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문제 정의
- 당 현장에서 GCPferavd oomjHction pile)공법의 개량효과를 확인하기 위해서 SC공법에서와 같이 시공전 - 후에 시추조사 및 평판재하시험을 수행하여 설계시 적용하였던 물성치의 적정성을 확인하도록 하였다. GCP의 경우시공빙법의 차이로 인하여 SC공법보다는 주변 모래지반의 N치 증가가 미미하게 나타났으나, 전체적으로 시공전보다는 증가하였음을 확인할 수 있었다 개량본체의 변형계수는 설계시 적용하였던 물성치 이상으로 확인되었다.
- 또한 군산국가산업단지는 평균 10~20m 두께의 느슨한 실트질 모래층 및 부분적으로 연약점토층이 존재하여 이에 대한 지반보강대책이 필요하였다 본 고에서는 상기 문제점들을 번』영하여 군산조선소 내에 시공되는 도크및 의장안벽의 설계 및 시공사례에 대해 특화내용 및 지반개량공법을 중심으로 설명한다
- 본 고에서는 군산에 조성중인 현대중공업 조선 단지 내에 설치되는 도크 및 안벽 축조공사의 설계 및 시공사례에대해 중점적으로 소개하고자 한다. 현대중공업에서는 2008년 군산국가산업단지내에 길이 70Cta, 폭 115m, 높이 18m의 선빅건조용 dry 도크(이하 11번 도크)를 계획히 .
- 상부매립층인 연약 사질토층의 경우는 개량효과 및 장비수급 측면에서 가장 확실하며, 기존 군산지역에 시공실적이 풍부하고 다짐효과가 검증된 동다짐공법을 선정하였고, 매립층상부 및 하부 연약점성토의 경우는 공기를 고려하여 공법 및 Reloading공법을 적용하여 공기 내에 압밀침하를 완료하여 잔류침하에 의한 포장손실을 최소화할 수 있도록 설계하였다 본 고에서는 지반공학 분야에서 근래에 비교적 적용 횟수가 적어 생소한 공법인 동 다짐공법에 대해서 집중적으로 언급하고자한다.
제안 방법
- 变나。/개량체의 변형계수와 주변지반의 변형계수를 이용한 복합지반 개념으로 설계되었으나, 안전측의 설계를 위하여 주변지반의 변형계수 증가량은 반영하지 않고 원지반 변형계수 그대로를 적용하였다. 따라서, 시공후주변지반의 N치가조사 결과에서 보듯이 증가하였으므로, 설계시에 적용하였던 물성치 이상이 확보되었을 것으로판단된다.
- 표 2는 Vitro Compaction공법의 적용성 평가 도표이며, 입도분포곡선이 A>B영역에 포함될 경우 Vibio Compaction공법의 적용이 가능하며 C, D영역에 포함될 경우는 쇄석 기등을 형성하여 주변지반을 다지는 SCfctone column)공법의 적용이 가능한 것으로 알려져 있다 본 공사중 도크의 케이슨 기초의 하부 퇴적토 지반은 대부분 실트질 모래층으로 구성되어 있으며 세립분 함유량은 KH30%정도로 그림 9에서 보는 바와 같이 적용성 평가도표에서 QD영역에 포함되어 SC공법을 적용하였고 치환율은 12~25%(직경 1, 100mm)의 범위로 적용하였다. 圧 한, 일부 구간은 연약점성토층으로 구성되어 있어 잔류침하량 등을 만족시키기 위해 치환율을42%(직경 1, 100mm) 까지상향하여적용하였다.
- 거벽(dock wal)의 구간별 단면계획은 거벽 축조지점 의제 반여 건을 충분히 감안하여 시공중 및 운영시의 안정성이 충분히 확보될 수 있도록 계획하였다. 서측거벽은 군장국가산업단지 서측호안에 인접하여 축조되어 수입에 의한 영향을 많이 받으므로 굴착시의 안정성 확보 및 시공시 작업공간확보를 위해 외측에 1차 차수벽을 설치하고 거벽 벽체 하단에도 2차차수벽(sheet pile)을 일체화 시공하여 도크 운영중에 누수가 발생히지 않도록 계획하였다 도크는 大怜벽 설치로 육상환경에서 시공이 가능하므로 인양 및거치에 따른 장비제한을 받지 않는 이점을 충분히 살려 거벽 케이슨을 대형화하였다 특히 거벽은 완성시의 안정성확보에 유리한 중력식 구조물 중 케이슨식을 채택하였으며, 벽체부, 골리앗 크레인 (G/C) 기초, Jib 크레인 (J/C) 기초의 일체화를 꾀하여 부등침하를 최소화하고 외력 저항에유리하도록 하였다 케이슨 거벽 하부 지반은 국내 도크구조물 기초공법으로는 최초로 밀뚝이 아닌 쇄석다짐말뚝공법인 &Xstaie colume)공법을 이용하여 복합지반개념을적용하여 개량하였다 각하중Case에 따른케이슨저면 반력 개념도는 그림 4와 같으며, 상시와 크레인 하중이 작용하는 경우 모두 균등한 지반반력이 작용함을 알 수 있다
- 당 현장의 PE장하부사질토 개량구역의 평균 개량 심도는 시공전 지반조사 결과 5~ 12.0m이며 개량전 원지반 N 치는 1~8의 범위로 분포하며, 목표 NS, 개량깊이, Senes 수, 낙하고, 타격횟수, 타격에녀지는 PE장 구간의 운영 하중(5.0由E)을 기준으로 지지력 및 침하안정을 고려하여 결정하였으며, 목표 N값은 10이상, 개량깊이는 최대 12m, 타격 Series는 4단계, 낙하고는 7~鼻n, 타격수는 4~17회의 범위로 적용하였다
- 도크 배면수의 도크 내부 유출을 방지하기 위해 거벽 케이슨 사이, Lateral Block 및 Gate 浏 펌프룸의 접힙.부에는 차수판을 계획하였으며, Gate 闵1의 시공이음 간격은당초 기본설계시 20mmS 계획된 것을 5mm로 수정 적용하였다.
- 위함이었다. 도크Floor 하부기초공법인GCP 의 치환율은 허용지지력 및 발생침하량이 기준치(허용 침하 2.5cm이하)를 만족할 수 있도록 결정하였으며, 도크 珂oor의 경우 하중이 작게 작용하는 Bilge Zone의 경우는 치환율 6.4%, 히중이 크게 작용하는 Keel Zone의 경우는 지반 조건에 따라 치환율 12~必의 범위로 적용하였다.
- 부에는 차수판을 계획하였으며, Gate 闵1의 시공이음 간격은당초 기본설계시 20mmS 계획된 것을 5mm로 수정 적용하였다. 또한 도크 거벽 하부에는 유공관을 매설하여 도크배후의 지하수위의 저감으로 거벽에 작용하는 수압을 경감시킬 수 있도록 하였으며, 도크 Bloor 하부 역시 유공관을 이용한 Under Drainage 寿stem을 도입하여 해수의 침투에 의해 양갑력이 발생하는 것을 방지하였다.
- 접힙.부에는 차수판을 계획하였으며, Gate 闵1의 시공이음 간격은당초 기본설계시 20mmS 계획된 것을 5mm로 수정 적용하였다. 또한 도크 거벽 하부에는 유공관을 매설하여 도크배후의 지하수위의 저감으로 거벽에 작용하는 수압을 경감시킬 수 있도록 하였으며, 도크 Bloor 하부 역시 유공관을 이용한 Under Drainage 寿stem을 도입하여 해수의 침투에 의해 양갑력이 발생하는 것을 방지하였다.
- 의장안벽 케이슨 기초공법인 GCP의 치환율은 허용 지지력 및 허용침하기준을 만족할 수 있도록 결정하였으며, 실트질 모래층의 경우 12~25%, 연약점성토층의 경우는 50%이상을 적용하였다.
- 현재 도크의 공정률은 96%, 의장안벽은 79%로 순조롭게 시공이 진행되고 있다. 케이슨 제작을 위해 강제 Steel Form 거푸집을 사용하였으며, 케이슨 속채움은 현장 굴착토를 최대한 활용하여 시공성 및 경제성을 확보하였다. 그림 14는 出09년 7월말현재의 군산조선소 시공 전경이다
- 의장안벽 역시 육상시공의 이점을 살려 4, 300톤 규모의 대형 케이슨을 적용하였다. 크레인 운영시 케이슨하부 지반반력 불균등의 해소를 위해 광폭 케이슨을 적용하여, 해측 및 육측 크레인 레일기초를 모두 안벽 상치콘크리트에 설치하였다 의장안벽 하부 기초는 쇄석다짐말뚝(gravel compaction pile) 공법 및 FJS(freejet gm)그라우팅을 적용하여 보강하였다.
- 적용한다. 표 2는 Vitro Compaction공법의 적용성 평가 도표이며, 입도분포곡선이 A>B영역에 포함될 경우 Vibio Compaction공법의 적용이 가능하며 C, D영역에 포함될 경우는 쇄석 기등을 형성하여 주변지반을 다지는 SCfctone column)공법의 적용이 가능한 것으로 알려져 있다 본 공사중 도크의 케이슨 기초의 하부 퇴적토 지반은 대부분 실트질 모래층으로 구성되어 있으며 세립분 함유량은 KH30%정도로 그림 9에서 보는 바와 같이 적용성 평가도표에서 QD영역에 포함되어 SC공법을 적용하였고 치환율은 12~25%(직경 1, 100mm)의 범위로 적용하였다. 圧 한, 일부 구간은 연약점성토층으로 구성되어 있어 잔류침하량 등을 만족시키기 위해 치환율을42%(직경 1, 100mm) 까지상향하여적용하였다.
- 군산조선소의 경우 역시 내부 유수지에 의장인 벽이 계획되어 해상작업이 불가피 하였다. 하지만 남측도류제를 이용한 가물막이 계획으로 정위치에서 육상케이슨을 제작토록 계획하여 시공성을 제고하였다 그리고, 가물막이 위치에 의장안벽이 계획되어 정위치에서의 제작이 불가능한 구간은 가물막이 내에서 케이슨을 제즈f하고 가물막이 내부의 충수후 가물막이를 철거하여 케이슨을 진수, 거치하는 것으로 계획하였다. 군산조선소 의장 안 벽의 표준단면도는 그림 5와 같으며, 군산조선소의 가물막이 계획은 그림 6과같다
- . 후 표준관입시험, 동적콘관입시험, 평판재하시험 등을 수행하였다. 시험결과 표준관입치는 목표 N치인 10이상(10-圍)으로 확인되었고, 동적콘관입저항치의 경우 심도가 깊어짐에 따라 롯드의 마찰저항 등으로 다소 큰 값이 얻어져 정량적인 비교보다는 정성적인 비교를 해야 타당할 것으로 팬단되며 시공전 보다는 큰 값을 나타내고 있어동다짐에 의한 개량효과는 큰 것으로 판단된다.
- 시공전 . 후에 시추조사 및 평판재하시험을 수행하여 설계 시 적용하였던 물성치의 적정성을 확인하도록 하였다.
대상 데이터
- 동일하다. 도크에 시공된 거벽 케이슨은 5, 5CD톤급 18함 4, 400톤급 17함으로 총 35함이 계획되었으며, 의장안벽의 경우 4, 7(X)톤급 케이슨 39함이 계획되었다. 따라서, 시공해야 할 전체 케이슨 수량은 총 74함(레미콘 28만 就 철근 2.
- 본 현장은 군산항에 인접한 과거 해상지역으로서 수년 전 부지조성을 위해 인위적으로 매립한 지역으로 상부로부터 매립층, 해상퇴적층, 풍화토층, 풍화암층, 연암층 등으로 구성되어 있다. 싱■부 매립층은 도크구간의 경우 층 후는 최대 15.
이론/모형
- 의장안벽의 경우 역시 가물막이 내부에서 Dty 상태로 케이슨을정위치에 제작하는 국내에서는 거의 시공경험이 없는 공법을 채택하였다. 또흔!; 도크 거벽 하부 기초처리 공법으로는 국내 도크 시공역사상 최초로 강관이나 콘크리트말뚝이 아닌 쇄석 다짐 말뚝 공법인 SCfetnne column) 공법을 적용하였으며, 치수를 위해 굉폭 UT况e 았好t 파일을 적용하였다.
- 당현장의 기초공법으로는 대상지 반이 세립분이 20-30%이상인 실트질모래층으로 구성되어 있어 당초 기본설계시 적용하였던 Vibiu Compaction공법의 적용시 시공효율이 저하됨을 고려하여 쇄석다짐말뚝 공법을 적용하였으며, 접지압이 비교적 큰 도크 케이슨 기초공법은 수평다짐으로 주변지반 다짐 효과가 우수한 SC(stone oolumn) 공법을 접지압이 비교적 작은 도크 Bloor 및 의장안벽 케이슨 기초공법의 경우는 GCPfgravel compaction pile)공법을적용하였다
- 도크의 차수공법으로는 Sheet Pile 공법을 적용하였다. 본 공사에서는 보다 확실한 차수를 위하여, 2중 SheetEle 을 계획하였다 Sheet I重은 차수용으로 개발된 새로운 형식의 광폭 U-Type Sheet Rle(W700, H158, T8) 을 적용하였다 광폭 Sheet Rle® 적용할 경우 일반적으로 가장 많이 쓰이는 폭이 400mmOlSP-n 혹은 SPTV type Sheet Rle에 비해 타입 본수를 약 43% 가량 절감할 수 있다.
성능/효과
- 물성치의 적정성을 확인하도록 하였다. GCP의 경우시공빙법의 차이로 인하여 SC공법보다는 주변 모래지반의 N치 증가가 미미하게 나타났으나, 전체적으로 시공전보다는 증가하였음을 확인할 수 있었다 개량본체의 변형계수는 설계시 적용하였던 물성치 이상으로 확인되었다.
- 개량효과 확인결과 SC개량체 사이의 사질토의 경우 지층별로 증가량은 다르지만 전체적으로 표준관입치 가 증가하였으며 특히 세립분 함유량이 적은 순수 모래층의 경우 증가량이 상대적으로 크게 나타났다. 평판재하시험을 통해 SO개량체에 대한 변형계수를 산정한 결과 당초 설 계시 적용했던 변형계수를 상회하였다.
- 원지반 변형계수 그대로를 적용하였다. 따라서, 시공후주변지반의 N치가조사 결과에서 보듯이 증가하였으므로, 설계시에 적용하였던 물성치 이상이 확보되었을 것으로판단된다.
- 적용하였다. 본 공사에서는 보다 확실한 차수를 위하여, 2중 SheetEle 을 계획하였다 Sheet I重은 차수용으로 개발된 새로운 형식의 광폭 U-Type Sheet Rle(W700, H158, T8) 을 적용하였다 광폭 Sheet Rle® 적용할 경우 일반적으로 가장 많이 쓰이는 폭이 400mmOlSP-n 혹은 SPTV type Sheet Rle에 비해 타입 본수를 약 43% 가량 절감할 수 있다. 또한 광폭 Sheet Pile의 경우 일반 Sheet Pile에 비해 고강도의 강재(瀚90)를 사용하므로, 관입성이 우수하여 시공 효율 또한 뛰어나다.
- 충분히 확보될 수 있도록 계획하였다. 서측거벽은 군장국가산업단지 서측호안에 인접하여 축조되어 수입에 의한 영향을 많이 받으므로 굴착시의 안정성 확보 및 시공시 작업공간확보를 위해 외측에 1차 차수벽을 설치하고 거벽 벽체 하단에도 2차차수벽(sheet pile)을 일체화 시공하여 도크 운영중에 누수가 발생히지 않도록 계획하였다 도크는 大怜벽 설치로 육상환경에서 시공이 가능하므로 인양 및거치에 따른 장비제한을 받지 않는 이점을 충분히 살려 거벽 케이슨을 대형화하였다 특히 거벽은 완성시의 안정성확보에 유리한 중력식 구조물 중 케이슨식을 채택하였으며, 벽체부, 골리앗 크레인 (G/C) 기초, Jib 크레인 (J/C) 기초의 일체화를 꾀하여 부등침하를 최소화하고 외력 저항에유리하도록 하였다 케이슨 거벽 하부 지반은 국내 도크구조물 기초공법으로는 최초로 밀뚝이 아닌 쇄석다짐말뚝공법인 &Xstaie colume)공법을 이용하여 복합지반개념을적용하여 개량하였다 각하중Case에 따른케이슨저면 반력 개념도는 그림 4와 같으며, 상시와 크레인 하중이 작용하는 경우 모두 균등한 지반반력이 작용함을 알 수 있다
- 후 표준관입시험, 동적콘관입시험, 평판재하시험 등을 수행하였다. 시험결과 표준관입치는 목표 N치인 10이상(10-圍)으로 확인되었고, 동적콘관입저항치의 경우 심도가 깊어짐에 따라 롯드의 마찰저항 등으로 다소 큰 값이 얻어져 정량적인 비교보다는 정성적인 비교를 해야 타당할 것으로 팬단되며 시공전 보다는 큰 값을 나타내고 있어동다짐에 의한 개량효과는 큰 것으로 판단된다. A3 지역의 개량전·후 N치, 동적콘관입저항치의 변화를표 6에 나타내었다.
- 상대적으로 크게 나타났다. 평판재하시험을 통해 SO개량체에 대한 변형계수를 산정한 결과 당초 설 계시 적용했던 변형계수를 상회하였다. 지층별 SC 시공 전, 후의 N값분포는표 4와같다
후속연구
- 7만평 부지에선박블록공장과 도크 1기, 의장안벽 1, 380m 등 선박건조시설을 갖추게 되며, 완공되는 2009년에는 연간 18만톤급 20척 생산 강재처리량 연 40만톤 등 군산은 조선부문 세계 7위 규모의 조선업 단지를구축하게 된다. 이에 따라군산은 원자재 및 제품 기자재 해운물동량 증가는 물론, 선박부품, 기자재생산 등 협력업체 다수 유치, 조선소 건설에따른 고용증대로 지역 경제 활성화에 크게 기여할 것으로기대된다 .
- 있다. 준공예정일은 2010년 1월이며’ 준공 시까지 현장 시공데이터들을 상세히 축적하여, 이를 장래에 효율적으로 활용한다면 국내 조선소 건설기술을 한단계 도약시키는데 큰 역할을 할것이라사료된다
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