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문제 정의
- 본 연구에서는 부등침하가 발생한 건물에 정밀다점 주입공법을 적용하여 기초 지반보강 및 복원공사를 실시하여 건물의 사용성 및 안전성을 확보한 사례에 대하여 소개하였다. 대상건물은 울진지역의 연약지반에 시공된 지하 1층, 지상 3층 규모의 도심지 건축물로 최대 678mm의 부등침하가 발생된 상태였다.
- 특히, 간단한 작업공정과 계측관리로 mm 단위의 정밀한 지반보강 및 복원이 가능하다. 본 연구에서는 부등침하가 발생한 울진지역의 도심지 건축물에 정밀다점 주입공법을 적용하여 기초 지반보강 및 복원공사를 실시하여 건물의 사용성 및 안전성을 확보한 사례에 대하여 소개하고자 한다.
제안 방법
- 복원용 주입공은 건물이 복원되면서 편심이 발생하지 않도록 적절한 위치를 선정하여 건물 기초(독립기초, 매트기초) 직하부에 별도로 천공하였다. 구조물 내ㆍ외부에 레벨측정기를 설치하여 구조물에 발생하는 변화를 지속적으로 관찰하면서 복원작업을 수행하였다. 침하복원 주입 개요도는 그림 4와 같다.
- 5m 위치에 매트기초 형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 또한 건물기초 바닥으로부터 16.0～17.0m(약 GL-21m) 깊이에서 지지층으로 활용 가능한 자갈층 및 풍화암층이 나타나 이를 기초보강 지지층으로 결정하고 개량깊이를 결정하였다. 건물의 침하형태 및 지반보강 심도는 그림 3(b)와 같다.
- 본 공법의 장점 중에 하나는 협소한 구조물 내부에 플랜트를 설치할 필요 없이 구조물 인근(약 100m 범위)에 플랜트를 설치하여 주입관과 플랜트를 주입호스로 연결하여 작업이 가능하다는 것이다. 배합장치, 주입펌프 등의 플랜트를 정위치에 설치한 후 주입호스를 압력계에 연결시킨 후 삽입된 각각의 주입관에 자동개폐밸브를 설치하고 고압호스로 주입펌프와 연결하여 주입장치 설치작업을 완료하였다. 주입작업은 1 STEP 간격을 0.
- 시추조사 결과에 따르면 지층의 구성상태는 지표로부터 매립토층, 충적토층, 풍화암층, 연암층의 순으로 이루어져 있으며, 주된 지층을 이루고 있는 충적층은 대부분 실트질 점토로 구성되어 있으며 매우 연약한 지층상태를 보이고 있다(표 1). 보강공법 적용시 지하수의 영향과 대책을 검토하기 위하여 지반조사시 공내 지하수위를 측정하였다. 공내 지하수위 측정결과, 부지내 지하수위는 대체로 GL(-) 1.
- 복원주입 완료 후 복원량 확인 검측을 실시하였다. 표본층(1층)의 바닥레벨을 측정하여 최초 레벨 측정값과의 비교를 통해 복원된 높이를 확인하고, 전체적인 복원량 및 복원율을 산정하여 건물의 안전 및 사용성에 이상이 없는지를 확인하였다.
- 0m 깊이까지 지반보강 주입을 실시하였다. 시공중 구조물 내ㆍ외부에 레벨측정기를 설치하여 기초나 기타 구조체의 상태를 수시 확인하였다.
- 지반보강 주입은 기초지반의 지지층으로부터 상향식 인발방식에 의해 주입하는 것으로 계획하였다. 주입을 위하여 천공부위 지하매설물 및 침하건물의 상태를 조사한 후 코아드릴 및 유압천공기를 이용하여 건물기초 및 지지층까지 천공하였다. 천공 후 지지층 깊이와 기초두께를 확인하여 주입관을 제작 설치하였다.
- 배합장치, 주입펌프 등의 플랜트를 정위치에 설치한 후 주입호스를 압력계에 연결시킨 후 삽입된 각각의 주입관에 자동개폐밸브를 설치하고 고압호스로 주입펌프와 연결하여 주입장치 설치작업을 완료하였다. 주입작업은 1 STEP 간격을 0.5m 이내로 하여 단계별로 인발하면서 주입을 실시하였으며, 건물기초 저면 1.0m 깊이까지 지반보강 주입을 실시하였다. 시공중 구조물 내ㆍ외부에 레벨측정기를 설치하여 기초나 기타 구조체의 상태를 수시 확인하였다.
- 지반보강 주입은 기초지반의 지지층으로부터 상향식 인발방식에 의해 주입하는 것으로 계획하였다. 주입을 위하여 천공부위 지하매설물 및 침하건물의 상태를 조사한 후 코아드릴 및 유압천공기를 이용하여 건물기초 및 지지층까지 천공하였다.
- 주입을 위하여 천공부위 지하매설물 및 침하건물의 상태를 조사한 후 코아드릴 및 유압천공기를 이용하여 건물기초 및 지지층까지 천공하였다. 천공 후 지지층 깊이와 기초두께를 확인하여 주입관을 제작 설치하였다. 본 공법의 장점 중에 하나는 협소한 구조물 내부에 플랜트를 설치할 필요 없이 구조물 인근(약 100m 범위)에 플랜트를 설치하여 주입관과 플랜트를 주입호스로 연결하여 작업이 가능하다는 것이다.
- 복원주입 완료 후 복원량 확인 검측을 실시하였다. 표본층(1층)의 바닥레벨을 측정하여 최초 레벨 측정값과의 비교를 통해 복원된 높이를 확인하고, 전체적인 복원량 및 복원율을 산정하여 건물의 안전 및 사용성에 이상이 없는지를 확인하였다. 그림 5는 확인 검측을 통해 조사된 각 위치별 복원 전후 1층 바닥슬래브의 높이이며, 주요 지점별 복원량 및 복원율을 표 3에 정리하였다.
대상 데이터
- 본 건물기초는 그림 2의 ■ 표시한 지점에 독립기초 및 매트기초 형태로 설계되어 있다. 2008년 현재까지 사용연한은 약 32년이며, 건물자체의 부등침하 발생으로 건물이 기울어져 있는 상태이다. 정밀 계측결과 현재까지 발생한 부등침하량은 최대 약 678mm 정도인 것으로 조사되었다(그림 2).
- 대상건물은 울진지역의 연약지반에 시공된 지하 1층, 지상 3층 규모의 도심지 건축물로 1976년 준공된 후 1993년에 일부 증축되어 사용중인 콘크리트(R.C) 구조물이다. 본 건물기초는 그림 2의 ■ 표시한 지점에 독립기초 및 매트기초 형태로 설계되어 있다.
- 본 연구에서는 부등침하가 발생한 건물에 정밀다점 주입공법을 적용하여 기초 지반보강 및 복원공사를 실시하여 건물의 사용성 및 안전성을 확보한 사례에 대하여 소개하였다. 대상건물은 울진지역의 연약지반에 시공된 지하 1층, 지상 3층 규모의 도심지 건축물로 최대 678mm의 부등침하가 발생된 상태였다. 침하된 건물에 대한 지반보강 및 침하복원 주입공사 결과 최대복원량은 657mm 였으며, 평균 90% 이상의 복원율을 확보할 수 있었다.
- 대상현장은 행정구역상 경북 울진군 울진읍 읍내리 일원으로 부지 주변에는 일반 주택가들이 인접해 있으며 비교적 높은 구릉성 산지가 주변의 주요 산계를 이루고 있다. 현장 지반조사는 2008년 3월에 총 5개소에 대해 수행되었다.
- 액상형 재료에는 물과 함께 중결 경화제(겔타임 30～90초)와 급결 경화제 MS-β제(겔타임 1～3초)를 적절히 혼합하여 사용하였다.
- 대상현장은 행정구역상 경북 울진군 울진읍 읍내리 일원으로 부지 주변에는 일반 주택가들이 인접해 있으며 비교적 높은 구릉성 산지가 주변의 주요 산계를 이루고 있다. 현장 지반조사는 2008년 3월에 총 5개소에 대해 수행되었다. 시추조사 결과에 따르면 지층의 구성상태는 지표로부터 매립토층, 충적토층, 풍화암층, 연암층의 순으로 이루어져 있으며, 주된 지층을 이루고 있는 충적층은 대부분 실트질 점토로 구성되어 있으며 매우 연약한 지층상태를 보이고 있다(표 1).
성능/효과
- 지반보강 주입 개요도는 그림 3과 같다. 천공결과 본 건물기초는 그림 3(a)에서 Y1, Y2 열의 경우 바닥슬래브(1F)로부터 5.0m 위치에 독립기초 형태로 존재하는 것으로 확인되었으며, 나머지 열의 경우 바닥슬래브(B1)로부터 1.5m 위치에 매트기초 형태로 존재하는 것으로 확인되었다. 또한 건물기초 바닥으로부터 16.
- 보강공법 적용시 지하수의 영향과 대책을 검토하기 위하여 지반조사시 공내 지하수위를 측정하였다. 공내 지하수위 측정결과, 부지내 지하수위는 대체로 GL(-) 1.2～2.2m 지점의 매립층 및 퇴적층 내에 분포되어 있는 것으로 조사되었다.
- 복원공사전 침하량 대비 최종 복원량을 분석한 결과 최대복원량은 측점 ⑬에서 657mm였으며, 평균 복원량은 약 420mm인 것으로 나타났다. 또한 각 측정 지점별로 비슷한 복원율을 보이는 것으로 나타났으며, 기준점에 대한 측점의 전체적인 복원율은 90% 이상인 것으로 나타났다. 또한 각 열과 행에 대한 기울기도 사용성에 지장이 없는 1/250 이상이 확보된 것으로 검토되었다.
- 그림 5는 확인 검측을 통해 조사된 각 위치별 복원 전후 1층 바닥슬래브의 높이이며, 주요 지점별 복원량 및 복원율을 표 3에 정리하였다. 복원공사전 침하량 대비 최종 복원량을 분석한 결과 최대복원량은 측점 ⑬에서 657mm였으며, 평균 복원량은 약 420mm인 것으로 나타났다. 또한 각 측정 지점별로 비슷한 복원율을 보이는 것으로 나타났으며, 기준점에 대한 측점의 전체적인 복원율은 90% 이상인 것으로 나타났다.
- 2008년 현재까지 사용연한은 약 32년이며, 건물자체의 부등침하 발생으로 건물이 기울어져 있는 상태이다. 정밀 계측결과 현재까지 발생한 부등침하량은 최대 약 678mm 정도인 것으로 조사되었다(그림 2).
- 대상건물은 울진지역의 연약지반에 시공된 지하 1층, 지상 3층 규모의 도심지 건축물로 최대 678mm의 부등침하가 발생된 상태였다. 침하된 건물에 대한 지반보강 및 침하복원 주입공사 결과 최대복원량은 657mm 였으며, 평균 90% 이상의 복원율을 확보할 수 있었다. 또한 각 열과 행에 대한 기울기도 사용성에 지장이 없는 1/250 이상이 확보된 것으로 검토되었다.
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