시험그라우팅 종류와 방법은 어떤것이 있을까?

종류

그라우팅 공사비에서 천공고사비가 차지하는 비용이 대단히 큽니다.

특히 회전식 공법으로 설계하면 충격식 공법에 비해 훨씬 비쌉니다. 따라서 가능하면 공 간격을 넓게 하여야 할 것입니다.

 

그러나 절리, 파쇄대 등의 구조의 방향, 암질의 상태에 따라 주입재의 확산 범위는 지반마다 다르고 같은 지반이라도 구간마다 차이가 있습니다.

그러므로 이 범위를 확인하기 위해서는 시험구간을 적당히 넓게 잡은 후 양 끝에서 천공 주입하고 점점 공 간격을 축소하여 가면서 천공 주입한 후 루전시험으로 주입효과를 판정하여 공 간격과 주입량을 결정해야 합니다.

 

대개의 경우 주입공의 설계는 이미 완성한 지반상태의 실적이나 설계의 기준에 의해 정하고 있습니다.

하지만 대규모 또는 중요한 현장에서는 시공계획을 수립하기 위해 반드시 시험그라우팅의 과정을 거쳐 결정해야 합니다.

 

필요한 주입공의 공간격, 공수, 배열 형태를 결정하기 위한 시험주입의 형태는 정해진 방법이 있는 것은 아닙니다.

그렇지만 중간내삽법, 정삼각형 중앙내삽법, 2열 정삼각형 중앙내삽법, 정사각형 중앙내삽법 등이 있습니다.

 

1열 중간 내삽법

이방법은 가장 단순한 시험주입법입니다.

 

시험구간의 양측 끝단에 1차 공을 천공주입하고 다시 1차 공의 중간자리에 2차 공을 천공주입하며 나머지 구간에 대해서도 같은 방법으로 3차 공, 4차 공 순으로 중간자리에 시험을 하여서 충분한 효과가 있다고 판단될 때까지 공 간격과 주입량을 결정합니다.

 

즉 지반개량 목표에 도달할 때까지 계속 시험을 해야 하는 것입니다.

시험구간을 넓게 잡아 9차 공까지 시험하기도 하나 현장에서는 대개 구간을 짧게 잡아 3~4차 공까지 시험을 하고 있습니다.

 

1열 중간 내삽법 현장

 

1차 공에서의 주입으로 주입재가 확산되고 2차 공 주입으로 주입재가 퍼지면서 일부 1차 공 주입재와 연결이 되면서 3차 공 주입 할때는 앞서 주입된 것과 중첩되기 시작하여 4차 공 주입으로 완전히 중첩되는 것이 이상적입니다.

 

그림은 하나의 모식도에 불과하며 실제 주입양상은 대단히 불규칙하고 비대칭적입니다.

주입공에서부터 주입재가 확산되는 범위는 절리.파쇄대의 틈새 크기와 방향성, 배합비, 혼합방법, 주입방법, 주입재료의 입도, 주입압력, 암반의 변위, 공간의 연결성, 기술자의 실력등 여러 가지 요인에 의해 다르게 됩니다.

 

1차2차3차공의 주입재 침투

 

정삼각형 중앙 내삽법

정삼각형 중앙내삽법은 시험그라우팅의 가장 기본적인 축차배치방법입니다.

 

시험공은 시공계획 깊이까지 천공하여 코어를 회수하며 전 천공깊이에 대해 수압시험을 해야 합니다.

이와 같이 하는 것은 물을 흡수하는 양 즉, 주수량과 암질조건과의 상관성을 판정하기 위해서 하는 것입니다.

삼각형으로 형성된 좁은 면적 안에서의 불균질성을 알아내고 아울러 심도별 암반의 파쇄압력을 확인할 수 있습니다.

암반의 주입압력은 각 깊이에 따라 결정되며 공배치계획은 그림과 같습니다.

 

중앙내삽법 시험공

 

1차 주입공 A의 간격은 추정 그라우팅 유효반경 R에 의해서 선정되며, 주입공의 추정주입면적은 서로 중복되어야 합니다. 주입공 간격은 다음과 같이 결정합니다.

 

a = 2R ×cos30˚ = 1.73R

즉 R = 0.58a

 

주입공 A를 모두 그라우팅 한 후 정삼각형 중심점에 검사공 K1을 천공합니다.

이 검사공에서 수압시험을 해서 그라우팅 효과를 확인합니다.

물론 검사공으로부터 최대한의 정보를 얻기 위해서 주입공에 해당하는 깊이만큼 천공해야 합니다.

 

만일 그라우팅 효과가 충분치 않을 경우 그림과 같이 B를 천공해서 그라우팅을 추가로 해야 합니다.

이때 검사공 k1은 가능하면 원래의 암반상태를 유지할 수 있도록 압력을 가하지 않고 주입재로 채워줍니다.

주입공 B도 전체 깊이에 대해서 수압시험을 하고 그라우팅을 합니다.

 

두 번째 검사공 k2에 대해서 수압시험을 함으로써 2번째 그라우팅에 대한 많은 정보를 얻어 낼 수 있습니다. 주입공 B의 간격은 0.58×a 에서 0.26×a로 좁아집니다.

주입공 A와 B에 적용하는 압력과 주입재는 동일해야 합니다.

그렇지 않으면 그라우팅 효과를 정확하게 판단할 수 없습니다.

 

정삼각형 중앙내삽 시험주입을 통해서 얻을 수 있는 자세한 정보들은 다음과 같습니다.

선택한 절차의 적합성, 적당한 공 간격, 파쇄압력과 적정한 주입압력, 주입량, 수압시험자료 등입니다.

이들 가운데 공간격 주입량은 시공규모와 관계가 있으며 다른 사항들은 조금 더 기술적 사항에 가깝습니다.

 

만일 주입공 B를 그라우팅하고도 결과가 충분치 못한 경우는 삼각형 배치를 수정해서 현장실험 규모를 확대하여야 합니다.

얻을 수 있는 정보의 양은 시험규모가 클수록 많아질 것입니다.

일반적으로 시험구간은 30~50cm면 충분한 정보를 얻을 수 있습니다.

시험그라우팅 폭은 계획된 커튼그라우팅 폭이나 부지면적과 폭을 감안해서 결정해야 합니다.

 

2열 정삼각형 중앙내삽법

2열 정삼각형 중간내삽법

 

대부분의 기초처리 그라우팅공 배열은 지그재그형 복열 배열을 하고 있습니다.

2열 또는 3열 배열법은 현장의 시공계획과 잘 일치되는 시험시공이 될 수도 있습니다.

또한 시공계획을 그대로 활용해서 시험할 수 있는 장점이 있기 때문에 추가적인 비용부담을 최소화할 수 있지만, 작업장의 좁은 경우에는 시행이 어렵습니다. 

 

정사각형 중앙내삽법

정사각형 배열법은 그라우팅 시공영역이 대단위일 경우 적용될 수 있으며, 신재료를 이용할 경우나 대단위 그라우팅을 해야 할 경우에는 세부 설계자료를 얻기 위해서 이 방법을 사용하는 것이 효과적입니다.