동상방지대책

Ⅰ. 개 요

흙과 같이 물을 함유하고 있는 다공성 물질이 낮은 온도에 노출되어 그 일부가 동결할 때 이미 동결된 부분의 흙은 아직 동결되지 않은 부분으로부터 물을 빨아들인다. 동결의 진행과 물의 공급이 잘 일치하면 예상 밖의 큰 체적 팽창이 일어난다. 이 때 언 부분의 토립자 사이의 평균적인 간극은, 얼기 전에 비하여 확장된다. 또한, 확장된 토립자 사이의 간극에 물은 동결된 얼음으로 남아 있게 되는데, 이러한 현상을 동상이라고 하며, 기본 구조는 그림과 같다.

 

Ⅱ. 동결 지배요소

1. 동결의 영향요소

가. 포장층과 노상재료의 세립자 함유비율

나. 포장구조내 수분공급원의 존재유무

다. 포장구조의 배수능력 등에 의해 영향

라. 동결시 대기온도

마. 해빙기의 융해진행속도 및 형식

2. 동결을 일으키기 위한 조건

 

 

가. 토 질

1) 실트질(0.074mm 이하의 세립토)을 함유한 흙

2) 토립자의 입도, 흙의 밀도, 소성한계, 투수계수, 열전도율에 따라 다르게 나타남,

3) 토립자의 입도가 가장 중요한 요소임.

나. 토양중의 함수비

1) 수분(물)의 공급이 충분한 경우

2) 함수비가 클수록, 지하수위가 높을수록 동결이 쉽다.

다. 온 도

1) 온도가 0℃ 이하일 것

2) 지표면의 온도, 지하수의 온도 이외에 흙의 열전도율의 영향을 받는다.

3. 동결깊이의 산식

Z = C√F

여기서, Z : 동결깊이(cm)

C : 정수(3～5)

F : 동결지수(℃․일)

 

 

Ⅲ. 동상 방지대책

1. 설계방법

가. 완전방지법

1) 동결깊이까지 비동상 재료로 설계하는 방법

2) 비경제적임

3) 연약지반 포장설계시 적용

나. 감소노상강도법

1) 설계기준 설정에 어려움이 있고,

2) 포장두께가 동결지수와 직접적인 함수관계가 아니므로 잘 사용치 않음

다. 노상동결관입허용법

1) 노상 동결을 어느정도 허용하는 방법

2) 동결지수와 직접적인 함수관계인 본 설계방법을 많이 사용

: 세가지 방법중 완전방지법은 비경제적이므로 특수한 경우에만 사용

감소노상강도법은 우리나라에 설계적용 곤란,

노상동결관입 허용법을 국내도로 설계법에 일반적으로 적용

2. 동상 방지공법

가. 치환공법

1) 소요깊이까지 동상을 일으키지 않는 재료로 치환하는 방법

2) 포장두께보다 동결깊이가 깊을때

그 차이 만큼 노상동결 관입허용법을 적용 비동결 재료로 치환

3) 동상을 일으키지 않는 재료

- #4체 통과분중 #200체 통과량이 15%이하인 부순돌

- #4체 통과분중 #200체 통과량이 9%이하인 막자갈

- #200체 통과량이 6%이하인 모래

나. 차단공법

1) 지하수위를 저하시키거나 성토를 하여 동상에 필요한 공급수를 차단하는 공법

2) 모관수의 상승을 차단하기 위해 Soil Cement나 Asphalt로 안정처리

 

 

다. 단열공법

: 포장 바로 밑에 기포콘크리트층으로 단열층을 만들어 흙의 온도저하를 적게하는 공법

라. 안정처리공법

1) 동결온도를 낮추기 위해 지표부 흙을 화학적으로 안정처리하는 것

2) Nacl, Cacl2, Mgcl2 등을 혼합하여 화학적 안정처리

 

Ⅳ. 결 론

1. 동결융해방지를 위해서는 노상 및 포장층에 용수공급을 차단하는 것이 가장 중요한 것으로 판단되므로,

가. 노선선정시 : 햇볕을 많이 받는곳, 배수가 용이한 지형으로 선형계획

나. 설계시 : 배수계획 철저

노면수의 침투 및 지하수의 상승 차단토록 설계 (맹암거 설치)

다. 시공시 동상을 일으킬 수 있는 깊이는 비동결재료로 치환

라. 공용시 배수시설에 대한 도로유지관리를 철저히 시행

마. 단열, 차수, 화학약품처리공법에 대한 지속적인 연구 필요.

2. 또한 단지내 도로, 주차장 등의 포장설계시

동결심도를 감안하지 않는 경우가 빈번함으로 특히, 유의하여 설계할 것