분리시공법에 의한 연약지반 상 보강토 옹벽 적용사례

Vol.12, No.2 25

분리시공법에 의한 연약지반 상 보강토 옹벽 적용사례

김 경 모

보강기술(주) 연구소장

kgmong@hotmail.com

1. 서론

1970년대 말에 국내에 소개된 보강토 옹벽은 그 시공성,

경제성, 구조적 안정성, 빼어난 미관 등의 장점으로 인하

여 그 적용실적이 기하급수적으로 늘어나고 있으며, 최근

에는 국내에서도 다양한 특허공법이 개발되어 현장에 적

용되고 있다.

일반적으로 보강토 옹벽은 철근콘크리트 옹벽에 비하여

침하 및 부등침하에 대한 내성이 크며, 전체침하는 보강토

옹벽의 안정성에 미치는 영향이 거의 없다. 다만 전체침하

량이 클 경우, 부등침하의 발생가능성이 커지며 이러한 부

등침하는 보강토 옹벽의 안정성에 영향을 미칠 수 있다.

보강토 옹벽에서 부등침하에 대한 허용치는 전면벽체의

종류에 따라서 달라지며, 일반적으로 블록식 보강토 옹벽

은 1/200 이상의 부등침하가 발생하면 블록에 균열이 발

생할 수 있고, 패널식 보강토 옹벽의 경우에는 특별한 조

치가 없어도 1/100 정도의 부등침하를 견딜 수 있다. 패널

의 줄눈간격을 더 넓게 하거나 slip joint를 설치하는 등 별

도의 대책을 수립하는 경우, 패널식 보강토 옹벽은 1/100

이상의 부등침하에 대해서도 견딜 수 있다. 토목섬유를 사

용한 포장형 전면벽체와 같은 연성의 전면벽체를 가지는

보강토 옹벽의 경우에는 1/50 이상의 부등침하에도 견딜

수 있다(김경모 등, 2012).

이와 같이 침하 및 부등침하에 대한 내성이 큰 보강토 옹

벽이지만, 앞에서 언급한 한계값 이상의 부등침하가 예상

되는 경우에는 지반을 개량하거나 보강하는 등의 별도의

조치를 취한 후 보강토 옹벽을 적용해야 한다.

본 기사에서는 보강토체를 선시공하여 침하를 발생시킨

후 전면블록을 설치하는 분리시공법을 적용하여 연약지반

상에 보강토 옹벽을 적용한 사례를 소개하고자 한다.

▶▶▶ 기술자료

26 한국토목섬유학회학회지

(a) 1차 보강토체 시공 (b) 2차 전면블록 시공

그림 1. 분리시공법 개요

(a) 프리로딩 하중 성토 (b) 프리로딩 하중 제거 (c) 보강토 옹벽 시공

그림 2. 연약지반상 보강토 옹벽 시공과정

(a) 보강토체 및 프리로딩 재하 (b) 프리로딩 제거 (c) 전면블록 설치

그림 3. 분리시공법에 의한 연약지반상 보강토 옹벽 시공과정

2. 분리시공법 개요

일반적으로 보강토 옹벽은 콘크리트 전면판 또는 전면

블록의 설치와 뒤채움 토공 및 보강재 설치의 과정을 반복

하여 계획된 높이까지 시공한다. 그러나 보강토 옹벽은 보

강재를 삽입한 흙구조물이므로 시공중 및 시공완료 직후

에 많은 변형이 발생하며, 이러한 변형은 대부분 시공중에

발생한다는 것이 일반적인 견해이다.

따라서 포장형 전면벽체와 보강재를 사용한 보강토체를

선시공한 후 전면블록을 설치하면 보강토 옹벽의 시공중에

발생하는 대부분의 변형을 합리적으로 수용할 수 있으며,

이러한 관점에 착안하여 개발된 공법이 분리시공법이다.

연약지반 상에 보강토 옹벽을 시공하는 경우 먼저 프리

로딩공법 등을 적용하여 지반을 개량한 후 프리로딩을 위

한 성토를 제거하고 보강토 옹벽을 설치하는 것이 일반적

인 시공순서이다(그림 2. 참조). 이러한 경우 프리로딩을

위한 성토 ⇒ 프리로딩 제거 ⇒ 보강토 옹벽 시공 등의 과

정을 거쳐야 하며 따라서 토공사량이 많아지고 제거된 토

사의 야적문제, 공사기간의 문제 등으로 인하여 공사비가

증가할 가능성이 있다.

반면 분리시공법을 적용하는 경우, 보강토체를 프리로

딩 하중으로 적용시킬 수 있으므로 보강토 옹벽 부분은 제

거할 필요가 없고 전면블록 설치과정만 추가되므로 공사

기간이 단축되고 공사비가 절감되는 효과를 얻을 수 있다.

보강토 옹벽 전면에 프리로딩을 위한 공간이 충분한 경

우에는 그림 2 또는 그림 3에서와 같이 시공할 수 있으나,

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표 1. 연약지반 상 옹벽공법 비교사례

구 분 분리형보강토옹벽 + SCP공법 L형옹벽 + SCP공법 U-Type 옹벽 (EPS 블록) U-Type 옹벽 + 복합말뚝

개요도

개 요

성토시 보강토체를 형성하여

압밀침하 완료후 전면블록을

설치하며, 원지반의 압밀촉

진을 위해 SCP공법을 적용

옹벽 설치를 위한 최소의 기

초폭에 말뚝을 선시공하고

일반 성토하중에 의한 원지

반의 압밀촉진을 위해 SCP

공법을 적용

U-Type 구조물 지지를 위

한 말뚝기초 시공후 재하중

을 최소화하기 위해 EPS블

럭을 설치하여 말뚝의 시공

을 최소화 하는 방법

U-Type 구조물의 지지를

위한 말뚝기초를 시공하여

성토부의 하중을 지지층에

전달하는 방법

공

사

비

옹벽 보강토 옹벽 : 19.5억원 L형옹벽 : 12.0억원 U-Type옹벽 : 18.0억원 U-Type옹벽 : 18.0억원

말뚝 - 복합말뚝 : 25.0억원 복합말뚝 : 24.5억원 복합말뚝 : 64.0억원

성토 5.6억원 5.8억원 EPS블럭 : 30.8억원 5.8억원

지반보강 S.C.P 공법 : 9.9억원 S.C.P 공법 : 7.0억원 - -

계 35.0억원 49.8억원 73.3억원 87.8억원

소요공기

S. C. P 시 공 : 1.5개월

보강토옹벽시공 : 3.0개월

압 밀 침 하 : 4.6개월

측면 블록 설치 : 1.0개월

방 호 벽 시 공 : 1.0개월

S.C.P 시 공 : 1.5개월

말 뚝 시 공 : 1.0개월

옹 벽 시 공 : 3.0개월

성 토 : 3.5개월

압 밀 침 하 : 4.6개월

말 뚝 시 공 : 1.0개월

옹 벽 시 공 : 3.0개월

EPS블럭시공 : 2.0개월

말 뚝 시 공 : 1.0개월

옹 벽 시 공 : 3.0개월

성 토 : 3.5개월

계 : 11.1개월 계 : 13.6개월 계 : 6.0개월 계 : 7.5개월

전면공간이 부족한 경우에는 상기 방법을 적용할 수 없으

므로 별도의 대책을 마련해야 한다.

다음 표 1에서는 연약지반 상에 옹벽을 설치하기 위하여

비교, 검토한 결과를 정리하였다. 표 1에서 보듯이 일반적

으로 공사기간을 단축시키기 위해서는 공사비가 많이 투

입되어야하는 경향이 있으며, 이 현장의 경우 공사비와 공

사기간을 종합적으로 고려하여 분리시공법을 적용한 보강

토 옹벽을 적용하는 것으로 결정되었다.

3. 적용사례

본 사례에서는 공용중인 OO도로구간의 종단 상향계획

으로 인해 0~9.15m(도로중심선 기준) 성토가 필요하였으

며, 교량 접속부 좌우측에 보강토 옹벽을 계획하였다. 그

러나, 본 구간의 하부지반은 7.8m(과압밀층 : 3.2m, 정규

압밀층 : 4.6m) 정도의 두께로 N치가 0~8 정도인 연약지

반이 분포하고 있으며, 성토 완료후 약 44cm 정도의 침하

가 발생할 것으로 예상되어 당초 설계 대로 적용시 보강토

옹벽의 안정성에 문제가 발생할 수 있을 것으로 예상되

었다.

따라서 토목섬유를 사용한 보강토체를 쌓아 연약지반

처리를 위한 과재하중으로 사용하여 압밀침하를 완료시킨

다음 여성토를 제거한 후 전면블록을 설치하도록 계획하

였다. 이 때 보강토 옹벽 상부 방호벽기초에 해당하는 성

토고와 여성토의 하중으로 고려하여 보강토 가시설을 설

치하는 것으로 계획하였다(그림 4 참조).

본 구간 중 보강토 옹벽의 쌓기고가 가장 높은 단면(계

획쌓기고 9.15m, 연약층 심도 4.60m)에 대해 압밀침하기

간이 32.9개월이 소요될 것으로 예상되었으나 전체 공기

에 맞추기 위해서는 별도의 연약지반처리공법이 필요한

것으로 결정하였으며, 최대 가능한 압밀기간을 6.5개월로

설정하여, 공기내에 목표압밀도를 만족할 수 있는 방법을

모색한 결과, P.B.D를 2.0m × 2.0m 간격으로 설치하면

▶▶▶ 기술자료

28 한국토목섬유학회학회지

(a) 보강토 옹벽 적용 위치 (b) 대표단면

(c) 1차 시공 단면(보강토체 + 여성토) (d) 2차 시공 단면(최종)

그림 4. 분리시공법에 의한 연약지반상 보강토 옹벽 적용사례

(a) 보강토체 및 여성토 (b) 압밀침하 (c) 여성토 제거 및 블록 기초 설치

(d) 블록 설치 (e) 블록 설치 완료 (f) 상부구조물 설치 완료

그림 5. 분리시공법에 의한 연약지반 상 보강토 옹벽 시공순서

분리시공법에 의한 연약지반 상 보강토 옹벽 적용사례

Vol.12, No.2 29

(a) 보강토체 시공 (b) 블록기초 터파기 (c) 블록기초 설치

(d) 전면블록 설치 (e) 전면블록 설치 완료 (f) 상부구조물 축조

그림 6. 분리시공법에 의한 연약지반 상 보강토 옹벽 시공사례(사진)

공기내에 목표압밀도를 만족할 수 있는 것으로 나타났다.

연약지반 상에 분리시공법을 적용하여 보강토 옹벽을

시공하는 순서는 그림 5 및 그림 6에서와 같다.

4. 맺음말

비록 보강토 옹벽이 RC 옹벽에 비하여 침하 및 부등침하

에 대한 내성이 크기는 하지만, 전면벽체의 형상에 따라

1/200 ~ 1/100 이상의 부등침하가 발생할 경우 전면벽체

에 균열이 발생하거나 배열이 틀어지는 등의 피해를 입을

수 있다. 따라서 예상침하량이 큰 경우에는 프리로딩 공법

에 의하여 연약지반을 개량한 후 보강토 옹벽을 시공하는

것이 일반적이지만, 보강토 옹벽 전면에 프리로딩하중을

재하할 여유공간이 부족한 경우에는 파일기초 위에 RC옹

벽을 설치하는 등의 방법을 선택해야 하며 이러한 경우에

는 공사비가 상당히 증가하는 경향이 있다.

그러나 토목섬유 포장형 전면벽체와 같은 연성벽면을

가지는 보강토 옹벽은 부등침하에 대한 허용치가 1/50 이

상으로 일반적인 보강토 옹벽(1/200 ~ 1/100 정도) 보다

커서 예상침하량이 상당히 큰 경우에도 적용할 수 있으므

로, 연약지반 상에 토목섬유 포장형 전면벽체를 가지는 보

강토체를 먼저 시공하여 침하를 발생시킨 다음 전면블록

을 설치하는 분리시공법을 적용하면 좀 더 경제적으로 옹

벽을 설치할 수 있다.