토목공사의 시공기술과 밀접한 관계를 가지는 토목용 섬유제품인 지오텍스타일은 모래, 흙, 자갈 등의 환경에 노출되는 고분자 재료이다. 이것은 수분차단을 제외한 분리, 보강, 여과, 배수 등의 기능을 가지며 현재 제방공사, 해안 하천의 호안공사, 간척공사 또는 도로, 철도 노상 안정 등의 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 방조제의 최종 끝막이 단면은 대규모 사석과 돌망태 등을 이용하여 일차적으로 바다를 막아 해수를 차단하기 때문에 해수의 유입을 차단하여 유속이 저감되기는 하나, 구성 재료가 불규칙하고 간극이 크기 때문에 일반적인 지반내의 침투흐름보다 상당히 빠른 침투가 발생된다. 따라서 끝막이 후속공정인 필터시공 시, 매트 부상현상이 발생되어 필터매트의 원활한 시공에 많은 어려움이 있으며, 토목섬유 필터매트 손상 시 성토재료유실이 발생될 수 있어 단순하게 필터매트의 부상방지 공법 제시의 차원이 아닌 향후 방조제의 국부적변형 및 안정성을 확보하는 보강개념으로 접근이 요구된다. 방조제 필터공의 원활한 수행을 위하여 다양한 실험연구 및 현장시험결과, 양방향 조위조건에서의 필터공은 "이중필터매트+모래 트랜지션" 설치방안이 가장 효과적인 것으로 연구되었으며, 필터매트의 부상문제와 조위영향구간의 필터층 보강효과를 동시에 만족시킬 수 있는 방법으로 지오텍스타일 튜브 매트리스공법(이하 튜브매트리스공법)이 제안되었다. 본 연구에서는 상기 기술한 튜브매트리스 공법에 대한 현장적용성 및 시공성 분석을 위하여 현장시험 시공을 수행하였으며, 시험시공결과 및 현장적용 사례에 대하여 기술한다.
토목공사의 시공기술과 밀접한 관계를 가지는 토목용 섬유제품인 지오텍스타일은 모래, 흙, 자갈 등의 환경에 노출되는 고분자 재료이다. 이것은 수분차단을 제외한 분리, 보강, 여과, 배수 등의 기능을 가지며 현재 제방공사, 해안 하천의 호안공사, 간척공사 또는 도로, 철도 노상 안정 등의 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 방조제의 최종 끝막이 단면은 대규모 사석과 돌망태 등을 이용하여 일차적으로 바다를 막아 해수를 차단하기 때문에 해수의 유입을 차단하여 유속이 저감되기는 하나, 구성 재료가 불규칙하고 간극이 크기 때문에 일반적인 지반내의 침투흐름보다 상당히 빠른 침투가 발생된다. 따라서 끝막이 후속공정인 필터시공 시, 매트 부상현상이 발생되어 필터매트의 원활한 시공에 많은 어려움이 있으며, 토목섬유 필터매트 손상 시 성토재료유실이 발생될 수 있어 단순하게 필터매트의 부상방지 공법 제시의 차원이 아닌 향후 방조제의 국부적변형 및 안정성을 확보하는 보강개념으로 접근이 요구된다. 방조제 필터공의 원활한 수행을 위하여 다양한 실험연구 및 현장시험결과, 양방향 조위조건에서의 필터공은 "이중필터매트+모래 트랜지션" 설치방안이 가장 효과적인 것으로 연구되었으며, 필터매트의 부상문제와 조위영향구간의 필터층 보강효과를 동시에 만족시킬 수 있는 방법으로 지오텍스타일 튜브 매트리스공법(이하 튜브매트리스공법)이 제안되었다. 본 연구에서는 상기 기술한 튜브매트리스 공법에 대한 현장적용성 및 시공성 분석을 위하여 현장시험 시공을 수행하였으며, 시험시공결과 및 현장적용 사례에 대하여 기술한다.
Geotextile is one of the most useful and effective polymer material in civil construction works and the main function of geotextile is separation, reinforcement, filtering and drainage. Recently, because of the shortage of natural rock, traditional forms of river and coastal structures have become v...
Geotextile is one of the most useful and effective polymer material in civil construction works and the main function of geotextile is separation, reinforcement, filtering and drainage. Recently, because of the shortage of natural rock, traditional forms of river and coastal structures have become very expensive to build and maintain. Therefore, the materials used in hydraulic and coastal structures are changing from the traditional rubble and concrete systems to the cheaper materials and systems. One of these alternatives employs geotextile tube technology in the construction of coastal and shore protection structures, such as embankment, see dyke, groins, jetties, detached breakwaters and so on. Geotextile tube technology has changed from being an alternative construction technique and, in fact, has advanced to become the most effective solution of choice. This paper presents case history of sea dyke filter construction using geotextile tube mattress and also, various issues related to the tube mattress design and construction technology.
Geotextile is one of the most useful and effective polymer material in civil construction works and the main function of geotextile is separation, reinforcement, filtering and drainage. Recently, because of the shortage of natural rock, traditional forms of river and coastal structures have become very expensive to build and maintain. Therefore, the materials used in hydraulic and coastal structures are changing from the traditional rubble and concrete systems to the cheaper materials and systems. One of these alternatives employs geotextile tube technology in the construction of coastal and shore protection structures, such as embankment, see dyke, groins, jetties, detached breakwaters and so on. Geotextile tube technology has changed from being an alternative construction technique and, in fact, has advanced to become the most effective solution of choice. This paper presents case history of sea dyke filter construction using geotextile tube mattress and also, various issues related to the tube mattress design and construction technology.
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문제 정의
본 연구에서는 튜브매트리스공법의 적용을 검토를 위하여 1차 사석단면과 근고공을 통과하는 침투유속에 대하여 튜브 매트리스의 부상여부를 분석하였다. 부상여부 검토는 다음 식 (1)을 이용하여 자중에 의한 연직력과 침투수에 의한 상방향력이 비를 산정하여 안전율로 적용하였다.
필터매트의 부상방지 및 필터층 보강으로 위한 튜브형 매트리스에 대한 안정성 검토는 침투압에 대한 부상안정성 검토와 활동안정성 검토를 기 수행하였다. 본 연구에서는 EL +1.0m이상에 추가적으로 설치되는 종방향 지오텍 스타일 튜브 설치시 1차 사석단면의 안정성을 분석하기 위하여 계획단면에 대한 사면안정해석을 수행하였다. 사면안정해석에 적용한 단면은 개방구간 1의 STA.
제안 방법
방조제 필터 사면부에 설치되는 튜브매트리스는 침투 압에 대한 부상방지와 더불어 활동여부에 대한 안전율 분석이 요구된다. 본 연구에서는 튜브매트리의 자중에 의한 활동력 및 침투압에 대한 활동에 대한 활동저항력의 비를 이용하여 튜브매트리스의 활동안전율을 분석하였다. 튜브 매트리스의 활동에 대한 안정 검토 단면도는 그림 3에 나타낸 바와 같다.
1차 시험시공에서의 발생된 기계적, 수리학적 채움과정의 문제점을 보완하기 위하여 수리학적 방법으로 토사를 원활이 주입할 수 있도록 펌프와 호퍼장비 도입하였다. 2차 시험시공에 도입한 펌프와 호퍼는 국내에서 최초로 지오텍스타일 튜브 공법을 시공했던 장비로 대형크기의 단일형 지오텍스타일 튜브 채움작업에 적합한 대용량의 펌핑 장비이다.
튜브매트리스공법을 활용하여 방조제 필터공을 축조할경우 현장 적용성 및 시공성 분석을 위하여 2차례의 시험 시공을 수행하였다. 시험시공결과, ① 튜브매트리스의 재질 : 배수지연 현상 발생, ② 튜브매트리스의 형상 : 상호 간섭 현상 발생, ③ 직포의 봉합강도 : 봉합부위 터짐 현상 발생, ④ 펌핑장비(압력) 및 호퍼의 개선, ⑤ 채움재료의 특성 개선 : 세립질토사의 구멍막힘 현상 발생등에 대한 개선이 요구된다.
튜브 매트리스 주입을 종료 후, 내수위차가 큰 백중사리 기간을 튜브매트리스 구조물의 변형 및 안정성을 관찰하였다. 내외수위차가 가장 큰 8월 11일~13일 3일간 매트의 형상 및 위치를 관찰한 결과 매트의 위치 변동 없이 제 기능 발휘하였다.
필터매트의 부상방지 및 필터층 보강으로 위한 튜브형 매트리스에 대한 안정성 검토는 침투압에 대한 부상안정성 검토와 활동안정성 검토를 기 수행하였다. 본 연구에서는 EL +1.
24지점과 개방구간 2 STA. No. 92지점에 대하여 사면안정 해석을 실시하였다. 1차 사석단면에 쇄석필터 및 튜브구조물을 설치할 경우, 원호파괴 안전율은 개방구간 12.
본 연구에서는 필터매트의 부상문제와 조위영향구간의 필터층 보강효과를 동시에 만족시킬 수 있는 방법으로 지오텍스타일 튜브 매트리스공법에 대한 현장적용성 및 시공성 분석을 위하여 현장시험시공을 수행하였으며 시험 시공결과 및 현장적용 사례를 분석하였다. 총괄 연구결과, 결론은 다음과 같다.
포설위치는 EL(-)0.5m→(-)5.0m이며, 낙조시 튜브형 매트리스를 휠타 사면에 설치하여 골재를 주입하여 튜브 자중으로 토목섬유 매트의 부상을 방지하고 1차사석제를 통한 강한 침투유속에 의한 사석필터재료의 유실방지효과를 관찰하였다.
0m 로 제작하였다. 또한 튜브매트리스 공법의 사면 시공성 검증을 위하여 총 2차례에 걸쳐 시험시공을 수행하였으며, 시공방법에 따라 1차 시험시공 : 기계적 채움방법, 2차 시험시공 : 수리학적 채움방법으로 구분된다.
1, 2차 시제품에 대한 시험시공 결과를 바탕으로 지오텍스타일 재질 및 시공방법에 대한 개선을 수행하였으며, 최종 현장에서의 시공성 검증 및 현장적용을 실시하였다. 포설위치는 EL(-)0.
대상 데이터
8m인 방파제 내부에 코어재료로 지오텍스타일 튜브를 적용한 사례를 보고하였다. 적용한 지오텍스타일 튜브의 크기는 길이 400m, 직경 1.7m, 폭 5.3m이다. U.
현장 시험시공 단면은 튜브매트리스가 설치되어야 하는 조건을 동일하게 조성하였으며, 현장 시험시공에 사용한 튜브매트리스 제품은 시험시공 목적에 부합되도록 ①튜브매트리스 재질 : 직포, 부직포 ② 튜브매트리스 크기 : 직경 20cm, 30cm,50cm, ③ 튜브매트리스 길이 : 10.0m 로 제작하였다. 또한 튜브매트리스 공법의 사면 시공성 검증을 위하여 총 2차례에 걸쳐 시험시공을 수행하였으며, 시공방법에 따라 1차 시험시공 : 기계적 채움방법, 2차 시험시공 : 수리학적 채움방법으로 구분된다.
성능/효과
따라서 끝막이 구간의 필터매트 보강이 절실하게 요구된다. 양방향 조위조건에 대한 필터모형시험 결과 이중 필터매트+모래트랜지션을 적용한 경우 준설토의 유실이 거의 없는 것으로 도출되었으며, 기존 시공구간의 상부사면 계획보완과정에서 제안 확정된 이중필터매트+모래트랜지션 방안의 타당성을 고려할 때, 끝막이 구간의 필터매트 보강은 이중필터매트+모래트랜지션 방안이 가장 효과적일 것으로 판단된다. 그러나 끝막이 구간은 빠른유속과 매트부상현상이 발생할 수 있으므로 원활한 필터매트 보강단면의 시공을 위하여 지오텍스타일 튜브공법을 매트리스형태로 시공하는 지오텍스타일 튜브매트리스공법과 같은 특수공법의 적용이 요구된다.
1차 시험시공 결과, 기계적 주입을 통한 채움작업의 진행결과 슈트 직하부에서 원활한 채움이 진행되지 않고 굴절부 및 막힘현상이 발생되었다. 특히 일정정도 주입이 이루어지더라도 채움토사가 사면하단까지 충분히 주입이 진행되지 않고 일정구간까지만 주입되고 중간부위에서 더이상 채움이 진행되지 않았다.
수리학적 채움과정은 그림 6에 나타낸 바와 같은 방법으로 진행하였다. 그림에서 보는 바와 같이, 수리학적 펌핑작업을 수행할 경우 추가적 개선사항은 있으나 튜브매트리스의 효과적인 시공이 가능한 것으로 나타났다.
또한 2차 시험시공을 통하여 수리학적 채움의 효율성과 시공성은 확인하였으나 상기 언급한 개선사항이 다양하게 도출되었다. 개선사항은 크게 튜브 재질 및 형상개선, 펌핑장비 성능개선, 채움재료 개선 등으로 대분되며 각각 항목에 대한 세부적 검토 및 개선이 필요하며 공법 적용에 앞서 추가적인 시험시공 검증이 요구되었다.
1. 심해에 축조되는 방조제는 1차 사석단면 및 제체를 통과하는 빠른 침투유속이 발생하며 이로 인한 매트부상 및 쇄석필터 유실현상이 발생할 수 있다. 따라서 방조제 필터층의 원활한 시공을 위하여 지오텍스타일 튜브 공법을 매트리스형태로 시공하는 튜브매트리스공법과 같은 특수공법의 적용이 요구된다.
튜브매트리스 시제품에 대한 적용성 평가결과 원활한 배수를 위한 재질개선 형상개선 시공방법 등의 개선이 수행되었으며 안정성 평가 시 침투압에 대한 부상 및 활동안정성 평가가 수행되어져야 한다. 내외수위차가 가장 큰 기간 중 매트의 형상 및 위치를 관찰한 결과 매트의 변형 및 유실 없이 효과적으로 기능을 발휘하였다.
내외수위차가 가장 큰 8월 11일~13일 3일간 매트의 형상 및 위치를 관찰한 결과 매트의 위치 변동 없이 제 기능 발휘하였다.
2. 튜브매트리스 시제품에 대한 적용성 평가결과 원활한 배수를 위한 재질개선 형상개선 시공방법 등의 개선이 수행되었으며 안정성 평가 시 침투압에 대한 부상 및 활동안정성 평가가 수행되어져야 한다. 내외수위차가 가장 큰 기간 중 매트의 형상 및 위치를 관찰한 결과 매트의 변형 및 유실 없이 효과적으로 기능을 발휘하였다.
후속연구
본 연구대상 방조제 끝막이 구간에 필터매트를 시공하는 여건이 기 시행지구보다 열악하여 기존의 필터매트 포설공법을 적용하기는 곤란하므로 새로운 공법개발이 필요 하게 되었다. 가능하면 자연조건에 영향을 적게 받으며 인력에 의존하기 보다는 기계를 이용하여 매트포설 부상방지 등 계획된 목적을 달성할 수 있는 시공법이 효과적일 것이다(한국농촌공사, 2005).
개선사항은 크게 튜브 재질 및 형상개선, 펌핑장비 성능개선, 채움재료 개선 등으로 대분되며 각각 항목에 대한 세부적 검토 및 개선이 필요하며 공법 적용에 앞서 추가적인 시험시공 검증이 요구되었다.
3. 1차 사석단면에 쇄석필터 및 튜브구조물을 설치할 경우 접촉면 마찰에 의한 원호파괴 안전율은 필터층 및 튜브구조물에 의한 하중증가에 대해 안정한 것으로 도출되나 쇄석필터 상단에 거치되는 타원형 튜브구조물에 대해서는 회전에 의한 전도 및 지지력부족에 의한 밀림이 발생될 수 있으므로 면밀한 검토가 요구된다.
시험시공결과, ① 튜브매트리스의 재질 : 배수지연 현상 발생, ② 튜브매트리스의 형상 : 상호 간섭 현상 발생, ③ 직포의 봉합강도 : 봉합부위 터짐 현상 발생, ④ 펌핑장비(압력) 및 호퍼의 개선, ⑤ 채움재료의 특성 개선 : 세립질토사의 구멍막힘 현상 발생등에 대한 개선이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
방조제의 최종 끝막이 단면의 단점은?
이것은 수분차단을 제외한 분리, 보강, 여과, 배수 등의 기능을 가지며 현재 제방공사, 해안 하천의 호안공사, 간척공사 또는 도로, 철도 노상 안정 등의 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 방조제의 최종 끝막이 단면은 대규모 사석과 돌망태 등을 이용하여 일차적으로 바다를 막아 해수를 차단하기 때문에 해수의 유입을 차단하여 유속이 저감되기는 하나, 구성 재료가 불규칙하고 간극이 크기 때문에 일반적인 지반내의 침투흐름보다 상당히 빠른 침투가 발생된다. 따라서 끝막이 후속공정인 필터시공 시, 매트 부상현상이 발생되어 필터매트의 원활한 시공에 많은 어려움이 있으며, 토목섬유 필터매트 손상 시 성토재료유실이 발생될 수 있어 단순하게 필터매트의 부상방지 공법 제시의 차원이 아닌 향후 방조제의 국부적변형 및 안정성을 확보하는 보강개념으로 접근이 요구된다.
지오텍스타일의 특징은 무엇인가?
토목공사의 시공기술과 밀접한 관계를 가지는 토목용 섬유제품인 지오텍스타일은 모래, 흙, 자갈 등의 환경에 노출되는 고분자 재료이다. 이것은 수분차단을 제외한 분리, 보강, 여과, 배수 등의 기능을 가지며 현재 제방공사, 해안 하천의 호안공사, 간척공사 또는 도로, 철도 노상 안정 등의 분야에 광범위하게 이용되고 있다.
지오텍스타일은 어떤 기능을 하며, 어디에 이용되어지는가?
토목공사의 시공기술과 밀접한 관계를 가지는 토목용 섬유제품인 지오텍스타일은 모래, 흙, 자갈 등의 환경에 노출되는 고분자 재료이다. 이것은 수분차단을 제외한 분리, 보강, 여과, 배수 등의 기능을 가지며 현재 제방공사, 해안 하천의 호안공사, 간척공사 또는 도로, 철도 노상 안정 등의 분야에 광범위하게 이용되고 있다. 방조제의 최종 끝막이 단면은 대규모 사석과 돌망태 등을 이용하여 일차적으로 바다를 막아 해수를 차단하기 때문에 해수의 유입을 차단하여 유속이 저감되기는 하나, 구성 재료가 불규칙하고 간극이 크기 때문에 일반적인 지반내의 침투흐름보다 상당히 빠른 침투가 발생된다.
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