KR20230164463A - Method of improving soft ground by small vibration compaction - Google Patents

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KR20230164463A
KR20230164463A KR1020220064233A KR20220064233A KR20230164463A KR 20230164463 A KR20230164463 A KR 20230164463A KR 1020220064233 A KR1020220064233 A KR 1020220064233A KR 20220064233 A KR20220064233 A KR 20220064233A KR 20230164463 A KR20230164463 A KR 20230164463A
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이철근
한중근
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권진건설 주식회사
중앙대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 해안 매립된 연약지반 현장에서 가설 흙막이벽체 시공 후 연약지반 굴착시 소형진동다짐을 이용하여 안정화된 현장을 대상으로 진동다짐방법을 선정하고 시공과정에 따른 지반안정효과를 굴착단계별 계측결과를 이용하여 분석함으로써, 연약지반상에서 즉각적인 단계별 터파기를 시행할 수 있는 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 제공하는데 있다. 이를 위해 본 발명은 연약 지반 상에 흙막이 벽체를 시공하고, 스트러트를 거치 조립한 후, 표층을 제거하는 터파기 단계; 흙막이 벽 또는 배면 지반에 지중 수평 변위계와 지하 수위계를 설치하고, 스트러트에 변형률계를 설치하는 계측기 설치 단계; 굴착 장비 버킷에 일자형 철판을 부착하고, 일자형 철판을 굴착면에 삽입한 후 앞,뒤로 흔들어 굴착 장비의 진동만이 굴착면에 전달되도록 함으로써, 굴착면의 흙덩어리들이 수평 방향으로 진동하면서 간극수가 배수되면서 굴착면이 침하되어 다져지도록 하는 진동 다짐 단계; 및 양수기를 이용하여 굴착 다짐면 상의 지하수를 펌핑하여 제거하는 양수 단계를 포함하는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 개시한다.The present invention relates to a method for improving soft ground by small-scale vibration compaction. The technical problem to be solved is to stabilize the site using small-scale vibration compaction when excavating the soft ground after constructing a temporary retaining wall at a soft ground site reclaimed on the coast. By selecting a vibration compaction method and analyzing the ground stabilization effect according to the construction process using measurement results for each excavation stage, the purpose is to provide a soft ground improvement method by small-scale vibration compaction that can perform immediate step-by-step excavation on soft ground. For this purpose, the present invention includes the following steps: constructing an earth retaining wall on soft ground, assembling the struts, and then removing the surface layer; A measuring instrument installation step of installing an underground horizontal displacement gauge and an underground water level gauge on the retaining wall or the back ground, and installing a strain gauge on the strut; Attach a straight steel plate to the excavation equipment bucket, insert the straight steel plate into the excavation surface, and shake it back and forth so that only the vibration of the excavation equipment is transmitted to the excavation surface. As the soil lumps on the excavation surface vibrate in the horizontal direction, the gap water is drained. A vibration compaction step in which the excavation surface is subsided and compacted; and a pumping step of removing groundwater on the excavation compaction surface by pumping it using a pumper. Disclosed is a method of improving soft ground by small vibration compaction.

Description

소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법{Method of improving soft ground by small vibration compaction}Method of improving soft ground by small vibration compaction}

본 발명은 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for improving soft ground by small-scale vibration compaction.

대한민국은 국토의 3면이 바다이며 남북으로 분단되었고 국토의 70%가 산으로 이루어져 있다. 1970년대 후반을 기점으로 인구가 증가하였고 20세기 초부터 도심지의 주거환경 개선사업의 일환에 의해 도시 생활권 내의 공장들도 지방이나 도시의 변두리로 이전되는 상황이 빈번해지게 되었다.South Korea is divided into North and South with three sides of the country covered by the sea, and 70% of the country is made up of mountains. Starting in the late 1970s, the population increased, and from the early 20th century, factories within urban living areas were frequently relocated to rural areas or the outskirts of cities as part of residential environment improvement projects in urban areas.

국가차원의 산업단지 및 공단의 필요성으로 인해 해안 지역에 간척사업이 이루어져 국토의 지형이 바뀌고 있는 상황에서 간척 사업지에 단지개발이 이루어지고 있다.Due to the need for industrial complexes and industrial complexes at the national level, land reclamation projects are being carried out in coastal areas, and as the topography of the country is changing, complex development is being carried out on land reclamation projects.

근래에 들어와서는 바다를 매립한 후 대단위 공동주택을 조성하거나 산업단지를 건설하는 움직임이 늘어나면서 친환경적이면서 스마트한 도시건설이라는 화두가 국내뿐 아니라 세계적으로 두드러지게 나타나고 있다.In recent years, as the movement to build large-scale apartment houses or industrial complexes after reclaiming the sea has increased, the topic of eco-friendly and smart city construction has become prominent not only domestically but also globally.

간척사업은 리아스식 해안이 형성된 나라에서 국토확장을 위한 좋은 조건으로 인식되며 특히 국토확장이라는 문제 해결 속에서 많은 연약지반에 대한 문제점들을 갖게 되었다. 즉 간척사업 등에 의해 준설전 연약 매립지반은 물막이로 물을 막고 매립 및 물 빼기를 한 후 수년에 걸쳐 안정화작업을 하여야 했다. 단지 특성상 매립단지로 만들어진 인공지반이라는 점에서 지반의 지지력은 상당히 취약한 연약지반으로 형성 되어져 갔다.The reclamation project is recognized as a good condition for national territory expansion in a country with a rias-type coast, and in particular, many problems related to soft ground have arisen while solving the problem of national territory expansion. In other words, due to land reclamation projects, etc., the soft reclaimed ground before dredging had to be stabilized over several years after blocking the water with a water barrier, reclamation, and draining the water. Due to the nature of the complex, it was an artificial ground created as a landfill complex, so the bearing capacity of the ground was quite weak and it was formed as a soft ground.

이와 같이 간척사업에 의한 인공 매립지반은 대부분 연약 매립층으로 해양 준설토를 사용하는 경우가 많아 매립당시 사용한 기존의 실트 모래질이나 실트층이 사용되고 있다.In this way, most artificial landfill grounds through land reclamation projects use marine dredged soil as a soft landfill layer, so the existing silt sand or silt layer used at the time of landfill is used.

초기에 양질의 토사를 매립하는 등 치환공법이 경제적, 물리적 및 환경적 여건이 합당하지 않아 해양 준설토를 원 상태로 매립하고 연약지반 지표면의 지표수만을 배제한 부분 압밀에 의한 표면배수를 배출하는 방식으로 진행하였다.Since the economic, physical and environmental conditions for the replacement method, such as the initial reclamation of high-quality soil, were not suitable, the method of reclaiming marine dredged soil in its original state and discharging surface drainage by partial consolidation excluding only surface water on the surface of soft ground was carried out. did.

기존의 연약지반을 개량하는 방법에는 배수 및 다짐에 의한 개량공법이 대부분 적용되고 있다. 적용되는 공법에는 압밀공법, 샌드드레인공법, 펙드레인공법, 진동다짐공법, 동다짐공법, 바이브로컴펙션공법 등이 있다. 이러한 시공법들은 연약지반을 개량하여 사용하는 공법이다.Most methods for improving existing soft ground include drainage and compaction improvement methods. The applied methods include the consolidation method, sand drain method, peck drain method, vibration compaction method, dynamic compaction method, and vibro compaction method. These construction methods are used to improve soft ground.

이런 공법들의 단점으로는 장기적인 시간과 많은 비용이 소요된다는 점과 사용하고자 하는 지반에 한정적 적용되는 공법들이다. 비교적 빠른 시간을 필요로 하는 매립지역 내 제한적인 지역에서 연약지반 위에 축조하는 건축물 축조 공사 중 지하흙막이 굴착과 지하구조물 축조공사에서 즉각적으로 지반의 개량효과를 요구하는 경우가 많아졌다.The disadvantages of these methods are that they require a long period of time and a lot of money, and that they are limited to the ground they are intended to be used for. During the construction of buildings built on soft ground in limited areas within reclamation areas that require relatively quick time, there are many cases where immediate ground improvement is required in underground retaining excavation and underground structure construction work.

흙막이공법에서 벽체형성 공법들은 일반적으로 S.C.W(Soil Cement Mixing Wall), C.I.P(Cast In Pile), 토류벽, 널말뚝 및 슬러리 월(Slurry wall) 공법 등이 주로 적용되고 있다.In the earth retaining method, wall forming methods are generally applied such as S.C.W (Soil Cement Mixing Wall), C.I.P (Cast In Pile), earth wall, sheet pile, and slurry wall method.

지하 -10m 이상의 깊은 터파기를 수행하기 위해서 일반적으로 적용하는 방법은 스트러트(Strut)나 어스앙카(Earth anchor)등을 이용하여 양 벽면을 지지하여 외력에 지지하는 방법이 적용된다. 즉 가시설 흙막이벽체를 지탱한 후 터파기를 진행하는 방법으로 흙막이벽체 시공 후 스트러트(Strut)나 어스앙카(Earth anchor)의 설치공종과 터파기 공종이 동시에 단계적으로 이루어지는 경우가 보편화 되어있다. 이때 터파기 공종을 진행하는 과정에서 굴착과 지지보 설치 공종이 같이 시공 할 경우, 터파기후 즉시 지지보공을 설치하여야 함에도 시기가 적절하지 못한 경우 흙막이 벽체 및 지반붕괴의 위험과 주변의 지반 침하로 이어지기도 한다. 연약지반에서 과굴착에 의해 지하가시설 벽체의 배부름 현상, 띠장의 뒤틀림 현상등이 나타난다.In order to carry out deep digging of more than -10m underground, the generally applied method is to support both walls using struts or earth anchors to support external forces. In other words, it is common to support the temporary facility retaining wall and then proceed with excavation. After constructing the retaining wall, the installation work of struts or earth anchors and the excavation work are carried out in stages at the same time. At this time, if excavation and support beam installation work are performed together during the excavation process, even though the support beam must be installed immediately after excavation, if the timing is not appropriate, it may lead to the risk of retaining wall and ground collapse and subsidence of surrounding ground. Sometimes you lose. In soft ground, over-excavation causes the walls of underground facilities to become full and the strips to become distorted.

이와 같이 연약지반상 가설흙막이 벽체를 시공하고 굴착단면에 띠장 및 보강공법을 시행하는 과정에서 충분한 지반조사 및 설계에 따른 시공과정을 이행하는 경우가 많지 않아 시공과정이 지연되는 현상이 불가피하게 나타나고 있다.In this way, in the process of constructing a temporary earth retaining wall on soft ground and implementing strip and reinforcement methods on the excavation section, there are many cases where the construction process according to sufficient ground investigation and design is not performed, so delays in the construction process inevitably occur. .

매립된 연약지반인 경우 터파기시에 굴착 장비의 시공성이 떨어져 보강 공법들이 시공되지 못하는 경우가 많을 뿐 아니라 가설흙막이 벽체의 안정에도 심각한 영향을 미치게 된다.In the case of reclaimed soft ground, the constructability of excavation equipment is poor during excavation, so reinforcing methods are often not constructed, and the stability of the temporary retaining wall is also seriously affected.

이러한 발명의 배경이 되는 기술에 개시된 상술한 정보는 본 발명의 배경에 대한 이해도를 향상시키기 위한 것뿐이며, 따라서 종래 기술을 구성하지 않는 정보를 포함할 수도 있다.The above-described information disclosed in the background technology of this invention is only for improving understanding of the background of the present invention, and therefore may include information that does not constitute prior art.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 해안 매립된 연약지반 현장에서 가설 흙막이벽체 시공 후 연약지반 굴착시 소형진동다짐을 이용하여 안정화된 현장을 대상으로 진동다짐방법을 선정하고 시공과정에 따른 지반안정효과를 굴착단계별 계측결과를 이용하여 분석함으로써, 연약지반상에서 즉각적인 단계별 터파기를 시행할 수 있는 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 제공하는데 있다.The problem to be solved by the present invention is to select a vibration compaction method for a stabilized site using small-scale vibration compaction when excavating soft ground after constructing a temporary retaining wall at a coastal reclaimed soft ground site, and to determine the ground stabilization effect according to the construction process. By analyzing the measurement results for each stage of excavation, the purpose is to provide a soft ground improvement method using small-scale vibration compaction that can carry out immediate step-by-step excavation on soft ground.

또한, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 소규모 진동에 의해 매립된 실트층 또는 모래실트층에 한정된 구역내 일시적 다짐 효과를 제공함으로써, 건축물 축조에 있어 기초 구조물을 시공하는 지하터파기 공사 중 임시로 시설을 하여 터파기를 용이하기 위한 사전 공사로서 흙막이 공종이 선행될 때 연약지반에서의 지반안정과 굴토작업의 효과를 갖는 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 제공하는데 있다.In addition, the problem to be solved by the present invention is to provide a temporary compaction effect in a limited area in the buried silt layer or sand silt layer due to small-scale vibration, thereby providing a temporary compaction effect during underground excavation work for constructing a basic structure in the construction of a building. The purpose is to provide a soft ground improvement method by small-scale vibration compaction that has the effect of ground stability and excavation work in soft ground when earth retaining work is preceded by preliminary construction to facilitate excavation.

본 발명에 따른 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법은 연약 지반 상에 흙막이 벽체를 시공하고, 스트러트를 거치 조립한 후, 표층을 제거하는 터파기 단계; 흙막이 벽 또는 배면 지반에 지중 수평 변위계와 지하 수위계를 설치하고, 스트러트에 변형률계를 설치하는 계측기 설치 단계; 굴착 장비 버킷에 일자형 철판을 부착하고, 일자형 철판을 굴착면에 삽입한 후 앞,뒤로 흔들어 굴착 장비의 진동만이 굴착면에 전달되도록 함으로써, 굴착면의 흙덩어리들이 수평 방향으로 진동하면서 간극수가 배수되면서 굴착면이 침하되어 다져지도록 하는 진동 다짐 단계; 및 양수기를 이용하여 굴착 다짐면 상의 지하수를 펌핑하여 제거하는 양수 단계를 포함할 수 있다.The soft ground improvement method by small-scale vibration compaction according to the present invention includes the following steps: constructing an earth retaining wall on the soft ground, mounting and assembling struts, and then removing the surface layer; A measuring instrument installation step of installing an underground horizontal displacement gauge and an underground water level gauge on the retaining wall or the back ground, and installing a strain gauge on the strut; Attach a straight steel plate to the excavation equipment bucket, insert the straight steel plate into the excavation surface, and shake it back and forth so that only the vibration of the excavation equipment is transmitted to the excavation surface. As the soil lumps on the excavation surface vibrate in the horizontal direction, the gap water is drained. A vibration compaction step in which the excavation surface is subsided and compacted; And it may include a pumping step of removing groundwater on the excavation compaction surface by pumping it using a water pump.

일부 예들에서, 상기 진동 다짐 단계는 일자형 철판을 1.5m 간격으로 굴착면에 삽입한 후 1m 깊이로 진동 에너지를 제공할 수 있다.In some examples, the vibration compaction step may provide vibration energy to a depth of 1 m after inserting straight steel plates into the excavation surface at 1.5 m intervals.

일부 예들에서, 상기 양수 단계는 상기 진동 다짐 단계 이후 12시간 이후 수행될 수 있다.In some examples, the pumping step may be performed 12 hours after the vibratory compaction step.

일부 예들에서, 상기 계측기 설치 단계, 상기 진동 다짐 단계 및 상기 양수 단계는 -1m 굴착시마다 수행될 수 있다.In some examples, the instrument installation step, the vibration compaction step, and the pumping step may be performed every -1 m of excavation.

일부 예들에서, 상기 지중 수평 변위계, 상기 변형률계 또는 상기 지하 수위계로부터 계측된 값이 기준값보다 높은 경우 안전 단계에서 주위 단계로 격상하여 공정을 관리할 수 있다.In some examples, when a value measured from the underground horizontal displacement gauge, the strain gauge, or the underground water level gauge is higher than a reference value, the process may be managed by upgrading from the safety stage to the ambient stage.

본 발명은 해안 매립된 연약지반 현장에서 가설 흙막이벽체 시공 후 연약지반 굴착시 소형진동다짐을 이용하여 안정화된 현장을 대상으로 진동다짐방법을 선정하고 시공과정에 따른 지반안정효과를 굴착단계별 계측결과를 이용하여 분석함으로써, 연약지반상에서 즉각적인 단계별 터파기를 시행할 수 있는 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 소규모 진동에 의해 매립된 실트층 또는 모래실트층에 한정된 구역내 일시적 다짐 효과를 제공함으로써, 건축물 축조에 있어 기초 구조물을 시공하는 지하터파기 공사 중 임시로 시설을 하여 터파기를 용이하기 위한 사전 공사로써 흙막이 공종이 선행될 때 연약지반에서의 지반안정과 굴토작업의 효과를 제공한다.The present invention selects a vibration compaction method for a stabilized site using small-scale vibration compaction when excavating soft ground after constructing a temporary retaining wall at a coastal reclaimed soft ground site, and measures the ground stabilization effect according to the construction process by excavation stage. By analyzing this method, we provide a soft ground improvement method using small-scale vibration compaction that can carry out immediate step-by-step excavation on soft ground. In addition, the present invention provides a temporary compaction effect in a limited area on the buried silt layer or sandy silt layer due to small-scale vibration, making it easier to dig a temporary facility during underground excavation work to construct a basic structure in building a building. When earth retaining work is preceded by pre-construction for this purpose, it provides the effect of ground stability and excavation work in soft ground.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법이 구현된 현장 현황을 도시한 평면도 및 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법이 구현된 현장 주변 지층 분포도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 구현하기 위한 계측기 설치 위치도이다.
도 4는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 구현하기 위한 소형 진동 다짐기이다.
도 5는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 구현하기 위한 시공 현장 작업 순서도이다.
도 6은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 구현하기 위한 매립층 터파기 사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 소형 진동 다짐 적용전 상태를 도시한 사진이다.
도 8은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 소형 진동 다짐 적용후 상태를 도시한 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 소형 진동 다짐 시공 간격도이다.
도 10a 내지 도 10d는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 경사계 경시 변화 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 경사계 측정 결과에 따른 소형 진동 다짐에 의한 효과도이다.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법중 지하수위계 일계측 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 도시한 순서도이다.
Figures 1a and 1b are a plan view and a cross-sectional view showing the current status of the site where the soft ground improvement method by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention has been implemented.
Figure 2 is a stratum distribution map around the site where the soft ground improvement method by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention is implemented.
Figure 3 is a diagram showing the installation position of a measuring instrument for implementing an exemplary method of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 4 is a small vibrating compactor for implementing a method of improving soft ground by exemplary small vibrating compaction according to the present invention.
Figure 5 is a construction site work flow chart for implementing a soft ground improvement method by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 6 is a photograph of a landfill layer excavation for implementing the soft ground improvement method by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 7 is a photograph showing a state before application of small-scale vibration compaction among the exemplary methods of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 8 is a photograph showing the state after application of small-scale vibration compaction among the exemplary methods of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 9 is a small vibration compaction construction interval diagram among the exemplary methods of improving soft ground by small vibration compaction according to the present invention.
Figures 10a to 10d are graphs of changes over time in the inclinometer in the method of improving soft ground by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 11 is an effect diagram of small-scale vibration compaction according to inclinometer measurement results among the soft ground improvement method by small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figures 12a to 12d are graphs of daily groundwater level measurements among the exemplary method of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention.
Figure 13 is a flowchart showing an exemplary method of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

본 발명은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The present invention is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is limited to the following examples. It is not limited. Rather, these embodiments are provided to make the disclosure more faithful and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art.

흙막이공사에 있어 연약지반(실트층)에 매립이 완료 후 건축구조물 축조공사의 설계 및 시공이 이루어지고 있으나 가설흙막이 설계 시 흙막이 벽체의 설계기준은 토압에 버티는 반력을 기준으로 적용되고 있다. 그러나 터파기 방법 및 배수에 대하여서는 시공사의 축척된 기술에만 대부분 의존하고 있는 실정이다.In earth retaining work, design and construction of building structures are carried out after reclamation is completed in the soft ground (silt layer). However, when designing temporary earth retaining structures, the design standards for earth retaining walls are applied based on the reaction force that can withstand earth pressure. However, the excavation method and drainage are mostly dependent on the construction company's accumulated technology.

가시설의 버팀 지지보가 측방외력(토압+수압)에 반력을 가하기 위해 터파기를 실시하고 얼마간의 시간이 주어져 지지보 시공이 되어야 하는지 설치시공시간을 제시하지 않고 있을 뿐더러 포화상태의 실트층으로 연약지반 안정을 요구하는 기준치등도 제시되지 않고 있는 상태라 할 수 있다. 따라서 터파기와 지지보의 설치시공시간 지연으로 인한 벽체 변위의 가속화로 벽체 변위가 발생되고 설계 안전기준치를 상회하여 파괴로 이어지는 현장들이 다수 발생되므로 인명피해 및 재산상의 손실이 발생되는 피해 사례들이 늘어나고 있다.In order for the support beam of the temporary facility to react to the lateral external force (earth pressure + water pressure), excavation is performed and the installation construction time is not provided as to how much time should be given to construct the support beam. In addition, the saturated silt layer is used to stabilize the soft ground. It can be said that the standards required for , etc. have not been presented. Therefore, the acceleration of wall displacement due to delays in the installation and construction time of excavation and support beams causes wall displacement, and many sites occur where design safety standards are exceeded and lead to destruction. As a result, the number of damage cases resulting in casualties and property losses is increasing. .

박지호(2008)는 연약지반 배수촉진을 위해 초음파 에너지를 활용하였으며 이를 통해 연약지반 개량효과가 있음을 실험을 통해 제시하고 있다.Park Ji-ho (2008) used ultrasonic energy to promote soft ground drainage and showed through experiments that this has the effect of improving soft ground.

초음파는 가청주파수 범위 이상(16㎑)의 진동수를 갖는 소리매체에 발사하면 액중에 수축과 팽창이 매우 빠르게 교대로 일어나며 파동에너지가 매체 중으로 전파되는 특성을 이용하고 있다. 즉 진동파에너지를 유발시키면 토립자 끼리 뭉칠려고 하는 접착력이 없어지게 되고 토립자 사이에 작은 공간들이 발생되는데 진동을 간극수 배출의 자극적 주체로 사용하였다. 또한 진동파를 사용하면 배수량을 20∼40%정도의 배수량 증가를 발생 할 수 있으며 30∼40% 정도의 침하량이 발생 하였다고 보고하고 있다.When ultrasonic waves are fired at a sound medium with a frequency above the audible frequency range (16 kHz), contraction and expansion occur very quickly alternately in the liquid, and the wave energy is propagated into the medium. In other words, when vibration wave energy is induced, the adhesive force that tends to bind the particles together disappears, and small spaces are created between the particles. Vibration was used as a stimulating agent for pore water discharge. Additionally, it is reported that the use of vibration waves can increase the drainage amount by about 20-40% and that a settlement of about 30-40% has occurred.

이봉직(2005)은 부지개량을 위한 동다짐 적용 사례에서 진동에 의해 토립자간 상대 변위를 유발시키고 탬핑 에너지(Tamping Energy)를 가함으로써 3∼8%정도의 개량대상층 두께가 침하하며 충격에 의해 잠시 토립자의 특성을 잃고 액상화시켜 과잉간극수압을 소산시키므로 향후 발생되는 진동이나 지진에 대한 액상화 가능성을 방지한다고 보고하고 있다.Bongjik Lee (2005) found that in the case of applying dynamic compaction for site improvement, relative displacement between soil particles was induced by vibration and tamping energy was applied, causing the thickness of the layer to be improved to settle by about 3 to 8%, and the soil particles were temporarily removed due to impact. It is reported that it loses its properties and liquefies to dissipate excess pore water pressure, thereby preventing the possibility of liquefaction due to future vibrations or earthquakes.

김영철(2006)은 지진에 의한 액상화 현상에서 지진 발생 후 과잉간극수압이 소산되는 과정에서 지반의 변형이 발생하며 지진에서와 같은 작은 진동을 지속적으로 연약지반에 가할 경우 지반의 유동 파괴현상이 나타나고 있다고 보고 하였다.Kim Young-cheol (2006) stated that in the liquefaction phenomenon caused by an earthquake, deformation of the ground occurs in the process of dissipation of excess pore water pressure after an earthquake, and that when small vibrations such as those from an earthquake are continuously applied to the soft ground, the phenomenon of ground flow destruction occurs. reported.

이봉직(2005)은 부지개량을 위한 동다짐 적용 사례발명를 통해 짧은 시공시간과 간단하고 특별한 약품과 재료가 필요 없는 장점과 특히 여러 지반에 적용 가능하고 다양하게 적용할 수 있다고 보고하였다. 이와 같이 위에 발명들도 해안 매립층에 지진과 유사한 진동을 연속적으로 발생 한다면 과잉간극수압의 소산과 지반에 지연시간이 주어지면 다짐이 이루어질 수 있을 것으로 역 해석을 통해 알 수 있을 것으로 본다.Lee Bong-jik (2005) reported through a case study of the application of copper compaction for site improvement that it has the advantages of short construction time, is simple, does not require special chemicals or materials, and is especially applicable to various grounds and can be applied in a variety of ways. In this way, it is believed that the above inventions can be seen through reverse analysis that if vibrations similar to earthquakes are continuously generated in the coastal landfill layer, compaction can be achieved by dissipating excess pore water pressure and providing a delay time to the ground.

매립된 연약지반 상에 인위적인 소형진동다짐을 유발시키면 포화된 실트지반으로부터 배수가 이루어지면서 지반이 압축되어지는 현상이 일어나고 다짐 효과가 발생되어 다짐된 지층이 일정한 지지력을 확보 가능할 것이다. 또한 이와 같이 외력으로부터 버티는 지지층을 형성하게 되므로 중장비등을 이용하기 위한 일시적 지지력을 확보함으로써 굴착 시공성을 확보할 수 있을 것으로 보여진다. 즉 진동하중에 의한 모래질 연약지반에 대한 다짐효과는 진동하중에 토립자의 간극내 발생된 과잉간극수압을 소산시켜 배수시킬 수 있는 방법이라 할 수 있다.If artificial small-scale vibration compaction is induced on buried soft ground, drainage from the saturated silt ground will compress the ground, and a compaction effect will occur, allowing the compacted stratum to secure a certain bearing capacity. In addition, since a support layer that withstands external forces is formed in this way, it is expected that excavation workability can be secured by securing temporary support for using heavy equipment, etc. In other words, the compaction effect on sandy soft ground caused by the vibration load can be said to be a method of dissipating and draining the excess pore water pressure generated within the gaps between earth particles during the vibration load.

본 발명에서도 소형진동다짐을 이용하여 지지력의 상승 요인인 연약지반개량의 효과를 계측결과를 통하여 기록하고 비교 분석하였다.In the present invention, the effect of soft ground improvement, which is a factor in increasing bearing capacity, was recorded and compared and analyzed through measurement results using small vibration compaction.

도 13은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 도시한 순서도이다. 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법은 터파기 단계(S1), 계측기 설치 단계(S2), 소형 진동 다짐 단계(S3) 및 양수 단계(S4)를 포함할 수 있다.Figure 13 is a flowchart showing an exemplary method of improving soft ground by small-scale vibration compaction according to the present invention. As shown in Figure 13, the soft ground improvement method by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention includes a digging step (S1), a measuring instrument installation step (S2), a small-scale vibration compaction step (S3), and a pumping step (S4). ) may include.

터파기 단계(S1)에서는, 연약 지반 상에 흙막이 벽체를 시공하고, 스트러트를 거치 조립한 후, 표층을 굴착하여 제거한다.In the excavation step (S1), an earth retaining wall is constructed on soft ground, struts are mounted and assembled, and the surface layer is excavated and removed.

계측기 설치 단계(S2)에서는, 흙막이 벽 및/또는 배면 지반에 지중 수평 변위계와 지하 수위계를 설치하고, 또한 스트러트에 변형률계를 설치한다. 이러한 지중 수평 변위계, 지하 수위계 및 변형률계는 컴퓨터에 연결되어 각 굴착 단계마다 모니터링 및 저장된다.In the measuring instrument installation step (S2), an underground horizontal displacement gauge and an underground water level gauge are installed on the retaining wall and/or the back ground, and a strain gauge is also installed on the strut. These underground horizontal displacement gauges, water level gauges, and strain gauges are connected to a computer and monitored and stored at each excavation stage.

소형 진동 다짐 단계(S3)에서는, 굴착 장비 버킷에 일자형 철판을 부착하고, 일자형 철판을 굴착면에 삽입한 후 앞,뒤로 흔들어 굴착 장비의 진동만이 굴착면에 전달되도록 함으로써, 굴착면의 흙덩어리들이 수평 방향으로 진동하면서 간극수가 배수되고 굴착면이 침하되어 다져지도록 한다.In the small vibration compaction step (S3), a straight iron plate is attached to the excavation equipment bucket, the straight steel plate is inserted into the excavation surface, and then rocked back and forth so that only the vibration of the excavation equipment is transmitted to the excavation surface, thereby removing the soil lumps on the excavation surface. As it vibrates in the horizontal direction, pore water is drained and the excavation surface sinks and becomes compacted.

양수 단계(S4)에서는, 소형 진동 다짐 단계가 수행되고 수시간이 지난 후 양수기를 이용하여 굴착 다짐면 상의 지하수를 펌핑하여 제거한다.In the pumping step (S4), several hours after the small vibration compaction step is performed, groundwater on the excavation compaction surface is pumped and removed using a pumper.

일부 예들에서, 상기 진동 다짐 단계(S3)는 일자형 철판을 대략 1.5m 간격으로 굴착면에 삽입한 후 대략 1m 깊이로 진동 에너지를 제공하여 수행될 수 있다.In some examples, the vibration compaction step (S3) may be performed by inserting straight steel plates into the excavation surface at intervals of approximately 1.5 m and then providing vibration energy to a depth of approximately 1 m.

일부 예들에서, 상기 양수 단계(S4)는 상기 진동 다짐 단계(S3) 이후 12시간 이후 수행될 수 있다.In some examples, the pumping step (S4) may be performed 12 hours after the vibration compaction step (S3).

일부 예들에서, 상기 계측기 설치 단계(S2), 상기 진동 다짐 단계(S3) 및 상기 양수 단계(S4)는 -1m 굴착시마다 수행될 수 있다.In some examples, the instrument installation step (S2), the vibration compaction step (S3), and the pumping step (S4) may be performed every -1 m of excavation.

일부 예들에서, 상기 지중 수평 변위계, 상기 변형률계 또는 상기 지하 수위계로부터 계측된 값이 기준값보다 높은 경우 안전 단계에서 주위 단계로 격상하여 공정을 관리할 수 있다.In some examples, when a value measured from the underground horizontal displacement gauge, the strain gauge, or the underground water level gauge is higher than a reference value, the process may be managed by upgrading from the safety stage to the ambient stage.

[실시예][Example]

먼저, 본 발명이 적용된 현장 현황 및 개요를 설명하면 다음과 같다.First, the current status and overview of the field where the present invention is applied are described as follows.

인천광역시 연수구 송도동의 연구단지내에 위치한 연구소 신축공사 현장으로서 1차 본 건물을 준공하였고 2차로 본 건물 옆에 지하로 진입하는 진입로 개설 공사를 진행하면서 가설흙막이 공법과 함께 단계별 굴착이 이루어지는 현장을 본 발명의 적용 대상 현장으로 선정하였다.This is a new research laboratory construction site located in a research complex in Songdo-dong, Yeonsu-gu, Incheon Metropolitan City. The first main building has been completed, and the second main building is being built next to the main building, and the present invention is a site where step-by-step excavation is performed along with temporary earth retaining methods. was selected as the site for application.

적용된 흙막이공법의 벽체 형성은 S.C.W(Soil Cement Mixing Wall)공법, 지지공법은 내부 버팀 방식으로 스트러트(Strut)공법으로 설계 시공되었다.The wall of the applied earth retaining method was designed and constructed using the S.C.W (Soil Cement Mixing Wall) method, and the support method was designed and constructed using the strut method as an internal support method.

굴착 현장은 도 1a 및 도 1b와 같이 폭이 10.86m 길이는 46.05m 굴착 심도는 GL-7.M가 1차 토공 깊이며 지반 안정 후 지지력 확보를 위한 최종 깊이 GL-7.26m를 굴착 하였고 벽체는 S.C.W(Soil Cement Mixing Wall)로 지지되고 주자재는 H-파일(300×200×9×14)을 90cm 간격으로 사용하여 근입 및 시공하였다. 깊이는 12.26m로 시공 및 차수하였으며 지지보는 스트러트(Strut) 공법으로 주자재는 H-파일(300×300×10×15)을 5m 간격으로 지지 거치하였고 코너 부분도 3열로 스트러트(Strut)를 설치하였다. 또한 지지보는 2단 띠장을 수직간격 대략 3m로 설계, 시공하였다.As shown in Figures 1a and 1b, the excavation site has a width of 10.86m and a length of 46.05m. The excavation depth is GL-7.M, which is the first earthwork depth, and the final depth of GL-7.26m was excavated to secure bearing capacity after stabilizing the ground. It was supported by S.C.W (Soil Cement Mixing Wall) and the main material was buried and constructed using H-piles (300×200×9×14) at 90cm intervals. The depth was constructed and flooded to 12.26m, and the support beam was used using the strut method. The main material was H-piles (300×300×10×15) supported at 5m intervals, and three rows of struts were installed at the corners. . In addition, the support beam was designed and constructed with two-tier wales at vertical intervals of approximately 3m.

지층 토질구성 상태는 GL-2m 까지는 양질의 토사이고 GL-2m 이하는 실트질층이 GL-38m 까지 형성되어 있다.The soil composition of the stratum is good quality soil up to GL-2m, and below GL-2m, a silty layer is formed up to GL-38m.

다음으로, 본 발명이 적용된 지형 및 지질 특성을 설명한다.Next, the topography and geological characteristics to which the present invention is applied will be described.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 지형은 평탄한 지형을 이루고 있고 주변 지형은 부지동쪽으로 계양산과 소래산(299m)을 제외하면 대부분이 200m 내외의 잔구성 산지를 이루고 있다.As shown in Figure 2, the terrain to which the present invention is applied is a flat terrain, and most of the surrounding terrain is a small mountainous area of about 200m, except for Gyeyangsan Mountain and Soraesan Mountain (299m) to the east of the site.

계양산을 최고봉으로 철마산, 만월산(187m), 거마산(209m), 관모산(160m), 소래산 등이 연이어져 북쪽에서 남쪽으로 S자형으로 뻗으면서 남동부의 해안에 이른다. 한편 부지 남동쪽에 문학산과 그 줄기가 남부의 해안 가까이에 동서로 뻗어 있고 그 남쪽에는 청량산(157m)이 있으며 본 현장 부지는 해안매립지역으로 특별한 하천이나 강은 없다. 다만 서해안의 조수간만의 차가 커 지하수위에 영향이 클 것으로 파악되었다.With Gyeyangsan Mountain as the highest peak, Cheolmasan Mountain, Manwolsan Mountain (187m), Geomasan Mountain (209m), Gwanmosan Mountain (160m), and Soraesan Mountain extend in an S-shape from north to south, reaching the southeastern coast. Meanwhile, to the southeast of the site, Munhaksan Mountain and its trunk extend east to west near the southern coast, and to the south is Cheongnyangsan Mountain (157m). The site of this site is a coastal reclamation area and there are no special streams or rivers. However, it was determined that the difference in tides on the west coast would have a significant impact on the groundwater level.

본 발명이 적용된 현장의 지질특성은 쥬라기 흑운모 화강암을 기반암으로 하고 있으며 시추조사결과 지층의 구성은 매립층, 퇴적층, 풍화암층, 연암층 순으로 나타났으며 층상두께 및 지하수위 조건은 다음 표 1과 같다.The geological characteristics of the site where the present invention is applied include Jurassic biotite granite as the bedrock, and as a result of drilling investigation, the stratum composition was found to be in the order of buried layer, sedimentary layer, weathered rock layer, and soft rock layer. The layer thickness and groundwater level conditions are shown in Table 1 below.

[표 1] 실트층의 물리적 특성[Table 1] Physical properties of silt layer

매립층은 부지조성 시 매립되었고 매립된 지층으로 지표면으로 부터 약 2.0∼3.0m 두께로 최상부에 포설되었고 대부분 자갈 섞인 실트 및 모래가 약간씩 부분적으로 이루어져 있다. 상대밀도는 매우 느슨하며 토질 색상은 황갈색 내지 회갈색을 띠고 있고, 포화된 상태이다.The landfill layer was filled in at the time of site development and was laid at the top with a thickness of about 2.0 to 3.0 m from the ground surface. It is mostly made up of silt mixed with gravel and some sand. The relative density is very loose and the soil color is yellow-brown to gray-brown and is saturated.

매립지층은 퇴적층으로 해성퇴적층이며, 조사부지에 약 30.2∼32.9m의 매우 두꺼운 두께로 분포되어 있고, 실트로 이루어져 있다. 상대밀도는 매우 느슨하고 보통의 조밀한 상태로 토질 색상은 회색을 띠고, 풍화암층은, 기반암이 풍화된 것으로 표준관입시험 결과에 의하여, 50회 타격 시의 관입량이 10cm 이하이며, 코아 회수율에 따라 구분 하였으며, 절리가 크고 매우 발달하여 충격을 가하면 실트, 모래와 같은 풍화암 작은 알갱이로 분해되고, 대부분 풍화도가 높고 경도는 연약한 상태이다.The landfill layer is a sedimentary layer, a marine sediment layer, distributed in the survey site at a very thick thickness of approximately 30.2 to 32.9 m, and composed of silt. The relative density is very loose and usually dense, the soil color is gray, and the weathered rock layer is weathered bedrock. According to the standard penetration test results, the penetration amount per 50 hits is 10 cm or less, and is classified according to the core recovery rate. The joints are large and very developed, so when an impact is applied, it decomposes into small grains of weathered rock such as silt and sand, and most of them have a high degree of weathering and are weak in hardness.

[표 2] 시추조사 결과표[Table 2] Drilling survey results table

지하수위는 시추 후 48시간이 경과한 이후에 정지 상태의 수위에서 계측기 공내 수위의 측정결과 지하수위가 GL.-3.0 ∼ -4.0m로 측정되었다.The groundwater level was measured to be GL. -3.0 ~ -4.0m as a result of measuring the water level in the instrument hole at the stationary water level 48 hours after drilling.

다음으로, 계측기 설치 현황을 설명한다.Next, the current status of measuring instrument installation is explained.

본 현장에 설치된 계측기 현황은 도 3에서 보는바와 같이 지중 수평 변위계 4개소, 지하수위계 4개소 및 변형률계 2개소를 설치하였다.As shown in Figure 3, the current status of measuring instruments installed at this site includes 4 underground horizontal displacement gauges, 4 groundwater level gauges, and 2 strain gauges.

준설매립 연약지반의 다짐 특성에 따른 지반 지지력 향상을 검토하기 위해 다짐측 NO.IN-1 NO.IN-2, 비다짐측 NO.IN-3 NO.IN-4,로 대치되게 설치하였으며, 소형진동다짐후 지지력확보 특성을 고찰하기 위해 서로 인접하도록 NO.IN-2, NO.IN-3을 근접하게 설치하였고 원거리로는 NO.IN-1, NO.IN-4를 비교할 수 있도록 하였다.In order to examine the improvement of ground bearing capacity according to the compaction characteristics of dredged reclamation soft ground, NO.IN-1 NO.IN-2 on the compacted side and NO.IN-3 NO.IN-4 on the non-compacted side were installed in place of each other. In order to consider the characteristics of securing bearing capacity after vibration compaction, NO.IN-2 and NO.IN-3 were installed close to each other, and NO.IN-1 and NO.IN-4 could be compared from a distance.

설치된 지중수평 변위계는 굴토 진행단계별 인접지반의 수평 변위량과 위치, 변위의 방향 및 크기를 실측하여 토류구조물 각 지점의 응력상태를 판단하고 흙막이 벽 또는 배면지반에 설치하며 설치 방법은 굴착심도 이상으로 설치하였다. 지하수위계는 지하수위 변화를 실측하여 지하수위의 변화에 의한 흙막이 벽의 거동 영향을 검토하기 위해 흙막이 벽 배면 연약지반에 위치하며 굴착심도 이상으로 설치하였다. 한편 변형률계는 토류구조물의 각 부재와 인근 구조물의 각 지점 및 콘크리트 등의 응력 변위변화를 측정하여 이상변형을 파악하므로 이상유무시 대책을 수립하고자 하는데 사용하며 이를 위해 스트러트(Strut)에 설치한다.The installed underground horizontal displacement gauge determines the stress state at each point of the earth structure by measuring the amount and position of the horizontal displacement of the adjacent ground at each excavation progress stage, as well as the direction and size of the displacement. It is installed on the retaining wall or the back ground. The installation method is installed above the excavation depth. did. The groundwater level gauge was located on the soft ground behind the retaining wall and installed above the excavation depth to measure the change in groundwater level and examine the effect of the change in groundwater level on the behavior of the retaining wall. Meanwhile, the strain gauge measures the stress and displacement changes of each member of the earth structure, each point of the nearby structure, and concrete to identify abnormal deformation, so it is used to establish countermeasures in the event of an abnormality. For this purpose, it is installed on a strut.

계측기 관리 기준에 대해 설명한다.Describes measuring instrument management standards.

본 현장에 관리기준을 정함에 있어서는 기존의 발명 자료와 구조 계산서를 기초로 구조물의 허용범위 이내의 계측치를 안전범위로 설정하고, 구조물의 허용범위 내에 들 경우 주의단계로 하였으며 구조물의 허용 범위를 넘어설 때에는 위험단계로 설정하였다.In setting management standards at this site, measured values within the allowable range of the structure were set as safety ranges based on existing invention data and structural calculations. If it was within the allowable range of the structure, it was set at a caution level, and if it was within the allowable range of the structure, it was set at a caution level. When standing, it was set to a dangerous level.

흙막이 벽체공법을 선정 설계할 때에는 지반의 상태조건 및 공사 공정진행에 관하여 여러 가지 상황을 고려하여 수행되지만 그럼에도 불구하고 불확실한 요소가 내포되어있다. 따라서 실제 시공 시 거동 양상을 관찰하여 예측치 와 차이점을 관측하여 분석결과를 기록하기 위해 깊이는 1m 간격으로 굴토 하였으며 계측은 주1회 계측기별 깊이별 측정하였다.When selecting and designing an earth retaining wall method, various situations regarding ground conditions and construction process progress are taken into consideration, but uncertain factors are still included. Therefore, in order to observe the behavior during actual construction, observe the difference from the predicted value, and record the analysis results, the depth was excavated at 1m intervals and measurements were made once a week by depth by instrument.

실제 거동에 따른 수평변위를 최종굴착 깊이 단계별로 계측하여 각 지점 변위 수치량를 기록하여 관리기준을 적용하였다.The horizontal displacement according to the actual behavior was measured at each stage of final excavation depth, the numerical value of displacement at each point was recorded, and management standards were applied.

흙막이 벽의 각 변위(δmax/H)는 0.2∼0.4% 범위 내에서 발생하게 되는데 엄지말뚝과 토류판으로 구성되는 토류벽의 경우 0.2∼0.4%, S,C,W(Soil Cement Mixing Wall)을 적용한 경우 0.2∼0.3% C.I.P(Cast In Pile)벽체 의 경우 0.15∼0.35% 지중연속벽은 0.15∼0.25% 정도로 나타나고 있다.The angular displacement (δmax/H) of the earth retaining wall occurs within the range of 0.2 to 0.4%, in the case of an earth wall composed of thumb piles and earth plates, 0.2 to 0.4%, and when S, C, W (Soil Cement Mixing Wall) is applied. In the case of 0.2~0.3% C.I.P (Cast In Pile) walls, 0.15~0.35% underground continuous walls are around 0.15~0.25%.

상기 자료 중 발생수치가 계측위험 최고 수치를 초과하는 경우 대부분 지반침하 상태나, 도로포장 표층부 균열 등으로 발생되어지며 위험수치를 2차 관리수치로 정하고 위험수치 이하인 주의 수치까지 발생한 값에 대한 평균치를 1차 관리 기준치로 정하기로 한다.Among the above data, if the occurrence value exceeds the maximum measured risk value, it is mostly caused by ground subsidence or cracks in the surface layer of the road pavement. The risk value is set as the secondary management value and the average of the values that occurred up to the caution value below the risk value is set. It is decided to set it as the primary management standard.

본 현장에 적용된 계측관리 기준치를 요약하면 다음과 같다.A summary of the measurement management standards applied at this site is as follows.

소일 시멘트 월(Soil Cement Wall) 1차 관리치는 0.2% 이며 2차 관리치는 0.3%이다. 예를 들어, 지중수평변위계 깊이별 관리기준치는 심도가 -1m일 때 안전은 2mm 이하이고, 주의는 2mm보다 크고 4mm 보다 작아야 하며, 위험단계 는 4mm 이상을 기준으로 관리한다. 또한, 심도가 -7m 일 때 안전은 14mm 이하이고, 주의는 14mm보다 크고 28mm 보다 작아야 하며, 위험 단계는 28mm 이상을 기준으로 관리한다. 이와 같이 각 굴착 깊이별 비례적으로 적용하였다. 지하수위의 저하 및 상승은 압밀침하 및 주변 지반 강도저하의 원인이 되므로 지하수위계에서 측정된 데이터는 자체만으로 안정성을 판단하기보다는 그로 인한 지반의 침하, 지지력의 저하 및 주변구조물의 영향을 고려하여야 한다. 그러나 토질학적으로 볼 때 1일 강수량 200mm 이상의 집중된 강우일 때 흙막이 가설 배면지반에서의 변화하는 지하수위는 1.0m정도로 판단한다. 그러므로 지하수위계를 통한 수위 측정 시 1일 변화량 1.0m 정도를 관리기준치로 설정하고, 관리기준치를 벗어날 경우 주변의 침하 및 건물의 영향 등을 판단하기로 한다. 본 현장에 적용된 지하수위계(Water level meter) 안전기준은 -0.5m/1일 이하로 관리하고 있으며 위험기준은 -1.0m/일 이상으로 지하수위가 내려 갈 경우 매우위험 하여 지반붕괴의 조짐이 있다고 판단되어 레벨 조정을 통한 안전조치 사항이 가능하도록 관리자에게 제시 검토토록 한다.The first management value of Soil Cement Wall is 0.2% and the second management value is 0.3%. For example, the management standard for each depth of the underground horizontal displacement gauge is that when the depth is -1m, safety is 2mm or less, caution is greater than 2mm and less than 4mm, and risk level is managed based on 4mm or more. In addition, when the depth is -7m, safety is 14mm or less, caution is greater than 14mm and less than 28mm, and the risk level is managed based on 28mm or more. In this way, it was applied proportionally to each excavation depth. Since the fall and rise of the groundwater level cause consolidation settlement and a decrease in the strength of the surrounding ground, the data measured from the groundwater level gauge should take into account the resulting ground settlement, decline in bearing capacity, and the effect on surrounding structures rather than judging the stability by itself. . However, from a geological perspective, when there is concentrated rainfall of more than 200 mm per day, the changing groundwater level in the back ground of the retaining construction is judged to be about 1.0 m. Therefore, when measuring the water level using a groundwater level gauge, a daily change of about 1.0 m is set as the management standard, and if it exceeds the management standard, the surrounding subsidence and impact on the building are determined. The safety standard for the water level meter applied to this site is managed at -0.5m/day or less, and the risk standard is -1.0m/day or more. If the groundwater level falls, it is very dangerous and there are signs of ground collapse. After determining the level, it should be presented to the manager for review so that safety measures can be taken through level adjustment.

변형률계 및 하중계의 관리기준은 부재의 허용축력 및 설계축력을 기준으로 병행 관리하는 것이 바람직하다. 1차 관리는 설계축력을 기준으로 관리하며 측정된 부재의 실측축력이 설계축력을 상회할 경우에는 부재허용 축력을 기준으로 관리하는 것이 바람직하게 제시하고 있으며 안전, 주위, 위험단계로 관리등급을 제시 관리토록 하고 있다.It is desirable to manage the strain gauge and load gauge management standards in parallel based on the allowable axial force and design axial force of the member. Primary management is managed based on the design axial force. If the measured axial force of the member exceeds the design axial force, it is desirable to manage it based on the allowable axial force of the member, and management levels are presented as safe, peripheral, and dangerous. We are managing it.

[표 3] 당 현장 벽체 및 스트럿 응력 및 축력 관리기준[Table 3] On-site wall and strut stress and axial force management standards

소형 진동 다짐 실험 및 결과 분석에 대해 설명한다.A small-scale vibration compaction experiment and result analysis are described.

우선 본 발명은 다음과 같이 소형 진동 다짐기를 선정하였다.First, the present invention selected a small vibrating compactor as follows.

연약지반의 다짐을 위해 도 4와 같이 3가지 타입의 소형진동다짐기를 제작 적용하였다. 진동다짐기를 위해 3가지 형태의 소형다짐기 모형을 현장제작 하였으며 그 특징은 다음과 같다.To compact soft ground, three types of small vibrating compactors were manufactured and applied as shown in Figure 4. For the vibratory compactor, three types of small compactor models were produced on site, and their characteristics are as follows.

먼저 (A)타입은 H-beam(300×300×10×15)을 1m크기로 절단하여 도면과 같이 ㄷ자형으로 용접 후 제작하였으며 (B)타입은 현장에서 많이 사용하는 봉다짐기 1m 깊이로 삽입할 수 있도록 하였다. 또한 (C)타입은 얇은 강판을 여러 크기로 반복 실험 후 직사각형의 크기(600×1000×14)로 선정하여 진동실험을 수행하였다.First, the (A) type was manufactured by cutting an H-beam (300 made it possible to do so. In addition, for type (C), vibration tests were performed on a rectangular size (600 × 1000 × 14) after repeated tests with thin steel plates of various sizes.

이를 3가지 타입의 진동기를 이용해 현장실험 시 나타내는 현상을 고찰하여 본 현장에 적절한 진동기를 설정하였으며 실험과정과 결과를 요약하면 다음과 같다.By considering the phenomenon shown during field experiments using three types of vibrators, we set up an appropriate vibrator for this site. The experimental process and results are summarized as follows.

(A)타입은 1톤 컴팩터 다짐기(JPC-40) 40Kg의 무게로 10kN의 강력한 진동을 제작된 진동기 상단에 고정 설치하여 상하 진동형식으로 주었으나 진동은 전달되지만 부재의 무게가 무겁고 두꺼운 관계로 진동의 전달이 미약하여 원지반의 거동이 거의 보이지 않는 다짐효과가 거의 발생하지 않았다.(A) type is a 1-ton compact compactor (JPC-40) with a weight of 40Kg and a powerful vibration of 10kN is fixedly installed on the top of the manufactured vibrator to provide vertical vibration. Although the vibration is transmitted, the weight of the member is heavy and thick. Because the transmission of vibration was weak, there was almost no compaction effect as the behavior of the original ground was barely visible.

(B)타입은 인력에 의한 콘크리트다짐기(바이브레이터)를 5,000∼2,000번의 진동을 가하는 경우로 마치 물이 끌어 오르는 보일링 현상과 같이 발생하지만 진동반경이 아주 작아 가까이 촘촘하게 진동을 가하여야 하는 물리적 불편함과 시공시간이 많이 소요되는 단점이 있었다. 또한 벽체에 근접하여 진동되는 경우 흙막이 벽체 근처에서 지반에 측방유동 변위가 유발될 가능성이 나타나게 되는 위험한 현상이 관찰되었다.Type (B) is when the concrete compactor (vibrator) is vibrated 5,000 to 2,000 times by manpower. It occurs like a boiling phenomenon where water is drawn up, but the vibration radius is very small, so it is physically inconvenient to apply the vibration closely and closely. It had the disadvantage of requiring a lot of construction time. In addition, a dangerous phenomenon was observed in which lateral flow displacement may occur in the ground near the retaining wall when vibrating close to the wall.

(C)타입은 굴착장비 버킷에 일자형 철판(600×1000×14)(단위는 mm)을 절단 후 부착하여 앞, 뒤로 흔들어 장비의 진동만을 가하였다. 이때 굴착저면의 흙덩어리들이 좌, 우 전체가 한 덩어리처럼 파도를 타는 것 같은 현상으로 움직이면서 간극수가 배수되면서 일정 구역 내에서 지표면이 침하되며 다져지는 현상을 관찰하였다.For the (C) type, a straight steel plate (600 At this time, it was observed that the soil lumps on the bottom of the excavation were moving left and right as if riding a wave, and the pore water was drained, causing the ground surface to subside and become compacted within a certain area.

이상의 현장실험 결과를 이용하여 본 발명에 적합한 소형진동다짐기로 (C)타입을 선정하여 굴착단계별 시공을 수행하였으며 이에 따른 계측결과를 활용해서 연약지반 개량효과를 분석하였다.Using the above field test results, a (C) type small vibrating compactor suitable for the present invention was selected and construction was performed at each excavation stage, and the resulting measurement results were used to analyze the effect of soft ground improvement.

현장실험 현황 및 분석에 대해 설명한다.The field experiment status and analysis are explained.

흙막이 벽체시공(S.C.W)을 시공 후 1단 스트러트(Strut)를 거치 조립설치 후 터파기를 1구역 과 2구역으로 나눠서 진행하였으며 1구역은 표토 제거 후 장비를 이용한 소형진동다짐을 유발하는 진동을 발생시켜 지반의 진동을 폭 10.86m 길이 12m 면적에 깊이 1m에 30분에 걸쳐 실험하였다.After constructing the retaining wall (S.C.W.), assembling and installing the first-stage struts, excavation was divided into Zone 1 and Zone 2. Zone 1 was used to remove topsoil and generate vibration that causes small vibration compaction using equipment. The ground vibration was tested over an area of 10.86m in width, 12m in length, and 1m in depth for 30 minutes.

이때 수행 시 소형진동다짐 구역은 도 5와 같다. 그 후 12시간 경과 후 지하수량 측정결과 Φ50mm 수중양수기 IPV-415N(-F)로 2시간을 양수하였다. 여기서, 도 6은 매립층 터파기 사진이다.At this time, the small vibration compaction area when performed is as shown in Figure 5. After 12 hours, the groundwater level was measured and pumped for 2 hours using a Φ50mm submersible water pump IPV-415N(-F). Here, Figure 6 is a photograph of the landfill layer excavation.

지하수위가 미치지 않는 매립층 상부는 도 6과 같이 별다른 문제없이 작업이 양호 하였으며 지하수위가 존재하는 깊이에서 굴착시공 시 장비의 빠짐 현상으로 작업이 불가능하였다.The upper part of the landfill layer, where the groundwater level was not reached, worked well without any problems as shown in Figure 6, but work was impossible due to the equipment falling out during excavation at a depth where the groundwater level existed.

소형진동다짐을 작업종료 전 오후4시 30분부터 오후 5시까지 30분 동안 전체 폭 10.86m 길이 12m를 1.5m 간격으로 소형진동다짐 장비를 이용하여 진동 에너지를 가하였을 때 굴착면 전체가 일체화된 상태로 변화한 뒤에 12시간 경과 후 간극수가 배출되면서 연약지층은 시공 가능한 상태로 굳어지는 현상이 관찰 되었다. 1m의 깊이로 진동을 가하였더니 상부로 부터 80Cm는 지지력을 갖는 안정된 지반으로 개량되고 20Cm 이하는 약간 느슨한 반 다짐상태로 다져진 것이 관찰되었다.When vibration energy was applied using small vibration compaction equipment at 1.5m intervals for a total width of 10.86m and a length of 12m for 30 minutes from 4:30 PM to 5:00 PM before the end of the work, the entire excavation surface was integrated. After 12 hours had passed, it was observed that pore water was discharged and the soft stratum hardened to a state ready for construction. When vibration was applied to a depth of 1m, it was observed that 80cm from the top was improved into a stable ground with bearing capacity, and 20cm or less was compacted to a slightly loose semi-compacted state.

본 실험을 통해 실트층이나 실트질 모래층의 경우 진동다짐효과를 일정하게 수행할 경우 지반개량효과에 따른 연약지반 일시적 한계시공이 가능하게 됨을 확인하였다. 2구역은 소형진동다짐이 적용되지 않은 지역으로 도 3과 같이 진동하중을 유발하지 않고 기존 방식으로 바로 터파기를 진행하였으나 앞에서 제시한 하중을 지지하지 못하고 굴삭기운전석 하단까지 실트층에 잠기는 상태가 되어 도저히 터파기 작업이 불가능한 상태가 되었다. 한편 1구역에는 2구역의 지반침하를 방지하기 위해 도 4에서 제시한 (C)타입의 진동제어 장비를 이용하여 현장 시공단계별 소형진동다짐을 공간격 -1m 굴착시마다 단계별 수행하였다.Through this experiment, it was confirmed that in the case of a silt layer or silty sand layer, if the vibration compaction effect is performed consistently, temporary limited construction on soft ground is possible due to the ground improvement effect. Zone 2 is an area where small-scale vibration compaction was not applied, and as shown in Figure 3, excavation was carried out using the existing method without causing vibration load. However, it could not support the load presented above and was submerged in the silt layer up to the bottom of the excavator driver's seat, making it impossible to excavate. Digging work became impossible. Meanwhile, in Zone 1, in order to prevent ground subsidence in Zone 2, small-scale vibration compaction was performed at each stage of on-site construction using the (C) type vibration control equipment shown in Figure 4 for each excavation at a spacing of -1m.

소형진동다짐의 좌,우 진동위치는 Φ1.5m로 설정하여 진동을 가하였다.The left and right vibration positions of the small vibration compaction were set to Φ1.5m and vibration was applied.

소형진동다짐의 순서는 1번 S-파일부터 10번S-파일 순으로 좌에서 우로 1회씩 진동을 가하는 시험 수행하였다.The order of small vibration compaction was a test in which vibration was applied once from left to right from the No. 1 S-pile to the No. 10 S-pile.

본 실험을 통해 실트층이나 실트질 모래층의 경우 진동다짐효과를 일정하게 수행할 지반개량효과에 따른 연약지반 한계시공이 가능하게 됨을 확인하였다. 여기서, 도 7은 소형진동다짐 적용전 사진이고, 도 8은 소형진동다짐 적용후 사진이다.Through this experiment, it was confirmed that in the case of a silt layer or silty sand layer, it is possible to perform limited construction on soft ground according to the ground improvement effect by consistently performing the vibration compaction effect. Here, Figure 7 is a photograph before applying small-scale vibration compaction, and Figure 8 is a photograph after application of small-scale vibration compaction.

한편 1구역에는 2구역의 지반침하를 방지하기 위해 도 4에서 제시한 (c)타입의 진동제어 장비를 이용하여 현장 시공단계별 소형진동다짐을 공간격 -1m 굴착시마다 단계별 수행하였다.Meanwhile, in Zone 1, in order to prevent ground subsidence in Zone 2, small-scale vibration compaction was performed step by step at each stage of on-site construction using vibration control equipment of type (c) shown in Figure 4 at every excavation space of -1m.

소형진동다짐의 좌, 우 진동위치는 Φ1.5m로 설정하여 진동을 가하였다.The left and right vibration positions of the small vibration compaction were set to Φ1.5m and vibration was applied.

소형진동다짐의 순서는 1번 S-파일부터 10번S-파일 순으로 좌에서 우로 1회씩 진동을 가하는 시험 수행하였다.The order of small vibration compaction was a test in which vibration was applied once from left to right from the No. 1 S-pile to the No. 10 S-pile.

본 실험을 통해 실트층이나 실트질 모래층의 경우 진동다짐효과를 일정하게 수행할 지반개량효과에 따른 연약지반 한계시공이 가능하게 됨을 확인하였다. 여기서, 도 9는 소형진동다짐 시공 간격도이다.Through this experiment, it was confirmed that in the case of a silt layer or silty sand layer, it is possible to perform limited construction on soft ground according to the ground improvement effect by consistently performing the vibration compaction effect. Here, Figure 9 is a small vibration compaction construction interval diagram.

이하에서는 상술한 바와같이 계측결과를 이용하여 지반 및 흙막이 벽의 거동을 분석 방법을 설명한다. 계측기 설치위치 및 개소는 도 3과 같다. 지중경사계 계측자료는 지하굴착을 위한 S.C.W(Soil Cement Mixing Wall)시공 시 초기치 측정을 시작으로 지하 건축구조물 시공이 이루어지는 시기까지를 분석하였다.Below, a method for analyzing the behavior of the ground and retaining walls will be described using the measurement results as described above. The measuring device installation location and location are as shown in Figure 3. The underground inclinometer measurement data was analyzed starting from the initial value measurement during the construction of the S.C.W (Soil Cement Mixing Wall) for underground excavation to the time when the underground building structure was constructed.

먼저 지중경사계 경시계측 결과 분석에 대해 설명하되, 시공단계별 지중경사계 경시 변화에 대해 설명한다.First, the analysis of the underground inclinometer measurement results will be explained, and the changes in the underground inclinometer aging by construction stage will be explained.

본 발명에서는 지중수평변위계에 대한 계측결과를 굴착 개시일 부터 지하건축구조물 시공이전까지의 현장상황을 분석하면 다음과 같다.In the present invention, the measurement results of the underground horizontal displacement gauge are analyzed on the site situation from the start of excavation until the construction of the underground building structure as follows.

도 10b에서와 같이 지점별 수평변위는 대부분의 변위는 굴착 시에 발생되었으며, 2단 스트러트(Strut) 해체 시에는 미소한 상태를 보였다. 도 10a에서 지점별 변위 중 NO.IN-2(북동측-배면지반), NO.IN-3(북동측-배면지반), NO.IN-4(남동-배면지반)지점은 1차관리기준치(14.52mm)를 초과하여 관리 등급이 안전단계에서 주의단계로 격상되었다. 변위증가 원인으로는 지질 조건이 실트질 점토층인 점을 감안하고 굴착 전 소형진동다짐을 시행한 실험공구인 NO.IN-1(북서측-배면지반)보다 변위량이 커져있음을 알 수 있다.As shown in Figure 10b, most of the horizontal displacement at each point occurred during excavation, and was minimal when dismantling the second-stage strut. In Figure 10a, among the displacements by point, NO.IN-2 (northeast side - back ground), NO.IN-3 (northeast side - back ground), and NO.IN-4 (southeast - back ground) are the primary management standard values. (14.52mm), the management level was upgraded from the safety level to the caution level. The cause of the increase in displacement is that considering that the geological condition is a silty clay layer, the amount of displacement is greater than that of the experimental tool NO.IN-1 (northwest side - back ground) where small vibration compaction was performed before excavation.

지반을 안정시 배수가 이루어진 다져진 지반위에서 안정적으로 구조체인 스트럿을 조기에 시공하여 변위를 최소로 구속하였기에 계측관리 기준치 이하로 계측관리 되었다.When the ground was stabilized, the displacement was kept to a minimum by constructing a stable structural strut at an early stage on compacted ground with drainage, so the measurement was managed below the measurement management standard.

흙막이 가시설의 중요 작업요인은 하부굴착 후 작업공간이 협소하여 지지 구조체인 스트러트(Strut)시공의 지연과, 지하수위 하강에 따른 영향이 직접적으로 작용하면서 변위가 두드러지게 발생 하였고 즉각적인 스트러트(Strut)시공 및 후속 조치로 안정을 찾았다.The important work factors for temporary earth retaining facilities are the delay in the construction of struts, which are support structures, due to the narrow working space after excavating the lower part, and the direct impact of the drop in groundwater level, which resulted in noticeable displacement and prompt construction of struts. and stability was achieved through follow-up measures.

최종적으로 인접지점인 NO.IN-1(북서측-배면지반)지점은 굴착이 이루어지고 지하 건축구조물 시공이 이루어지고 있는 최종측정 시까지 1차 관리기준치 이내에서 안전한 거동상태를 보였다.Finally, the adjacent point, NO.IN-1 (northwest side - back ground), showed safe behavior within the first management standard until the final measurement when excavation was performed and underground building structures were being constructed.

현장 실험이 수행 전 1구역과 소형진동다짐이 시행되지 않은 2구역의 변위 경사계에 대한 흙막이벽체의 거동을 나타내면 도 10a 내지 도 10d와 같으며 전체적으로 소형진동다짐이 수행된 구간 중 시공 폭이 작은H01은 2단 굴착시 까지 소형진동다짐 변위량 증가가 거의 발생하지 않았고 3단 굴착시 굴착 깊이 증가에 따른 변위추가량은 미미하게 발생하였다.The behavior of the retaining wall against the displacement inclinometer in Zone 1 before the field experiment and Zone 2 where small-scale vibration compaction was not performed is shown in Figures 10a to 10d, and among the sections where small-scale vibration compaction was performed overall, the construction width was H01. There was almost no increase in displacement due to small vibration compaction until the second stage of excavation, and only a small amount of additional displacement occurred due to the increase in excavation depth during the third stage of excavation.

다짐이 진행된 1구역 H02과 2구역 H03은 서로 인접되어 있어 굴착단계별 변위발생량과 소형진동다짐에 따라 크게 영향을 받지 않은 것으로 나타났다.Area 1 H02 and Area 2 H03, where compaction was carried out, were adjacent to each other and did not appear to be significantly affected by the amount of displacement at each stage of excavation and small vibration compaction.

H02의 계측변위 발생량이 크게 나타난 원인은 다짐진동이 벽체에서부터 내측으로 진행됨에 따라 급격히 굴착면 지표침하가 발생하면서 추가 굴착되는 현상과 같은 효과가 나타난 것으로 판단된다.The reason for the large measured displacement of H02 is believed to be that as the compaction vibration progresses from the wall to the inside, the ground subsidence of the excavation surface occurs rapidly, resulting in an effect similar to the phenomenon of additional excavation.

H03와 H04는 소형진동다짐이 이루어지지 않은 2구역 위치에 따라서 굴착단계별 벽체의 변위는 굴착단면에 따라 급격히 증가하고 보강되는 시스템에 따라 변위가 억제되는 형상을 보였다.In H03 and H04, depending on the location of Zone 2 where small vibration compaction was not performed, the displacement of the wall at each excavation stage rapidly increased depending on the excavation cross-section, and the displacement was suppressed according to the reinforcement system.

지중수평변위계 일계측 발생지점별 계측결과를 시공일자에 따라 지반 거동을 요약하여 보면 다음과 같다.A summary of the ground behavior according to the date of construction based on the measurement results at each occurrence point of the ground horizontal displacement gauge is as follows.

지점별 일계측 수평변위비교 검토 하는 중에 NO.IN-2, NO.IN-3은 근접거리에 있고 NO.IN-2에 소형진동다짐을 시행할 경우 NO.IN-3에도 약간의 진동이 전달되어 거의 근사한 변위량을 갔고 있음이 파악되었고 비교검토는 NO.IN-2과 NO.IN-3은 배제하고 NO.IN-1, NO.IN-4을 통하여 분석하였다.While reviewing the daily measurement horizontal displacement comparison for each point, NO.IN-2 and NO.IN-3 are in close proximity, and when small vibration compaction is performed on NO.IN-2, some vibration is also transmitted to NO.IN-3. It was found that an almost approximate amount of displacement was achieved, and the comparative review was conducted through NO.IN-1 and NO.IN-4, excluding NO.IN-2 and NO.IN-3.

여기서, 도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 각각 H01, H02, H03, H04의 경사계 경시변화 그래프이다.Here, Figures 10a, 10b, 10c, and 10d are graphs of inclinometer changes over time for H01, H02, H03, and H04, respectively.

도 11에서 지점별 변위 중 NO.IN-1(북서측-배면지반), 1월28일 1M지점의 변위량이 NO.IN-2 변위량보다 큰 이유는 기초터파기 시점에 S.C.W의 벽면 정리로 인한 1단 스트러트를 조기에 걸 수 없는 상황에서 오는 변위이며 NO.IN-4의 2m 지점 변위량이 적은 이유는 코너부 스트러트를 사전거치후 터파기가 이루어져 0.7mm의 변위량이 적게 기록되었다.In Figure 11, among the displacements by point, NO.IN-1 (northwest side - back ground), the reason why the displacement at point 1M on January 28 is greater than the displacement at NO.IN-2 is due to the clearance of the S.C.W. wall at the time of foundation excavation. This is the displacement caused by the situation where the first-stage strut cannot be hung early, and the reason why the displacement at the 2m point of NO.IN-4 is small is because digging was done after the corner struts were pre-mounted, so a less displacement of 0.7mm was recorded.

2단 띠장 거치 후 변위량을 볼 때에 NO.IN-1 4m 지점의 변위량은 1.09mm인데 반해 NO.IN-4의 변위량은 13.16mm가 발생 하여 12.07mm의 일계측 최대 변위가 발생한 것은 NO.IN-1에 소형진동다짐을 주어 지반다짐 및 배수를 하여 안정적으로 터파기가 이루어 졌음을 알 수 있었다.When looking at the displacement after mounting the two-stage wale, the displacement at the 4m point of NO.IN-1 was 1.09mm, while the displacement of NO.IN-4 was 13.16mm, and the maximum displacement in one measurement of 12.07mm occurred at NO.IN-1. It was found that the ground was compacted and drained by applying small vibration compaction in 1, and that the excavation was carried out stably.

1차 토공 계획고 -6.26m은 팽이기초를 시공하기 위해 소형진동다짐을 시행한 후 최종계획 굴착고인 -7.26m까지 2차로 굴착하였고 NO.IN-4는 1차 계획고 -6.26m 까지 터파기후 이어서 2차 터파기를 -7.26m까지 굴착하였기에 많은 변위량을 보이고 있다.The first planned earthwork height of -6.26m was excavated twice to the final planned excavation height of -7.26m after small vibration compaction was performed to construct the top foundation, and NO.IN-4 was excavated up to the first planned height of -6.26m. Subsequently, the second trench was excavated to -7.26m, showing a large amount of displacement.

-2m까지는 자연터파기로 진행하여 -2m지점에는 많은 변위량이 발생하였는데 1차소형진동다짐은 시행한 -3m지점에서는 굴착하여 스트러트 설치 공종으로 장시간 노출 했음에도 불구하고 NO.IN-1의 -4n 지점 변위량은 0.08mm로 계측 되었으며 NO.IN-4는 17.3mm 의 변위로 17.11mm의 많은 변위량의 차이를 보이고 있다.Natural excavation was carried out up to -2m, and a large amount of displacement occurred at the -2m point. However, at the -3m point where the first small vibration compaction was performed, the displacement amount at the -4n point of No.IN-1 was excavated and exposed for a long time due to the strut installation process. is measured to be 0.08mm, and NO.IN-4 shows a large displacement difference of 17.11mm with a displacement of 17.3mm.

소형진동다짐 효과에 따른 거동분석에 대해 설명한다.The behavior analysis according to the small vibration compaction effect is explained.

여기에서는 소형진동다짐이 시행된 1구역과 다짐이 되지 않은 2구역 중 서로 영향을 미치치 않은 가장 원거리에 위치한 H01과 H04의 계측결과를 이용하여 소형진동다짐에 따른 지반의 지지력 형상조건 또는 지반개량 특성을 벽체거동을 통해 살펴본다. 단 개량지반의 지지력 형상특성의 판단을 위한 과잉간극수의 벽체나 그로 인한 시공교통성의 향상 등에 대해 서는 앞에서 제시된 실험결과를 참고할 수 있다.Here, the measurement results of H01 and H04, located at the furthest distance from Zone 1 where small-scale vibration compaction was implemented and Zone 2 where compaction was not performed, were used to determine the bearing capacity, shape conditions, and ground improvement characteristics of the ground according to small-scale vibration compaction. Let's look at the wall behavior. However, for determining the bearing capacity and shape characteristics of the improved ground, the experimental results presented above can be referred to for walls with excess pore water and the resulting improvement in construction traffic.

도 11에서 보는 봐와 같이 지반굴착에 따른 벽체변위로 급격히 증가하여 주의단계까지 상응하지만 1단 굴착 후 1m씩 소형진동다짐에 의해 소형진동다짐된 구역의 H01 변위는 빗금(a)만큼 벽체 변위가 회복되는 것을 알 수 있고 소형진동다짐을 하지 않은 H04는 지속적으로 변위가 발생하고 있음을 볼 수 있다. 또한 4∼5차 진동다짐에 의해서는 빗금(b)와 같이 벽체 변위가 회복하는 것이 관측 되었다. 즉 그림과 같이 굴착부의 연약지반을 소형진동다짐에 의해 개량하게 되면 지반의 강도특성이 향상됨으로써 수동토압이 크게 향상하고 이에 따라 벽체변위 발생량은 크게 영향을 받는 것을 알 수 있다.As shown in Figure 11, the wall displacement due to ground excavation increases rapidly and corresponds to the caution level. However, the H01 displacement of the small-scale vibration compaction area by small-scale vibration compaction by 1 m after the first stage excavation is the wall displacement as indicated by the hatch (a). Recovery can be seen, and H04, which has not undergone small vibration compaction, can be seen to continuously experience displacement. In addition, it was observed that the wall displacement was recovered by the 4th to 5th vibration compaction, as shown in the hatch (b). In other words, as shown in the figure, when the soft ground in the excavation area is improved by small-scale vibration compaction, the strength characteristics of the ground are improved, thereby greatly improving passive earth pressure, and the amount of wall displacement is greatly affected.

지하수위계(Water Level Meter) 계측결과 및 분석에 대해 설명한다.The water level meter measurement results and analysis are explained.

지하수위계 측정결과 초기수위는 GL(-)3.050∼4.200m(계측기설치심도) 부분에서 수위가 분포된 것으로 관측되었으며, 최종 수위는 GL(-)4.080∼4.720m 부분에서 수위가 관측되고 있다. 최종 측정 시까지 최대 수위차를 보인 지점은 NO. W-1(남동측-배면지반)지점에서 초기치 대비 1.030M 하강을 보였으며, 인접지점들은 초기치 대비 0.520∼0.610M 하강을 보였다.As a result of the groundwater level gauge measurement, the initial water level was observed to be distributed in the GL(-)3.050~4.200m area (instrument installation depth), and the final water level was observed in the GL(-)4.080~4.720m area. The point that showed the maximum water level difference until the final measurement was NO. Point W-1 (southeast-side ground) showed a drop of 1.030M compared to the initial value, and adjacent points showed a drop of 0.520~0.610M compared to the initial value.

수위변화 양상은 지층의 투수성이 낮은 실트질 점토층으로 구성되어 굴착심도에 비해 수위의 하강 폭은 미소하게 나타났으며, 지하굴착 시 소형진동다짐으로 정지 되었던 토립자에게 에너지를 가한 후 굴착 하였더니 굴착하는 지반의 전단강도가 좋아지고 간극수압의 소산은 빠른 시간 안에 이루어 졌다.The water level change pattern was composed of a silty clay layer with low permeability, so the decline in water level was small compared to the excavation depth. When excavating, energy was applied to earth particles that had been stopped due to small vibration compaction during underground excavation and then excavated. The shear strength of the ground improved, and pore water pressure was dissipated within a short period of time.

굴착이 완료되고 지하 건축구조물 시공과정에서는 수위가 다시 미소하게 상승하는 양을 보이고 있다.After excavation is completed and the underground building structure is being constructed, the water level is showing a slight rise again.

배면부 외부 지하수위는 약간의 상승이 발견되었지만, 이는 당 실험현장이 서해안에 근접하고 있어 조석간만의 차에 따라 외부로부터 지하수가 지속적으로 유입되기 때문으로 판단되며 내부로 유입되는 지하수가 있더라도 외부 요인에는 거의 영향을 미치지 않은 것으로 파악 되었다.A slight rise in the groundwater level outside the back area was found, but this is believed to be due to the fact that groundwater is continuously flowing in from outside according to the difference in tides as the test site is close to the west coast. Even if there is groundwater flowing inside, external factors are not affected. It was found to have little effect.

여기서, 도 12a, 도 12b, 도 12c 및 도 12d는 지하수위계 그래프로서 각각 IN-4, IN-3, IN-2 및 IN-1의 지하수위계 일계측 그래프이다.Here, Figures 12a, 12b, 12c, and 12d are groundwater level gauge graphs and are daily measurement graphs of groundwater level gauges for IN-4, IN-3, IN-2, and IN-1, respectively.

변형률계(Strain gauge) 계측결과 및 분석에 대해 설명한다.Strain gauge measurement results and analysis are explained.

변형률계의 최대축력 및 최종축력은 전체적으로 1차 관리기준치 대비 안전한 상태를 보였다. 이러한 원인은 벽체를 견고하게 시공하였고 소형진동다짐에 의한 지반 지지력 향상과 같은 지반개량이 선행된 결과로 최대측력이 1차 관리기준치 이내로 계측 되었다. 즉 지지 구조체에 가해지는하중 또한 적절하게 분담되어 나타난 결과로 판단된다.The maximum axial force and final axial force of the strain gauge showed an overall safe condition compared to the first management standard. The reason for this is that the wall was constructed solidly and as a result of ground improvement such as improvement of ground bearing capacity through small vibration compaction, the maximum measuring force was measured to be within the first management standard. In other words, it is judged that the load applied to the support structure is also appropriately distributed.

[표 4] 변형률계 계측 결과 [Table 4] Strain gauge measurement results

국토가 좁은 나라들에서는 해안을 매립하는 간척사업이 많이 이루어지고 있으며 이때 해성퇴적토를 이용한 준설매립에 의한 연약지반이 조성되고 지반의 안정화가 이루어지기 전에 건축물들이 시공되는 사례가 늘어나고 있다. 이러한 지반에 시공성 및 교통성을 향상시키기 위한 많은 공법들이 적용되고 있지만 소규모의 한정된 건축물을 시공하는 경우 흙막이공법의 안정과 제한된 현장 내의 지반안정을 동시에 만족하는 공법들은 아주 제한적으로 적용되고 있는 실정이다. In countries with small territories, many reclamation projects are being carried out to reclaim the coast, and the number of cases where soft ground is created through dredging and reclamation using marine sediments and buildings are constructed before the ground is stabilized is increasing. Many construction methods are being applied to such ground to improve constructability and trafficability, but when constructing small-scale, limited buildings, methods that simultaneously satisfy the stability of the earth retaining method and the ground stability within the limited site are applied very limitedly.

본 발명에서는 대부분 실트질모래 혹은 실트층으로 매립 조성된 연약지반의 흙막이공 시공시 굴착면의 시공성 확보 및 구조물의 안정을 확보할 수 있는 방안으로 소형진동공법을 시공하였다.In the present invention, a small vibration method was used as a way to ensure the workability of the excavation surface and the stability of the structure during earth retaining construction in soft ground filled with mostly silty sand or silt layers.

또한 계측분석 및 현장시험을 수행하므로 소형진동다짐에 의한 지반개량 효과를 고찰하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.In addition, by conducting measurement analysis and field tests, the effect of ground improvement by small-scale vibration compaction was examined, and the following conclusions were obtained.

첫째, 실트질이나 실트질모래층과 같은 연약지반상의 지하굴착을 위한 지반 지지력확보를 위한 소형진동시험을 다양하게 시행하여 적절한 시공방법을 제시 하였다.First, various small-scale vibration tests were conducted to secure ground bearing capacity for underground excavation on soft ground such as silt or silty sand layer, and an appropriate construction method was suggested.

둘째, 소형진동공법이 적용된 지층과 적용하지 않은 지층에 대한 계측결과를 이용하여 연약지반 개량에 따른 지지력이 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 또한 과잉간극수압을 배제에 따른 진동가압지반의 80%깊이의 지지력확보가 가능함을 알 수 있었다.Second, it was confirmed that the bearing capacity was improved by improving the soft ground using the measurement results for the stratum to which the small vibration method was applied and to the stratum to which the small vibration method was not applied. In addition, it was found that it was possible to secure the bearing capacity of 80% depth of the vibrating pressurized ground by excluding excessive pore water pressure.

셋째, 소형진동기에 의한 연약다짐지반의 다짐효과에 따른 굴착단계별 소형진동 다짐량을 조정함으로서 즉각적인 현장다짐에 의한 굴착공법이 가능 하다는 것을 제시할 수 있었다.Third, it was possible to suggest that an excavation method using immediate on-site compaction is possible by adjusting the amount of small-scale vibration compaction at each excavation stage according to the compaction effect of soft compacted ground by a small vibrator.

이러한 발명의 적절성과 토질특성에 따른 정량적인 비교등의 발명이 추가적로 진행되는 경우 과잉간극수압이 발생되는 실트층 및 실트모래층의 효과적인 다짐공법으로 활용할 수 있도록 정량화된 방법과 기준 등을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.If additional inventions such as the suitability of this invention and quantitative comparison according to soil characteristics are progressed, quantified methods and standards can be presented so that they can be used as an effective compaction method for silt layers and silt sand layers where excessive pore water pressure is generated. It is assumed that there will be.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 예시적 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one example for implementing the method of improving soft ground by exemplary small-scale vibration compaction according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment, and is claimed in the following patent claims. As described above, it will be said that the technical spirit of the present invention exists to the extent that anyone skilled in the art can make various changes without departing from the gist of the present invention.

Claims (5)

연약 지반 상에 흙막이 벽체를 시공하고, 스트러트를 거치 조립한 후, 표층을 제거하는 터파기 단계;
흙막이 벽 또는 배면 지반에 지중 수평 변위계와 지하 수위계를 설치하고, 스트러트에 변형률계를 설치하는 계측기 설치 단계;
굴착 장비 버킷에 일자형 철판을 부착하고, 일자형 철판을 굴착면에 삽입한 후 앞,뒤로 흔들어 굴착 장비의 진동만이 굴착면에 전달되도록 함으로써, 굴착면의 흙덩어리들이 수평 방향으로 진동하면서 간극수가 배수되면서 굴착면이 침하되어 다져지도록 하는 진동 다짐 단계; 및
양수기를 이용하여 굴착 다짐면 상의 지하수를 펌핑하여 제거하는 양수 단계를 포함하는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법.
A digging step of constructing an earth retaining wall on soft ground, assembling the struts, and removing the surface layer;
A measuring instrument installation step of installing an underground horizontal displacement gauge and an underground water level gauge on the retaining wall or the back ground, and installing a strain gauge on the strut;
Attach a straight steel plate to the excavation equipment bucket, insert the straight steel plate into the excavation surface, and shake it back and forth so that only the vibration of the excavation equipment is transmitted to the excavation surface. As the soil lumps on the excavation surface vibrate in the horizontal direction, the gap water is drained. A vibration compaction step in which the excavation surface is subsided and compacted; and
A method of improving soft ground by small vibration compaction, including a pumping step of removing groundwater by pumping it on the compacted surface of the excavation using a pumper.
제 1 항에 있어서,
상기 진동 다짐 단계는 일자형 철판을 1.5m 간격으로 굴착면에 삽입한 후 1m 깊이로 진동 에너지를 제공하는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법.
According to claim 1,
The vibration compaction step is a method of improving soft ground by small vibration compaction in which straight steel plates are inserted into the excavation surface at 1.5 m intervals and then vibration energy is provided to a depth of 1 m.
제 1 항에 있어서,
상기 양수 단계는 상기 진동 다짐 단계 이후 12시간 이후 수행되는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법.
According to claim 1,
The pumping step is performed 12 hours after the vibration compaction step. A method of improving soft ground by small vibration compaction.
제 1 항에 있어서,
상기 계측기 설치 단계, 상기 진동 다짐 단계 및 상기 양수 단계는 -1m 굴착시마다 수행되는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법.
According to claim 1,
The measuring device installation step, the vibration compaction step, and the pumping step are performed every -1 m of excavation. A soft ground improvement method by small vibration compaction.
제 1 항에 있어서,
상기 지중 수평 변위계, 상기 변형률계 또는 상기 지하 수위계로부터 계측된 값이 기준값보다 높은 경우 안전 단계에서 주위 단계로 격상하여 공정을 관리하는, 소형 진동 다짐에 의한 연약 지반 개량 방법.
According to claim 1,
A method of improving soft ground by small vibration compaction, where the process is managed by upgrading from the safety stage to the ambient stage when the value measured from the underground horizontal displacement gauge, the strain gauge, or the underground water level gauge is higher than the standard value.
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