연약지반 처리공법

 

□ 연약지반 처리공법

 

 (1). 저면 MAT 부설

- 연약한 기초지반의 흙과 샌드매트층의 모래의 혼입을 방지하고 시공장비의 주행성 (Trafficability)을 확보하며, 부등침하 또는 연약지반의 활동 방지를 위하여 기초 지반에 토목섬유 매트를 설치하고자 다음과 같이 계획한다.

 

가) 품질조건

ㄱ. P.E.T Mat(토목섬유)는 원사가 탄력성이 높고 견고한 합성섬유 재질로 짜여진 제품을 사용한다.

ㄴ. 토목섬유 매트의 재료 선택은 성토체의 변형에 따른 최대 인장강도 값을 택한다.

ㄷ. 매트의 시험방법 및 품질시험 빈도는 다음과 같다.

 

1) 품질기준

시험종목  종류	품질기준강도 (t/m)	인장강도 (kg/2.54cm)	인장신도 (%)	봉합강도 (kg/2.54cm)	투수계수 (cm/sec)
폴리에스터매트 (P.E.T MAT)	5 이상	127 이상	10 ～ 30	5 이상	α×10-2 ～ α×10-4 (α=1～9)
	10 이상	508 이상	10 ～ 30	10 이상
	20 이상	762 이상	10 ～ 30	30 이상

 

2) 품질시험빈도      

종     별	시 험 종 목	시 험 방 법	시험빈도(측정빈도)
토  목  섬  유 (연약지반 MAT)	무게측정	KS F 2123	제조회사별, 제품규격마다
	인장강도 및 신도	KS F 2124
	봉합강도	KS K 0530
	투    수	KS F 2128
	혼 용 율	KS K 0210
	재    질	KS K 0210

    

나) 시공방법

1) 매트 반입 전 공장 제작된 매트의 겹친부 5cm이상과 4선 봉제를 확인하며, 매트1롤 제작 크기는 현장작업여건에 맞추어 제작한다.

2) 매트를 현장에 도착 시 적재 및 운반과정에서 매트에 손상이 발생되지 않도록 주의를 요한다.

3) 매트 포설 후 자외선에 장기간 방치되지 않도록 SAND MAT 및 복토를 빠른 시일 내에 시행하도록 하여야 한다.

4) 현장 깔기 시 매트의 접합은 겹침폭을 40cm 이상으로 하여 봉합부의 인장강도가 원재료 이상이 되도록 고장력 섬제사로 자동기계 및 핸드 미싱을 이용하여 봉합한다.

5) 우수 및 지반지지력이 급격히 저하되어 MAT 1겹포설로 후속공종 작업에 문제가 예상될 시 감독과 추가 포설 등을 협의한다.

6) 매트의 깔기 방향은 섬유강도가 큰 방향을 차량진행방향의 직각이 되도록 하여 전단파괴를 방지하여야 한다.

7) 고강도 인장매트의 경우 제체 측면에서 높이 50 Cm, 여유길이 200Cm로 말아서 시공한다.

8) 저면매트의 경우 매트 포설 전 원 지반 표면을 건조 시킨 후 자연배수가 가능한 구배로 굴곡이 없는 상태로 정리한 후 발주자 대리인의 승인을 받아야 한다.

9) 1일 시공량은 5,000~6,000m2 이며 자재는 7일전에 발주하고 소요기간은 2일이다.

10) 매트 깔기 후 단계성토를 하여 집중하중이 한 곳에 편중하는 것을 방지한다.

11) 전체 포설 대상지역을 한번에 포설하지 않고 샌드 매트 포설계획에 맞추어 순차적으로 포설한다.

           

 

(2). SAND MAT 포설

- 연약지반상의 성토작업을 하기 위한 작업차량의 주행성(Trafficability)과 지지력을 확보하고 지하배수 및 연약층 상부의 배수를 원활히 할 목적으로 모래 등의 재료를 포설하는 샌드 매트 포설공사를 위해 다음과 같이 계획한다.

 

가) 재료의 품질기준

1) D15      :  0.075 ～ 0.9 mm

2) D85      :  0.4   ～ 8.0 mm

3) 0.075 mm(NO.200) 통과량 : 15% 이하

4) 투수계수  :  1.0 × 10-2cm/sec 이상

5) D85 및 D15는 각각 입경가적곡선에 있어서 통과중량 백분율이 85% 및 15%에 해당하는 재료의 입경을 말한다.

 

나) 시공방법

- 원 지반 점성토층의 압밀간극수의 배수로 유지목적과 장비의 주행성 확보를 목적으로 한다.

1) 설계도서에 따라 50cm두께로 원지반상에 균일한 두께로 포설한다.

2) 균일하고 연속된 층을 형성하고 배수효과를 높이기 위해 진흙이나 이토 등이 혼입되지 않도록 주의하여야 한다.

3) DOZER 또는 TIER LOADER를 사용하며 편심을 방지하기 위해 좌우로 회전하지 않고 전후로 이동하면서 포설한다.

4) 샌드 매트를 포설한 후 시공 장비 하중에 대한 안정성을 검토하여 문제가 있다고 판단될 경우는 샌드 매트의 두께를 조정하여 안정성을 재검토하여야 한다.

5) 샌드 매트의 폭은 성토체의 침하를 고려하여 최종 침하 시 에도 원활한 배수기능을 수행 할 수 있도록 제체 측면으로부터 충분한 여유폭(50cm)을 제체 양단부에 연결하여 포설한다.

또한 단계별 성토 시와 휴지 기간 중에도 배수 기능이 저하되지 않도록 지속적으로 유지관리하여야 한다.(샌드 매트 끝단에 가배수로 결정)

 

(3). S.C.P

 

가) 재료의 품질기준

1) 0.075mm(NO.200) 통과량 : 3% 이하

2) D85      :   1.0  ～ 8.0 mm

3) D15      :   0.1  ～ 0.9 mm

4) 투수계수  :  1.0 × 10-2cm/sec 이상

5) 이 때, D85 및 D15는 각각 입경가적곡선에 있어서 통과중량 백분율이 85% 및 15%에 해당하는 재료의 입경을 말한다.

 

나) 시공방법

1) S.C.P 타설 작업 시 타설 장비 주위에 투입용 모래를 확보한다.

2) 샌드 컴팩션 파일의 타입기계는 타입길이 및 투입재료의 양을 자체 기록할 수 있는 장치를 준비하고, 또한 시험시공을 실시한 후 시공심도의 결정, 관입 능력, 자동기록기의 정도 및 바켓 용량에 대해 검사를 받는다.

3) 모래의 치환율, 파일의 간격, 배열, 직경 및 모래 투입량은 설계도서에 따른다.

4) S.C.P 타설 기준은 다음과 같다.

① 타설 위치의 허용오차는 30cm 이하여야 한다.

② 모래말뚝 경사각은 2°이하여야 한다.

③ S.C.P의 타설 방향은 후진으로 한다.

5) 설계 관입심도 이하에서 타입을 중지할 경우 다음사항을 만족시켜야 한다.

① 타입지점의 N값이 10이상일 경우

② 케이싱의 관입이 2분간 30cm이하인 경우

③ 상기 상태에서 햄머 모터의 전류치가 2분 동안 30A 이상인 경우

6) 샌드 컴팩션 파일의 타입 시 케이싱관의 인발높이 및 재 관입 깊이는 다음과 같다.

① 심도가 6m 이상인 경우

- 케이싱관의 인발높이 : 3m

- 재 관입 깊이 : 2m

② 심도가 6m 이하인 경우

- 케이싱관의 인발높이 : 1.5m

- 재 관입 깊이 : 1.0m

7) 케이싱 내부 모래면의 높이와 케이싱 선단부와의 차이는 1.5m 이상을 유지하여야 한다.

8) 시공순서

① 타설 위치에 케이싱을 셋팅하고 리더 및 케이싱의 연직도를 체크한다.

- 케이싱 선단 덮개를 지표면과 동일하게 하고 오실로스코프의 사면계, 심도계를 0점에 일치시킨다.

② 바이브로 햄머를 작동시키고 전류, 심도를 눈으로 보면서 케이싱의 관입을 시작한다.

③ 케이싱이 지면으로부터 5M정도 관입 되었을 때 사면 추를 G.L로부터 3M정도 내려 정지 시킨다.

④ 심도가 정 심도에 도달하면 케이싱의 관입을 정지시킨다.

⑤ 케이싱내의 압력이 떨어지도록 VALVE를 열고 압력이 떨어지면 모래투입

- 사면계를 계측상태로 둔다.

⑥ 사면계의 지시 침이 조금씩 내려가는 것을 확인하면서 케이싱을 인발한다.

⑦ 케이싱내의 사면고가 1.5M정도 되면 인발을 중지한다.

⑧ 사면계추를 감아올리고 모래 투입한 후 사면계추를 다시 내려 계측상태로 둔다.

⑨ 사면계 지시 침을 확인하면서 심도에 따른 규정길이 만큼 인발한다.

⑩ 급속배기 VALVE를 닫고 CASING내 압기VALVE를 열면서 규정깊이만큼 재 관입.

⑪ ⑧ ～ ⑩을 반복

⑫ 심도계 지시 침이 지표면 1m정도 가까워지면 케이싱 내 압기밸브를 닫고 AIR JET를 정지한다.

⑬ 급속배기 밸브를 열고 케이싱 선단이 지표면에서 완전히 격리될 때까지 인발한다.

 

(4). P.B.D(Plastic Board Drain)공

- 연약한 기초 지반의 압밀을 촉진시키기 위하여 배수 기둥을 설치하는 (Plastic Board Drain) 공사를 위해 다음과 같이 계획한다.

 

가) 외관 및 일반사항

1) Drain Board는 여과접촉 면적이 커서 배수성이 탁월해야 하므로, core와 filter가 분리된 Pocket Type을 사용한다.

2) 토목섬유의 연직배수에 사용하는 배수재료는 습윤 상태에서도 투수성이 좋으며, 충분한 강도와 드레인 형성 시 파손되지 않아야 한다.

3) 배수(Drain)재는 토압에 의한 코아의 손상이 없으며, 압밀침하에 대한 순응성이 양호하고절곡시 배수로의 절단과 막힘이 없는 재료를 사용한다.

4) Filter재는 압밀간극수의 배출에 충분한 투수계수(1.0×10-3cm/sec이상)를 가지며 드레인 재 내부로 토립자의 혼입(Clogging)을 방지하고 산, 알카리, 박테리아에 대한 저항성이 큰 재료를 사용한다.

5) P.B.D 타입깊이 자동기록장치의 현장 검사를 주 2회 비정기적으로 실시 발주자 대리인에게 보고한다.

6) P.B.D 타입 시 성토부 중앙부를 기준으로 좌, 우로 타설 한다.

    

나) 규격 및 품질기준    

항        목		단  위	성능기준	시  험  방  법
폭 × 두께	폭	mm	100 ± 5	실 측
	두께	mm	3 이상
중    량		g/m	70 이상	실 측
인장강도	제품	kg/전폭	100 이상	KS K 0520
	filter	kg/grab	50 이상	KS K 0520	ASTM K 4632
재    질	core	-	PETP.PP	KS K 0210	-
	filter		PETP.PP
4주후 350 KN/㎡ 토압 작용 시 배수능력	정상 상태시 배수능력	m3/sec	〉25 × 10-6		Delf 방법
	굴곡 시 배수능력	m3/sec	〉10 × 10-6
filter의 구멍크기		㎛	〈 90	KS 2126	ASTM D 4751
filter의 투수계수		cm/sec	1 × 10-3 이상	-	ASTM D 4491
내 굴곡성		180° 굴곡 시 균열발생이 없을 것

 

다) 시 공

1) Paper Drain을 타설 하기 전에 시험 타설을 실시하여 당초 설계 시 추정하였던 설계내용과 상이할 경우에는 원도급자와 협의하여 타설 지점, 심도, 간격 등을 검토하여 실시하여야 한다.

2) 토목섬유 연직배수공은 필터의 손상을 방지하기 위하여 가급적 맨드렐(Mandrel) 방식의 타입기로 시공하며, 케이싱의 선단은 지반교란을 최소화 할 수 있는 소단면의 폐 단면 앵커를 사용하여야 한다.

3) P.B.D 타입은 지면에 대하여 수직으로 하여 배수영역의 균등성을 확보하여야 하며 PBD타입은 2°이상 기울지 않도록 한다.

4) PBD 타입오차는 ±10cm로 하여 배수영역의 균등성을 확보한다.

5) 토목섬유 연직배수는 압밀층의 최하단부까지 설치하여야 하며, 상부의 절단 길이는 샌드 매트 표면에서 30cm 이상으로 한다.

6) 사용중 잔여길이를 연결할 때는 포켓식으로 하며, 포켓식 연결이 불가능한 경우 잔여길이는 버리도록 한다.

7) 토목섬유 연직배수의 시공 상태를 확인 할 수 있도록 시공 전에 타입 위치도를 작성하고변조가 불가능한 타입자동기록기를 장치하여 구역별, 번호별로 타입일시, 타입깊이, 타입량을 기록지에 기록하여 도급사의 확인을 받아 제출하여야 하며, 만약 계획된 깊이와 다른 결과가 발생되면 시공을 즉시 중지하고 그 결과를 도급사에 보고하여야 한다.

8) 토목섬유 연직배수공을 시공할 때의 배수효과는 일반적으로 직경 5cm의 배수 기둥을 갖는 샌드 드레인에 해당하는 것으로 계산하여 최소 설치간격을 설정한다.

9) 토목섬유 연직배수의 효율적인 타입을 위하여 타입기 선정시 고려할 사항은 다음과 같다.

① 초 연약지반에서 주행성이 용이하여야 한다. 

② 타입력이 양호하여야 한다.

③ 스미어 존(Smear Zone)을 최소화할 수 있도록 가능한 한 정적인 타입방식으로 최소한  케이싱의 단면적을 보유하여야 한다.

( Anchor Plate 는 10 × 15 cm 이하의 것 사용 )

10) P.B,D 타입시 Anchoring 불량으로 인하여 연약지반 개량 깊이의 2.5% 이상으로 공상이 발생할 때에는 즉시 작업을 중단하고 발주자 대리인에게 보고하여 공상방지  방안을 강구 한 후 재시공 한다.

11) P.B,D 타입 시공의 전 공정을 통하여 연약지반에 국부적인 집중하중의 재하, 지반의

소성 유동 및 교란을 발생시키는 모든 행위를 하여서는 안된다.

12) 드레인 타설 범위, 배치 및 간격은 설계도서에 의하여 드레인을 타설 전에 공사장

주위에 기준점을 설치하여야 한다.       

13) 기준점에 의해 시공 피치(Pitch)에 맞도록 시공 위치를 측량을 실시하여 선정하여야 하며, 위치 표시가 중기 등에 의하여 손상 또는 이동 되었을 경우에는 즉시 재설치 하여야 한다.

14) 시공 순서

① 연직드레인 장비를 시공할 위치로 이동시킨다.

② 맨드렐 내부에 삽입된 드레인재와 선단Anchor를 연결시키고, 맨드렐을 지중에 설계심  도까지 관입시킨다.

③ 맨드렐이 소정심도까지 관입되면 드레인재와 Anchor는 지중에 관입된 상태를 유지하고 맨드렐을 인발시킨다.

④ 맨드렐이 시공지표면 이상으로 인발되면 드레인재를 절단하고, 다음 시공위치로 이동한다.

  

(5). 압밀 배수공

타입 완료된 DRAIN공을 통하여 수평배수층 내로 배출된 압밀수를 신속하게 배수시키기 위한  유공관, 집수정을 설치하는 작업임.

 

가) 다발관

다발관 TYPE은 THP 다발관을 사용하되 겉모양은 내, 외면이 매끈하여 홈, 세로줄, 갈라짐, 비틀림등의 결함이 없어야 한다.

1) THP 다발관 제품 규격

① 다발관, 연결소켓        

항        목		단   위	기     준	시 험 방 법
재        질		-	고밀도 폴리에칠렌
인 장 강 도		kg/cm2	400 이상	KSM 3407
연   신   율		%	120 이상	KSM 3606
비        중		-	1.3 이하	KSM 3016
굴 곡 강 도		kg/mm2	6 이상	KSM 3008
충 격 강 도		kgf/cm/cm2	6 이상	KSM 3404
침 지 시 험	10% NACL	g/m2	± 0.2 이내	KSM 3407
	30% H2SO4	g/m2	± 0.2 이내
	40% HNO3	g/m2	± 0.2 이내
	40% HAOH	g/m2	± 0.2 이내

         

② FILTER재

항    목	단   위	기     준	시 험 방 법
재    질	-	부직포(PP.PE)	KSK 0210
인장강도	kg/cm2	50 이상	KSK 0520
신    도	%	50~120 이상	KSK 0520
투수계수	cm/sec	α × 10-1	KSM 2128
중    량	g/m2	200 이상	KSK 0514

 

2) 시공방법

① 다발관(THP 다발관) 매설은 연직드레인 타설과 동시에 SAND MAT 상부를 다발관 폭 만큼 굴착하고 수평 배수층 내에서 굴착저면을 정리하여 집수정 사이를 수평으로 연결 되도록 포설한다.

② 다발관 접속부는 FILTER재를 늘려 상호 겹치도록 하고 모래가 다발관내로 침입되지 않도록 한다.

③ 주관과 지관의 연결은 평면으로 연결하며, 연결부 상부는 FILTER재를 덮은후 되메움을실시한다.

④ SAND MAT 포설 후 투수계수등 현지여건을 감안하여 다발관의 포설간격등 변동이

필요시는 감독과 협의하여 시행한다.

 

나) 집수정

1) 재료의 제품 규격

① 집수정은 φ 600 mm THP관을 사용하며 길이는 침하량을 고려하고 여유길이 (1,5m)를 확보하도록 한다. 단 현장여건에 따라 동일 규격 이상의 흄관을 사용할 수 있다.

② 배송용 호스는 φ 50 mm 이상의 비닐 pipe를 사용하여야 한다.

③ THP관 단면 및 치수          

기   호	지   름	판 두 께 (t)	연  장 (L)
THP	600 mm	1.2 mm	6.0 m

         

2) 시공방법

① 강제 배수용 수중 자동 모타 펌프를 집수정 바닥으로부터 50cm정도 위에 설치하고 하단부 2m 시공 후 성토 전까지 물푸기를 실시한다.

② 집수정은 수평배수층보다 50cm아래 설치하되 설치시는 배수정의 수직성이 정확히 유지되도록 한다.

③ 집수정 매설에 있어 펌프 가동 시 집수정 홈이 설치된 부위는 FILTER MAT로 감아 모래가 집수정내로 침투되는 것을 방지한다.