[토질 및 기초] 제 10장. 연약지반 개량공법(연약지반 개량공법의 종류/점토지반 개량공법/토질조사(지반조사))#1

 1. 연약지반 개량공법의 종류

  (1)연약지반의 정의

   :점토 지반에서는 함수비가 매우 큰 지반을 말하며, 압밀 침하와 간극수압의 변화가 현장 시공 관리에 중요하게 작용한다. 또한, 모래 지반에서는 느슨하고 물에 포화된 지반을 말하며, 진동이나 충격하중이 작용하면 액상현상이 일어난다.

 

  (2)점토지반 개량공법

공법의 종류	내용
1)치환 공법	연약 점토지반의 일부 또는 전부를 조립토로 치환하여 지지력을 증대시키는 공법
2)프리 로딩 공법(=사전 압밀 공법)	구조물 시공 전에 미리 하중을 재하하여 압밀을 미리 끝나게 하여, 지반의 강도를 증가시키는 공법
3)압성토 공법(=부제 공법)	성토체에 의한 연약지반의 활동파괴를 방지하고자 성토체의 옆에 압성토하는 공법
4)샌드 드레인 공법(Sand drain 공법)	연약 점토지반에 모래 말뚝을 설치하여 배수거리를 단축하여 압밀을 촉진시켜 압밀시간을 단축시키는 공법
5)페이퍼 공법(Paper drain 공법)	모래 말뚝 대신에 합성수지로 된 페이퍼를 땅 속에 박아 압밀을 촉진시키는 공법
6)팩 드레인 공법(Pack drain 공법)	Sand drain의 결점인 모래 말뚝의 절단을 보완하기 위하여 합성 섬유로된 포대에 모래를 채워 만든 공법
7)위크 드레인 공법(Wick drain 공법)	포화된 점토층에서 연직 방향의 배수를 촉진하기 위해 Sand drain 공법의 대안으로 개발된 공법
8)전기 침투 공법	지반 내에 직류 전극을 설치하여 직류를 보내어, (-)극에 모인 물을 배수하여 탈수 및 지지력을 증가시키는 공법
9)침투압 공법(=MAIS 공법)	지반 내에 반투막 중공 원통을 설치하고 그 속에 농도가 높은 용액을 넣어서 물을 흡수, 탈수시켜 지반의 지지력을 증가시키는 공법
10)생석회 말뚝 공법(=Chemico pile 공법)	생석회는 수분을 흡수하면서 발열반응을 일으켜서 체적이 팽창하면서 탈수, 건조, 화학반응, 압밀효과 등에 의해 지반을 강화하는 공법

 

  (3)모래(사질토)지반 개량공법

공법의 종류	내용
1)폭파 다짐 공법	·다이너마이트의 폭발시 발생하는 충격력을 이용하여 느슨한 모래지반을 다지는 공법
2)약액 주입 공법	·지반 내에 응결재료를 주입시켜 고결시킴으로서 요구되는 목적에 따른 지반개량을 하는 공법
3)진동(물) 다짐(=Vibroflotation 공법)	·Vibroflot 끝에 설치된 노즐로부터 물분사와 수평방향의 진동작용을 동시에 일으켜서 지반 내에 생긴 빈틈에 모래나 자갈을 채워서 지반을 개량하는 공법
4)동다짐 공법(=동압밀(점토))	·말뚝을 땅속에 여러 개 박아서 말뚝의 체적만큼 흙을 배제하여 압축함으로써 간극을 감소시켜 강도를 증진시키는 공법 ·무거운 추를 반복 자유낙하
5)전기 충격 방법	·포화된 지반 속에 방전전극을 삽입한 후 이 방전전극에 고압전류를 일으켜서, 이 때 생긴 충격력에 의해 지반을 다지는 공법
6)다짐모래 말뚝 공법(Composor 공법)	·다짐 말뚝 공법과 원리가 같지만, 충격 또는 진동타입에 의해서 지반에 모래를 압입하여 모래 말뚝을 만드는 공법

 

  (4)일시적 개량공법

공법의 종류	내용
1)진공 압밀(=대기압 공법)	기밀막을 지표면을 씌운 다음 진공 pump라는 흡수관을 타입하고 이를 흡입관으로 연결하여 진공펌프로 배수하는 강제 배수 공법
2)동결 공법	동결 관을 지반 내에 설치하고, 냉각제를 흐르게 하여 주위의 흙을 동결시켜 동결된 흙의 강도와 불투성의 성질을 이용하는 공법
3)웰 포인트 공법	굴착을 요하는 지역에 Well point라는 흡수관을 타입하고 이를 흡입관으로 연결하여 진공펌프로 배수하는 강제 배수 공법
4)소결 공법	지반내 보링공을 설치하고 그 안에 연료를 연소시켜 공벽을 고결, 탈수하여 지반개량을 행하는 공법

 

 2. 점토지반 개량공법

  (1)샌드 드레인 공법(Sand drain 공법)

   1)개요

    ①연약 점토지반에 모래 말뚝을 설치하여 배수거리를 단축하여 압밀을 촉진시켜 압밀시간을 단축시키는 공법이다.

    ②배수는 주로 수평방향으로 이루어진다.

    ③모래 말뚝의 간격이 길이의 1/2 이하인 경우에는 연직방향의 배수는 무시한다.

   2)샌드 드레인(Sand drain)의 설계

    ①모래 말뚝의 배열에 따른 영향원의 직경

     ㉠정 삼각형 배열

     ㉡정 사각형 배열

    ②평균 압밀도(U_av)

     :수평방향의 압밀계수가 연직방향의 압밀계수보다 크므로 배수는 주로 수평방향으로 이루어진다. 그러나 모래 말뚝 설치시 주변의 지반이 교란되므로 거의 같은 것으로 산정한다. 수평 및 연직방향의 투수를 모두 고려한 평균 압밀도는 다음과 같다.

      (여기서, U_v: 연직방향의 평균 압밀도, U_h: 수평방향의 평균 압밀도)

 

  (2)페이퍼 드레인(Paper drain 공법)

   1)개요: 샌드 드레인 공법과 비슷하며, 모래 말뚝 대신에 합성수지로 된 페이퍼를 땅 속에 박아 압밀을 촉진시키는 공법이다.

   2)페이퍼 드레인(Pater drain)의 설계

    ①환산 직경(D)

     (여기서, D: 드레인 페이퍼의 등치환산원의 지름(cm), b, t: 드레인 페어퍼의 폭과 두께(cm), alpha: 형상계수(0.75)

 

 3. 토질조사(지반조사)

  (1)보링(Boring)

   1)목적

    ①지하수위의 파악

    ②실내 토질시험을 위한 불교란 시료(Undisturbed sample)의 채취

    ③지반의 토질 조사

   2)시료의 불교란 조건(면적비)

    :일반적으로 면적비가 10% 이하이면 잉여토의 혼입이 불가능한 것으로 보며, 흐트러지지 않은 시료로 간주한다.

     (여기서, A_r: 면적비, D_o: 샘플러의 외경, D_i: 샘플러의 내경)

     ※흐트러지지 않은 시료: 투수시험, 전단시험, 압밀시험

     ※흐트러진 시료: 입도시험, 함수비, 비중

 

  (2)사운딩(Sounding)

   1)개요

    ①Rod 선단에 설치한 저항체를 땅 속에 삽입하여 관입, 회전, 인발 등의 저항에서 토층의 성질을 탐사하는 것을 사운딩이라 한다.

    ②사운딩은 주로 원위치 시험으로서 의의가 있고 예비 조사에 사용하는 경우가 많다.

   2)사운딩의 종류

    ①정역학적 사운딩

     ·휴대용 원추 관입시험기(Portable Cone Penetrometer)

     ·화란식 원추 관입시험기(Dutch Cone Penetrometer)

     ·스웨덴식 관입시험기(Swedish Penetrometer)

     ·이스키 미터(Iskymeter)

     ·베인 전단 시험기(Vane shear Tester)

    ②동역학적 사운딩

     ·동적 원추 관입시험기(Dynamic Cone Penetrometer)

     ·표준 관입시험기(Standard Penetration Tester)