[토목시공기술사 서브노트 20] 다짐계 지반개량공법 – SCP·진동다짐(Vibro-flotation)·동다짐 비교

올어바웃 기술사 · 토목시공기술사 서브노트 No.20

다짐계 지반개량공법 – SCP·진동다짐(Vibro-flotation)·동다짐 비교

■ 출제이력 (토목시공기술사)
· 122회 4교시 : SCP(Sand Compaction Pile)공법과 진동다짐공법(Vibro-Flotation) 비교
· 131회 3교시 : 사질토 연약지반 동다짐공법 적용 시 충격에너지에 의한 공학적 특성
· 121회 4교시 : 쇄석말뚝공법의 시공조건에 따른 파괴거동
· 92회 1교시 : SCP(Sand Compaction Pile)
→ 15번(개량공법 분류)·19번(액상화 대책)의 "다짐" 원리 심화편

문제

SCP공법, 진동다짐공법(Vibro-flotation), 동다짐공법의 원리와 특징을 비교하고, 동다짐공법의 공학적 특성과 시공 시 유의사항에 대하여 설명하시오. (25점)

답

Ⅰ. 개요

1) 다짐계 개량공법은 진동·충격·압입 에너지로 느슨한 지반의 간극을 줄여 밀도를 증대시키는 공법으로, 지지력 증가·침하 감소·액상화 방지 효과가 있다.
2) 대표 공법으로 모래말뚝을 압입하는 SCP, 수평진동과 물로 다지는 진동다짐, 중추 낙하 충격으로 다지는 동다짐이 있으며, 지반조건·개량심도·주변 환경에 따라 선정한다.

Ⅱ. 공법별 원리

1) SCP (Sand Compaction Pile)
· 케이싱 관입 → 모래 투입 → 인발·재관입 반복으로 확경된 다짐모래말뚝 형성
· 사질토 : 주변 지반 밀도 증대 / 점성토 : 모래말뚝과 점토의 복합지반 형성(응력분담비 n = σs/σc, 치환율 as 관리)
2) 진동다짐 (Vibro-flotation)
· 바이브로플롯을 물 분사(Jet)와 함께 관입 → 수평진동으로 입자 재배열 → 골재 보충하며 인발
· 세립분이 적은 사질토에 효과적, 점성토에는 부적합
3) 동다짐 (Dynamic Compaction)
· 중추(10~40t)를 10~40m 높이에서 자유낙하시켜 충격에너지로 심층까지 다짐
· 개량심도 D = α·√(W·H) (Menard식, α ≈ 0.3~0.8, W : 중추무게(t), H : 낙하고(m))

Ⅲ. 공법 비교

구분	SCP	진동다짐	동다짐
원리	모래말뚝 압입·확경	수평진동 + 물	중추 낙하 충격
적용지반	사질토·점성토 모두	사질토 (세립분 적음)	사질토·매립지·폐기물층
심도	깊은 심도 가능(장비에 따라)	중간~깊은 심도	약 10m 내외 (에너지 의존)
진동·소음	중간	작음	매우 큼 (도심지 곤란)
경제성	모래 수급 필요, 중간	오탁수 처리비 발생	재료 불필요, 대면적 경제적

(원적심진경) → "원적(遠敵)은 심진경(深眞經)으로 – 먼 적은 깊은 경전으로 물리친다" / 공법 비교 문제 공통 틀로 활용

Ⅳ. 동다짐의 공학적 특성 (131회)

① 파동 전파 : 충격에너지가 압축파(P파)·전단파(S파)·표면파(R파)로 전파, 심층은 P·S파가 다짐에 기여
② 간극수압 상승 : 타격 직후 과잉간극수압 급상승, 일시적 액상화·강도 저하
③ 소산 : 충격으로 생긴 균열·배수로를 통해 간극수압 소산 → 체적 감소(침하)
④ 강도 증가 : 소산 후 입자 재배열·시간효과(Thixotropy)로 강도 회복 및 증가
(파압소강) → "파업(罷業)이 소강(小康) – 파업이 잠잠해졌다"

Ⅴ. 시공 시 유의사항

1) SCP
· 투입량 관리 : 모래 투입량·케이싱 심도 자동기록, 설계 치환율 확보
· 연속성 : 말뚝 단절·잘록 방지 (인발 속도 관리)
· 융기토 처리 : 점성토 지반 시공 시 지표 융기토 제거·처리
· 수직도 : 케이싱 연직도 관리
(투연융수) → "투연(투명한 연못) 융수(融水) – 얼음 녹은 맑은 연못"

2) 진동다짐
· 세립분 함유율 확인(세립분 많으면 효과 저하), 오탁수 침전·처리 시설 확보
· 보충 골재 입도 관리, 전류계(진동기 부하)로 다짐 완료 판정

3) 동다짐
· 시험시공 : 타격 에너지·횟수·간격 결정, 개량심도 확인
· 지하수위 : 지하수위가 높으면 효과 저하 → 작업면과 충분한 이격 확보(필요시 수위저하)
· 진동·소음 : 인접 구조물·주거지 이격거리 검토, 방진구(Trench) 설치
· 비산 : 타격 시 토사·자갈 비산 방지, 작업반경 출입 통제
(시수진비) → "시수(詩手)의 진비(眞秘) – 시인의 진짜 비밀"
· 크레이터 되메움·평탄화, 단계별 타격 사이 간극수압 소산 대기기간(Rest Period) 확보

Ⅵ. 개량효과 확인

· SPT·CPT·평판재하시험(PBT)으로 개량 전·후 N값·지지력 비교
· 동다짐 : 타격 후 크레이터 침하량·지반 융기량 측정으로 다짐 효율 확인
· 액상화 대책 목적 시 개량 후 액상화 안전율(FS) 재평가

Ⅶ. 결론

1) 다짐계 공법은 사질토 지반의 밀도 증대와 액상화 방지에 효과적이며, 점성토까지 적용하려면 복합지반을 형성하는 SCP가 유리하다.
2) 동다짐은 경제성이 우수하나 진동·소음이 커 도심지에 제약이 있으므로, 시험시공과 계측으로 에너지·간격을 최적화하고 주변 영향을 관리해야 한다.

"끝"

■ 두문자 한 번에 정리
· 공법 비교 항목 : (원적심진경) 원리·적용지반·심도·진동소음·경제성
· 동다짐 공학적 특성 : (파압소강) 파동전파·간극수압 상승·소산·강도증가
· SCP 시공관리 : (투연융수) 투입량·연속성·융기토·수직도
· 동다짐 유의사항 : (시수진비) 시험시공·지하수위·진동소음·비산
· 핵심 공식 : D = α·√(W·H)