문제] 점성토 연약지반의 개량공법을 열거하고 특징에 대하여 기술하시오.
답]
I. 개요
① 연약지반 개량 공법이란 기초 지반 본래의 공학적 성질을 개선시키므로써 지반 지지력의 증대, 지반 변형의 억제, 투수성의 감소, 내구성의 증진을 위한 공법이다.
② 연약지반의 기준
Ⅱ. 연약지반 개량 메커니즘(Mechanism)
연약지반 ⇒ 외력 ⇒ 간극수 배출, 공기 배출 ⇒ 지반압축 ⇒ 지반개량
Ⅲ. 지반개량의 목적
1) 전단강도 증대
2) 부등침하 방지
3) 액상화 방지
4) 투수성 감소
5) 주변 지반의 안정성 유지
Ⅳ. 개량 증법별 특징
1. 공법의 분류
1) 사질토 (N≤10)
① 진동다짐공법 (Vibro Floatation)
② 모래 다짐 말뚝공법( Sand Compaction pile)
③ 전기충격공법
④ 폭파다짐공법
⑤ 약액주입공법
(i) 현탁액형 : Asphalt, Bentorunte, Cement, JSP
(ii) 용액형 : LW, 고분자계
⑥ 동다짐공법(동압밀공법: Dynamic Compaction Method)
2) 점성토 (N≤4)
① 치환공법
(i) 굴착치환공법
(ii) 미끄럼치환공법
(iii) 폭파치환공법
② 압밀공법
(i) Preloading 공법(선행재하공법, 사전압밀공법)
(ii) 사면선단재하공법
(iii) 압성토공법 (Surcharge 공법)
③ 탈수공법 (압밀촉진공법)
(i) Sand Drain 공법(모래말뚝, Sand Pile)
(ii) Paper Drain 공법
(iii) pack Drain 공법
④ 배수공법
(i) Deep well 공법
(ii) Well point 공법
⑤ 고결공법
(i) 생석회 말뚝공법
(ii) 소결공법
(iii) 동결공법
⑥ 동치환공법(Dynamic Replacement Method)
⑦ 전기침투공법
⑧ 침투압공법
⑨ 대기압공법
⑩ 표면처리공법
3) 사질토, 점성토 (혼합 공법)
① 입도조정법
② Soil Cement 공법
③ 화학약제 혼합공법
V. 사질 공법별 특성
1) 진동다짐공법 (Vibro Floatation 공법)
① 수평 방향으로 진동하는 Vibro Float를 이용, 사수와 진동을 동시에 일으켜 느슨한 모래 지반을 개량하는 공법이다.
② Vibro Composer는 전단파, viloro Float는 종파이므로 다짐 효과는 Vibro Float가 유리하다.
2) 모래다짐 말뚝공법(Vibro Composer, Sand Compaction pile 공법)
① Casing을 소정 위치까지 고정시킨다.
② 진입하기 곤란한 단단한 층은 Airjet, Waterjet 공법을 병용한다.
③ 상부 Hopper로 Casing안에 일정량의 모래를 주입하면서 상하로 이동 다짐하여 모래 말뚝을 완성해간다.
3) 전기충격공법
- 지반속에 방전 전극 삽입한 후 지반속에서 고압 방전을 일으켜 충격력으로 사질지반을 다지는 공법이다.
4) 폭파다짐공법
① 다이너마이트를 이용 인공지진을 일으켜 다지는 공법으로
② 연약 사질층을 대상으로 다지고자 할때 채택하는 공법이다.
③ 주의 지반에 영향이 크므로 주의하여야 한다.
5) 약액 주입공법
① 지반 내에 주입관 삽입 화학 약액을 충진 고결시키는 공법으로서 지반의 강도 증진을 목적으로 하는 공법이다.
② 현탁액 형인 Asphalt, Bentonite, Comment와 용액형인 LW. 고분자계가 있다.
6) 동다짐공법(동업밀 공법 : Dynamic Compactiona Method)
- 연약 지층에 무거운 추를 자유낙하시켜 지반을 다지고 이때 발생하는 잉여수를 배수하여 연약지반을 개량하는 공법이다.
VI. 점성토 공법별 특성
1. 치환공법
1) 굴착치환 공법
① 굴착기계로 연약층 제거 후 양질의 흙으로 치환하는 공법
② 타공법에 비해 능률성, 경제성이 떨어진다.
2) 미끄럼 치환공법
- 연약지반에 양질토를 재하하여 미끄럼 활동으로 지반을 양질토로 치환하는 공법이다.
3) 폭파치환공법
① 연약지반이 넓게 분포되어 있는 경우 폭파에너지를 이용하여 치환하는 공법이다.
② 폭파음 진동으로 주변지반에 영향을 준다.
2. 압밀공법 (재하 공법)
- 연약지반에 하중을 가하여 흙을 압밀사키는 공법
1) Preloading 공법(선행재하공법, 사전압밀공법)
① 연약지반에 하중을 가하여 압밀시키는 공법으로 흙 속의 간극수를 배출하여 지반을 압말하는 공법.
② 구조를 축조 장소에 사전 성토하여 선행 침하시켜 흙의 전단강도를 증가시킨 후 성토부분을 제거하는 공법이다.
③ 공기가 충분할 때 적용한다.
2) 사면선단 재하공법
① 성토한 비탈면 옆부분을 0.5~1.0m 정도 더돋음하여 비탈면 끝부분의 전단강도를 증가시킨 후 더돋음 부분을 제거하여 비탈면을 마무리하는 공법이다.
② 흙의 압축 특성 또는 강도 특성을 이용한다.
③ 더돋음을 제거한 후 다짐기로 다진다.
3) 압성토공법(Surcharge 공법)
① 토사의 측방에 압성토 하거나 법면 구배를 작게해서 활동에 저항하는 모멘트를 증가시키는 공법이다. ② 측방에 여유 용지가 있고, 활동 파괴를 방지하고자 할때 권용.
③ 압밀에 의해 강도가 증가한 후에는 압성토를 제거한다.
3. 탈수공법
- 지반 중의 간극수를 탈수시켜 지반의 밀도를 높이는 공법이다.
1) Sand Drain 공법
① 연약한 점질토 지반에 Sand Pile을 형성한 후 성토 하중을 가하여 간극수를 단시간내에 탈수하는 공법이다.
② 재하 하중 증가는 간극 수업을 보면서 지지력 한도 내에서 단계적으로 증가시킨다.
③ 단기간에 (2~3개월) 점토지반 다짐 가능.
2) paper Drain 공법
① 두께 3mm, 폭 100mm의 도레인 paper를 특수기계로 타입하여 연약지반 중에 설치하는 공법이다.
② 사용 Paper : 크리프트지, 케미컬 보드
③ 타입이 간단하나, 장시간 사용하면 열화하여 배수효과가 감소된다.
3) Pack Drain 공법
① 바이브로 해머로 밑판이 있는 케이싱을 지중에 박고 케이싱 내부에 주머니를 넣어서 그 속에 모래를 채운 후 케이싱을 뽑아낸다.
② 이 공법에 사용되는 기계로 4개의 케이싱을 동시에 박아 4개의 드레인을 만들 수 있다.
4. 배수공법
1) Deep Well 공법
- 30~100m의 구멍을 기초 바닥까지 굴착하여 우물관을 설치 수중펌프로 배수하는 공법.
2) Well point 공법
① 소정의 깊이까지 모래말뚝을 형성하고, well point를 설치한다.
② 간국수의 투수성이 좋은 층에서는 건식 시공도 가능하다.
③ 주로 사질 지반에서 투수성이 좋기 때문에 많이 사용되고 있다.
④ 보일링 현상에 대응하는 공법이다.
⑤ 양수관의 간격은 1~2m로 한다.
5. 고결공법
① 연약지반의 수분을 증발, 동결시켜 지반을 고결시키는 공법
② 타공법으로 적용 시공 곤란한 장소 시공 가능
③ 시공성이 좋으나 시공비가 고가
6. 동치환공법
① 크레인을 이용 무거운 추를 자유낙하시켜 연약지반위에 미리 포설된 쇄석, 모래, 자갈 등을 타격하여 지반에 관입시켜 쇄석 기둥을 형성하는 공법이다.
② 동치환공법
7. 전기침투법
- 물의 성질 중 전기가 양국에서 음극으로 흐르는 원리를 이용하여 well point를 음극봉으로 하여 탈수시키는 공법이다.
8. 침투압공법
- 반투막 중공 원통을 지중에 설치하고, 그 안에 농도가 큰 용액을 넘어 점토층의 수분을 빨아내는 공법이다.
9. 대기압공법(진공증법)
- 비닐로 지표면을 덮은 다음 진공 펌프를 작동 내부의 압력을 내려 대기압 하중으로 압밀을 촉진하는 공법이다.
10. 표면처리 공법
- 기초 지표면에 그라우팅, 철망, 석회, Cement 등을 부설하는 공법이다.
VII. 사질토, 점성토 공법
1. 입도조정법
- 입도가 서로 다른 흙을 혼합하는 방법으로 운동장, 노반, 활주로 등에 사용된다.
2. Soil Cement 공법
- 흙과 Cement를 혼합하여 지반의 전단강도를 높이는 공법이다.
3. 화학 약제 혼합 공법
- 연약지반에 화학약제를 혼합하여 지반의 전단강도를 높이는 공법이다.
VIII. 계측 관리
1) 침하
- 지표면 및 심층의 침하량 측정
2) 변의
- 지표면의 수평 이동량, 성토 단부의 침하, 융기 측정
3) 토압
- 성호 하중에 의한 토압 측정
4) 간극수압
- 성토 하중에 의한 간극수압의 증감 측정
VM. 결론
① 지반개량 공법은 흙파기 공사 시 주변 지반의 이완을 미연에 방지하거나 기초 저면의 지내력이 설계기준 강도에 미달될 때 연약지반을 개량하여 지내력을 확보하는 것으로서 철저한 사전 조사에 의한 적정한 공법의 선택이 무엇보다 중요하다.
② 지반개량 공법은 공해성의 공법이 많으므로 앞으로 저소음, 저진동의 공법개발이 필요하다.
2024.06.14 - [건축시공기술사 Sub Note] - 건축시공기술사 서브노트 : 현장 대리인의 역할과 책임에 대하여 기술하라.