강제치환공법

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1.강제치환 공법 기본원리

• 강제치환 공법이란 양질재료를 직접 연약지반상에 투하하여 그 자중으로 기초 지반에 파괴를 일으켜 연역토를 주위로 배제하여 치환하는 공법이다.
• 아래 그림과 같이 급속히 성토된 양질토는 기초지반을 파괴시키면서 하층으로 함몰하여, 연약토를 측방 및 전방으로 부풀게 해서 일단 안정되게 되며, 이 상태로 다시 전방으로 성토를 하면 다시 같은 활동파괴를 일으켜 하층으로 함몰하여, 연약토는 배제되고 부풀어 오르게 된다. 강제치환은 이것을 반복하면서 연약층을 배제하게 되며, 배제된 연약층을 양질의 토사로 치환하게 되므로서 개량이 이루어진다.

종단면	횡단면

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2.강제치환 공법 일반적 특성

• 강제치환 공법은 다른 연약지반개량공법과 같이 이론적이고 정량적으로 취급하는 것은 극히 곤란하여 과거의 공사 시공예나 경험을 참고로 하여 대략적인 목측을 세워 착공할 때가 많다. 따라서 공사 시공중에 설계내용이 시공상황에 따라서 달라지는 것을 전제해 두어야 하며, 실제시공에는 연약토의 융기량 및 범위 등이 토질, 투하조건, 시공방법 및 순서, 시공속도 등에 의해 크게 달라지므로 시공중에도 수시로 Boring, Sounding 및 기타 제체형상의 변화를 관측하여 치환의 실태를 파악하면서 공사를 진행시켜야 한다. 본 공법의 특징을 요약하면 다음과 같다.

장점	단점
시공이 단순하고 공기가 빠름 공사비가 저렴 국내 실적이 많음	개량효과의 확실성이 없음 이론적 정량적 취급이 극히 곤란함 잔류침하가 예상됨 치환불충분으로 인해 안정성이 부족할 때에는 보강공 시행이 필요함

• 강제치환 거동은 성토시공시 제체 시공기간, 제체폭 및 제체고, 연약지반의 전단강도 투수계수 등과 밀접한 관계가 있으며 동일한 성토량으로 제체를 형성하는 경우 시공속도 및 압성 방법이 중요하며 성토제의 입경이 크고 내부마찰력이 큰 자갈 또는 사석의 경우 제체사면의 기울기가 급하게 형성되고 지반내 치환심도가 큰 반면 치환폭이 좁은 양상을 보이며 시공장비와 제체형성방법에 따라서 아래와 같은 차이를 보인다.

구 분	점고식	점축식
시공장비	해상에서 바지선등에 의해 수평으로 쌓아나가는 방법	육상에서 덤프트럭을 이용하여 쌓아나가는 방법
치환심도	점고식<점축식

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3.강제치환 공법 해석방법

• 강제치환 깊이(d)는 기초지반의 비배수전단강도(Cu), 성토높이, 성토재의 단위체적중량 및 시공방법 등에 의해 결정되며, 이러한 기초지반의 소성유동 거동을 정확히 해석하는 것은 매우 어려운 문제이다.
•  근사해석으로써 Terzaghi의 극한지지력 공식을 이용한 치환깊이 추정법은 다음과 같다.

• 이론적으로 산정된 강제치환 깊이는 제체의 재료특성, 시공방법, 기초지반의 교란도에 따라 변화
• 치환사석-점토간 측면마찰력과 점토층 소성유동의 시간지연 효과를 무시하는 계산값과 현장의 실제 값은 상이할 수 있으므로 향후 확인시추 등을 시행하여 치환깊이를 재확인

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연약지반 허용침하량 기준

연약지반 판정기준

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모모의 일상공감

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