KCS 표준시방서 113020 연약지반 연직배수공및선행재하

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1. 일반사항

1.1 적용범위

이 기준은 연약지반의 압밀을 촉진시키는 연직배수공법과 계획 구조물 하중을 미리 재하하여 침하를 유도하는 선행재하공법에 적용된다.

1.2 참고 기준

• 관련 법규: 없음
• 관련 기준: KDS 11 30 05 연약지반설계기준

1.3 용어의 정의

• 스미어 존 (smear zone): 연직배수공법에서 배수재 설치 시 배수재 주변 지반이 교란되는 영역.
• 연직배수공법: 점토층에 투수층에 연결된 연직 배수로를 형성하여 압밀을 촉진하는 공법. 샌드드레인, 팩드레인, PVD 공법 등이 있다.
• 입경가적곡선: 체분석 및 비중계 시험 결과로 얻어진 흙 입자의 입도 분포를 나타내는 그림.
• 토목섬유: 기초, 토양, 골재 등과 함께 사용되는 투수성 자재. 편물, 직물, 부직포 등의 종류가 있다.
• 필터: 침투수 유도와 흙 입자 유출 방지를 위해 설치되는 투수성 재료.

1.4 제출물

• 시공계획서
• 사용자재 품질확인서
• 계측 보고서 및 시공 결과 보고서
• 선행재하공법 추가 제출 사항:
  • 단계 흙쌓기 계획서
  • 침하관리 계획서
  • 안정관리 계획서
  • 계측 계획서

2. 자재

2.1 재료의 품질

• 모든 재료는 규정된 품질을 갖춰야 하며, 공사감독자 검사를 받아야 한다.
• 연약지반 처리 부재는 계약도면 및 승인된 시공상세도면에 따라야 하며, 시험을 거쳐 합격해야 한다.
• 연약지반 처리용 모래는 투수성이 양호하고 내구성을 가져야 한다.
• 샌드드레인 및 팩드레인용 모래는 다음 기준을 충족해야 한다:
  • No.200체(0.08mm) 통과량: 3% 이하
  • D15: 0.1mm ~ 0.9mm
  • D85: 1mm ~ 8mm
  • 투수계수: 1×10-3cm/sec 이상
  • 사용 전 입도시험을 실시하여 합격한 제품만 사용해야 한다.
• 팩드레인 팩 재료 기준:
  • 원사: 폴리에틸렌 100%, 실 굵기 380 데니아(허용범위 7%)
  • 포대: 원사를 평직으로 짜서 겹친 후 열 용착 또는 봉제, 직경 120mm 이상
  • 인장강도 및 밀도는 표 2.1-1 참조
• PVD 토목섬유 재료 기준:
  • 합성 또는 자연섬유로 만들어진 제품으로, 역학적 특성에 대한 시험성적서를 함께 납품해야 한다.
  • 1롤 길이 200m 이상, 운반 및 보관 시 햇빛, 물, 화약약품에 노출되지 않도록 주의해야 한다.
  • 습윤 상태에서도 투수성이 좋고, 충분한 강도를 가져 드레인 형성 시 파손되지 않아야 한다.
  • 토압에 의한 코어 손상이 없고, 압밀침하에 대한 순응성이 양호해야 한다.
  • 절곡 시 배수로 절단 및 막힘이 없어야 한다.
  • 필터재는 충분한 투수계수를 가지고, 드레인재 내부로 토립자 혼입 방지, 산/알칼리/박테리아 저항성이 커야 한다.
  • 재생 제품을 사용하지 않아야 한다.
  • 토목섬유 시험 방법 및 품질시험 빈도는 표 2.1-1 참조
• 각 재료의 규격 및 품질은 시험방법에 따라 시험을 실시해야 하며, 추가 시험종목은 수급인과 공사감독자가 협의 후 공사감독자 지시에 따라야 한다.

2.2 재료의 검수

• 재료의 규격 및 품질검사는 시공 전에 실시하여 합격된 제품만 사용해야 한다.
• 필요 시 제작 과정을 검사하기 위해 해당 제작 장소에 검사원을 파견할 수 있다.

3. 시공

3.1 연직배수공법

• 연약지반의 간극수를 빠르게 배출시키는 공법으로, 점성토지반에 적용된다.
• 공법 선정은 현장 여건, 지반 상태, 소요 공기를 고려하여 결정한다.
• 공법별 특성에 맞게 설치 간격과 깊이를 적용해야 한다.

3.1.1 샌드드레인 공법

• 연약한 기초지반의 압밀을 촉진하기 위한 배수 기둥을 설치하는 공법.
• 샌드드레인의 간격, 배열, 직경, 모래 투입량은 설계도서에 따른다.
• 모래말뚝 위치 허용오차: 100mm 이하, 허용 경사각: 2° 이하
• 케이싱 관입 심도는 설계 심도, 장비 관입 특성, 지반조사 결과 등을 종합적으로 분석하여 공사감독자 승인을 받아 변경할 수 있다.
• 시공 중 문제 발생 시 시정 및 보완대책을 수립하여 공사감독자에게 보고하고 지시를 받아 시행해야 한다.
• 시공 전에 기준점을 설치하고, 시공 위치를 표시해야 한다.
• 시공 위치는 측량을 실시하여 선정해야 하며, 위치 표시가 손상되었을 경우 즉시 재설치해야 한다.
• 시공은 공사감독자 입회 하에 실시하며, 계측기기 고장 시 시공을 중지해야 한다.
• 케이싱 연직도를 체크한 후 공사감독자 승인을 받아야 한다.
• 워터젯은 상부 모래층에만 사용하며, 사용 전 공사감독자 승인을 받아야 한다.
• 시공 위치, 심도, 간격, 공법 등 변경이 불가피할 경우 공사감독자에게 즉시 보고해야 한다.
• 시공 시 충분한 양의 모래를 확보해야 한다.
• 샌드드레인 타설 방향은 후진으로 한다.
• 샌드드레인 타설은 횡방향 타설 루프를 1사이클로 한다.
• 시공관리 기록:
  • 시공보고서에는 케이싱 타입, 심도, 투입된 모래량, 타입 직전 지반고, 시공 위치, 소요시간, 길이, 기타 시공 기록, 시공관리계측 계기 기록, 타설기계 운전원 및 시공책임 기사 등을 포함해야 한다.
  • 케이싱 심도계, 경사계, 바이브로 모터 전류계 등은 자동기록장치에 의해 연속적으로 기록해야 한다.

3.1.2 팩드레인 공법

• 샌드드레인 공법과 동일하게 적용하되, 강관 내부에 팩을 먼저 밀어 넣고 모래를 투입해야 한다.
• 팩이 꼬이거나 파손되지 않도록 주의해야 한다.
• 팩드레인 간격, 배열, 지름은 설계도서에 따른다.
• 타설 위치 허용오차: 300mm 이하, 허용 경사각: 2° 이하
• 팩드레인 타설은 후진으로 실시해야 한다.
• 시공 면적 50m×50m마다 시험시공을 실시하여 관입심도별로 영역을 구분한 후 가장 깊은 곳부터 케이싱 길이를 조절하여 시공한다.
• 시공관리 기록은 3.1.1(15)에 따른다.
• 시공 중 문제 발생 시 시정 및 보완대책을 수립하여 공사감독자에게 보고하고 지시를 받아 시행해야 한다.
• 팩드레인용 모래의 품질기준 및 시공 밀도는 표 3.1-1 참조

3.1.3 PVD (Prefabricated Vertical Drain) 공법

• 연약한 기초지반의 압밀을 촉진하기 위한 배수 기둥을 설치하는 토목섬유 연직배수 공법.
• 가급적 맨드렐방식의 타입기로 시공하며, 케이싱 선단은 소단면의 폐단면 앵커판을 사용해야 한다.
• 토목섬유 연직배수재의 타입 한계깊이 또는 타입 한계지반강도를 설정하여 공사감독자 승인을 받아야 한다.
• 토목섬유 연직배수재는 과잉간극수압 발생위치까지 설치해야 하며, 수평배수층 상단에서 300mm 이상의 여유를 두고 절단해야 한다.
• 타설 시 수직도 2° 이하가 되어야 한다.
• 잔여길이 연결 시 1공 당 1회에 한하여 500mm 이상 포켓방식으로 겹치도록 하며, 불가능할 경우 잔여길이는 버려야 한다.
• 시공 전에 타입 위치도를 작성하고, 타입자동기록기를 장치하여 타입일시, 타입깊이, 타입량을 기록해야 한다.
• 계획된 깊이와 다른 결과가 발생되면 시공을 즉시 중지하고 공사감독자에게 보고해야 한다.
• 토목섬유 연직배수공을 시공할 때의 배수 효과는 직경 50mm 배수 기둥을 갖는 샌드드레인에 해당하는 것으로 계산하여 최소 설치 간격을 설정해야 한다.
• 토목섬유 연직배수의 효율적인 타입을 위해 다음 사항을 고려하여 타입기를 선정해야 한다:
  • 초연약지반에서 주행성이 용이해야 한다.
  • 타입력이 양호해야 한다.
  • 스미어 존을 최소화할 수 있도록 정적인 타입방식의 최소 케이싱의 단면적을 보유해야 한다.
• 시공 중 문제 발생 시 시정 및 보완대책을 수립하여 공사감독자에게 보고하고 지시를 받아 시행해야 한다.

3.2 선행재하공법

• 포장 및 구조물 시공 후 잔류침하를 경감시키기 위해 연약지반 상에 계획 하중 또는 그 이상의 하중을 미리 재하하여 지반을 과압밀시키는 공법.
• 소요 공기가 길기 때문에 병행공법과 단계별 재하에 따른 토공 계획 및 소요 기간 등을 충분히 검토해야 한다.
• 압밀계수가 작고 두께가 두꺼운 점성토층에서는 압밀 소요 기간이 길기 때문에 연직배수공법과 병용해야 한다.
• 필요한 재하하중을 여러 단계로 나누어 가며, 최종 재하 단계의 안정성을 검토해야 한다.
• 시공:
  • 과재쌓기 재하공의 개시 및 방치, 제거 시기는 원지반의 압밀 특성과 전단강도 특성을 고려하여 결정해야 한다.
  • 과재쌓기 재하 시 흙쌓기 1층 두께는 300㎜ 이하로 하며, 300㎜ 이상으로 흙쌓기 할 경우는 공사감독자 승인을 받아야 한다.
  • 초기 성토 시에는 연약지반 상부에 직접적으로 성토작업이 이루어져 다짐도 확보가 어려우므로, 시험시공을 통해 초기 성토 방법을 결정해야 한다.
  • 과재쌓기 높이는 활동에 대한 안정성 분석과 압밀 해석 결과에 의해 결정하며, 필요 시 단계별로 수행한다.
  • 단계별 쌓기 적용 시 다음 층의 재하는 확인 지반조사를 수행하고 공사감독자 승인을 받은 후에 시행해야 한다.
  • 우수의 침투로 흙쌓기 재료의 함수비가 높아지면 흙쌓기 작업을 중단해야 한다.
  • 과재쌓기 재하공의 종료 시기는 계측 성과에 의하여 판단해야 하며, 터파기 작업 시 원지반을 이완 및 교란시키지 않도록 주의해야 한다.
  • 흙쌓기 작업 중에는 주변 지반의 융기와 쌓기 제체의 붕괴 등을 관찰하고, 그 기록을 작성하여 공사감독자에게 제출해야 한다.
  • 재하 공정은 계측 결과를 이용한 침하관리와 안정관리를 통해 안정적인 시공이 이루어지도록 해야 한다.

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