보강토옹벽을 설계 및 시공하다가 보면
연약지반 상에 보강토옹벽을 시공해야하는 경우가 있다.
때로는 보강토옹벽 하부지반을 치환해야하는 경우도 있으며,
이글에서는 보강토옹벽 하부지반의 치환 범위에 대하여 생각해 보고자 한다.
목차
- 보강토옹벽의 침하
- 기초지반의 침하
- 침하에 대한 대책
- 보강토옹벽 하부지반 치환 범위
- 마무리
보강토옹벽의 침하
모든 물체는 하중을 받으면 변형이 발생한다.
보강토 옹벽의 침하는 보강토옹벽 자체의 압축 변형이 따른 침하량과
하부지반의 압축변형에 의한 침하량의 합으로 나타나며,
일반적으로 보강토옹벽 자체의 뒤채움흙은 95% 이상의 다짐도를 얻을 수 있도록 다짐하기 때문에 침하량은 크지 않다.
보강토 옹벽에서 대부분의 침하량은 기초지반에서 발생하는 침하량이며,
특히 연약 점성토 지반 상에 시공되는 보강토 옹벽의 경우
기초지반의 침하가 보강토옹벽의 안정성 및 미관에 영향을 미칠 수 있다.
보강토옹벽의 경우,
균등한 침하는 그 크기가 크더라도 보강토옹벽에 미치는 영향은 크지 않다는 것이 일반적이 견해 이다.
다만 침하량이 큰 경우에는,
보강토옹벽 길이방향으로 침하량이 달라질 수 있으며,
이러한 부등침하는 보강토옹벽의 전면벽체의 배열을 흐트러지게 하고
균열을 발생시키는 등의 피해를 줄 수 있다.
보강토옹벽에서 이러한 부등침하의 허용값은 전면벽체의 특성에 따라 달라지며,
일반적으로 패널식의 경우 1/100 이내, 블록식의 경우 1/200 이내로 부등침하를 제한하고 있으며,
토목섬유 포장형 전면벽체 또는 철망식과 같은 연성벽면의 경우 1/50 이상의 부등침하에 대해서도 견딜 수 있다.
기초지반의 침하
지반 상에 성토 또는 구조물의 축조로 인하여 하중이 작용하면,
지반의 압축변형이 발생하며, 상부의 성토 또는 구조물에는 침하가 발생한다.
이러한 침하량은 다음 식 (1)과 같이, 즉시침하량(또는 탄성침하량)과 압밀침하량 및 2차 압밀침하량의 합으로 계산된다.
$$S_t = S_i + S_c + S_s \tag{1} $$
여기서, $S_t$ : 전 침하량
$S_i$ : 즉시침하량 또는 탄성침하량
$S_c$ : 압밀침하량
$S_s$ : 2차 압밀침하량
즉시침하(또는 탄성침하)는 지반에 하중이 가해짐과 거의 동시에 일어나는 침하로,
흙의 실제 거동과는 약간의 차이가 있지만,
탄성론에 의거하여 침하량을 추정하는 것이 보통이다.
압밀침하는 흙 속에 있는 간극수가 천천히 빠져나가면서 발생하는 침하로
침하량은 시간에 의존한다.
2차 압밀침하는 과잉간극수압이 소산된 후에 장기간에 걸쳐 발생하는 침하이다.
이 중 압밀침하는 투수가 잘 안되는 점토지반에서 발생하며,
탄성침하나 2차 압밀침하에 비하여 상당히 크고 중요하다.
침하에 대한 대책
보강토옹벽은 흙으로 구성된 일종의 연성구조물로, 일반 RC옹벽과 같은 강성 구조물에 비하여 침하 또는 부등침하에 대한 허용값이 큰 특징을 가지고 있으며,
예상되는 침하량에 따른 대책은 다음과 같다.
| 예상침하량 | 대 책 | 비 고 |
| 75mm 이내 | 별도의 대책 없이 시공 가능 | |
| 75 ~ 300mm | 상부 구조물 시공 전 일정기간 방치하여 침하 유발 | |
| 300mm 이상 | ▶기조지반의 치환 ▶지반보강 ▶프리로딩에 의해 연약지반 개량 후 시공 ▶단계시공법 적용 |
보강토옹벽 하부지반 치환 범위
보강토옹벽 하부지반의 연약지반으로 침하 및 지지력에 문제가 있을 것으로 예상되는 경우, 연약층을 치환하는 경우가 있으며, 침환 범위에 대하여 잘못 적용하고 있는 경우가 종종 있다.
보강토옹벽 전면벽체의 하중이 큰 것으로 생각하여, 다음 그림 1.에서와 같이 전면벽체 하부지반만 치환하는 경우가 있다. 이렇게 전면벽체 하부 지반만 치환하는 경우 치환되지 않은 보강토체 하부 지반에는 과도한 침하가 발생할 수 있으며, 이러한 침하는 보강재 길이 방향의 부등침하를 유발시킬 수 있다.
이러한 보강재 길이 방향 부등침하로 인하여 보강토옹벽 자체가 배면방향 전도될 가능성이 있으며, 상부구조물도 배면방향으로 전도될 가능성이 있다.
또한 전면벽체와의 연결부에 과도한 하중이 작용하여 연결부 파괴가 발생할 가능성도 있다.
보강토옹벽 하부지반의 치환 범위는 아래 그림 2.에서와 같이 보강토체 하부지반 전체를 치환하는 것이 좋다.
마무리
이상과 같이 보강토옹벽의 침하와 그 대책에 대하여 간략하게 알아 봤으며,
치환공법 적용 시, 하부지반의 치환 범위에 대하여 생각해 봤다.
보강토옹벽 하부지반을 치환하는 경우, 전면벽체 하부만이 아니라 보강토체 전체의 하부지반을 치환하는 것이 좋다.
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