일반적으로 보강토옹벽 시공 시 뒤채움의 다짐은 최대건조밀도의 95% 이상의 다짐도를 확보할 것을 요구한다. 여기서는 다짐도에 따른 흙/보강재 인발저항력을 살펴보고 보강토옹벽에서 다짐의 중요성을 생각해 보고자 한다.
목차
- 다짐이란?
- 다짐도에 따른 보강재 인발저항력
- 보강토옹벽에서 다짐도 관리기준
- 마무리
보강토옹벽에서 다짐의 중요성
KCS 11 80 10 : 2021 보강토옹벽에서는 뒤채움의 "다짐은 최대건조밀도(D, E 방법)의 95% 이상이 되도록 다져야한다."라고 규정하고 있다. 보강토 옹벽에서 다짐도를 95%로 규정하는 이유에 대하여 흙-보강재 인발저항력의 관점에서 살펴본다.
다짐이란?
흙의 다짐이란 하중, 진동 또는 압력을 가함으로서 흙의 단위중량을 증가시키고 흙 속의 간극을 감소시키는 것으로 정의할 수 있을 것이다.
일반적으로 흙은 흙 입자와 흙 입자들 사이의 빈공간인 공극 그리고 공극 내에 있는 물 등 3가지로 이루어지며, 흙 입자 자체는 비압축성이므로 흙 입자들 사이 공극의 크기에 따라 흙의 밀도가 달라진다. 건설재료로 흙을 사용하고자 할 때 원지반 흙이 느슨하다면 어떤 구조물의 기초로 활용하기 어려율 것이며, 또한 자연상태의 흙을 채취할 때 흙은 느슨해지므로 이를 건설재료로 활용하기 위해서는 밀도를 조밀하게 하는 과정이 필요하다.
이렇게 느슨한 흙을 조밀하게 만드는 과정을 흙의 다짐이라하며, 일반적으로 사질토에서는 진동 롤러를 사용하고 점ㄴ성토에서는 탬핑롤러를 사용한다.
다짐의 목적은 흙의 전단강도를 증가시키고, 공극을 감소시킴으로서 흙의 압축성과 투수계수를 감소키기는 데에 있으며, 다짐을 통하여 얻을 수 대표적인 있는 효과는 다음과 같다.
- 흙의 단위중량 증가
- 지반의 압축성 및 투수성 감소
- 흙의 전단강도 증가
- 지반의 지지력 증가
- 동상, 건조수축의 감소 등
다짐의 정도를 나타내는 것은 다짐도(degres of compaction, $R_c$)이며, 다짐도는 현장에서 측정한 건조밀도($\gamma_d$)를 실내시험에 의한 최대건조밀도($\gamma_{dmax}$)로 나눈 백분율 값이다.
$$R_c = \frac{\gamma_d}{\gamma_{dmax}} × 100 (\%) \tag{1}$$
여기서, $R_c$ : 다짐도(%)
$\gamma_d$ : 현장에서 측정한 건조밀도(kN/m3)
$\gamma_{dmax}$ : 실내시험으로부터 얻어진 최대건조밀도(kN/m3)
다짐도에 따른 보강재 인발저항력
아래 그림 1.에서는 화강토 속에 매설된 지오그리드에 대한 인발시험결과를 보여주며, 가해진 수직응력과 상관없이 다짐도가 높아질수록 인발저항력을 커진다는 것을 알 수 있다.
다음 그림 2.에서는 다짐도에 따른 수직응력과 최대인발저항력의 관계를 보여주며, 다짐도가 높아질 수록 수직응력이 커질 수록 최대인발저항력은 커진다는 것을 알 수 있다.
다음 그림 3.에서는 가해진 수직응력별 다짐도와 최대인발저항력과 관계를 보여주며, 다짐도가 높아질수록 최대인발저항력은 커진다는 것을 알 수 있다.
보강토옹벽의 다짐도 관리기준
KCS 11 80 10 : 2021 보강토옹벽
3.3.5 뒤채움 다짐 및 블속 속채움
(1) 뒤채움 다짐
⑤ 다짐장비의 주행은 전면벽체와 평행이 되도록 하고, 다짐은 최대건조밀도(D, E 방법)의 95% 이상이 되도록 다져야 한다.
3.6 현장품질관리
(2) 뒤채움흙의 다짐도를 판정하기 위하여는 KCS 11 20 20 (3.3.23 다짐의 기준)과 (3.3.24 다짐시공) 기준을 따른다.
(3) 다짐시험은 KS F 2312의 D 또는 E법에 따라 뒤채움재의 재질이 변화할 때마다 실시하며, 다짐시험의 결과는 현장밀도의 다짐도를 측정하기 위한 기준밀도로서 이용한다.
(4) 현장밀도시험은 KS F 2311에 따르되, 설계도서에 제시된 수량 마다 실시하며, 시험위치는 전면벽체 뒷면 1 m 위치 및 보강재 끝에서 앞면 1 m 위치에서 각각 실시한다.
(5) 함수비시험은 KS F 2306에 따르거나 급속함수비 측정기 사용이 가능하며, 포설 후 다짐 전 설계도서에서 제시된 수량마다 실시한다. 시험결과 함수비가 부족한 경우에는 추가로 살수하고 과다한 경우에는 골파기 등을 하여 최적의 함수비를 확보한 후 다져야 한다.
건설공사 보강토옹벽 설계 시공 및 유지관리 잠정지침(국토해양부, 2013)
뒤채움흙의 한층 다짐두께는 전면벽체의 한단높이를 기준으로 하되, 0.2~0.3m를 초과하지 않도록 하고, 설계도서에 제시된 수량 마다 들밀도시험 혹은 매 3층마다 평판재하시험을 실시하여 다짐도를 확인한다. 뒤채움 다짐시 다짐장비의 주행은 전면벽체와 평행이 되도록 하고, 다짐도는 최대건조밀도(KS F 2312의 C, D 혹은 E 방법)의 95% 이상, 평판재하시험에 의한 K30값은 150MN/m3 이상이 되도록 한다.
잠정지침(국토해양부, 2013)에서 뒤채움 다짐관리 기준으로 평판재하시험에 의한 K30값을 제시하고 있으나, 평판재하시험에 의한 K30값을 산정하기 위해서는 침하량 기준이 있어야 하나, 잠정지침에는 제시되어 있지 않다. KCS 11 80 10 : 2021 보강토 옹벽에서 뒤채움 다짐관리 기준으로 평판재하시험에 의한 K30값 기준이 제시되어 있지는 않으나, 기초지반의 경우, "다짐 후 평판재하시험을 시행하여 침하량 1.25mm일 때 지지력 계수 150MN/㎥을 만족하여야 한다."라고 규정하고 있는 점을 고려하면, 보강토 옹벽 뒤채움 다짐관리 시 평판재하시험에 의한 K30값 산정 시에도 침하량 1.25mm를 기준으로하는 것이 타당할 것으로 생각된다.
마무리
보강토옹벽은 성토체 내부에 포설된 보강재가 흙과의 결속력에 의하여 변형을 억제하고 보강토체를 일체로 작용하게 하여 배면토압에 저항하는 구조이므로, 보강토 옹벽에서 가장 중요한 것은 흙과 보강재 사이의 결속력이다.
이러한 흙과 보강재 사이의 결속력(인발저항력)은 앞에서 살펴본 바와 같이 뒤채움흙의 다짐도에 크게 영향을 받는 다는 것을 알 수 있은며, 뒤채움 다짐 불량 시 보강토체의 압축에 의한 침하, 보강토 옹벽의 배부름과 같은 변형, 보강재 인발 등의 피해가 발생할 수 있으며, 최악의 경우에는 보강토 옹벽이 붕괴되는 사고가 발생할 수 있다.
따라서 보강토 옹벽 시공 시 뒤채움의 다짐관리는 무엇보다 중요하다 할 수 있으며, 국가건설기준 KCS 11 80 10 : 2021 보강토옹벽에 규정된 실내시험에 의한 최대건조밀도($\gamma_{dmax}$)의 95% 이상의 다짐도를 반드시 확보해야할 것으로 생각된다.
'보강토' 카테고리의 다른 글
| 흙-보강재 상호작용 (0) | 2023.07.07 |
|---|---|
| 보강토 공법의 응용 (0) | 2023.06.29 |
| 보강토 (0) | 2023.06.27 |
| 건설재료로서 흙 (0) | 2023.06.27 |
| 보강토 공법 (0) | 2023.06.26 |