📝 예상문제 & 모범답안
용어예상2차 슬라임(Slime) 처리에 대하여 설명하시오. (10점)
1. 정의
굴착 완료 후 철근망 건입 과정에서 공벽 붕락·부유물이 재퇴적되어 공저에 쌓이는 2차 슬라임.
2. 처리방법 및 중요성
콘크리트 타설 직전 에어리프트·수중펌프로 완전 제거. 미제거 시 말뚝 선단부 지지력 저하·침하 증대의 주된 원인이 되므로 타설 직전 재확인이 필수.
3. 1차 슬라임과의 구분
1차 슬라임은 굴착 직후 발생·제거하는 것이고, 2차 슬라임은 철근망 건입 등 후속 작업 중 재퇴적되는 것으로 별도의 최종 제거 공정이 반드시 필요하다.
용어예상트레미관(Tremie Pipe) 콘크리트 타설의 원리와 관리기준. (10점)
1. 원리
안정액(또는 지하수) 속에서 콘크리트가 재료분리 없이 타설되도록, 트레미관을 통해 공저부터 상향으로 밀어 올리며 타설하는 수중콘크리트 공법.
2. 관리기준
트레미관 선단을 이미 타설된 콘크리트 속에 2m 이상 근입 유지, 연속 타설(중단 금지), 타설속도 관리로 콜드조인트 방지.
3. 유의사항
트레미관을 급격히 인발하면 선단이 콘크리트 밖으로 노출되어 안정액이 혼입될 수 있으므로, 인발속도와 잔여 콘크리트량을 상시 확인해야 한다.
용어예상올케이싱(All Casing, 베노토)공법의 특징. (10점)
1. 정의
케이싱을 요동(회전+압입)시켜 지반에 관입시키면서 내부를 해머그랩으로 굴착하는 현장타설말뚝 공법.
2. 특징
① 케이싱이 공벽을 직접 보호 → 안정액 불필요 ② 저소음·저진동, 협소부지 시공 가능 ③ 전석층·호박돌층 통과에 유리 ④ 대구경 시공 시 장비 대형화 필요.
3. 유의사항
케이싱 인발 시 콘크리트가 케이싱과 함께 들려 올라가는 현상(리프팅)을 방지하기 위해 케이싱 인발속도와 콘크리트 타설고 관계를 관리해야 한다.
용어예상안정액(벤토나이트 이수)의 기능과 관리기준을 설명하시오. (10점)
1. 기능
굴착공 내에 정수압을 형성해 공벽 붕괴를 방지하고, 굴착토사를 부유·순환시켜 배토를 돕는 이수(泥水).
2. 관리기준
비중 1.03~1.15, 점성(funnel viscosity) 20~40초 범위로 관리하며, 지하수위보다 안정액 수위를 높게 유지해 정수압을 확보한다.
3. 유의사항
사용 후 폐이수는 환경관리 기준에 따라 적정 처리해야 하며, 지하수 오염 방지를 위한 임시저장·처리시설을 사전에 계획해야 한다.
서술형예상현장타설말뚝공법(RCD·Earth Drill·올케이싱)의 공법별 특징을 비교하고 공벽붕괴 방지 및 슬라임 처리 대책을 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
현장타설말뚝은 기성말뚝으로 시공이 어려운 대구경·고지지력 말뚝을 소음·진동 없이 시공할 수 있어 초고층·교량기초에 널리 쓰이나, 굴착 중 공벽 안정 확보와 슬라임 처리가 품질을 좌우하는 핵심 관리요소이다.
Ⅱ. 공법별 굴착방식 및 구조 원리
① RCD(역순환): 회전비트로 굴착하며 이수를 순환시켜 굴착토사를 파이프로 역순환 배출, 대구경·대심도에 유리하나 이수관리가 중요 ② Earth Drill: 회전버킷 굴착 후 인양·배토를 반복, 벤토나이트 안정액으로 공벽보호, 시공속도가 빠름 ③ 올케이싱: 케이싱 요동+해머그랩으로 굴착, 케이싱 자체가 공벽을 보호하여 안정액이 불필요하나 장비가 대형·고가.
Ⅲ. 공벽붕괴 및 슬라임 발생 원인
① 안정액 비중·점성 관리 소홀로 정수압 부족 시 공벽 붕괴 ② 지하수위보다 안정액 수위가 낮을 때 붕괴 위험 증대 ③ 굴착 중 급속 굴착으로 인한 이완, 굴착 완료 후 방치 시간이 길어질수록 부유물이 공저에 재퇴적(2차 슬라임)되어 지지력 저하 원인이 된다.
Ⅳ. 공벽붕괴 방지 및 슬라임 처리 대책
① 안정액 관리: 비중 1.03~1.15·점성 20~40초를 유지(RCD·Earth Drill), 배합 후 정기적으로 재측정한다.
② 케이싱 선행: 표층 연약부·붕괴우려구간에 케이싱을 근입하며, 올케이싱은 전구간 케이싱으로 보호한다.
③ 수위관리: 안정액(공내 수위)을 지하수위보다 높게 유지해 정수압을 확보, 급격한 수위 저하를 방지한다.
④ 굴착속도 조절: 급속 굴착을 지양하고 연약층 통과 시 저속으로 관리해 이완을 최소화한다.
⑤ 1차·2차 슬라임 처리: 굴착 완료 직후 버킷·에어리프트로 1차 슬라임을 제거하고, 철근망 건입 후 타설 직전 2차 슬라임을 에어리프트·수중펌프로 재확인·완전 제거한다.
⑥ 트레미관 타설관리: 트레미관 선단을 콘크리트 속 2m 이상 근입 유지하며 연속타설로 슬라임 재혼입을 방지한다.
현장타설말뚝의 극한지지력 Ru = 선단지지력(Rp) + 주면마찰력(Rs). 슬라임이 잔류하면 선단부에 연약층이 개재되어 Rp가 설계치 대비 크게 저하되므로, 슬라임 처리 품질이 지지력 확보의 결정 변수이다.
2차 슬라임 미제거 상태로 콘크리트를 타설해 선단부에 니토층이 잔류, 재하시험에서 침하량이 과다하게 나타나 재시공(그라우팅 보강)한 사례가 다수 보고된다.
Ⅴ. 맺음말
현장타설말뚝은 지반조건·인접여건에 맞는 공법 선정과 함께, 굴착-슬라임처리-철근망건입-콘크리트타설 전 단계에 걸친 계측·품질관리가 지지력 확보의 관건이다.
서술형예상현장타설말뚝 시공 시 철근망 건입·부상방지 및 콘크리트 타설 품질관리 방안에 대하여 설명하시오. (25점)
Ⅰ. 개요
현장타설말뚝은 굴착 후 철근망 건입과 콘크리트 타설이라는 후속 공정의 품질관리가 최종 말뚝 건전도를 좌우하므로, 각 단계별 관리기준 준수가 필수적이다.
Ⅱ. 철근망 건입 원리 및 구조
① 철근망 조립 시 이음부(용접·커플러) 강도 확보 및 좌굴 방지 보강재(형鋼 보강링) 설치 ② 건입 시 크레인 인양속도 관리, 공벽 접촉으로 인한 변형·붕괴 방지 ③ 스페이서로 소정 피복두께(통상 100mm 내외) 확보, 철근망 중심 유지.
Ⅲ. 부상 및 결함 발생 원인
① 콘크리트 타설 중 부력에 의한 철근망 부상(浮上) — 고정이 미흡할 때 발생 ② 타설속도가 급격할 때 상승 콘크리트에 의한 부상력 증가 ③ 슬라임 잔류·재료분리로 인한 선단부 결함, 콜드조인트로 인한 경계면 이물질 개재.
Ⅳ. 콘크리트 타설 품질관리 방안
① 부상 방지: 상단 고정철물로 케이싱·지상 구조물에 철근망을 결속하여 부력에 의한 부상을 방지한다.
② 타설속도 관리: 급격한 콘크리트 상승을 피해 부상력을 최소화하고, 연속타설로 콜드조인트를 방지한다.
③ 트레미관 관리: 선단 2m 이상 근입 유지, 타설 전 2차 슬라임 완전 제거를 재확인한다.
④ 콘크리트 배합관리: 슬럼프(통상 180~210mm 내외) 및 재료분리 저항성을 확보해 트레미 타설 적합성을 높인다.
⑤ 완성 후 건전도 확인: 코어채취·초음파검사, 저변형 충격시험(Pile Integrity Test)으로 공동·경계면 이물질 등 결함 여부를 확인한다.
⑥ 시공기록 관리: 타설량-타설고 관계(콘크리트 물량 체크)를 실시간 기록해 목두께 이상·공동 발생 여부를 조기에 파악한다.
현장타설말뚝의 결함은 대부분 슬라임 잔류·재료분리·콜드조인트에서 비롯되며, 완성 후 건전도시험(Pile Integrity Test, 저변형 충격시험)으로 결함 심도를 파악할 수 있다.
철근망 고정 미흡으로 콘크리트 타설 중 철근망이 부상해 상부 피복이 부족해진 사례, 타설 중단으로 콜드조인트가 발생해 재하시험에서 이상 침하를 보인 사례가 보고된다.
Ⅴ. 맺음말
현장타설말뚝의 품질은 철근망 건입부터 콘크리트 타설 완료까지 전 과정의 세심한 관리에 달려 있으므로, 시공 후 건전도시험을 통한 검증을 병행해야 한다.