51. 심층혼합처리공법(deep mixing method of soil stabilization)

 심층혼합처리공법은 1960년대 석회에 의한 심층혼합처리공법인 DLM공법이 개발된 이후 시멘트계 고화재를 연약지반에 주입하여 교반하는 CDM 공법이 널리 이용되고 있으며, 그 후 분체분사교반의 DJM 공법이 1970년대에 개발되었다.

심층혼합처리에 사용되는 고화재로서는 시멘트계 고화제, 석회, 석고 및 슬래그 등이 사용되고 있으며, 어느 재료나 고화재에 의한 흡수, 포졸란반응, 수화작용 등에 의해 점토입자를 응집, 단립, 고화시켜 연약지반을 개량한다. 심층혼합처리의 개량과정은 개량이 전반적으로 행해지는가 부분적으로 행하여지는 가에 따라 그림 51-1과 같이 4가지의 개량방법이 있다.

블록식은 구조물의 기초가 되는 연약지반을 전면적으로 개량하는 방법이며, 격자식이나 벽식의 심층혼합처리는 개량토의 강도를 상당히 크게하여 개량토량을 줄이는 방법이다. 말뚝식 개량의 경량구조물의 기초지반 개량이나 압밀침하량의 감소를 목적으로 이용되는 경우가 많다.

심층혼합처리 설계에서는 개량지반의 토질을 향상시킨 지반으로 취급하거나 또는 개량부분을 지반속의 기초구조물로 취급하는 것 2 가지로 분류할 수 있다.

개량강도가 작을 때는 일반적으로 개량지반 또는 복합지반으로 설계하며, 개량강도가 클 때는 흙보다도 빈배합콘크리트에 가까운 성상을 나타내게 되므로 지반속 기초구조물로 설계한다. 이는 개량강도가 원지반 보다 높을 때는 지반이라기 보다는 케이슨이나 말뚝과 같은 역학거동을 나타낸다. 그러나 현재는 어느 정도의 개량강도부터 지중 기초구조물로 취급하는 것이 좋은 가는 규정되어 있지 않다. 이 때문에 흙구조물로서 지반을 취급하는 것과 지중 기초구조물로 취급하는 것을 모두 검토하여 설계를 하는 경우가 많다.

예를 들면 블록식 안정은 개량부분을 강체로 보아 그림 51-2와 같이 활동, 전도, 반력, 지지력에 대한 안정을 검토하는데 이를 외적안정이라 한다.

그 다음 개량부분에 발생하는 압축, 인장, 전단응력과 개량강도를 비교하는데 이를 내적 안정이라 한다. 이어서 개량부를 지중구조물로서 원호활동의 설계를 하고 또한 개량부분의 압밀침하량은 고려하지 않아도 된다.

그러나 개량부분 아래에 연약지반이 남아 마찰에 의해 지지될 때는 하부 연약지반의 압밀침하를 검토하여야 한다. 격자식이나 벽식 개량에 있어서도 기본적으로는 블록식과 같이 설계한다.

교반방법은 기계교반, 고압분사교반, 고아분출-기계교반으로 분류되며, 심층혼합처리의 육상 시공 시스템의 구성은 그림 51-3과 같이 개량기 본체부와 고화제 플랜트부는 사일로, 물탱크, 고화재 공급기 등이 있으며, 해상혼합처리는 선박 위에서 시공하는 시스템으로 되어있다.

또한 고압분사교반공법은 시추기를 사용하며, 고화재의 첨가방식에 따라 슬러리공법과 분체공법으로 나누어 진다.

심층혼합처리의 적용분야는 성토 등의 활동방지, 침하저감, 측방유동방지, 구조물의 기초, 기초말뚝의 수평저항 증가, 교대배변의 활동방지, 굴착면의 안정, 인접 구조물의 침하방지, 지중매설 구조물의 침하방지 등에 이용된다.