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문제 정의
- 본 연구에서는 단계별 동다짐 성토에 의한 고성토 암버력 지반에 설치되는 변전기기 구조물의 안정성 확보를 위하여 시공 중 동다짐 지반에 대한 시공품질 및 계측관리를 수행하였다. 이를 위하여 소요 하중강도 이상의 지지력 및 장기 침하(creep)에 대한 성토지반의 강성 확인을 위한 평판재하시험을 실시하였으며, 성토 단계별 각 층의 침하량을 측정하여 시공 중 동다짐 개량효과를 검증하고 향후 최종 동다짐 공사 완료 시 장기 침하를 예측하기 위하여 지중침하계를 설치하였다.
제안 방법
- 단계별 동다짐 성토에 의한 고성토 암버력 지반에 설치되는 변전기기 구조물의 안정성 확보를 위하여 소요 하중강도 이상의 지지력 및 장기 침하(creep)에 대한 성토지반의 강성 확인을 위한 평판재하시험과 성토 단계별 각 층의 침하량을 측정하여 시공 중 동다짐 개량효과를 검증하고 향후 최종 동다짐 공사 완료 시 장기 침하를 예측하기 위한 침하관리를 수행하였다.
- 그러나 이 같은 기초공법은 시공방법의 효율성 측면과 기초공사의 경제성 측면에서 보다 심도 있는 적정성 검토가 요구되는 상황이며 더욱이 변전기기의 허용부등침하량(5mm)이 매우 엄격하여 과도한 침하발생을 억제할 수 있는 기초공법이 요구되고 있다. 따라서 시공여건을 고려한 고성토(高盛土) 암버력 지반의 부등침하량을 허용범위 이내로 억제하고 변전기기의 안정성을 확보하기 위하여 기존 롤러다짐에 의한 암 성토를 성토 단계별 동다짐(dynamic compaction, 그림 1.2) 공법으로 변경하고 장기 creep 침하까지 고려하여 변전기기 기초공법을 말뚝지지 전면기초(piled raft)로 설계 변경하였다(배경태 등, 2009).
- 1 위치에서 지중침하계를 설치하기로 하였다(대우건설, 2008). 본 연구에서 설치한 지중침하계는 potentiometer type(그림 3.2)으로 그림 3.3과 같이 원지반까지 천공한 후 지지층에 부동점을 설치하여 상부 지표면에 침하판을 설치하는 것으로 계획하였으며, 계측기의 항목 및 수량을 표 3.1에 제원을 표 3.2에 나타내었다.
- 소요하중강도 이상의 지지력 및 장기침하(creep)에 대한 성토지반의 강성 확인을 위하여 그림 2.1의 위치에서 평판재하시험을 수행하기로 하였다(대우건설, 2008). 암버력 동다짐 지반의 특수성을 고려하여 지반을 80cm 굴착한 후 75cm 평판, 300ton 유압잭과 로드셀, LVDT 및 Data Logger를 사용하며 3cycle 방식으로 재하-제하-제재하를 반복하여 135.
- 암버력 동다짐 성토 단계별 각 층의 침하량을 측정하여 시공 중 동다짐 개량효과를 검증하고 향후 최종 동다짐 공사 완료 시 장기 침하를 예측하기 위하여 그림 3.1 위치에서 지중침하계를 설치하기로 하였다(대우건설, 2008). 본 연구에서 설치한 지중침하계는 potentiometer type(그림 3.
- 1의 위치에서 평판재하시험을 수행하기로 하였다(대우건설, 2008). 암버력 동다짐 지반의 특수성을 고려하여 지반을 80cm 굴착한 후 75cm 평판, 300ton 유압잭과 로드셀, LVDT 및 Data Logger를 사용하며 3cycle 방식으로 재하-제하-제재하를 반복하여 135.8tf/㎡(=60tf) 이상 재하 하는 것으로 계획하였다(그림 2.2). 본 연구에서 수행한 평판재하시험 항목 및 수량을 표 2.
- 로 산정되었다. 이를 당 현장 시공품질 관리에 활용하기 위하여 탄성계수 25,000t/m2를 그림 2.3에서와 같이 하중-침하관계로 역해석하여 나타내고 이를 품질기준선으로 사용하였다. 그림 2.
- 본 연구에서는 단계별 동다짐 성토에 의한 고성토 암버력 지반에 설치되는 변전기기 구조물의 안정성 확보를 위하여 시공 중 동다짐 지반에 대한 시공품질 및 계측관리를 수행하였다. 이를 위하여 소요 하중강도 이상의 지지력 및 장기 침하(creep)에 대한 성토지반의 강성 확인을 위한 평판재하시험을 실시하였으며, 성토 단계별 각 층의 침하량을 측정하여 시공 중 동다짐 개량효과를 검증하고 향후 최종 동다짐 공사 완료 시 장기 침하를 예측하기 위하여 지중침하계를 설치하였다.
성능/효과
- (1) 평판재하시험 결과 소요하중강도 이상의 지지력 확보측면에서는 설계하중 15t/m2에 대해 허용지지력이 최소 37.7t/m2로 모두 지지력 조건을 만족하는 것을 알 수 있었으며, 장기침하(creep) 관리를 위한 성토지반의 강성확인 측면에서는 롤러다짐 구간 및 동다짐 10타 구간을 제외한 나머지 본 시 공구간 동다짐 15타 구간에서 역해석 기준 탄성계수가 25,000t/m2를 모두 만족하는 것으로 분석되었다.
- (2) 지중침하계 분석결과 전반적으로 동다짐 타격점에서의 침하량이 비타격점과 롤러다짐 구간에 비해 적게 발생하는 것으로 보아 동다짐 개량효과가 충분히 발휘함을 알 수 있었다. 또한, 계측기 설치후 시간경과에 따른 월변화량을 분석한 결과 침하증가울이 점차 감소하는 것으로 나타나 단계별 성토 누적에 따른 상부 성토하중 증가 및 동다짐 작업의 영향을 점차 덜 받는 것으로 분석되었으며, 집중호우에 의한 지반의 압축현상은 침하에 큰 영향을 미치는 요인으로 검토되었다.
- 전반적으로 동다짐 타격점에서의 침하량이 비타격점과 롤러다짐 구간에 비해 적게 발생하는 것으로 보아 동다짐 개량효과가 충분히 발휘함을 알 수 있다. 또한 계측기 설치 후 시간경과에 따른 월변화량을 분석한 결과 침하증가울이 점차 감소하는 것으로 나타나 단계별 성토 누적에 따른 상부 성토하중 증가 및 동다짐 작업의 영향을 점차 덜 받는 것으로 분석되었다. 한편 집중호우에 의한 지반의 압축현상은 침하에 큰 영향을 미치는 요인으로 검토되었다.
- (2) 지중침하계 분석결과 전반적으로 동다짐 타격점에서의 침하량이 비타격점과 롤러다짐 구간에 비해 적게 발생하는 것으로 보아 동다짐 개량효과가 충분히 발휘함을 알 수 있었다. 또한, 계측기 설치후 시간경과에 따른 월변화량을 분석한 결과 침하증가울이 점차 감소하는 것으로 나타나 단계별 성토 누적에 따른 상부 성토하중 증가 및 동다짐 작업의 영향을 점차 덜 받는 것으로 분석되었으며, 집중호우에 의한 지반의 압축현상은 침하에 큰 영향을 미치는 요인으로 검토되었다.
- 3에 나타내었다(대우건설, 2009). 소요하중강도 이상의 지지력 확보측면에서는 설계하중 15t/m2에 대해 허용지지력이 최소 37.7t/m2로 모두 지지력 조건을 만족하는 것을 알 수 있었다. 한편, 장기침하(creep) 관리를 위한 성토지반의 강성확인 측면에서는 최적 낙하추 무게, 낙하 높이, 타격횟수 등을 산정하기 위한 시험동다짐 구간에서 수행한 롤러다짐 구간 및 동다짐 10타 구간을 제외한 나머지 본 시공 구간 동다짐 15타 구간에서는 역해석 기준 탄성계수 25,000t/m2를 모두 만족하는 것으로 분석되었다.
- 4에 나타내었다(대우건설, 2009). 전반적으로 동다짐 타격점에서의 침하량이 비타격점과 롤러다짐 구간에 비해 적게 발생하는 것으로 보아 동다짐 개량효과가 충분히 발휘함을 알 수 있다. 또한 계측기 설치 후 시간경과에 따른 월변화량을 분석한 결과 침하증가울이 점차 감소하는 것으로 나타나 단계별 성토 누적에 따른 상부 성토하중 증가 및 동다짐 작업의 영향을 점차 덜 받는 것으로 분석되었다.
- 7t/m2로 모두 지지력 조건을 만족하는 것을 알 수 있었다. 한편, 장기침하(creep) 관리를 위한 성토지반의 강성확인 측면에서는 최적 낙하추 무게, 낙하 높이, 타격횟수 등을 산정하기 위한 시험동다짐 구간에서 수행한 롤러다짐 구간 및 동다짐 10타 구간을 제외한 나머지 본 시공 구간 동다짐 15타 구간에서는 역해석 기준 탄성계수 25,000t/m2를 모두 만족하는 것으로 분석되었다.
후속연구
- (3) 향후 변전기기 기초공사 시 적절한 말뚝지지 전면기초(piled raft)가 설계된다면 변전기기의 허용부 등침하량 조건을 만족할 수 있을 것으로 예상되며, 향후 변전기기 기초의 장기침하를 추정하기 위해서는 시간경과에 따른 침하증가율 및 우수에 의한 영향 등을 고려하여 예측하여야 할 것으로 사료 된다.
- 상기의 계측관리 결과로부터 향후 변전기기 기초의 장기침하를 추정하기 위해서는 시간경과에 따른 침하증가율 및 우수에 의한 영향 등을 고려하여 예측하여야 할 것으로 사료된다.
- 상기의 시공 품질관리 결과로부터 향후 변전기기 기초공사 시 적절한 말뚝지지 전면기초(piled raft)가 설계된다면 변전기기의 허용부등침하량 조건을 만족할 수 있을 것으로 예상된다.
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