I. 제목
대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인(Suction Drain)공법과 설계기법의 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
일반적인 압밀촉진공법(성토재하공법, 연직배수공법)의 경우, 성토하중으로 인한 작업량 및 공사비의 상승, 시공깊이의 제한, 부등침하, 전단파괴 등 여러 가지 문제를 야기할 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해 진공압밀(대기압 재하)공법이 제안되었으나, 이 또한 기밀시트의 파손, 시간경과에 따른 펌프의 효율감소, 타설 심도의 제한 등의 많은 문제점을 내포하고 있다.
따라서 본 연구에서는 기존의 압밀촉진공법 보다 지반개량효과가 탁월하고 대심도 지반에도 적용이 가능하며, 시공이 용이한 공법의 개발을 위해 성토하중 및 기밀시트 등이 필요치 않은 석션드레인(Suction Drain) 공법을 개발하여 기존에 제안된 압밀촉진공법대비 약 3~5배 정도 공기를 감소시키면서 효율을 극대화시킬 수 있는 공법을 개발하고자 하였다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 기존의 압밀촉진공법의 단점을 개선시킨 대심도 연약지반 개량을 위한 석션드레인 공법의 개발을 위해 배수재의 종류/코어 형상에 따른 효율/코어와 필터의 부착형태 등을 실내 실험을 통해 파악하여, 진공압 및 대심도 조건에 부합되는 최적의 배수재를 선정한다. 이렇게 선정된 배수재를 바탕으로 진골압 펌프, 석션튜브, 결속시스템 등과 접목한 석션드레인 공법을 기획하여 타설 심도/타설 간격/배치형상/처리기간/적정 진공압/지반개량효과/시간 경과에 따른 배수재 효율 감소/기존 공법 대비 비용 절감 효과/대심도 연약지반 적용가능 여부 등을 실내 Column 실험 및 Pilot Scale 실험을 통해 파악하고 적절한 인자를 도출한다. 실내 실험을 통해 도출된 영향인자를 바탕으로 석션드레인 공법의 현장적용성 평가를 위한 현장시험시공을 수행하여 공법의 설계절차를 제시하고, 현장운영 매뉴얼과 처리 지반의 해석 tool을 개발한다. 현장시험시공의 경제성 분석을 통해서 개발된 기술의 사업화 가능성을 평가한다.
IV. 연구개발결과
- 대심도 연약지반의 개량을 위한 석션드레인 공법과 설계기법의 개발
1) 실내모형실험을 통한 진공압/처리기간/배수재 종류/단계진공압/배수재 간격/타설 형상 등의 영향인자 산정 및 설계 인자 도출
2) 기존 결속부의 문제점을 개선시킬 수 있는 새로운 결속방법 제안
3) 상용 유한요소 프로그램을 이용한 실제 지반에의 적용성 검증과 새로운 석션드레인 해석 프로그램의 개발
4) 기존이론과 새로운 이론을 접목시킨 해석기법 및 설계프로세스의 제안
- 석션 드레인 공법에 최적화된 해석기법의 개발
1) 석션드레인 공법의 설계 및 해석 프로세스 개발
2) 실험을 통해 도출된 석션드레인 공법의 영향인자의 수치화
3) 실제 지반에의 적용여부 파악
4) 석션드레인 공법 해석을 위한 유한요소 프로그램의 개발
V. 연구개발결과의 활용계획
본 공법의 개발을 통해 기존 압밀촉진 공법들의 단점을 보완할 수 있으며, 대심도 연약지반의 개량에 효과적으로 활용될 수 있을 것이다. 본 연구에서 제안된 석션드레인 공법을 이용한 적용가능 대상지반을 열거해 보면 다음과 같다.
- 진공배수에 의한 성토사면 안정화, 국부적인 연약지반 개량
- 도심지 굴착 시 차수효과, 대심도 연약지반 개량
- 도심지 소규모 지반 개량, 저습답의 농지 개량
- 상부구조물이 존재하는 연약지반 개량, 진공압을 이용한 효율적인 지하수위저하
- 제방 아래 연약지반의 안정화
- Soil Flushing 공법과 석션드레인 공법을 접목한 오염 지반 정화
- 폐기물 매립지의 배수