성토지지말뚝

성토지지말뚝의 정의

성토지지말뚝은 연약지반 위 성토체의 하중을 말뚝으로 전달하는 지반보강 공법이다.

말뚝이 하중을 받아 침하와 지지력 부족을 막는 것이 목적이다.

도로와 제방처럼 큰 성토하중이 연약지반에 놓일 때 쓰는 대표 보강공법이다.

하중전달 세 가지 작용

하중이 전달되는 원리는 세 가지 작용의 합으로 설명한다.

첫째는 흙 아칭이다. 성토체 내부의 전단저항으로 하중이 말뚝 두부 위로 이동한다.

둘째는 막작용이다. 보강층이 인장을 받으며 말뚝 사이 연약토의 하중을 말뚝 쪽으로 옮긴다.

셋째는 말뚝이 하중을 지지층이나 주면마찰로 전달하는 작용이다.

아칭이 충분히 발달하면 연약토의 하중이 줄어 침하가 억제된다.

응력비 계산 예

예를 들어 성토 하중 100 kPa, 면적치환비 0.1, 응력비 10을 본다.

연약토 응력은 하중을 an+1-a로 나눈 값이다. 52.6 kPa이다.

말뚝두부 응력은 526 kPa이다. 말뚝이 하중의 약 52.6%를 담당한다.

검산하면 하중 100 kPa와 거의 일치한다. 말뚝이 절반 이상을 담당하는 결과다.

공법 유형 비교

앞 문제의 정답은 막작용이다. 보강층의 인장력이 하중을 옮긴다.

성토지지말뚝은 말뚝 머리 처리 방식과 보강재 유무에 따라 나눈다.

강성말뚝 기초형은 두부 캡이 하중을 직접 받아 말뚝으로 전달한다. 침하 억제 효과가 가장 크다.

토목섬유 보강형은 토목섬유의 인장력이 말뚝 사이 하중을 말뚝 쪽으로 돌려보낸다.

보강토 성토형은 두부 캡 없이 성토재 아칭이 중심이다. 성토고가 낮고 경제성이 중시될 때 쓴다.

장점과 한계

성토지지말뚝의 장점은 부등침하 억제와 공기 단축이다.

말뚝이 성토 하중을 깊은 지반으로 전달하므로 잔류 침하가 줄어든다.

한계는 말뚝 비용이 크고, 두부에 응력이 집중된다는 점이다.

토목섬유는 시공 중 손상과 장기 크리프 거동에 대한 검토가 필요하다.

핵심 정리

앞 문제의 정답은 한계다. 두부 응력 집중은 말뚝 간격과 두부 설계가 좌우한다.

마지막으로 핵심을 정리한다.

성토 하중은 흙아칭으로 말뚝 두부에 모이고, 나머지는 토목섬유 멤브레인이 지지한다.

아칭과 멤브레인 효과를 구분해 설명하는지가 점수를 가른다.