선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 보강토옹벽 시공 완료 후 1년 이상 장기 계측을 수행하고 있다. 본 논문에서는 계측단면 중 시공높이가 20m 이상인 2개 단면에 대한 계측결과를 분석/소개 하고자 한다. 본 논문에서 고찰한 2개소 계측지점의 단면도는 그림 3과 같다.
- 본 연구에서는 총 연장이 1,450m이고 최대높이가 29.5m에 이르는 대규모 보강토옹벽에 대한 설계, 시공 및 계측 사례를 소개하고, 고성토 보강토옹벽의 국내 현장 적용성 및 안정성을 검토함으로써, 고성토 보강토옹벽의 효율적인 설계방안 마련을 위한 기초자료로 삼고자 한다.
제안 방법
- 5m 이상인 고성토 2단 옹벽 구간이다. 높이 20m 이상의 고성토 보강토옹벽에 대한 설계/시공 사례가 거의 없기 때문에 설계시 비교적 안전측 해석결과를 보인 FHWA 기준을 토대로 보강토옹벽의 내적/외적 안정을 검토하였다. 또한 전반활동에 대한 안정해석은 범용 사면안정해석 프로그램인 TALEN을 이용하였다.
- 대규모 공장부지 조성을 위한 성토부지에, 총 1,450m 연장의 보강토옹벽 시공이 계획되었다. 그림 1은 보강토옹벽 현장 평면도이고, 표 1은 본 현장에 적용된 보강토옹벽 현황이다.
- 뒤채움흙으로는 통일분류법 상 SW로 분류되는 화강 풍화토를 사용하였다. 뒤채움흙의 다짐은 10ton 진동롤러를 이용하여 95%의 다짐도를 확보할 수 있도록 수행하였고, 벽체 배면의 자갈배수층을 포함한 1m 정도의 폭에 대해서는 시공 중 다짐작업에 의한 벽체 전면변위를 방지하기 위하여 1ton 롤러를 이용한 다짐을 수행하였다. 다짐시 층별 다짐두께는 25cm 이하가 되도록 하였다.
- 5m에 이르는 고성토 보강토옹벽의 설계 및 시공 사례가 거의 없는 실정이어서, 설계단계에서부터 면밀한 검토가 요구되었다. 따라서 국내에서 블록식 지오그리드 보강토옹벽의 설계에 주로 활용되고 있는 FHWA 및 NCMA(Collin, 1997) 설계기준에 대한 사전검토를 통해 대체적으로 보다 안전측의 해석결과를 보이는 FHWA 기준에 근거하여 보강토옹벽의 내적 및 외적 안정을 해석하였다. FHWA 기준에 근거하여 수행한 보강토옹벽의 내적 및 외적 안정 해석 결과는 표 2에 나타내었다.
- 보강토옹벽의 내적 및 외적 안정에 대하여는 FHWA 설계법(Elias & Christopher, 1996)을 이용하여 안정성을 검토하였고, 범용 사면안정해석 프로그램인 TALREN을 이용하여 전반활동에 대한 안정을 검토하였다. 또한 기초지반의 침하에 대한 안정성을 검토하기 위하여 유한차분법에 의한 수치해석을 수행하였다. 보강토옹벽의 시공관리 및 안정성 평가를 위해 주요 단면에 대한 계측계획을 수립하였다.
- 본 해석 시 적용한 설계정수는 지반조사 및 실내실험 결과에 근거하여 표 3에 나타낸 바와 같이 결정하였다. 또한 보강재로는 일체형 HDPE(High Density Polyethylene) 지오그리드를 사용하는 것으로 계획하였다. 해석에 적용된 지오그리드의 인장강도는 표 4에 나타낸 바와 같다.
- 5m에 이르는 높은 옹벽이 적용되었다. 또한 보강토옹벽의 높이가 13.5m를 초과하는 구간에 대해서는 2단 옹벽을 시공하는 것으로 계획하고, 설계 및 안정성 검토를 수행하였다. 전체 보강토옹벽 시공구간 중 대략 400m 구간이 13.
- 지오그리드의 인장변형을 측정하기 위한 변형률계는 길이가 100mm이고 보강재의 항복인장변형률(대략 15%)을 상회하는 인장변형도 측정할 수 있도록 측정용량이 ± 3000 strain인 제품을 사용하였으며, 장기 계측시 변형률계의 망실을 방지하기 위하여 방수처리를 하였다(그림 2b). 벽체 전면변위 계측을 위해 보강토옹벽 전면에 광파타겟을 설치하였으며, 광파 측정기를 이용하여 X, Y, Z축의 3차원적 변위를 측정하였다(그림 2c).
- 변체변위 계측결과가 분석이 어려울 정도로 매우 미소하여, 본 논문에서는 벽체에 작용하는 측방토압과 보강재 인장변형에 대한 측정결과를 다음과 같이 분석하였다.
- 또한 기초지반의 침하에 대한 안정성을 검토하기 위하여 유한차분법에 의한 수치해석을 수행하였다. 보강토옹벽의 시공관리 및 안정성 평가를 위해 주요 단면에 대한 계측계획을 수립하였다.
- 전체 1,450m에 이르는 보강토옹벽 구간 중 31개 주요 단면에 대한 안정해석을 수행하였다. 전 세계적으로 최대 높이 29.
- 벽체에 작용하는 측방토압의 측정을 위해 직경이 200mm이고 최대 측정용량이 350kPa인 토압계를 블록 뒷면에 설치하였다(그림 2a). 지오그리드의 인장변형을 측정하기 위한 변형률계는 길이가 100mm이고 보강재의 항복인장변형률(대략 15%)을 상회하는 인장변형도 측정할 수 있도록 측정용량이 ± 3000 strain인 제품을 사용하였으며, 장기 계측시 변형률계의 망실을 방지하기 위하여 방수처리를 하였다(그림 2b). 벽체 전면변위 계측을 위해 보강토옹벽 전면에 광파타겟을 설치하였으며, 광파 측정기를 이용하여 X, Y, Z축의 3차원적 변위를 측정하였다(그림 2c).
- 계측계획이 수립된 단면은 표 5에서 알 수 있는 바와 같이 2단으로 시공되는 고성토옹벽 단면과 옹벽 상부에 중량구조물 시공이 계획된 단면으로 구분된다. 총 12개 계측단면에 대해 벽체 전면변위를 주요 계측항목으로 결정하였으며, 3개 단면에 대해서는 벽체에 작용하는 측방토압, 보강재 유발 인장력을 추가로 계측/분석하는 것으로 계획하였다. 그림 2는 계측기 설치 장면을 촬영한 사진이고, 표 6은 각 계측항목별 측정 시기 및 계측관리기준을 나타낸다.
- 2%인 것으로 나타났다. 한편, 보강토옹벽의 곡선부에서 발생할 수 있는 블록의 균열 등과 같은 문제를 방지하기 위하여, 보강토옹벽의 우각부에 보강토 부설다짐시 Soil Cement 공법을 적용하여 보강토체의 강성을 증가시켰다. 이 때 Soil Cement의 배합비는 보강토 중량에 대하여 5~8%로 하고 혼합재의 일축압축강도는 200kPa 이상 확보할 수 있도록 하였다.
- 또한 전반활동에 대한 안정해석은 범용 사면안정해석 프로그램인 TALEN을 이용하였다. 한편, 철저한 시공관리와 고성토 보강토옹벽의 장기거동평가를 위해 일련의 현장계측을 수행하였다. 계측결과 옹벽의 전면변위는 최대 10mm, 벽체 작용 측방토압은 설계토압의 40% 이하, 보강재 작용 인장력은 최대 0.
대상 데이터
- 또한 높이 20m 이상의 고성토구간과 옹벽의 배면 상부에 중량구조물이 시공되는 구간이 길게 분포하고 있어, 보강토옹벽의 장/단기 안정문제가 발생될 가능성이 우려되어 뒤채움흙의 품질 및 다짐 상태 등에 대한 시공관리를 철저히 수행하였다. 뒤채움흙으로는 통일분류법 상 SW로 분류되는 화강 풍화토를 사용하였다. 뒤채움흙의 다짐은 10ton 진동롤러를 이용하여 95%의 다짐도를 확보할 수 있도록 수행하였고, 벽체 배면의 자갈배수층을 포함한 1m 정도의 폭에 대해서는 시공 중 다짐작업에 의한 벽체 전면변위를 방지하기 위하여 1ton 롤러를 이용한 다짐을 수행하였다.
- 보강토옹벽 시공시 전면벽체로는 23.5MPa의 압축강도를 가지는 키(Key)형 블록을 사용하였으며, 벽체 배면에 30~50cm 폭의 자갈 배수층을 설치하였다. 또한 높이 20m 이상의 고성토구간과 옹벽의 배면 상부에 중량구조물이 시공되는 구간이 길게 분포하고 있어, 보강토옹벽의 장/단기 안정문제가 발생될 가능성이 우려되어 뒤채움흙의 품질 및 다짐 상태 등에 대한 시공관리를 철저히 수행하였다.
이론/모형
- 높이 20m 이상의 고성토 보강토옹벽에 대한 설계/시공 사례가 거의 없기 때문에 설계시 비교적 안전측 해석결과를 보인 FHWA 기준을 토대로 보강토옹벽의 내적/외적 안정을 검토하였다. 또한 전반활동에 대한 안정해석은 범용 사면안정해석 프로그램인 TALEN을 이용하였다. 한편, 철저한 시공관리와 고성토 보강토옹벽의 장기거동평가를 위해 일련의 현장계측을 수행하였다.
- 보강토옹벽의 내적 및 외적 안정에 대하여는 FHWA 설계법(Elias & Christopher, 1996)을 이용하여 안정성을 검토하였고, 범용 사면안정해석 프로그램인 TALREN을 이용하여 전반활동에 대한 안정을 검토하였다. 또한 기초지반의 침하에 대한 안정성을 검토하기 위하여 유한차분법에 의한 수치해석을 수행하였다.
성능/효과
- 한편, 철저한 시공관리와 고성토 보강토옹벽의 장기거동평가를 위해 일련의 현장계측을 수행하였다. 계측결과 옹벽의 전면변위는 최대 10mm, 벽체 작용 측방토압은 설계토압의 40% 이하, 보강재 작용 인장력은 최대 0.6kN/m로 측정되어, 모든 계측항목이 설계치에 비해 매우 작은 것으로 나타나 보강토옹벽의 설계/시공이 매우 안전측으로 이루어졌음을 알 수 있다. 또한 이러한 계측결과로부터 FHWA 설계기준이 높이 20m 이상의 고성토 2단 보강토옹벽 설계에 있어 매우 보수적이고 안전측인 결과를 보임을 알 수 있다.
- 다짐시 층별 다짐두께는 25cm 이하가 되도록 하였다. 뒤채움흙에 대한 다짐시험결과 최대건조단위중량은 19kN/m3, 최적함수비는 8.2%인 것으로 나타났다. 한편, 보강토옹벽의 곡선부에서 발생할 수 있는 블록의 균열 등과 같은 문제를 방지하기 위하여, 보강토옹벽의 우각부에 보강토 부설다짐시 Soil Cement 공법을 적용하여 보강토체의 강성을 증가시켰다.
- 6kN/m로 측정되어, 모든 계측항목이 설계치에 비해 매우 작은 것으로 나타나 보강토옹벽의 설계/시공이 매우 안전측으로 이루어졌음을 알 수 있다. 또한 이러한 계측결과로부터 FHWA 설계기준이 높이 20m 이상의 고성토 2단 보강토옹벽 설계에 있어 매우 보수적이고 안전측인 결과를 보임을 알 수 있다.
- 그림 3에서 알 수 있는 바와 같이 보강토옹벽의 전면 변위, 벽체에 작용하는 측방토압 및 보강재 인장변형이 계측되었다. 보강토옹벽의 전면변위에 대한 계측결과, 보강토옹벽 시공 중 벽체 수평변위는 두 개 단면의 모든 측정 지점에서 최대 10mm 이내인 것으로 나타났다. 이와 같이 매우 미소한 수평변위의 원인은 보강토옹벽의 설계가 매우 보수적이었고, 시공관리가 적절히 이루어 졌기 때문인 것으로 판단된다.
- 시공단계별 보강재에 작용하는 인장력은 그림 4에 나타낸 토압측정결과와 유사한 것으로 나타났다. 즉, 보강재 인장력은 A-2 및 A-5 단면 모두 보강토옹벽의 시공높이 증가에 따라 커지고, 옹벽시공이 완료된 이후에 일정한 값에 수렴하는 경향을 보인다. 또한 벽체에 가까울수록 더 큰 인장력이 보강재에 발현되는 경향이 있다.
- FHWA 기준에 근거하여 수행한 보강토옹벽의 내적 및 외적 안정 해석 결과는 표 2에 나타내었다. 한편, 이들 단면에 대해 범용 사면안정해석 프로그램인 TALREN을 이용하여 Bishop의 간편법으로 수행한 사면안정해석 결과, 전반활동에 대한 안전율은 기준 안전율 1.3을 만족하는 것으로 나타났다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.