건설기술연구원, 폐콘크리트를 이용한 친환경 조립식 옹벽 건설공법 개발
기존에는 옹벽 건설에 모래나 자갈을 이용하였으나 천연골재는 수급이 어렵고 가격이 비쌀 뿐 아니라 과도한 채취로 인해 자연생태계가 파괴되는 등의 문제점이 지적되고 있다.
반면, 현재 국내 폐콘크리트 발생량은 전체 건설폐기물 발생량의 65% 이상을 차지하고 있으며, 최근의 건설수요 및 건축물수명 등을 종합적으로 고려할 때 이 수치는 꾸준히 증가할 것으로 전망된다.
이에 본원 지반연구부에서는 토목섬유로 만든 지오백 안에 폐콘크리트를 채워 넣은 후, 이것을 레고블록처럼 쌓아 하천제방이나 옹벽을 건설하는 조립식 옹벽 건설공법을 개발하였다.
본 공법은 조립식으로 시공이 간편하며, 재료 수급 면에서 경제성도 뛰어날 뿐 아니라, 시공 후 식생이 가능해 환경친화적 건설이 가능하다.
특히, 천연골재 채취로 인한 자연 파괴를 막을 수 있는 동시에 폐콘크리트를 활용함으로써 환경문제에도 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
[참고]
폐콘크리트를 이용한 레고블록식 옹벽 건설공법 세부내역
□ 폐콘크리트는 기존 콘크리트 구조물의 해체과정에서 발생되며, 환경부 발표자료에 따르면 01년 현재 폐콘크리트 발생량은 66,051톤/일 정도로 전체 건설폐기물 발생량의 약 65% 정도를 차지하고 있으며, 최근의 건설수요 및 건축물 수명 등을 종합적으로 고려할 때 폐콘크리트 배출은 꾸준히 증가할 것으로 전망됨.
□ 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽은 지오백 안에 폐콘크리트 골재를 넣어 중력식 옹벽으로 이용함과 동시에 전면을 식생 처리하는 공법으로서 폐콘크리트의 활용을 극대화 할 수 있을 뿐만 아니라 배수성, 환경친화성 등을 가지고 있다.
□ 현장 시험시공
- 현장 개요
경기도 광주시에 위치한 “(주)○○콘크리트 공장 부지 내 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽 시공현장”이다. 본 현장의 계측대상 옹벽은 시공높이가 5m 정도의 단면으로, 다양한 계측기를 매설하여 현장계측을 실시하였다. 본 현장은 원지반에 점토층이 최대 6.0m 정도로 분포하고 있다, 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽의 뒤채움재로 사용된 흙은 본 현장에 넓게 분포되어 있는 화강풍화토를 사용하였으며, 화강풍화토를 사용하였으며, 현장 자연함수비 14.5%, 현장 단위중량2.03 t/m3 정도 이다.
- 평가항목
폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽의 안정성 검토를 위하여 수평토압계 5개, 침하판 5개, 변형핀 4개, 경사계 1개, 간극수압계 1계를 매설하여 시공 중과 시공 후의 계측을 수행하였다.
- 계측 결과
현재 시공된 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽은 현장시험시공 결과로부터 얻어진 벽체의 변위 및 수평토압, 폐콘크리트 지오백 옹벽의 변형 등을 고려해 볼 때 전체적으로 안정한 것으로 평가되었으며, 또한, 지오백 옹벽은 재활용 순환골재 사용에 따른 경제성 및 조립 시공에 따른 시공성 향상 등의 효과가 있을 것으로 평가되었다
· 지오백 옹벽에 작용하는 최대수평토압은 시공완료 후 39일 경과 시 옹벽 저면에서 0.35t/m2 정도로 나타났으며, 성토높이에 비례하여 토압이 증가하여 랭킨토압과 유사한 경향을 나타내었다.
· 수평변위는 약 4.35cm(옹벽 높이, H의 0.87%) 이하로, 유사 구조물인 보강토옹벽의 허용 변위 0.03H를 기준으로 안정한 상태인 것으로 평가되었다
· 최대침하량은 3.7cm 정도로 옹벽높이 H의 0.38～0.74%인 것으로 평가되었다.
· 지오백 옹벽의 지중수평변위는 옹벽 높이 3.5m에서 최대수평변위 2.2mm가 발생하고, 옹벽 저면으로 갈수록 서서히 감소하여 옹벽 높이 1.0m 이후 0.3mm 이하로 일정해지는 안정된 특성을 나타내었다
· 지오백 옹벽 저면의 간극수압 특성은 지오백 및 폐콘크리트의 배수특성에 기인하여 자연적으로 완전 배수 특성에 기인하여 시공완료 후 39일 경과 시 최대 0.07 kg/cm2 정도로 수압이 작용하지 않는 것으로 평가되었다.
□ 지오백 옹벽의 시공(안)
지오백 옹벽의 시공 순서는 그림 1에서 보듯이 1) 지반의 안정화를 위한 기초 다짐, 2) 90cm×90cm×120cm 크기의 지오백 준비, 3) 폐콘크리트 재생골재를 이용한 지오백 속채움, 4) 장비를 이용한 1단을 설치, 5) 지오백 상단을 평평하게 수평 정리 및 2단 설치 후 3)～5) 단계를 반복 수행하여 시공하며, 필요 시 전면 식생처리를 수행한다. 다음은 지오백 옹벽의 각 시공 단계별 유의 사항이다.
(1) 지반의 안정화를 위한 기초 다짐
기초 지반 안정 처리는 소요의 지지력을 확보할 수 있도록 시공 현장이 견고한 지반일 경우 장비를 이용하여 다짐도 95% 이상으로 다지며, 연약지반일 경우 소요의 지지력을 확보할 수 있는 깊이까지 치환 후 다짐을 수행한다. 한편, 기초지반 처리 시 수압에 의한 영향을 최소화하기 위한 배수관을 설치한다.
(2) 지오백 준비
지오백은 앞서 언급한 재료 특성을 만족하는 90cm×90cm×120cm 크기의 토목섬유 포대를 준비한다. 이때, 지오백의 파손 여부를 육안으로 확인한다.
(3) 지오백 속채움
지오백 속채움 작업은 앞서 언급한 재료 특성을 만족하는 폐콘크리트 재생골재를 호퍼를 이용하여 수행하며, 속채움 작업 시 지오백의 찢어짐, 과도한 배부름, 처짐, 속채움재 사이의 과도한 공간 발생, 단정한 외관 유지 등에 유의하여야 한다.
(4) 1단 설치
속채움 완료 후 장비를 이용하여 계획된 지점에 지오백을 설치한다. 이때, 이동 및 설치 시 지오백 형태가 유지되도록 주의하여야 한다.
(5) 상단 수평 정리 및 2단 설치
지오백의 2단 설치는 폐콘크리트 재생골재 및 소형 콤팩터 등을 이용하여 기 설치된 지오백 상단 수평 정리 완료 후 수행한다. 이때, 2단 설치 시 계획된 단면 형성을 위한 뒷물림 길이에 유의하여 시공하여야 한다.
(6) 전면 식생처리
지오백 옹벽은 전면 경사가 70° 이상으로 자연식생이 불가능하여 식생용 백을 이용하여 전면 식생처리를 수행한다. 이때, 지오백 옹벽의 전면은 철망 등을 이용하여 지오백과 식생용 백을 고착시키기 위한 고정용 구조체를 설치하여야 한다.
한편, 식생용 백은 일반적으로 고밀도 폴리엔틸렌 이나 천연 황마사를 이용하여 가로 40㎝ x 세로 60㎝ 크기로 제작된 백의 안쪽 면에 종자와 비료를 부착 시킨 후 흙으로 속채움하여 배면에 토사가 없는 경우에도 식생이 가능하며, 시공 방법은 지오백 옹벽 전면을 따라 적층하는 형태로 시공한다. 그림 2는 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽 시공장면을 보여주고 있다
□ 결론
이상과 같이 현재 시공된 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽은 현장시험시공 결과로부터 얻어진 벽체의 변위 및 수평토압, 폐콘크리트 지오백 옹벽의 변형 등을 고려해 볼 때 전체적으로 안정한 것으로 평가되었으며, 또한, 폐콘크리트를 이용한 조립형 중력식(지오백) 옹벽은 재활용 순환골재 사용에 따른 경제성 및 조립 시공에 따른 시공성 향상 등의 효과가 있을 것으로 평가되었다.
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