16. 다주식 기초(multi-column foundation)

   가. 개설

 다주식 기초는 복수의 기둥과 정판으로 이루어지며, 기둥머리를 수면위에서 연결, 일체화시켜 수평력을 기둥의 휨저항과 기둥의 축방향력에 의해 지지하는 기초구조이다. 일반적인 말뚝기초와는 달리 푸팅이 수면위에 있는 것이 특징이라 할 수 있으며, 같은 형식의 기초로서는 말뚝고각(pile bent) 기초가 있으며, 말뚝교각 기초는 1열로 배치한 무리말뚝인데 다주식기초는 기둥열을 복수 열로 하여 축방향의 강성을 증가시키는 것이 큰 차이이다.

  나. 시공예와 특징

 다주식 기초로서 처음 기공된 것은 일본의 이포湖大橋 (1964년)이며, 그 후 확인시험, 대구경 굴착기의 개발로 片上大橋(1974년), 大鳥大橋(1976년) 등 계속 대규모 기초가 시공되고 최근에는 本洲四國連結橋大　門橋의 주탑 기초와 측탑 기초가 시공되었다. 大　門橋의 주탑 기초는 그림 16-1, 16-2와 같이 (L)22.5m X (B)60.0 m X (H)9.0 m 의 정판과 직경 7.0m의 기둥 1개와 직경 4m 기둥 4개를 1개를 1개 다주식 기초로 하여 2개 기초로 된 대규모 기초이다.

다주식 기초는 강체 기초에 비하여 비틀림 강성이 부족하고 감쇄정수가 작은 경향이 있으며, 기시공예에서 채용된 이유를 정리해 보면 기둥의 유수저항이 작고 수심이 깊은 곳에 축도, 임시 물막이가 불가능하거나 경제성, 안정성에 문제가 있는 경우, 깊은 수심하에서 굴착공법의 비교 등을 들 수 있으며, 다주식 기초는 조류속이 크고, 수심이 깊은 장소에 적용성이 기대된다.

더욱이, 암반에 따라서는 강관 내를 건조상태로 하고 재하시험을 하여 지내력을 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트를 공기 중에서 타설할 수 있어 구조물의 안정성이나 품질확보가 기대되는 등 많은 이점이 있다.

   다. 설계

 다주식 기초의 설계법으로는 자유장을 가진 말뚝 기초로서 설계하는 경우도 있으나, 대형 다주 기초는 입체라멘으로 설계하는 것이 보통이다. 후자의 경우 정판과 기둥을 부재축선으로 나타내는 선부재로 치환하여 구조물을 모델화한다. 입체라멘의 해석으로서는 입체 FEM 해석이 이용되며, 변형, 반력, 단면력에 대한 검증에서 그의 정밀도가 확인되었다. 이 경우, 상부공 반력의 재하법을 고려하여 정판에는 기둥사이에도 선부재를 설치하여 조밀한 격자구조로 하면 좋다. 지반은 지중부 절점에 작용하는 집중탄성, 분포탄성으로 환산하여 모델화하며, 공벽과 강관 사이에 충전되는 모르터 부분의 열화, 지진시 수평력을 받는 경우의 무리말뚝효과 등 탄성평가를 상세히 하여야 한다.

이 회에 일반적으로 두터운 정판의 검토나 매스콘크리트로서 수화열 등에 대한 검토도 필요하다.

   라. 시공법

 그림 16-3에 나타낸 대조문교 주탑 기초의 시공순서를 예로하여 다주식 기초의 시공법을 설명하면 다음과 같다.

① 퇴적층의 굴착과 암반을 고른후 케이싱관(φ4.6m)을 설치한다. 굴착 이수의 누수방지를 위해 케이싱 하단부와 해저면을 밀폐한 후, 대구경 굴착기(φ4.4m)로 소요심도까지 암반을 전단면 굴착한다.

② 굴착공 안에 모래를 투입한 후 내강관 (φ4.0m)을 설치하고, 수중 모터를 사용하여 내강관과 굴착공사이 및 케이싱과의 간극을 그라우트한다.(제1차, 제2차그라우트)

③ 내강관 안을 건조시켜 선단부의 모래를 배출하고 철근망을 삽입한 후 콘크리트를 타설한다.

④ 헌치(haunch)철근을 삽입하여 조립하고 정판하면까지 콘크리트를 타설한다.

⑤ 정판하부측의 주철근을 배근하고 분할타설 계획에 맞추어 내부수평 철근을 배치하고 순차로 콘크리트를 타설한다.

⑥ 주탑 고정 푸레임을 소요 위치에 설치한 후 ⑤와 같이 시공하여 정판상부측 주철근, 표면보호 철망을 배치하고 콘크리트를 타설한다.

①∼②에서는 φ4.0m 기둥에 대하여 기술했으며, φ7.0m의 기둥은 φ4.4m 대구경 굴착기로 링(ring) 굴착을 하는 것과 케이싱관을 설치하지 않는 것 이외는 거의 같은 방법으로 시공한다.