DCM 부상토의 역학적 특성

DCM 공법 적용 후 발생되는 부상토는 일반적으로 제거한다. 그러나 경제적 측면으 로 부상토를 유용하고자 하는 현장과 DCM 공법 적용 후 시간이 지나 일정 이상의 압 축강도를 가져 제거하기가 어려운 현장 등과 같이 DCM 부상토를 유용하고자 하지만 부상토에 대한 연구가 부족하여 유용하는데 상당한 어려움이 있다.

연안기술센터(2000)에서 DCM 부상토 상부에서 40∼50^ 아래의 강도가 약 5∼20

^ 정도로 확인하였으며, 강주필(2017)은 해상 DCM 시공법에 따른 부상토 발생 량 및 부상토의 일축압축강도를 DCM 부상토, DCM 중간층, DCM 착저층으로 구분하 여 압축강도를 분석하였다. 또한, 부상토 재활용을 통한 표층고화 DCM 공법으로 부상 토(슬라임)를 매립시키거나 폐기하지 않고 재활용할 수 있는 동시에 연약지반의 표층 부를 좀 더 견고하게 고화처리를 함으로써 연약지반과 표층을 견고한 상태를 만들 수 있는 효과가 있다고 하였다.

DCM 공법의 부상토에 대한 처리방안에 관하여 많은 연구가 진행되었으나, 부상토 의 물리적․역학적 특성에 관한 연구는 미미하였다. 대체로 DCM 공법에서 발생되는 부상토(시멘트슬러리)를 재활용함으로서 폐기물을 줄이고 현장 요구 강도를 만족할만 한 대체자원으로 사용하는 연구가 최근 진행되고 있다.

국내 몇몇 현장에서도 DCM 부상토에 관한 연구를 수행하였다.

울산 북항 방파호안 현장은 평균 개량심도 22m로 개량심도가 짧고 지반이 점토층으 로 이루어져 있었으며, DCM 부상토에 원지반 치환과 같은 시멘트량과 충분한 교반횟 수를 적용하여 원지반과 유사한 강도를 만족하는 설계를 반영한 바 있다.

시공 완료 후 부상토의 높이는 설계값인 2.9m 보다 높은 평균 3.0m로 측정되었다.

확인보링으로 일축압축강도를 측정한 결과, DCM 부상토에서도 원지반 개량체와 같은 시멘트 양과 교반횟수를 만족할 경우 약 81∼90%의 원지반과 유사한 강도를 확보한 것으로 검토되었다.

부산신항 2-4컨테이너 부두 현장에서는 깊은 구간의 경우 심도가 60m 대심도에 해 당되는 현장이며, 시공완료 후 부상토의 높이는 설계값인 4.0m 보다 높은 평균 5.5m로 측정되었다.

부산신항 컨테이너 부두 현장의 경우 부상토 구간에 추가적인 모래 포설작업은 수행 하지 않았고 원지반 개량체와 동일한 시멘트량을 주입하지 않았으며, 원지반 개량체와

차이가 나는 시멘트량을 주입함에도 설계보다 높거나 약 80% 정도의 압축강도를 확인 하였다. 여러 가지 상황을 고려해야 하지만, 대부분의 DCM 부상토는 모래 포설, 충분 한 시멘트량과 교반횟수를 만족할 경우 원지반 개량체와 유사한 압축강도를 나타내는 것으로 검토되었다.

본 연구에서 DCM 부상토 개량체의 압축강도를 측정하기 위해 2018년 2월 케이슨 기초 내부에 그림 3.18과 같이 지반조사를 수행하였다.

그림 3.18 DCM 개량체 및 DCM 부상토 채취 위치

부상토가 발생된 DB-4, 8번에 대하여 DCM 공시체의 상부층, 하부층, 착저층 일축 압축강도 측정결과, 그림 3.19와 같이 약 4.80∼13.6로 측정되었으며, DCM 부상토 의 일축압축강도 측정 결과 약 6.08∼6.64_{로 측정되었다.}

본 연구의 경우 부산신항 컨테이너 부두 현장과 같이 원지반 개량체와 동일한 시멘 트량을 주입하지 않았으나, DCM 공시체의 상부층과 DCM 부상토와 비교시 DCM 공 시체 강도보다 높거나 약 80%의 강도를 나타내었다.

DCM 부상토 전체 발생량과 발생범위는 현장 실측자료의 부족 등으로 정확한 예측 은 어려우나, 국내 시공사례를 분석한 결과는 총 주입 슬러리양의 약 70∼80% 정도의 부상토가 발생하는 것으로 추정되었으며, 발생형상은 매우 불규칙한 특징이 있다.

본 연구의 경우 DCM 시공량이 많지 않고 부분적으로 시공하는 현장여건을 고려하 면 DCM 부상토 발생량은 슬러리 주입량의 70%로 산정할 수 있다. 케이슨 1, 2의

DB-4, 8 방향으로 DCM 부상토가 발생하였다. DCM 부상토가 약 45cm 상승한 구간 에 대해서 일축압축강도시험 결과로 설계정수를 결정할 수 있으나, 강도가 과대평가될 수 있으므로 일축압축시험의 강도 이하인 안전측으로 점착력 값을 사용하였으며, DCM 부상토 고결화에 따른 케이슨의 내적․외적 안정성 검토와 지지력, 원호활동에 대한 안정검토를 하였다.

그림 3.19 현장의 DCM 압축강도 시험결과