19. 드레인에 의한 액상화 대책공법

   개설

 모래다짐 말뚝공법은 포화모래지반에서 발생되기 쉬운 지진시 액상화 대책의 대표적인 공법으로 현재까지 이용되고 있다. 그런데 이 다짐공법은 시공실적이 많아 신뢰성이 높으나 시공시에 소음, 진동 공해가 발생하고 인접 구조물에 변형을 줄 우려가 많으므로 도심지, 기설 중요 구조물 주변 등에서의 시공은 적합지 않다.

한편 드레인에 의한 액상화 억지공법은 저소음, 저진동으로 시공이 가능하고 인접 구조물에 대한 변형의 영향이 적으므로 다짐공법 시공이 곤란할 경우에 많이 이용되고 있다.

이 공법은 ① 자갈 또는 배수관을 지반 중에 설치하여 지반의 투수성을 높이고 지진시 모래층 내에 생기는 과잉간극수압의 상승을 억지하여 액상화를 방지하는 방법, ② 지수벽과 펌프롤 병용하여 지하수위를 저하시켜 액상화를 어렵게 하는 방법 2가지가 있는데 여기서는 ① 의 방법에 대해서만 기술하고자 한다.

   가. 자갈 드레인에 의한 방법

 그림 19-1은 이미 발표된 논문을 참고로 자갈 드레인의 설치형태와 그 명칭을 분류하여 정리한 것이며, 자갈 대신 쇄석을 사용하는 경우도 있다. 자갈 드레인에 관한 초기의 연구로서 Seed 와 Booker에 의한 연구에서는 그림 19-2(c)와 같이 원주상의 자갈 드레인을 등간격으로 배치하는 것으로 가상하였으나 그 후의 연구에 의하여 그림 19-2(a), 그림 19-2(b)의 설치 방법은 드레인이 원주상인 경우가 많아 액상화에 의한 피해방지 메커니즘이 그림 19-2(c)와 약간 다르다.

최근에는 그림 19-2(c)와 같은 설치형태의 것은 그림 19-2(a), 그림 19-2(b)와 구별되므로 자갈말뚝, 쇄석말뚝 등으로 불리어 진다.

말뚝이라는 말은 모래다짐말뚝과 같이 시공시에 드레인 자신 및 주변지반의 밀도를 높힐 수 있다는 의미가 들어 있다고 생각된다. 실제로 시공시의 소음, 진동이 어느 정도 허용되면 드레인 시공시에 어는 정도 다짐효과를 기대할 수 있는 경우도 있다.

   나. 인공재료 드레인에 의한 방법

 표 19-1은 이미 발표된 논문을 참고로 인공재료의 드레인에 의한 액상화 대책공법을 분류한 것이다. 기능으로 보면 말뚝 및 보강재에 드레인 기능을 추가한 것과 배수기능 만을 기대하는 것이 있다.

전자는 지반 내의 과잉 간극수압이 상승할 때에도 말뚝 및 보강재에 접하는 면에서의 유효응력저하를 경감하고 말뚝 및 보강재의 본래 기능이 손상되지 않게하는 동시에 지반 내 과잉 간극수압 상승도 어는 정도 억지를 하는 것이다.

후자는 지반 내의 과잉 간극수압 상승을 배수효과 만으로 억지하는 것이다. 배수기능만을 기대하는 인공재료 드레인으로서 현재까지 제안되어 있는 것은 파이프 드레인 과 판상 드레인이 있으며, 그 설치 방법은 자갈 드레인과 같이 그림 19-2(a), (b), (c)의 3종류가 있다.

인공재료의 드레인에 관한 연구가 시작된 것은 최근이므로 연구사례는 적다.

앞으로는 인공재료의 다양화와 조합 수의 증가에 의하여 인공재료 드레인에 의한 액상화 대책공법의 종류는 점점 증가될 것으로 본다.