기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 개 요

1. 연약지반이란,

- 점성토나 사질토 같은 퇴적층으로 구성된 지반을 말하며,

점성토의 경우 N치가 4이하,

사질토지반 10이하인 지반을 가르킨다.

2. 연약지반은 지반의 강도가 낮고, 지하수위가 높아

도로건설시 지반파괴 또는 공용중 부등침하 발생

3. 따라서, 설계시 지반안정을 위한 지반조건, 도로조건, 시공조건 등을 고려하여 설계에 반영하고

시공시 침하량, 침하속도를 측정하여 적절한 대책방안을 강구하여야 한다.

4. 연약지반의 지지력증가, 침하방지를 위한 방법으로는

지반 자체를 치환, 다짐, 탈수, 고결하는 공법들이 있으며,

현장여건을 고려하여 적절한 공법을 선택해야 한다.

Ⅱ. 조 사

: 예비조사, 현지조사, 본조사 순으로 시행

1. 예비조사 : 자료수집, 지형도 및 항공사진 검토, 기존 시공자료 검토

2. 현지조사 : 연약지반의 표층상태, 지표수 및 지하수상태, 인근현장 시공방법 조사

3. 본조사

가. 토질조사 : boring, Sounding, STP, CON관입시험

나. 원위치 시험 : Vane Test → 전단저항 추정, 배수층 분포 파악

다. 실내 시험

1) 흙분류 시험 : 입도, 밀도, 액․소성, 비중, 함수비 시험 → 연약층 구분

2) 압밀 시험 : 압밀계수 등 파악 → 침하 시간 추정

3) 전단 시험 : 1축, 3축압축, 직접전단시험 → 지반파괴에 대한 안전성 검토

Ⅲ. 연약지반 설계시 고려사항

1. 지반조건 : 연약지반의 두께, 성층상태, 토질종류, 배수조건, 강도특성

2. 도로조건 : 도로의 규격, 성토고, 상부구조물의 종류

3.. 시공조건 : 공사기간, 여유부지의 확보조건, 치환재료의 확보가능성, 장비 보유

4. 설계목표치

가. 최소 안전율(Fs)

나. 암밀침하량(Sc)

다. 침하시간(t)

Cv t : 압밀소요시간 Cv : 압밀계수

H : 배수거리 Tv : 시간계수

라. 잔류침하량(ΔS)

Ⅳ. 연약지반 처리공법

1. 연약지반 처리공법 결정시 고려사항

1) 연약지반 두께

2) 연약지반의 성층상태

3) 연약지반의 토질종류 및 배수조건

4) 도로의 규격, 성토고, 상부구조물의 종류

5) 치환를 위한 재료의 확보 가능성(조건)

6) 개량을 위한 인력, 장비보유

7) 공사 소요기간(교통개방시기)

8) 주변환경에의 영향

9) 지역적 특수성

10) 경제성(비용)

2. 연약지반 처리공법

가. 치환공법

: 연약지반을 사질토등 양질의 재료로 치환하는 것(간단하며 확실한 시공효과)

1) 종 류

① 전면 완전 치환법 - 연약층 전부를 기초전면에 걸쳐 치환

② 전두께 부분 치환법 - 연약층 전두께를 부분적 치환

③ 상부완전 치환법 - 연약층 상부를 전면에 걸쳐 치환

2) 시공법

: 굴착 치환법, 압출 치환법, 폭파 치환법

나. 압성토 공법

1) 초 연약층에서 주로 사용

2) heaving 현상 방지

다. 재하중 공법(Preloading)

1) 구조물 본체축조전에 미리 하중을 재하하여

2) 압밀을 미리 끝나게 하는 공법

라. Vertical Drain 공법

: Sand Drain. Paper Drain., Pack Drain.

마. Sand compaction Pile 공법

: 진동을 이용하여 파일재료와 원지반을 다져, 파일재료의 압밀효과를 이용하여 증가시킴

바. Vibro flotation 공법

: 수평방향의 진동을 이용하여 연약지반에 다짐 모래 말뚝형성

사. 폭파다짐 공법

아. 경량성토 공법 : EPS 공법

자. 기 타

: 폭파다짐 공법, 경량성토 공법(EPS 공법), 전기화학적 고결, 약액주입공법, 석회안정처리공법, 동결공법, Geotextile를 이용한 공법 등

Ⅴ. 결 론

1. 연약지반의 분포가 심한 서해안지역의 개발이 가속화되면서,

연약지반 시공시 지반파괴와 시공후 잔류침하에 대한 문제가 크게 대두되고 있다.

2. 연약지반 처리공법 선정시에는

- 1가지 공법처리 보다는 2가지 이상 혼합처리하는 것이 효과적이며,

- 현지상황, 연약층 형성과정, 공기, 공사비, 시공성, 신뢰성 등을 종합적으로 검토하며 합리적 공법 선정하여야 한다.

3. 연약지반에 대한 체계적이고 정확한 분석을 통하여 영구적이고 안정된 도로 축조를 위해서 다음과같은 개선노력 필요

- 계측관리 체계화 필요

- 그간 연약지반 처리의 문제점 파악을 통한 개선방안 모색

- 외국의 추세, 개발전망, 개발방향 파악

Ⅰ. 개 요

1. 연약지반은(주로 점성토나 사질토 같은 퇴적층으로 구성) 기초지반의 강도가 낮고 지하수위가 높아 도로건설시 지반파괴 또는 공용중 부등침하가 발생하므로 침하 및 안정성에 대한 검토 필요.

2. 연약지반에 대한 지지력증가, 침하방지 등을 위하여 지반 자체를 탈수, 고결, 치환, 다짐 등 적정공법을 선택하여 처리해야 함.

3. 연약지반은 도로건설단계에서는 지반파괴가, 유지보수단계에서는 잔류침하가 문제.

따라서 시공시에 침하량, 침하속도를 측정하여 지반안정에 대한 지반조건, 도로조건, 시공조건 등을 고려해야 함.

Ⅱ. 연약지반의 정의

1. 연약지반은 성토규모, 구조물 특성에 따라 상대적 의미로 평가됨

2. 강도가 약하고 압축성이 큰 연약토로 구성된 지반

3. 점토나 실트와 같이 미세한 입자가 많고 부드러운 흙, 간극이 큰 유기질토, Peat 및 느슨한 모래

4. 쓰레기로 매립되어 이루어진 지반

Ⅲ. 연약지반의 판정 기준

1. 한국도로공사 발간「도로설계요령(1992)」을 기준으로 한 연약지반 의 판정기준

Ⅳ. 원지반의 검토(조사 및 시험)

=> 예비조사, 현지조사, 본조사 순으로

1. 예비조사 : 자료수집, 지형도 및 항공사진 검토, 기존공사 시공자료 검토

2. 현지조사 : 연약지반의 표층상태, 지표수 및 지하수의 흐름상태, 수량, 인근현장 시공방법 조사

3. 본조사

1) 토질조사 : boring, Sounding, STP, CON관입시험

→ 연약층 두께, 성층상태, 토질종류 등 파악

2) 원위치 시험 : Vane Test → 전단저항 추정, 배수층 분포 파악

3) 실내 시험

① 흙분류 시험 : 함수비, 비중, 액․소성, 입도, 밀도 시험 → 연약층 구분

② 압밀시험 : 압밀계수 등 파악 → 침하 시간 추정

③ 전단시험 : 1축, 3축압축, 직접전단시험으로→지반파괴에 대한 안전성 검토

Ⅴ. 연약지반 처리공법 결정시 고려사항

1) 연약지반 두께

2) 연약지반의 성층상태

3) 연약지반의 토질종류 및 배수조건

4) 도로의 규격, 성토고, 상부구조물의 종류

5) 치환를 위한 재료의 확보 가능성(조건)

6) 개량을 위한 인력, 장비보유

7) 공사 소요기간(교통개방시기)

8) 주변환경에의 영향

9) 지역적 특수성

10) 경제성(비용)

Ⅵ. 대책 공법의 선정

1. 치환공법

1) 연약지반을 사질토등 양질의 재료를 치환하는 것(간단하며 확실한 시공효과)

2) 규모에 의한 분류

① 전면 완전치환법 - 연약층 전부를 기초전면에 걸쳐 치환

② 전두께 부분 치반법 - 연약층 전두께를 부분적 치환

③ 상부완전 제거법 - 연약층 상부를 전면에 걸쳐 치환

3) 시공법

① 굴삭제거법 ② 압출치환법 ③ 폭파에 의한 치환법

4) 장점

① 현장에서 쉽게 이용

② 효과 확실

③ 경제적

6) 단점

① 굴삭토 처리문제 및 개량토 구득여부

② 치반재료를 통상 조립질이므로 성토다짐 관리 철저

2. 압성토 공법

1) 초 연약층에서 주로 발생하는 heaving(용기) 현상 방지

2) 장점 : 가장 간편한 공법

3) 단점 : 압성토를 위한 재료의 구입, 추가 용지확보의 어려움

3. 재하중 공법(Preloading)

1) 구조물 본체축조전에 미리재하하여 압밀을 미리 끝나게 하는 공법

2) 연약층의 두께가 두텁고, 특수계수가 작은 것은 Vertical Draing 공법과 병용하는 것이 유리

3) 도로, 방파제등과 같이 구조물 자체를 재하중으로 이용하는 경우 유리

4. Vertical Drain공법

1) 종류 : Sand Drain. Paper Drain., Pack Drain.

2) 적용 : 절성토 지반에서 연약층의 심도가 깊은 경우 압밀촉진

3) 공법원리 : 연약점성토 지반에 수직의 배수 기둥을 설치하여 수평 배수거리로 단축시켜 압밀촉진

t=압밀소요시간

Cv 압밀계수

H 배수거리

Tv 시간계수

5. Sand compaction Pile공법

1) 개요 : 사질토지반에 진동을 이용하여 파일재료와 원지반을 다져, 파일재료의 압밀효과를 이용하여 증가시킴

2) 효과 : 지지력증가, 압축침하 감소, 지진시의 액상, 수평저항의 증가, 지반의 균일화 도모

3) 적용 : 사질토 연약지반, 점성토 연약지반에서 전단파괴 보완시

6. Vibro flotation

1) 개요 : 수평방법의 진동을 이용하여 연약지반에 다짐 모래 말뚝형성, 다짐밀도증가 시켜 지지력과 전단저항 증대 및 침하감소 효과 얻는 법

2) 적용 : 주로 사질토 지반 개량

7. 폭파다짐 공법

8. 경량성토 공법 : EPS 공법

9. 기타 : 전기화확적 고결, 약액주입공법, 석회안정처리공법, 동결공법, Geotextile를 이용한 공법

Ⅶ. 연약지반 설계시 유의사항

1. 연약지반 사전조사 철저

2. 공법 선정시 현장조건에 맞는 적정공법

3. 사전에 공기, 시공성, 장비투입을 충분히 검토

4. 포장공법 선정시 가요성 포장을 선정

5. 연약지반 처리 후 2차 장기 압밀침하 관리 철저

6. 설계 시공시 정보화 시공(계측관리) 철저히 할 것.

7. 공기가 부적절할 경우 단계건설 검토

Ⅷ. 결 론

1. 연약지반처리공법의 선정은 경제성, 안정성, 공기, 대책공법의 효과등을 고려해서 결정되어야하며

2. 특히 공법의 효과를 높이기 위해서는 단일공법의 시공보다 병행공법이 바람직하다.

3. 또한 시공관리측면에서 계측을 통한 침하관리로 예기치 못한 상황으로부터 성토단면의 파괴가 일어나지 않도록 해야한다.

4. 향후 개선방향으로는

- 과거의 시공 Data의 축적으로 공법 선정 및 개발에 참고

- Vertical Drain 공법의 재료 및 성능 향상 대책

- 다짐공법의 다짐 효율향상, 다짐 에너지 억제 연구

- Geotextile 재료의 성능 개선 연구 등이 필요하다.

5. 각 원리별 예측 기술향상을 연구하여야 한다.

- 압밀공법시 Vertical Drain 재의 교체와 투수성 향상과 연속성 향상대책이 요구됨.

- 압축공법시 다짐효율 향상, 다짐에너지 제어 연구

- 보강공법 : Geotextile 인장력 증대 강구

- 경량성토공법 : Expanded Polyester 활용 검토