KR20080035626A

KR20080035626A - 연약토의 고화 처리 방법

Info

Publication number: KR20080035626A
Application number: KR1020087003530A
Authority: KR
Inventors: 타다시 사이토
Original assignee: 쥬코쿠 덴료쿠 가부시키 가이샤; 에네르기아 에코 마테리아 가부시키가이샤
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2006-07-25
Publication date: 2008-04-23
Also published as: JPWO2007013465A1; WO2007013465A1; JP4869233B2; KR100986498B1

Abstract

주로 준설토(浚渫土) 등의 연약토(軟弱土)를 고화(固化)시킬 때에 함수비(含水比)의 변동이 있더라도 첨가·혼합하는 고화재의 첨가량을 적게 할 수 있어, 소정 범위의 목표 강도를 용이하게 얻을 수 있는 연약토의 고화 처리 방법을 제공한다. 연약토를 고화재로 고화 처리할 때에 소정의 플로우 값을 유지하는 비율이 되는 첨가량으로 클링커 애쉬(clinker ash) 및 수쇄 슬러그(water-granulated slug)로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 첨가·혼합한 후, 고화재를 첨가·혼합한다.

Description

연약토의 고화 처리 방법{METHOD 0F THE SOLIDIFICATION 0F SOFT SOIL}

본 발명은 주로 해역, 하천, 호수와 늪 등의 준설토(浚渫土) 등의 연약토(軟弱土)의 고화(固化) 처리 방법에 관한 것이다. 한편, 본 발명에 있어서 ‘연약토’란 함수비(含水比)가 액성 한계 부근인 것에서 액성 한계를 넘은 것으로, 예를 들어, 함수비가 80% ~ 400%인 것을 말한다.

종래, 연약 지반의 개량 공법으로서, 띠 모양을 한 배수재를 연약 지반 표면에서 지반 내로 삽입하고, 그 배수재를 통해 연약 지반 내의 토양 간극수를 배출시키는 지반 개량 공법이 개발되어 있다. 이러한 종류의 공법을 준설토에 의한 초연약 지반에 대해 시공하는 경우에는 일반적으로 플로터식 고화 처리선을 띄워 이에 의해 배수재 삽입 등의 지반 개량 처리를 하고 있으며, 최근에는 준설토 등의 연약한 매립 토사에 시멘트 밀크 등의 고화재를 첨가·혼합해 두고, 이 고화재 첨가 매립 토사를 사용해 매립 지반 표층을 형성하고, 이에 의해 육상 주행식 지반 개량 중기(重機)가 주행할 수 있는 표면 고화층을 형성하는 공법이 연구되고 있다.

이 표면 고화층을 조성하는 공법은 중기의 주행 성능(trafficability) 확보를 목적으로 하기 때문에, 재령(材齡) 20일의 1축 압축 강도 qu28=50kN/㎡ ~ 200kN/㎡과 같은 고화 처리로서는 비교적 저강도로 행해지는 경우가 많다. 이는, 이후의 지반 개량 작업에 있어서의 배수재의 타설 시에, 이 이상의 강도가 되면 맨드릴(mandrel)의 관입(貫入)이 곤란해지기 때문이다.

또한, 매립 토사에 고화재 등의 첨가재를 혼합하는 방법으로서, 슬러리상의 또는 슬러리상으로 한 매립 토사를 매립 투입 위치까지 반송관 내를 공기압송하고, 그 도중에 첨가재를 주입하는 방법이 개발되어 있다.

종래의 첨가재 관중(管中) 혼합 방법은, 슬러리상의 매립 토사를 반송관 내에서 공기 부분 사이에 넣어 다수의 괴상(塊狀)을 한 플러그로 분단하여 이동시키고, 반송관 내에 설치한 2개의 압력계를 이용하여 이동하는 플러그마다 그 체적, 이동 속도를 계측하고, 각 플러그의 첨가재 주입기 위치의 통과에 대응시켜 첨가재의 주입량을 제어하도록 하고 있다(특허 문헌 1 참조).

종래 공법에서는 사용할 토사 슬러리의 성상에 대응시켜 사전에 토사 슬러리에 대한 단위 체적당 첨가재 혼합량(첨가재 혼합비)을 결정해 두고, 그 첨가재 혼합비에 근접한 상태로 각 플러그에 대해 주입되도록 컴퓨터로 제어하고 있다.

상술한 표면 고화층의 형성을, 고화재를 혼합한 매립 토사층을 연약 지반 표층에 조성하는 공법에 있어서, 맨드릴의 관입을 용이하게 할 수 있고, 또한 주행 성능을 확보할 수 있는 qu28=50kN/㎡ 정도의 저강도의 지반 개량층을 조성하고자 하는 경우, 실내 배합 시험에서는 대부분의 연약 지반에서 고화재의 첨가량이 30kg/㎥ ~ 40kg/㎥으로 적으며, 현장의 시공 공정에서는 혼합 정확도의 저하를 고려해 실내 배합 시험의 결과에 안전율을 곱하여 이것보다 1.5배 ~ 2배의 양의 고화재를 첨가하게 되는데, 이것을 전술한 종래의 첨가재 관중 혼합 방법에 따라 행하 면, 종래의 실적에 따르면 30kg/㎥ ~ 40kg/㎥ 정도의 고화재 빈배합(貧配合)시의 현장/실내 강도비는 0.1 ~ 0.3으로, 소정의 품질 확보에 과대한 안전율이 필요해진다.

그러나, 과대한 안전율을 채용하면 최저 강도로서 목표 강도의 qu28=50kN/㎡을 확보할 수 있지만, 부분적으로는 매우 강도가 큰 곳이 생기게 되어 그곳에서는 드레인재의 삽입이 곤란해지는 사태가 발생한다.

한편, 실내 배합 시험 결과를 그대로 현장에 적용할 경우에는, 전체의 평균 강도는 목표 강도를 달성할 수 있지만, 부분적으로는 목표 강도에 달하지 않는 곳이 생기게 되어 지반 개량 중기의 주행 안전성을 유지할 수 없게 되는 문제가 생긴다.

여기서, 첨가제로서 시멘트 등의 고화제에 무기질 분상재(粉狀材)로 이루어지는 고화조제(固化助劑)를 혼합함으로써, 전역에 걸쳐 편차가 적은 일정 강도 내의 표층 고화 지반을 용이하게 조성할 수 있는 기술이 개발되었다(특허 문헌 2 참조).

그러나, 소정의 안전율을 고려하면 시멘트량을 대폭으로 저감할 수 없는 점에서는 종래의 기술과 마찬가지였다.

한편, 상술한 종래의 첨가재 관중 혼합 방법은 반송관 내로 이송되는 토사 슬러리의 성상을, 예를 들어 반송되어 오는 토운선(土運船)마다 조사하여 첨가재 혼합비를 결정하고 있는 것이며, 따라서 반송관 내를 이동하는 플러그는 항상 일정한 함수비일 것이 전제가 되어 있다.

이 때문에 반송관으로 이송되는 토사 슬러리의 함수비가 각 플러그마다 일정해지도록 항상 토운선 내의 토사를 하적용 백호우(backhoe) 등을 이용해 교반하고 있으며, 이 작업에 많은 노력과 경비가 필요하다는 문제가 있다.

또한, 백호우 등에 의해 항상 교반하더라도 하적 개시시부터 완료될 때까지 함수비를 일정하게 유지할 수 없어, 투입되는 매립 토사의 경화 후의 강도에 편차가 생겨, 전역에 걸쳐 필요한 강도의 매립지를 얻기 어렵다는 문제가 있었다.

이상과 같이, 연약 매립 토사에 대한 고화재 배합량이 적은 경우에는 저강도이고 균일한 고화 처리 지반을 형성하는 것이 곤란하고, 특히 종래의 첨가재 관중 혼합 방법을 채용한 경우에는 부분적인 강도 차가 커지는 문제가 있었다.

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평11-229428호 공보

특허 문헌 2: 일본 특허 공개 제2000-3460호 공보

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명은 이와 같은 종래의 문제에 착안하여, 주로 준설토 등의 연약토를 고화시킬 때에 함수비의 변동이 있더라도 첨가·혼합하는 고화재의 첨가량을 적게 할 수 있어, 소정 범위의 목표 강도를 용이하게 얻을 수 있는 연약토의 고화 처리 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 양태는, 연약토를 고화재로 고화 처리할 때에 소정의 플로우 값을 유지하는 비율이 되는 첨가량으로 클링커 애쉬(clinker ash) 및 수쇄 슬러그(water-granulated slug)로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 첨가·혼합한 후, 고화재를 첨가·혼합하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제1 양태에서는, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그 등의 첨가제를 소정의 플로우 값이 얻어지는 정도로 첨가·혼합하면, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그가 연약토 중의 수분을 유지하고 압송·반송성을 저감시키지 않으며, 토질 성상을 안정시킬 수 있음과 함께 고화재의 첨가량을 저감시킬 수 있고, 또한 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 첨가량은 연약토의 함수비가 변화해도 변화시킬 필요가 없다.

본 발명의 제2 양태는, 제1 양태에 있어서, 상기 첨가재의 첨가량은 상기 소정의 플로우 값을 유지하는 비율을 결정한 후에는 상기 연약토의 함수비에 관계없이 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제2 양태에서는, 첨가재의 첨가량은 미리 소정의 플로우 값을 유지하는 비율을 결정한 후에는 일정하게 해도 소정의 배합 강도를 얻을 수 있다.

본 발명의 제3 양태는, 제1 양태 또는 제2 양태에 있어서, 상기 첨가재의 첨가량은 중량비로 l0% ~ 70%가 되는 양인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제3 양태에서는, 첨가재를 소정의 중량비로 첨가함으로써 고화재의 첨가량을 저감시킬 수 있다.

본 발명의 제4 양태는, 제1 양태 내지 제3 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 고화재의 첨가량은 상기 연약토 및 상기 첨가재의 총량 1000㎥에 대해 30kg ~ 100kg인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제4 양태에서는, 연약토 및 첨가재의 총량 1000㎥에 대해 30kg ~ 100kg의 비율로 고화재를 첨가함으로써 소정의 고화 강도를 얻을 수 있다.

본 발명의 제5 양태는, 제1 양태 내지 제4 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 고화재의 첨가량은 배합 강도가 250kN/㎡ ~ 100kN/㎡이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제5 양태에서는, 첨가재 및 고화재의 첨가·혼합에 의해 소정의 고화 강도를 얻을 수 있다.

본 발명의 제6 양태는, 제1 양태 내지 제5 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 고화재가 시멘트인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제6 양태에서는, 시멘트에 의해 소정의 고화 강도를 얻을 수 있다.

본 발명의 제7 양태는, 제1 양태 내지 제6 양태 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 고화재 외에 고화조제로서 플라이 애쉬를, 상기 연약토 및 상기 첨가재의 총량 1000㎥에 대해 30kg ~ 90kg 첨가하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법이다.

이와 같은 제7 양태에서는, 플라이 애쉬를 소정의 첨가량으로 더 첨가함으로써 소정의 고화 강도를 더욱 용이하게 유지할 수 있음과 함께 장기적인 강도 증진을 방지할 수 있다.

<발명의 효과>

본 발명에 의하면, 준설토 등의 연약토에, 다공질로 입자 내에 준설토 등의 연약토 중의 수분을 유지할 수 있는 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가함으로써, 경량으로 압송·반송 성능을 확보한 상태로 토질 성상을 안정시킬 수 있고, 첨가하는 시멘트 등의 고화 처리재를 저감하여 소정의 강도를 안정적으로 얻을 수 있다. 또한, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 혼합량을 컨트롤함으로써 준설토의 유동성을 자유롭게 컨트롤할 수 있다. 또한, 시멘트 등의 고화재 외에 플라이 애쉬를 보조적으로 첨가하여 활용할 때에는 장기적으로 강도 증진을 억제하는 최적의 첨가 비율을 선정함으로써, 매립지의 표층 고화토로서 장래의 지반 개량 공사를 행할 수 있는 저강도의 균질한 개량토를 조성할 수 있다.

도 1은 본 발명의 고화 처리 방법을 실시하기 위한 장치의 일예의 개략을 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1의 일부를 확대하여 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 고화 처리 방법에 있어서의 첨가제의 첨가량과 플로우 값의 관계를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 고화 처리 방법에 있어서의 고화재 첨가량과 고화 후의 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 5는 도 4에 있어서의 목표 강도를 얻기 위한 고화재 첨가량을 나타내는 도면이다.

도 6은 함수비 변화에 대응한 고화재의 적정 혼합 비율을 나타내는 도면이 다.

도 7은 압력계의 검출 압력의 시간적 변화를 나타내는 도면이다.

도 8은 시험예 1의 시멘트 첨가량과 1축 압축 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 9는 시험예 1의 경과일수와 1축 압축 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 10은 시험예 2의 플라이 애쉬의 첨가량과 1축 압축 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

도 11은 시험예 2의 플라이 애쉬의 첨가량과 재령 28일 강도/재령 7일 강도의 관계를 나타내는 도면이다.

[부호의 설명]

1…연약토

10…토운선(土運船)

11…샌드 펌프

12…양토관(揚土管)

13…첨가재 주입기

14…일시 저장조

15…γ선 밀도계

16…반송관

17…공기 압송관

18a, 18b…압력계

19…고화재 주입기

20…주입 제어 수단

20a…컴퓨터

이하, 이어서 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은 본 발명을 실시하기 위한 장치의 일예의 개략을 나타내고, 도 2는 반송관의 내부 구조의 개략을 나타내고 있다. 도면에 나타내는 바와 같이, 고농도의 준설토 등의 연약토(1)를 수송해 오는 토운선(10)에 양토용 샌드 펌프(11)가 설치되어 있고, 샌드 펌프(11)에는 양토관(12)이 연결되어 있고, 양토관(12)의 중간에는 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가하는 첨가제 주입기(13)가 설치되고, 양토관(12)은 일시 저장조(14)까지 연장되어 있다. 일시 저장조(14)는 샌드 펌프(11)에 의해 양토되고 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그가 첨가된 토사 슬러리를 일시적으로 저장하는 것이다. 일시 저장조(14)에는 토사 슬러리의 밀도를 계측하는 γ선 밀도계(15)가 설치되어 있음과 함께 그 내부의 저부에 반송관(16)의 시작단이 연통되어 있다. 반송관(16)에는 공기 압송관(17)이 연통되고, 그 하류측에 흐름 방향으로 약간의 간격을 띄우고 한 쌍의 압력계(18a, 18b)가 설치되고, 그 하류측에 고화재 주입기(19)가 구비되어 있다.

이 장치를 사용하여 도 1에 나타내는 바와 같이, 연약토(1)에 대해 양토 도중에 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가하고, 또한 반송관(16) 내의 이동 중에 고화재를 주입하고 혼합시켜 소정의 연약 매립 지반(21) 위에 투입하고, 이 연약 매 립 지반 (21)의 표면에 층상으로 퇴적시켜 표층 고화 지반(22)을 조성한다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 공기 압송관(17)은 간헐적으로 고압 공기를 반송관(16) 내로 보내도록 되어 있고, 이에 의해 일시 저장조(14)에서 반송관(16) 내로 이송된 토사 슬러리를 공기 부분(A)을 사이에 둔 다수의 괴상의 플러그(S)로서 이동시키도록 되어 있다.

양 압력계(18a, 18b)는 공기 부분(A) 및 플러그(S)가 반송관(16) 내를 이동하는 것에 따른 관내 압력의 변동 및 그 크기를 실시간으로 계측하도록 되어 있다.

고화재 주입기(19)는 고화재로서의 시멘트와, 경우에 따라서 고화조재로서의 플라이 애쉬를 혼합하고 물을 더해 슬러리상으로 한 첨가재를 주입하는 주입 노즐(19a)이 반송관(16) 내에 삽입되어 있고, 이 주입 노즐(19a)로부터의 주입 타이밍 및 주입량을 컴퓨터(20a)를 사용한 주입 제어 수단(20)으로 컨트롤하고 있다.

이와 같은 장치를 이용한 연약토의 고화 처리 방법에서는 먼저 첨가제 주입기(13)로부터 첨가되는 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 첨가량을 미리 결정한다. 이 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 첨가량은 점화 후의 플로우 값이 소정의 값이 되도록 결정하면 된다. 즉, 도 3에 나타내는 바와 같이, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 첨가량과 플로우 값의 관계를 미리 조사하여 결정한다. 도 3의 경우에는, 소정의 플로우 값이 1:40인 경우에는 혼합 후의 총 중량의 10중량% ~ 30중량%가 되는 정도, 소정의 플로우 값이 1:15인 경우에는 총 중량의 50중량% 정도로 한다.

본 발명에서는, 이와 같이 미리 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가하여 플로우 값을 소정 범위로 조정함으로써, 그 후 이하에 나타내는 바와 같이 첨가하는 고 화재의 첨가량을 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그의 첨가량은 연약토(1)의 함수비가 대폭으로 변동되더라도 조정할 필요가 없는, 즉, 첨가량을 한 번 결정한 후에는 함수비를 측정하면서 첨가량을 조정할 필요가 없다는 장점이 있다. 그리고, 이에 의해 고화재의 첨가량을 저감할 수 있고 또한 소정 강도의 지반을 안정적으로 얻을 수 있는 효과를 발휘한다.

시산(試算)에서는 함수비가 80% ~ 400%인 연약토(1)에 대해 배합 강도가 250kN/㎡ ~ 100kN/㎡이 되도록 고화재를 첨가하는 경우, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가하지 않고 고화재를 첨가한 경우의 고화재의 첨가량이 입방 미터당 80kg ~ 200kg인데 대해, 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가한 경우에는 고화재의 첨가량은 30kg ~ 100kg, 바람직하게 30kg ~ 90kg, 더 바람직하게 30kg ~ 60kg 정도까지 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 연약토에 클링커 애쉬나 수쇄 슬러그를 첨가함으로써 플로우 값을 자유롭게 컨트롤할 수 있으므로, 그 이후의 고화 처리 조작을 용이하게 할 수 있다.

한편, 고화재 주입기(19)로 주입하는 고화재는 미리 정한 배합에 기초하고, 분체 혼합기를 사용하여 시멘트에, 경우에 따라서는 플라이 애쉬를 균일하게 혼합해 두고 이것에 물을 더해 혼련하여 슬러리상으로 한 것을 사용한다.

주입 제어 수단(20)에서는 γ선 밀도계(15), 양 압력계(18a, 18b)에 의한 계측치를 바탕으로 하여 각 플러그(S)별 첨가재 주입 타이밍 및 주입량을 컨트롤하고 있다.

주입 제어 수단(20)에서는 γ선 밀도계(15)에 의한 계측치로부터 하기의 토질 공식 (1) 및 토질 공식 (2)에 의해 토사 슬러리의 함수비를 산출한다.

γt(Gs+eSr/100)/(1+e)=γw …(1)

eSr=Gs·w …(2)

식 중의 부호는 이하와 같다.

γt: 습윤 단위 체적 중량(tf/㎥)

Gs: 흙 입자 밀도(비중)

e: 간극비 Sr: 포화도(%)

γw: 물의 단위 체적 중량(tf/㎥)

w: 함수비 (%)

식 (1) 및 식 (2)에 있어서, 포화도 Sr은 100%이고, 흙 입자 밀도 Gs는 사전에 실내 토질 시험에 의해 구해 둔다. 흙 입자 밀도는 그 지역의 토사에 대해 특징적인 토질 상수이며, 동일 지역의 준설토이면 크게 변화되지 않는다. 그리고 γ선 밀도계(15)에 의해 얻어지는 밀도치(습윤 단위 체적 중량 γt)마다 함수비 w를 산출한다.

한편, 컴퓨터(20a)에는 함수비 w의 변화에 대응하여 소정의 목표 강도를 얻기 위한 고화재 혼합 비율을 수식화하여 입력해 두고, 이 첨가재 혼합 비율 데이터에 기초하여 전술한 계산식에서 얻어진 함수비에 대응하여 필요한 첨가재 혼합 비율을 선택하여, 고화재 주입기(19)에 의한 고화재 주입량을 컨트롤시키도록 되어 있다.

이 고화재 혼합 비율 데이터의 작성은 도 4에 나타내는 바와 같이, 토사 슬러리의 함수비를 몇 단계로 나누어 다르게 한 샘플(S1, S2, S3, S4)마다 첨가재 혼합량을 다르게 하여 혼합하고, 각 혼합량마다 고화 후의 강도를 계측하여 그래프를 작성하고, 이 그래프로부터 도 5에 나타내는 바와 같이, 함수비의 변화에 대한 목표 강도를 얻기 위한 고화재 혼합량의 그래프를 작성한다.

또한, 검출되는 함수비 값이 극단적으로 적은 경우의 첨가재 부족이 생기지 않도록, 및 함수비 값이 극단적으로 큰 경우에 단위시간당 첨가재 주입량 과다에 의해 장치의 손상을 방지하기 위해, 예상되는 함수비 이외의 부분에 대하여, 도 6에 나타내는 바와 같이 일정한 최저 주입 비율 및 최고 주입 비율을 설정한 그래프를 작성하고, 이것을 수식화하여 컴퓨터에 입력한다.

또한, 양 압력계(18a, 18b)에 의해 얻어지는 반송관(16) 내의 압력 변화값으로부터 컴퓨터(20a)에 의해 플러그(S)의 첨가재 주입관 위치 통과시 및 중량(또는 길이)을 산출하고, 플러그(S)별 토사 슬러리량의 변화에 대응시켜 고화재 주입량 및 각 플러그(S)에 대한 고화재 주입시의 타이밍을 컨트롤하고 있다.

즉, 컴퓨터(20a)는 도 7에 나타내는 바와 같이, 압력계(18a, 18b)에 의해 검출되는 압력 곡선의 피크치(p)에 기초하여 반송관(16) 내의 각 플러그(S)의 중량(또는 길이)을 산출하고, 2개의 압력계(18a, 18b)의 피크치(p)의 검출 시간차(t)에 근거하여 각 플러그(S)(토사 슬러리)의 유속을 산출하고, 각 플러그(S)의 중량 및 유속에 대응하여 고화재 주입기(19)에 의한 고화재의 주입량(또는 주입 시간) 및 주입 시기를 제어한다.

반송관(16) 내에서는 각 플러그(S)가 통과할 때에 압력이 상승되는 것이 실험에 의해 확인되어 있고, 도 7 중에 실선으로 나타내는 바와 같이, 플러그(S)의 선단이 압력계(18a)의 설치 개소를 통과하는 시각(t0)에 압력계(18a)의 계측치가 상승되기 시작하고, 시각(t0)에서 약간 늦은 시각(t1)에 압력계(18a)에서 피크치(p)가 검출된다. 그리고, 도 7 중에 파선으로 나타내는 바와 같이, 동일한 플러그(S)가 하류측의 압력계(18b)의 설치 개소를 통과할 때에 상류측의 검출 시각(t1) 보다 늦은 시각(t2)에 압력계(18b)에서 피크치(p)가 검출된다.

그리고, 압력계(18a, 18b)의 설치 간격(d)과 압력계(18a, 18b)의 피크치(p)의 검출 시간차 t(t=t2-t1)로부터 플러그(S)의 유속 v(v=d/t)를 산출할 수 있고, 플러그(S)의 유속(v)과 압력계(18b)와 주입 노즐(19a)의 거리(l)로부터 이 플러그(S)의 선단이 주입 노즐(19a)의 설치 개소를 통과하는 시각 t3(t3=1/v+t0)를 산출한다.

따라서, 다수의 플러그(S) 각각의 선단이 주입 노즐(19a)을 통과할 때에 주입 노즐(19a)에 의한 반송관(16) 내로의 고화재 주입을 개시할 수 있고, 이에 의해 다수의 플러그(S)의 간격이 일정하지 않더라도 공기 부분(A)에 고화재를 공급하지 않고 플러그(S)의 각각에 고화재를 확실하게 첨가할 수 있다.

한편, 압력계(18a, 18b)의 설치 간격(d)이 비교적 좁아 압력계(18a, 18b) 사이에 1개의 플러그(S)밖에 존재하지 않는 경우에는 동일한 플러그(S)에 관하여 상류측의 압력계(18a)에 의해 검출된 직후에 하류측의 압력계(18b)에 의해 검출되므 로, 2개의 압력계(18a, 18b)의 검출 결과를 용이하게 대응시킬 수 있다. 또한, 압력계(18a, 18b)에 의해 검출되는 피크치(p) 또는 파형은 플러그(S)마다 특징을 가지므로, 피크치(p) 또는 파형에 기초하여 동일한 플러그(S)에 관한 2개의 압력계(18a, 18b)의 검출 결과를 대응시켜도 된다.

그리고, 압력계(18b)에 의해 검출되는 피크치(p)는 각 플러그(S)의 중량(W)에 대략 비례함(W=ap+b(a, b는 상수)가 됨)이 실험에 의해 확인되어 있다. 한편, 각 플러그(S)의 길이(체적)는 그 중량(W)에 비례하고, 따라서 압력계(18b)의 피크치(p)에 비례한다.

이와 같이 하여 산출되는 각 플러그(S)마다의 중량(W)에 대하여 전술한 γ선 밀도계(15)의 계측치로부터 산출한 함수비에 대응시킨 고화재 혼합 비율이 되도록 미리 컴퓨터(20a)에 프로그래밍한 계산식에 의해 고화재 주입량을 산출하고, 고화재 주입기(19)로부터의 각 플러그(S)에 대한 고화재 주입량을 제어한다.

한편, 주입 노즐(19a)에 의한 고화재의 주입 속도를 일정하게 하고 주입 시간을 압력계(18b)의 피크치(p)에 비례시키도록 제어함으로써, 플러그(S)의 후단이 주입 노즐(19a)의 설치 위치를 통과할 때에 첨가재의 주입 시간이 정확히 종료되도록 고화재의 주입 속도를 조정해 둘 수 있으며, 이에 의해 플러그(S)가 긴 경우에도 플러그(S)의 전단에서 후단까지 첨가재를 치우치지 않고 균등하게 첨가할 수 있다.

(시험예 1)

이어서, 고함수비의 준설토로 이루어지는 연약토에 대하여 클링커 애쉬를 첨 가함과 함께 시멘트로 이루어지는 고화재와, 필요에 따라 플라이 애쉬로 이루어지는 고화조제를 첨가·혼합시켜 고화처리한 시험예를 나타낸다.

도 8에는, 연약토에 대하여 클링커 애쉬가 50%가 되도록 (연약토:클링커 애쉬=1:1)로 첨가하고, 그 총량에 대해 시멘트를 30kg/㎥, 40kg/㎥, 50kg/㎥, 60kg/㎥ 첨가하고, 20℃의 항온항습실에서 양생한 경우의 재령 14일 및 재령 28일의 1축 압축 강도를 나타낸다. 또한, 비교를 위해 클링커 애쉬를 첨가하지 않고 시멘트를 50kg/㎥, 60kg/㎥ 첨가한 경우의 재령 28일의 1축 압축 강도를 나타낸다.

또한, 클링커 애쉬가 50%가 되도록 (연약토:클링커 애쉬=1:1)로 첨가하고, 그 총량에 대하여 시멘트를 30kg/㎥ 첨가하고, 소정 일수 조업했을 때의 재령 14일 및 재령 28일의 1축 압축 강도를 도 9에 나타낸다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 클링커 애쉬를 첨가(클링커 혼입)함으로써 소정 강도를 얻기 위한 시멘트 첨가량을 대폭으로 저감할 수 있음이 확인되었다.

또한, 도 9에 나타내는 바와 같이, 클링커 애쉬를 첨가함으로써 시멘트량을 저감해도 관리폭인 250kN/㎡ ~ 100kN/㎡의 강도가 안정적으로 얻어짐이 확인되었다.

(시험예 2)

도 10 및 도 11에는, 연약토에 대하여 클링커 애쉬가 50%가 되도록 (연약토: 클링커 애쉬=1:1)로 첨가하고, 그 총량에 대하여 시멘트를 50kg/㎥과, 플라이 애쉬 40kg/㎥ ~ 230kg/㎥을 첨가한 경우의 재령 7일의 1축 압축 강도 및 재령 7일과 재령 28일의 1축 압축 강도의 강도비(재령 28일 강도/재령 7일 강도)를 각각 나타낸 다.

도 10 및 도 11에 나타내는 바와 같이, 시멘트와 함께 플라이 애쉬를 첨가하면 약(若)재령부터 강도를 얻을 수 있는 것은 알려져 있었지만, 플라이 애쉬를 30kg/㎥ ~ 80kg/㎥의 소정 범위 내에서 첨가한 경우에는 약재령부터 고강도가 얻어짐과 함께 장기적인 강도 증진을 억제할 수 있음을 알 수 있다.

이와 같이 클링커 애쉬를 첨가하는 본 발명의 고화 처리 방법에 있어서, 시멘트와 함께 플라이 애쉬를 소정량 첨가함으로써 더욱 안정적으로 강도를 확보할 수 있고, 또한 장기적인 강도 증진도 억제할 수 있어 더욱 안전성을 확보할 수 있고, 또한 시멘트량을 저감할 수 있음과 함께 배수재의 삽입이 곤란해지는 고강도화를 방지할 수 있다.

본 발명은 주로 해역, 하천, 호수와 늪 등의 준설토 등의 연약토의 고화 처리 방법에 관한 것으로, 함수비가 액성 한계 부근인 것에서 액성 한계를 넘은 것인 연약토, 예를 들어 함수비가 80% ~ 400%인 것에 대해 폭넓게 적용가능하다.

Claims

연약토(軟弱土)를 고화재(固化材)로 고화 처리할 때에 소정의 플로우 값을 유지하는 비율이 되는 첨가량으로 클링커 애쉬(clinker ash) 및 수쇄 슬러그(water-granulated slug)로부터 선택되는 적어도 1종의 첨가제를 첨가·혼합한 후, 고화재를 첨가·혼합하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항에 있어서,

상기 첨가제의 첨가량은 상기 소정의 플로우 값을 유지하는 비율을 결정한 후에는 상기 연약토의 함수비(含水比)에 관계없이 일정하게 하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 첨가재의 첨가량은 중량비로 10% ~ 70%가 되는 양인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고화재의 첨가량은 상기 연약토 및 상기 첨가제의 총량 1000㎥에 대하여 30kg ~ 100kg인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고화재의 첨가량은 배합 강도가 250kN/㎡ ~ 100kN/㎡이 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고화재가 시멘트인 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 고화재 외에 고화조제로서 플라이 애쉬를 상기 연약토 및 상기 첨가재의 총량 1000㎥에 대하여 30kg ~ 90kg 첨가하는 것을 특징으로 하는 연약토의 고화 처리 방법.