 수 있도록 유도
구근과 구근사이 차수공법을 C.I.P사이에 시공하여 효과 증대
콘크리트 타설시 진동기를 사용하여 기포 현상이 생기지 않도록 하고 가급적 빠른 속도로 타설하여 긴밀한 콘크리트를 형성

② CIP 수직도 기준 검토(KCS 21 30 00 : 2022)

표준시방서상 말뚝의 연직도는 말뚝 길이의 1/200 이하이어야 한다.
시공의 정확도와 연직도 관리를 위해 안내벽을 설치하여야 하며, 이 때 안내벽은 지장물의 확인 및 제거를 위한 줄파기와 겸할 수 있다.
CIP 벽체와 띠장 사이의 공간은 전체 또는 일정간격으로 PLATE 용접쐐기 설치 또는 콘크리트채움 등으로 채워야 한다.

③ CIP (흙막이 벽체)시공 시 품질관리 계획

시공 시 품질관리 계획은 다음과 같이 시공순서에 따라 주의하여 숙련된 숙련공으로 진행
천공 및 케이싱 설치 - C.I.P 위치에 따른 수직도 확인 후 오거와 케이싱이 결합된 사이에서 천공작업을 시행하고, 이때, 공벽붕괴 주변 지반이완 등을 방지하기 위하여 케이싱을 오거보다 20cm 정도 먼저 근입. C.I.P 심도까지 천공이 완료되면 케이싱은 고정시키고 오거만을 이용 H-Pile 근입 심도까지 천공 후, 천공 시 흙의 비산을 방지하기 위하여 케이싱 모터 토출구에 ㄷ자 형태의 가림막(천막)을 설치
H-Pile 근입 - 천공장비의 보조 와이어를 이용하여 H-Pile 근입하여 근입심도까지 들어가지 않을 경우 미 근입량이 약 50cm 미만이면 Air 함마로 타격하여 근입하고 그 이상일 경우 재천공
모래 채움 - H-Pile 근입이 완료되면 C.I.P선단(케이싱 끝단)까지 모래를 채우며 지하수위가 모래 채움보다 낮을 경우 물다짐을 시행
콘크리트 타설 - 모래 채움 완료 후 모래 채움면까지 트레미 파이프를 설치하고 1m 높이까지 몰탈을 채움. 몰탈은 모래 채움 부분에 콘크리트 타설 시 모래층의 공극으로 콘크리트의 급속한 몰탈 침투를 방지하는 역할을 함. 몰탈 채움 후 트레미 파이프는 끝단이 모래 상단에 존치한 상태에서 연속해서 콘크리트를 타설한다. 콘크리트를 1m까지 끌어 올려 트레미 파이프 선단이 콘크리트 속에 1m가 묻힌 상태에서 1m 타설 후 1m 올리는 방식으로 연속으로 타설
콘크리트 타설 시 주의사항 - 천공작업을 하면 홀이 형성되므로 주변의 지하수가 몰려 지하수위가 급격히 상승하므로 타설 규정을 철저히 준수. 콘크리트 타설 시 트레미 파이프를 콘크리트 속에 묻히지 않고 자유낙하 시킬 경우 지하수에 콘크리트가 풀어져 품질 저하 및 구근 형성 불가한 경우가 있으므로 주의
케이싱 인발 - 케이싱은 콘크리트 타설 완료 후 인발하여 인발속도를 최대한 천천히 하여 H-Pile의 변형 등을 방지. H-Pile의 경우 케이싱 인발 시 말뚝의 뒤틀림이 있을 수 있으므로 콘크리트 타설 전 케이싱을 1∼2회 정도 좌우로 회전시켜 주변 마찰력을 줄여 주면, 케이싱 인발시 크레인의 와이어에 과도한 부하가 걸리지 않아 위험요소를 줄일 수 있다.
C.I.P 벽체 수직도 확보 및 재료 분리 방지 방안 - 천공은 공과 공사이의 간격을 없애기 위하여 수직도를 유지. 시공시 다림추 및 계측기, 자동 수직도 측정 장비 모니터링 등을 통한 수직도 관리를 철저히 해야한다.
초음파를 이용한 지중 굴착공 벽측의 상태(수직도, 붕괴상태, 직경 등)를 측정하는 장치의 예는 다음과 같다.

④ CIP 수직도 검측

굴착의 정밀도는 초기에 좌우되므로 굴착장비의 거치에 신중하여야 하며, C.I.P의 수직도는 C.I.P말뚝 길이의 1/200이하 이어야 한다.
정확도와 연직도 관리를 위해 안내벽을 설치하고 이 때 안내벽은 지장물의 확인 및 제거를 위한 줄파기와 겸할 수 있다.
천공장비가 위차하는 곳에는 철판을 설치하는 등의 방법으로 지반을 보강하여 장비가 기울어지지 않도록 하여 정밀 시공하여야 한다.
천공기의 수직도를 유지하기 위하여 장비자체의 경사계 및 트랜싯 등을 활용하여 장비자체의 수직도 관리를 하여야 한다.
깊은 심도의 C.I.P시공시에는 재료분리를 방지하고 수직도를 유지하기 위하여 상단부의 머리부분에 트래미관(나팔관 깔대기 입구를 가진 수밀성 있는 관)을 적용하는 것이 바람직하다.
트레미공법이란 트레미관이라 칭하는 강판으로 만든 깔때기 모양으로서 관내 지름 20～30cm이며, 선단에 1～5m 관을 여러개 연결하여 소정의 깊이까지 내려서 연직 파이프를 통하여 공내에 콘크리트를 타설하는 방법이다.
트레미공법을 이용한 콘크리트 타설시 주의점은 다음과 같다.
트레미 파이프내의 콘크리트가 내려가는 것을 확인하면서 콘크리트를 투입한다.
트레미 파이프는 타설괸 콘크리트내에 반드시 2m정도 들어가 있게 관리하고, 슬라임이나 이수가 콘크리트속에 섞여 들어가는 것을 막아야 한다.
트레미 파이프내 콘크리트가 내려가지 않는 경우는 트레미 파이프를 천천히 30cm정도 오르내리도록 한다.
콘크리트 투입은 연속적으로 실시하여 장시간 끊기지 않도록 한다.
트레미 파이프는 콘크리트 타설중에 크게 흔들이거나 가로 이동하면 트레미 파이프의 조인트가 풀리고 이수혼입의 원인이 되므로 주의하여야 한다.

⑤ CIP 수직도 관리 및 안내벽 설치

수직도 관리를 위해 천공장비는 경사계가 내장된 장비를 사용하고 케이싱과 H-pile 접합은 수평을 유지한 작업대를 설치하고 이음부가 직선이 되도록 용접해야 한다.
리더거치(케이싱)시 운전석의 경사계를 보면서 조정설치하고 케이싱을 세운 다음에는 수평자로 수직도를 측정해야 한다.
천공 중에는 운전석의 계기판을 보면서 조정하고, 수시로 수평자로 수직여부를 확인하며 수직도를 조정해야 한다.
수직도 관리 단계 및 대상은 다음과 같다.

단계	수직도 관리대상	측정장비	측정빈도	측정방법
자재	케이싱 접합	측량기	제작시	·수평을 유지한 작업대 설치 ·이음부 직선이 되도록 용접
자재	H-pile 접합	측량기	제작시	·수평을 유지한 작업대 설치 ·이음부 직선이 되도록 용접
시공전	리더거치 (케이싱거치)	운전석 계기판	제작시	·계기를 보면서 조정설치
시공전	리더거치 (케이싱거치)	측량기 수평자	제작시	·게이싱 수직으로 세움 ·수평자로 수직여부 화긴
시공중	케이싱	운전석 계기판	제작시	·계기를 보면서 조정설치
시공중	케이싱	측량기 수평자	제작시	·게이싱 수직으로 세움 ·수평자로 수직여부 화긴

“안내벽(Guide wall)”이란 현장타설 말뚝 시공 시 굴착작업에 앞서 굴착구 양측에 설치하는 콘크리트 가설 벽 또는 H 형강으로서, 지반의 붕괴를 방지하고 굴착기계와 철근망 근잎의 정확한 위치 유도를 목적으로 설치하는 가설 구조물을 말하며, 설치 시 유의사항은 다음과 같다.
굴착 구멍은 연직으로 하고, 연직도의 허용오차는 1％ 이하이어야 한다.
시공 중에 인접지반의 손상을 주지 않도록 하고, 공급된 슬러리나 파낸 토사가 지하실, 공동구, 설비시설 및 기타 시설물로 누출되지 않도록 해야한다.
굴착 중에는 수시로 계측하여야 하며, 굴착 공벽의 붕괴에 유의 해야한다.
굴착공의 검사장치는 승인된 시공상세도에 명시된 치수로 트랜치가 시공되었고, 슬라임이 완전히 제거되었는지를 확인할 수 있는 것이어야 한다.
접속 부분이 정확하게 이루어지도록 주의하여야 하며, 차수능력이 있어야 한다.

⑥ CIP 품질관리 및 검사

시공자는 착수 전 사용재료의 선정 시험결과와 배합 설계표를 감독관에게 제출하여 승인
시공구간 중 계획서에 의한 계획된 구간별로 주입효과 확인을 위하여 표준관입시험, 현장투수시험, 페놀프탈레인 반응시험을 실시
검사를 위한 모든 시험은 반드시 감독원의 입회하에 실시하여야 하며, 주입효과 판정기준에 미달된 구간에 대하여는 감독원의 지시에 따라 시공자는 재시공
주입재료는 시공량에 따라 정산

⑦ CIP공법 세부 시공 순서도