PRD(Percussion Rotary Drill)공법 / RCD(Reverse Circulation Drill)공법

P.R.D. 파일(Percussion Rotary Drill 공법)      - 매입파일 중 선굴착방법이 P.R.D.공법인 소구경(Ø600mm~1,000mm) 파일.   R.C.D. 파일(Reverse Circulation Drill 공법)      - 현장타설 말뚝 중 굴착방법이 R.C.D 공법인 대구경(Ø1,000mm~3,000mm) 파일.

1. 파일 시공 방법

(1) 타격공법
햄머 타격에 의한 파일 시공.
햄머 종류 : 디젤햄머, 스팀햄머, 유압햄머 등
난 점 : 타격시 진동 및 소음을 수반하며 파일의 두부파손이 다른 공법에 비하여 높다.

(2) 프리보링(Pre-Boring)공법 - 사전에 보링구검을 미리 만들고 나중에 파일을 삽입하는 방법
종래의 타격에 의한 관입이 곤란한 중간층이 있어 타격매입공법으로는 타입이 곤란 경우 스크류오거로 소정의 깊이까지 선행굴착으로 파일의 관입저항을 감소하고 말뚝을 굴착 구멍 안에 가설 후 지지력을 증가시키기 위해 타격력을 사용하는 공법이다.

(3) 중굴공법 - 파일의 중공부를 이용하여 보링기계를 설치하고 보링과 함께 파일의 관입을 동시에 진행하는 방법
선단개방 기성제품 파일내공에 스파이럴 오거등을 통해서 지반을 굴삭하면서 파일을 소정의 깊이까지 설치하는 것으로 소정의 지지력을 갖추기 위한 선단처리를 하는 공법이다.
침설방법은 파일을 아래 방향으로 밀어 넣어서 압입시키는 방법, 굴삭과 동시에 항체를 회전시키는 압입방법이 있다.
파일지름 보다 크게 굴착하고 파일둘레 고정액 및 밑다짐액을 채운 구멍 안에 파일을 가설하는 공법이다.
종류 : 최종타격방식, 시멘트밀크 분출교반방식, 콘크리트 타설 방식이 있다.

(4) 젯트공법
물을 고압으로 분사하여 파일의 주위 및 선단부의 마찰을 감소시켜 파일을 관입시키는 공법으로서 타격관입공법 또는 압입공법이 곤란한 경우 특히 사질지반에 적합하다.
종류 : 외포젯트공법, 중젯트공법, 내장젯트공법 3가지가 있다.

(5) 압입공법
회전압입에 의한 매입공법은 파일의 선단 금물을 오가로서 회전력을 주면서 압입하여 파일을 소정의 위치에 설치하는 공법이다.
회전 압입시에는 물 등을 선단부로부터 분출하여 보조하는 방법도 있으며 파일의 선단지지력의 발현방법은 하부고정에 의한 방법이 일반적이다.

2. PRD 공법(Percussion Rotary Drill 공법)
개요 : S.D.A.(Separation Doughunt Auger) 공법과 T4 공법을 합한 공법으로 S.D.A. 공법시 천공이 어려운 호박돌층 및 연암층의 천공이 가능한 공법이고, 기존의 S.D.A. 공법시 외측오거에는 Casing을 내측오거에는 Screw를 장착하나 P.R.D.공법에서는 Screw의 선단에 T4 햄머를 장착함으로서 천공이 불가능한 지층을 천공하는 공법으로서 매립층 및 화박돌층등 모든지층의 천공이 가능한 공법이다.

3. PRD 공법(Percussion Rotary Drill 공법)의 종류

1) PRD CASING 동시압입 공법
N치 50이상의 사력층으로써 공벽을 유지할 수 없는 경우
불안정한 토층을 관통하여 암반에 항타 할 경우
삭공혈의 입구가 붕괴하거나 갈라질 위험이 있는 경우

2) PRD 일반굴삭공법
Ø381mm에서 Ø1016mm까지 9종류의 지름을 선택할 수 있다.
말뚝 종류나 비계다리 상황에 따라 베이스머신을 선택할 수 있다.
경질 지반을 아주 빠르게 굴착 할 수 있으며 어떠한 강도의 암반에도 대응할 수 있다.

3) PRD도나츠 오거 병용공법
삭공경의 선택이 가능하다(Ø508mm~1500mm)
베이스머신의 선택이 가능하다(적용기종외 선택)
어떠한 지반에도 대응한다.
필요에 따라서 케이싱의 탈착이 간단하며 흙중에 존치 시킬 수 있다.
주수삭공도 가능하여 분진대책을 완전히 세울 수 있다.
주열벽 시공에도 최고로 적합하다.

4) PRD 삼축공법
3개의 다운홀을 삼축오거 기구에 설치하여 시공한다.
철빔을 암반에 넣기 위한 선행굴 등
토사, 몰탈, 자경성 니수 등 주입체의 선택 가능
굴착경 Ø450mm-Ø508mmX3축
굴착심도 23m

5) 전선회 튜빙머신 병용공법
대구경의 삭공을 요구할 때 튜빙장치와 다운홀 햄마의 조합하여 복잡한 지반 암반을 굴착한다.
굴착경 Ø800mm-Ø200mmX2축
굴착심도 50m

2. 대구경 현장타설 말뚝공법(Pier기초)

1. 개요
기계굴착에 의한 대구경 현장타설 말뚝(일명 PIER 기초)은 깊은 기초의 일종으로 상부구조물의 하중을 지지층에 전달시키기 위해 기계에 의한 굴착과 공벽보호를 한 후 그 HOLE속에 응력재(H-Pile, 강관, 철근망)의 삽입과 트레미관에 의한 콘크리트를 타설하여 현장타설 말뚝을 조성하는 것으로 대부분 Pile선단 지지력을 목적으로 한다.

2. 공법분류

굴착방법과 공벽유지방법 등에 따라 여러 가지 공법으로 개발되고 있다.

(1) Drilling방법
-. By Percussion[타격] (Hammer Grab or Clam Shll) ①
-. By Rotary[회전] Circulation ②
-. By Rotary[회전] (Drilling Bucdet Auger) ③
-. By Vibration[진동] ④

(2) 공벽보호방법
-. With Casin (가)
-. With out Casing (나)
-. With Water over Pressure (다)
-. With Bentonite Slurry (라)

(3) 콘크리트타설 방법
-. Poured(Tremie Pipe)
-. Pumped (pump Car)
따라서 Per 기초공법은 상기 시공방법의 조합에 의해 다음과 같이 분류할 수 있다.

All Casing(Benoto)공법

①-By Percussion (Hammer Grab or Clam Shll) + (가)-With Casin

 ③-By Rotary (Drilling Bucdet Auger)  + (가)-With Casin

R.C.D.공법

②-By Rotary Circulation + (다)-With Water over Pressure
②-By Rotary Circulation + (라)-With Bentonite Slurry

Earth Drill공법

③-By Rotary (Drilling Bucdet Auger) + (라)-With Bentonite Slurry

Barrette공법

①-By Percussion (Hammer Grab or Clam Shll) + (라)-With Bentonite Slurry


3. R.C.D.공법

역순환 굴착공법(Reverse Circulation Drill 공법)은 1954년 독일의 SALZ GITTER사에서 개발한 공법으로 현장타설말뚝 공법 중 가장 대구경이며 깊은 심도까지 시공할 수 있다.

본 공법은 상부 8~10m 정도의 Stand Pipe(Casing) 설치하고 그 이하는 2m 이상의 정수압과 굴착 중에 발생되는 자연 이수에 의해 공벽을 유지하면서 굴착한다.

굴착은 특수한 빗트를 회전시켜 지반을 굴착하고 일반적인 Rotary Boring방법에서 물의 흐름과 반대로 Drill ROD Pipe로 순환수와 함께 굴착토를 흡상하여 지상으로 배출하며 배출된 순환수는 침전지에서 토사를 침전시킨 후 다시 굴착공으로 Circulation시킨다.

굴착토의 배출방식은 Pump-suction, Airlift, Jet-Suction및 Suction과 Air-lift의 혼합식 등이 있다.

최근에는 복잡한 지층조건과 투수성 지반 조건에서는 지하연속벽 공법에 사용하는 Slurry 안정액을 사용하여 공벽을 유지하고 있으며 R.C.D.공법에서 공벽붕괴 방지의 원리는 그림과 같다.