38. 샌드드레인과 샌드파일(sand drain and sand pile)

샌드드레인은 1925년 Moran에 의하여 고안된 것이 최초인데 Moran의 고려가 실제로 적용된 것은 San Francisco-Oakland Bay Bridge의 동쪽 지반개량공사이다. 이를 계기로 California High-way Department 가 1933∼1934년에 실내실험과 현장실험을 하였고, 1934년에 최초의 샌드드레인 타설장치를 완성하였다. 이러한 실험은 Porter의 노력에 의하여 성공을 거두었는데, 그 기록은 제1회 국제토질기초공학회에서 발표되었다. 그 후 샌드드레인 공법의 채용은 증가하고 그것과 함께 이론적 해석이 요구되어 많은 연구자의 주의를 끌게 되었는데 Rendulic 과 Carrillo가 그 대표적이다. 1948년에는 Barron이 "Consolidation of fine-grained soils by drain Wells"라는 논문을 발표했는데 이것이 carrillo의 연구보다도 완전한 이론해석이라고 평가되고 있다. 버티컬드레인 공법은 Terzaghi의 압밀이론으로부터 유도되어 고안된 것인데 Terzaghi 에 의하면 압밀에 요하는 시간 t 는 최장배수거리 H와 압밀계수 Cv에 의하여 결정된다.

따라서, 압밀시간을 단축하기 위해서는 다음 ①, ② 중 어느 것을 실행해도 좋다.

① 압밀계수를 크게 한다.

② 최장배수거리를 작게 한다.

이중 ① 은 흙의 성질 자체를 변화시키는 것이므로 일반적인 실용화는 불가능하다. 나머지 수단은 ②인데 여기서 착안한 것이 버틸컬드레인 공법이다. 이 공법에서는 배수로를 설치하는데 목적이 있으므로 가장 이상적인 드레인 우물은 드레인 우물 내에서 유수저항이 없는, 예를 들면, 다른 재료로 매입하여 허물어지지아니한 보링공과 같은 것이다. 따라서, 드레인공을 필요로 하는 연약한 지반에서는 구멍의 형상유지가 곤란하므로 모래 같이 투수성이 양호한 재료를 사용한 드레인 우물을 건설하게 된다.

최근 샌드드레인 등의 버티컬드레인 공법의 효과가 의문시 되고 있으나 버틸컬드레인이 휴요하다고 하는 사례는 많이 발표되어 이를 무시할 수는 없으며, 이러한 사례가 바다 인근에 많이 있다는 것을 주목할 필요가 있다.

압밀계수가 큰 경우는 버틸컬드레인 공법이 불필요하며, 버티컬드레인 공법에적합하지 아니한 것이라 생각되는 토질은 이차압밀이 일차압밀에 비하여 대단히 큰 흙 등이다.

샌드드레인 공법과 형태적으로 대단히 유산한 공법이 샌드파일 공법이다. 이 두가지의 공법은 혼동하여 부르고 있지만, 각기 주된 목적이 다르기 때문에 주의 해야 하며, 샌드드레인은 정확히는 Sand drain well 이다.

따라서, 샌드드레인 공법에는 모래지반에 타설하는 것과 점토지반에 타설하는 것이 있다. 전자는 다짐을, 후자는 샌드파일과 원지반과의 복합지반을 조성하여 지반의 강도를 증가하는 것인데 이 후자가 샌드드레인과 혼동되는 것이다.

이상으로 기술한 샌드드레인과 샌드파일과의 사이에 존재하는 주된 목적의 차이점을 요약하면 다음과 같다.

샌드드레인은 압밀 촉진을 위한 드레인 우물의 건설과 유지의 수단으로 모래를 사용하기 때문에 투수성이 문제이다. 한편, 연약지반 중에 타설된 샌드파일은 파일자체의 강도 또는 종래지반과의 복합지반의 조성을 주목적으로 한 것이다. 이 목적이 더욱더 명확한 것은 모래를 고밀도 상태로 타설하는 샌드컴팩션파일 공법이다. 샌드드레인에도 드레인 효과는 있으며, 횡방향응력 증가에의한 압밀도 기대할 수 있다. 샌드파일을 타설한 지반에서도 어느 정도는 모래치환에 의한 지반강도의 변화는 있다. 따라서 이러한 양자는 그 주된 목적이 다르기 때문에 주의하여야 한다.