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과제현황 목록

과제기본정보

환경친화적인 압력식 양방향 파일공법 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 10TRPI-C057185-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 | 달리 분류되지 않는 건설/교통 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 환경친화적인 압력식 양방향 파일공법 개발
주관연구기관 (주)도담이앤씨 종합건축사사무소
총괄연구 책임자 성명 정경한
소속 주식회사 케이이알 직위 과장
기관 대표번호 11111 FAX -
총 연구기간 2010-12-29 ~ 2012-06-28
당해연도 연구기간 2010-12-29 ~ 2011-12-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 129,000,000 19,350,000 109,650,000 129,000,000 258,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 (1) 기술개발 환경 및 필요성
- 국토해양부에서는 부력 혹은 양압력의 작용이 확실한 경우에는 이것을 고려하여야 하며, 그 작용이 확실하지 않더라도 장기적인 물의 침투 혹은 구조물의 접지 상태에 따라 이 힘들의 작용을 예측하여 설계시 안전하도록 그 영향을 고려

- 시방서에서는 부력 혹은 양압력의 작용을 받는 구조물의 안정에 관한 안전율을 외국의 설계지침을 참고하여 1.2이상으로 규정

- 지하층이 지하수위 아래에 설치되는 경우에 각 시공 단계별 및 구조물이 완성될 시에 대하 제반 현장여건을 고려하여 지하구조물의 부력에 대해 안정성을 유지하는 지의 여부를 검토하여야 하며, 이에 부합하지 않으면 부력에 대한 저항공법을 사용하여 안정성을 확보하여야 함. 부력발생시 기존 부력저항 공법의 종류는 영구배수공법(de-watering공법), 부력저항앵커공법 및 마이크로파일공법 등이 있으나 영구배수공법은 지하수 고갈로 주위 식생 및 생태계의 오염 등의 환경오염을 야기하여 선진국에서는 사용을 금지하는 공법이며 국내에서도 점차 이에 대한 규제가 진행되는 공법
- 부력저항앵커공법은 공사중 부력에 저항하기 위해 앵커의 긴장력을 도입함으로써 이에 의한 하중 증가로 지지력 확보를 위한 말뚝설치가 증가하게 되어 공사비가 과다하게 증가하게 되며, 건축구조물의 경우에 준공 후에는 건축구조물의 고정하중이 부력을 능가하므로 불필요한 부재가 되고, 토목구조물(지하차도 등)과 같이 지속적인 부력저항이 필요한 경우는 앵커의 노화로 인장력 상실시 재긴장 등의 유지관리가 필요
- 이에, 기존 마이크로파일공법에 압력식 그라우팅을 도입?개선하여 영구배수공법에 비해 친환경적이고 부력저항앵커공법과 같이 유지관리가 필요하지 않으며, 공사중에는 부력에 대해 저항하고 준공후에는 연직하중에 대한 지지력 확보가 가능하여 안정성 및 경제성이 유리한 양방향 압력식 소구경파일 공법을 개발
- 본 공법이 일반 파일과 같이 구조물의 연직하중에 대한 저항(일방향) 뿐만 아니라 부력에 대해서도 저항을 하는 양방향 저항 기구를 가지며, 압력식 그라우팅을 적용함으로써 기존 중력식 그라우팅으로 시공하는 마이크로 파일에 비해 성능 향상을 도모할 수 있으므로 ‘양방향 압력식 소구경파일 공법’으로 칭하였음.
최종목표 기존 부력방지공법인 영구배수공법 및 부력저항앵커공법의 단점을 보완할 수 있도록 기존 마이크로파일에 압력식 그라우팅을 도입함으로써 본 공법의 우수성을 확보하고 부력저항공법 시장에 양방향 압력식 소구경파일공법을 상용화하고 시장을 확대함과 동시에 추후 건설신기술을 획득할 수 있는 토대를 마련함에 그 개발목적이 있으며 본 공법의 개발과 함께 향후 추진목표 다음과 같음.

? 상용화를 위한 기초자료 구축
? 현장적용 방안 수립
? 시공실적 확보 및 관리
연구내용 및 범위 1) 자료 수집
- 기존 부력방지공법 및 마이크로파일 공법 국내?외 설계사례 분석
- 부력저항공법 및 마이크로파일 공법 거동 특성 분석

2) 모델정립
- 양방향 소구경 파일의 원리와 효과 검증 → 이론 재정립
- 암반에서의 압력식 그라우팅 이론 및 설계 정립
- 본 공법의 현장적용을 위한 설계법 구축

3) 시험 및 개발 분야
- 개발될 장치의 사양, 성능, 규모, 기능 등 결정 및 분석
- 시험 분야
* 주면마찰력 실험
* 그라우트와 지반 사이의 주면마찰력 실험
* 거칠기상수(JRC) 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 물-시멘트비(W/C) 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 주입압력 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 일축압축강도 실험
* 성형된 그라우트체의 강도 측정
* 압력소산실험
* 압력식 그라우팅 시공 시 압력소산변화 측정
- 인발 시험 및 압축 시험
* 시험실시간 하이브리드 다자유도 구조시스템 실험 시설(그림 34)을 이용한 이상적인 조건 하에서 하이브리드 시험
* 실규모 현장시험 및 검증시험으로 현장적용성 평가

4) 현장실험 및 시작품제작
- 양방향 소구경 파일 시제품 개발
- 시제품의 최적화 설계
- 시제품의 경제성 분석
- 실현장 적용성 검토
- 현장적용을 위한 설계법 구축
- 성능 테스트
- 성과품 제시
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 기존 부력방지공법인 영구배수공법 및 부력저항앵커공법의 단점을 보완할 수 있도록 기존 마이크로파일에 압력식 그라우팅을 도입함으로써 본 공법의 우수성을 확보하고 부력저항공법 시장에 양방향 압력식 소구경파일공법을 상용화하고 시장을 확대함과 동시에 추후 건설신기술을 획득할 수 있는 토대를 마련함에 그 개발목적이 있으며 본 공법의 개발과 함께 향후 추진목표 다음과 같음. 1) 자료 수집
- 기존 부력방지공법 및 마이크로파일 공법 국내?외 설계사례 분석
- 부력저항공법 및 마이크로파일 공법 거동 특성 분석

2) 모델정립
- 양방향 소구경 파일의 원리와 효과 검증 → 이론 재정립
- 암반에서의 압력식 그라우팅 이론 및 설계 정립
- 본 공법의 현장적용을 위한 설계법 구축

3) 시험 및 개발 분야
- 개발될 장치의 사양, 성능, 규모, 기능 등 결정 및 분석
- 시험 분야
* 주면마찰력 실험
* 그라우트와 지반 사이의 주면마찰력 실험
* 거칠기상수(JRC) 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 물-시멘트비(W/C) 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 주입압력 변화에 따른 주면마찰력 실험
* 일축압축강도 실험
* 성형된 그라우트체의 강도 측정
* 압력소산실험
* 압력식 그라우팅 시공 시 압력소산변화 측정
- 인발 시험 및 압축 시험
* 시험실시간 하이브리드 다자유도 구조시스템 실험 시설(그림 34)을 이용한 이상적인 조건 하에서 하이브리드 시험
* 실규모 현장시험 및 검증시험으로 현장적용성 평가

4) 현장실험 및 시작품제작
- 양방향 소구경 파일 시제품 개발
- 시제품의 최적화 설계
- 시제품의 경제성 분석
- 실현장 적용성 검토
- 현장적용을 위한 설계법 구축
- 성능 테스트
- 성과품 제시
연구성과 기술적 기대성과 - 부력에 효과적으로 저항하는 공법 개발
- 기존 부력저항공법 대체 가능
- 압력식 그라우팅 공법의 적용성 평가
- 향후 신기술 추진과제로 활용가능
사회 경제적 파급효과 - 공기단축 및 공사원가 절감의 직접효과
- 설치공수 감소에 따른 공사비 절감
- 국내 기술에 의한 공법개발로 유사공법의 수입대체 효과 및 외화 절감
- 기존 유사 공법의 자재 활용 가능, 자재수급 용이
- 충전불량 해소 → 부실시공에 따른 사회적 비용 발생 예방
- 신속한 시공 → 민원 발생 억제, 물류비용 감소효과 기대
- 유지관리와 보수/보강 주기 감소 → 유지관리비용 감소
활용방안 - 원가절감/수주기여
최근 건설산업에 있어서 저탄소-녹색성장의 화두가 주목받고 있으며, 이에 부응하여 새로운 기술을 통해 건설자재를 절감하여 저탄소-녹색성장에 대한 글로벌 요구에 부응하는 기술개발이 필요하다. 본 공법은 기존의 공법을 대체하여 자재절감과 이에 따른 공기단축, 공사비절감을 10%~30%(지반조건에 따라)정도 가능하여 경제성 있는 공법개발로 수주에 기여할 수 있다.

- 기술력강화
연구개발사업으로 산학연계를 통한 공법개발은 비단 한 개의 공법뿐만 아니라 또다른 공법을 창조할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라 수많은 실험과 현장시공 등을 통해서 기업기술진의 기술력을 강화시켜 경쟁력 있는 회사를 만든다.

- 환경친화적인 공법 개발로 기술력 향상과 기업이미지 개선
기존공법을 적용할시 발생 가능한 주변 침하, 지하수오염, 토양오염 등을 방지할 수 있으며, 공법개발에 따른 환경친화적인 기업이미지 개선은 돈으로 환산할 수 없는 사회공헌, 환경을 생각하는 기업으로 자리매김하는 효과를 가져와 장기적인 홍보효과가 기대된다.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 마이크로파일 부력저항 압력식 그라우팅 주면마찰력 팩커
영문 Micropile Buoyancy resistance Pressured Grouting Skin Friction Packer
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