토목 현장 성토 다짐 품질관리 (시험시공, 들밀도, 평판재하, 프루프 롤링)

성토 다짐은 어느 현장을 가도 빠지지 않는 공종입니다. 택지든 산업단지든 도로든, 흙을 쌓아 올리는 곳이면 반드시 다짐이 따라옵니다. 그만큼 익숙한 작업이지만, 다짐 품질을 제대로 관리하지 못하면 몇 년 뒤 도로 침하나 포장 균열로 돌아옵니다.

앞선 글 토목 현장 토공사 시공순서에서는 절토와 성토, 다짐의 흐름과 노체·노상의 차이를 이야기했습니다. 이번 글에서는 한 걸음 더 들어가 다짐이 제대로 됐는지를 어떤 시험으로 확인하고 관리하는지, 성토 다짐 품질관리를 현장 흐름에 맞춰 정리해 보겠습니다.

성토 다짐 품질관리는 시험시공에서 시작한다

성토 다짐 품질관리의 출발점은 반입할 흙의 재료 시험입니다. 실내 다짐시험(KS F 2312)으로 최대건조밀도와 최적함수비를 구하고, 현장에서 말하는 다짐도 90%, 95%는 현장 건조밀도를 이 최대건조밀도와 비교한 값입니다. 흙이 바뀌면 기준값도 바뀌기 때문에 표준시방서(KCS 11 20 20 쌓기)에서는 토취장 등 재료원이 바뀔 때마다 재료 적합성 시험을 다시 하도록 하고 있습니다.

의정부 현장은 대규모 순성토 현장이었습니다. 외부에서 받아 와야 하는 흙이 많다 보니 토취장이 여러 번 바뀌었고, 그때마다 재료 시험을 다시 해야 했습니다. 문제는 시험에 걸리는 시간이었습니다. 시험 결과가 나와야 반입을 시작할 수 있는데, 토취장 쪽 반출 일정은 기다려 주지 않으니 시험 일정과 반입 시기가 어긋나는 경우가 생겼습니다.

의정부 주변에는 LH 현장이 많았습니다. 같은 토취장에서 흙을 받는 현장끼리는 토취장에서 실시한 시험 결과를 함께 쓰는 경우도 있었습니다. LH는 사토와 순성토를 되도록 인근 LH 현장끼리 유용하도록 하고 있습니다. 한 현장의 사토가 다른 현장의 순성토가 되면 양쪽 현장에 반영된 운반비를 줄일 수 있기 때문으로 보입니다. 가까운 현장에서 유용할 수 있는 흙을 멀리서 받거나 멀리 버린 것으로 정리되면 나중에 감사에서 지적이 나올 수 있는 부분입니다.

재료 확인이 끝나면 본 성토에 앞서 시험시공을 합니다. 시험시공계획서를 제출하고 감리 입회하에 실제 쌓기 구간에서 400㎡ 정도를 표준으로 시공해 보는 것입니다. 여기서 정한 조건이 이후 본 성토 다짐관리의 기준이 됩니다.

• 포설 두께: 다짐 후 노체 300mm, 노상 200mm 이하가 나오도록 포설 두께를 정합니다.
• 다짐 함수비: 최적함수비 부근에서 다짐도가 나오는 범위를 확인합니다.
• 장비별 다짐 횟수: 롤러 기종과 기진력에 따라 몇 회를 왕복해야 기준 다짐도가 나오는지 확인합니다.
• 품질관리 방법: 층별 시험 위치와 빈도, 검측 절차, 기록 방법을 정합니다.

시험시공 때 쓴 장비와 같은 수준의 장비로 전 구간을 다져야 하고, 다짐 장비를 바꾸려면 시험시공을 다시 해서 승인을 받아야 합니다. 공정이 급해서 장비를 바꿔 넣거나 다른 재료가 섞여 들어오면 다짐 결과가 달라지는데, 현장에서 가장 놓치기 쉬운 부분이기도 합니다.

들밀도와 평판재하시험으로 다짐 상태를 확인한다

다짐이 끝난 층은 겉으로 단단해 보여도 눈으로는 합격인지 알 수 없습니다. 그래서 층마다 시험으로 확인하고, 감독자 검사를 받은 뒤에야 다음 층을 포설합니다. 다짐도 판정은 들밀도시험(KS F 2311)이나 평판재하시험(KS F 2310)으로 하고, 판정기준은 KCS 11 20 20의 표 3.2-1을 따릅니다.

구분	노체 (암버력)	노체 (흙쌓기)	노상
1층 다짐 완료 후 두께	600mm	300mm	200mm
다짐도	-	90% 이상 (A, B 방법)	95% 이상 (C, D, E 방법)
평판재하시험 K30 (아스팔트 포장)	196.1 MN/m³	147.1 MN/m³	196.1 MN/m³
평판재하시험 K30 (시멘트 포장)	196.1 MN/m³	98.1 MN/m³	147.1 MN/m³

들밀도시험은 다진 면에 구멍을 파서 파낸 흙의 질량과 함수비를 재고, 구멍 부피를 모래로 채워 측정해 현장 건조밀도를 구하는 시험입니다. 이 값을 최대건조밀도로 나눈 것이 다짐도입니다.

평판재하시험은 재하판에 하중을 단계별로 가하면서 침하량을 재서 지지력 계수(K30)를 구하는 시험입니다. 들밀도가 흙이 얼마나 촘촘해졌는지를 본다면, 평판재하는 그 위에 올라갈 하중을 얼마나 버티는지를 봅니다. 암버력처럼 들밀도로 판정하기 어려운 재료는 평판재하로 관리하고, 이때는 재료 최대치수보다 큰 재하판을 써서 300mm 재하판 기준으로 환산합니다.

평판재하시험을 하려면 재하판 위의 잭이 밀어 올릴 반력이 필요합니다. 현장에서는 주변에 있는 1.0㎥ 백호를 반력 장비로 많이 씁니다. 300mm 재하판이라면 백호 무게로 충분하지만, 암버력 구간처럼 재하판이 커지면 같은 압력을 가하는 데 필요한 하중이 재하판 면적만큼 늘어납니다. 재하판 지름이 두 배가 되면 하중은 네 배가 됩니다. 이때는 백호 무게만으로 하중이 모자라 시험 자체가 안 될 수 있으니, 시험 전에 재하판 크기에 맞는 반력 장비를 먼저 따져 봐야 합니다.

평판재하시험 사진

시험 결과가 기준에 못 미치면 원인부터 봅니다. 대부분은 함수비 문제입니다. 흙이 너무 젖어 있으면 아무리 롤러를 돌려도 밀도가 오르지 않고 오히려 흙이 밀려나며, 너무 마르면 입자끼리 맞물리지 않습니다. 젖은 흙은 펼쳐서 말리고, 마른 흙은 살수한 뒤 재다짐해서 다시 시험합니다. 포설 두께가 두껍게 들어간 경우라면 롤러를 더 돌려도 소용이 없고, 걷어 내고 다시 까는 수밖에 없습니다. 한 층에서 막히면 그 위로 공정이 멈추기 때문에, 포설 단계에서 두께와 함수비를 잡아 두는 것이 결국 공기를 지키는 길입니다.

현장 여건상 들밀도나 평판재하가 어려운 경우에는 노상에 대해 동적콘관입시험(DCPT)이나 소형충격재하시험(LFWD)을 쓸 수 있고, 방사성 동위원소 측정 장비(RI)로 다짐도와 함수량을 빠르게 측정하기도 합니다. RI를 쓰려면 비교시험 자료와 관련 법령에 맞는 인원·시설 서류를 제출해 승인을 받아야 합니다.

프루프 롤링으로 노상 마무리면을 확인한다

층별 다짐시험을 모두 통과해도 노상 마무리면에서는 한 번 더 확인을 합니다. 노상 최종 마무리면 전체를 타이어 롤러나 흙을 가득 실은 덤프트럭으로 지나가며, 바퀴 아래로 꺼지거나 출렁이는 곳이 없는지 보는 프루프 롤링입니다. 기준상 타이어 롤러는 복륜하중 49kN 이상, 타이어 접지압 0.55 MPa 이상이어야 하고, 노상면 변형량이 5mm 이상 생기면 안 됩니다. 변형량을 수치로 재야 할 때는 벤켈만빔을 씁니다.

들밀도나 평판재하는 점으로 확인하는 시험이라 시험 위치 사이의 약한 구간을 다 잡아내지 못합니다. 프루프 롤링은 면 전체를 훑기 때문에, 층별 시험에서 걸러지지 않은 연약한 부분이 이때 드러납니다. 바퀴 자국이 깊게 남거나 지면이 물결치듯 출렁이는 곳, 현장에서 흔히 스펀지라고 부르는 구간은 표시해 두었다가 재다짐하거나, 상태가 나쁘면 걷어 내고 양질토로 치환합니다. 여기서 정리하지 못한 구간은 보조기층과 포장이 올라간 뒤 그대로 침하로 나타납니다.

제가 겪은 스펀지 구간은 대부분 유관기관 관로 되메우기부였습니다. 도로 아래로 통신·전력·가스 관로가 들어가면서 좁게 파고 되메운 자리는 대형 롤러로 층다짐한 주변 노상과 다짐 상태가 다를 수밖에 없고, 프루프 롤링을 하면 관로가 지나가는 선을 따라 출렁임이 나타났습니다.

청주 현장에서는 지하수위가 높아 노상에 물이 계속 올라오면서 스펀지가 생긴 구간도 있었습니다. 이런 곳은 다짐을 반복해도 소용이 없어서, 유공관을 시공해 물을 모은 뒤 우수 맨홀로 연결해 빼냈습니다. 이 과정은 토목 현장 도로공사 아스콘 포장에서 자세히 다뤘습니다.

성토 다짐 품질관리는 결국 시험시공으로 기준을 정하고, 그 기준대로 층마다 확인하고, 마지막에 프루프 롤링으로 면 전체를 한 번 더 확인하는 과정입니다. 시험 성적서가 합격이어도 관로 되메우기 부나 지하수 영향 구간처럼 국부적으로 약한 곳은 남아 있을 수 있어서, 성적서와 현장 상태를 함께 봐야 합니다. 그렇게 쌓인 기록이 있어야 준공 때 도로를 자신 있게 넘길 수 있습니다.

 

이 글은 제 현장 경험을 바탕으로 정리한 것이며, 실제 시공은 해당 현장의 설계도서와 시방서를 따르시기 바랍니다.