[논문]포항 이암층 해상 교량기초의 대구경 현장타설말뚝(RCD) 적용성 검토

박래진; 최용희; 김영필; 하태균; 김명식; 차정일

문제 정의

다수의 해상 교량기초 적용사례 분식을통하여 본 사업의 특싱에 부합하는 최적의 교량기초 형식을 선정하고자 하였다.
본 기술기사에서는 이암을 지지층으로 하는 해상교량의 기초로 대구경 현장타설말뚝을 적용한 설계사례를 소개하고자 한다.
이암의 공학적 특성을 파악하고 지층현황을 분석하여 교랑기초 지지층에 대한 적정성 여부를 판단을 하고자 하였다
해상 교량구간의 지층현황과 공학적 특성을 분석하여 지지층 심도 파악 및 기초형식 선정과 안정성 검토에 활용하고자 하였다.

제안 방법

기초는 해상부 교각에 작용하는 큰 하중에 대하여 안정성을 확보하고자 대구경 현장타설말뚝(RCD)을 계획하였다. 해상 여건을 고려하여 현장타설말뚝 시공에는 희생강관+RCD공법을 적용하였고, 교각기초 슬래브는 바지선과 해상 크레인을 이용하여 시공하는 PC-House를 적용하여 수상작업을 최소화하였다.
이는 시방기준에 의거 수상시공 증 강관 내부수위를 외부수위보다 높게 유지한다면 상기 수준의 희생강관 두께로도 충분히 시공이 가능함을 의미한다. 따라서 본 사업에서는 설계기준과 장비 작용력, 국내 사례 등올 종합적으로 검토하여 희생강관 두께를 16nim로 적용하였다.
본 사업구간의 이암은 지반종류에 따른 분류 시 점성 lGM(Cohesive IGM)에 해당하나, 강도분류 기준에서 일축압축강도가 15MPa 이상이므로 1GM 적용기준을 상회한다. 따라서, 암반지지 기초를 적용하여 현장타설말뚝 안정성 검토를 수행하였다.
0D(D=말뚝직경) 굴진해야하는 당 현장에 적용이 불가하다. 이에, 장비증량이 적어 해상시공에 유리하며, RCD 장비로 효율적인 암반 굴진이 가능한 희생강관+RCD공법을 현장 타설 말뚝 시공법으로 선정하였다. 희생강관 매몰시 상부 매립층 및 퇴적층 구간 공벽이 유지되어 품질관리가 용이하고 환경오염이 최소화되며, 케이싱 인발로 인한 철근망 부상 우려를 방지할 수 있다.
주요 구조물인 항구교(L=706m) 의 해상부 주경간교(L=395m)는경간장 150m의 비대칭 1주탑 사장교이 며, 랜드마크 관광자원 개발을 위하여 주탑 상부에 상공형 전망시설을 계획하였다.
포항지역 이암 지반의 교량기초 안정성 확보를 위하여 암반 근입심도를 3.5~5.0D로 증가시켰다. 이는 국내 일반적인 암반의 현장타설말뚝 근입심도인 1.
해상 시공여건과 시공계획에 부합하는 최적의 확대기초 및 현장타설말뚝 시공법을 선정하였다. 희생 강관 두께는 국내 최근 적용사례와 해석을 통해 결정하였으며, 선정된 RCD 공법의 해상시공 순서를 기술하였다.
해상 여건을 고려하여 현장타설말뚝 시공에는 희생강관+RCD공법을 적용하였고, 교각기초 슬래브는 바지선과 해상 크레인을 이용하여 시공하는 PC-House를 적용하여 수상작업을 최소화하였다.
현장타설말뚝의 예비적 안정성 검토(IGM 적용성, 하중전이 특성분석)를 수행하고 이를 바탕으로 연직지지력, 연직침하 및 부등침하, 수평지지력 및 변위 등을 검토하여 이암올 지지층으로 하는 대구경 현장 타설 말뚝의 안정성을 확인하였다.
희생 강관 두께는 국내 최근 적용사례와 해석을 통해 결정하였으며, 선정된 RCD 공법의 해상시공 순서를 기술하였다.

성능/효과

1) 지질도 및 현장조사(시추조사) 결과 신생대 제3기 이암이 기반암으로 형성되어 있다. 이암의 점토광물은 팽창성이 작은 일나이트와 카올리나이트로 구성되어 있으며, 내구성이 낮고 일축압축강도가 16.
2) 해상 교량기초의 형식은 국내 적용사례를 검토한 결과 현장타설말뚝이 대다수이며, 직경은 ⑦2, 500mm 가 45%로 파악되었다. 본 사업구간의 현장특성과 하중규모를 고려할 때 대구경 현장타설말뚝(⑦ 2, 500mm)이 가장 적합한 것으로 검토되었다.
7m) 경우에는 현장타설말뚝 적용 사례가 다수인 것으로 조사되었다. 또한, 국내 해상 교량기초를 상세 분석한 결과, 기초영식은 현장타설말뚝이 60%, 기초지지층은 연암층이 69%, 현장타설말뚝 직경은。 2, 500min가 45%로 조사되어 대부분의 해상 교랑기초는 대구경 연장타설말뚝이 적용됨을 알 수 있었다.
3) 해상 시공조건과 경제성 및 안정성을 종합적으로 고려한 결과 확대기초는 PCAHouse, 현장 타설 말뚝은 희생 강관(t=16rnm)+RCD 공법으로시공함이 가장 적함하게 검토되었다.
4) 해상 교량기초 지지층으로 이암의 하중전이 특성을 분석한 결과, 상부하중에 대한 선단지지력 분담 비율이 20~22%에 불과한 것으로 평가되었다. 이는 이암의 일축압축강도가 작고(qu=16.
교각별 연직지지력, 연직침하 및 부등침하, 수평지지력 및 수평변위를 검토한 결과는아래와 같으며, P2 교각에서 5.0D, P3 교각에서 3.5D의 근입깊이 적용시 안정성을 확보하는 것으로 확인되었다. 교량의 안정성에 가장 민감한 부등침하는 수치해석으로 검증한 결과 기준각변위 0.
5D의 근입깊이 적용시 안정성을 확보하는 것으로 확인되었다. 교량의 안정성에 가장 민감한 부등침하는 수치해석으로 검증한 결과 기준각변위 0.004rad 이내로 안정성이 확보되었다.
기반암 심도와 수심의 상관성올 검토한 결과 당 현장처럼 기반암 심도가 핑균 12m 이상이고 수심이 얕은 (3.5~5.7m) 경우에는 현장타설말뚝 적용 사례가 다수인 것으로 조사되었다. 또한, 국내 해상 교량기초를 상세 분석한 결과, 기초영식은 현장타설말뚝이 60%, 기초지지층은 연암층이 69%, 현장타설말뚝 직경은。 2, 500min가 45%로 조사되어 대부분의 해상 교랑기초는 대구경 연장타설말뚝이 적용됨을 알 수 있었다.
기반암(이암) 특성, 지지층 심도, 가설여건(해상시공, 환경성) 등을종합적으로분석한 결과, 지지층이 깊은 경우 대규모 하중지지가 가능하고, PC하우스 적용시 가시설 미설치로 시공성 및 경제성이 우수하며, 환경피해를 최소화할 수 있는 다주식 현장타설말뚝이 본 사업구간 해상 교량기초 형식에 가장 적합한 것으로 검토되었다
또한 수치해석을 통해 축하중 전이특성을 검토한 결과 상부하중의 대부분을 암반층에서 분담흐!. 나, 선단지지력의 분담비율은 22%에 불과하고 주면마찰력이 78%를 분담하는 것으로 평가되었다. 따라서 상부 하중을 지지하기 위해서는 암반 소켓부의 근입길이를 늘려 주면마찰력을 증가시켜야 한다는 결론에 도달하였다.
나, 선단지지력의 분담비율은 22%에 불과하고 주면마찰력이 78%를 분담하는 것으로 평가되었다. 따라서 상부 하중을 지지하기 위해서는 암반 소켓부의 근입길이를 늘려 주면마찰력을 증가시켜야 한다는 결론에 도달하였다.
0MPa), 심층부로 깊어지더라도 암반 강도의 뚜렷한 증가가 없으므로 선단지지 력에 한계가 있기 때문이다. 따라서, 현장타설말뚝의 암반 근입심도를 3.5~5.0D까지 상향시켜 암반부 주면마찰력을 증가시킴으로써 해상 교량기초의 안정성을 확보할 수 있었다.
5m로 나타나므로 교량기초 지지층 판단 시 이 층을 관통하여 기반암(연암)에 정착함이 필요할 것이다. 또한, 현장타설말뚝의 근입심도에 해당하는 이 암의 일축압축강도는 16.2~18.0MPa로 나타나며, 심도증가에 따른 일축압축강도의 뚜렷한 증가현상은 나타나고 있지 않으므로 지지력 신정시 평균 일축압축강도를 사용함이 타당할 것으로 판단된디. 기빈암인 이 암의 상태는 TCR 46-91%, RQD 7~61%로 연암에 해당하고, 부분적인 파쇄대와 불규칙한 층리가 발달한 파쇄 상의 풍화된 암질을 보이며, 아래의 시추코어 사진에 잘 나타나고 있다.
해양생태계 영향이 중점 고려사항으로 판단되었다. 바지선 및 예인선의 흘수와 해상 주경간교 수심을 분석한 결과 해상작업선의 운용이 가능한 것으로 검토되었다.
45%로 파악되었다. 본 사업구간의 현장특성과 하중규모를 고려할 때 대구경 현장타설말뚝(⑦ 2, 500mm)이 가장 적합한 것으로 검토되었다.
요구된다. 시공 장비 작용력에 의한 희생강관 소요두께를 검토한 결과에서는 인장응력에서 9mm, 전단응력에서 15mm 이상이 필요한 것으로 산정되었다. 또한, 국내 설계 및 시공사례를 보면 직경 ©2, 500mm 의 현장타설말뚝에서 희생강관 두께는 16~28mm로 조사되었으며, 비교적 최근에 설계된 웅천~호소 해상교량과 새만금대교에서 희생강관 두께 16mm를 적용하였다.
퇴적암인 이암의 팽창변형률 지수(Swelling strain index)는 0.479~0.638%로 평가되었고, 내구성은 Slaking Test에서 낮음(Ldl=74.8%, Ld2=47.7%)으로 분석되었다. 상기 팽창성은 큰 하중이 작용하는 해상교량 기초에서 유의미한 수준으로는 판단되지 않으나, 내구성이 낮음은 원지반 RCD 굴진 후 조속한 말뚝시공이 필요함을 의미한다.

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

포항 이암층 해상 교량기초의 대구경 현장타설말뚝(RCD) 적용성 검토 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

포항 이암층 해상 교량기초의 대구경 현장타설말뚝(RCD) 적용성 검토 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

성능/효과

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

AI 본문요약
AI-Helper