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문제 정의
- 따라서, 이러한 문제점을 해결하고자 본 설계에서는 DCM을 단주부의 돌출 없이 전구간 장주로 마감하여 개량폭 증가 효과로 단지압을 감소(T형 대비 15% 감소)시켜 안정성을 높였으며, 기후변화 및 지진해일 등을 대비한 이상파랑에도 안전한 전구간 BOX 격자형 고강도 DCM을 적용하여 상부의 단주와 하부 장주간 일체화된 구조체로 기능하게 설계하여 기초 안정성을 극대화 하였다. 또한, 파봉시 전단응력이 집중하는 위치의 개량율을 98%까지 상향하였으며, 파곡시 단지압이 증가되는 부분의 개량율도 64%까지 상향하여 기초 안정성을 확보하였다.
- 본 사업에서 적용한 DCM 설계의 주안점으로는 원지반 점토특성을 고려한 시멘트량 산정, 대심도·고파랑 특성을 고려한 개량체 직경 및 중첩폭 산정 그리고 최적의 개량율 및 개량폭 산정이며, 지질이상대, 지층급변 및 패각출현구간 등 지반특성을 반영한 DCM 설계와 DCM 품질 및 시공성 향상을 위한 DCM 장비 개선 및 품질관리 계획이다. 또한, 환경성과 안정성을 확보할 수 있는 부상토 처리방안에 대해 검토하였다.
- 본 기술기사에서는 울산신항 남방파제 제2-1공구의 케이슨 하부 기초개량공법으로 적용된 해상 DCM 공법의 설계에 대한 주요 요소를 검토하였으며 요약하면 다음과 같다.
- 본 사업에서 적용한 DCM 설계의 주안점으로는 원지반 점토특성을 고려한 시멘트량 산정, 대심도·고파랑 특성을 고려한 개량체 직경 및 중첩폭 산정 그리고 최적의 개량율 및 개량폭 산정이며, 지질이상대, 지층급변 및 패각출현구간 등 지반특성을 반영한 DCM 설계와 DCM 품질 및 시공성 향상을 위한 DCM 장비 개선 및 품질관리 계획이다.
- 최근 대수심·고파랑 해역에 축조되는 호안, 컨테이너 부두, 방파제 등의 항만구조물을 건설하는데 있어서 하부 연약지반에 시멘트를 주입하여 교반날개의 회전에 의해 시멘트와 지반을 화학적으로 결합시켜 견고한 기초를 형성하여 지지력 및 침하에 대한 안정성이 우수한 심층혼합처리(Deep Cement Mixing 이하 DCM)공법의 적용 빈도가 높아지고 있다. 본 설계 사례는 고중량의 케이슨(11,800톤/함)식 방파제 하부 기초로 대심도 연약점토지반 개량을 목적으로 적용된 울산신항 남방파제 2-1공구 축조공사에 적용된 해상 DCM 공법의 설계적인 측면에서 분석하고자 한다.
- 본 설계에서는 기존의 DCM 시험시공시 개량체 품질검사로 적용되어왔던 일축압축강도 시험의 한계를 극복하고자 일축압축강도 시험 외에 탄성파 토모그래피 및 BIPS 시험을 계획하여 개량체 강도와 품질 확인이 가능한 고품질 DCM 시공계획을 수립하였다.(그림 24 참조)
가설 설정
- DCM의 외적 안정검토는 계획한 단면이 외력조건(상재하중, 자중, 파압, 토압, 부력, 지진력 등)에 대해 안정성(외적 안정성)을 확보하고 있는지 검토하며, 이때 개량체는 강성체로 거동한다고 가정하여 전도, 활동, 지지력에 대해 안정한지를 검토한다. 또한, 내적 안정검토는 외력에 의해 개량체 내부에 발생하는 응력에 대해 허용응력기준을 만족하는지에 대해 검토하는 것이며 그 개념을 그림 18에 도시하였다.
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