Research Agendas
중소규모 댐 건설 및 기능성 댐 설치를 위한 친환경 급속성토기술 개발연구(CSG공법을 중심으로)
Director
김기영
Period
2008.01.01 ~2009.12.31
Performer
,임은상
File
CSG(Cemented Sand and Gravel) 공법은 재료의 합리화, 설계의 합리화, 시공의 합리화를 실현하기 위한 새로운 개념의 급속 성토공법으로 소량의 시멘트량으로 강도증가와 차수성을 확보할 수 있어 댐 뿐 만이 아니라 다양한 성토 구조물의 시공공법으로 그 활용도가 증가하고 있다. 특히 국외의 경우 본댐, 보조댐 이외에 사면보호공, 하천제방공, 압성토공, 저사댐 및 사방댐 그리고 내진교대의 보강공법 등 다양한 분야로의 활용이 가능하여 RCC, RCD 공법과 더불어 빈배합 설계개념의 급속 시공공법으로 각광 받고 있다.
국내의 경우 연구원의 자체 연구성과를 토대로 아프카니스탄 소수력 발전소사업의 취수보 설계공법으로 실 시공되었으며, 2007년 화북댐내 시험시공 등을 거쳐 월류대비 본댐 보강공법으로 채택되어 3 차례의 월류를 통해 공법의 안정성을 검증한 바 있다. 또한 2007년 화북댐 내 임시 도로공법, 2008년 화북댐 이설도로 접속구간의 성토공법으로 채택되어 시공되는 등 그 활용성이 점차 증가하고 있다.
이 연구는 1차년도 수행된 기 연구성과 및 실 시공 자료를 바탕으로 CSG의 취약한 인장력 개선과 내진성능 향상을 위하여 섬유 보강재를 활용한 보다 안정적인 CSG 배합설계방안 및 역학특성 규명 그리고 Curb element 기법 등을 응용한 효율적인 사면부 시공방안, 월류형 CSG 보/제방의 시범설치를 통한 독자적인 설계, 시공 기술력을 확보하는 데 있다. 또한 현장시험, 물리탐사 등을 토대로 저수위 증감, 월류, 세굴 등에 의한 CSG 성토체의 장단기 안정성을 실증적으로 검토함으로써 향 후 저사댐, 가물막이댐, 월류형 제방 등의 실 시공에 필요한 기본적인 자료를 제공하는 그 목적이 있다.
제 출 문 ⅴ
요 약 문 ⅹ
목 차 ⅹⅰⅴ
표 목 차 ⅹⅴⅰⅰ
사진목차 ⅹⅰⅹ
그림목차 ⅹⅹⅰⅰ
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 및 연구방법 2
1.3 연구기간 3
제 2 장 섬유보강 CSG의 강도 특성 4
2.1 연구동향 4
2.2 섬유 보강재의 종류 및 특성 6
2.2.1 보강토 공법의 이론 6
2.2.2 섬유 보강토 14
2.2.3 시멘트 혼합토 14
2.3 섬유보강 CSG의 배합설계 16
2.3.1 재료 16
2.3.2 배합설계 19
2.3.3 일축압축시험 23
2.3.4 인장강도시험 45
제 3 장 CSG 공법의 효율적인 사면부 시공방안 52
3.1 다짐일반 52
3.2 페이스폼 활용 유무 53
3.2.1 페이스폼과 사면다짐을 미적용 방법 53
3.2.2 페이스폼을 사용치 않고 사면다짐을 하는 경우 54
3.3 페이스폼을 활용한 경우 58
3.4 Curb Element 기법을 이용한 사면시공 60
3.4.1 Curb Element의 정의 및 모식도 60
3.4.2 Curb Element 사출장비 제원 61
3.4.3 Curb Element 사출기를 이용한 시험흐름도 및 시공절차 62
3.4.4 Curb Element의 일축압축강도 66
제 4 장 월류형 CSG 보/제방의 시범 설치 67
4.1 설치개요 67
4.1.1 현장조사 67
4.1.2 시설규모 68
4.1.3 시범설치 세부일정 69
4.2 CSG 보/제방 시공절차 70
4.2.1 재료선별 및 운반 70
4.2.2 배합설계 71
4.2.3 노두정리 72
4.2.4 CSG 혼합 73
4.2.5 CSG 제방의 시공 75
4.2.6 CSG 보의 시공 82
4.3 CSG 제방/보의 안정성 검증 89
4.3.1 저수에 의한 CSG 재료의 물리특성 변화 89
4.3.2 저수에 의한 CSG의 강도특성 변화 92
4.3.3 세굴 93
4.3.4 전기비저항 탐사에 의한 누수 가능성 평가 97
제 5 장 CSG 공법의 경제성 분석을 통한 효율적 설계단면 검토 109
5.1 화북댐 본댐 CSG 보강사례 109
5.1.1 사업배경 109
5.1.2 수문분석 110
5.1.3 본댐 보강방안 110
5.1.4 배합설계 112
5.2 CSG의 경제성 검토 114
5.2.1 CSG 보강공법 적용시 공정별 세부단가 116
5.2.2 화북댐 상류가물막이 공정별 단가 120
5.3 수치해석을 이용한 CSG 성토체의 효율적 단면검토 121
5.3.1 해석단면 121
5.3.2 해석조건 및 결과 122
5.3.3 CSG 성토체의 효율적 단면에 대한 검토 127
제 6 장 결 론 130
참고문헌 132
국내의 경우 연구원의 자체 연구성과를 토대로 아프카니스탄 소수력 발전소사업의 취수보 설계공법으로 실 시공되었으며, 2007년 화북댐내 시험시공 등을 거쳐 월류대비 본댐 보강공법으로 채택되어 3 차례의 월류를 통해 공법의 안정성을 검증한 바 있다. 또한 2007년 화북댐 내 임시 도로공법, 2008년 화북댐 이설도로 접속구간의 성토공법으로 채택되어 시공되는 등 그 활용성이 점차 증가하고 있다.
이 연구는 1차년도 수행된 기 연구성과 및 실 시공 자료를 바탕으로 CSG의 취약한 인장력 개선과 내진성능 향상을 위하여 섬유 보강재를 활용한 보다 안정적인 CSG 배합설계방안 및 역학특성 규명 그리고 Curb element 기법 등을 응용한 효율적인 사면부 시공방안, 월류형 CSG 보/제방의 시범설치를 통한 독자적인 설계, 시공 기술력을 확보하는 데 있다. 또한 현장시험, 물리탐사 등을 토대로 저수위 증감, 월류, 세굴 등에 의한 CSG 성토체의 장단기 안정성을 실증적으로 검토함으로써 향 후 저사댐, 가물막이댐, 월류형 제방 등의 실 시공에 필요한 기본적인 자료를 제공하는 그 목적이 있다.
제 출 문 ⅴ
요 약 문 ⅹ
목 차 ⅹⅰⅴ
표 목 차 ⅹⅴⅰⅰ
사진목차 ⅹⅰⅹ
그림목차 ⅹⅹⅰⅰ
제 1 장 서 론 1
1.1 연구배경 및 목적 1
1.2 연구내용 및 연구방법 2
1.3 연구기간 3
제 2 장 섬유보강 CSG의 강도 특성 4
2.1 연구동향 4
2.2 섬유 보강재의 종류 및 특성 6
2.2.1 보강토 공법의 이론 6
2.2.2 섬유 보강토 14
2.2.3 시멘트 혼합토 14
2.3 섬유보강 CSG의 배합설계 16
2.3.1 재료 16
2.3.2 배합설계 19
2.3.3 일축압축시험 23
2.3.4 인장강도시험 45
제 3 장 CSG 공법의 효율적인 사면부 시공방안 52
3.1 다짐일반 52
3.2 페이스폼 활용 유무 53
3.2.1 페이스폼과 사면다짐을 미적용 방법 53
3.2.2 페이스폼을 사용치 않고 사면다짐을 하는 경우 54
3.3 페이스폼을 활용한 경우 58
3.4 Curb Element 기법을 이용한 사면시공 60
3.4.1 Curb Element의 정의 및 모식도 60
3.4.2 Curb Element 사출장비 제원 61
3.4.3 Curb Element 사출기를 이용한 시험흐름도 및 시공절차 62
3.4.4 Curb Element의 일축압축강도 66
제 4 장 월류형 CSG 보/제방의 시범 설치 67
4.1 설치개요 67
4.1.1 현장조사 67
4.1.2 시설규모 68
4.1.3 시범설치 세부일정 69
4.2 CSG 보/제방 시공절차 70
4.2.1 재료선별 및 운반 70
4.2.2 배합설계 71
4.2.3 노두정리 72
4.2.4 CSG 혼합 73
4.2.5 CSG 제방의 시공 75
4.2.6 CSG 보의 시공 82
4.3 CSG 제방/보의 안정성 검증 89
4.3.1 저수에 의한 CSG 재료의 물리특성 변화 89
4.3.2 저수에 의한 CSG의 강도특성 변화 92
4.3.3 세굴 93
4.3.4 전기비저항 탐사에 의한 누수 가능성 평가 97
제 5 장 CSG 공법의 경제성 분석을 통한 효율적 설계단면 검토 109
5.1 화북댐 본댐 CSG 보강사례 109
5.1.1 사업배경 109
5.1.2 수문분석 110
5.1.3 본댐 보강방안 110
5.1.4 배합설계 112
5.2 CSG의 경제성 검토 114
5.2.1 CSG 보강공법 적용시 공정별 세부단가 116
5.2.2 화북댐 상류가물막이 공정별 단가 120
5.3 수치해석을 이용한 CSG 성토체의 효율적 단면검토 121
5.3.1 해석단면 121
5.3.2 해석조건 및 결과 122
5.3.3 CSG 성토체의 효율적 단면에 대한 검토 127
제 6 장 결 론 130
참고문헌 132