그라우팅시 배수처리와 단층대 대처는 어떤방법이?

단층대

1. 단층처리를 위한 조사. 시험

 

터파기면에 나타나는 단층대는 모든 구조물의 기초지반에서 귀찮은 존재입니다.

특히 댐 터에 형성된 단층대는 연접한 암석간에 탄소성차이가 크기 때문에 댐체의 하중에 의한 차별침하가 발생합니다.

그리고 중심점토를 가로지르는 균열발생으로 지수벽의 수밀성에 악영향을 미칩니다.

단층은 일반적으로 투수성이 크기 때문에 저류수의 누수가 발생하면서 단층점토를 유거 시켜 기초지반을 파괴하므로 파이핑이 일어날 가능성이 큽니다.

활동이 정지된 사단층도 문제지만 미소지진이 발생하고 있는 활성단층으로써 언제 대규모 지진에 의한 지괴의 변위가 발생할지 모르는 위험성이 큰 단층대일 때는 여러 가지 토목적인 보강대책이 병행되어야 합니다.

단층이 인지되면 규모, 방향등을 확인하고 역학적, 수리학적 특성을 규명하기 위해 여러가지 조사를 해야 합니다.

암질의 판정, 탄성파속도, 영율 등을 구하기 위해 탄성파 탐사를 실시하며 평판재하시험 등을 실시하여 지지력과 변형계수나 탄성계수등의 지반변형성을 구합니다.

그리고 주입가능범위, 적정주입 재선정, 주입공 배치를 위해 주입시험을 실시하여야 합니다.

단층점토 또는 파쇄층의 자연시료를 채취하며 함수비, 단위중량, 압축시험, 전단시험, 점착력, 내부마찰각 등의 자료를 얻습니다.

 

2. 콘크리트 플러그 설치

 

단층구간의 지지력은 하중에 대해 현저하게 부족하므로 터파기면에 국한하여 콘크리트 플러그를 설치합니다.

플러그콘크리트의 두께는 고정빔 또는 단순빔으로 결정하는 방법이 있습니다.

만약 고정빔으로 설계할 수 있는 조건일 때는 빔과 보강의 두께가 줄어듭니다.

단층이 소규모인 것은 그라우팅으로 처리하지만 폭이 50cm를 넘으며 점토분을 함유하는 단층에 대해서는 특별한 처리를 해야 합니다.

지지력에 관하여는 치환콘크리트 두께를 단층폭의 최소 1.5배를 기준으로 합니다.

이때 굴착은 단층과 그 양측의 일부 견고한 암까지 합니다.

또 저수 후 단층점토의 유출이 일어날 것으로 예상되면 이를 방지하기 위하여 깊게 지수벽을 설치하는 방법이 있습니다.

규모가 큰 단층에서 플러그콘크리트 두께는 다음과 같은 공식으로 결정하기도 합니다.

플러그 콘크리트두께와 치환

 

앞에서 설명한 방법 이외에도 중력댐의 기초에 단층이 있을 때는 댐의 횡단 이음매로 구분된 각 구간에 대하여 저면전체로 한 소정의 전단마찰 안전율이 확보되는지를 검토합니다.

이 안전도가 부족할 경우에는 플러그콘크리트 양측부의 전단강도를 기대하여 측면적에 곱한 저항력이 부족한 힘과 상쇄하는 깊이가 되도록 설계하는 방법이 있습니다. 

콘크리트 두께를 일률적인 공식으로 결정하기에는 불확실한 요인이 너무 많아서 단층의 상태, 각도, 방향 등에 의하여 경험판단적으로 깊이를 정하고 있습니다.

파이핑 방지대책으로는 커튼그라우팅 시공은 물론이고 블랭킷점토를 설치하고 하류부에 필터를 설치함으로써 침투로장을 길게 하고 필터에 의해 단층점토의 유실을 방지할 수 있게 계획해야 합니다.

 

단층대의 거튼그라우팅과 블랭킷

 

 

배수처리

1. 지표수 배제

 

그라우팅 작업장은 건조상태인 것이 바람직합니다.

따라서 하천수를 통관 또는 가배수터널로 배제시키거나 홈통을 놓아서 터파기면 상부로 배제시켜야 합니다. 또한 경사부로부터의 지표수유입이 되지 않도록 산마루 측구 등을 설치해야 합니다.

현장에 지표수나 용출수가 있으면 주입재의 누출현상, 암반의 변위현상을 관찰하기가 어렵습니다.

천공-주입 때 생기는 천공수, 공내세척수, 주입재관 세척수 등과 함께 한 곳으로 모아 배수시켜 작업장을 항상 깨끗하게 유지하여야 합니다.

이때 주변환경에 미치는 영향을 고려하여 하천수나 저수지 내로 직접 흘러 들어가지 않도록 적절한 조치를 취해야 합니다.

 

2. 용출수 지수

 

하상부의 터파기면에서는 흔히 다량의 용출수를 만나게 됩니다.

특히 하상퇴적흥이 두꺼운 경우에는 가물막이댐 하부 기초를 침투한 물이 그라우팅 작업장으로 많이 유입되므로 터파기면 상하류 측에 배수구를 설치하고 한 곳으로 집수하여 배수시킵니다.

배수구 설치가 어려울 때는 콘크리트벽을 설치하면 됩니다.

터파기 바닥면에서 용출현상은 중심점토를 쌓아 올릴 때 토질재료를 연화시키고 암반과의 접착을 불량하게 하기 때문에 완전지수 시켜야 합니다.

콘크리트를 타설할 때도 마찬가지로 용출수 때문에 시공이 어렵습니다.

커튼그라우팅의 1단계 시공과정에서 주입재가 확산되면서 대부분 지수가 되기도 합니다. 특히 컨솔리데이션-블랭킷그라우팅으로 그라우트 차수벽이 훌륭하게 형성되었다 하더라도 차수벽구간외의 터파기면에 용출현상이 있다면 이곳에도 그라우팅을 하여 지수시켜야 합니다.

주입은 컨솔리데이션->블랭킷->커튼그라우팅의 순서로 시공하여야 합니다.

커텐그라우팅 후 터파기 바닥면의 용출수가 지수 되지 않아 나중에 블랭킷그라우팅을 시공하는 경우가 없어야 할 것입니다.

 

2-1. 용출수량이 매우 적을 경우

 

미세한 절리, 기타 어디선가 모르게 침출 되는 용수에 대해서는 용출개소의 주변을 점토 또는 몰탈로 수위가 더 이상 증가하지 않는 높이까지 주위를 둘러싼 다음 부근의 점토를 시공합니다.

그리고 용출개소의 물을 퍼낸 후 단번에 점토 또는 점토와 시멘트를 섞은 재료로 채우고 다집니다.

 

2-2. 용출수량이 약간 많은 경우

 

용출개소에 원통을 세우고 그 주위에 코어재료를 다져서 40~50cm 두께가 되면 원통을 뽑아내고 그 속의 물을 퍼낸 다음 재빨리 코어재료를 채웁니다.

 

2-3. 용출수량이 많은 경우

 

용출수가 피압수이고 양이 대단히 많은 경우에는 용출부위를 정으로 쪼개고 38mm 파이프를 심은 다음 급결제와 시멘트를 혼합한 재료를 덮어 굳게 만듭니다.

충분히 굳으면 약간의 고압으로 시멘트밀크를 주입하고 파이프를 덮개로 막은 다음 점토를 펴 고르고 다집니다.