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한국방재학회논문집

제12권 1호 2012년 2월

pp. 153 ~ 158

지반방재

말뚝지지 경량콘크리트 기층을 적용한 포장 설계인자의 해석적 연구

Analytical Studies for Design Parameters of the Pavement Applyingthe Light-Weight Concrete Subgrade Supported by Piles

이병식*·이운진**·송용선***·이관호****

Lee, Byung Sik·Lee, Woon Jin·Song, Yong Sun·Lee, Kwan Ho

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Abstract

Mitigation of influence of settlements on road structures is the most important considerations in designing of coastal road on

soft ground. Improvement methods of soft ground have been applied traditionally, even though embed potential problems of long

construction period and high cost. Accordingly, an innovative alternative pavement system has been suggested and studied for

field applications, where the light-weight concrete subgrade supported by piles is applied to reduce pavement settlements devel-

oped due to soft ground. In this paper, in order to design reasonably and apply effectively the pavement system to the field, a

series of parametric study applying finite element analysis was conducted to examine the effects of design parameters, such as the

length and space of piles, the thickness and shear strength of soft ground. As a result, it has been concluded that the use of a light

weight pavement was very effective in reducing the settlement of pavement. Also, the results of investigation on influence of

design parameters on settlements could be suggested as technical informations to be referred for the design of light-weight pave-

ment systems applied on future coastal roads, e.g., estimating the adequate length and space of piles corresponding to the con-

dition of soft ground.

Key words : Road on coastal area, Light-weight pavement, Light-weight concrete, Pile supported pavement

요 지

연약지반이 광범위하게 산재한 연안역에 설치되는 해안도로는 도로의 공용성에 대한 지반침하의 영향을 최소화할 수 있도록

설계하는 것이 관건이다. 이를 위해 전통적으로는 연약지반 처리 공법을 적용하지만 공사기간 길고 비용이 상대적으로 높다는

문제점이 있다. 개선 대안으로 말뚝 기초로 지지하는 경량기포콘크리트 포장구조를 적용하여 침하를 경감시키는 경량포장공법이

제안되어 현장적용을 위한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 제안된 경량포장공법의 적정 설계 및 효과적인 현장적용을 위

해 말뚝 길이 및 간격, 연약지반 두께 및 비배수 전단강도 등을 주요 설계인자로 설정하고 이들 값의 변화가 포장시스템의 침

하에 미치는 영향을 검토하는 수치해석 매개변수 연구를 수행하였다. 연구 결과 경량포장체를 적용하는 경우 침하량 감소 효과

가 탁월함을 확인하였으며, 이러한 검토결과들을 향후 연안역 해안도로 경량포장 설계 시 주어진 지반조건에 따른 적정 말뚝

규격, 길이 및 설치간격 등의 결정에 참고할 수 있는 기술자료로서 제시하였다.

핵심용어 : 연안역 해안도로, 경량포장, 경량콘크리트, 말뚝지지 포장

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1. 서 론

최근 새만금 방조제 완공 등 연안역 개발이 활성화 되면서

해안도로 개발수요가 증대되고 있다. 해안도로는 주로 연약지

반 상에 축조되는 경우가 많다. 이 때 상부하중에 의해 연약

기초지반 침하, 전단파괴 등으로 도로파손의 문제점이 빈번히

발생한다. 따라서 해안도로 설계 및 시공에서는 수반되는 침

하문제 해결이 중요하고 침하에 의한 피해를 완화하기 위한

포장구조 및 기초 공법 개발이 필요하다.

해안도로 침하문제 해결을 위해 전통적인 방안으로 프리로

딩, 약액 주입 등의 연약지반 처리 공법이 주로 제안되고 있

다(한국지반공학회, 2003). 최근에는 경량표층, 기포콘크리트

경량 기층 및 포장층을 지지하는 말뚝기초로 구성한 경량포

장공법을 적용하여 침하문제 해결과 더불어서 신속한 도로시

공을 도모하는 연구가 진행되고 있다(이 등, 2009; 김 등,

2009; 공주대학교, 2010).

****정회원·공주대학교 공과대학 건설환경공학부 교수(E-mail: blee@kongju.ac.kr, 교신저자)

****공주대학교 대학원 건설환경공학과 석사과정

****공주대학교 공과대학 건설환경공학부 교수

****정회원·공주대학교 공과대학 건설환경공학부 교수

154 한국방재학회논문집, 제12권 1호 2012년 2월

총체적인 경제성 등의 장점을 기대하여 유사한 경량포장공

법을 적용한 외국 사례가 있지만(FHWA, 2004; Hoppe 등,

2006), 국내에서는 시공사례나 관련 설계자료 축적을 위한 연

구가 부족하여 공법의 현장적용에는 아직도 한계가 있다. 따

라서 연안역 해안도로의 경제성과 안정성 향상 면에서 매우

기대되는 이 경량포장 공법을 국내에서 적용하기 위해서는

관련한 재료개발, 설계 및 시방에 대한 연구가 절실히 필요

하다.

이러한 연구의 일환으로 본 논문에서는 충남 연안역 연약

지반에서 경량포장공법을 적용할 경우 말뚝간격, 말뚝길이, 연

약지반 두께 및 비배수 전단강도 등의 하부기초 설계인자들

의 변화가 포장체 침하거동에 미치는 영향을 유한요소해석으

로 분석하는 매개변수 연구를 수행하였다. 매개변수 연구 결

과를 기반으로 경량기층 적용 효과를 검토하고, 더불어서 지

반조건에 따른 적정 말뚝 규격 및 설치간격, 길이 등의 결정

에 참고할 수 있는 기술자료로서 제시하고자 한다.

2. 경량포장 구조 및 지반의 유한요소해석

2.1 해석대상 대표 단면

경량포장공법을 적용한 경량포장체 및 지반시스템을 고려

하여 유한요소해석을 수행할 대표단면을 그림 1에 보인 바와

같이 설정하였다.

대표단면에서 지층은 깊이 증가에 따라 사질토층(2 m), 점

토층(8~18 m), 풍화암층(5 m)으로 구성된다. 이러한 지층 조

건은 충남 연안역 지반특성(이경중 등, 2011)에 근거하여 현

장조건을 최대로 반영하여 설정하였다. 경량포장체는 상부로

부터 아스팔트 표층(0.2 m), 기포콘크리트 기층(0.6 m)으로 구

성되며 지층 위에 놓여 있다. 말뚝 두부는 기층 저면, 즉 지

층 표면에 있고, 간격(s)과 길이(L)는 말뚝 직경(D)와 연약지

반 두께(t)에 대한 배수값으로 나타내었다.

2.2 재료 별 응력-변형 모델 및 물성치

해석대상 대표단면에 포함된 포장체, 지층, 말뚝 등을 유한

요소해석에서 각 재료로서 구분하였으며, 각각에 대해 적용한

응력-변형 모델들은 표 1에 정리한 바와 같다. 여기서 특히

연약지반에 대해서는 압밀을 고려한 침하현상을 모델링하고

자 일반적으로 적용하는 Mohr-Coulomb 모델 대신 수정

Cam-Clay 모델을 적용하였다.

한편, 각 재료의 응력-변형 모델에서 요구되는 물성치를 추

정하기 위해 충남 연안역 지반특성(대전지방국토관리청 1,

2009; 대전지방국토관리청 2, 2009; 이 등, 2011), 포장체 및

콘크리트 재료 특성 등을 고려하였다. 점토층에 대한 수정

Cam-Clay 모델 물성치는 비배수 전단강도(cu) 20~75 kPa 범

위에 적절한 값을 추정하였다. 포장체의 경량성을 도모하기

위해 기층재로서 적용한 기포콘크리트의 물성치는 표 2에 보

인 바와 같은 물리적 특성을 고려하여 추정하였다. 이렇게

추정된 각 물성치 값들을 표 1에 함께 정리하였다.

참고로 기포콘크리트는 일반 골재를 사용하지만 발포제에

의해 콘크리트 내부에 무수한 기포를 골고루 독립적으로 분

산시켜 중량을 가볍게 한 경량콘크리트의 일종이다. 장점으로

는 경량이며 우수한 단열성, 용이한 가공성과 높은 내화성

등을 들 수 있다. 한편, 압축강도가 낮고 높은 흡수성으로

동결융해에 대한 저항성이 낮고 건조수축율이 높다는 단점이

있다.

2.3 유한요소망

그림 1에 보인 해석대상 단면의 유한요소해석을 위해 구성

한 유한요소망은 그림 2에 보인 바와 같다. 유한요소망은 하

중의 영향을 많이 받는 포장체 부분과 말뚝 선단부는 조밀하

게 분할하여 거동을 세밀하게 모사할 수 있도록 하였으며,Fig. 1. Typical section for analyses

Table 1. Material properties

재료 모델두께 γ E v c φ

(m) (kN/m3) (kPa) - (kPa) (。 )

아스팔트 Elastic 0.2 23 2.06e+6 0.4 - -

기포콘크리트 Elastic 0.6 11 1.96e+6 0.2 - -

일반콘크리트 Elastic 0.6 25 1.19e+7 0.2 - -

콘크리트말뚝 Elastic 0.3~0.5 23 2.45e+7 0.2 - -

풍화암 Mohr-Coulomb 5.0 21 2.00e+5 0.28 10.00 35

사질토 Mohr-Coulomb 2.0 18 1.47e+4 0.32 - 30

점토층 Modified Cam-Clay8~28 19 - 0.28 - -

λ = 0.174, Stress Ratio = 1.5, a0 = 20~75 kPa, M = 1, e0 = 1

말뚝지지 경량콘크리트 기층을 적용한 포장 설계인자의 해석적 연구 155

깊이에 따라 점차적으로 커지는 요소로 구성하였다. 요소 종류

는 본 연구에서 사용한 범용 유한요소해석프로그램 ABAQUS

에서 제공하는 4 절점 응력-간극수압 연계요소(CPE4P)를 적

용하였다(Dassault Systèmes, 2010). 말뚝과 지반의 경계면

요소 적용은 해석결과에 미치는 영향이 작으므로 고려하지

않았다.

변위 경계조건은 좌, 우측면은 수평방향 변위에 대하여, 바

닥면은 수평 및 연직방향으로 변위를 구속하였다. 수리 경계

조건은 초기 지하수위를 점토층 상부에 위치하도록 하였으며

점토층 상부에서의 간극수압은 대기압으로 과잉간극수압이 모

두 소산되는 것으로 정의하였다.

2.4 해석단계

초기지중응력, 단계별 하중재하 및 압밀에 의한 침하발생을

모사하기 위해 표 3에 보인 바와 같은 해석단계를 적용한

유한요소해석을 수행하였다. 각 단계별로 고려되는 유한요소

망과 하중조건의 변화를 모식도로 나타내면 그림 3과 같다.

1 단계 해석은 말뚝이 기 시공된 원지반의 초기 유효응력

분포를 구하는 단계로서 해석결과는 지중응력 상태(geostatic

stress state)로 평형을 이룬다. 이 때 발생한 변형은 다음 단

계 해석에 앞서서 0으로 초기화한다.

2~3 단계는 각각 포장층 시공으로 인해 시스템에 부가되는

포장층 자중을 재하하는 과정이다. 따라서 압밀을 고려한 불

균형력 평형까지 소요되는 긴 압밀기간을 부여할 필요는 없

고 2일의 비교적 짧은 압밀기간을 적용하였다.

4 단계 해석에서 하중 재하는 통과차량으로 인해 발생되는

것으로 가정하고, 총 중량 15 ton의 40인승 버스를 설계기준

통과차량으로 선정하였다. 이를 등가하중으로 환산하여 15 kN/

m의 선 하중이 포장노면에 60분 동안 0~15 kN/m까지 점진

적으로 재하되는 것으로 가정하고, 재하 후 1년의 압밀기간

을 고려한 응력-변형 유한요소해석을 수행하였다.

2.5 매개변수 설정 및 조합 범위

그림 1에 보인 해석대상 대표단면에 대해서 해안도로 경량

포장 설계인자인 기층재료, 말뚝 직경(D), 말뚝길이(L), 말뚝

간격(s), 연약지반 비배수 전단강도(cu), 연약지반 두께(t) 등을

매개변수로 설정하였다. 이들 변수 값을 변화시킨 조합의 해

석조건을 가지는 일련의 시스템들을 설정하고 각 시스템의

거동을 유한요소해석으로 분석하였다. 각 매개변수에 대해 적

용한 변수 값 변화를 표 4에 정리하였다.

Table 2. Properties of light-Weight concrete

품명 구분

기포콘크리트

일반콘크리트

단단단단단(kN/m3) 2.9 ~ 15.6 21.6 ~ 25.5

압압압압단(MPa) 0.5 ~ 14.8 9.8 ~ 39.2

흡수성 (%) 15 ~ 20 10 ~ 18

동결융해지수 81 ~ 91 70 ~ 80

건조수압 (%) 0.2 ~ 0.45 0.04 ~ 0.07

흡음성 (%) 0.1 ~ 0.2 0.01 ~ 0.04

Fig. 2. Finite element mesh and boundary conditions

Table 3 Analysis steps

단계 시공단계 해석 방법 시간 하단

1 원지반+말뚝 Geostatic - Body Force

2 기포콘크리트 Soils 2 일 Body Force

3 아스팔트포장 Soils 2 일 Body Force

4 하단+압밀 Soils 1 년 Dsload

Fig. 3 Analytical steps considering construction

Table 4 Parameters for analyses

매개변수 변수 값

포장체 기층재료 일반콘크리트, 기포콘크리트

말뚝 직경(D) 30 cm

말뚝길이(L) 0.5t, 0.9t

말뚝간격(s) 3D, 6D

연약지반 비배수 전단압압(cu)

20 kPa, 60 kPa(25 kPa, 50 kPa, 75 kPa)*

연약지반 두께(t) 10 m, 20 m

주)*말뚝기초 미 적용 경우에만 검토(3.1 참조)

156 한국방재학회논문집, 제12권 1호 2012년 2월

2.6 유한요소해석 결과

경량포장공법 적용 시 침하를 최대한 방지하는 것이 포장

공용성 유지에 중요하다. 따라서 표 4에 보인 매개변수를 조

합한 각 해석조건에 대한 유한요소 해석결과로부터 포장표면

에서 발생하는 최대 침하량을 구했다. 이 결과를 정리하면

표 5와 같다.

표 5의 결과를 분석하여 기포콘크리트를 기층재로 적용한

경량포장체가 갖는 침하량 감소 효과를 검증코자 하였다. 또

한 각 매개변수, 즉 경량포장 설계인자의 변화가 침하발생에

미치는 영향을 평가코자 하였다. 결과적으로 이러한 검토결과

들을 경량포장 설계 시 주어진 지반조건에 따른 적정 말뚝

규격 및 설치간격, 길이 등의 결정에 참고할 수 있는 기술자

료로서 제시코자 하였다.

3. 해석결과 분석

3.1 말뚝기초 필요성

기포콘크리트를 적용한 경량포장공법에서 말뚝 기초를 배

제할 수 있는 경우에 경제성이 배가된다. 이러한 가능성을

검토하기 위해 원지반 상에 시공된 경량 포장구조에 대한 유

한요소해석을 시행하였다. 충남 지역 연안역 지반조건을 반영

하여 하중 15 kN/m, 연약지반 두께 10 m의 조건에서 연약층

비배수 전단강도(cu)만을 25 kPa, 50 kPa, 75 kPa로 변화시킨

해석결과, 포장 표면에 발생하는 최대 침하량은 각각 34.2 cm,

9.7 cm, 7.4 cm로 구해졌다. 예상한 바와 같이 전단강도 감소

에 따라 침하량이 증가되었으며 증가량 변화는 전단강도가

낮은 범위(50 kPa 이하)에서 상대적으로 매우 커지는 것으로

나타났다. 또한 모든 경우에 대해 발생한 침하량은 허용 침

하량 2.5cm 이상으로 나타나 말뚝 기초를 배제한 경량포장공

법의 적용은 어려운 것으로 판단되었다.

3.2 경량 기포콘크리트의 침하저감 효과

연약지반에서 경량포장체가 갖는 침하량 감소 효과를 검증

하기 위해 표 5의 결과로부터 경량 기포콘크리트 기층과 일

반 콘크리트 기층을 적용한 경우에 발생하는 침하량을 비교

검토하였다. 연약지반두께 10 m와 20 m에 대해 각각 연약지

반 비배수 전단강도, 말뚝간격, 말뚝길이를 변화시킨 해석조

건의 시스템들에 대한 침하 해석 결과를 정리하면 그림

4(t=10 m의 경우)와 그림 5(t=20 m의 경우)에 보인 바와 같

다.

이들 해석결과를 분석하면 연약지반 두께 10 m와 20 m에

대해서 경량 기포콘크리트 사용 시 일반 콘크리트 대비 각각

평균 18.9%, 평균 23.8%의 침하량 감소 효과를 보여 연약

지반이 두꺼울수록 경량포장체의 침량 감소 효과가 더욱 증

가되는 것으로 나타났다. 결과적으로 연안역 도로에서 기포콘

크리트를 이용한 경량포장공법의 적용은 도로면 침하저감을

위한 매우 효율적인 대안임을 알 수 있었다.

3.3 연약지반 토층의 영향

3.3.1 연약지반 두께(t)

연약지반 두께의 영향을 검토하기 위해 표 5의 결과를 그

림 6과 같이 정리하였다. 그림 6의 결과를 보면 상대적으로

단단한 지반(cu = 60 kPa)에서는 t = 20 m인 경우에 대비하여

t = 10 m인 경우에 침하량 감소율이 75.1~81.2%로 매우 크게

나타났다. 하지만 지반이 연약할 경우(cu = 20 kPa)에는 두께

Table 5. Maximum settlement obtained from analyses

No. L/t s/Dcu

(kPa)t

(cm)

침하단(cm)기포 콘크리트 기층

침하단(cm)일반 콘크리트 기층

1 0.5 6 20 10 15.95 20.17

2 0.9 6 20 10 3.00 3.85

3 0.5 3 20 10 15.42 19.32

4 0.9 3 20 10 2.65 3.35

5 0.5 6 60 10 2.36 2.96

6 0.9 6 60 10 0.52 0.66

7 0.5 3 60 10 2.20 2.76

8 0.9 3 60 10 0.51 0.54

9 0.5 6 20 20 16.32 21.04

10 0.9 6 20 20 2.77 3.60

11 0.5 3 20 20 16.00 20.55

12 0.9 3 20 20 2.61 3.38

13 0.5 6 60 20 9.47 13.02

14 0.9 6 60 20 2.77 3.60

15 0.5 3 60 20 9.38 12.88

16 0.9 3 60 20 2.61 3.38

Fig. 4. Settlement variations for light-weight concrete subgrade

(t=10 m)

Fig. 5. Settlement variations for light-weight concrete subgrade

(t=20 m)

말뚝지지 경량콘크리트 기층을 적용한 포장 설계인자의 해석적 연구 157

에 의한 영향이 거의 발생하지 않는 것으로 나타났다. 따라

서, 비교적 연약한 토층 조건을 가진 현장에 대한 경량포장

설계 시 연약지반 두께의 영향은 설계인자에서 배제할 수 있

을 것으로 판단된다.

3.3.2 비배수 전단강도(cu)

연약지반 강도의 영향을 검토하기 위해 표 5의 결과를 그

림 7과 같이 정리하였다. 그림 7의 결과를 보면 cu = 20 kPa

의 경우에 모든 조건에서 선단지지말뚝(L/t = 0.9)을 적용하여

야만 허용침하량(2.5 cm)을 만족할 수 있는 것으로 나타났다.

cu = 60 kPa의 경우에는 연약지반 두께가 10 m인 경우 마찰말

뚝(L/t = 0.5)을 적용하여도 허용침하량을 만족할 수 있는 가

능성이 있음을 알 수 있다.

연약지반의 두께가 20 m로 상대적으로 두껍고 선단지지말

뚝(L/t = 0.9)을 적용하는 경우에는 시스템에 발생하는 최대

침하량이 비배수 전단강도의 변화에 무관하게 유사하게 나타

나고 있다. 두께가 10 m이고 선단지지말뚝(L/t = 0.9) 적용 시

비배수 전단강도 변화에 따른 침하량 차이가 크지만 이들 침

하량이 모두 허용침하량 이내임을 알 수 있었다.

3.3.3 연약지반 토층의 영향 종합

3.3.1~3.3.2에서 살펴본 바와 같이 경량포장공법 설계에 있

어서 영향을 미칠 수 있는 연약지반 토층의 대표적인 특성은

두께(t)와 비배수 전단강도(cu)이다. 이들 값이 변화하는 해석

조건에서 최대침하량이 허용침하량(2.5 cm) 이내가 되기 위해

요구되는 말뚝간격(s)과 관입 깊이(L) 조건을 개략적으로 검

토하기 위해 표 5의 결과를 그림 8과 같이 정리하였다.

그림 8의 결과에서 보면 t = 10 m, cu = 60 kPa인 경우

s=3D와 6D, L = 0.5와 0.9t의 모든 조합에 대한 해석조건에

서 침하량은 0.51 cm~2.36 cm값으로 허용침하량 이하로 나타

났다. 동일한 두께(t = 10 m)이지만 더 연약한 토층인 cu=

20 kPa의 경우에서는 s = 3D와 L = 0.9인 경우에 2.61 cm의

침하가 발생하였다. 결과적으로 그림 6의 매개변수 분석을 보

다 상세한 조합에 대해 수행한다면 주어진 연약지반 토층 조

건에서 경량포장공법에 소요되는 적정한 말뚝간격(s)과 관입

깊이(L)를 추정할 수 있을 것으로 예상되었다.

3.4 말뚝 조건의 영향

경량포장체와 말뚝 기초를 이용한 도로 시공 시 말뚝 설계

조건인 말뚝간격(s), 말뚝길이(L)의 변화가 침하에 미치는 영

향을 검토하였다.

3.4.1 말뚝간격(s)의 영향

표 5의 결과로부터 말뚝 간격(s)의 영향을 검토하기 위해

그림 9와 같이 정리하여 나타냈다. 그림 9의 결과에서 보면

말뚝간격을 6D에서 3D로 축소하였지만 발생하는 침하는 모

든 해석조건에 대해 평균 4.8%로 구해졌다. 따라서 말뚝간격

축소가 침하량 감소에 미치는 영향이 낮음을 알 수 있었다.

또한 연약지반 두께와 비배수 전단강도가 동일한 조건에서

선단지지말뚝(L/t = 0.9)인 경우에 말뚝 간격 축소로 인해서

침하량이 최대 11.7% 감소되는 반면, 마찰말뚝(L/t = 0.5)인

경우에는 최대 6.8%로 나타나 선단지지말뚝인 경우에 말뚝간

격 축소가 침하량 감소에 보다 기여함을 알 수 있었다.

3.4.2 말뚝 관입깊이(L)의 영향

말뚝 관입깊이(L)가 침하량에 미치는 영향을 검토하기 위해

표 5의 결과를 그림 10과 같이 나타냈다. 그림 10의 결과에

서 관입깊이가 L = 0.5 t(마찰말뚝)에서 L = 0.9 t(선단지지말뚝)

로 증가시킬 경우 모든 해석조건에 대해 침하량은 평균

78.6%로 크게 감소되었다. 감소의 정도는 연약지반 강도에

Fig. 6. Settlement variations with varying thickness of soft

layer(t)

Fig. 7. Settlement variations with varying undrained shear

strength of soft layer(cu)

Fig. 8. Settlement variations according to varying soft layer

158 한국방재학회논문집, 제12권 1호 2012년 2월

영향을 받고 있는데 감소율은 cu=20 kPa에서 82.7%, cu=60 kpa

에서 74.5%로 나타났다. 따라서, 연약지반 강도가 낮은 지반

일수록 말뚝 관입깊이 증가에 따른 침하량 감소 효과가 더욱

증가함을 알 수 있었다.

4. 결 론

충남지역 연약지반 상 경량포장체와 말뚝 기초를 이용한

도로 시공 시 지반의 거동을 압밀을 고려한 유한요소 해석법

으로 해석한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다.

1) 비배수 전단강도 25~75 kPa 범위에 있는 충남 연안역

원지반 상에 하부기초 없이 시공된 경량 포장구조에서

예상침하량은 34.2 cm~7.4 cm 범위로 나타나고, 이는

허용 침하량(2.5 cm) 이상이므로 적절한 하부기초의 적

용이 필요하다.

2) 기포콘트리트 기층 적용 시 일반콘크리트 기층 보다 침

하량이 18.9%(연약층 두께 10 m), 23.8%(연약층 두께

20 m) 감소되고, 연약층이 두꺼울수록 경량포장체가 효

과적인 침하량 감소대책임을 알 수 있었다.

3) 연약지반 두께가 t=20 m에서 t=10 m으로 감소하는 경우

에 침하량은 약 38.7%가 감소하였으며, 연약지반 두께

변화는 연약한 지반(cu=20 kPa)보다 단단한 지반(cu=

60 kPa)에서 침하량 감소율에 미치는 영향이 큰 것으로

나타났다.

4) 연약지반 강도가 cu=20 kPa에서 cu=60 kPa으로 증가하

는 경우 침하량은 약 52.2% 감소하였으며, 연약지반의

두께가 10 m인 경우에 연약지반 강도 변화에 따른 침하

량 변화는 크지만(80.8~85.7%), 두께 20 m에서는 연약

지반 강도 변화에 따른 침하량 변화는 작은 것으로 나

타났다(0~42%).

5) 말뚝간격(s)의 감소에 따른 침하량 감소는 약 4.8%로

낮게 나타났다. 말뚝 관입깊이가 L=0.5t에서 L=0.9t로

증가하는 경우에 침하량은 약 78.6% 감소하였으며, 침

하에 미치는 영향은 단단한 지반보다 연약한 지반에서

크다는 것을 알 수 있었다.

본 연구를 통해 연약지반 도로 시공 시 경량포장체를 적용

함으로써 침하량 감소 효과를 도모할 수 있음을 입증하였으

며, 이는 별도의 연약지반 처리를 배제한 연약지반 상 도로

의 경제적인 설계가 가능함을 시사한다. 또한 본 연구결과는

연안역 해안도로 경량포장 설계 시 참고할 수 있는 기술자료

로 활용되어 공법 적용 시 우려되는 과다 설계(말뚝 본수 및

길이) 및 포장체 인장균열(말뚝 간격 영향) 등의 문제점 배제

로 도로 수명 연장 등 공법의 경제성과 안정성 향상에 기여

할 것으로 기대된다.

감사의 글

본 연구는 국토해양부 지역기술혁신사업 환경친화적 연안

역 개발기술(과제번호 09지역기술혁신-B-01) 연구단의 지원에

의해 수행되었습니다.

참고문헌

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◎ 논문접수일 : 12년 01월 11일

◎ 심사의뢰일 : 12년 01월 12일

◎ 심사완료일 : 12년 02월 21일

Fig. 9. Settlement variations with varying pile spaces(s)

Fig. 10. Settlement variations with varying pile penetration

depth(L)