DCM공법의 강도개선을 위한 기초지반 경계층 반복주입공법 적용성 연구 = To improve the strength of the DCM method A study on the applicability of the repetitive injection method of the boundary layer of the foundation ground

국문 초록 (Abstract)

21세기 해양시대를 맞이하여, 소위 ‘해양한국 OK 21(Ocean Korea 21)’을 통해 일류 해양국가로 발전하고 자원의 보고인 해양을 합리적으로 개발·이용·보전함으로써 국민의 삶의 수준을 향상시키기 위해 해운·항만 개발 확충의 필요성이 대두되고 있다. 지형적으로 삼면이 바다인 우리나라는 해저지반에 연약지역이 많이 분포되어 있다. 연약지역에서 항만시설물 시공시 과도한 부두침하로 인한 시설물 파괴의 예방과 구조물의 안정성을 확보를 위해 적절한 연약지반개량공법 적용을 통한 지지력 확보가 반드시 필요하다.
종래의 연약지반개량공법으로는 치환공법이나 모래말뚝공법 등이 주로 사용되었으나, 환경 보전상 준설에 의한 해수의 오염규제, 준설물의 투기규제, 육상에서의 골재채취 규제, 항만시설물의 대형화로 인한 개량심도의 증대, 개량지역의 확대 등의 문제에 유리하고 원지반 상태로 연약지반을 개량하는 심층혼합처리(Deep Cement Mixing, DCM)공법이 최근 주로 사용되고 있다.

본 연구에서는 경남 통영항 동호만 유류부두 및 물양장 확대공사 중 수협 2부두215m에 적용되어있는 심층혼합처리(Deep Cement Mixing) 공법 개량체의 강도개선을 위해 기초지반 특성을 파악하고 지반개량 필요성을 위해 원호활동 및 압밀침하량에 대한 안정성을 분석하였다. 또한 지반의 특성을 고려하여 DCM 공법의 배합비 및 배합량, 개량형식, 하부 지지형식, 개량체 설계기준 강도 및 허용응력 산정, 개량체 단면 결정, 내적·외적 안정에 대하여 검토하였다.
이후 DCM 시공을 반복주입 구간(W,N자 시공)과 일반주입 구간(V자 시공)으로 구분하여 적용하였으며, DCM 개량체의 품질관리를 위한 강도확인은 현장시료에 대한 유압시료 채취기에 의한 방법과 시추기를 이용한 현장지반확인 조사를 실시하여 확인하였다. 상기 공법으로 적용한 일반구간과 반복주입구간의 일축압축강도를 비교ㆍ분석한 결과, DCM 반복주입공법과 일반주입공법을 통한 개량체의 압축강도는 큰 차이는 없고 모두 설계기준강도를 상회하고 있으나, 반복주입공법이 강도 측정값의 표준편차가 적으므로 일반주입공법보다 균등한 강도의 지반개량이 가능한 만큼 시공품질 향상이 가능할 것으로 판단된다. 또한 반복주입공법 적용시 준설 및 기초사석 투하과정에서 발생할 수 있는 표층부의 파손을 최소화할 수 있으며, 착저층에서 DCM 개량체와 지지층의 일체거동을 통해 내ㆍ외적 안정성이 유리함을 알 수 있다.
따라서 DCM 공법을 통한 항만시설물의 연약지반개량시 기초지반의 특성이 본 연구대상지와 유사하다면 시공품질의 향상을 위하여 기초지반 경계층에 대한 반복주입공법 선정을 고려하는 것이 적정할 것으로 사료된다.


키워드 : 연약지반처리공법, 심층혼합처리공법, 반복주입공법, 강도개선, 시공품질 향상

목차 (Table of Contents)

• 차 례
• 차 례 ⅰ
• 그림차례 ⅳ
• 표 차 례 ⅴ
• 요 약 ⅶ
• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구대상지 3
• 1.3 연구의 구성 4
• 제2장 심층혼합처리(DCM)공법의 예비적 고찰 5
• 2.1 연약지반 5
• 2.1.1 연약지반의 정의 5
• 2.1.2 연약지반의 판정기준 5
• 2.1.3 연약지반에서의 설계 및 시공상 문제점 7
• 2.1.4 연약지반 개량공법의 목적 11
• 2.1.5 연약지반 대책공법의 종류 12
• 2.1.6 연약지반 처리공법의 조합(예) 13
• 2.2 심층혼합처리공법(DCM공법) 14
• 2.2.1 심층혼합처리공법의 개요 14
• 2.2.2 심층혼합처리공법의 형식 14
• 2.2.3 구조적 안정성 검토(블럭식) 지반개량 기준 15
• 2.3 DCM공법 관련 연구 동향 18
• 2.4 DCM공법 주요 설계 기준 19
• 2.4.1 설계조위 19
• 2.4.2 상재하중 19
• 2.4.3 편심/경사하중의 지지력에 대한 안전율 20
• 2.4.4 허용안전율 20
• 2.5 DCM공법 개요 21
• 2.5.1 항만시설물 시공 순서 21
• 2.5.2 연구대상지의 DCM공법 시공 순서 25
• 2.5.3 DCM공법의 품질관리 28
• 2.5.4 DCM공법의 배합시험 29
• 2.5.5 DCM공법의 시험시공 29
• 2.5.6 DCM공법 개량체 강도 관리 30
• 2.5.7 DCM공법 품질확인 후 부상토 처리 계획 30
• 제3장 연구대상지 기초지반 특성 분석 31
• 3.1 기초지반 현장조사 위치 및 심도 31
• 3.2 현장조사 방법 32
• 3.2.1 시추조사 32
• 3.2.2 표준관입시험 32
• 3.3 연구대상지 기초지반 지층 주상도 33
• 3.4 연구대상지 토층구성상태 및 표준관입시험 결과 34
• 3.5 연구대상지 기초지반 특성 분석 결과 35
• 3.5.1 기초지반 지층의 구성상태 결과 35
• 3.5.2 표준관입시험 결과 37
• 3.6 기초지반 처리 필요성을 위한 특성 분석 결과 38
• 제4장 연구대상지 지반개량 필요성 분석 39
• 4.1 기초지반 처리 필요성을 위한 안정성 분석 개요 39
• 4.2 원호활동 안정검토 39
• 4.2.1 원호활동 안정검토 방법 39
• 4.2.2 원호활동 안정검토 결과 41
• 4.3 압밀침하량 산정검토 41
• 4.3.1 압밀침하량 검토 방법 41
• 4.3.2 압밀침하량 검토 결과 43
• 4.4 기초지반 처리 필요성을 위한 안정성 분석 결과 43
• 제5장 DCM 공법을 통한 연약지반개량 개선 44
• 5.1 DCM 공법 선정 배경 44
• 5.2 DCM 시멘트 배합량 및 배합비 결정 45
• 5.3 DCM 개량형식 선정 46
• 5.4 DCM 하부 지지형식 선정 47
• 5.5 DCM 개량체 설계기준 강도 및 허용응력 산정 48
• 5.6 DCM 개량체 단면 결정 49
• 5.7 DCM 내적·외적 안정 검토 50
• 5.7.1 DCM 내적·외적 안정 검토 개요 50
• 5.7.2 DCM 내적·외적 안정 검토 방법 50
• 5.7.3 DCM 내적·외적 안정 검토 결과 52
• 제6장 기초지반 경계층 반복주입공법 적용성 분석 54
• 6.1 경계층 반복주입공법 개요 54
• 6.2 경계층 반복주입공법 적용성 비교·검토 55
• 6.2.1 일반주입공법(V자 시공법) 55
• 6.2.2 반복주입공법(W,N자 시공법) 56
• 6.3 현장시험을 통한 DCM 개량체 강도확인 57
• 6.3.1 강도 분석 방법(KS F 2328) 57
• 6.3.2 DCM 공법 개량체 강도 관리 기준 57
• 6.4 현장 지반확인조사를 통한 DCM 개량체 강도확인 59
• 6.4.1 확인조사 목적 및 위치 59
• 6.4.2 DCM 공법 개량체 강도 관리 기준 59
• 6.4.3 시추조사 59
• 6.4.4 DCM 개량체 코어 채취 확인 60
• 제7장 결론 및 제언 62
• 7.1 결론 62
• 7.2 연구의 제언 63
• 7.2.1 연구의 한계 63
• 7.2.2 후속연구 제안 63
• 참고문헌 64
• Abstract 65