연약지반 도로토공 - 압밀과 부등침하

개념 정의

연약지반 도로토공은 압축성이 큰 연약 지반 위에 성토하여 노면을 만드는 공사다.

이 공사는 침하와 안정을 함께 관리하는 토공이다.

도로토공에서는 특히 안정과 침하가 함께 걸린다.

압밀 원리

흙 알갱이 사이의 물이 빠지는 데 시간이 걸리는 지반이 연약지반이다.

흙을 쌓으면 간극수압이 먼저 높아지고, 물이 빠지면서 흙이 가라앉는다.

이 현상이 압밀이며, 과잉간극수압이 0이 되면 1차 압밀이 끝난다.

정규압밀 점토의 1차 압밀 침하는 이 식으로 구한다.

두께와 압축지수, 증가 응력이 클수록 침하가 커진다.

도로 확장 부등침하

기존 도로를 같은 높이로 확장하면 부등침하가 생기는 것이 핵심 문제다.

기존 도로는 이미 오랜 시간 압밀되어 안정된 상태다.

반면 확장부는 압밀이 아직 시작 단계라 침하 속도가 크게 다르다.

이 차이가 노면 단차와 부등침하로 나타나 승차감을 떨어뜨린다.

대책 유형

연약지반 대책은 원인에 맞춰 고른다. 크게 치환, 배수, 개량, 보강의 네 유형이다.

배수는 간극수 배출 경로를 짧게 하여 압밀을 앞당기는 방식이다.

침하 억제 수단으로는 선행재하, 저성토, 경량재 성토가 있다.

안정을 확보하려면 한계성토고 이내로 성토 속도와 높이를 조절한다.

계산 예제

가상의 예로 두께 5 m 정규압밀 점토에 40 kPa 증가 응력을 준다고 하자.

먼저 앞부분은 0.3 × 5 를 2.2 로 나눈 0.682 m 이다.

로그 항은 100 을 60 으로 나눈 1.667 의 로그인 0.222 이다.

두 값을 곱하면 약 15 cm 의 1차 압밀 침하가 나온다.

흔한 실수와 채점

감점이 많은 실수는 대책만 나열하고 원인과 연결하지 않는 것이다.

부등침하는 기존 지반과 확장 지반의 압밀 차이에서 생긴다.

채점 포인트는 원인, 대책, 확인 방법의 세 줄이 한 덩어리로 이어지는지 여부다.

정리

연약지반 도로토공의 핵심을 다시 정리한다.

침하는 1차 압밀, 2차 압밀, 잔류 침하로 나누어 본다.

안정은 원호 활동과 측방 유동, 대책은 치환·배수·개량·보강 네 유형이다.

원인별 대책을 쓰고 계측으로 확인하는 것까지 답안에 담는다.