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1. 성토재료 가. 품질관리사항
1) 토공흐름도
2) 성토재료의 구비조건
가. 전단강도 및 지지력이 클 것 나. 비압축성의 양질의 재료일 것
다. 입도양호(균등계수,곡률계수 만족) 라. 다짐이 용이할 것
마. Trafficability확보(장비주행성) 3) 다짐도 측정방법
가. 건조밀도로 판정하는 방법
- 가장 일반적인 방법으로서 『모래치환법』에 의한 밀도측정
- 다짐도 = (γ / γ max) × 100%
* 여기서, γ : 현장측정밀도, γ max : 실내최대건조밀도
나. 강도특성으로 판정하는 방법
- 평판재하시험(PBT), 노상토지지력비시험(CBR), 콘관입시험등
다. 상대밀도(Dr)로 판정하는 방법
Dr = {(γ -γ max)/(γ max-γ min)}×(γ max/γ ) × 100%
= {(emax-e)/(emax-emin)} × 100%
* 여기서, e : 간극비
4) 다짐방법 및 적용성
가. 전압다짐
- 지반을 ROLLER중량에 의해 정적전압하는 방법.
- 종류 : Bull Dozer, Tandem, Maccadem, Tire Roller, Tamping Roller
- 적용성
● Bull Dozer : 예민비 높은 점성토지반에 적합.
● Tandem, Maccadem : 입상재료다짐시, 평활한 마무리작업시, 노체 및 노상 다짐시, 함수비 높은
경우는 부적합
● Tire Roller : 노체 및 노상다짐시, 거의 모든 토질에 사용가능
● Tamping Roller : 흙댐, Rockfill Dam, 제방등에 사용.
사질토 마무리면에는 부적합
나. Vibration Compaction Roller
- Roller자체 중량외에 진동을 가하여 다지는 방법.
- 다짐효과가 비교적 크며, 사질토에 적합.
다. 충격식 다짐
- 자연낙하 충격 이용다짐방법.
- Rammer : 이동이 간편하고 좁은장소 다짐시 적합.
- Tamper : 접속부 다짐시 유리, Rammer에 비해 효과는 낮다.
5) 성토작업시 유의사항
가. 시험시공을 통해 다짐장비 및 다짐횟수등 결정.
나. 실내다짐시험등을 통한 최적함수비(OMC)로서 다짐함수비 관리.
- 다짐시 함수비는 OMC±2%내에서 관리해야 한다.
다. 다짐작업시 함수량은 급속함수량측정기등으로 수시로 확인한다.
라. 성토시 매층당(노체:30, 노상:20cm) 현장밀도시험을 실시하여 소정의 다짐도가 확보될 시 다음층을
포설 다짐한다.
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나. 시험법 해설
1)모래치환법에 의한 흙의 단위중량시험(KS F 2311) - 현장들밀도시험
가. 시험순서
- 시험할 지면을 편편히 고른후 밑판을 밀착시킴.
- 밑판구멍 내측의 흙을 파내어 흙의 무게를 측정한다.(W1)
- 함수량(W)을 측정하기 위해 계량후 소요량을 채취하여 CAN에 보관.
- 모래를 채운 측정기의 무게를 측정
- 밑판구멍에 깔대기를 맞추어 측정기를 세워 밸브를 열고 모래이동이 멈추는 것을 확인 후 밸브를
잠근다.
- 측정후의 측정기무게를 측정한다.
나. 시험결과의 정리
- 시험구멍에서 파낸 흙의 함수량(%)
W = (원시료의 중량 - 건조후 중량) / 건조후중량 × 100%
- 시험구멍에서 파낸 흙의 건조중량
W′= (100×시험구멍에서 파낸 젖은흙의 중량) / (W+100)
- 시험구멍의 체적
V = (시험구멍 및 깔대기속의 모래중량 - 깔대기를 채우는데 필요 한 모래의 중량) / 모래단위중량
- 흙의 습윤단위중량(g/㎤)
γt = W1 / V
- 흙의 건조단위중량(g/㎤)
γd = W′/ V
2) 흙의 다짐시험 (KS F 2312)
가. 시험방법의 종류
[표1-1-1] 다짐방법
다짐방법 | 래머무게 (kg) | 몰드안지름 (cm) | 다짐층수 | 1층당의 다짐횟수 | 최대입자 지름(mm) | A | 2.5 | 10 | 3 | 25 | 19 | B | 2.5 | 15 | 3 | 55 | 38 | C | 4.5 | 10 | 5 | 25 | 19 | D | 4.5 | 15 | 5 | 55 | 19 | E | 4.5 | 15 | 3 | 92 | 38 |
나. 시료의 준비방법 및 사용방법
a. 시료의 준비방법
- 건조법 : 시료를 건조한 후 다질 때 물을 가하여 필요한 함수비로 조정하는 방법.
- 습윤법 : 자연함수비에서 건조 또는 물을 가하여 필요한 함수비로 조정하는 방법.
b. 시료의 사용방법
- 반복법 : 동일한 시료를 함수비를 바꾸어 반복 사용하는 방법.
- 비반복법 : 항상 새로운 시료를 함수비를 바꾸어 사용하는 방법.
[표1-1-2] 시료준비 및 사용방법
조합의 호칭명 | 시료 준비 및 사용방법 | a | 건조법으로 반복법 | b | 건조법으로 비반복법 | c | 습윤법으로 비반복법 |
※ 일반적으로 b방법을 권장하고 있으며 주로 사용되고 있는 방법이다. 다. 시험순서
- 몰드와 밑판의 무게를 측정(m1).
- 시료를 몰드에 넣어 소정의 다짐방법(A～E)으로 다진다.
(이때 시료는 가수(加水)후 12시간이상 방치 후 다짐실시)
- 다짐 후 칼라를 제거하고 여분의 흙을 깎아내어 평면으로 다듬고 무게측정(m2).
- 다진시료를 몰드에서 꺼내어 함수비측정(w).
- 예상되는 최적함수비를 포함하여 6~8종류의 함수비로 반복시행.
라. 시험결과의 적용성
- 다진흙의 습윤밀도(g/㎤)
γt = (m2 - m1) / V
* 여기서, V:몰드의 용량(㎤)으로서 [10cm몰드=1000, 15cm몰드=2209㎤]
- 다진흙의 건조밀도(g/㎤)
γd = γt / [1+(w/100)] * 여기서, w : 함수비(%)
- 영공기간극상태에서의 함수비에 대한 건조밀도(γdsat)는 다음식으로 산출한다. 그 결과를
건조밀도(γd)-함수비(w)곡선에 명기하고 매끈한 곡선으로 연결한 선을 “영공기간극곡선”이라
한다.
γdsat = γw / [(γw / γs) + (w / 100)]
* 여기서, γw : 물의 밀도, γs : 흙입자의 밀도
3) 도로의 평판재하시험 (KS F 2310)
가. 시험방법
- 지반을 수평하게 고르고 필요시 모래를 얇게 깐다.
- 필요한 재하판(D=30, 40, 75cm)을 놓고, 잭(JACK)을 올려놓아 하중 장치에 의해 반력이
얻어지도록 한다. 이때 하중장치의 지지점 (덤프트럭의 경우는 바퀴)은 재하판의 바깥쪽에서
1m이상 이격시킴.
- 침하량측정장치(3m정도의 지지보와 지지각)를 재하판과 하중지지점으로부터 1m이상 이격하여
배치하고 침하량측정을 위해게이지 설치.
- 재하판의 안정화를 위해 미리 0.35㎏/㎠의 하중을 가하여 0으로 되돌리고 게이지의 값을 읽어
침하의 원점으로 한다.
- 0.35㎏/㎠씩 하중을 증가시키면서 하중을 올릴때마다 그 하중으로 인한 침하의 진행이 정지함을
기다려 하중의 크기와 침하량 측정.
- 침하량이 15mm에 달하거나 하중강도가 예상되는 최대접지압 또는 지반의 항복점을 넘으면
시험을 멈춘다.
나. 시험결과의 적용성
- 하중강도-침하량곡선에서 어느 침하량일 때의 하중강도를 구하고, 지지력계수를 다음식으로
계산한다.
지지력계수(K) = 하중강도 / 침하량 (㎏/㎤)
- 지지력계수 기준치 구 분 | 콘크리트포장 | 아스콘포장 | 침하량(cm) | 0.125 | 0.25 | 지지력계수 (K30) | 노 체 | 10이상 | 15이상 | 노 상 | 15이상 | 20이상 | 보조기층, 뒷채움 | 20이상 | 30이상 |
- 재하판직경에 따라 K30, K40, K75등으로 구분되며, 일반적으로 30cm가 표준으로 사용되며
40, 75cm 사용시는 아래의 관계식에 의해 K30으로 환산하여 지지력계수로 사용한다.
☞ 지지력계수 관계식 : K30 = (2.2/1.5)K40 = 2.2K75
4) 프루프롤링(Proof Rolling) 시험
가. 시험목적 및 시험용 장비
- 목 적 : 토공부위 및 보조기층부위의 다짐상태 및 지지력을 전체적으로 파악하기 위해 실시.
- 시험용장비
● 복륜하중 5ton이상을 발휘할 수 있는 타이어 구륜장비
● 접지압 5.6㎏/㎠이상을 발휘할 수 있는 타이어 구륜장비
● 총하중 25ton이상을 발휘할 수 있는 타이어 구륜장비
나. 시험방법
- 보속정도(4km/hr)로 전구간에 걸쳐 구륜후방 2~3m에서 관측하여 육안으로 변형되는
부위(스폰지현상등)와 의심스러운 부위를 표시하고 그 부위는 벤켈만빔 혹은 평판재하시험등으로
확인한다.
- 차선당 실시하되 2차선은 취약부인 노견부에 밀착하여 실시한다.
다. 결과의 정리(예시)
구 간 | 상 행 선 | 벤켈만빔 변형량 | 조치방법 | 1차로 | 2차로 | 1차로 | 2차로 | 0 ~ 20 20 ~ 40 40 ~ 60 60 ~ 80 80 ~ 100 | 무 무 유 무 무 | 무 무 무 무 유 | - - 8mm - - | - - - - 12mm | 함수비 과다로 밭갈이 후 다짐 실시 |
5) 벤켈만 빔(Benkelman Beam) 시험
가. 시험목적 및 시험용 장비
- 목 적 : 노상 및 포장 각측면의 변형량 측정에 사용
- 장 비 : 벤켈만 빔 시험기, 매설용 철봉, 타이어롤라(트럭)
나. 시험방법
- 측정장소에서 1.5m앞에 트럭의 뒷바퀴를 정지시키고 뒷바퀴의 두바퀴사이에 닿지 않도록
벤켈만빔의 암(arm)을 꽂아 그의 끝을 측정 위치에 놓는다. 메인빔(Main beam)을 수평하게
설치하고 이때의 다이알게이지 눈금을 읽어 기록한다.
- 트럭의 뒷바퀴가 암에 닿지 않도록 천천히 전진시킨다(5km/hr).
트럭의 뒷바퀴가 측정개소를 지날 때(최대변형량)와 측정개소 1.5m 지난 위치에 정지할 때
(영구변형량)의 각각의 다이알게이지 눈금을 읽는다.
다. 시험결과의 적용성
- 최대변형량 = (측정개소 통과시의 읽음값 - 최초읽음값)×시험기배율
- 영구변형량 = (측정개소1.5m통과시 읽음값 - 최초읽음값)×시험기배율
- 탄성변형량 = 최대변형량 - 영구변형량
※ 시험기배율 : 2배 or 4배 |
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다. 품질기준
1) Sand mat용 모래
구 분 | 단위 | 노 체 | 노 상 | 암성토 | 일반성토 | 최대입경 | mm | 600이하 | 300이하 | 100이하 | 5mm통과율(NO.4) | % | - | - | 25이상 | 0.08mm통과율(NO.200) | % | - | - | 25이하 | 소성지수 | - | - | - | 10이하 | 1층 다짐두께 | cm | 60이하 | 30이하 | 20이하 | 실내다짐방법 | - | - | A, B (일반적 A적용) | C, D, E (일반적 D적용) | 실내CBR | % | - | 2.5이상 | 10이상 |
가. 사용가능한 토질 : 액성한계 50%미만인 흙, 건조밀도 1.5t/㎥이상,
간극율 42%미만인 흙.
나. 암성토시, 노체 마무리면으로 부터 60cm이내는 암성토 금지.
2) Sand drain 및 Pack drain용 모래
구 분 | 단위 | 암성토(노체) | 일반노체 | 노 상 | 다 짐 도 | % | - | 90이상 | 95이상 | 계획고와의 차이 | cm | - | 5이하 | 3이하 | 벤켈만빔 시험값 | mm | - | - | 5이하 | 3m직선자 요철 | cm | - | - | 2.5이하 |
3) 기성연직배수재 공법용 재료(모래이외의 인공배수재)
구 분 | 콘크리트포장 | 아스콘포장 | 침하량(cm) | 0.125 | 0.25 | 지지력계수 (K30) | 노 체 | 10이상 | 15이상 | 노 상 | 15이상 | 20이상 | 보조기층, 뒷채움 | 20이상 | 30이상 |
※ 암성토시는 콘크리트 및 아스콘포장 모두 침하량 0.125cm시
K30 = 20이상으로 규정한다.
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2. 연약지반
가. 품질관리사항
1) 연약지반 판정기준(일본도로공단 기준)
구 분 | 연약층두께 | N치 | qc(㎏/㎠) | qu(㎏/㎠) | 점성토 및 유기질토 | 10m미만 | 4이하 | 8이하 | 0.6이하 | 10m이상 | 6이하 | 12이하 | 1이하 | 사 질 토 | - | 10이하 | 40이하 | - |
2) 연약지반의 시공과정
① 원지반 정리 : 표토정리 및 측구설치, 지반고 측량
② 지오텍스타일 포설 : 주행성확보 및 층분리목적으로 PP재질의 지오텍 스타일 매트를 포설함
(PET매트도 사용가능)
③ 수평배수층 포설 : 상부배수층확보와 장비주행성 유지 목적(T=0.5~1m)
④ 연직배수재 설치 : 압밀촉진 목적으로 sand drain, scp, paper drain, pack drain등 설치.
⑤ 계측기설치 : 성토시공중 지반거동 관측목적.
⑥ 지오텍스타일 포설 : 성토체 보강, 층분리 목적으로 설치(생략가능)
⑦ 1단계 성토 및 방치 : 1단계 계획고까지 성토진행 후 방치
⑧ 압밀진행 및 강도증가 확인 : 계측 및 시험을 통한 압밀도와 강도확인 후 방치완료기간 결정.
⑨ 다음단계 성토 및 방치 : 확인시험을 통해 다음단계 성토가 가능할 경우 후속공정 진행
(일반적인 성토속도 : 1.5m/월 정도)
⑩ 포 장 : 토공종류 후 예상되는 잔류침하가 허용범위 이내일 경우 포장실시(아스콘포장).
3) 연약지반 처리의 대표적인 공법
○ 점성토 지반
- 치환공법 : 강제치환, 굴착치환등 사용
- 압밀촉진공법 : preloading(선재하공법), 압성토공법등
- 탈수공법 : sand drain, paper drain, pack drain등
○ 사질토 지반
- Vibroflotation공법 : 사수와 진동을 동시에 일으켜 공극사이로 모래나 자갈등을 채우는 방법.
- Sand Compaction Pile(SCP)공법 : 충격이나 진동에 의해 지반에 모래를 압입하여 모래말뚝을
형성하는 공법.
- 폭파다짐공법 : 인공지진, 다이너마이트등을 이용하여 다짐.
- 동압밀공법 : 지반에 추를 낙하시켜 지반을 다지고 잉여수 배제.
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나. 시험법 해설
1)정수위투수시험
가. 적용범위
- 사질토와 같이 투수계수(K)가 비교적 큰 토질에 사용.
- 연약지반개량시 사용되는 Sand mat용 모래에 적용.
나. 시험원리
- 유속(V)은 동수구배(i)에 비례한다는 원리이용.(V=K×i) : Darcy법칙
- 단위시간내의 유량(q) = V×A = (K×i)×A 로 정의되며,
어떤시간내의 유량(Q) = q×t = (K×i×A)×t 이다.
- 즉, 흙에 물을 침투시켜 어떤시간내에 유량,단면적,동수구배등을 측정하여 시료의 양단수두차가
변화했을 때 K를 계산하는 시험이다.
다. 시험결과의 정리
Q = K×i×A×t = K×(h/L)×A×t
∴ K = (Q×L) / (A×t×h) [cm/sec]
* 여기서, K:투수계수, I:동수구배, A:시료단면적, t:소요시간
h:수두차, L:시료길이, Q:메스실린더의 물량
2) 변수위투수시험
가. 적용범위
- 실트, 점토와 같이 투수계수(K)가 비교적 적은 토질에 사용.
- 흙댐, 제방용 흙의 투수계수측정에 적용.
나. 시험원리
- 시험중에 시료양단의 수두차가 일정하지않고 시간에 따라 변화하는 경우 적용.
- 스탠드파이프를 이용하여 시간변화에 따른 수두차를 측정하여 투수계수를 산출하는 투수시험.
다. 시험결과의 정리
K = {(a×L)/(A×△t)} × log(h1/h2) [cm/sec]
* 여기서, a : 스탠드파이프 단면적, A,L : 시료의 단면적 및 길이,
h1,2 : 수위, △t : 측정시간차
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다. 품질기준 1) Sand mat용 모래
구 분 | D15(mm) | D85(mm) | 0.08mm통과율 | K(cm/sec) | 기준값 | 0.075~0.9 | 0.4~8 | 15%이하 | 10-³이상 |
2) Sand drain 및 Pack drain용 모래
구 분 | D15(mm) | D85(mm) | 0.08mm통과율 | K(cm/sec) | 기준값 | 0.1 ~ 0.9 | 1 ~ 8 | 3%이하 | 10-³이상 |
3) 기성연직배수재 공법용 재료(모래이외의 인공배수재)
가. 종류 : paper drain, band drain, plastic board drain
나. 품질기준 : 한롤의 길이는 200m이상, Sand mat상단에서 30cm이상 여유를 두고 절단,
1공내의 배수재연결은 피하고 불가피시는 1공당 1회에 한하여 50cm이상 pocket
방식으로 겹침실시.
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3. 구조물 뒷채움 및 성토법면관리
가. 품질관리사항
1) 뒷채움부 침하원인
- 작업공간 협소로 다짐 미달(대형롤러 사용불가)
- 사용재료 불량시
- 구조물배면 배수처리 불량
- 주위지반의 지지력 차이
- 토압에 의한 구조물 변형시
2) 뒷채움 관리방안
- 승인된 입상재료를 사용하고, 1층 다짐두께는 20cm이하.
- 구조물 양면 동시포설을 원칙으로 하고, 콘크리트의 압축강도가 175kg/㎠이상 또는 28일 양생 후
시행한다.
- 뒷채움 후면은 계단식으로 시공.
- 배수가 양호해야 하며, 대형롤라가 곤란한 장소는 Rammer다짐.
- 교대 및 암거벽체에 각 20cm마다 층다짐관리 marking을 하되, 교대는 하행선 외측 1m에 적색으로
표기하고 암거는 동일장소에 백색으로 표기하여 관리한다.
- 구조물 뒷채움부는 포설다짐 후 현장밀도시험을 실시하여 합격판정 후에만 상부층을 포설하며,
불합격 판정시는 재다짐한 후 재시험을 실시하여 다짐도를 필히 확인하여야 한다.
또한 암거의 뒷채움시는 3층마다 최소1회씩 현장밀도시험등을 실시하여 다짐관리하여야 한다.
- 뒷채움 침하로 인한 아스콘포장의 단차발생시는 절삭후 재포장실시
3) 성토법면 관리방안
- 본체다짐과 동등하게 관리한다.
- 포설 및 다짐시 폭원을 충분히하여 노폭부족으로 별도 성토하는 일이 없도록 관리한다.
- 천막등으로 우수로 인한 법면을 보호한다.
- 법면보호는 식생(떼붙임,파종)과 구조물(블럭,격자공,몰탈뿜어붙이기) 및 이들의 조합으로 구분
시공한다.
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나. 품질기준
1) 비탈면 표준구배
절 토 부 | 성 토 부 | 비 고 | 구 분 | 절토고 | 표준구배 | 구 분 | 성토고 | 표준구배 | 토사 | 0 ~ 5m 5m이상 | 1 : 1.2 1 : 1.5 | 일반부 | 0 ~ 6m | 1 : 1.5 | | 리핑암 발파암 | - - | 1 : 1.0 1 : 0.5 | 고성토부 | 6m이상 | 1 : 1.8 |
※ 표준구배를 원칙으로 하나, 각 위치별 별도의 안정성을 검토하여 구배 조정 또는
기타 법면보강공법으로 사면의 안정을 도모하여야 한다.
2) 법면보호공
- 구조물 법면보호공은 식생공으로 안정이 유지될 수 없는 경우나 경제적, 지형적으로 부적절한
경우에 적용한다.
- 혹서기, 동결기에는 식생공을 피해야 한다.
- 블록공은 점착력이 없는 토사 및 무너지기 쉬운 비탈면에 시공하며 투수성이 양호한 뒷채움
조약돌을 부설하고 배수관을 삽입하여 용수 배출에 유의해야 한다.
- 몰탈뿜어붙이기공은 용수가 많은 법면에서는 피해야 하며, 암절취부의 풍화진행 억제시는
두께 3cm정도, 균열이 많고 붕괴의 우려가 있는 암절취부에서는 Wire mesh를 붙이고
두께 5~10cm정도로 시공한다.
- 심부로부터 용수가 솟아나오는 경우는 유공관등으로 수평배수공을 설치하여야 하며 이때
수평배수공의 길이는 2m이상이어야 한다. |
