준설토 투기장 표층처리공법 적용사례 분석을 통한 최적화 방안 연구

안중현 고려대학교 공학대학원 2009 국내석사

국내 표층처리공법은 연안지역에 대단위 준설토 투기장이 남해지역(광양항 컨테이너 터미널, 율촌산업단지, 부산신항 북항 컨테이너부두, 웅동 준설토 투기장 등)과 서해지역(영종도 신공항, 아산공업단지, 새만금 간척사업, 인천신항 개발 등)에 건설되면서 함께 발전되어왔다. 1990년대~2000년 초반까지 다양한 표층처리연구가 시험시공을 통해 각 사업지역에서 시도되었으며 최근에는 몇 가지 공법들의 조합에 의한 표층처리공법들이 현장에 적용되고 있는 실정이다. 그러나, 현장의 다양한 여건들을 반영한 설계와 시공법들에 대한 연구들이 미흡함에 따라서 본 연구에서는 서해지역과 남해지역을 대상으로 적용되었던 표층처리공법들의 사례를 조사하여 투기완료후 기간에 따른 각 지역의 준설토 특성, 보강공법, 포설공법들의 경제성, 포설능력 등에 대하여 비교 분석하였다. 국내 표층처리공법들의 적용사례들을 비교 분석한 결과 서해지역의 여수토 구역과 남해지역의 투기장내 준설토의 공학적 특성(함수비, 비배수 전단강도, 포화단위중량, 초기 간극비 등)이나 표층처리공법 적용사례도 두 지역에서 유사한 결과를 보이고 있다. 표층 보강공법은 대부분의 현장에서 대나무 매트와 토목섬유가 사용되고 있으며, 포설공법으로는 재래식 공법인 습지도져를 이용한 포설이 가장 높게 나타났다. 또한, 준설토 강도가 연약할수록 대나무 매트 사용빈도가 높았으며, 강도가 높아질수록 토목섬유 사용빈도가 높았다. 준설토의 방치기간에 따른 함수비 변화를 비배수 전단강도와 비교분석하여 3개의 강도 범위를 제시하였으며, 각각의 준설토 비배수 전단강도와 준설토 투기장 규모별로 최적의 표층처리 공법들을 조합하여 추천하였다.

대나무매트 표층처리공법의 실용화에 대한 연구

김우진 전남대학교 대학원 2010 국내박사

반복하중재하에 의한 표층처리지반의 지지력특성

심경미 서울시립대 2011 국내석사

대규모 준설공사 시 많이 사용되는 준설토는 함수비가 매우 높고 완전 교란상태로 공사에 필요한 건설장비의 진입조차 어려운 경우가 대부분이다. 그러나 초연약 지반의 개량을 위한 중장비의 안전한 주행성 확보를 위해 제일 우선적으로 검토되어야 하는 표층처리공법에 대한 연구는 아직 미진하며 표층처리공법 설계시 건설기계의 반복적인 주행으로 인한 소성침하를 고려하지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 표층처리공법에서 가장 많이 사용하고 있는 보강재인 Geotextile, 인장강도가 20ton/m와 10ton/m인 Geogrid와 대나무망으로 보강한 후 1.0m의 모래로 복토한 지반에서 현장 평판재하시험과 반복 평판재하시험을 실시하여 각 보강재별 지지력과 거동양상을 비교·평가하고자 한다. 평판재하시험 결과 대나무망을 사용하였을 경우 다른 보강재를 사용하였을 때보다 BCR 값이 최대 1.5배 증가하였다. 설계변수인 변형각에 대한 검토결과 대나무망의 경우 8˚ 로 작은 값을 가지며 다른 보강재에 비해 재하로 인한 융기고가 상대적으로 낮게 나타났다. 또한, 반복재하시험결과 첫 번째 재하시 가장 큰 침하가 발생하며 이후에는 탄성침하와 소성침하가 발생하였다. 전체침하량이 증가할수록 탄성 회복률은 감소하다가 어느 정도 수렴하려는 경향을 보이며 소성변형의 비율이 점차 증가함을 확인하였다. 대나무망의 경우 재료자체의 탄성적인 거동으로 인해 다른 보강재에 비해 큰 탄성 회복률을 가졌다. 지반의 전체침하량을 반복횟수와 동적 재하하중비의 관계로 나타내면 쌍곡선 함수로 선형의 값을 얻을 수 있으며 분석결과 a계수는 반복하중 외에도 보강재의 인장력의 영향을 받으며 b계수는 반복하중이 지배적인 것으로 판단된다. Dredged soils by pump dredging vessel applied to large-scale reclamation projects have high water content on totally disturbed state. So, construction equipment even can not enter dredged site. However the study of surface ground reinforcing method is supposed to be considered preferentially is not satisfied and also doesn't contemplate plastic flow because of repetitive drive of construction equipment. Also, Terzaghi's bearing-capacity equation and Yamanouchi's suggestion have been used to design the surface reinforcement, but most engineers depend on their experience and cases constructed before because of dispersed variables and inappropriate bearing-capacity factors Hence, plate load test and repetitive plate load test are performed in the field which is reinforced with geotextile, Geogrid whose tensile strength are 20ton/m, 10ton/m and bamboo(0.4m✕0.4m). The object of this study is that bearing capacity and behaviour of surface ground are evaluated and compared to each reinforcement form test results. From the results bearing capacity ratio increased by a maximum of 1.5 times with bamboo reinforcement method comparing to others. Also, a angle of deformation which is one of design parameters has the lowest value 8˚ among reinforcement. so, heaving height is predicted to be lower than others. From the results of repetitive plate load test, a considerable amount of settlement occurs first time and elastic settlement coincides with plastic settlement under repetitive load. As total settlement increases, elastic rebound ratio decreases and be converged. So, plastic settlement is confirmed to be increasing as the number of repetition increases. Bamboo reinforcement has very high elastic rebound ratio compared to others because of material characteristic which has elastic behaviour. Also, the relationship between number of repetition and repetitive load ratio can be expressed as a hyperbolic function and total settlement can be gotten from linear relation. the results of analysis, a coefficient of a is effected from repetitive load and tension of reinforcement and a coefficient of b is effected from only repetitive load. Keywords : surface improvement, plate load test, cyclic load test, bamboo, BCR

衛生埋立地 바닥차수를 위한 固化土의 透水 및 强度特性

任學淳 忠南大學校 産業大學院 2004 국내석사

본 연구는 배합재료에 따른 위생매립장 차수층의 투수계수와 압축강도의 변화를 실험하였으며,시험에 사용된 배합재료는 시멘트,벤토나이트, 고화제이다.위생매립장 차수재의 투수계수 기준을 만족하기위한 각 시료별 배합재료의 적정혼합비를 구하였다.그리고 연약지반상에 위생매립장을 건설하기 위하여 매립장의 지반 현장토들을 흙의 형태별로 나누어서 이들에 대한 토질특성,다짐 및 투수특성을 조사한 후 여기에 벤토나이트,시멘트 및 고화제의 적정 첨가량을 사용 하였을 때에 압축강도가 5(kgf/㎠)이상,투수계수가 1×10^(-7)(cm/sec)이하인 법적 기준치에 만족하는 차수효과를 알아보고자 혼합차수재에 대해 4단계로 나누어 시험하였다. 제 1단계에서는 각 현장토에 대한 입도분포,비중,다짐 및 투수시험을 하였고,제 2단계에서는 각 현장토에 대하여 벤토나이트를 5%,10%, 15%씩 첨가시켜 다짐과 투수시험 및 압축강도시험을 하였다.제 3단계에서는 2단계에서 결정한 최적 벤토나이트 양에 시멘트를 5%,10%,15%씩 첨가하여 다짐,투수 및 압축강도시험을 하였으며,제 4단계에서는 3단계에 고화제를 첨가하여 다짐,투수 및 압축강도시험을 하였다. 시험결과에 의하면,제 1단계 시험에서는 CL토질과 SM토질 모두 위생매립장 차수재 투수계수 법적기준치를 만족하는 현장토는 없었으며, 제 2단계 시험에서는 CL토질은 벤토나이트 5%와 SM 토질은 벤토나이트 15% 첨가할 때 k=9.45×10^(-8)(cm/sec)이었고,k=5.73×10^(-8)(cm/sec)로 위생매립장 법적 기준치를 만족하였다.제 3단계 시험에서는 위생매립장 법적 기준치를 만족하기 위해서는 CL 흙에는 벤토나이트 5%와 시멘트 5%를 첨가할 때 k=9.98×10^(-8)(cm/sec)이었고,б_(28)=12.25(kg/㎠)이었고, SM 토질에서는 벤토나이트 5%와 시멘트 5%를 첨가하였을 때, k=9.86×10^(-8)cm/sec이었으며,б_(28)=18.72(kg/㎠)이었다.제 4단계 시험에서는 3단계에서 결정한 최적의 배합된 시료흙에 고화제를 첨가 혼합하여 투수 및 압축강도 시험을 한 결과 시멘트와 벤토나이트 첨가량이 증가함에 따라 압축강도는 증가하고,투수계수는 감소하는 경향을 보였으며,벤토나이트 종류에 따라 조기강도 발현이 틀리게 나타나므로 실시공시 조기강도 발현이 높은 벤토나이트를 사용할 대 시공 효율을 증대 시킬 수 있다.또한,고화제는 시멘트와 고결작용을 촉진시켜주는 역할을할 뿐 투수계수에는 별 영향이 없는 것으로 나타났다. 따라서 위생매립장 차수층 건설에서,적정량의 첨가제를 사용했을 때 CL과 SM 흙 차수층 현장토에 혼합하여 배합설계를 할 경우 위생매립장 법적기준치에 만족하였다. This study was performed to find the effect of additive on permeability(k) and compressive strength of the bottom liner in the waste sanitary landfill. The cement, bentonite and stabilizing agent were used to simulate and the ratio of mixing matrix was determind to meet the requirement of sanitary landfill liner standard. With the object of developing sanitary landfills on soft foundation, this study examined the soil properties, compaction and permeability of ground soils of landfill sites by soil type and experimented on a mixed liner through four stages in order to determine if the barrier effect meets legal requirements, which are over 5(kgf/㎠) of compression strength and below 1×10^(-7)(cm/sec) of permeability co-efficient, when appropriate quantities of bentonite, cement and solidifier are added to the soils. The first stage tested the grain-size distribution, specific gravity, compaction and permeability of each type of ground soil and the second stage tested compaction, permeability and compression strength after adding bentonite to each type of soil at a ratio of 5%, 10% and 15%. The third stage tested compaction, permeability and compression strength after adding cement at a ratio of 5%, 10% and 15% to each type of soil that contained an optimal quantity of bentonite as found in the second stage, and the fourth stage tested compaction, permeability and compression strength after adding solidifier to soil resulting from the third stage. According to the results of the test, in the test of the first stage, both CL soil and SM soil did not satisfy the legal standard for the permeability factor of sanitary landfill liner. In the test of the second stage, k=9.45×10^(-8) (cm/sec) in CL soil with 5% bentonite and k=5.73×10^(-8) (cm/sec) in SM soil with 15% bentonite, meeting the legal standard. In the test of the third stage, k=9.98×10^(-8)(cm/sec) and б28=12.25(kg/㎠) in CL soil with 5% bentonite and 5% cement, and k=9.86×10^(-8)cm/sec and б28=18.72(kg/㎠) in SM soil with 5% bentonite and 5% cement. In the fourth stage, according to the result of testing permeability and compression strength after adding solidifier to the sample soil optimized in the third stage, compression strength went up and permeability factor went down with the increase of the quantity of cement and bentonite added, and the early strength expression was different according to the type of bentonite. Thus construction efficiency can be improved by using bentonite of high early strength expression. In addition, solidifier appeared to accelerate consolidation with cement but little affect permeability. In conclusion, when optimal quantities of additives are used together with CL and SM soil as liner ground soil in constructing sanitary landfill liner, the resulting properties satisfied legal requirements for sanitary landfills.

직립호안 뒷채움 무처리 영역의 침하문제와 대책방안

김상훈 한국해양대학교 대학원 2023 국내석사

본 사례연구는 직립호안 뒤채움 사석과 배후부지 연직배수공법이 시작되는 사이에 매립구간은 수중 매립 조건임에도 불구하고 지반개량공법 적용 없이 무처리 영역으로 설계되어 이에 따라 상부 시설물의 침하 및 파손으로 유지관리 및 사회 경제적 피해 발생 문제점을 해결하기 위해 부산항 북항 재개발사업 1-2단계 조성공사 시공사례를 바탕으로 검토를 하였고 이에 대한 대책을 수립하였다. 실내 및 현장시험을 통해 직립호안 뒤채움 사석과 배후부지 연직배수공법이 시작되는 사이에 매립구간에 대해 침하량 검토를 하였다. 구간별 침하량을 분석 결과 공원구간에서 허용침하량 기준을 초과하였고 다른 구간과 다르게 해당 구간은 매립 과정 중에 원지반 연약토(해성점토)가 호안 쪽으로 밀려 들어와 매립토와 혼재되어 연약층이 두껍게 형성되었다. 연약층에 대해서는 상부에 경화토 표층처리공법을 통해 침하 문제를 해결할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 본 사례연구 대상 지역 및 구조물과 같은 직립호안구간 배후부지 무처리구간에 대해서는 매립 이후 실내 및 현장시험을 통해 연약층 유무를 파악하고 안정 여부를 검토하는 프로세스가 시공기준으로 정립되기를 기대한다.

항만단지 조성을 위한 준설토의 압밀특성과 표층처리공법

丁圭鄕 전남대학교 2000 국내석사

최근 산업의 발달과 더불어 대규모 간척공사가 급증하여 연약지반상에 축조되는 구조물의 종류와 규모가 점점 확대되어 가고 있다. 이와 같은 초 연약지반을 개량하기 위해서는 장비의 진입이 이루어져야 하는데 준설지반은 통상 자중압밀의 원리에 의해 지배되며 장기간의 시간의 경과하여야 강도가 회복되므로 모래, 산토, 제강슬래그 등을 포설하여 장비의 통행성을 확보한 후 후속공사를 수행하는 것이 관례이다. 따라서 본 연구에서는 광양항 컨테이너 부두와 율촌산업단지 현장을 대상으로 PCDDF 프로그램에 의한 수치해석을 수행하여 준설토의 압밀특성 및 체적변화량을 예측하였으며, 배수효과 및 증발효과가 자중압밀 및 고결수축에 미치는 영향을 분석하였다. 또한, 사례연구를 통한 합리적인 준설토의 표층처리공법을 제안하였다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다. 1. PCDDF 프로그램에 의하여 준설토의 자중압밀에 의한 체적변화량과 고결에 의한 체적변화량을 예측할 수 있으며 전체침하량에 영향을 미치는 요인은 고결에 의한 체적변화량보다는 자중압밀에 의한 체적변 화량이 지배적이었다. 2. 자중압밀 침하는 배수효과 및 증발효과 등과 같은 변수에 의해서는 거의 변화가 없으나 고결침하는 증발에 의한 효과보다 배수에 의한 효과가 더 큰 영향을 끼쳤다. 3. PCDDF 프로그램 해석 결과 준설토의 표층처리공법은 PTM공법과 식재공법의 병행이 가장 효과적이었다. 4. 강도 및 환경문제가 규명되어진다면 투수성, 구득의 용이, 경제성에 입각해 볼때 샌드매트 대체재료로써 제강슬래그의 재활용이 가능할 것으로 판단되었다. 5. 자중압밀과 고결에 의한 연약해성점토지반의 개량은 과재하중(surcharge load)에 의한 지반개량보다 훨씬 장시간을 필요로 하고 있음을 확인할 수 있었다. Necessity of construction marine industrial complex and habor facility in soft ground of costal area has been increasing remarkably. Consolidation of dredged fill has become important task for site treatment. volume change of dredged fill should be examined carefully for the task. In this study, consolidation characteristics and volume change of dredged fill were forecasted by PCDDF program. The analysis were conducted for the conditions of Kwang yang and Youl chon. The effect of drainge and evaporation on self-weight consolidation and desiccation was also studied. Furthermore, appropriate surface treatment methods of dredged fill were identified through case study. Results of this study can be summarized as follow : 1) Volume change of marine caly by the self-weight consolidation and dessication can be forecasted by the PCDDF program. The volume change of dredged fill was affected more by self-weight consolidation that by desiccation. 2) Self-weight consolidation settlement not almost change by drain and evaporation. But consolidation settlement by desiccation was more affected by evaporation efficiency than drain efficiency. 3) Analysis of PCDDF program revealed that combination of PTM and Tree Plant Method was more efficient than use of individual method. 4) Recycling of convert slag is turned up to be alternative sand mat in terms of permeability, easiness of acquirement and economical efficiency. 5) Improvement of soft ground by self-weight consolidation and desiccation needs longer time than the ground improvement by surcharge.

대나무를 이용한 연약지반 표층처리공법의 현장 적용성 평가

민길현 경상대학교 산업대학원 2006 국내석사

Many large-scale land reclamation works are being performed along southcoast and the westcoast in Korean Peninsula soil ground. A great amount soils are hydraulically filled by the dredging ship and various soil improvement techniques such as sand compaction piles on land and sea, plastic board drains, packed drains, horizontal and vertical vacuum consolidations, dynamic compaction, deep mixing method, progressive trenching method are being used for stabilization of soft ground. This study summarized the results of feasibility study on the bamboo mat method which was recently developed and used for the construction of Kwangyang container terminal site, Jeonnam, Korea. The bamboo mat method is similar with the sand mat method but it uses bamboo with P.P. mat together to improve the bearing capacity of the surface layer of hydraulically filled soft ground. The bamboo has the high stiffness and, then, it can improve the bearing capacity of the surface layer of hydraulically filled soft ground effectively and economically. To evaluate the performance of bamboo mat on the surface layer of hydraulically filled soft ground, in-site large-scale load tests were carried out to the three cases of reinforced condition of soft ground surface layer, i.e. P.P. mat only and two types of bamboo mat(1.0m x 1.0m, 1.25m x 1.25m). The Loads applied were 11.8, 19.3, and 88.2 ton with the cases of surcharge loads which included the load of sand mat, construction machines etc. The results of in-situ large-scale load test were as follows : 1. The bamboo mat increased the allowable bearing capacity of the surface layer of hydraulically filled soft ground and it was shown that the allowable bearing capacity of soft ground which was treated with bamboo mat was 1.2~1.5 times greater than the soft ground which was only reinforced by P.P. mat. 2. B.C.R. of soft ground which was used the bamboo mat(1.0m×1.0m) was in the range from 3.36 to 5.58 and B.C.R. of the surface layer of hydraulically filled soft ground which was only reinforced by P.P. mat was in the range of from 2.19 to 3.59. Therefore, bamboo mat method was shown 1.2~1.5 times greater the improvement effect than the soft ground which was only reinforced by P.P. mat. 3. The amount of rebound of ground tested was shown that soft ground which was used the bamboo mat was smaller than soft ground which was only reinforced by P.P. mat.

연약점토지반의 표층처리 및 보강공법에 관한 연구

김재식 목포대학교 산업기술대학원 2003 국내석사

서남해안의 퇴적토층은 고함수비가 35~80%의 실트(ML) 또는 점성토(CL or CH)와 매우 느슨한 실트질 모래로서 비배수 전단강도 Cu=0.06∼0.5㎏f/㎠정도의 대단히 연약한 지층이다. 이러한 연약지반의 표층처리 및 보강을 위해 지하수위 저하에 의한 표층고결공법, 토목섬유 및 그리드 등을 이용한 보강공법, 시멘트 혼합처리공법을 토대로 시험 및 시험시공 실시한 것을 요약하면 다음과 같다. 1. 지하수위 저하에 의한 표층고결공법 ○ 연약지반의 표층 고결은 지하수위의 영향을 크게 받고 있으며, 방조제 체절후 3년정도 대기에 노출 되면 전단강도 Cu=0.06∼0.10㎏f/㎠의 지반이 Cu=0.25∼1.00㎏f/㎠정도로 크게 증가하며, 다시 지하수위가 상승하게되면 Cu=0.12∼0.30㎏f/㎠로 감소하였다. 2. 토목섬유 및 그리드 등을 이용한 보강공법 ○ 지하수위 저하가 불가능한 지구에서는 소요의 인장강도를 갖는 토목섬유와 그리드 등을 이용한 점층시공방법과 압성토공법으로 시공하는 것이 유리하다. ○ 평균성토 약 2.5m에서 무보강 조건이 0.37∼0.43m, 토목섬유 및 지오그리드, 지오웨브 보강시 0.24∼0.34m로 9∼13cm 정도 침하가 적게 발생하였다. 3. 시멘트 혼합처리 공법 ○ 함수비 25%, CBR 2.3%에 시멘트를 5% 첨가시 CBR=37%, 10%처리시 CBR=77%로 증가하였다. ○ 함수비 59%의 연약지반토에 시멘트 혼합처리하여 7일 양생후 압밀시험결과 3% 처리시 1.8㎏f/㎠, 5% 처리시 3.4㎏f/㎠으로 크게 증가하여 낮은 성토고(9∼17m이하) 조건에서는 압축성이 거의 없는 흙으로 개량되었다. The sediment layer of western and southern coast is a weak one which is composed of silty soil(ML), viscous soil(CL or CH) and loose silty sand with 35 ~ 80% of natural water contents, undrained shear strength Cu=0.06∼0.5kgf/㎠. Many kinds of construction methods are used for surface-treatment and reinforcement of weak soil, which are surface consolidation method, reinforcement method using geotextile or grid, cement mixing treatment etc.. 1. Surface Consolidation Method by subsidence of groundwater level ○ After three years of sea-dike construction, as groundwater level has a considerable effect on surface solidification of weak soil, shear strength Cu increases from 0.06∼0.10kgf/㎠ to 0.25∼1.00kgf/㎠, and decreases to 0.12∼0.30kgf/㎠ with the rise of groundwater level. 2. Reinforcement method using geotextile or grid ○ It is more profitable to carry out a sequent-deposit method or counterweight fill method in area where dropping of groundwater level is difficult. ○ In the case of embankment of average 2.5m depth, settlement is 0.37∼0.43m without reinforcement. And it is 0.24∼0.34m with reinforcement using geotextile, geogrid and geoweb. 3. Cement mixing treatment ○ On condition that water content is 25% and CBR 2.3%, adding cement of 5% makes an increase in CBR to 37%, and adding cement of 10% makes an increase in CBR to 77%. ○ The shear strength of cement-mixed soil, which is weak and has water content of 59%, was significantly improved to 1.8kgf/㎠ on condition of 3% cement mixing and was 3.4kgf/㎠ with 5% cement mixing.

연약지반 표층처리 공법에 관한 사례 연구

정규광 부산대학교 2006 국내석사

70% of the land in South Korea consists of mountain district, so there is a need to develop areas that are not suitable for the construction like areas near rivers and along the shoreline in order to satisfy the demand for construction of industrial facilities and other structure. In the case of Korea, the number of reclaimed areas has increase using reclamation with drains since the 1960s. Nowadays, reclamation along the shore has increased rapidly to accommodate the construct of new harbors, airports, cities, and industrial complexes. Especially, in large construction projects on soft ground on south-western shoreline and areas near rivers. In Korean construction fields, good earth and sands such as broken stones and Mt.’s soils are used in construction because it has high water permeability and low compressibility. However, nowadays, construction using this method is not possible due to the unavailability of construction material. Due to increasing demand for this type of construction researches has to find and develop a substitute must be performed. As an alternative, the sea bottom is dredged and the dredged material is used as the fill material in the reclamation area. Since the area has zero bearing capacity construction on this area is not possible since the soil can not support the weight of the construction equipment. Thus, many methods to reinforce the outer layer of the reclaimed land are developed. The purpose of this study is to determine the most efficient surface stabilization method among the various surface soil stabilization methods applied in the reclaimation area of PUSAN NEWPORT. The results obtained from this study are as follows : ① Based on the value of the original ground strength, efficient surface stabilization methods were proposed for the following condition if the undrained shear strength is under 0.1tf/m2, the application of BAMBOO MAT method is most applicable while PET MET method is most applicable when the undrained shear strength is greater than 0.1tf/m2. ② Maximum allowable bearing capacity was obtained by applying three sheets of PET MAT. Comparing the strength increase of the original ground, it was determined that the maximum strength increase was obtained for the BAMBOO MAT reinforced ground. ③ The coefficient of subgrade reaction for this area is 2.6~4.26kgf/cm3. Both the strength of ground improved with surface stabilization and the strength of reclaimed ground were affected.