2장. 기 초 (지반조사 · 지반개량 1-4)

11. 동결선

한냉지의 외기온도가 계속하여 영하로 내려가면 지중에 함유하는 수분이 동결하여 지반이 부풀어 오른다. 이것을 동상이라 한다. 이 현상이 계속되어 하부까지 얼어내려가면 토사의 용적이 증가하여 구조물, 건축의 얕은 기초를 떠올리는 피해가

생기며 광장, 도로포장 등에 균열 손상을 입게 된다. 동결작용은 지표의 수분이 빙점하의 대기에 따라 먼저 동결되어 지표에 방으로 되고 하부에 접촉하여 대기의 저온이 전달되면 모세관으로 상승되는 물을 얼게 한다. 이렇게 계속되면 동결현상은 하부로 확대된다. 그러나 대기온도의 영행이 미치지 않는 두께가 되면 동결진행은 정지되고 정상상태의 층으로 유지된다. 이 동결층까지의 깊이를 동결심도라 하고, 그 하부를 동결선이라 한다. 동결현상은 그 층 자체는 팽창하지만 하부나 측방은 구속되어 부피증가는 상방으로 떠오르는 동상현상이 생기는 것이다. 동해를 방지하는 방법은 다음과 같다.

 

# 기초저부는 최대동결심도보다 깊게 한다.

# 지반배수는 잘 되게 하고 지표의 눈의 녹은 물이 스며들지 않게 한다.

# 점토질, 롬질의 흙은 보수성이 있으니까 동상 되기 쉽니다. 따라서 모래,  자갈 등으로 지반을 개량하는 것도 효과적이다.

# 기초 주변의 보온대책도 효과적이다.

# 동상하는 팽창응력보다 큰 압력이 되는 중량구조물 2층 이상의 벽돌조 건물의깊이는 얕아도 동상의 우려는 없을 것이다.

#노출되는 현관바닥, 테라스, 계단 등의 갓둘레 기초는 동결심도를 고려해야 한다.

 

12. 지반개량

지반개량이란 원지반의 토질을 개량하여 연약한 지반에서는 그 지지력을 높이고, 침하성상 등을 개선하는 것을 말한다. 건축물을 대상으로 할 때는 느슨한 지반을 배수와 다짐으로 지반을 안정시키고, 양질의 토사로 바꾸어 견고한 지반을 형상하는 것이 목적이다. 지반개량은 또 말뚝의 가로방향의 저항력을 증대시키고, 주변 지반의 부동침하를 방지하고, 축조 대지의 안정성을 확보할 수도 있다. 지반 개량공법은 다지기, 압밀, 탈수, 고결, 치환 등의 원리를 응용하여 여러 가지가 고안되어 있다.

 

13. 각종 지반개량 공법

(1) 진동주수공법

압밀, 진동, 물다짐 등을 병용하여 느슨한 사질지반을 다지는 방법이다. 그러나 표면층의 압밀, 진동, 주수로서는 깊은 곳까지는 이르지 못하므로, 파이프 등을 지반내에 꽂아서 이를 통하여 하부지반에 진동, 충격, 주수하고, 또 모래를 압입하면 투수성이 좋은 지중의 모래기둥이 되므로 더욱 유리하다. 이 공법을 진동양수공법 또는 바이브로 플로테이션 공법이라고도 한다. 

 

(2) 모래 진동압입공법

파이프를 소정위치에 설치하고 진동기로 관입시키면서 일정량의 모래를 투입한 후에 파이프를 끌어올리면서 압축공기로 다진다. 진동주수공법과 같고 관입이 곤란한 굳은 지층에서는 워터제트 또는 에어제트를 병용하여 파이프를 관입시킨다.

 

(3) 샌드드레인공법

연약한 점성토지반은 그 위에 하중을 가하면 압밀되면서 안정적인 지반이 된다. 그러나 점성토층은 투수성이 극히 나쁘므로 단시간에 개량할 수가 없다. 따라서 지반 중에 드레인을 설치하여 배수를 도모하면 단기간에 목적을 이룰 수 있다. 드레인은 소정의 지름으로 연속되어 있어야 하고 투수도 잘 되며, 지반을 흩트리지 않게 되어야 한다.

 

(4) 종이 드레인 공법

이것은 카드보드 드레인 공법이라고도 하며 그 설치방법에는 맨드릴을 쓰는 법과 쓰지 않는 간이 설치법이 있다.

 

(5) 모래말뚝

연약지반을 개량하기 위하여 충격 또는 진동으로 모래를 밀실하게 충전한 모래기둥 여럿을 설치하여 느슨한 모래지반의 다지기 연약점토층의 압밀 목적으로 쓰인다. 짓찧어 다지기 전압 진동 주수 등에 의하여 토립자간의 간극을 감소시켜서

밀실하게 다지는 것이다. 다짐말뚝공법이라고도 한다.

 

(6) 강제 압밀공법

포화되어 있는 세립토에 하중을 가하면 간격수는 외부로 배출되고 토 중의 간격수가 배수됨에 따라 서서히 흙이 압밀되며 토립자의 배열이 변화되면서 지반을 안정시키는 공법이다.

 

(7) 탈수공법

오수처리에서 오수의 용적 중량을 감소시켜 다루기 편하도록 하기 위한 물의 배제법 진공탈수 압축탈수 원심력 이용 탈수법 등이 있다. 느슨한 사질지반 또는 점토지반의 물을 탈수하여 치밀하게 다지는 방법이다.

 

(8) 고결공법

지반개량공법의 한 가지로서 지반을 강화할 목적으로 쓰일 때의 주입공법이다. 

 

(9) 치환공법

연약층이 비교적 얇을 때의 지반개량공법의 하나로 국부적으로 또는 전면적으로 연약지반을 과내거나 발파력으로 날려버리고 모래 등을 다져 넣는 공법이다.