29. 바이브로플로테이션공법(vibroflotation method)

 이 공법은 모래지반에 진동기를 관입시켜 진동과 주수효과로 지반을 다지는 공법이다. 1930년경 독일에서 히틀러가 고속도로를 건설할 때 국방상의 이유로 단기간에 완성할 필요가 있었다.

그 당시 독일에서는 도로건설시에 2년 정도의 방치기간을 두고 교통하중에 의한 자연전압을 한 후 포장을 하였다. 그런데 이 고속도로에서는 이 방치기간 없이 신속히 포장을 할 필요가 있어 인공적인 다짐공법을 연구하게 되었다.

이 연구에서는 모래지반 다짐공법이 검토되어 프록터래머 및 진동다짐기계가 처음으로 만들어지고 다짐효과 판정에 상대밀도를 사용하게 되었다.

모래지반의 진동다짐효과는 진동기를 지표면에 놓고 지반특성을 조사연구할 때 우연히 발견된 것으로서 이 성질을 이용하여 진동다짐기를 처음 만들게 되었다.

그 후 진동에 의하여 깊은 모래지반을 다지는 바이브로플로테이션공법은 1936년에 발표되었으며, 발명자인 유태인은 그 후 미국으로 건너가 1944년경부터 미국에서도 시도되었다.

시공방법은 먼저 선단 젯트구멍(진동기 하단)에서 물을 분사, 진동을 하면서 진동기를 지반에 관입시켜 소요심도까지 관입되면 선단의 분사를 중지하고 진동기 상단에 있는 횡분사로 변환하여 진동기 부근의 지반을 물로 포화하면서 진동을 한다.

이 때 지표면에서 진동기 주변에 될 수 있는 한 거친 모래 등의 보급재를 투입하고 진동기 부근 지반에 진동이 잘 전파되어 밀도 증가효과가 커지도록 한다.

2∼3분 정도 진동을 시킨 후 진동체를 50cm 정도 올리고 같은 다짐작업을 반복하여 하부에서 지표면까지 점차적으로 다짐을 하며, 모래의 진동다짐 기구는 본질적으로 판명된 것은 아니나 모래를 다지는데는 강력한 진동이 가장 효과적이다.

실내시험에 의하면 500 gal 정도의 가속도가 모래에 가해질 때 몇 분 사이에 거의 최종적인 다짐상태로 된다. 이 외에 진동다짐에 효과적인 상태는 물로 포화된 상태이며, 물이 모관현상을 나타내는 비포화상태에서는 효과가 털어진다.

실제의 지반에서 건조된 모래는 없으므로 포화상태의 모래에 진동을 주게 된다.

만약 지반 중에 진동가속도 500 gal 정도의 다짐으로 1,500∼1,800 rpm 정도의 모터로 진동을 줄 때 0.2 mm 정도의 진폭이 있는 곳까지는 다짐이 잘된다.

포화된 모래에 진동을 가하면 입자가 물에 뜬 상태와 같이 유동화상태로 되어 시간과 함께 모래입자는 침강하여 다져진다. 이 유동화된 상태의 모래지반에는 굵은 모래 등을 압입하기 쉬우므로 바이브로플로테이션공법에서 보급재료를 투입하는 이유는 이 압밀효과와 주위 지반으로의 진동 전달효과 2가지가 있다.