문서번호	도로포장연구센터-3515
결재일자	2017.11.21.
공개여부	부분공개(7)
방침번호

			시 민
주무관		도로포장연구센터장	품질시험소장
이창민		백종은	11/21 한민희
협 조
	도로관리팀장			최연우
	주무관			최현
	주무관			윤진성

도로동공 신속복구 공법

현장 평가 결과 보고

2017. 11.

서울특별시품질시험소

(도로포장연구센터)

도로함몰 예방을 위한

도로동공 신속복구 공법 현장 평가 결과 보고

도로함몰 예방 및 도로포장 파손을 최소화하기 위한 신속복구(주입식) 공법에 대한 지지력 및 현장 적용성 평가를 실시하여 향후 신속복구 적용기준 수립을 위한 자료로 활용하고자 함

Ⅰ				도로동공 복구 개요

□ 도로동공 복구 현황

○ 도로동공 복구 현황

- 현재 서울시 도로동공은 원인 조사 및 항구 복구를 위해 굴착복구 공법을 주로 적용하고 있음

- 복구개수(’15~’17) : *****************************

- 복구비용 : ************

○ 굴착복구 방법

① 포장커팅	② 동공 원인조사	③ 뒷채움 후 다짐	④ 포장

○ 문제점

- 굴착복구는 작업 시 굴착 및 다짐 등으로 인한 소음 발생, 긴 작업시간 및 교통 차단, 동공 규모에 비해 큰 도로포장 파손, 높은 복구비용, 다짐 관리 어려움 등으로 인한 문제점으로 개선이 필요함

□ 신속복구 공법(붙임1 참조)

○ 특징

- 유동화재를 동공 및 주변 이완된 구간에 주입하여 지지력 보강

- 빠르고 간편한 복구로 포장파손 최소화 가능

- 굴착공법 대비 높은 작업성(편리성↑, 작업시간↓, 소음↓, 비용↓)

- 동공 탐사 시 발생한 천공홀을 통하여 즉시 복구 가능

① 천공홀 개방	② 채움재 주입	③ 주입 완료	④ 포장복구 완료

○ 한계점

- 주입식 공법으로 복구된 구간의 도로하부 지지력 회복에 대한 불확실성 높음

- 동공원인이 하수관과 같은 매설물인 경우 주입액이 파손구간을 통하여 관내부로 유출되거나 동공 부위가 올바로 복구되지 않을 가능성 있음

Ⅱ				신속복구 공법 현장 평가

□ 평가 목적

○ 신속복구(유동성 채움재 주입)된 구간에서 동공 복구 전․후의 처짐량,  동공채움량, 작업시간 등을 비교하여 신속복구 공법의 현장 적용성 평가

□ 평가대상 공법

○ 흙-시멘트 공법(공법Ⅰ)

- 수중 불분리 가소성 채움재

- 기존 시공경험 있음. 공기배출용 별도 보조공 필요

○ 시멘트-시멘트 공법(공법Ⅱ)

- 급결/완결 시멘트와 활성재용 시멘트

- 시멘트 배합비에 따라 점도, 강도, 고결시간 등 성능 조정 가능

○ 우레탄 발포 공법(공법Ⅲ)

- 발포형 우레탄 주입재

- 배합비에 따라 강도, 발포시간 등 조정 가능, 공기배출용 별도 보조공 필요

□ 신속복구 구간

○ 동부도로사업소 구간(올림픽로 6개소) : ‘17.06.19. ~ 06.20.

○ 강서도로사업소 구간(신월로 3개소, 양천로 3개소)

- 양천로 : ‘17.07.19. ~ 07.20.(1개소), ‘17.08.01. ~ 08.02.(2개소)

- 신월로 : ‘17.08.08. ~ 08.09.

□ 신속복구 구간 동공 개요

No.	위치 (사업소)	동공번호	동공규모		신속복구공법
			크기(m) (가로x세로x높이)	체적 ( ℓ )
1-1	올림픽로 (동부)	2016-1-091	1.04×1.35×0.22	309	흙-시멘트 (공법Ⅰ)
1-2		2016-1-090	1.00×1.14×0.26	294
1-3		2016-1-049	0.88×1.12×0.24	211
1-4		2016-1-048	1.40×1.35×0.23	435
1-5		2016-1-047	1.20×1.05×0.21	265
1-6		2016-1-046	1.10×1.15×0.27	342
2-1	양천로 (강서)	2017-0-008	0.65×0.70×0.30	136	시멘트-시멘트 (공법Ⅱ)
2-2		2017-0-009	1.04×0.92×0.27	258
2-3		2017-0-001	0.75×0.50×0.24	90
3-1	신월로 (강서)	2017-0-004	1.63×0.90×0.38	557	우레탄발포 (공법Ⅲ)
3-2		2017-0-005	1.04×0.95×0.23	237
3-3		2017-0-006	0.80×0.40×0.20	96

※ 동공규모(크기, 체적)는 GPR 자료에서 분석된 것임

□ 평가 방법

○ 현장 시험 : 공법별 복구 전 및 한 달 후 지지력 및 채움 정도 평가

- FWD 시험 : 동공 및 비동공 구간에서 표면처짐량 측정‣지지력 평가

- GPR 시험 : 동공 구간에서 동공 주변 신호 측정‣채움 정도 평가

Falling Weight Deflectometer(FWD) 시험	Ground Penetrating Radar(GPR) 시험

○ 품질 시험 : 채움재의 일축압축강도 평가

○ 현장 적용성 : 작업시간(주입량, 장비설정, 인력) 및 비용 등 비교

□ 평가 결과

○ 복구 후 지지력 : 공법Ⅰ, Ⅱ 증가, 공법Ⅲ 일부 감소(붙임2. 참조)

- 지지력 : 동공 미발생 구간 대비 동공 발생 구간의 상대 처짐량비 비교

(포장 하부 지지력은 처짐량과 반비례, 처짐량 감소 ⟶ 지지력 증가)

- 지지력 회복 : 복구 전·후 동공/비동공 상대 처짐량비 비교

- 한달후 : 공법Ⅰ 7.5% 증가, 공법Ⅱ 13.5% 증가, 공법Ⅲ 11.5% 감소

(공법Ⅰ 6개 중 5개 증가, 공법Ⅱ 3개 중 2개 증가, 공법Ⅲ 3개 중 1개 증가)

‣ 지지력 10% 증가 확률 : 공법Ⅰ 39%, 공법Ⅱ 56%, 공법Ⅲ 14%

○ 일축압축강도 기준 적절(공법Ⅰ,Ⅲ,굴착/비굴착), 적절(공법Ⅱ, 비굴착)(붙임1. 참조)

- 일축압축강도(4시간, MPa) : 공법Ⅰ 0.15, 공법Ⅱ 2.0, 공법Ⅲ 0.35

- 일축압축강도(28일, MPa) : 공법Ⅰ 0.55, 공법Ⅱ 2.0, 공법Ⅲ 0.35

- 배합비 조정으로 일축압축강도 조절 가능

※ 한국건설기술연구원 모의동공 시험 시 공법Ⅱ 굴착 시 양호

※ 일축압축강도 기준(유동성 뒤채움재 품질기준(안), 한국건설기술연구원)

· 재굴착 필요 시 : ******************************

· 재굴착 미필요 시 : ******************************

○ 굴착복구 대비 짧은 작업시간, 현장 작업용이, 적은 복구비용 : 공통사항

- 1공 당 약 30분 소요, 트럭 1대 사용으로 1차로만 교통 차단 필요

- 복구비용 약 ****************

- 주입량으로 동공 크기 파악 가능(공법Ⅲ은 발포 시 부피 팽창으로 어려움)

○ 동공 주변 이완부로 채움재 확장 : 공법Ⅱ, 공법Ⅲ(붙임3. 참조)

- 채움재 주입(공법Ⅱ) 또는 팽창(공법Ⅲ) 시 압력으로 이완된 지반까지 확장

ID	복구 전	복구 후(한 달)	GPR 신호 변화
1-6			큰 변화 없음 (규모 작음)
2-2			동공 주변 이완부까지 신호 확대 (경계 불분명)
3-1			동공 신호 없어짐

※ 공법Ⅰ은 별도 공기배출구로 주입압력 없음

※ 한국건설기술연구원 모의동공에 공법Ⅱ, Ⅲ 적용 시 동공 충진 상태 양호

○ 종합결과

대상 공법	위치	시 험 항 목
		지지력 변화	주변부확장	일축압축강도	작업성	비용 (천원/개소)
공법Ⅰ (흙-시멘트)	올림픽로 (6개소)	7.5% 증가 (-0.9~24.4%)	없음	적절	작업용이 (보조 천공 필요)	2,000
공법Ⅱ (시멘트-시멘트)	양천로 (3개소)	13.5% 증가 (-8.3~37.1%)	일부확장 (2/3개소)	부적절(굴착시) 적절(비굴착시)	작업용이 (주입압 조절 필요)	2,100
공법Ⅲ (우레탄 발포)	신월로 (3개소)	11.5% 감소 (-26.0~11.6%)	확장 (3/3개소)	적절	작업용이 (주입량 계측 곤란)	2,300

※ 공통사항

· 초기장비 설정 0.5~1시간 소요(교통통제 시간 제외), 작업시간 30분 이내

· 투입인원 : 2~3인(교통통제 인원 제외)

Ⅱ				결 론

○ 동공복구 한 달 후 12개소 중 8개소에서 지지력 회복

- 평균 지지력 : 공법Ⅰ 7.5% 증가, 공법Ⅱ 13.5% 증가, 공법Ⅲ 11.5% 감소

- 지지력 10% 증가 확률 : 공법Ⅰ 39%, 공법Ⅱ 56%, 공법Ⅲ 14%

○ 시공 시 압력이 발생하는 공법(Ⅱ,Ⅲ)의 경우 동공 주변 이완부까지 채움재가 침투하여 다짐도 개선 및 추가 동공 확장 억제 가능

○ 일축압축강도는 공법Ⅰ,Ⅲ은 적절(굴착/비굴착), 공법Ⅱ는 적절(비굴착)

- 일축압축강도는 배합비 조정으로 기준값 만족 가능

○ 현작 작업성은 공법 모두 양호

- 시공시간 30분 이내, 1차선 교통 차단, 2~3명 작업, 기존 천공 활용

□ 향후 추진계획

○ ‘17.11. : 강서도로사업소 구간(신월로 3개소, 양천로 3개소) 굴착복구 예정

- 굴착 복구 시 주입상태 파악

○ ‘18.6.~11. : 동공 그라우팅 평가 추가 수행

○ ‘18.12. : 서울시 동공채움재 평가기준(안) 제시

붙임. 신속복구 처리결과 1부.