연약지반 개량공법 - 샌드드레인 공법

샌드드레인 공법

이 공법은 미국에서 개발되어 1936년 포터에 의해 'Soil Mechanics'에 발표된 이래 세계에 널리 보급되었으며 수많은 지반개량공법이 화려하게 경합된 현재에도 의연하게 뿌리깊이 사용되고 있으며 가장 널리 쓰이는 공법의 하나로 일본에서는 1952년 무렵 도입되고 신간선이나 고속도로의 기초지반의 개량, 각종 조성지, 매립지반의 개량 등 광범한 시공 실적을 가졌다.

이 공법은 연약지반에 모래말뚝(샌드파일)을 조성하여 지반의 간극수를 지표에 신속히 배출하는데 따라 압밀을 촉진시키고 지반의 강도와 변형특성을 개선하는 것이다. 샌드파일 이외로 봉지채움 샌드파일(봉지채움 샌드드레인공법, 상품명을 팩드레인공법이라 한다)이나 각종의 인공 드레인재를 사용하는 방법을 총칭하여 버티컬 드레인공법이라 부른다.

[표 1.2-7-3] 드레인공법의 종류

구분	공법명	적용지반	드레인재료
샌드드레인공법	샌드드레인공법 봉지채움 샌드드레인공법	연약점성토지반 초연약점성토지반	모래 폴리에틸렌의 모래봉지
페이퍼드레인공법	카드보드 드레인공법 플라스틱보드 드레인공법 로프드레인공법	초연약점성토지반 초연약점성토지반 초연약점성토지반	카드보드 케미컬/캐슬보드, PVC/OV드레인 특수가공로프

물로 포화된 점토를 압축하면 간극수가 생겨서 그 배수량에 알맞는 만큼 흙의 체적이 감소된다. 이것에 따라 강도가 증가된다. 즉 압축응력을 가하면 흙중에 과잉간극수압이 발생되고 그 동수 구배에 따라 간극수의 외향의 흐름이 생긴다. 물이 배출되는데에 따라 간극수압이 줄며 또 흙의 체적이 감소된다. 이것을 압밀 현상이라 한다.

연약지반에 성토 등이 재하되어 압축응력이 가해질 때 압밀층인 연약지반층이 두껍고 또 그 중간에 배수층이 없는 경우는 배수 거리가 길어져서 압밀이 완료될 때까지 수 십년이 걸리는 수도 있다. 점성토의 압밀에 요하는 시간은 배수거리의 2승에 비례하므로 압밀시간을 단축하는 데에는 배수거리를 짧게 하는 것이 효과적이다. 이 때문에 지반 속에 적당한 간격으로 버티컬드레인을 형성하며 이것이 배수로가 되어 최대배수거리가 자연지반과 비교가 안 될 정도로 작아지며 배수시간이 극히 단축되게 된다.

샌드드레인의 시공순서((a)타입식 (b)오거식 (c)봉지채움식)