연약지반위 부등침하구조물 복원(인상) 사례

https://www.youtube.com/watch?v=PWn_ykRh3LM

 

- 연약지반(N치 5 이내)이 20m 이상 깊게 형성된 지반 위에 지반보강 없이 직접기초로

   시공된 B1~지상3층 건물을 30년 가량 사용하는 과정에서 68cm의 부등침하 발생. 

- 공개평가위원회 심의를 거쳐 공법 선정 후 깊은 지반보강 및 복원 완료.

- 시설물안전의날 사례발표 : 최우수상(국토해양부장관상) 수상.

 

1. 건물 개요

 1) 건물 규모 : 지하1층, 지상3층

 2) 구조 형식 : 철근콘크리트 라멘조

 3) 기초 형식 : 독립기초(내림기초 : 깊이 5m) + 매트기초 

건물 가로 방향 길이의 60% 지하층(매트기초), 40%  1층(독립기초/내림기초) 구성.

 4) 지반 성분 : 실트질 점토(G.L 0.0~-18m), N=0~5 내외

 5) 침하량(복원량) : 68cm

 6) 준공년도 : 1970년

 

 

<구조물 단면도 : 독립기초+매트기초>

 

 

 

<건물 부위별 침하량 : 최대 680mm>

 

 

2. 건물의 침하원인

 1) N치 0~5 내외의 연약지반에 파일 없이 직접기초로 시공

 2) 이질기초 : 독립기초와 매트기초가 혼용되어 접지압이 작은 독립기초 부분 침하

 3) 부력 작용 : 지하층 부위는 부력의 영향으로 침하량 작음.

 

3. 공법 선정

 1) 심의위원회에서 시공성, 안전성, 경제성, 사용성 등을 평가하여 디록공법 선정

 2) 공사 조건

   - 1층 매장 사용 중 작업 진행

   - 20m 깊이의 연약지반 보강 : 추가침하 방지  

   - 68cm 부등침하량 복원

 3) 참여 공법별 장단점

   가. D-ROG공법 : 다점/동시 주입 그라우팅 방식으로 침하구조물 복원

     - 소형장비 사용으로 시공성/현장 접근성 우수, 천공 구경(40mm) 및 수량 적음

     - 다점/동시주입으로 안정적 복원 가능, 복원사례 다양 

     - 공사기간 짧고 소음/진동 없어 매장사용 가능

     - 신기술 지정 및 한국건설기술연구원/한국철도기술연구원 연구 수행공법 지정 등

   나. 우레탄공법 : 우레탄 발포력을 이용하여 경량 구조물 복원

     - 소형 천공기 및 간단한 장비 사용으로 현장접근성 우수

     - 콘크리트 포장, SOG(slab on grade) 등의 경량구조물 복원 가능.

     - 깊은 지반보강 불가, 2층 이상 건물(구조물) 복원실적 없음.

     - 발포우레탄 사용으로 강도/내구성 저하   

   다. 파일+유압잭공법 : 강관파일과 유압잭을 이용하여 구조물 복원

     - 강관파일 압입으로 지지력 확보 용이

     - 내림기초(독립기초) 하부 시공으로 터파기 필요 : 매장 사용 불가능

     - 대구경 천공/천공수량 많음. 강관과 기초연결 위한 추가 공정 필요

     - 공사기간 장기

  

4. 시험시공 실시

  1) 건물 주변 주차장에 본시공과 동일한 깊이로 시험시공 실시

  2) 시공효과 확인 : 시추 및 표준관입시험(NX 보링기를 이용한 보강부위 시추)

    - 주입관으로 부터 20cm, 40cm, 100cm 이격 구간 시추

    - 시추결과 직경 80~100cm  구근형성, 직경 200cm 구간까지 침투주입

    - 표준관입시험 결과 시공 전 N치 1~5에서 시공 후 25~30 정도로 향상

    - 발주처 용역검토 결과 지반보강 효과 확인되어 본시공 착수

 

5. 지반보강  

   1) 20m 깊이 주입관 설치 후 상향 인발 주입

   2) 0.5m 단위로 상향 인발하여 20미터 깊이 보강

   3) 설계주입량 이상 주입, 주입압력 5kgf/cm^2 이내로 조절(인접 시설물 영향 최소화)

 

 

 

6. 침하구조물 복원  

   1) 주입관 설치 : 기둥 30 포인트에 주입관 설치

   2) 다점/동시 주입 : 30 포인트에 동시 다점주입 실시

   3) 계측관리 : 광파기, 트랜싯, 경사계, 레벨 등을 설치하여 구조물 변위 상시 계측

   4) 구조부재 응력변화 측정 : 기둥/보 부재 STRAIN  GAGE 설치하여 응력변화량 상시 측정

   5) 침하량 680mm 복원

   6) 복원량 확인 : 안전진단 실시 기관에서 시공 전/후 변위량 측정(95% 이상 복원)

 

 

 

< 복원주입관 위치도 : 30포인트>

 

 

 

<수직변위량 계측 위치도>

 

 

<보부재 응력변화량 측정 데이타>

 

 

 

<부위별 복원량 계측기록 그래프>

 

7. 구조물 복원 전/후 비교 

 

 

 

복원에 따른 바닥 이격

 

 

시공 전

 

 

시공 후