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지반함몰 저감을 위한 하수관로 뒤채움재 개발 및 현장적용성 평가
Development and Application of Backfill Material for Reducing Ground Subsidence 원문보기

한국토목섬유학회 논문집 = Journal of the Korean Geosynthetics Society, v.14 no.4, 2015년, pp.147 - 158  

이대영 (Geotechnical Engineering Research Division, Korea Institue of Civil Engineering and Building Technology) ,  김동민 (Geotechnical Engineering Research Division, Korea Institue of Civil Engineering and Building Technology) ,  유용선 (Chemius Korea Co., Ltd.) ,  한진규 (Chemius Korea Co., Ltd.)

초록
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본 연구에서는 하수관로 손상을 예방하고 다짐불량으로 인한 지반침하를 방지할 수 있는 하수관로 뒤채움재를 개발하였다. CA 치환율, 촉진제 종류 및 치환율, 물-재료비 등에 대한 실내실험을 수행하였는데, 재령 4시간 압축강도는 W/M 70% 이하에서 0.55~0.64MPa, W/B 80% 이상에서는 0.20MPa로 나타나 국외 유동화토의 압축강도 기준인 0.13MPa을 만족하는 것으로 나타났다. 현장 시험시공에서는 얼음블록을 이용하여 인위적으로 지중에 공동을 생성시키고 하수관로 변형을 유도하였다. 기존의 모래다짐 방법과 개발 뒤채움재의 성능을 비교 평가하였는데, 모래다짐 구간의 횡단면 발생 침하량은 최대 23.4cm, 종단면은 최대 27cm 발생하였으나, 뒤채움재 시공 구간에서는 횡단면에서 최대 0.01cm가 발생하였고, 종단면은 시간이 경과하여도 침하량의 변화가 나타나지 않았다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this study, sewer backfill material was developed to prevent sewer damage and ground subsidence. Laboratory test was performed in the field of CA replacement ratio, accelerator type and replacement ratio and W/M. The compression strength of backfill material was 0.55~0.64MPa below in W/M 70% and ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 시멘트의 수화반응 중 강도발현에 주로 기여하는 C3S 및 C2S 등의 칼슘실리케이트 광물은 수화에 수 일에서 수 주의 시간이 걸리게 된다. 따라서 본 연구에서는 비정질 칼슘실리케이트계 광물을 결합재의 주원료로 이용하여 경화 시간을 단축하고, 장기적인 강도증진을 억제하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 얼음블록을 이용하여 인위적으로 하수관로에 공동을 생성시켜 변형을 유발시킬 수 있는 시험 방법을 국내 최초로 고안하였다. 하수관로 매설시 관로 하부에 적정크기의 얼음블록을 두고 매설 및 다짐을 할 경우 시간이 경과함에 따라 얼음블록이 녹게 되고, 얼음블록이 위치했던 공간은 인위적인 공동으로 생성된다.
  • 본 연구에서는 하수관로 손상을 방지하고 다짐 불량으로 인한 지반침하를 예방할 수 있는 하수관로 뒤채움재를 개발하였다. 그리고 현장 시험시공을 통해 기존 모래다짐 방법과 비교하여 개발 뒤채움재의 적용성 평가를 실시하였다.
  • 본 연구에서는 하수관로 손상을 예방하고 다짐불량으로 인한 지반침하를 방지하지 위해 하수관로 뒤채움재를 개발하였다. 실내실험을 통해 뒤채움재의 최적배합을 도출하였고, 현장 적용성 평가를 통해 기존의 모래다짐과 개발된 뒤채움재의 성능을 비교 평가하였다.
  • 본 연구에서는 현장 시공시 바이브래이터(vibrator) 등에 의해 외력이 가해졌을 때는 유동성을 가지지만, 외력이 없을 때는 유동성이 사라지는 가소성(假塑性)을 측정하기 위하여 기존 CLSM 시험에 적용되는 ASTM D 6103 플로우 시험이 아닌 타격 플로우 시험을 진행하였다. 시료를 상부 지름 70mm, 하부 지름 100mm, 높이 50mm의 틀에 채운 후 틀을 들어 올려 외력이 없는 상태에서 초기 플로우를 측정하고, 25회 타격 후 플로우를 측정하여 외력이 주어졌을 때의 유동성을 측정하였다.
  • 실내실험을 통해 도출된 하수관로 뒤채움재의 현장 적용성 평가를 위해 실제 규격의 하수관로를 이용하여 시험 시공을 수행하였다. 시험시공에서는 하수관로 시공시 일반적으로 적용되고 있는 모래다짐 방법과 비교하여 본 연구에서 개발된 뒤채움재의 성능을 평가하고자 하였다.
  • 8은 현장 시험시공 과정을 나타낸 것이다. 얼음블록을 이용하여 인위적으로 지중에 공동을 발생시키는 것과 동시에, Fig. 8(j)와 같이 지상에는 하중을 재하 하여 하수관로 변형 현상을 효과적으로 나타내고자 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지하공동이 형성되는 원인은 무엇으로 구분하는가? 지반함몰 현상을 발생시키는 가장 큰 요소 중 하나는 지하공동의 형성이다. 지하공동이 형성되는 원인은 크게 자연적 원인과 인위적 원인으로 구분할 수 있다. 자연적 발생은 지하수와 석회석의 화학적 반응으로 인해 석회석이 용해되어 공동이 형성됨에 따라 상부 지반이 함몰 또는 붕괴되는 것이다(Thiansky, 1999).
가소성을 가지면서도 4시간 이내에 경화하여 신속한 시공을 위해서는 촉진제 2를 1% 정도 첨가하는 것이 유리한 것으로 나타난 이유는? 촉진제 2를 0.5% 배합한 경우 플레인 배합과 동일한 가소제량을 사용하면 정치시 테이블 플로우 값은 플레인 배합보다 작게 나타났다. 그리고 촉진제 2를 1.0% 배합한 경우에는 가소제량을 대폭 감소시켜도 정치시 테이블 플로우가 플레인 배합에 비해 작게 나타났으며, 4시간 이내에 강도를 발현되는 것으로 나타났다. 따라서 가소성을 가지면서도 4시간 이내에 경화하여 신속한 시공을 위해서는 촉진제 2를 1% 정도 첨가하는 것이 유리한 것으로 나타났다.
지반침하 측정지반침하 측정은 시공 후 3, 5, 7, 10, 12일에 걸쳐 실시한 이유는? 지중에 매설된 얼음블록이 녹는 속도를 정확이 유추하기는 어렵기 때문에 지반침하 측정은 시공 후 3, 5, 7, 10, 12일에 걸쳐 실시하였다. Fig.
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참고문헌 (13)

  1. ACI Committee 229 (1994), CLSM, ACI R-94. 

  2. Chae, D. H., Kim, K. O., Shin, H. Y. and Cho, W. J. (2014), "Dynamic Characteristics of Liquidity Filling Materials Mixed with Reclaimed Ash", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.15, No.4, pp.5-11. 

  3. Cho, D. H. (2005), "Application of liquefied stabilization method using in-situ soil", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.53, No.10, pp.119-125. 

  4. Cho, D. H., Han, S. J., Kim, J. Y. and Kim, S. S. (2007), "A experimented study on the estimation of optimum mixing ratio and the behavior for backfill by the flowable material using surplus soil", Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol.27, No.3, pp.175-184. 

  5. Duncan, J. M. and Seed, R. B. (1986), "Compaction-induced Earth Pressures under K0-conditions", Journal of Geotechnical Engineering, Vol.112, No.1, pp.1-21. 

  6. Kong, J. Y., Kang, H. N. and Chun, B. S. (2010), "Unconfined compressive strength and flow in controlled low strength materials made with coal ash", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.26, No.1, pp.75-83. 

  7. Lee, K. H., Kim, J. D., Hyun, S. C., Song, Y. S. and Lee, B. S. (2007), "Deformation behavior of underground pipe with controlled low strength materials with marine dredged soil", Journal of the Korea Society of Hazard Mitigation, Vol.7, No.5, pp.129-137. 

  8. Ryu, Y. S., Han, J. G., Chae, W. R., Koo, J. S. and Lee, D. Y. (2015), "Development of Rapid Hardening Backfill Material for Reducing Ground Subsidence", Journal of Korean Geosynthetics Society, Vol.14, No.3, pp.13-20. 

  9. Seo, D. W., Kim, H. Y., Kim, K. M. and Chun, B. S. (2010), "Characteristics of plasticizer lightweight foamed concrete according to changes of mixing ratio", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.11, No.4, pp.33-42. 

  10. Seoul city (2014), Investigation of cause for road sinkage in Seoul city, Seoul, Korea. 

  11. Thiansky, A. B. (1999), Sinkholes, West-Central Florida, U.S. Geological Survey, Tempa, Florida, pp.121-140. 

  12. Tokyo Electric Power Company R&D Center (1996), Backfilling Method Using Slurry Material, Tokyo, Japan, pp.152-174. 

  13. Won, J. P. and Lee, Y. S. (2001), "Properties of controlled lowstrength material containing bottom ash", Journal of the Korea Concrete Institute, Vol.13, No.3, pp.294-300. 

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