4주차-연약기반 지반개량공법 (1) PDF

토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 5. Soft Soil and Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Soft Soil Area Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Depar...

토목시공 Civil Engineering Construction Lecture 5. Soft Soil and Excavation Methods Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. Part 1. Soft Soil Area Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 2 연약지반 연약지반 (Soft Soil Area) - 점토나 실트 등과 같은 미세한 입자의 흙이나 간극이 큰 유기질토와 느슨한 모래로 이루어진 지반 - 지하수위가 주위보다 높음 - 해안지역 (동해, 서해, 남해), 큰 강 하구 (낙동강, 섬진강) 문제점 (활동파괴) - 도로, 철도, 제방, 매립 등의 성토과정에서 활동파괴 - 구조물 기초굴착 시 일어나는 주변지반의 활동파괴 - 기초지반 지지력 부족에 의한 활동파괴 - 공사 이후에 발생하는 구조물에 의한 부등침하 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 3 연약지반 연약지반의 사고 유형 - 구조물 및 기초에 가해지는 부마찰력에 의한 구조물 침하 - 과다한 침식이나 세굴 - 침투수압 및 자주의 증가에 의한 사면변화 - 광역 지반침하에 의한 구조물의 변위와 파괴 - 교통하중 등 진동하중에 의한 지반의 변위와 파괴 - 지하수위 및 수질의 변화에 의한 주변환경의 변화 - 트래피커빌리티 (Trafficability) 저하에 따른 시공기계 주행불능 - 지진하중이나 반복하중 시 액상화 문제 - 전단강도 저하에 따른 구조물의 이동변위와 파괴 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 4 연약지반 연약지반 개량의 목적 - 원지반의 공학적 성질을 개선시켜 안정성을 증대 연약지반 개량 - 강도특성 개량 : 지반파괴에 대한 저항성 향상을 위해 전단강도의 향상 - 변형특성 개량 : 흙의 체적변화와 형상변화 억제를 위해 압축성 저하나 전단변형계수 증대 - 지수성 개선 : 토층수 이동으로 인한 유효응역 변화를 방지를 위한 지반의 지수성 개선 - 동적특성 개선 : 간극수압 상승으로 인한 액상화에 대한 저항성 증대를 위한 과잉간극수압 제거 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 5 연약지반개량 연약지반 개량공법 선정시 유의사항 - 구조물의형식, 규모, 기능, 중요도 등 구조물 특성에적합한공법을선정한다. - 연약층의 범위, 심도, 지층 상태, 지지층의 심도와 경사, 각층의 공학적 특징 등을 고려한 - 연약지반의 특성에 타당한 공법을 선정한다. - 공사중의 일시적 개량이냐 혹은 영구적 개량이냐에 따라 경제적인공법을선정한다. - 강도증가, 침하촉진, 액상화방지, 지수 등 개량목적이 우수한 공법을 선정한다. - 설계의 정확성, 시공능력, 시공의 워커빌리티 등의 시공난이도를 감안한다. - 오염, 진동, 소음 등 환경문제에 적합한 공법을 선정한다. - 공법의 신뢰성(경험) 및 종합적인 경제성을 고려한다. Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 6 연약지반 개량원리와 용도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 7 연약지반 개량원리와 용도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 8 연약지반의 처리공법 및 목적 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 9 연약지반의 처리공법 및 목적 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 10 Part 2. Soft Soil Improvement Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 11 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 점성토 지반개량 (N≤4) - 점성토 지반의 N값 및 일축압축강도 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 12 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 치환공법 연약점토층을 양질의 사질토로 치환하여 지지력 증가 치환층이 얕은 경우 공사비가 싸고 공기를 줄일 수 있음 치환층이 두꺼운 경우 공사비 문제로 부분치환 사용 - 치환공법의 종류 굴착치환: 연약층을 제거 후 치환 강제치환: 성토자중이나 폭파에 의한 치환 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 13 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 프리로딩(preloading)공법 (여성토공법) 구조물 축조 전 미리 하중을 재하하여 압밀을 미리 끝나게 하는 공법 잔류침하도 제거 및 지반강도 증가를 통한 기초지반의 전단강도 증진 공사기간이 오래 걸리는 단점으로 연약층이 두껍고 공사기간이 짧은 경우 적용이 곤란 - 프리로딩공법의 종류 단계성토시공법 : 성토를 몇가지 단계로 나누어 하부지반의 안정을 진행시킨 후 성토 실시하는 공법 완사면 성토시공법 : 성토 부위의 안정을 위해 경사면의 구배를 보통 이상의 완만한 구배로 성토하는 공법 (압성토공법과 유사) Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 14 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 샌드드레인 공법 샌드드레인 공법 - 연약점토층이 깊은 경우 모래말뚝을 형성시키고 배수거리를 짧게 하여 압밀을 촉진 팩 드레인 공법 - 모래기둥공법과 동일한 이론 페이퍼드레인 공법 - 합성섬유로 된 자루에 모래를 넣고 시공 - https://youtu.be/ihVf78HnGxY 페이퍼드레인 공법 - 합성수지로 된 PVC 를 박아 압밀을 촉진 - 빠른 시공속도, 배수효과 양호 - 배수단면 깊이 일정 - 장기간 사용시 열화현상 주의 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 15 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 전기침투공법 - 간극수가 (+)에서 (-)로 흐르는 전기침투 현상을 이용 - 모래기둥공법과 병행 침투압공법 - 점토층에 반투액 준공원통을 넣고 농도가 큰 용액을 넣어서 압밀하는 공법 압성토공법 - 성토본체의 측방에 낮은 성토를 덧붙여 활동파괴를 방지 - 용지확보문제 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 16 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 P.P 매트(Mat) 부설공법 - 연략층이 얇을 때 토목섬유인 P.P./PET Mat를 부설, 배수층으로 모래를 포설하여 연약지반 처리 - 장비진입시 지지력 증가 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 17 점성토 (N≤4) 연약지반의 개량공법 EPS 공법 (경량재 성토공법) - 발포폴리스티렌(EPS : expandable poly styrene)을 경량성토 재료로 이용하여 성토 - 하중을 줄여 토압 및 수압 등을 감소 - 가격문제로 구조물(교대) 뒷채움 등에 한시적으로 적용 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 18 사질토(N≤10) 지반개량공법 다짐말뚝 공법 동다짐공법 - 나무말뚝이나 RC, PC 말뚝 여러 개를 지반에 박아 말뚝체적만큼 흙을 압축, 전단강로 증진 다짐모래말뚝공법 (SCP 공법) - Sand Compaction Pile 공법 - 충격이나 진동에 의해 모래를 지반에 압입하여 모래말뚝을 형성 - 다지기, 보강, 압밀배수를 동시에 수행 - 모든 지반 유형에서 사용이 가능 동다짐공법 - 동압밀공법(dynamic consolidation method), 동치환공법 - 높은 곳에서 추를 낙하시켜 지표면에 충격을 가해 다짐으로써 전단강도를 향상 - 별도의 약품이나 보강재 필요없어 작업준비 및 공사시간 단축 - 시공과정에서 발생하는 진동, 먼지 등의 환경문제 고려 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 19 사질토(N≤10) 지반개량공법 바이블로 플로테이션 (Vibro-flotation) - 수평으로 진동하느 봉상의 진동기(vibro flot)로 물다짐과 진동다짐을 동시에 수행하여 빈틈에 모래나 자갈을 채우는 공법 - 타 공법에 비해 상대적으로 공기가 짧고 공사비도 저렴하나 별도의 장비(진동기)가 필요 - 심도 10m 미만의 기초지반개량에 지하수위와 관계없이 시공 가능하고 내진효과도 있음 - 지반을 균일하게 다질 수 있 수 있으며 다진 후 지반 전체가 상부구조물을 지지할 수 있어 효과적 - 깊은 곳의 다짐이 가능하고 지하수위와 상관없이 시공 가능 - 상부구조물에 진동이 있어도 무방 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 20 사질토(N≤10) 지반개량공법 폭파다짐공법 - 인공지진, 다이나마이트 발파로 느슨한 사질토를 다지는 방법 - 표층 1m 정도에서는 다짐효과가 없음 약액주입법 (Grouting 공법) - 지반 속에 응결제를 주입하여 고결 - 시멘트, 점토, 벤토나이트, 아스팔트 등으로 그라우팅 - 댐, 지하철, 제방, 터널 등의 누수방지에 사용 전기충격법 - 포화된 지반에 고압전류를 일으켜 충격에 의해 다짐 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 21 일시적 지반개량공법 웰포인트 (Well Point) 공법 웰포인트 (Well Point) 공법 - 지반에 흡수관을 타입 - Suction lift 원리를 이용 - 지하수위 저하 - https://youtu.be/ripvUHayt6U 디프웰 (Deep Well) 공법 - 1m 정도 지름의 우물을 파서 수중펌프로 지하수위를 저하시키는 중 디프웰 (Deep Well) 공법 력배수공법 대기압공법 - 샌드매트 시공 후 진공펌프로 진공압을 가해 물과 공기를 배출 동결공법 - 동결관을 지반에 압입 후 액체질소 등의 냉각제를 통해 주위의 흙을 동결시키는 공법 Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 22 Q&A Civil Engineering Construction| Yeungnam University | Department of Civil Engineering | Sungmin Yun, Ph.D. 23