1. 서 론

과거 우리나라는 폐기물의 처리를 단순매립 즉, 비위생적 매립방식에 의존하여 왔으며, 주로 거주인구가 적고 지대가 낮은 지역이 대상매립지로 이용되었다. 과거에는 이러한 매립지가 건설기초 지반으로의 사용이 미루어졌지만 인구의 증가에 따른 대도시 주변의 개발과 도시 확장으로 인하여 주거용지, 상업용지, 공공시설용지, 위락시설용지 등 도시 생활공간의 일부로서 재활용 가치가 점점 커지고 있다(Kim, 2003).

이러한 폐기물 매립지를 재활용함에 있어서 대부분의 처리방안은 매립 폐기물을 굴착하여 위생 매립지에 재처분하는데 특히, 매립량이 대량인 경우에는 처리비용이 과다하므로 선별 분류하여 일부를 자원화하거나 감량화하는 것이 바람직하다. 선별･이적 처리공법은 매립폐기물을 굴착한 후 토사 성분은 매립지 복토재나 성토재 등으로 재활용하는 방안이 있으나, 실제 적용과정에 있어서 순수한 토사 성분만을 선별하는 것이 불가능하고, 선별된 토사에 포함된 유기물이 충분히 안정화 되었는지 혹은, 아직 충분히 안정화가 되지 않았다면 어떤 방법으로 어느 정도까지 안정화시키고 개량해야 복토재 또는 성토재 등으로 재활용할 수 있는지에 대한 구체적인 연구가 없는 실정이다.

동다짐공법(Dynamic Compaction Method)은 중추(pounder)를 상당한 높이에서 자유 낙하시켜 지반에 충격에너지를 가함으로써 지반을 강제 다짐하는 경험적인 지반개량공법이다. 이 공법은 중량이 100∼600kN(10∼60ton)이고, 저면적 3∼7m²의 원형 또는 사각형인 강재나 콘크리트 중추를 전용크레인을 이용하여 10∼40m 높이에서 반복 낙하하여 심도 5∼20m 까지의 지반을 개량하는 것으로 일반 다짐공법에 비해 다짐에너지가 크기 때문에 준설 매립지반이나 폐기물 매립지 표층부에 주로 적용되어 왔으며, 본 연구부지와 같은 폐기물매립장의 특수한 선별토사에 시행된 자료는 없는 실정이다.

따라서, 본 연구는 ○○시 비위생매립장 정비사업 시행시 발생하는 토사인 선별토사를 부지 복원토로 성토하여 화물차고 용지 및 체육시설 부지로 활용하기 위한 다짐방안으로 선별토사 성토부에 지반안정처리공법인 동다짐공법을 선정한 후, 시공과 확인시험을 통해 동다짐공법의 적정성과 효과를 검증하였다.

2. 현장특성 및 현황분석

2.1 매립장 정비사업 개요

본 연구대상 사업은 Table 1, Fig. 1, Fig. 2와 같이 비위생적으로 매립된 폐기물을 전량 굴착 선별･분리하여 선별된 가연물은 압축･포장 후 기존의 다른 위생매립장에 이적하고, 선별된 토사와 파쇄불연물은 부지복원토로 재활용하여 불량매립지를 정비하여 향후 상부 토지이용 효율을 극대화할 수 있도록 합리적인 폐기물 굴착･이적 계획과 부지복원 계획을 수립하기 위함이다.

Table 1. Landfill maintenance project contents

복원부지는 향후 화물차고 용지 및 체육시설 부지 등으로 활용이 가능하도록 도로 노체의 품질기준을 적용하였으며, 현재 선별기에서 발생되는 선별토사는 25∼45%의 매우 높은 함수비를 나타내고 있어, 층다짐이 불가능하여 비다짐 형태로 성토 또는 적치되어 있는 특수한 상태이다(KGS, 2016).

2.2 선별토사의 다짐관리 기준

선별토사의 성토에 의해 복원되는 부지의 다짐기준은 본 현장의 공사시방서상에 Table 2와 같이 도로 노체 다짐, 허용지지력 등이 명기되어 있으며(○○ city, 2012), 동다짐에 의한 지반개량 확인을 위해 개량 설계목표는 허용지지력을 고려하여 N치 12 이상으로 산정하였다.

Table 2. Criteria for compaction management in selected soils construction

3. 선별토사 특성 분석

3.1 시추조사에 의한 선별토사 특성

본 연구대상 부지의 시추조사 결과, 지층은 Table 3과 같이 현 지표하로부터 매립층(성토층, 선별토사), 퇴적층, 풍화토층으로 구성되어 있다.

Table 3. Results of boring (strata configuration)

최상부의 선별토사층은 7.8∼8.9m의 두께로 분포하고, 실트 및 모래질 실트가 주 구성성분이며 점토섞인 실트, 점토질 실트, 자갈섞인 실트층으로 다양하게 구성되어 있다.

지하수위를 측정한 결과, G.L(-) 4.8～6.1m에 분포하고 있으며, 수위분포 지층은 선별토사층으로 조사되었다(Syzygy E&C, 2017).

본 연구대상 부지의 최상부에 분포하는 매립층은 선별토사가 성토된 층으로서 위치별로 세립분 및 점토층이 일부 분포하고 있어 N치 분포의 편차가 발생하고 있다.

Fig. 3에서 보듯이 N치 12 미만의 개량 대상층은 10m 전후로 분포하고 있으며, 개량 대상층(선별토사)의 N치는 평균적으로 6～7 전후로 볼 수 있다.

3.2 토질시험 결과 분석

1) 불교란 시료의 물성시험 결과

선별토사의 기본 물성시험 결과, Table 4와 같이 시료채취 위치에 따라 점토질 모래(SC), 모래질 실트(ML, SM), 저소성 점토(CL)의 토성을 보이며, 대체적으로 연약지반의 특성을 나타내고, 함수비는 15.0～45.7%(평균 34.5%)로 기존의 타 매립장에서 선별되는 토사보다 높은 함수비를 나타내고 있다. 액성한계는 37.5～48.8%(평균 43.3%), 소성지수는 11.7～23.4%(평균 17.5%), #200체 통과량은 평균 52.7%를 나타내고 있다.

Table 4. Results of physical characteristics test UD samples

2) 교란 시료의 물성시험 결과

시추조사에 의한 교란 시료의 물성시험 결과, Table 5에서 보는 바와 같이 함수비는 22.6～42.1%(평균 33.1%), 소성지수는 11.5～21.8%(평균 15.8%), #200체 통과량은 평균 48.6%를 나타내고 있으며, 통일분류 결과 SC, ML, CL로 분류된다.

Table 5. Analysis of physical characteristics of disturbed selected soils

3) 선별토사의 토질시험 결과 분석

불교란 선별토사와 교란 선별토사의 기본물성시험 결과, 함수비는 유사하게 나타났으나 타 매립장 선별토사(일반적으로 16.8～22.0%, 김영수 2003)보다 매우 높은 것으로 분석되었으며, 액성한계 및 소성지수는 교란의 영향으로 교란 시료가 불교란 시료에 비해 약간 낮게 분포하는 것으로 분석되었다. 통일분류법에 의한 흙의 종류는 거의 동일하게 조사되었다(Syzygy E&C, 2017).

3.3 다짐시험 결과 분석

1) 불교란 시료의 다짐시험 결과

불교란 선별토사의 다짐시험 결과, Table 6과 같이 A다짐 시험의 최대건조밀도는 18.05～18.32kN/m³, 최적함수비는 14.6～15.8%의 결과를 보였다.

Table 6. Results of compaction test UD samples

2) 교란 시료의 다짐시험 결과

교란 선별토사의 다짐시험 결과, Table 7과 같이 A다짐 시험의 최대건조밀도는 14.78～14.93kN/m³, 최적함수비는 19.0～21.0%의 결과를 보였다.

Table 7. Results of compaction test disturbed samples

3) 선별토사의 다짐 특성 분석

선별토사의 토질시험 및 다짐시험 결과를 종합적으로 분석해 보면, 선별토사를 성토재로 활용시 현장 함수비와 다짐시 최적함수비가 큰 차이를 보이고 있어, 로울러 등을 사용하는 일반적인 다짐공법으로는 다짐 효과를 기대하기가 어려울 것으로 분석된다.

또한, 폐기물매립장 선별토사의 물리적･공학적 특성은 원지반토에 비해 오염정도에 따라 오염수 배출효과 저감 등 함수비가 빨리 감소하지 않아 공학적으로 상당히 불리하게 작용할 수 있다.

이러한 오염수를 포함한 선별토사의 공학적인 특성 분석을 위해 당초 매립지 조성시 사용된 오염되지 않은 원지반토와 현재의 선별토사에 대한 비교･분석이 필요하나, 원지반토에 대한 자료가 없어 정량적인 분석은 불가능한 상태이다.

따라서, 연구대상 부지에서의 배수불량 현상과 선별토사에 함유되어 있는 이물질의 화학성분이 선별토사 토립자에 상당한 영향을 미쳐 일반적으로 통용되는 함수비 조절 및 다짐은 어려울 것으로 분석되었다(KGS, 2017).

3.4 선별토사 특성분석에 의한 다짐공법 선정

1) 지반개량공법 검토

적절한 지반개량공법을 선정하기 위해서는 지반조건, 축조대상물의 특성, 현지여건 등을 고려하여 적용할 수 있는 공법들을 선정한 후, 각 공법별로 기대 개량효과, 시공성, 경제성 등을 비교하여 최적의 공법을 선정하여야 한다.

그러나, 이러한 공법들은 대상지반의 불균질성, 각 공법의 기본원리간의 차이 등으로 이들을 객관적으로 비교하여 최적의 공법을 선정하기에는 많은 어려움이 있다. 공기 및 경제성 분석에 있어서 대상지반은 조건별, 공사 규모별로 상이하여 범용성 있는 비교(즉, 절대적인 비교) 기준 설정은 불가능하며, 특히 근래에 강화되고 있는 각종 환경관련 제약 및 주변에 미치는 영향 등을 특별히 고려하여야 한다.  

본 연구대상 부지에서 적용 가능한 지반개량공법의 특성을 개략적으로 비교해 보면 Table 8과 같다.

Table 8. Characteristics comparison of soil improvement method

2) 선별토사 다짐공법 검토

본 연구대상 부지의 현장상황과 선별토사의 특수한 지반공학적 특성 및 개량심도(성토높이) 등을 고려하여 Table 9와 같이 다짐공법을 검토하였다.

Table 9. Comparison of compaction method characteristics

본 선별토사층은 비다짐 상태로 성토되어 있으며, 고함수비를 나타내고 있고, 대부분 심도 8.0m의 느슨한 모래질 실트층으로 구성되어 있는 특수한 형태를 나타내고 있다.

또한, 연구대상 부지 주위가 광활한 농경지로 이루어져 소음, 진동 발생으로 인한 악영향이 거의 없고, 부지조성 후 액상화 방지 효과 및 장래 노체지역으로의 활용을 위해 흙의 밀도 증가를 기대할 수 있는 동다짐공법을 선정하였다. 

3) 선별토사에 대한 동다짐공법 선정

선별토사층은 자갈섞인 모래질 실트, 실트질 모래, 점토 및 자갈섞인 실트의 인위적인 매립층으로 구성되어 있으며, 국부적으로 점토층 및 자갈층이 몰려있는 지반이나, 개량대상층의 50% 이상은 동다짐이 적용될 수 있을 것으로 분석된다.

입도 분포현황은 양입도의 형태를 띄고 있으나 세립분 및 점토성분의 분포가 부분적으로 많이 포함되고 있어 동다짐 적용시 효율이 다소 떨어질 수도 있으므로 타격에너지 산정시 이를 반영하여야 한다.

종합적으로 선별토사층은 주로 모래질 실트로 구성되어 있고, 평균 N치는 6～7 전후로 나타나고 있으며, 지하수위는 일반적인 기준치인 GL-2.0m 이하(GL- 4.8～6.1m)에 분포하므로 동다짐공법을 적용함에 큰 무리가 없을 것이며, 다짐 없이 단순 성토된 현상태에서는 가장 합리적으로 분석하여 지반안정처리공법으로 동다짐공법을 선정하였다.

4. 동다짐공법 설계 및 시공

4.1 동다짐 개량원리

동다짐공법의 기본원리는 액상화지반, 연약지반 등 개량하고자 하는 지반에 충격을 가하여 지반을 소정의 심도까지 강제 다짐시키는 지반개량공법이다. 점성토 등과 같은 포화지반에 충격 에너지를 가할 경우에는 Fig. 4(a)와 같이 과잉간극수압이 발생하여 이 간극수압의 배출과 함께 강도가 증진되며, 사질토지반의 경우에는 Fig. 4(b)와 같이 충격에 의하여 한계간극비 이하로 다져 지진시 및 진동시의 유동화를 방지할 수 있다(Casagrande, 1975).

동다짐에 의한 지반의 거동은 흙의 상태, 즉 포화토인 경우와 비포화토인 경우에 따라서 큰 차이를 보이며, 비포화토인 경우에는 충격효과가 실험실에서 Proctor 다짐시험을 할 때 발생하는 현상과 유사하게 나타난다.

포화토인 경우에는 Fig. 5의 충격에너지 개념도와 같이 충격하중이 가해진 중심부에서 발생한 여러 종류의 충격파가 제각기 다른 역할을 하게 된다. 일반적으로 압축파인 P파는 Push-Pull Motion을 하여 입자구조를 파괴시키고 간극수압을 증가시킨다. 전단파인 S파는 입자간의 전파속도가 다소 느리나 입자들을 조밀한 상태가 되게끔 재배열시키는 역할을 한다. Rayleigh파는 전단파의 일종으로서 지표부근에서 전파되는 표면파이다. 이러한 충격하중에 의해 발생된 여러 종류의 파들은 지반내부에 인장응력을 유발시켜 충격하중이 가해진 중심부에서 방사상으로 인장균열을 만들게 된다. 인장균열은 유로(Drainage Path)로서 작용하여 포화토에서 과잉간극수압의 소산과 함께 간극수를 배출시켜 지반의 지지력을 증대시킨다(Menard and Broise, 1975).

4.2 동다짐 설계조건

1) 중추중량(W)과 낙하고(H)

일반적으로 중추중량(W)과 낙하고(H)는 다음의 식 (1)과 Fig. 6에 의해 산정된다(Menard, 1975).

 (1)

여기서, D : 개량심도(m), W : 중추중량(tonf)

      H : 낙하고(m), α : 영향계수(0.5∼0.6)

      C : 낙하방법에 따른 계수

2) 타격지점의 간격(L)

타격지점의 간격(L)은 심부의 개량을 효율적으로 실시하는데 영향이 있으며, 경험적으로 개량 심도(D)를 표준으로 하여 다음 식 (2)에서 산정한다.

 (2)

여기서, L : 제 1단계 타격지점 간격(m)

      D : 개량심도(m)

3) 타격에너지(E_A) 산정

단위면적당의 타격에너지(E_A)는 다음의 식 (3)으로 산정하며, 단위면적당 타격에너지(E_A)는 과거의 경험식에서 유도된 Fig. 8의 증가 N값( )와 단위체적당 타격에너지( )의 도표에서 산정된다.

  (3)

여기서,  : 타격에너지(tf･m/m²)

 : 개량대상토 1m³당의 타격에너지량(tf･m/m³)

 : 개량심도(m)

4) 타격횟수(N)

중추중량(W), 낙하고(H), 타격에너지(E)가 결정되면 단계별 타격점당 타격횟수를 다음의 식 (4)에서 구할 수 있다.

 (4)

여기서, N_b : 단계별 타격점당 타격횟수(회)

      L : 단계별 타격점 간격(m)

      E : 타격에너지(tf･m/m²)    

      H : 낙하고(m)

      W : 중추중량(tf)

5) 다짐단계(n)와 정치기간(T)

동다짐시 다짐 시방을 달리하는 개량과정의 순서를 다짐단계(compaction series)라 하는데, 제1단계에서는 심부의 개량을 유도하고, 2단계 이후는 중간층 이하를 다지는 방법이 적용되고 있다.

정치기간(T)은 효과적으로 탬핑을 실시하기 위하여 탬핑에 따라서 발생하는 과잉간극수압의 소산을 가리키는 기간을 말하는 것이며, 지반의 다짐상태나 투수성에 따라서 다르게 적용한다.

6) 마무리 탬핑(Ironing)

마무리 탬핑은 본 탬핑 후에 실시하는 표층부(2∼3m)의 다지기이며, 타격으로 생긴 타격공 내의 매설 흙이나 느슨해진 주변지반을 다지기 위함이며, 보통의 타격배치는 중추 저면적(2.2×2.2m)의 크기에서 전면적으로 실시한다.

4.3 동다짐 설계 및 시공

1) 동다짐 개량심도 선정

선별토사의 지반조건과 최대 성토높이, 기존 설계사례, Table 2의 선별토사 다짐관리 기준 등을 고려하여 Table 10과 같이 목표 개량심도를 선정하였다.

Table 10. Selection of improved depth

Table 11. Estimate the number of hits

2) 동다짐공법 설계

4.2 동다짐 설계조건을 근거로 현상태에서 가장 합리적인 동다짐공법을 다음과 같이 설계하였으며, 이를 반영한 설계시방서와 시공순서도는 Table 12, Fig. 9와 같다.

Table 12. Compaction specification; Improved depth (D1): 8.0 m, Row spacing (L1): 8.0 m

가) 중추중량(W)과 낙하고(H)

Table 10의 개량심도(D₁)와 영향계수(0.5), 낙하방법에 따른 계수(0.9)를 적용하여 아래와 같이 산정하였다.

 (5)

나) 타격지점의 간격(L)

본 선별토사층은 다량의 점토성분을 함유하고 있고 높은 함수비를 나타내고 있으며, 시험 동다짐 자료에 의하면 타격시 주변 지반의 교란이 많이 발생하므로 작업의 효율성을 고려하여 를 적용하였다.

다) 타격에너지(E_A) 산정

Fig. 8에서 ΔN(6)에 대응하는 단위체적당 타격에너지()는 모래와 세립의 중간인 38tf･m/m³을 적용하여 산정하였다.

∴=38×8.0=304.0(tf･m/m²) (6)

라) 타격횟수(Dp, 회)

위에서 산정한 중추 중량, 낙하고, 타격지점 간격, 타격에너지 등을 이용하여 식 (4)의 타격횟수를 계산하면 Table 11과 같다.

3) 선별토사 특성을 고려한 정치기간(T) 조정

Fig. 10은 동다짐할 때 에너지가 가해짐에 따라 시간에 따른 체적변화, 간극수압의 발생과 소산, 지지력의 변화를 나타낸 것으로서, 중추낙하에 의해 수직/수평압과 함께 일시적으로 간극수압이 증가하고 시간이 경과에 따라 소산되어 지지력의 증가를 가져오게 된다(Menard, 1975).

정치기간 T는 Tamping시 발생한 지반내의 과잉간극수압이 소산되는데 요구되는 기간으로서 사질토 지반의 경우는 수분～수시간에 불과하므로 실제 시공에 있어서 정치기간을 고려할 필요가 거의 없다. 그러나, 세립질토 지반에 있어서 소요기간은 1주～수주 정도가 소요되는 경우가 많으며, 유사 현장 자료와 본 현장의 시험시공시 주변지반의 교란정도, 표준관입시험에서 표층부의 N치, 평판재하시험에서 허용지지력 등을 종합 분석할 때, 본 선별토사에서는 최소 1주 정도의 정치기간이 필요할 것으로 분석되었다.

4.4 지반개량 확인을 위한 현장시험

1) 확인 시험

동다짐공법 시공시 지반개량 확인시험 및 품질관리방법은 통상 동다짐 적용대상의 지반조건에 따라 결정하게 되는데, 본 연구대상 부지에서는 현장여건과 지반조건을 감안하여 Table 13과 같이 적용하였다.

Table 13. Type and quantity of confirmation test

2) 시추조사 및 표준관입시험 분석

동다짐에 의한 지반개량 효과 및 설계 목표 N치의 확인을 위하여 10공의 시추조사를 시행하였으며, 1.0m 간격으로 표준관입시험(Standard penetration test)을 병행하였다.

Fig. 12는 선별토사층에서 동다짐 전･후의 N치 변화를 분석한 것으로 심도가 깊어질수록 N치가 증가하는 경향을 보인다. 동다짐 전･후의 N치 변화가 부분적으로 불규칙함을 보이는 것은 선별토사층에 잔류하고 있는 자갈, 비닐 등의 영향으로 추정된다.

동다짐이 시행된 10개소의 선별토사층 N치는 설계목표치(N≥12)를 상회하는 12∼18을 나타내고 있으며, 평균 N치는 12.7을 나타내고 있어, 동다짐 전의 평균 N치인 6.7보다 약 89% 이상 증가한 것으로 분석되었다.

3) 평판재하시험 결과 분석

평판재하시험(Plate Bearing Test)은 동다짐 후 지반개량 효과와 지반의 지지력을 확인하기 위하여 Table 14와 같이 총 10회(동다짐 전: 3회, 동다짐 후: 7회) 시험을 실시하였다.

Table 14. Status of plate bearing test

평판재하시험은 항복하중, 극한하중, 침하량분석에 의한 극한하중의 인지여부를 감안하여 각각의 대응하중에 안전율(Fs=2 또는 3)을 적용하여 허용지지력을 산출하였고, 그 중 최소값을 장기 허용지지력으로 결정하였다.

본 연구대상 부지에서 각각의 시험최대하중까지 재하한 결과, P.B.T-11과 24번을 제외한 나머지 시험부지의 경우 침하량이 점진적으로 증가하여 그래프가 꺽이는 항복하중이나 어떤 대응하중에 대하여 침하가 무한히 일어나는 극한하중 및 침하량분석(60.0mm 침하일때 하중 ; D(판직경) × 10%)에 의한 극한하중이 모두 인지되지 않으므로 시험최대하중을 항복하중의 최소값으로 가정하여 그 대응하중에 안전율(Fs=2)을 적용하여 허용지지력을 결정하였으며, P.B.T-11과 24번은 시험최대하중까지 재하한 결과 침하량분석(60.0mm 침하일때 하중 ; D(판직경) × 10%)에 의한 극한하중이 450kN/m²에서 인지되므로 그 대응하중에 안전율(Fs=3)을 적용하여 시험지반의 허용지지력으로 결정하였다.

그 결과, Fig. 13에서 보는 바와 같이 동다짐 시공부지인 도로 노체의 품질기준 적용구간에서 허용지지력은 150～227kN/m²으로 산출되어, 합리적인 지반개량이 이루어졌음을 확인할 수 있었다.

한편, 류웅렬 등(2010)은 군산 및 인천송도 지역 준설매립지의 동다짐공법 설계 사례 연구에서 평판재하시험 수행결과, 설계하중 50kN/m² 구역은 허용지지력 67kN/m², 설계하중 150kN/m² 구역은 허용지지력 185kN/m², 설계하중 170kN/m² 구역은 허용지지력 175kN/m², 설계하중 200kN/m² 구역은 허용지지력 211kN/m²으로 각각 평가하였다.

4.5 선별토사에 적용된 동다짐공법의 적정성 평가

1) 거동 분석에 의한 부지정지 계획고 조정

흙은 포화된 점토층이라 하더라도 흙속에 미세한 기포(Micro Bubbles)가 존재하므로 상당한 압축성이 있어 Tamping에 의하여 즉시침하가 발생한다. 침하량은 토질 및 Tamping Energy에 따라 다르나 대체적으로 지반개량 대상층 두께의 3～8% 정도이며, 폐기물지반의 경우에는 15～20%에 달하기도 한다(Kim, 1993).

동다짐이 진행되는 동안 Crater 주변의 거동을 파악하기 위해 Check List에 따라 측정말뚝을 설치한 후 타격횟수에 따른 주변지반의 침하량과 융기량을 측정하여 변형형태를 계측한 결과, 본 선별토사층에서는 1단계 타격 후 2.87m의 침하와 1.7m의 하부 폭 증가가 발생하였으며, 마무리 탬핑 후 최종적으로 0.7m 정도가 압축되어 약 10%의 압축효과가 나타났으며, 이를 감안하여 최종 부지 정지 계획고는 F.L +7.0m로 조정하였다.

2) 동다짐 전･후의 지반개량효과 분석

동다짐 후의 표준관입시험에 의한 N치는 Table 15에서 보듯이 선별토사층에서 평균 12.7을 나타내고 있어, 동다짐 전의 평균 N치인 6.7보다 약 89% 이상 증가한 것으로 확인되었다. 또한, 선별토사층 하부의 퇴적층에서도 동다짐 전･후의 N치는 상당한 증가 효과가 있었다.

Table 15. Comparison of ground improvement effects before and after dynamic compaction

평판재하시험 결과, 동다짐 시행전 허용지지력은 평균 83kN/m²를 나타냈으나, 동다짐 시공 후에는 150∼227kN/m²으로 산출되어 최소 80% 이상 증가한 것으로 분석되었다.

또한, 이러한 결과는 기존의 준설 및 폐기물 매립지와는 서로 다른 물성치를 가지고 있어 비교 자체가 어렵지만, 지반개량효과 면에서 비슷한 경향(Chun, 2001; Lee, 2005; Kim, 2006)을 나타내고 있음을 알 수 있었다.

3) 동다짐공법 적정성 평가

현장 확인시험 결과로부터 동다짐에 의한 선별토사층의 지반개량 효과를 확인할 수 있었으며, 이는 다짐없이 단순 성토가 되어 있어 층다짐이 곤란한 현 상황의 특수한 선별토사 성토층에서는 Table 8, Table 9에서 검토된 바와 같이 동다짐공법이 시공성(공기) 및 안정성, 경제성 등을 확보하는 가장 효과적인 공법임을 확인하였다.

5. 결론 및 제언

폐기물매립장 선별토사를 활용하기 위한 다짐방안으로 현장상황과 지반조건 등을 분석하여 동다짐공법을 선정하였으며, 현장 확인시험을 통해 동다짐공법의 적정성을 검증한 연구 결과는 다음과 같다.

(1)○○시 비위생매립장 정비사업 시행시 발생하는 선별토사를 부지 복원토로 활용하기 위해 현재 비다짐 상태로 성토되어 있는 지반은 심도 8～10m 미만의 모래질 실트층(SC, ML, CL, SM)으로 N치는 하부로 갈수록 증가되나 대체로 4～9 범위(평균 6.7)의 연약한 지반이다.

(2)교란된 선별토사의 물성시험 결과, 함수비 22.6～42.1%, 액성한계 33.2～48.4%, 소성지수 11.5～21.8%, #200체통과량은 평균 48.6%를 나타내며, 특히 타 매립장의 선별토사보다 높은 함수비를 나타내고 있다.

(3)공사시방서의 품질기준(도로노체) 확보를 위하여 설계하중에 대한 허용지지력을 Terzaghi 경험식을 사용하여 지반개량 설계목표 N치는 12, 허용지지력은 150kN/m²(15.0t/m²)으로 산정하여, 지반개량의 품질관리 기준으로 선정하였다.

(4)현장상황과 선별토사층의 특수한 토질특성 등을 분석하여 선별토사층에서 가장 경제적이고 합리적인 지반개량공법으로 동다짐공법을 선정하였다.

(5)동다짐 후의 표준관입저항치(N)는 선별토사층에서 N치가 설계목표치를 상회하는 12～18(평균 12.7) 범위로 나타났으며, N치가 시험 전보다 평균 89% 이상 증가한 것으로 확인되었다.

(6)동다짐 후의 평판재하시험 시행결과, 도로 노체의 품질기준 적용구간에서 요구되는 허용지지력을 충족하는 150～227kN/m²으로 산출되어, 합리적인 지반개량이 이루어졌음을 검증할 수 있었다.

(7)본 연구는 폐기물매립장에서 발생되는 선별토사가 층다짐이 곤란하여 동다짐공법으로 지반개량효과를 얻기 위한 것이므로 향후 동다짐공법을 선별토사에 적용하기 위한 각종 경험계수 등에 대한 추가 연구 수행이 필요할 것으로 사료된다.