연약지반 고결층 교관관입 고화처리공법 (DWM 공법)

 

연약지반 고결층 교관관입 고화처리공법

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1. 신기술의 내용

가. 신기술의 요약 및 범위

초연약지반, 층상 연약지반, 그리고 자갈섞인 연약지반속에 개량재를 공급하여 강제 적으로 원위치토와 교반혼합하여 흙과 개량재를 화학적으로 반응시켜 토질성상을 안정화 함으로서 강도증가와 침하를 방지하기 위한 공법이다. 공기단축이 필요한 공종, 개량체의 투수계수 κ = 1×10-7cm/sec이하로 형성되므로 차수목적, 즉 쓰레기 매립장 침출수방지 연직차수벽과 차수층등의 공종, 그리고 연 약지반의 심도가 깊으면서 지반의 허용침하량을 제한하는 공종, 특히 최근 폐광 광 미처리등에 활용되고 있으며 특히 연약지반의 심도가 깊은 해안매립지반의 폐기물 매립장 건설, 인공섬 축조, 항만구조물등에 이미 설계반영 또는 시공단계에 있어 향 후 본 공법이 광범위하게 활용될 전망이다.

나. 원리 및 시공 방법

본 공법은 고화재 개발 및 오거보링기의 롯드선단에 장착할 수 있도록 15°경사의 날개형 교반장치(혼합장치)와 고화재 혼합액이 시공중 가급적 지표로 배출되지 않 도록 가압판을 설치하여 어떤 지반조건에서도 혼합날개의 토출구로 균질하게 분사 교반할 수 있는 주열식 연약지반 심층혼합처리공법이다. 단축 또는 2-3축으로 약 20m의 심도까지 적용이 가능하나 롯드를 연결할 경우 그 이상의 심도까지도 적용가능하다. 지반의 자연함수비가 약 90%인 초연약지반에서도 현지강도 qu=20kg/cm2까지 증가 시킬 수 있으며 개량체의 투수계수 κ = 1×10-7cm/sec이하로서 투수성이 매우 낮 아 차수목적으로도 활용할 수 있다. 본 기술은 개발자가 그 동안 기존장비를 현지에서 시공중, 층상 또는 암석이 혼입 된 연약점성토 지반의 혼합률이 불량함에 착안하여 혼합액이 교반날개를 통한 주입 액과 토오크등을 계산하여 선단굴착부 및 교반날개의 형상을 컴퓨터 모형해석 하여 문제점을 보완하여 실물로 제작, 현지시험시공을 통하여 실용화에 성공한 심층혼합 처리공법이다. 사용약액(시멘트계 고화재)은 지반조건에 따라 다르나 일반적으로 특수시멘트와 고 화재 원소를 97:3의 비율로 혼합하고 이를 다시 혼합용수와 1:1의 비율로 혼합하여 계면활성이 양호한 슬러리상태로 만들어 이를 롯드 내공을 통하여 소요심도까지 도 달시킨 혼합날개에 7-15kg/cm2의 압력으로 균일하게 분사시켜 교반혼합되도록 한 다. DWM공법은 개량원리 및 목적 등에 따라 다양하게 적용할 수 있으며, 사용하는 시 멘트계 고화재는 개량체의 내구성(내화학성)을 더욱 증대시켜 연약층의 강도증진뿐 만 아니라 침하방지에도 매우 효과가 큰 것으로 나타났다. DWM공법의 특징은 다음과 같다. ▶ 선단굴착장비의 개발로 고심도 지반개량이 가능하다. ▶ 대상지반의 토질과 개량목적에 따라 개량재를 사용하므로 소요강도를 광범위 하게 설정가능하여 단기간에 개량효과를 기대할 수 있다. ▶ 육상 및 해상에 관계없이 적용성이 광범위하여, 저진동, 저소음공법이므로 기 설구조물의 근접시공시 주변환경에 미치는 영향이 적다. ▶ 시공성이 뛰러나고 교반효율이 양호하여 품질의 오차가 적다. ▶ 개량재 성분이 무해하여 안전, 환경친화적인 무공해공법이다. ▶ 기술 및 장비도입에 의존하지 않아 경제적인 지반개량이 가능하다. ▶ 개량체의 투수 계수 κ = 1×10-7cm/sec이하로 차수성을 요하는 토류벽과 쓰 레기 매립장등의 차수시설에 효과적이다. ▶ 종래의 공법과 모래를 사용하지 않고 원지반을 그대로 고결하거나 또는 활용 하므로 치환공법과 같은 잔토처리 문제가 없어 경제적이다.

세부적용분야

개 량 목 적 1 연약지반상의 임시도로 축조 : (준설매립지반 임시도로) 2 초연약토의 천층지반개량 3 관개용 저류지의 차수성 개선 : (기존댐, 양어장, 인공저수지 차수) 4 옹벽기초지반 개량 : (교각 및 교대 측방유동 방지) 5 고층건축기초지반 개량 6 건축기초지반의 표층개량에 의한 지내력 보강 7 주열식 연속지중벽공법에 의한 토류벽 구축 8 측방유동, 활동파괴 방지 : (기초말뚝의 수평저하 증대) 9 구조물 침하를 저감하기 위한 지지 지반 개량 10 호안기초지반 액상화 대책 11 성토기초지반 및 성토재 개량 12 주변지반변위방지를 위한 심층개량 : (부두 접안시설기초지반보강) 13 도로기초지반 개량 : (철도, 농도, 임도지반보강) 14 강관추진공법에 대한 기설매설관 보호를 위한 지반개량 15 개량토에 의한 급구배 성토 시공 16 연약지반에 대한 자립식 쉬트파일 호안 보강 17 연약노상의 안정처리 18 준설토의 매립토로의 이용 19 안정처리지반의 장기내구성 보강 20 쓰레기 매립장 차수벽 21 폐광산 광미고화처리 22 준설한 하천오니 고화처리 23 오니의 원위치 고화처리 24 건설발생토의 토질개량 플랜트와 개량토 재이용 25 하수오니 고화처리

개량단면형상

단면형상별 특징

형상 안정성 경제성 설계개념 말뚝식 수평력이 크지 않은 경우는 안정. 공기도 짧고 개량체적도 적 기 때문에 경제적. 기본적으로 개량영역을 복합지반으로 고려하여 계산. 벽식 개량벽의 결합이 양호하고 일체되어 저항하는 경우는 안정성이 높다. 개량체적이 격자식, 블록식 보다도 작아 비교적 저렴. 격자식, 블록식과 마찬가지로 지중구조물적인 계산이 필요. 격자식 전체적, 내부적으로도 안정 성이 높다. 개량체적이 비교적 크다. 지중구조물적인 계산이 필 요. 블록식 전체적, 내부적으로도 안정 성이 높다. 개량체적이 증가하여 약간 고가. 지중구조물적인 계산이 필 요.

2. 국내외 건설공사 현황

연약지반의 처리공법에 사용되는 약액(고화재 원소)은 외국에서는 70년대 중반에 이미 개발 완료되었는 바 시공장비 개발에 역점을 두어 왔으나 우리나라에서는 아 직까지 약액의 개발에만 치중하였을 뿐 제작비가 많이 소요되는 장비는 주로 외국 산의 장비도입에 의존해왔다. 특히, 본 공법에서는 국내 토질특성에 적합한 고화재의 개발과 아울러 기존 오거공 법에서의 상체를 연약지반상에서 작업이 가능하도록 개조하였으며, 심층지반의 굴 진과 교반날개를 이론적인 바탕하에 개발하여 롯드와 선단에 장착함으로서 양호한 심층혼합처리가 가능하게 되었다. 1996년 8월, 연구개발과 시험시공을 통하여 기술적으로 합리성이 증명되어 국산화 함으로서 외국산 장비를 도입하는 것에 비하여 경제적 비용이 4-5배 정도 절감되는 것으로 확인되었다. 따라서 심층혼합처리에 의한 연약지반상의 물양장, 사석제 건 설, 지중구조물의 기초처리, 심층 및 천층차수 목적등에 사용가능할 것으로 기대된 다.

<1999∼2000년도 심층혼합처리공법(D.W.M)시공 실적표>

공 사 명 발 주 처 비 고 낙동강 좌학제 제방 보강공사 고 령 군 홍수 피해 제방의 구조 보강 및 연직 차수벽 하동군 생활 폐기물 위생 매립장 건설공사 하 동 군 호안 하부 연약 지반 보강 및 차수벽 나로도항 지반 보강공사 해 수 부 호안 하부 연약 지반 보강 및 차수벽 금당 울포항 물양장 축조공사중 기초 고화처리공사 완 도 군 안벽기초 보강공사

 

 

출처 : http://blog.daum.net/xhwoddl9374/13606712