본 자료는 보강기술㈜ 김경모 연구소장이 지난 10월 7일 마이다스아이티의 'SoilWorks RE Wall 제품발표회 및 기술세미나'에서 발표한 자료를 요약한 것으로 원문의 취지에 어긋나지 않게 정리해 소개한다.

보강토(Reinforced Soil) 란 지반 속에 작용응력에 대한 인장변형율이 작고 흙과의 결속력이 우수한 형상의 연속성 재료(보강재)를 넣어 지반의 전단강도를 개선하는 방법을 말하며, 철근콘크리트와 유사한 개념이다. 철근콘크리트의 철근이나 보강토의 보강재는 모두 원재료인 콘크리트 또는 흙의 취약점을 보완하는 요소이다.

이러한 보강토 공법을 토류구조물에 적용한 보강토 옹벽은 뒤채움 흙 내에 보강재를 포설하여 수직에 가까운 벽면을 구축하는 흙쌓기 구조물 이다.

1.1. 국내에서의 보강토 옹벽 적용현황

국내 보강토옹벽은 1970년대 말에 소개되어 1980년에 아연도 강판 사용 패널식 보강토 옹벽 적용(시험시공)했으나, 아연도금 기술 부족, 경제성 등의 문제로 활성화되지 못하였다.

1986년에  띠형 토목섬유 보강재와 콘크리트 패널을 적용한 패널식 보강토 옹벽이 도입되면서 도로, 부지조성공사 등에 적용되기 시작하였으며, 1990년대 중반에는 지오그리드형 보강재와 소형 블록을 사용한 블록식 보강토 옹벽이 도입된 후 보강토 옹벽의 적용 실적이 기하급수적으로 늘어나고 있다.

그러나 현장 기술자들의 보강토 옹벽에 대한 인식 및 이해 부족으로 피해사례가 지속적으로 발생하고 있다.

1.1.1. 국내에 사용되고 있는 보강토 옹벽의 종류

국내에서 사용하고 있는 보강토 옹벽은 콘크리트 패널을 사용하는 패널식 보강토 옹벽과 소형 블록을 사용하는 블록식 보강토 옹벽으로 구분할 수 있으며, 이 외에도 보강토 가시설, 식생 보강토 옹벽 등 다양한 공법이 적용되고 있다. 

1.2.  보강토 옹벽으로 가능한 높이는?

시공사례로부터 적절하게 설계, 시공된다면 적용가능 높이는 거의 무제한이라 할 수 있다.

1.3. 보강토 옹벽 설계 시공 기준

보강토 옹벽과 관련하여 국내에서 적용되고 있는 설계, 시공 기준은 다음과 같다.

보강토 옹벽의 시공은 비교적 단순한 작업의 반복과정으로 시공속도가 빠르고, 경제적이며, 고난이도의 기술 필요 없으나,  현장에서 보강토 공법에 대한 기술적 이해 없이 단순한 경험에 의존하여 설계/시방기준을 무시하고 시공함으로서 부실시공의 우려가 있다.

3. 보강토 옹벽의 품질관리

3.1. 시공전

보강토 옹벽 시공전에 설계도서 및 시방서를 확인하여 설계에 적용된 보강토 옹벽 공법의 특징을 파악하고 사용할 재료의 품질기준 및 시공관리기준을 파악하고, 설계도서와 현장의 일치여부를 파악하여 만약 현장여건과 설계도서가 일치하지 않는 경우에는 설계변경해야 한다.

또한 시공전에 기초지반을 확인하여 필요시 치환, 지반보강 등의 대책을 마련해야 하고 지하수 및 용출수에 대한 대책도 마련해야 한다.

보강토 옹벽의 시공에 사용한 자재는 시공전에 사전 검수를 통해 품질기준에 적합한 재료를 사용해야 하며, 대부분의 보강토 옹벽 구성재료는 공장제작 기성제품이므로 품질이 균일하지만 뒤채움 재료는 현장 유용토를 사용하는 것이 일반적이므로 보강토 옹벽 뒤채움 재료로 적한한 것인지 사전에 파악해야 하며, 보강토 옹벽 뒤채움 재료가 갖추어야할 조건은 다음과 같다.

            

3.2. 시공중

3.2.1. 사전 검토

보강토 옹벽 시공전에 설계도서를 검토하여 현장여건과 상이한 경우 설계변경 해야하며, 지장물의 존재여부를 파악한 후 대책을 수립하고, 지하수 또는 용출수의 존재여부를 파악하여 필요한 경우 배수시설을 설치한다.

또한 기초지반이 연약한 경우 적절한 조치가 필요하며 일반적인 보강토 옹벽의 침하 및 부등침하에 대한 한계값은 다음과 같다.

3.2.2. 기초지반에 대한 처리

기초지반이 연약하여 예상침하량이 75mm를 초과하는 경우에는 보강토 옹벽 완성 후 약 2개월 정도 방치하여 침하를 유도한 다음 상부구조물을 시공하면 침하에 따른 피해를 감소시킬 수 있으며, 예상침하량이 300mm 이상인 경우에는 하부지반을 치환 또는 개량하거나 프리로딩 공법에 의하여 미리 침하시킬 후 보강토 옹벽을 시공하는 방법을 적용할 수 있으며, 부지의 제약 등으로 프리로딩 공법의 적용이 곤란한 경우에는 보강토체를 먼저 시공하여 침하가 완료된 다음 전면블록 설치한 후 상부구조물을 시공하는 분리시공법을 적용할 수 있다. 분리시공법을 적용하면 작업공정이 감소하고 공사기간이 단축되며, 공사비를 절감할 수 있는 장점이 있다.

3.2.3. 뒷채움재료의 포설 및 다짐

보강토 옹벽의 품질에 가장 큰 영향을 미치는 것이 뒤채움 재료의 선정 및 다짐관리 이며, 뒤채움 재료의 다짐은 보통 10톤 진동롤러를 사용하며, 벽면근처에서는 소형 진동롤러를 사용한다. 뒤채움 재료의 다짐은 실내시험으로부터 얻은 최대건조밀도의 95% 이상의 다짐도를 확보하도록 관리해야 하며, 현장들밀도 시험이 어려운 경우에는 평판재하시험으로 대체할 수 있으며, 이 때 침하량 0.125mm에 대해 값은 150MN/m3이상 확보되어야 한다.

보강재가 설치된 층에서 작업하는 경우, 보강재 위로 장비가 직접 주행하면 보강재에 손상이 발생하여 보강토 옹벽의 안정성을 저하시키는 원인이 될 수 있으므로, 보강재 위에 흙을 덮은 후에 장비가 진입할 수 있도록 관리해야 한다.

4.1. 지표수 유입의 차단

보강토 옹벽으로 지표수가 유입되는 경우, 전면블록이 탈락하거나 보강토 옹벽에 과도한 변형이 발생하는 등의 피해가 발생할 수 있으므로 강우시 지표수가 보강토 옹벽 내부로 유입되지 않도록 적정한 차수대책이 필요하다.

4.2. 지하수 유입의 차단

지하수 또는 배면 용출수가 보강토체 내부로 유입될 경우 보강토 옹벽에 과도한 변형이 발생하거나, 보강토 옹벽이 붕괴되는 등의 피해가 발생할 수 있으므로, 지하수 또는 배면 용출수가 있는 경우에는 적절하게 배수처리하여 보강토 옹벽 내부로 물이 유입되지 않도록 해야 한다.

4.3. 침수대책

하천변 또는 호수 주변에 보강토 옹벽을 설치하는 경우, 수위 상승시 보강토 옹벽 내부로 유입된 물이 수위 급강하시 적절하게 배수되지 못하면 유효응력의 감소로 인하여 과도한 변형 또는 붕괴 등의 피해가 발생할 수 있으므로 배수가 원활하도록 적절한 대책을 마련해야 한다.

   

5.1. 보강토 옹벽의 주요 피해유형

보강토 옹벽에 발생하는 주요 피해유형은 다음과 같다.

5.2. 피해유형별 원인 및 대책

보강토 옹벽에 발생하는 주요 피해유형의 발생원인 및 대책은 다음과 같다.

   

6.1. 설계도서의 확인

- 현장과 불일치하는 경우 설계변경

- 설계기준에 부합하지 않는 경우 설계변경

6.2. 하부지반 확인

- 필요한 경우 치환, 지반보강 또는 시공방법 변경

6.3. 지하수, 배면 용출수의 확인

- 설계도서에 없는 경우라도 필요시 배수시설 설치

6.4. 시방규정에 적합한 뒤채움 재료 사용

6.5. 시방규정에 맞게 다짐관리

6.6. 지표수/우수 침투방지 대책 수립

- 시공중에도 강우시 배수대책 수립 철저