연약지반개량 주요공법

[최현기]

● 연약지반개량공법 개요
	1. 치환공법 2. 다짐공법 3. 탈수공법 4. 고결공법
● 연약지반개량 주요공법
	1. SCP공법(Sand Compaction Pile)
	충격 또는 진동하중을 이용하여 지반내에 모래를 압입하여 모래말뚝기둥을 조성하는 동시 에 주변의 지반을 다져서 개량하는 공법이다. 종류로는 Vibro-composer 공법, Hammer-Ring-Compaction 등의 공법이 있으며 표준직경으로 800mm - 2000 mm 모래기둥을 형성한다.
	2. 전기충격공법
	지반을 포화상태에 가깝게 한 후, 지반내에 삽입한 방전전극에 고압전류를 일으켜서 생긴 충격력에 의해 연약한 지반을 다지는 공법이다.
	3. 약액주입공법
	지반의 강도를 증가시키든지 혹은 용수 및 누수를 방지하는 목적으로 지반 속에 응결재를 주입하여 고결시키는 공법이다. 주입재료에 따라 Cement, Asphalt, Bentonite 주입공법 및 Chemical grouting 공법으로 나눈다. Cement주입은 주로 굵은 모래지반의 강도증진에 쓰고 점토, Bentonite, Asphalt 등은 지수를 목적으로 하며 약액주입공법은 차수 및 화학작용에 의한 강도증진에 목적을 둔다.
	4. 치환공법
	보통 치환층이 얇은 경우에는 공사비가 싸고 확실하지만, 지반 지지력이 부족한경우에는 다짐공법인 Composer 공법 등으로 치환한 모래를 다진다. 보통 연약층이 두꺼운 경우는 부분치환을 한다. 공법으로 폭파치환 및 압출치환공법 등이 있지만 압출치환공법을 적용하는 경우에는 공사후 개량효과를 판단하고자 지반조사로 Sounding이 필요하다. 사용기계 면에서 볼 때는 육상에서 10m, 해상에서는 25m까지 시공이 가능하다.
	5. 재하공법
	구조물을 축조하기 전에 미리 침하를 끝나게 하여 잔류침하는 없애고 동시에 지반강도도 증가시켜 기초지반의 전단파괴를 방지하는 방법이다. 도로의 성토, 항만의 방파제 등과 같이 구조물자체의 일부를 재하중으로 이용하여 개량 후 하중의 제거가 필요없는 경우에 유리하다. 재하공법의 큰 단점은 공기가 긴 것이며 연약층이 좀 두껍고 공기가 시급한 경우는 적용이 곤란하지만 지반중에 샌드심(sand-swim)이 발달한 지반에도 압밀효과가 크다
	6. Sand Drain 공법
	Sand pile을 연약점토층에 타입하여서 배수층의 거리를 짧게 하여 압밀을 촉진시켜서 공기를 단축시키는 방법으로 미국의 Barron에 의해서 체계화되었고 연약층이 조금 두꺼운 경우에는 Preloading으로, 장기간이 소요될 때에 Paper drain 및 치환공법 등과 함께 많이 쓰인다. 최근 고속도로 연약지반, 임해공업단지 등에서 많이 사용한다.
	◎ Sand mat
	약 50∼100㎝ 정도의 모래를 까는데 배수로 역할과 시공장비의 주행성 확보에도 기여한다
	◎ Sand pile
	지름은 약 30∼50㎝ 짜리가 이용되고 간격은 2∼4m사이, 길이는 15m이하가 효과적이다.
	◎ Sand pile 의 배열과 영향원의 지름
	영향원의 지름을 { d}_{ e} , Sand pile의 간격을 d 라 할 때 정삼각형 배열 : { d}_{ e} = 1.05 d 정사각형 배열 : { d}_{e } =1.13d
	◎ Sand Swim
	점성토층에 있는 얇은 모래층으로 Sand Swim이 많이 발달한 연약지반에서는 Sand drain 효과가 적으므로 Paper drain이 효과적이다.
	◎ Sand Pile의 타입
	압축공기식이나 Water jet식이 있는데 압축공기식이 많이 쓰인다. Sand pile 타입시 주위 지반이 교란되므로 Ch≒Cv로 본다. (자세히)
	7. Paper drain공법
	합성수지로 된 Card board를 지반내에 타설하여 압밀을 촉진시키는 공법이다. 이 공법의 특징은 다음과 같다. ① 시공 속도가 빠르고 배수효과 적어 양호 ② 타설시 주위 지반 교란이 거의 없어서 Ch≒2∼4Cv로 설계 ③ Drain 단면이 깊이에 대하여 일정 ④ 대량생산이 가능한 경우 공사비 저렴 ⑤ 장기간 사용시 열화현상이 생겨 배수효과 감소 ⑥ 특수타입기계가 필요하고 많은 양의 Paper Drain이 필요.
	8. Pack Drain 공법
	Sand Pile 공법과 시공방법은 비슷하나, 중공관에 모래주머니(P·P망대;ø120m/m )를 넣어 Vibro에 의해 모래를 투입하여 지반에 관입시키며 시공장비 종류는 2연식과 4연식이 있으며 간격은 1.6m∼2.5m까지 가능하며 특히 시공 후 확인 및 관리가 용이한 것이 특징이다.
	9. 생석회 말뚝공법
	생석회는 수분을 흡수하면서 발열반응을 일으켜서 체적이 2배로 팽창하면서 탈수효과, 건조 및 화학반응효과, 압밀효과 등이 있지만 고온, 화학반응에 의한 인체피해문제가 발생되기도 하다.
	10. 전기 침투공법
	물로 포화된 세립토 중에 전극을 설치하여 직류전류가 흐를 때에 전기침투(Electroosmosis)라는 현상에 의하여 간극수는 (+)극에서 (-)극으로 흐른다. 따라서 (-)극에 모인 물을 배수시키면 전단저항과 지지력이 커진다. 대규모 공사에는 불가능하다.
	11. 심층 혼합처리 공법
	심층혼합처리 공법은 Soil Cement(Cement 및 기타 안정제 사용)의 고결제를 지반에 조성하여 구조물 기초로 하는 공법이다. Cement와 흙이 잘 혼합하여 소정의 강도를 발휘하도록 하는 것이 무엇보다 중요하므로 설계에서 배합 (Cement 등의 첨가물)결정을 위한 첨가율을 변화시킨 공시체를 만들어 강도시험을 실시한다.
	12. Well Point 공법
	웰포인트(Well Point; 지름 2″)라는 흡수관을 지하공사 시공지역의 주위에 여러개 타설하여 지하수위를 저하시켜서 건조작업(dry work)을 하기 위한 공법이며 간격은 2m 이내로 하고 배수가능심도는 6m정도이며 Sand drain 공법과 병행하기도 한다.
	13. 동결공법
	동결관을 땅속에 묻고 이 속에 액체질소와 같은 냉각제를 흐르게 하여 주위의 흙을 동결시켜 동결토의 큰 강도와 불투수성의 성질을 일시적으로 가설공사에 이용하는 공법이다. - 장점 ⅰ) 모든 토질에 적용가능하고 강도가 크다. ⅱ) 완전차수성에 적용이 가능하고 강도가 크다. ⅲ) 예기치 않은 사고에 대하여 안전 - 단점 ⅰ) Frost heave나 Frost boil에 의한 피해가 수반 ⅱ) 지하수가 흐르거나 화학물질이 녹아흐를 때는 동결이 안됨 ⅲ) 공사가 대형으로 비용이 고가이다.
	14. 대기압 공법
	비닐 Sheet 등의 조밀한 막으로 지표면을 덮어 진공 Pump를 작동시켜서 내부의 압력을 내려 대기압 하중으로 압밀을 촉진시키는 공법으로 보통 Paper drain공법과 병행된다. 유지 관리비가 비싸다.
	15. 쇄석다짐말뚝(Stone column pile)공법
	깬자갈이나 쇄석을 이용하여 지반중에 말뚝을 조성하는 공법으로 보통 직경은 모래다짐말뚝공법과 유사한 800 - 20000mm이다. 시공장비는 Vibrofoatation이며 고거에는 사전에 시추공을 만들고 그속에 자갈이나 쇄석을 넣으면서 동적인 힘으로 다져서 기둥을 형성했으나 최근에는 제트용수압과 공기압을 이용하여 시추공을 뚫고 동시에 깬자갈 및 쇄석을 넣고 진동을 다지는 공법이 많이 이용된다. (자세히)