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2010.06.14 08:36

연약지반 고결층 교반관입 고화처리공법





■ 기술개발자 : 한 우 선
■ 주 소 : 서울시 서초구 서초동 *** (Tel 02-3453-8074)
■ 보호 기간 : 7년(1996. 8. 10) 

1. 신기술의 내용

1-1. 신기술의 요약
본 신기술은 초연약지반, 보통연약지반, 퇴적상태의 층상연약지반 그리고 자갈섞인 연약지반 등을 대상으로 ESCA-SX(고화제)를 사용, 교반(혼합)장비를 개발하여 심층혼합처리(심도 20m범위까지)하는 공법이다. 

1-2. 원리 및 시공 방법
본 공법은 "ESCA-SX(고화제)“을 개발하고 오거 보링기의 로드(rod) 선단에 장착할 수 있도록 15。 경사의 날개형 교반장치(혼합장치) 와 고화제 혼합액이 시공중 가급적 지표로 용출하지 않도록 하는 가압판을 설치하여 혼합날개의 분출구로 어떤 지반조건에서도 균질하게 분사되도록 하는 주열식 연약지반 심층혼합처리공법이다. 단축 또는 2~3축으로 심도 20m 내외(이 심도 이상의 로드를 연결하면 가능함)에 적용이 가능하다. 자연함수비 90% 내외의 초연약지반에서도 현지강도 qu=20㎏/㎠ 내외로 증가시킬 수 있으며, 부수적으로는 차수목적으로도 활용 가능한 공법이다.

특징은 개발자가 그동안 사용해오던 기존 장비를 현지에서 시공중 층상으로 이루어졌거나 암석이 혼압된 연약점토지반의 혼합률이 불량함을 착안하여 혼합액이 교반날개로의 주입압력과 토크 등을 계산 후 선단 굴착부 및 교반날개의 형상을 컴퓨터 모형 해석하여 문제점을 보완하고 실제 크기로 제작, 현지 시험시공을 통하여 실용화에 성공한 심층 혼합(교반) 처리한 것이다.

사용약액은 시멘트와 고화제의 혼합비율을 97:3으로 혼합하고 이와 주입수(물)와의 비를 1:1로 하여 계면활성이 양호한 약액을 만들고 이를 로드 내공을 통하여 소정의 심도에 도달한 혼합날개에 7㎏/㎠ ~ 15㎏/㎠의 압력으로 균일하게 분사하여 교반(혼합) 되도록 하는 것이다.


2. 국내외 건설공사 활용 현황 및 전망

공기의 단축이 필요하거나 투수계수가 1×10-7 ㎝/sec 이하이므로 차수가 필요한 공종, 연약지반의 심도가 깊으면서 지반의 허용침하량을 제한하는 공종 등에 활용될 것으로 기대되며, 그밖에 연약지반의 심도가 깊은 지반에 폐기물 매립장 건설, 인공섬 축조가 필요한 경우 등에 많이 활용될 전망이다.


3. 관련 분야에 대한 기술적, 경제적 파급 효과

연약지반의 처리공법에서 약액의 개발은 외국에서 70년대 중반에 이미 거의 완료되었고, 그후부터는 시공장비의 개발에 역점을 두어 왔다. 그러나 우리나라에서는 아직까지 약액의 개발에만 치중하였을뿐 경비가 많이 소요되는 장비의 개발은 도외시하고, 주로 외국에서 도입을 시도하여 왔다.

본 공법에서는 ESCA라는 효과적인 고화제의 개발은 물론, 장비는 기존 오거공법에서의 상체를 연약지반상에서 작업이 가능하도록 개조하였으며, 심층지반의 굴진과 교반(혼합)날개를 이론적인 바탕하에 개발하여 로드의 서단에 장착 사용하므로써 성공적으로 심층혼합처리가 가능하도록 하였다.

시험시공과 연구를 통하여 기술적으로 합리성이 증명되었으며 기술을 국산화함으로써, 외국의 장비를 도입하는 것에 비하여 경제적 비용이 4~5배 정도 절감되는 것으로 확인되었다. 따라서 심층혼합지반처리에 의한 연약지반상에 물양장, 사석제의 건설, Box Culvert의 기초처리, 심층차수 목적 등에 사용 가능할 것으로 기대된다.


※ 세부 적용 분야

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


※ 개량 단면 형상




※ 단면 형상별 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 필요.

블록식

전체적, 내부적으로도 안정 성이 높다.

개량체적이 증가하여 약간 고가.

지중구조물적인 계산이 필요.


 

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