[논문]DCM 공법을 적용한 방파제 기초 시공사례

이수길

문제 정의

도입 초기는 육상용 파일드라이브를 대선 (Barge)에 탑재시킨 조합선을 이용하여 2축으로 시공하였으며, 2004년 중반기에 4축 1연으로 수중 End Leader를 장착하여 48m까지 시공하였다. 외해의 심도가 깊은 지반을 개량하기 위해 2005 년에 4축 3연의 독자적인 한국형 DCM 전용선(동 지 1호)을 개발하여 현재 울산 남방파제 현장에서 시공 중에 있으며, 국내에서 DCM 전용선을 처음 적용한 현장이기에 설계, 시공, 품질관리 및 시공 관리를 소개한다.

제안 방법

DCM기초는 표 1과 같은 항목을 검토하여 경제성과 시공성을 고려하여 적정한 단면과 개량형식을 선정하며 , 또한 충분한 지반조사를 통하여 하단부 지지형식, 개량폭 및 개량율을 산정하고 필요에 따라서 원호활동과 침하량을 검토한다.
설계기준강도는 개량체의 허용응력을 설정할 때 의 기준강도로, 원지반을 이용한 실내배합시험의 일축압축강도를 원칙으로 하는데, (조성태, 2006) 본 설계에서는 기 적용된 DCM현장의 실내배합시 험 사례를 분석하고 적용지반에 대해 실내배합시 험을 실시하여 배합비를 결정하였다. DCM 개량체 의 배합강도는 원지반 강도가 일정하다고 가정할 때, 사용 시멘트량과 물-시멘트비의 영향을 받는 데 통상적으로 물-시멘트비는 0.
시험시공시 실시하는 수질조사 시험항목은 PH(수 소이온농도), SS(부유물질), 탁도, 수온, 그리고 필요시 DO(용존산소량), COD(화학적 산소요구 량), 투명도 조사를 실시한다.
시공관리를 통한 DCM 시공 후에는 설계시 결정 된 품질확보 여부를 확인해야 한다. 이를 위해서 는 현장확인조사를 통해 채취된 DCM 개량체 코어 의 일축압축강도시험을 실시하여 설계시 목표한 강도기준에 만족하는지를 확인하고, 필요한 경우 개량체가 연속적으로 형성되어 있는지를 판단하기 위한 추가적인 조사를 수행한다.
개량체의 강도확인 뿐만 아니라, 조사 과정에서 채취된 코어의 RQD나 TCR을 통해 개량체의 연속 성을 확인할 수 있으며, 필요에 따라서는 BIPS (시추공내 영상촬영) 등을 수행한다.
반면에 국내의 경우는 일본과 달리 관입시와 인 발시에 모두 토출을 하는 방식을 사용하는데, 이것은 사용시멘트량, 교반횟수 등과 관련이 있으며, 향후 일본에서 사용하는 방식과의 비교.검증이 필요하다.

대상 데이터

기초용의 DCM 개량체 단면은 주로 <{>1, 000X2축 이 적용되었으나, 4>1, OOOX4축이 개발된 2004년 이 후에는 품질이 좋고 경제성 높은4>1, OOOX4축의 적용 이 증가추세에 있으며, 본 과업대상지역에서도 $ 1, 000X4축을 적용하였다. 표 2는 g, 000x2축과 01, 000x4축 제원을 비교한 것이다.
그리고, 설계에 영향을 미치는 설계기준강도의 확립도 국내여건에 부합하도록 이루어져야 하는데 일본의 경우 실내배합강도와 현장강도와의 상호관 련성에 근거하여 결정하므로 국내에서도 지반특성 에 좌우되는 DCM 개량 후의 강도에 대한 객관적인 자료축적을 위해 여러 시공현장의 원지반 물성치, 사용 시멘트량, 실내배합강도, 현장강도 등에 대한 데이터의 수집.분석이 필요하다.

성능/효과

상기 조사예는 일본 운수성 제2항만 건설국 시험 공사 결과 D.C.M 공법에 의한 주변지역에 미치는 수질환경상의 영향은 무시해도 좋다는 결과를 얻었고, 국내에서도 서해안과 남해안 D.C.M 현장의 시험결과 동일한 결과를 도출하였다.

후속연구

또한, 적극적인 부상토의 처리를 위하여 DCM 시공 직후에 발생한 부상토를 즉시 흡입처리 (Suetion)하는 방안이 있는데 처리심도의 제한을 받는 문제점이 있다. 마지막으로 사석제를 대체하 는 방법으로 시공 전 예상되는 두께의 모래를 DCM 계획 상단에 부설하고 DCM 시공시 융기되는 부상 토와 모래를 강제 교반시켜 사석제로 대체하는 방안도 생각할 수 있다.
선단처리방식은 외국의 사례와 비교. 분석하여 적합한 방식을 채택하는 것이 바람 직할 것으로 판단되며, 착저의 확인은 현재 여러 항목(관입저항, 모터의 토크 등)에 대해서도 향 후 장비의 시공시스템과 관련하여 과학적이고 합리적인 자동화 방식으로 개선할 필요가 있다.
그리고, DCM 공법은 고함수비의 연약지반에 적용하는 경우가 많기 때문에 개량체를 개량된 지반으로 취급할 때에는 전단과 압밀특성이 중요 하지만, 현재는 DCM 개량체의 일축압축강도 평가에 한정되어 있기 때문에 삼축압축시험이나 압밀 시험 둥을 통한 관련 데이터의 축적이 필요하다. 뿐만 아니라, 실내배합시험과 현장시험과의 상관 관겨계, 개량체의 내구성 및 장기강도특성에 대한 연구가 확대될 필요가 있으며, 시공지역의 지층상태, DCM 개량율, 공삭공 길이 등에 따라 달라지는 부상토량과 강도특성에 대한 분석을 통해 향후 부상토의 처리방법 및 재활용방안에 대한 연구도 수행되어야 한다.
현재 사용되고 있는 DCM 장비에는 시공 중 실시간 확인을 통한 품질관리를 할 수 있는 시스템이 마련되어 운용되고 있지만, 이에 대한 지속적인 관리 및 개발이 병행되어야 한다. 그리고, 관리시 스템 이외에도 국내여건에 맞는 실내배합시험 방법의 확립, 시추를 통한 확인조사를 보완할 수 있는 비파괴방식의 조사방법 도입에 대한 연구가 필요하다고 판단된다.

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