항타기

3. 종류 및 방식

고대 항타 장비는 인간이나 동물의 노동력을 사용하여 추를 들어 올렸으며, 일반적으로 도르래를 사용한 다음 추를 말뚝의 상단에 떨어뜨렸다. 현대의 항타 장비는 유압, 증기, 디젤 또는 전력을 사용하여 추를 들어 올리고 말뚝을 안내한다.

말뚝 박는 기계는 크게 타격식, 압입식, 굴착식, 그리고 이들을 결합한 하이브리드 방식으로 나눌 수 있다.

• 타격식: 말뚝 머리를 강철 링으로 보강하여 파손을 방지한 PC 말뚝이나 강관 말뚝 위에 대형 타격 해머를 낙하시키거나 진동을 이용하여 박는 방식이다. 야구라를 조립하여 상부에서 추를 연속적으로 두드리는 몽켄, 디젤 해머^[17], 바이브로 해머, 유압 해머 등이 있다. 구조가 간단하고 취급이 용이하며, 굴착 토사나 뻘물을 발생시키지 않는다는 장점이 있지만, 단단한 암반에 박는 것이 어렵고, 소음, 진동이 발생한다는 단점이 있다. 특히 디젤 해머는 환경 문제로 인해 일본 시가지에서는 거의 사용되지 않는다.^[18]
• 압입식: 유압을 이용한 정적 하중으로 말뚝을 지중에 밀어 넣는 방식이다. 다양한 방식이 있으며, 사일런트 파일러는 이미 지중에 밀어 넣은 말뚝의 인발 저항력을 반력으로 이용하여 경량이면서도 대형 말뚝 박기가 가능하다. 진동, 소음, 흙탕물이 발생하지 않는 장점이 있다.
• 굴착식: 오거 드릴이나 비트를 사용하여 지반을 굴착하고, 말뚝 선단부에 고압수를 보내 굴착하여 말뚝을 세우는 방식이다. 타격식이나 압입식 기계를 병용하기도 한다. 견고한 암반이나 깊은 지반에 말뚝을 박을 수 있지만, 굴착 토사, 흙탕물, 벤토나이트액 처리가 필요하다는 단점이 있다.
• 하이브리드 방식: 타격, 압입, 굴착 등의 기능을 조합한 방식이다.

3. 1. 타격식 (타격 공법)

• '''디젤 해머''': 말뚝 박는 기계 전체가 단기통 2행정 디젤 엔진의 실린더 및 피스톤으로 구성되어 있다.^[17] 디젤 연료의 폭발력을 이용하여 피스톤을 움직여 말뚝을 타격한다.
• '''유압 해머''': 유압으로 피스톤을 상하로 움직여 말뚝을 타격한다. 디젤 해머보다 소음과 오염 물질 발생이 적어 환경 친화적이다.^[1]

3. 2. 압입식 (압입 공법)

3. 3. 굴착식

3. 4. 하이브리드 방식

3. 5. 진동식

4. 항타기 (Piling Rig)

항타기는 모래 토양, 점토, 실트 점토 및 이와 유사한 환경에 구멍을 뚫어야 하는 기초 공사에 사용되는 대형 궤도 장착 드릴이다. 이러한 장비는 유정 시추 장비와 기능이 유사하며, 단축 스크류(건조 토양용), 로터리 버킷(습식 토양용), 코어 드릴(암반용) 등 다양한 옵션을 갖출 수 있다. 고속도로, 교량, 산업 및 토목 건물, 흙막이 벽, 수자원 보존 사업, 사면 보호 및 내진 보강 등 다양한 프로젝트에 항타기가 사용된다.

굴착 부분의 선단이 스크류형인 드릴(오거 드릴이나 비트)을 사용하여 물리적으로 지반을 굴착하고, 말뚝의 선단부에 고압수(워터 제트)를 쏘아 굴착함으로써 말뚝을 세우는 항타기(굴착 시스템)이다. 타격계나 압입계 기계를 병용하는 경우도 있다. 견고한 암반이나 깊은 지반에 말뚝을 박는 것이 가능하다는 장점이 있지만, 굴착에 따라 파낸 토사나 흙탕물, 주변 토압에 의해 말뚝 구멍이 내부 붕괴되는 것을 방지하기 위한 벤토나이트액의 처리가 필요하다는 단점이 있다.

5. 환경 영향 및 규제

수중 음압은 말뚝 박기 작업으로 인해 인근 어류에게 해로울 수 있다.^[13][14] 말뚝 박기 작업과 관련된 환경 문제는 여러 규제 기관에서 관리한다.^[15] 완화 방법에는 버블 커튼, 풍선, 내연 기관 워터 해머가 있다.^[16]

디젤 해머는 이동이 용이하고 능률이 좋지만^[18], 공사 부지 경계에서 소음 레벨이 80db 전후이고 디젤 엔진의 배기 가스도 발생하여 환경 보전 관점에서 문제가 되므로 한국 시가지에서는 거의 사용되지 않는다.

유압을 이용해 정적 하중으로 말뚝을 지중에 밀어 넣는(압입하는) 말뚝 박는 기계를 사용하면 진동, 소음, 흙탕물이 발생하지 않는 장점이 있다.

6. 주요 제조업체

일본차량제작의 나루미 제작소에서 삼점식 항타기를 제조한다.^[1]

참조

_[1] 서적 Piles and Pile Foundations
_[2] 웹사이트 Glossary of Pile-driving Terms http://www.americanp[...]
_[3] 서적 Pile Foundations 1961
_[4] 논문 "Francesco di Giorgio Martini's Treatise on Engineering and Its Plagiarists" 1963
_[5] 서적 Engineers https://books.google[...] Dorling Kindersley Limited 2017-04-03
_[6] 웹사이트 Science & Society Picture Library http://www.sciencean[...]
_[7] 웹사이트 Pile-driver http://www1.fis.uc.p[...]
_[8] 웹사이트 Leonardo da Vinci — Pile Driver http://www.museoscie[...]
_[9] 웹사이트 History Trails: Ancient Crannogs https://www.bbc.co.u[...]
_[10] 서적 Piling Engineering, Third Edition https://books.google[...] CRC Press 2008-09-25
_[11] 뉴스 R. C. Seamans Jr., NASA Figure, Dies at 89 https://www.nytimes.[...] 2008-07-03
_[12] 서적 Pile Foundation: Design and Construction 2017
_[13] 논문 Threshold for onset of injury in Chinook salmon from exposure to impulsive pile driving sounds 2012
_[14] 논문 Effects of exposure to pile-driving sounds on the lake sturgeon, Nile tilapia and hogchoker 2012
_[15] 웹사이트 Fisheries – Bioacoustics http://www.dot.ca.go[...] Caltrans 2011-02-03
_[16] 웹사이트 Noise mitigation for the construction of increasingly large offshore wind turbines https://www.bfn.de/f[...] Federal Agency for Nature Conservation 2018-11
_[17] 문서
_[18] 서적 新版 2級土木施工管理技士 受験用図解テキスト5 用語集 1987
_[19] 서적 Piles and Pile Foundations