연약한 지반 개량공법 뭐가 달라졌나

 

연약한 지반 개량공법 관련 뉴스를 보다가 눈에 띄는 기술이 하나 있었는데요. 계룡건설이 파일웍스, DL건설, 한화 건설부문과 함께 3차원 지반 교반장치를 이용한 신기술을 공동 취득했더라고요. 기존 교반 방식이 수평 방향만 처리하던 것과 달리 상하 방향까지 동시에 섞어서 테이퍼형 개량체를 만드는 구조라, 저희 홈체크에서도 관련 구조안정성 이슈가 앞으로 어떻게 바뀔지 관심 있게 지켜보고 있습니다.

 

기존 연약 지반 개량공법의 한계는 무엇이었나

 

연약지반은 말 그대로 지반이 약해서 건물이나 구조물을 올리면 침하가 발생하는 땅을 말하는데요. 그동안 현장에서 가장 많이 쓰던 방식은 시멘트 계열 경화재를 주입해서 땅속에 기둥 모양의 개량체를 만드는 거였어요. 문제는 이 기둥이 원통형으로만 형성된다는 점이었거든요. 위아래 두께가 동일하다 보니 하중이 집중되는 상부와 하부의 응력 분포가 균일하지 않았던 거죠.

 

기존 원통형 개량체는 수평 교반만 가능해서 구조안정성 확보에 한계가 분명했습니다.​ 대형 장비가 필요한 경우도 많았고, 시공 중 소음과 진동이 커서 도심지 현장에서는 민원이 잦았다는 점도 현장 담당자들이 자주 언급하는 부분이에요. 저희 홈체크에서 구조안전진단을 수행할 때도 지반 개량 이력이 불분명한 현장을 종종 만나게 되는데, 기존 공법으로는 개량 품질을 균일하게 관리하기가 쉽지 않았던 거죠.

 

3차원 교반장치가 만드는 테이퍼형 개량체

 

이번에 취득된 신기술의 핵심은 3차원 지반 교반장치에 있는데요. 날개형 교반 날개와 스크류형 교반 장치를 결합해서 수평 방향뿐 아니라 상하 방향까지 동시에 섞는 구조더라고요. 이렇게 하면 지중에 형성되는 개량체가 원통이 아니라 위가 넓고 아래가 좁은 테이퍼 형태로 만들어지는 거예요.

 

테이퍼형이 왜 좋은지는 실제 하중 분포를 생각해 보면 바로 이해가 되는데요. 건물 하중은 상부에서 넓게 퍼지다가 아래로 갈수록 집중되는 특성이 있거든요. 테이퍼형 개량체는 상부를 넓게 형성해서 하중 분산 효과를 높이고 구조안정성을 크게 개선한 것이 핵심입니다.​ 기존 원통형 대비 개량 범위가 넓어지면서도 경화재 사용량은 비슷하거나 오히려 줄어드는 효과도 기대할 수 있다고 합니다. 현장에서는 시공 속도도 기존 공법 대비 빨라진다는 평가가 나오고 있고, 경화재 주입량을 설계 단계에서 정밀하게 조절할 수 있어서 재료비 측면에서도 효율적이라는 의견이 많더라고요.

 

소형장비로 저소음 저진동 시공이 가능한 이유

 

현장에서 바로 체감되는 장점 중 하나가 소형장비 시공이 가능하다는 점이에요. 기존 대형 교반 장비는 작업 반경이 넓어서 도심 밀집 지역이나 협소한 부지에서는 투입 자체가 어려웠거든요. 이번 신기술은 교반장치를 소형으로 설계해서 접근성이 좋지 않은 현장에서도 사용할 수 있도록 만들었더라고요.

 

저소음 저진동이라는 점도 꽤 중요한데요. 도심지 건설 현장은 인근 건물과의 이격 거리가 짧은 경우가 많아서 시공 중 진동이 주변 구조물에 영향을 줄 수 있거든요. 소형장비 기반 저소음 저진동 시공은 도심지 연약지반 현장에서의 민원 리스크를 크게 낮출 수 있습니다.​ 저희 홈체크에서 인접건축물 현황조사를 할 때도 시공 진동 영향을 확인하는 항목이 있는데, 이런 공법이라면 주변 피해 우려가 상당히 줄어들 거라는 생각이 들었어요. 장비 전도 사고 위험도 대형 파일 장비에 비해 크게 낮아지니까 현장 안전 관리 면에서도 확실히 이점이 있다고 봅니다.

 

지반 액상화 대응과 앞으로의 가능성

 

2017년 포항 지진 이후 국내에서도 지반 액상화에 대한 관심이 크게 높아졌는데요. 액상화는 지진이 발생했을 때 포화된 연약지반이 순간적으로 액체처럼 변하면서 건물 기초가 가라앉는 현상이에요. 국가 차원에서도 액상화 대응 기술 개발이 과제로 지정된 상태인데, 이번 테이퍼형 개량 기술이 그 방향에 부합하는 부분이 있다고 하더라고요.

 

테이퍼형 개량체가 기존보다 넓은 범위를 안정화시키기 때문에 지진 시 지반 유동 억제 효과가 커질 수 있다는 건데요. 물론 액상화 대응 성능은 추가적인 실증과 검증이 더 필요한 단계이긴 합니다. 포항 지진 이후 액상화 대응이 국가 과제로 떠오르면서 연약한 지반 개량공법의 기술 수준도 빠르게 높아지고 있습니다.​ 앞으로 해안 매립지나 하천 인접 부지에서 이 공법이 어떤 성과를 보여줄지 지켜볼 만한 대목이에요. 대형 건설사 네 곳이 공동으로 신기술을 취득한 만큼 실제 현장 적용 사례가 빠르게 늘어날 가능성도 높아 보입니다.

 

자주 묻는 질문

 

 

Q. 연약지반 개량공법은 어떤 현장에 적용되나요?

 

A. 해안 매립지, 하천 인접 부지, 점토층이 두꺼운 지역처럼 지지력이 부족한 현장에 적용됩니다. 건축물 기초 침하를 방지하기 위해 설계 단계에서 현장 조건에 맞는 공법을 선정하게 됩니다.

 

Q. 테이퍼형 개량체와 원통형은 어떻게 다른가요?

 

A. 원통형은 위아래 두께가 같지만 테이퍼형은 상부가 넓고 하부가 좁아 하중 분산에 유리하고 같은 경화재로 더 넓은 범위를 안정화할 수 있습니다.

 

Q. 지반 액상화란 어떤 현상인가요?

 

A. 지진 시 물로 포화된 모래 지반이 순간적으로 액체처럼 변하면서 건물 기초가 침하되거나 기울어지는 현상입니다.

 

참고자료

계룡건설, 연약지반 개량 건설신기술 취득 — 굿모닝경제

계룡건설, 연약지반 개량공법 신기술 취득 - 굿모닝경제