[논문]폐기물매립장 선별토사 활용을 위한 다짐공법 선정에 관한 연구

남홍기; 이승호

doi:10.7843/kgs.2017.33.8.29

폐기물매립장 선별토사 활용을 위한 다짐공법 선정에 관한 연구
A Study on the Selection of Compaction Method in Order to Utilize the Waste Landfill Selected Soils 원문보기

韓國地盤工學會論文集 = Journal of the Korean geotechnical society, v.33 no.8, 2017년, pp.29 - 40

초록
AI-Helper

본 연구에서는 ${\bigcirc}{\bigcirc}$시 비위생매립장 정비사업 시행시 발생하는 특수한 선별토사를 부지 복원토로 활용하기 위한 다짐방안으로 현장상황과 선별토사의 토질조사 자료, 다짐시험 특성을 분석하여 동다짐공법을 적용하였다. 동다짐 전 후에 수행한 표준관입시험(SPT)에서 N치는 12~18 범위로 동다짐 전보다 평균 89% 증가하였으며, 평판재하시험(PBT)의 허용지지력은 $150{\sim}227kN/m^2$ 범위로 다짐 전에 비해 최소 80%이상 증가하였다. 이러한 결과로 기존의 준설 및 폐기물 매립지에 적용된 동다짐 효과와 비슷한 경향을 나타내고 있음을 알 수 있었다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the dynamic compaction method was selected by analyzing field situation, soil condition data and compaction test characteristics of the special selected soils, and the compaction method for using the selected soils as the site restoration soil of the ${\bigcirc}{\bigcirc}$ city non-sanitary landfill maintenance project. The N value in the standard penetration test (SPT) before and after dynamic compaction increased by an average of 89% over the range 12~18, and the allowable bearing capacity of the plate bearing test (PBT) was ranged $150{\sim}227kN/m^2$, at least 80% higher than that before test. As a result, it can be seen that the same tendency as the dynamic compaction effect applied to the existing dredging and waste landfill is shown.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

(3) 공사시방서의 품질기준(도로노체) 확보를 위하여 설계하중에 대한 허용지지력을 Terzaghi 경험식을 사용하여 지반개량 설계목표 N치는 12, 허용지지력은150kN/m²(15.0t/m²)으로 산정하여, 지반개량의 품질관리 기준으로 선정하였다.
(4) 현장상황과 선별토사층의 특수한 토질특성 등을 분석하여 선별토사층에서 가장 경제적이고 합리적인 지반개량공법으로 동다짐공법을 선정하였다.
동다짐공법 시공시 지반개량 확인시험 및 품질관리 방법은 통상 동다짐 적용대상의 지반조건에 따라 결정하게 되는데, 본 연구대상 부지에서는 현장여건과 지반 조건을 감안하여 Table 13과 같이 적용하였다.
동다짐에 의한 지반개량 효과 및 설계 목표 N치의 확인을 위하여 10공의 시추조사를 시행하였으며, 1.0m 간격으로 표준관입시험(Standard penetration test)을 병행하였다.
또한, 연구대상 부지 주위가 광활한 농경지로 이루어져 소음, 진동 발생으로 인한 악영향이 거의 없고, 부지조성 후 액상화 방지 효과 및 장래 노체지역으로의 활용을 위해 흙의 밀도 증가를 기대할 수 있는 동다짐공법을 선정하였다.
본 선별토사층은 다량의 점토성분을 함유하고 있고 높은 함수비를 나타내고 있으며, 시험 동다짐 자료에 의하면 타격시 주변 지반의 교란이 많이 발생하므로 작업의 효율성을 고려하여 L ≓D를 적용하였다.
본 연구대상 부지에서 각각의 시험최대하중까지 재하한 결과, P.B.T-11과 24번을 제외한 나머지 시험부지의 경우 침하량이 점진적으로 증가하여 그래프가 꺽이는 항복하중이나 어떤 대응하중에 대하여 침하가 무한히 일어나는 극한하중 및 침하량분석(60.0mm 침하일때 하중 ; D(판직경) × 10%)에 의한 극한하중이 모두 인지되지 않으므로 시험최대하중을 항복하중의 최소값으로가정하여 그 대응하중에 안전율(Fs=2)을 적용하여 허용지지력을 결정하였으며, P.B.T-11과 24번은 시험최대하중까지 재하한 결과 침하량분석(60.0mm 침하일때 하중; D(판직경) × 10%)에 의한 극한하중이 450kN/m2에서인지되므로 그 대응하중에 안전율(Fs=3)을 적용하여 시험지반의 허용지지력으로 결정하였다.
본 연구대상 부지의 현장상황과 선별토사의 특수한지반공학적 특성 및 개량심도(성토높이) 등을 고려하여 Table 9와 같이 다짐공법을 검토하였다.
선별토사의 성토에 의해 복원되는 부지의 다짐기준은 본 현장의 공사시방서상에 Table 2와 같이 도로 노체다짐, 허용지지력 등이 명기되어 있으며(○○ city^{, 2012)}, 동다짐에 의한 지반개량 확인을 위해 개량 설계목표는 허용지지력을 고려하여 N치 12 이상으로 산정하였다.
평판재하시험(Plate Bearing Test)은 동다짐 후 지반개량 효과와 지반의 지지력을 확인하기 위하여 Table 14와 같이 총 10회(동다짐 전: 3회, 동다짐 후: 7회) 시험을 실시하였다.
평판재하시험은 항복하중, 극한하중, 침하량분석에 의한 극한하중의 인지여부를 감안하여 각각의 대응하중에안전율(Fs=2 또는 3)을 적용하여 허용지지력을 산출하였고, 그 중 최소값을 장기 허용지지력으로 결정하였다.
폐기물매립장 선별토사를 활용하기 위한 다짐방안으로 현장상황과 지반조건 등을 분석하여 동다짐공법을 선정하였으며, 현장 확인시험을 통해 동다짐공법의 적정성을 검증한 연구 결과는 다음과 같다.

대상 데이터

본 연구대상 부지의 시추조사 결과, 지층은 Table 3과 같이 현 지표하로부터 매립층(성토층, 선별토사), 퇴적층, 풍화토층으로 구성되어 있다.

성능/효과

(1) ○○시 비위생매립장 정비사업 시행시 발생하는 선별토사를 부지 복원토로 활용하기 위해 현재 비다 짐 상태로 성토되어 있는 지반은 심도 8～10m 미만의 모래질 실트층(SC, ML, CL, SM)으로 N치는 하부로 갈수록 증가되나 대체로 4～9 범위(평균 6.7)의 연약한 지반이다.
(2) 교란된 선별토사의 물성시험 결과, 함수비 22.6～42.1%, 액성한계 33.2～48.4%, 소성지수 11.5～21.8%, #200체통과량은 평균 48.6%를 나타내며, 특히 타 매립장의 선별토사보다 높은 함수비를 나타내고 있다.
(6) 동다짐 후의 평판재하시험 시행결과, 도로 노체의품질기준 적용구간에서 요구되는 허용지지력을 충족하는 150～227kN/m²으로 산출되어, 합리적인 지반개량이 이루어졌음을 검증할 수 있었다.
그 결과, Fig. 13에서 보는 바와 같이 동다짐 시공부지인 도로 노체의 품질기준 적용구간에서 허용지지력은 150～227kN/m²으로 산출되어, 합리적인 지반개량이 이루어졌음을 확인할 수 있었다.
동다짐 후의 표준관입시험에 의한 N치는 Table 15에서 보듯이 선별토사층에서 평균 12.7을 나타내고 있어, 동다짐 전의 평균 N치인 6.7보다 약 89% 이상 증가한 것으로 확인되었다. 또한, 선별토사층 하부의 퇴적층에서도 동다짐 전･후의 N치는 상당한 증가 효과가 있었다.
동다짐이 시행된 10개소의 선별토사층 N치는 설계목표치(N≥12)를 상회하는 12∼18을 나타내고 있으며, 평균 N치는 12.7을 나타내고 있어, 동다짐 전의 평균 N치인 6.7보다 약 89% 이상 증가한 것으로 분석되었다.
동다짐이 진행되는 동안 Crater 주변의 거동을 파악하기 위해 Check List에 따라 측정말뚝을 설치한 후 타격횟수에 따른 주변지반의 침하량과 융기량을 측정하여 변형형태를 계측한 결과, 본 선별토사층에서는 1단계 타격 후 2.87m의 침하와 1.7m의 하부 폭 증가가 발생하였으며, 마무리 탬핑 후 최종적으로 0.7m 정도가 압축되어 약 10%의 압축효과가 나타났으며, 이를 감안하여 최종 부지 정지 계획고는 F.L +7.0m로 조정하였다.
7보다 약 89% 이상 증가한 것으로 확인되었다. 또한, 선별토사층 하부의 퇴적층에서도 동다짐 전･후의 N치는 상당한 증가 효과가 있었다.
불교란 선별토사와 교란 선별토사의 기본물성시험 결과, 함수비는 유사하게 나타났으나 타 매립장 선별토사(일반적으로 16.8～22.0%, 김영수²⁰⁰³⁾보다 매우 높은 것으로 분석되었으며, 액성한계 및 소성지수는 교란의 영향으로 교란 시료가 불교란 시료에 비해 약간 낮게 분포하는 것으로 분석되었다. 통일분류법에 의한 흙의 종류는 거의 동일하게 조사되었다(Syzygy E&C, 2017).
선별토사의 기본 물성시험 결과, Table 4와 같이 시료 채취 위치에 따라 점토질 모래(SC), 모래질 실트(ML,SM), 저소성 점토(CL)의 토성을 보이며, 대체적으로 연약지반의 특성을 나타내고, 함수비는 15.0～45.7%(평균34.5%)로 기존의 타 매립장에서 선별되는 토사보다 높은 함수비를 나타내고 있다. 액성한계는 37.
선별토사의 토질시험 및 다짐시험 결과를 종합적으로 분석해 보면, 선별토사를 성토재로 활용시 현장 함수비와 다짐시 최적함수비가 큰 차이를 보이고 있어, 로울러 등을 사용하는 일반적인 다짐공법으로는 다짐 효과를 기대하기가 어려울 것으로 분석된다.
종합적으로 선별토사층은 주로 모래질 실트로 구성되어 있고, 평균 N치는 6～7 전후로 나타나고 있으며,지하수위는 일반적인 기준치인 GL-2.0m 이하(GL- 4.8～6.1m)에 분포하므로 동다짐공법을 적용함에 큰 무리가 없을 것이며, 다짐 없이 단순 성토된 현상태에서는 가장 합리적으로 분석하여 지반안정처리공법으로 동다짐공법을 선정하였다.
평판재하시험 결과, 동다짐 시행전 허용지지력은 평균 83kN/m2를 나타냈으나, 동다짐 시공 후에는 150∼227kN/m2으로 산출되어 최소 80% 이상 증가한 것으로 분석되었다.
현장 확인시험 결과로부터 동다짐에 의한 선별토사층의 지반개량 효과를 확인할 수 있었으며, 이는 다짐없이 단순 성토가 되어 있어 층다짐이 곤란한 현 상황의 특수한 선별토사 성토층에서는 Table 8, Table 9에서 검토된 바와 같이 동다짐공법이 시공성(공기) 및 안정성, 경제성 등을 확보하는 가장 효과적인 공법임을 확인하였다.

후속연구

(7) 본 연구는 폐기물매립장에서 발생되는 선별토사가층다짐이 곤란하여 동다짐공법으로 지반개량효과를 얻기 위한 것이므로 향후 동다짐공법을 선별토사에 적용하기 위한 각종 경험계수 등에 대한 추가연구 수행이 필요할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	매림 폐기물을 재활하는 방법 중 선별･이적 처리공법의 한계점은 무엇인가?	이러한 폐기물 매립지를 재활용함에 있어서 대부분의 처리방안은 매립 폐기물을 굴착하여 위생 매립지에 재처분하는데 특히, 매립량이 대량인 경우에는 처리비용이 과다하므로 선별 분류하여 일부를 자원화하거나 감량화하는 것이 바람직하다. 선별･이적 처리공법은 매립폐기물을 굴착한 후 토사 성분은 매립지 복토재나 성토재 등으로 재활용하는 방안이 있으나, 실제 적용과정에 있어서 순수한 토사 성분만을 선별하는 것이 불가능하고, 선별된 토사에 포함된 유기물이 충분히 안정화 되었는지 혹은, 아직 충분히 안정화가 되지 않았다면 어떤 방법으로 어느 정도까지 안정화시키고 개량해야 복토재 또는 성토재 등으로 재활용할 수 있는지에 대한 구체적인 연구가 없는 실정이다.
	폐기물 매립지의 가치는 어떻게 변화하고 있는가?	과거 우리나라는 폐기물의 처리를 단순매립 즉, 비위생적 매립방식에 의존하여 왔으며, 주로 거주인구가 적고 지대가 낮은 지역이 대상매립지로 이용되었다. 과거에는 이러한 매립지가 건설기초 지반으로의 사용이 미루어졌지만 인구의 증가에 따른 대도시 주변의 개발과 도시 확장으로 인하여 주거용지, 상업용지, 공공시설용지, 위락시설용지 등 도시 생활공간의 일부로서 재활용 가치가 점점 커지고 있다(Kim, 2003).
	동다짐공법이란 무엇인가?	동다짐공법(Dynamic Compaction Method)은 중추(pounder)를 상당한 높이에서 자유 낙하시켜 지반에 충격에너지를 가함으로써 지반을 강제 다짐하는 경험적인 지반개량공법이다. 이 공법은 중량이 100∼600kN(10∼60ton)이고, 저면적 3∼7m2의 원형 또는 사각형인 강재나 콘크리트 중추를 전용크레인을 이용하여 10∼40m 높이에서 반복 낙하하여 심도 5∼20m 까지의 지반을 개량하는 것으로 일반 다짐공법에 비해 다짐에너지가 크기 때문에 준설 매립지반이나 폐기물 매립지 표층부에 주로 적용되어 왔으며, 본 연구부지와 같은 폐기물매립장의 특수한 선별토사에 시행된 자료는 없는 실정이다.

참고문헌 (13)

Kim, Y. M. (1993), "Assessment of Dynamic Deep Compaction Applied to Waste Landfill", Journal of the Korean Society of Civil Engineer Vol.13, No.5, pp.209-222.
Kim, Y. S. (2003), "Utilization of Selected Landfill Waste Soils for Road Embankment Materials", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.4, No.1, pp.29-39.
Kim, J. K. (2006), "A Study on the Evaluation of the Effect of the Ground Improvement of Reclaimed Land based on Dynamic Compaction Method", Journal of the Korean Geotechnical Society, Vol.22, No.5, pp.13-26.
Wrryu, W. Y. (2010), "A Case Study on Shallow Foundation Design of the Reclaimed Land based on Dynamic Compaction Method", Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.11, No.4, pp.51-59.
Chun, B. S. (2001), "A Case Study on Utilization as Construction Site of the Ash Pond by Dynamic Compaction Pilot Test", Journal of the Korean Society of Civil Engineer.
Menard, L. (1975), "Theoretical and Practical Aspects of Dynamic Consolidation", Geotechnique, Vol.25, No.1, pp.3-17.

상세보기
Menard, L. and Broise, Y. (1975), "Theoretical and Practical Aspects of Dynamic Compaction Discussion of Dynamic Compaction", Geotechnique 25, Vol.2, No.1, pp.797-800.
${\circ}{\circ}$ city (2012), Non-sanitary landfill maintenance project conduct design report of ${\circ}{\circ}$ city.
Syzygy E&C (2017), Final report on the dynamic compaction method for selected soils of the non-sanitary landfill maintenance project of ${\circ}{\circ}$ city.
The Korean Geotechnical Society (2016), A study on the soil stabilization treatment method for selected soils in the non-sanitary landfill maintenance project of ${\circ}{\circ}$ city.
The Korean Geotechnical Society (2017), A study on the compaction management plan for selected soils in the non-sanitary landfill maintenance project of ${\circ}{\circ}$ city.
Lee, B. J. (2005), "A Case Study on Dynamic Compaction for Ground Improvement", Korean Geo-Environmental Conference, September 30, 2005, pp.19-24.
Casagrande, A. (1975), "Liquefaction and Cyclic Deformation of Sand - A Critical Review", Harvard soil mechanics series No.88, Presented at fifth Pan America Conference on soil mechanics and foundation engineering, Buenos Aires, Argentina, Nov. pp.1-30.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증