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RCP공법
개요
- RCP공법은 연약지반처리공에서 무진동·저소음 기계장치를 이용하여 자갈 또는 모래를 다짐해 기둥을 형성하는 기술임.
- 기존 기계장치보다 무게를 가볍게 하여 접지압을 줄이고 주행성은 향상시켰으며, 무게중심을 지면에 가깝게 두어 전도 위험성을 감소시켰음.
- 트랙식 강제승강장치로 리더를 부착하여 자립 및 하강할 수 있게 하여, 위급 상황시 대처가 용이함.
- 무진동·저소음으로 문화재, 도심 및 주거시설 인근에서도 시공이 가능하도록 개발되었음.
RCP(모래 및/또는 자갈 파일 시공장비) 대표 전경사진
특징
- 우수한 관입력으로 원하는 설계심도까지 시공이 가능함.
- 자주식 리더로 정비시 고소작업이 불필요하여 안전사고를 예방할 수 있음.
- 오거형 타입으로 무진동·저소음 시공이 가능해 문화재, 축사, 도심 및 주거시설 인근에서도 시공이 가능함.
- 자동기록장치를 사용하여 자재 투입량, 심도, 리더 각도 등의 시공 상태를 실시간 확인할 수 있으며, 저장된 데이터들을 통하여 품질관리가 용이함.
기존 공법과의 비교분석
| 구 분 | 기존 공법 | 신규 공법(RCP) |
|---|---|---|
| 공 법 | 바이브로 해머 GCP/SCP | 오거형 무진동·저소음 GCP/SCP |
| 시공방식 | 진동다짐(바이브로 해머) | 정적다짐(오거형 무진동·저소음) |
| 케이싱 규격 | Φ400 → Φ700 구근 형성 | Φ500 → Φ700 구근 형성 |
| 쇄석기둥 형성 | 인발 3m, 재관입 2m | 인발 2m, 재관입 1m |
| 구근 형상 | 불규칙(횡방향 쏠림 및 재료분리 발생) | 규칙(구근형성 확실) |
| 연직도관리 | 케이싱 연직도 2°이내 관리불가 - 지반 정지작업 실시 | 케이싱 연직도 2°이내 관리가능 - 운전실에서 수직도 및 좌우경사 화면에서 모니터링 조절 가능 |
| 투입량관리 | 자재투입량 자동기록지 기록 : X | 자재투입량 자동기록지 기록 : O |
| 설계관입심도관리 | Hammer Motor의 전류치(A) 기록지 그래프로 판독 | 운전실에서 수치화된 모니터링 가능 |
| 접지압 |
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기존 공법과의 비교분석
| 구 분 | 기존 공법 | 신규 공법(RCP) |
|---|---|---|
| 지반교란 | 바이브로 해머 진동으로 인해 지반 교란 극심 (점토의 유동화 유발) | 오거회전을 통해 지반교란 최소화 |
| 건설환경 | 바이브로 해머 타입으로 진동 및 소음 발생으로 건설환경 취약 | 무진동 및 저소음으로 건설환경 개선 |
| 사 진 |  |
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시공성
시공순서도
| NO | 작 업 명 | 작 업 설 명 |
|---|---|---|
| 1 | 본체 이동 | 시공점 측량 후 시공 지점으로 이동한다. |
| 2 | 아웃트리거 셋팅 | 연약지반에 본체 및 아웃트리거를 설치한다. |
| 3 | 수지 영점 작업 | 운전자는 모니터링 화면을 보면서, 리더의 수직 영점을 세팅한다. |
| 4 | 페이로더 모래 상차 및 모래 투입 | 페이로더로 모래를 스키드 호퍼에 상차한다. 스키드 호퍼는 드럼윈치를 구동시켜 투입 슈트의 모래 투입 위치까지 이동한다. 모래를 투입하는 슈트에 공급하면 모래는 케이싱 관내로 투입된다. |
| 5 | 케이싱 관입 | 이송, 회전 기어박스를 구동시켜 케이싱을 설계 심도까지 관입한다. |
| 6 | 모래기둥 형성 | 설계심도까지 도달하면 케이싱을 인발하면서 모래를 공급한다. 다시 케이싱을 관입해서 모래를 다진다. 관입과 인발을 반복하면서 모래기둥을 형성한다. 모래기둥 형성에 필요한 모래는 반복 작업한다. |
| 7 | 에어 분사 | 케이싱 인발시 모래가 원활히 쏟아지도록 에어를 분사한다. |
| 8 | 본체 이동 | 본체를 다음 시공 지점으로 이동한다. |
시공 방식
신규 공법 기계장치는 케이싱의 하단부의 직경이 상부보다 더 크게 형성함으로써 원활하게 케이싱을 관입할 수 있음.
케이싱은 우수한 관입력으로 원하는 설계심도까지 도달해서 2m 인발과 1m 재관입을 반복하여 자갈 또는 모래 다짐 기둥을 형성함.
이때 개폐가 가능하게 결합되는 게이트의 형상을 원뿔 형상으로 형성함으로써, 연약지반의 천공이 원활하게 이루어지도록 하는 것은 물론, 케이싱의 하단을 개폐하므로 케이싱의 하부로 보강재를 효과적으로 다짐 시공할 수 있음.
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케이싱 관입 사진
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케이싱 끝단 도면
우수한 시공 품질
신규 공법은 시공 시 케이싱 내의 공기압을 토출하며 다짐을 반복하면서 자갈 또는 모래 다짐 기둥을 형성하므로 구근(둥근기둥)현상을 뚜렷하게 확인할 수 있으며, 정형 개량체가 형성됨. 기존 공법의 경우 바이브로 해머 타입(동적다짐)으로 시공 시 심한 진동으로 인한 개량체 재료 분리 현상이 발생했지만, 신규 공법은 오거형 타입(정적 다짐)으로 시공 시 무진동으로 개량체 재료 분리를 최소화하여 연약지반에 균질한 보강재를 효과적으로 다짐함.
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기존 공법 시공 품질
- 진동으로 인한 케이싱 내 재료분리 발생
- 리더 각도 수기 조정, 시공 상태 수기 기록
- 구근현상이 뚜렷하지 않음
- 재료분리 선명
- 무정형(아메바형) 형성
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신규 공법 시공 품질
- 무진동으로 개량체 분리 최소화
- 리더 각도, 시공 상태 자동기록
- 구근현상을 뚜렷하게 확인할 수 있음
- 재료분리 없음
- 정형 개량체 형성
활용성
1) 무진동·저소음으로 건설환경이 개선되어 다양한 현장 적용 가능
- 기존 공법의 경우 바이브로 해머 타입으로 시공 시 매우 심한 진동이 발생해 주변 구조물을 해롭게 하고 소음으로 민원을 발생시켜 주거시설 및 축사시설 등 특정한 지역에서 작업 진행의 어려움이 있었으나, 신규 개발한 공법은 오거형 타입으로 무진동·저소음 시공이 가능해 문화재, 축사(우사, 돈사, 양계장 등), 도심 및 주거시설 인근에서도 작업이 가능함.
- 무진동에 의한 정적 다짐으로 주변 지반 교란 반경을 감소시켜 압밀 지연과 강도저하 문제 해결
| 기존 공법 | 신규 공법 |
|---|---|
진동은 25m 이격거리 기준 최대 9.75mm/sec로 측정 |
진동은 25m 이격거리 기준 최대 0.05mm/sec로 측정(현장관리 기준치(5.0mm/sec) 대비 1/10 |
- ※ 진동 허용치(mm/s) : 문화재 2.0 주택,아파트(작은균열 존재) 5.0 주택,아파트(양호한 건물) 10.0
- ※ 자료출처 : 새만금~전주간 고속도로 건설공사(1공구 : 신규 공법, 2공구 : 기존 공법)
2) 기계장치의 정비, 점검, 조립 및 해체 시 안정성
- 기존 공법의 기계장치는 비자주식으로 조립 및 해체 시 리더 하강에 있어 별도의 장비(하이드로 크레인(80ton), 페이로더 2대 등)와 인력(5명) 및 시간(7일 이상)이 많이 소요되며 정비, 점검 시 고소작업대 등이 필요하고 강풍이나 기상악화 시 기계장치의 전도 위험이 있음.
- 신규 공법 기계장치의 경우 트랙식 강제 승강장치로 리더를 자체 자립 및 하강할 수 있어 빠른 조립과 해체(2일)가 가능하며, 조립 시 추락·낙상 위험을 방지할 수 있고, 기상악화 등 위급 상황 시 안전관리가 용이함.
| 기존 공법 리더꺾임 사례 | 신규 공법 트랙식 강제승강장치 |
|---|---|
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3) 우수한 품질관리 및 Smart 품질관리 가능
- 록지를 수기로 일일이 확인해야 하는 기존 기계장치와 달리 신규 공법의 기계장치는 디지털 자동기록장치를 사용하여 자재 투입량, 개량심도, 리더 각도 등의 시공상태를 운전자가 실시간으로 직접 확인할 수 있으며, 측정된 값들을 기록 및 프린트할 수 있음. 이처럼 저장된 데이터들을 통하여 품질관리가 용이함.
| 시 공 기 록 지 | |
|---|---|
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안전관리 용이성
1) 기계장치 주행 시 안전성 확보 용이
- 기계장치의 무게를 가볍게 하여 접지압이 우수하여 연약지반상에서 기계 이동시 안정성을 크게 향상시켰음.
2) 기계장치의 정비, 점검, 조립 및 해체 대체능력 향상
- 트랙식 강제승강장치로 리더를 자립 및 하강할 수 있어 고소작업이 불필요하며 기계장치의 정비 및 수리도 신속히 가능함.
- 조립 해체할 때 추락·낙하 위험을 방지할 수 있고, 기상악화 등 위급 상황 시 대처가 용이함.
연약지반공법 비교표
| 구분 | RCP공법 | SD공법 | PBD공법 | SCP(GCP)공법 | DCM공법 | JSP공법 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 공법특징 |
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| 복합지반 | O | X | X | O | O | O |
| 배수재 역할 | O | O | O | O | X | X |
| 배수저항 (Well Resistance) | X | X | O | X | X | X |
| 침하저감효과 | O | X | X | O | O | O |
| 개량체직경(D) | 0.7m | 0.4m | 0.05m | 0.7m | 1.0-1.4m | 0.8-1.2m |
| 진동 및 소음 | 유리 | 불리 | 유리 | 불리 | 유리 | 유리 |
| 폐기물 처리비 (슬라임) | X | X | X | X | O | O |
| 연직도 관리 | O | X | O | X | O | X |
| 경화시간 | X | X | X | X | O | O |
| 적용대상지반 |
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| 경제성 | 약 23,559원/m | 약 11,789원/m | 약 1,603원/m | 약 25,055원/m | 약 88,739원/m | 약 142,339원/m |
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