고결공법

1. 공법개요 및 원리

고결공법은 지반을 구성하는 토립자 사이를 일체화(고결)시켜 지반을 개량하고자 하는 공법으로 개량방법 및 원리에 따라 다음과 같이 구분된다.

 

 

 

구 분	공 법 개 요
주입공법	지반 천공 후 주입재를 지반에 충전하여 투수성과 강도특성을 개선
고압분사공법	초고압수과 에어제트(air jet)에 의해 지반을 절삭한 후 주입재를 원지반과 혼합하거나 치환
심층혼합처리공법	오거나 특수 교반장치를 이용하여 지반을 천공한 후 원지반과 고결재를 교반
압축그라우팅	비유동성 모르타르를 압력 송출하여 지반을 압축하며 개량체를 형성

 

 

2. 주입공법

주입공법은 지반을 천공하여 지반 내에 주입관을 설치하고, 주입재를 지반에 충전시켜 지반을 고결시키는 공법으로 주로 차수 및 지반강도 증대를 목적으로 한다.

 

1) 주입재에는 시멘트계와 같은 현탁액형과 물유리계 및 고분자계 등의 용액형으로 구분되며, 국내의 경우 반현탁액형의 적용이 대부분을 차지한다.

 

 

2) 주입대상 지반에 대한 주입량은 다음 식으로 계산한다.

Q = V × n × a × (1+β)

 

여기서, V : 주입개량범위의 총체적

          n : 지반의 간극률

          a : 지반의 간극에 대한 주입재의 충전율

          β : 주입의 손실계수

          a(1+β) : 주입재의 손실을 고려한 충전율

          n·a(1+β) : 주입율

 

3) 주입공의 배치방법은 단열식과 복열식으로 크게 나누며, 복열식은 장방형 배치와 정삼각형 배치로 구분된다.

주입공의 간격은 주입목적·지반조건·주입재의 종류 및 겔 타임·주입관의 형식·주입순서 등을 고려하여 결정하며, 일반적인 주입공 간격은 0.6~2.5m 범위이이다.

주입공의 배치는 개량목적이 지수일 경우에는 개량원이 서로 중첩되도록(중첩배치) 하고, 지반보강이 목적인 경우에는 접점 배치를 적용한다.

 

3. 심층혼합처리공법

1) 적용

교반공법은 석회, 시멘트 등의 안정재(고결재)를 지반과 혼합하여 수화 반응, 포졸란 반응 등의 고결작용에 의해 연약층을 강화시키는 화학적 지반개량공법이다.

심층혼합처리공법은 샌드 드레인이나 모래다짐말뚝과 같은 물리적 개량공법에 비해 개량효과가 큰 편이나 공사비가 고가이어서, 쌓기 시 인접구조물의 영향이 예상되는 구간이나 측방변형을 최소화 할 필요가 있는 특수한 경우에 적용되는 경우가 많다.

 

2) 설계 및 시공

교반공법에 의한 개량 방식은 개량목적에 따라 블록(전면)식, 벽식, 격자식, 말뚝식 등이 있으며, 각각의 방식별로 설계방법이 다르다.

심층혼합처리공법의 설계방법은 원호활동검토에 의한 방법과 지지력에 의한 방법이 있으며, 설계시에는 두 가지 방법에 의해 안정검토를 시행하여 안정성이 확보되도록 하는 것이 바람직하다.

안정검토에 적용되는 개량체의 강도는 실내배합시험에 의한 허용강도를 적용하나 실제 개량효과는 지반과 개량제의 종류에 따라 많은 차이를 보이므로 시험시공에 의해 최종 결정하는 것으로 한다.

 

4. 고압분사 공법

고압분사 교반공법은 초고압수와 에어제트(air jet)에 의해 지반을 절삭한 후 시멘트 밀크 등의 경화재를 원지반과 교반하거나 치환하여 지중에 0.8~2.5 직경의 원주형 고결체를 형성하는 공법이다.

고압분사 공법은 적용토질에 대한 제약이 적고 사용장비가 소형인 장점이 있으나 배출되는 슬라임의 처리가 필요하고 공사비가 고가이어서 주로 일반적인 지반개량공법의 적용이 어려운 구간에 적용한다