1. 서 론

연약지반에서 얕은 지내력 기초보강 조건으로 중소규모 건축구조물 기초를 지내력기초로 설계 및 시공해야만 하는 경우가 빈번히 발생한다. 이러한 제약 조건은 엔지니어에게 신소재의 특성을 이용하여 지반을 안정시키고 중소규모 건축구조물 하중을 지지하기 위한 새로운 얕은 기초 지반보강공법에 관한 연구개발의 필요성이 요구된다. 직육면체 섬유보강재 소일백 공법은 2013년 국내 도입되어 국내 지반 특성에 맞게 개량하여 느슨하거나 연약한 지반에 설치되어 중소규모 건축구조물의 유용한 기초 지반보강공법으로 인정받는 데 오랜 시간이 걸렸다(Lee et al., 2015). 소일백 공법은 장기간의 국내외 연구와 적용 사례 분석을 통해 중소규모 건축구조물 보강 기초로서 지지력 확보는 물론 액상화 방지, 지진동 저감 효과가 있음이 검증되었다(Lee et al., 2022). 매트리스 공법은 Fig. 1처럼 하중분산효과를 고려하여 말뚝이나 기타 심층 지반개량 조치 없이 토립자의 이동을 억제하고 지지력을 증가시킬 수 있는 도로, 작업 플랫폼 및 철도 제방 같은 토목 구조물 위주로 적용되고 있는 실정이다. 셀룰러 기초 매트리스 지반보강재를 중소규모 건축구조물 지내력기초 보강공법으로 조기에 인정받기 위해서는 기존공법과 대비하여 설계기법에 관한 연구는 물론 친환경적이고 공사비 절감, 공사기간을 단축할 수 있게 국내 실정에 맞는 시공법 개발도 병행되어야 한다.

Fig. 1

Ground improvement techniques

외국의 매트리스 적용 사례연구를 살펴보면, Gilchrist(1988)는 연약지반 기초에 가해진 제방 하중을 지지하고 분산하기 위한 매트리스 설계 및 시공에 관한 연구를 수행하였다. Kuznetsova et al.(2016)의 연구에 의하면 러시아 상트페테르부르크에 있는 고속도로 제방의 기초 안정화를 위해서 점토질 연약지반이 깊고, 한정된 예산 촉박한 건설 기간과 같은 어려운 조건에 직면했다. 결국 강성 매트리스를 사용하는 것이 장기적으로 제방의 안정적인 기초 구축하는 최적 대안으로 제시하고 있다. Richard et al.(2011)의 작업 플랫폼에 대한 지오셀 매트리스 지반 안정성 효과 연구는 베트남 붕따우의 연약지반에 대상으로 중(重)부하 작업 플랫폼의 기계적 안정층(MSL)을 갖춘 성능평가를 실물 평판재하시험으로 확인하였다. Ooi and Lim(2013)는 말레이시아의 중(重)부하 작업 플랫폼 연구에서 MSL(Mechanically Stabilised Layer)을 사용한 지오셀 매트리스의 적용이 지반 내력이 대폭 향상되고 안정된 작업 플랫폼을 제공한다고 제시되었다. Duffin et al.(2000)의 연구는 공장 건축물기초에 지오셀 매트리스를 적용하였고 성능평가 결과를 보고하고 있다. 18년경과 후 Doulala-Rigby et al.(2019)의 공장 건축물기초 후속 연구는 지오셀 매트리스의 장기적인 내구성 성능평가를 검증하였다. 외국의 경우도 매트리스 공법을 중소규모 건축구조물에 지내력 기초 보강공법으로 설계 및 시공을 적용한 사례가 흔치 않다.

본 연구에서는 고밀도 폴리에틸렌 신소재 재료로 구성된 셀룰러 기초 매트리스가 중소규모 건축구조물 지내력 보강 기초 공법의 대안으로 조기에 정착되기 위해서는 국내 지반 및 현장 조건에 맞게 개량된 공법 개발 및 검증이 필요하기에 셀룰러 기초 매트리스의 기초적인 설계 및 시공 방법을 제시하고자 한다. 또한 건축물기초로서 매트리스 공법의 기초보강 효과 및 안정성 검증을 위해서, 국내에서 중소규모 건축구조물 기초에 활발히 적용되고 있는 직육면체 섬유보강재 소일백 공법과 동등의 지반 안정성을 확보할 수 있는지 “A” 연약지반 대상으로 평판재하시험 성능평가를 수행하고 결과를 비교·분석하였다.

2. 셀룰러 기초 매트리스 설계

셀룰러 기초 매트리스 시스템은 내부구속효과와 하중분산원리를 활용해 안정적인 기초 지반을 제공하고 침하를 억제할 수 있다. 이러한 하중분산원리는 매트리스 격벽에 채워지는 재료의 기계적 연동에 기인한다. 내부구속효과는 채움재 입자를 일정 간격으로 조성된 셀(cell) 내부에 가두어 보다 안정적이고 밀도 높은 지반 구조를 만들어내는 것을 말한다. 이러한 효과는 채움재 입자 간의 높은 내부 마찰력과 연동으로 지반의 전단강도를 증대시키고 하중분산효과를 발생한다. 하중분산원리는 매트리스 표면에 가해지는 하중이 지반 전체에 분산되는 방식을 말한다. 건축구조물 하중은 매트리스를 통해 지반으로 전달되며, 전달된 하중이 더 넓은 영역에 걸쳐 분산되고 매트리스로 보강된 기초하부 지반의 압력을 감소시킨다. 이것은 지반의 국부적인 파괴와 활동 방지로 침하 억제에 도움이 된다. 또한, 셀룰러 기초 매트리스는 지하수가 이동할 수 있는 투수층을 제공할 수 있어 기초 지반의 포화를 방지하고 액상화에 따른 위험을 감소시킬 수 있다.

Fig. 2(a)로 하중분산효과를 종합하여 설명하면, 매트리스의 구속 효과, 인접 매트리스의 수동저항, 채움재와 매트리스 사이의 마찰력에 의한 구속력이 발생한다. Fig. 2(b)는 매트리스를 보강하지 않은 경우이며, 흙 쐐기 1구역이 2구역을 밀어내므로 흙의 급격한 파괴가 이루어진다. Fig. 2(c)는 매트리스로 보강한 경우이며, 2구역을 구속하며 건축물 하중에 의해 밀려나지 않도록 하여 기초 지반의 파괴를 방지한다. 연약지반에서 건축물기초는 일반적으로 기초의 전단저항에 의해 제어된다. 기초 하부에 매트리스 보강재를 사용하면 기초와 기초 연약 지반 양쪽의 전단저항을 증가시켜 건축구조물 기초 성능을 향상할 수 있다. 이를 통해 부등침하를 방지하고 건축구조물의 안전성을 확보할 수 있다. 매트리스는 측방유동, 밀어내기 및 회전 장애를 방지함으로써 연약한 지반 위에서 건축구조물의 기초를 안정시킨다. 이러한 지반 안정화 효과는 기초 지반과 채움재로부터 전달되는 전단응력에 의해 마찰력이 셀 장력을 발생시킨다. 지지력 측면에서 연약지반 위 보강 기초의 안전성을 분석할 때 매트리스는 연약지반 위 응력 분포가 좋아 부분적으로 부등침하를 줄이는 강성 지반층 역할을 한다. 메트리스 하부 연약지반의 강도는 압밀을 통해 시간이 지남에 따라 높아져 기초의 전체적인 안정성이 향상된다.

Fig. 2

Load distribution effect of Cellular Foundation Mattress

매트리스 공법은 3가지 보강 효과를 고려할 수 있다.

Fig. 3과 같이 두께 H, 하중 각도 α의 매트리스에 폭 B, 하중 q의 건축물 기초가 설치되면 매트리스 저항력이 곧 굽힘 강성(ME2)이다. 이것은 지오그리드 인장저항력 T와 매트리스 내에서 발생하는 충전재 전단 저항력을 조합한 것이다. 이 굽힘 강성 효과는 매트리스의 하중분산효과와 동일하다. 지오그리드의 설계인장강도 T_D를 허용신율에 대한 변위각을 θ라 하면, 인상 효과는 앞의 Fig. 3의 설계 개념도에서 2T_d.sinθ로 표시할 수 있다. 쇄석 채움 재료의 전단저항에 의한 전단 효과 S는 Fig. 4의 확대 그림을 통해 살펴보면 상재하중이 분산하면 상재하중 분산면상에서 발휘된다. 단순화해서 상재하중 분산 면에서 중간점을 통과하는 연직면에서 평가할 수 있다고 가정하면, S는 S=P_P․tanφ_m로 표시할 수 있다.

Fig. 3

Schematic diagram of reinforcement effect of Cellular Foundation Mattress system (a) Tensioned Membrane Mechanism(T), (b) Interlock and Confinement Mechanism(S), (c) Load spread is increased - Vertical stress is reduced (p) (Hong et al., 2021).

Fig. 4

Details of interlock and confinement mechanism in the Cellular Foundation Mattress

여기서, H : 매트리스 구조체 두께(m)

D_f : 근입깊이(m)

B : 재하폭(m)

q : 상재하중(kN/m²)

ψ : 하중의 분산각(°)

P : 매트리스 구조체 하부의 분산하중강도(kN/m²)

q_a : 매트리스 구조체 하부의 지반지지력도(kN/m²)

θ : 지오그리드의 허용 신장에 대한 변위각(°)

T_d : 보강재(지오그리드)의 설계인장강도(kN/m)

γ₁ : 근입지반의 단위중량(kN/m³)

γ_m : 채움재의 단위중량(kN/m³)

φ_m : 채움재의 내부마찰각(°)

K_P : 채움재의 수동토압계수, K_P=tan2(45+φm2)

T : 지오그리드의 인장력에 의한 인상 효과(kN/m)

S : 채움재의 전단저항력에 의한 전단효과(kN/m)

식 (1)과 식 (2)을 같게 배치함으로써 다음 식을 얻을 수 있으며 매트리스의 두께를 계산할 수 있다.

방정식 (3)에서, 다음이 설정된다.

A1=(KP.tanφm3-2.tanΨ).γm

A2=γ1.Df.KP.tanφm+2.qa.tanΨ-B.γm

A3=2.Td.sinθ-q.B+qa.B

따라서, 방정식 (3)은 다음과 같이 정리된다.

이 이차 방정식의 근은 매트리스의 필요한 두께를 계산하는 데 사용된다.

매트리스 구조 하부지반 허용지지력은 테르자기 및 Meyerhof 지지력 기본 공식에 매트리스 두께, 하중 분포 각도, 기초와 하중, 지반과 채움재 종류와 지오그리드 특성을 추가한 수정지지력 공식으로 계산할 수 있다(Hong et al., 2021).

여기서, q_a : 매트리스 구조체 하부 지반의 허용지지력(kN/m²)F_s : 지반의 허용지지력 안전율

C_s : 지지지반의 점착력(kN/m²)

N_c, N_q, N_r : 지지력계수 N_c=18.0, N_q=8.7, N_r=5.2

D_f : 매트리스 구조체의 근입깊이(m)

γ₁ : 근입 지반의 단위중량(kN/m³)

γ_m : 채움재의 단위중량(kN/m³)

γ_s : 지지지반의 단위중량(kN/m³)

φ_m : 지지지반의 내부마찰각(°)

ψ : 하중의 분산각(°)

Bʹ : 하중 분산에 의한 매트리스 구조체 하부의 재하폭(m)

B'=B+2.H.tanΨ=1.8+2.H.tanψ

매트리스의 하중 분포 각도는 ψ=45°라고 가정하면,

식 (7)을 식 (A1)과 식 (A2)으로 대입함으로써 필요한 매트리스의 두께를 계산할 수 있다. 매트리스 두께를 얻을 수 있으면 식 (6)에 의해 매트리스의 내력을 결정할 수 있다. 매트리스 기초 하부의 분포하중압력 P(kN/m²)를 평가하기 위해서 식 (1)과 (2)을 다음 식 (8)로 정리한다.

여기서, q : 상재하중(kN/m²)

B : 재하폭(m)

P : 매트리스 구조체 하부의 분산하중강도(kN/m²)

H : 매트리스 두께(m)

ψ : 하중의 분산각(°)

M_E2 : 매트리스 채움재 전단저항력+지오그리드 인장저항력(kN/m)

일축 지오그리드의 장기 설계인장강도는 설계강도(120년 지속 시)를 표준으로 사용한다. 지오그리드 장기 설계인장강도 산출 예를 Table 1에 제시하였다.

3. 셀룰러 기초 매트리스의 시공

3.1 셀룰러 기초 매트리스의 구성

셀룰러 기초 매트리스(Cellular Foundation Mattress)는 셀룰러 구속 시스템으로도 알려져 있으며, 삼축 지오그리드를 상부에 일축 지오그리드로 형성된 셀벽을 현장에서 빠르게 조립하여 시공되는 연속 개방형 셀룰러 구조 형태이다. 셀룰러 기초 매트리스 시스템은 프로젝트의 현장 설계 및 시공조건에 따라 쉽게 자르고 모양을 만들 수 있는 유연한 고밀도 폴리에틸렌 재료(Tensar, 2005)로 만들어지며 3차원 상호 연결 벌집 일체 모양으로 구성되어 있다. 셀룰러 기초 매트리스는 연약지반 및 건축구조물 하중 조건에 맞춰 간격과 높이 조정이 가능하고 지반 보강 시공이 간편하다. 고밀도 폴리에틸렌 신소재 재료로 구성된 셀룰러 기초 매트리트리스 제작의 기본 구성을 Fig. 5로 표시하였다.

Fig. 5

Cellular Foundation Mattress System components

3.2 시공방법

3.2.1 제작 및 시공 절차(Fig. 6 참조)

(1) 현장 준비 : 매트리스 설치 준비를 하기 위해 기초 위치 확인 후 수평을 맞춘다.

(2) 굴 착 : 매트리스 안정성이 확보되는 설계 깊이까지 평탄하게 굴착한다.

(3) 지오그리드 설치 : 지오그리드는 기초 바닥면에 설치한 뒤 흙에 고정시켜 안정성을 확보한다.

(4) 채움재 충전 : 지오셀은 쇄석과 같은 적합한 채움재로 채워져 안정적인 기초를 만든다.

(5) 지오셀 설치 : 지오셀이 펼쳐지고 충전재 위에 배치되면 확실한 기초를 확보하기 위해 압축한다.

(6) 뒷 채 움 : 굴착 부분은 동일한 충전재로 채워져 압축되어 안정적이고 확실한 기초를 확보한다.

(7) 최종 점검 : 매트리스가 안정적이고 안전한지 확인하기 위해 최종 검사를 수행한다.

Fig. 6

Installation and Backfill Construction Procedure

3.2.2 설치 상세

(1) 매트리스 기초바닥을 형성하려면 지정된 지오그리드를 기초 중심선과 평행한 길이로 전개한다. 인접한 지오그리드와는 300mm 이상 중첩하여 설치한다. 지정된 일축 지오그리드를 베이스 지오그리드 위에 나란히 전개한다(Fig. 7).

Fig. 7

Roll out the Tensar Triax geogrid (Tensar International, 2020b)

(2) 각 횡격막의 일단을 베이스 지오그리드에 접속하려면 브레이드 또는 적절한 나일론 케이블 타이를 사용한다(Fig. 8).

Fig. 8

Connect one edge of each transverse diaphragm to the base geogrid (Tensar International, 2020b)

(3) 각 횡격막 양단 지면에 장력 지주를 설치하고 횡격막 양단에서 적어도 1.0m 이 이격시킨다. 힌지 연결부를 중심으로 회전시켜 첫 번째 횡격막을 수직 위치로 올린다. 일단을 장력 포스트에 고정하고 다른 끝에서 장력을 가한다(Fig. 9).

Fig. 9

Fabrication of Cellular Foundation Mattress (Tensar International, 2020b)

(4) 설치 평면도에서 “다이아몬드 패턴”을 작성하려면 횡격막 상단을 따라 초크 또는 페인트로 표시하고 격막 높이의 2배 간격을 지정한다(Fig. 10).

Fig. 10

Diamond cell pattern for a 0.5m diaphragm height Cellular Foundation Mattress

(5) 일축 지오그리드 롤을 사용하여 인접한 횡격막을 따라 대각선 격막이 있는 삼각형 셀을 형성한다. 각 대각선 다이어프램은 HDPE 보드킨을 사용하여 미리 표시된 간격으로 횡다이아프램에 결합되어 “결선”을 형성한다. 대각선 조리개의 한 세트의 리브를 절곡하고, 가로 조리개의 개구부를 눌러 루프를 형성함으로써 결절 접속 커플링을 형성한다. 다음으로, HDPE 보드킨 「노달 커넥터」가 루프를 통해 밀어 넣어 내려간다(Fig. 11).

Fig. 11

Connection details of Cellular Foundation Mattress (Tensar International, 2020b)

(6) 채움재는 자갈, 모래, 쇄석, 재생 골재 등이며 또는 승인된 입상 재료를 사용하여야 하며 Table 2의 체분석 요건을 충족하는 등급이 지정된 재료를 사용한다.

(7) 채움재는 처음 두 줄의 셀을 절반 높이로 채우고, 첫 번째 행은 전체 높이로 채운다. 마지막 행이 완전히 채워지기 전에 선행 구역이 항상 절반 채워져 있는지 확인하고 충전을 계속한다(Fig. 12).

Fig. 12

Section showing sequence of filling

4. 셀룰러 기초 매트리스의 성능 평가

4.1 성능평가 시험 방법

Table 3은 2장의 매트리스 상세 설계 절차에 의거 “A” 연약지반의 설계지반정수와 건축구조물 기초 하중 조건 입력 값으로 산정된 매트리스 소요 두께 산정 결과표이다. 응력분산 효과를 고려한 매트리스 보강 균형 높이가 0.317m로 계산되었으며, 기초 지반 안정성 성능평가를 위한 평판재하시험 위치에 설치되는 매트리스의 최소 높이는 0.40m로 결정하였다.

지상 2층 규모인 A 지역 연약지반의 기초 위치 지내력 기초의 설계 접지압은 fe=150kN/m²이며, 지내력 보강 기초 위치에서 지반의 연경도 N치는 Fig. 13의 표기와 같이 7/30이다. 매트리스와 소일백의 지지력 향상 및 침하 억제 성능 비교를 위한 평판재하시험 설치 위치 단면도를 Fig. 13에 표시하였다. 매트리스 설치 높이(H)는 0.40m, 소일백 설치 높이는 0.25m이다.

Fig. 13

Mattress & Soil Bag stabilised layer

셀룰러 기초 매트리스 및 소일백 기초 보강 후 지반안정성 성능평가 방법은 평판재하시험을 통해 허용지지력과 침하량을 산정하였다. 평판재하시험은 한국공업규격 KS F 2444 규정 및 ASTM D 1194 규정에 의거한다. 재하방법은 재하판에 선행압력(0.70kN/cm²)을 가하여 다이얼게이지를 영점으로 조정한 다음 설계하중의 3배를 6단계로 나누어 단계적으로 하중을 가한다. 침하량은 하중을 가한 후 0.5, 1, 2, 4, 8,15분 간격으로 측정한다. 단, 1분 동안 0.01mm 이상 침하가 발생하지 않을 시, 다음 단계로 하중을 재하 한다. 재하판 크기는 국부파괴 효과가 적은 Ø300mm의 원형철판(두께: 25mm)을, 침하량 측정은 1/100mm 정밀도까지 측정가능하고 스트로크는 50mm 정도 다이얼게이지를 사용하였다. 재하시험 결과 중 항복하중의 1/2, 극한하중의 1/3값 중에 작은 값을 허용지지력으로 결정하였다.

4.2 성능평가 결과 분석

느슨한 원지반 경우는 소성이론에 근거한 지지력 기본 공식은 국부전단파괴 모델을 적용한다. 원지반 이론식 적용 경우에 허용지지력은 67.31 kN/m², 침하량은 43.80mm로 설계접지압 150kN/m², 침하량 25mm기준을 초과하여 지반 안정성을 확보할 수 없었다. 매트리스 및 소일백 보강 지반은 강성지반에 근거한 전반전단파괴 모델을 적용한다. 매트리스 보강 경우 2장의 설계 상세에서 전개된 구속효과, 인접 매트리스의 수동저항, 채움재와 매트리스 사이의 마찰력 효과를 추가로 기대할 수 있다. 테르자기 지지력 기본 공식에 매트리스 보강 효과 항을 추가한 수정지지력 공식으로 허용지지력 검토 결과, 지지력은 168.74kN/m², 침하량은 18.940mm로 산정되어 지반 안정성이 확보되는 것으로 나타났다.

Fig. 14 및 Fig. 15의 매트리스 및 소일백 보강 후 평판재하시험 결과, Log P - Log S와 P-S 그라프 상에서 뚜렷한 항복점이나 극한점이 나타나지 않았다. Fig. 14 및 Fig. 15는 최종 재하 하중을 극한하중으로 가정하여 극한하중의 1/3을 적용하였을 때, 매트리스 및 소일백 보강 후 허용지지력은 174.45kN/m² 이상으로 설계지지력 150kN/m²을 만족하였다. 침하량은 매트리스가 17.235mm, 소일백이 14mm로서 허용 침하량 25.0mm 기준 이내로 성능평가 결과 지반 안정성이 모두 확보되었다.

Fig. 14

Result of Plate Bearing Test : Cellular Foundation Mattress

Fig. 15

Result of Plate Bearing Test : Soil Bag

원지반 경우와 매트리스 및 소일백 보강 후 이론식에 의한 지지력과 침하량과 평판재하시험 지지력 및 침하량 결과는 Table 4에 통합 요약 정리하였다. Table 4에 나타난 바와 같이 성능평가 시험 결과, 매트리스 및 소일백 보강 후 원지반 대비 침하량은 38.4~50% 감소하고 지지력은 159% 증가한 것으로 나타났다. 매트리스 설치에 따른 지지력 증가와 침하 저감 효과에서 소일백과 동등한 기초 보강 성능평가 시험 결과를 확인하였다. 보강 후 수정 이론 지지력공식 추정치와 평판재하시험 성능평가 결과치의 해석­시험 상관성과 일치성 확인 결과는 168.74kN/m² vs 174.45kN/m²≒ 0.96으로 해석과 시험치가 비교적 잘 수렴하는 것으로 나타났다.

4.3 시공 성능 및 공기 평가

Fig. 16은 국내 중소규모 건축구조물 지내력 기초 보강공법으로 이미 적용되고 있는 직육면제 섬유보강재인 소일백과 대안 공법으로 개량되고 있는 고밀도 폴리에틸렌 신소재 재료로 구성된 셀룰러 기초 매트리스의 항목별 시공성능 관련 비교표이다. 장비 조합이 비교적 간단한 것, 채움재의 추천재료가 쇄석인 것, 철근 레미콘 공정이 없고 환경 친화적인 것, 소규모 장비로 간편 시공할 수 있는 것, 협소한 공간에서 시공이 가능한 것, 보강 공사 완료 후 양생 과정이 없기에 후속 건축구조물 공사에 지장을 주지 않는 것이 동등하다. 다만, 상대적인 공사비 비교에서 단위면적당 소요 공사비를 추정해 경제성 평가를 해보면 셀룰러 기초 매트리스 공법이 소일백 공법보다 약 15% 공사비 절감을 기할 수 있다. 이것은 투입공사비 대비 단순 비교로, 현장 여건에 따라 달라질 수도 있다.

Fig. 16

Comparison of the constructability by item of Soil Bag & Cellular Foundation Mattress

성능평가 A현장을 대상으로 순 공사기간을 단순 비교해보면, 소일백 경우➡(A=1,000m₂÷250m₂/day) 4일, 셀룰러 기초 매트리스 경우➡(B=1,000m₂÷350m₂/day) 약 3일이 소요된다. 매트리스 설치공법이 소일백 공법보다 약 20% 정도의 공사 기간을 단축할 수 있다(Table 5 참조).

5. 결 론

본 연구를 통해서 셀룰러 기초 매트리스의 기초적인 설계 및 시공 방법을 제시하였으며, 중소규모 건축구조물 지내력 보강기초로서 매트리스 공법의 기초보강 효과 및 안정성 검증을 위해 직육면체 섬유보강재인 소일백 공법과 동등의 지반 안정성을 확보할 수 있는지 “A” 연약지반 대상으로 평판재하시험 성능평가를 수행하고 그 결과를 분석하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.

(1) 고밀도 폴리에틸렌 신소재 재료로 구성된 셀룰러 기초 매트리스가 중소규모 건축구조물 지내력 보강 기초 공법으로 국내 지반 및 현장 조건에 맞게 개량되고 안정성 평가 검증을 통하여 실용화하기 위해서는 반드시 성능 검증과 관련하여 설계 및 시공법이 우선 정립되어야 한다.

(2) 매트리스 보강 후 평판재하시험 지반 안정성 성능평가 결과, 원지반 대비 침하량은 38.4% 감소, 지지력은 159% 증가한 것으로 나타났다. 소일백 기초보강 후 평판재하시험 지반 안정성 성능평가 결과, 원지반 대비 침하량은 50% 감소, 지지력은 159% 증가한 것으로 나타났다.

(3) 매트리스 보강 후 지지력 증가와 침하 저감 효과에서 소일백과 기초보강 후 평판재하시험 성능평가 결과, 허용지지력은 174.45kN/m₂, 침하량은 매트리스가 17.235mm, 소일백이 14mm로서 허용 침하량 25.0mm 기준 이내로 측정되어 동등한 하중분산효과를 발휘하는 것으로 판단된다.

(4) 수정 이론 지지력공식 추정 허용지지력과 평판재하시험결과 허용지지력 비교 결과, 168.74kN/m₂ vs 174.45kN/m₂ ≒ 0.96로 거의 일치했다.

(5) 시공성능 평가 측면에서 셀룰러 기초 매트리스가 소일백 공법과 비교하여 공사비는 15% 절감, 공기는 20% 단축이 가능한 것으로 단순 평가되었지만, 시공 특장점이 거의 같고, 비교 현장 공사기간이 짧고 현장 여건에 따라 다를 수 있기에 동등하다고 판단된다. 셀룰러 기초 매트리스 공법도 중소규모 건축구조물 지내력기초 대안 공법의 하나로 개량할 수 있음을 확인했다.

본 연구는 국내 중소규모 건축구조물 대상으로 지내력 보강 기초로 적용된 매트리스 공법의 설계 및 시공 사례가 거의 없는 상태에서 수행되었다. 향후 복수 현장의 재하시험, 토압계를 설치하여 매트리스 기초하부지반 응력구근(stress bulb) 분포도 측정, 장기 침하 계측자료 분석 및 평가 등 심층적인 성능평가 추가 연구가 필요하다. 국내 중소규모 건축구조물 대상으로 셀룰러 기초 매트리스와 동등 이상의 재료 특성을 가진 다양한 지오그리드 신소재 개발과 병행하여 대안 기초공법의 설계 및 시공법에 관한 연구개발도 활발히 전개될 수 있을 거라고 기대한다.