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문제 정의
- 이 글에서는 세계적 수준의 토목기술이 집약된 다양한 형식의 특수교량 집합체인 인천대교의 건설 과정에 지반 공학이 직접적으로관련을 맺고 있는 기초 및 하부구조, 선박 충돌방지 공, 세굴 방지공 및 기타 분야에 대해서 소개하고자 한다
- 이 글에서는 인천대교에 적용한 지반공학적 기술에 대하여 매우 개략적으로 소개하였으며, 국내외의 엔지니어들이 힘께 머리를 맞대고 만들어가는 인천대교의 경험이 지반공학발전을위한 디딤돌이 될 것임을확신한다. 지면에 미처 담지는 못하였으나 조사 및 해석, 설계, 시공 사업관리에 이르기까지 아쉬움이 남는 또다른 많은 기술적 사안들에 대한 활登한 논의와 연구개발, 제도적 보완을 통해 우리나라 건설기술이 세계로 뻗어나갈 수 있는 계기가 되기를 기대한다.
제안 방법
- 8본의 시험말뚝을 대상으로 선단의 가압잭을 이용하여 재하하는 오스터버그 셀(Cteterbeig cell) 방법 등 얭킹향선 단재하기 법의 극한연직재하시험을 실시하여 기초의 지지력 평가 기준을 수립하고 설계에 적용하였다. 엄격한 관리하에 세계 최대규모의 압축하중(최대 3만就 이상)을 가하고 하중전이 측정을 병행한 재하시험 결과에 따라 주면 마찰력과 선단지지력에 대하여 말뚝직경의 1%에 해딩하는 변위의 하중을 극한값으로 정의하였으며, 시험 결과의 하한값을 반영하여 중요한 장대교량의 안정성을 확보하고자 하였다 재하시험에서 주면변위가 IQmm 이상시에도 마찰력이 증가한 풍화암, 연암층은 주면마칠력과 선단 지지력을 합산하여 지지력을 평가하였다.
- 강도한계 상태 해석 결과로 산정한 널말뚝의 해저면 아래 근입길이는 8.Qm에서 14.5m에 이르는데, 지반조사의 편차 지층의 경사 등을 감안하여 최대 2.0m까지 추가적으로 근입하도록 수정하였다. 실제 근입 길이는선박충돌조건에 해당하는 극한 한계상태를 기준으로 한 근입길이와 비교하여 결정하였다 또한돌핀은 시공 중준설한상태에서 일정 기간 해상에서 방치될 수 있으므로 준설 및 하부 연약점토층 분포를 고려한시공 중안정성 검토를 수행하였다.
- 강널말뚝 벽체는 차 수성이 뛰어나고 유수 및 파랑하중에 대한단면 저항력이 큰 장점이 있다. 강널말뚝 벽체는 외해측과 육지측에 접하여 파도의 영향을 상대적으로 덜 받는 내해측으로 구별하였다 해 잉 수치모형시험 결과를 토대로 예측한 10년 빈도 기준 설계 파고는 최고 L76m로서, 이 하중에 대한 1열 널말뚝 벽체의 부재력이 허용값을 초과하여 외해측은 태풍 등에 의한 큰 조수압을 견디도록 하기 위하여 강널말뚝을 2열로 설계하였다 각 널말뚝은 타이 케이블(tied cable)로 연결하고 그사이를 흙으로 채웠다 2열 강널말뚝 벽체의 안정성 검토는 지중에 근입된 널말뚝 벽체와 원지반의 역학적 특성, 타이케이블과 흙 채움 효과를 복합적으로 고려하기 위하여 구조물과 지반을 함께 모델링하는 유한요소 수치해석을 실시하였다. 파압에 의한 최대 변위는 2열 중 바깥측 말뚝의 상단에서 발생하였으며, 부재력 검토 결과 휨응력 및 전단응력 모두 허용치 이내로 안정한 것으로 나타났다 널말뚝은 일반적인 바이브로해머 외에도 무소음 무진동의 압입 방식 최신 장비를 함께 이용하여 시공하였으며, 유수압과 세굴에 대한 가물막이 벽체의 안정성을 확인하기 위해 계측기를 이용하여 벽체의 기울어짐을 관측하였다.
- 돌핀의 설계는 기본적으로 유한요소해석에 의한 수치 모델을 비탕으로 동적구조 해석과 지반공학적 해석을 통해 수행하였으며, 이 수치모델은 지반원심모형시험을 통해 그 타당성을 검증하고 보완하였다. 원심모형실험시 일반적인 차원 해석을 기초로 인위적인 중력장에서 1/n의 축소비로 실험을 위한 상사 법칙을 적용하였으며, 기히학적 축척을 1:200으로 하고 200배의 중력가속도를 가하였다 (Kmetd, 2007; 조성민 외, 2009).
- 교각 주변 지반의 저면전단응력을 산정하고 해수유동수치모델로유역의 수심평균유속을 산정하였다. 또한 3 차원 국부세굴수치모형 시험을 통해 국부세굴특성을 평가하고 단면국부세굴량을 산정하였다. 이외에도 유속에 의해 지반이 침식되는 속도인 세굴률을 평가하기 위하여 SRICOS 방법을 적용한 시험도 실시하였다.
- EPS 블록은 내압 축성이 있어 균등한 하중을 받는 곳에서는 구조적 기능을 하는 점을 활용하여 교량의 콘크리트 경사부재 시공을 위한 몰드로도 활용하였다. 또한 교대 측면의 날개벽, 파형강판 개착터널의 면벽 등에 보강토를 적용하였으며, 보강재로는 지오그리드(geo-grid) 등을 사용하였다. 일부 단 경간 교량 날개벽 하부에는 하중 분샌에 의한 지지력 증대와 침하량 저감을 위하여 팽이말뚝 기초를 시공하기도 하였다
- FSLM으로 시공하는 고가교 구간은상판가설 하중이 설계를 지배하는 조건이 되어, 파일벤트 형식의 말뚝과 기둥에 미리 설치한계측기를 이용하여 상판 가설 중에 연직하중이 기초까지 전이되는 거동을 분석하기도 하였다 말뚝은 부지 및 지층조건에 따라}공법, 베네토공법,돗바늘공법, 어스드릴공법 등 다양한 기계식 공법을 병용하여 시공하였다. 말뚝에 사용하는 강관과 철근은 자동화 시스템을 갖춘 육상 제작장에서 가공하여 해상 및 육상 현장으로 운반하여 설치하도록 하였다
- 되어 하!상공사와 육상공사 조건이 되풀이되므로 이들 구간은 가교(그림 21)를 설치하거나, 또는 가물막이 공법(그림 22, 23)을적용하여 육상화시공을하였다 교량의 영종도 측 구간과 송도국제도시측 일부 구간에는 가교를 설치하였며, 송도국제도시측 갯벌지대에는 대규모의 지오텍스타일 튜브지오튜브) 공법과 강널말뚝 공법을 이용한 가물막이 시설을 적용하였다(그림 24).
- 선박의 충돌위험도는 AASHTO의 Method H 설계를 기초로 한 확률기반해석을 통하여 선박의 형태 크기 및 하중 조건에 의해 분류된 수로를 이용하는 선박의 연간통행량, 항로이탈확률, 항로이탈 선박이 구조물과 충돌할 기하학적 확률, 선박과 충돌하는 구조물의 붕괴확률을 구하여 평가하였다. 선박충돌위험을 평가하는 모델은 여러 형태로 개발되고 企데, AASHTO WD 시방서에서는특정 교량에서 구조부재와 관련한 연간파괴빈도(annual frequency (&。哧*淘를산정하도록하고있다仏湖虞), 1994; AASHTO, 2007).
- 돌핀이 설치되는 교각 구간 사석의 안정입경은 50-60cm(최대 76cm 허용) 이고, 그 외의 교각은 30~ 40cm(최대 55cm 허용)이다. 설계 파랑으로 계산된 피복석 크기가 유속으로 계산된 사석 크기보다 잭아서 내부 사석을 파랑으로부터 보호하는 피복석은 사석으로 대체하였다 충돌방지 돌핀이 설치된 교각은 사석체가 서로 간섭되므로 항로부에 영향을 주지 않는 범위에서 일정한구역 내의 교각과 돌핀을 함께 묶어서 사석채움을 실시한다. 해상의 파일벤트 구간은 예측한 세굴심을 기초 설계에 반영하여 설계지반면을 조정하는 방법으로 세굴을 고려하였으므로 별도의 사석채움을 실시하지 않는다
- 속채움용 골재는 중앙부터 투하하여 셀에 균등한 토압이 작용하도록 한다. 속채움 완료 후에는 차居 재 상단의 면정리를 실시하고, 셀 및 속채움부의 침하량을 관측한다. 침하가 안정화된 뒤에는 셀 벽체 외부에 프리캐스트 콘크리트 세그먼트 패널을 부착하고 상단의 덮개용 철근 콘크리트 캡을 설치한다.
- 7mm인 일자형 강널말뚝을 연속적으로 연결하여 설치한다. 속채움 재료는 충분한 전단저항을 위하여 일정한 입도 분포(최대입경 200mm)를 갖는 모래와 쇄석으로 이루어지며, 대형 직접 전단시험을 통해 산정한 마찰각(45°)을 기준으로 선박 충돌 시 느슨한 상태에서 수축할 수 있는 특성을 감안하여 깊이에 대한 함수로 마찰각을 감소시키는 방법을 적용하였고, 강도한계상태 조건에서는 장기적인 안전측 설계를 위하여 그값을3莒로저감하였다.
- 수치모형시험은 파랑(SWAN), 해수유동(EFTC), 지형변동(FWW 3D)을 대상으로 하였고 광역 수치모형시험으로 설계에 필요한 해양지료를 확보하고 교각별 조류속도, 파고 등 침식 유발 요인을 파악하였으며, 해양조사와 병행하여 교각 주변 지반의 저면전단응력을 산정하고 해수유동수치모델로유역의 수심평균유속을 산정하였다. 또한 3 차원 국부세굴수치모형 시험을 통해 국부세굴특성을 평가하고 단면국부세굴량을 산정하였다.
- 말뚝 시공을 위한 굴착 작업의 종료는 말뚝 선단의 암판정 절차 및 결과에 따라 감독원과 협의하여 결정하였다. 시공하는 모든 말뚝을 대상으로 암 판정을 실시하였으며, 교각별 표본 말뚝에 대해서는 암 판정 위원회에서 직접 판정하고 그 외에는 담당 감독이 기준에 따라 판정을 진행하였다. 특히 여용성(电iundanqy)이 극히 낮은 파일벤트 구조의 기초에 대해서는 모든 말뚝마다 사전시추 조사를 실시하여 시공 전에 지반조건을 면밀하게 분석하고 품질관리에 특히 주의하였다.
- 0m까지 추가적으로 근입하도록 수정하였다. 실제 근입 길이는선박충돌조건에 해당하는 극한 한계상태를 기준으로 한 근입길이와 비교하여 결정하였다 또한돌핀은 시공 중준설한상태에서 일정 기간 해상에서 방치될 수 있으므로 준설 및 하부 연약점토층 분포를 고려한시공 중안정성 검토를 수행하였다.
- 수립하고 설계에 적용하였다. 엄격한 관리하에 세계 최대규모의 압축하중(최대 3만就 이상)을 가하고 하중전이 측정을 병행한 재하시험 결과에 따라 주면 마찰력과 선단지지력에 대하여 말뚝직경의 1%에 해딩하는 변위의 하중을 극한값으로 정의하였으며, 시험 결과의 하한값을 반영하여 중요한 장대교량의 안정성을 확보하고자 하였다 재하시험에서 주면변위가 IQmm 이상시에도 마찰력이 증가한 풍화암, 연암층은 주면마칠력과 선단 지지력을 합산하여 지지력을 평가하였다. 영구적인 강관 케이싱을 사용하는 경우에는 시방 규정에 따라 강관 설치부의 주면 마찰력을 고려하지 않았으며, 이는 재하시험 결과에서 그 타당성을 확인하였다.
- 타당성을 검증하고 보완하였다. 원심모형실험시 일반적인 차원 해석을 기초로 인위적인 중력장에서 1/n의 축소비로 실험을 위한 상사 법칙을 적용하였으며, 기히학적 축척을 1:200으로 하고 200배의 중력가속도를 가하였다 (Kmetd, 2007; 조성민 외, 2009). 그림 15는 원심모형시험 결과를 기초로 보정한 수치모델을 이용하여 해석한 돌핀의 거동을 모형시험 결과와 함께 나타낸 것이다.
- 이러한 파괴기구를 고려하여 충돌방지 구조물로 사용하는 돌핀을 대상으로 강도한계상태 및 사용한계상태에 대한 지반 공학적 차원의 안정성 평가를 수행하였다. 강도한계 상태 해석 결과로 산정한 널말뚝의 해저면 아래 근입길이는 8.
- 001 미만이 되도록 규정하고 있다. 인천대교는 중요 교량으로서, 돌핀의 최종적인 배치(그림 11)에 대하여 71, 370 가지의 충돌시나리오에 대한 시뮬레이션과 위험도 분석을 통해 항로 주변 교각 전체의 연간파괴빈도가 lx lb7year을초과하지 않도록설계하였다.
- 조석 작용 등에 의한 유수 흐름으로 교량 기초 주변 지반이 세굴될 가능성을 평가하여 해상 사장교 주변의 파일 캡 형식 교각과 선박충돌방지 돌핀 주위에 세굴방지용 사석 채움을 실시하는 것으로 계획하였다 이에 따라 해양조사, 수치모형실험, 세굴률시험, 수리모형실험(고정상7이동상), 모니터링(실시간/이동식)을실시하였다.
- 교각 설치 상태의 세굴 심을 예측하는 이동상 시험 결과 최대세굴심은 낙조 시사 장교의 서측주탑(W1)에서 발생하는 것으로 조사되었다 또한 충돌방지공 돌핀을 포함한 시험을 통해 돌핀 설치 상태의 복잡한 흐름 조건에서 세굴심의 변화를 예측하였다 총 세굴 심은 장기해저면 변동, 단면수축세굴, 국부세굴을 합한 것으로서, 단면수축에 대해서는 Laursen(196Q 1963) 공식, 국부세굴에 대해서는 CSU 공식 및 3차원 Naivier-Stokes 방정식에 기반한 FLOWED 해석을 적용하였다. 최종적으로는 점착성 흙에 부적합한 CSU 공식 대신 수치모형시험 결과를 반영하였다.
- 그 뒤에 트레미관으로 수중콘크리트(물과 접촉하는 초기는 수중불분리콘크리트 사용를 타설하여 말뚝을 완성하였다' 이때 콘크리트속트레미관의 묻힘 깊이는 2m 이상을 유지하도록 하는 것이 중요하다. 콘크리트를 타설하고 7일 이후에 완성된 말뚝의 건전성 여부를 확인하기 위하여 공대공 초음파 검사(ML)를 말뚝 전체 길이에 대하여 실시하였다 인천대교 기초에 대한 CSL 수량 기준은 표 1 과 같다 인천항 주항로에 설치되는 사장교의 주팁과 파일 벤트 구간의 말뚝은 전수검사를 실시하였고, 접속교와 고가교의 파일캡 구조 말뚝에 대해서는 표본검사를 실시하였다 그러나 모든 말뚝은 검사 유무와 상관없이 건전도 검사관을 100% 설치하여, 실질적인 표본 검사가 가능하도록 하였다 파일캡 형식의 말뚝에 대해서는 해상크레인으로PC하우스를 설치하고 말뚝 두부정리 및 배근 후 콘크리트를 타설하여 푸팅(파일캡)을 시공하였다
- 이 공법은 긴 구조체의 일괄 시공과 철거를 통해 공기 단축과 공사비 절감을 기대할 수 있으며, 육상토, 해상토, 준설토 등 다양한 채움재를 활용하므로 재료구득성, 환경친화성 면에서도 유리하다. 튜브는 해양, 항만의 소파 구조물로 유리하나, 재질의 특성상 날카로운 물체에 찢어질 수 있으므로 주의가 필요하고, 채움재의 종류와 시공 방법에 따라 단면 형상이 영향을 받게 되어 정밀한 단면을 요구하는 경우에는 적합하지 않다 인천대교에서는 물과 모래를 80:20으로 혼힙하여 튜브 내로 주입하면서 주-입압과 튜브 직경 변화를 계속 관측하며 채움을 실시하였다 상단튜브와 하단튜브 사이에는 마찰을 크게 하여 튜브 제방의 안정성을 증대시키기 위하여 모래를 채운 패브릭 폼을 설치하였으며, 튜브 설치 도중 및 시공완료후상태에 대하여 튜브하부의 토압 및 간극수압 튜브의 형상 변화및 변위 등을 파익하기 위하여 토압계, 간극수압계, 수위계 등의 계측기를설치하여 거동을 관측하였다. 그림 26은 튜브 시공 도중 토압 변화를 시공단계별로 도시한 것이다©io et al, 2008; 신은철 외, 2006).
- 영구적인 강관 케이싱을 사용하는 경우에는 시방 규정에 따라 강관 설치부의 주면 마찰력을 고려하지 않았으며, 이는 재하시험 결과에서 그 타당성을 확인하였다. 특히 전문가들이 참여한 가운데 재하시험 결과와 국내외 관련 연구성과를 집중적으로 분석하여 국내 처음으로 LRFD 방법을 적용하는 민간투지 사업구긴에 대히여 독자적인 저항계수 체계를 개발하여 설계에 적용함으로써 LRTO 기초설계의 새 지평을 열었다. 시공 중에는 해상에서 1본의 사용말뚝을 대상으로 확인 재하시험을 추가하였다.
- 적정한속도로굴착할 수 있도록 관리한다. 특히 케이싱 선단 아래의 나공부 굴착시에는 지반여건을 충분히감안하여 여굴이 발생하지 않도록 유의하고, 배출된 시료를 채취하여 지반조사 자료와 대비하면서 설계 지지층과 비교, 확인하였다. 말뚝 시공을 위한 굴착 작업의 종료는 말뚝 선단의 암판정 절차 및 결과에 따라 감독원과 협의하여 결정하였다.
- 강널말뚝 벽체는 외해측과 육지측에 접하여 파도의 영향을 상대적으로 덜 받는 내해측으로 구별하였다 해 잉 수치모형시험 결과를 토대로 예측한 10년 빈도 기준 설계 파고는 최고 L76m로서, 이 하중에 대한 1열 널말뚝 벽체의 부재력이 허용값을 초과하여 외해측은 태풍 등에 의한 큰 조수압을 견디도록 하기 위하여 강널말뚝을 2열로 설계하였다 각 널말뚝은 타이 케이블(tied cable)로 연결하고 그사이를 흙으로 채웠다 2열 강널말뚝 벽체의 안정성 검토는 지중에 근입된 널말뚝 벽체와 원지반의 역학적 특성, 타이케이블과 흙 채움 효과를 복합적으로 고려하기 위하여 구조물과 지반을 함께 모델링하는 유한요소 수치해석을 실시하였다. 파압에 의한 최대 변위는 2열 중 바깥측 말뚝의 상단에서 발생하였으며, 부재력 검토 결과 휨응력 및 전단응력 모두 허용치 이내로 안정한 것으로 나타났다 널말뚝은 일반적인 바이브로해머 외에도 무소음 무진동의 압입 방식 최신 장비를 함께 이용하여 시공하였으며, 유수압과 세굴에 대한 가물막이 벽체의 안정성을 확인하기 위해 계측기를 이용하여 벽체의 기울어짐을 관측하였다. 널말뚝의 최종 폐합단 계에서 증가한유속에 의하여 널말뚝외측부 히단에서 세굴이 발생하고 널말뚝 타입 중 지반 교란 등으로 인하여 일부 벽체가 과다 변형하는 현상이 있었으나, 추가적인 보강을 통하여 가물막이를 안정적으로 시공하였다
- 한편, 매립지인 육상제작장 내에 프리캐스트 콘크리트거더의 운반을 위한 오버헤드크레인의 기초로 사용한 직경 24m의 강관말뚝, 사장교 측경간 대블럭 가설을 위한 해상가벤트 기초로 사용한 직경 1.8m의 강관말뚝 등히附 및 육생에서 가시설용 대구경 타입 강관말뚝을 적용하였으며, 이들은 동재하시험을 통해 항타관리를 진행하고 지지력을 간접적으로 평가하였다. 이외에 해상의 재킷 플랫폼, 가교, 충돌빙지돌핀을 고정시키기 위하여 일반 강관 말뚝도 다수 적용하였다.
- ASD 적용 구간에 대해서도 시공 이전에 실규모의 재하시험을 실시하고 전문가들의 분석을 거쳐 평가한 실제 지지력을 기준으로 기초 설계를 수정하여 과다설계를 지양하면서 기초의 안정성을 확인하였다(조성민 외, 2(X)5; 조성민 외, 2006). 해저면 위로 길게 노출되고 동수압 등 수평 하중을 많이 받으며 말뚝과 기등이 같은 단면으로 일체화된 파일 벤트가 다량 적용된 점을 김안하여 축소모형밀뚝과 실제 말뚝을 대상으로 수평재하시험도 디수 실시하였다. 인천대교는 새로운 설계기준 LRFD)의 적용이라는 기술적 가치 외에도 설계방법의 종류와 상관없이 전체 구간을 대상으로 기초의 고품질 재하시험을 통해 지반의 실제 지지력을 확인하고 그성과를설계와시공에 직접 반영하여 기초의 안정성과 경제성의 두 마리 토끼를 잡은 모범적인 사례이다.
대상 데이터
- 32km) 등 다양한 형식의 특수 교량들이 배치되고 있다. 교량의 시점인 영종도 해안도로 접속지 점부터 인천국제공항고속도로 배후단 지분 기점까지 3.085km 구간은 토공부 도로와 다수의 단경간 교량으로 구된다.
- 특히 전문가들이 참여한 가운데 재하시험 결과와 국내외 관련 연구성과를 집중적으로 분석하여 국내 처음으로 LRFD 방법을 적용하는 민간투지 사업구긴에 대히여 독자적인 저항계수 체계를 개발하여 설계에 적용함으로써 LRTO 기초설계의 새 지평을 열었다. 시공 중에는 해상에서 1본의 사용말뚝을 대상으로 확인 재하시험을 추가하였다. 또한 해상에서 시험용 축소말뚝 3본, 사용말뚝 1본 육상에서 사용말뚝 电관말뚝 포함)을 대상으로 수평재하시험을 실시하여 p-y방법으로 평가한 말뚝의 횡방향 안정성을 검증하였다(조성민 외, 2005; 정성준 외, 2005; 송명준 외 2005; 송명준 외, 2006; 조성민 외 2006).
이론/모형
- 0배 정도로 나타났다. 교각 설치 상태의 세굴 심을 예측하는 이동상 시험 결과 최대세굴심은 낙조 시사 장교의 서측주탑(W1)에서 발생하는 것으로 조사되었다 또한 충돌방지공 돌핀을 포함한 시험을 통해 돌핀 설치 상태의 복잡한 흐름 조건에서 세굴심의 변화를 예측하였다 총 세굴 심은 장기해저면 변동, 단면수축세굴, 국부세굴을 합한 것으로서, 단면수축에 대해서는 Laursen(196Q 1963) 공식, 국부세굴에 대해서는 CSU 공식 및 3차원 Naivier-Stokes 방정식에 기반한 FLOWED 해석을 적용하였다. 최종적으로는 점착성 흙에 부적합한 CSU 공식 대신 수치모형시험 결과를 반영하였다.
- 현장 여건상 SCP공법을 적용하지 못한 연약지반 구간에는 심층혼합처리공법의 일종인 DGM 공법을 이용하여 교대 구조물의 측방유동 저항성을 증대시켰다. 성토체 보강과 공사 장비 주행성 확보, 층분리를 위하여 지오텍스타일 매트를 사용하였으며, 일부 교대 구조물 배면에는 뒷채움시 성토 하중을 줄이고 토압을 경감시키기 위하여 EPS(Expanded Poly-Styrene) 블록 성토공법을 적용하였다. EPS 블록은 내압 축성이 있어 균등한 하중을 받는 곳에서는 구조적 기능을 하는 점을 활용하여 교량의 콘크리트 경사부재 시공을 위한 몰드로도 활용하였다.
- 세굴빙지공은 관련 협약 및 계약 기준에 따라 사석 채움으로 정하였으며, 사석 상단표고가 해저면보다 높은 조건이므로 Wish (1936) 공식에 따라 사석 크기 0*50) 를 산정하였다. 돌핀이 설치되는 교각 구간 사석의 안정입경은 50-60cm(최대 76cm 허용) 이고, 그 외의 교각은 30~ 40cm(최대 55cm 허용)이다.
- 또한 3 차원 국부세굴수치모형 시험을 통해 국부세굴특성을 평가하고 단면국부세굴량을 산정하였다. 이외에도 유속에 의해 지반이 침식되는 속도인 세굴률을 평가하기 위하여 SRICOS 방법을 적용한 시험도 실시하였다. 수리모형 시험은 고정상 시험으로 교각 주변의 유속변화를 측정하고 와류 역을 파악하여 교각 주변의 세굴 범위를 예측하고 이동상 시험의 조건 파악하였는데 와류역의 범위가 교각 전체 폭의 1.
- 적용하였다. 토목섬유를 이용한 기성연직 배수 (PVD)공법, 모래다짐말뚝(SCP)공법 등을 통해 성토부 하부지반의 압밀을 촉진하였으며, 간극수의 신속한 배출을 위하여 모래를 사용하는 샌드매트, 천연섬유대를 사용하는 파이버매트로 표층배수공법으로 적용하였다. 현장 여건상 SCP공법을 적용하지 못한 연약지반 구간에는 심층혼합처리공법의 일종인 DGM 공법을 이용하여 교대 구조물의 측방유동 저항성을 증대시켰다.
성능/효과
- 파압에 의한 최대 변위는 2열 중 바깥측 말뚝의 상단에서 발생하였으며, 부재력 검토 결과 휨응력 및 전단응력 모두 허용치 이내로 안정한 것으로 나타났다 널말뚝은 일반적인 바이브로해머 외에도 무소음 무진동의 압입 방식 최신 장비를 함께 이용하여 시공하였으며, 유수압과 세굴에 대한 가물막이 벽체의 안정성을 확인하기 위해 계측기를 이용하여 벽체의 기울어짐을 관측하였다. 널말뚝의 최종 폐합단 계에서 증가한유속에 의하여 널말뚝외측부 히단에서 세굴이 발생하고 널말뚝 타입 중 지반 교란 등으로 인하여 일부 벽체가 과다 변형하는 현상이 있었으나, 추가적인 보강을 통하여 가물막이를 안정적으로 시공하였다
후속연구
- 이 글에서는 인천대교에 적용한 지반공학적 기술에 대하여 매우 개략적으로 소개하였으며, 국내외의 엔지니어들이 힘께 머리를 맞대고 만들어가는 인천대교의 경험이 지반공학발전을위한 디딤돌이 될 것임을확신한다. 지면에 미처 담지는 못하였으나 조사 및 해석, 설계, 시공 사업관리에 이르기까지 아쉬움이 남는 또다른 많은 기술적 사안들에 대한 활登한 논의와 연구개발, 제도적 보완을 통해 우리나라 건설기술이 세계로 뻗어나갈 수 있는 계기가 되기를 기대한다.
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