컨솔리데이션그라우팅 과 블랭킷그라우팅

컨솔리데이션그라우팅 목적

컨솔리데이션그라우팅은 암반의 변형을 개량하고 강도를 증대시켜 기초를 균일화하기 위해 시공하는 것입니다.

컨솔리데이션그라우팅 시공으로 암반이 원래 갖고 있는 균열의 틈과 기초굴착 과정에서 생긴 틈새를 충전하여 기초의 변형을 억제하는 것입니다.

 

그러나 공극 충전으로 암반자체의 강도가 엄청나게 증가하느것은 아닙니다.

틈새의 충전으로 기초암반 전체가 일체화되어 터파기면에 작용하는 응력의 분포가 균일해지면서 지지력이 증대됩니다.

 

아울러 기초터파기면의 용출수를 막는 효과와 기초비지반을 불투수성으로 만들어 침투로길이가 길어져 침투류를 억제하는 효과가 있으며 컨솔리데이션그라우팅 이후에 시공되는 블랭킷그라우팅 또는 커튼그라우팅의 그라우팅 영역까지 주입재가 확산 고결되므로 초기 주입압력을 증대시키며 이 영억의 표면부로 주입재가 누출되는 현상을 억제하는 효과가 있습니다.

 

컨솔리데이션그라우팅 시공범위

컨솔리데이션그라우팅 대상범위는 주로 암반표면으로서 암반역학적으로 이완되어 있거나 굴착과정의 발파에 의한 진동과 리핑작업 등으로 이완되어 담수 후 침투유속이 가장 크게 될 부분임에도, 암반의 상재하중이 적어서 높은 주입압력을 줄 수 없는 취약 부분입니다.

따라서 이러한 여건을 감안하여 그라우팅을 계획해야 합니다.

 

컨솔리데이션그라우팅은 형식에 따라 그 시공범위가 크게 좌우된다. 

형식과 규모등에 따라 암반에 작용하는 응력이 다르며 기초변형이 미치는 영향도 다르므로 시공영역을 기초바닥면 전부로 계획할 경우와 국부적으로 취하는 경우가 있다.

 

컨솔리데이션그라우팅은 균열과 파쇄대 등의 틈이 많은곳, 시임이 집중해 있는 곳, 단층구간 등에 중점적으로 시행하는 것이 보통이다.

높이에 상관없이 암반에 미치는 작용응력이 크므로 기초면 전역에 걸쳐 시공하는 경우가 대부분이며 천공과 주입심도도 깊게 하고 있습니다.

 

일반적으로 경사부 부근과 기초암반이 균질하지 않아 문제가 될 만한 곳에 컨솔리데이션그라우팅을 실시합니다.

주입심도도 적게 잡으며, 단층과 파쇄대가 발달한 구간 등 특별히 여건이 좋지 않은 경우에만 시공을 합니다.

비교적 낮은 댐에서는 단층-시임 등의 연약부에 집중적으로 그라우팅하고 나머지 부분에 대해서는 생략하는 경우가 대부분입니다.

 

컨솔리데이션그라우팅 공의 배치와 심도

컨솔리데이션그라우팅 공의 배치는 격자형으로 배열하는 경우가 많습니다. 공 간격은 암반의 상태에 따라 정하나 기초지반 전면에 걸쳐 시공할 때는 1.5m~5m 정도로 잡고 시공은 정사각형 중앙내삽법으로 합니다.

경사부에서는 경사가 급하고 시공영역 즉 터파기 면적이 좁아 시공할 수 없는 경우가 많으나 가급적이면 이 방법으로 해야 합니다.

 

공의 심도 결정은 일정한 산출공식이 없으나 규모에 따라 대게 5~10m 정도로 계획합니다.

통상적으로 공 간격이 조밀하면 심도는 얕아지고, 단층대나 취약구간을 보강하는 경우에는 심도를 깊게 잡습니다.

 

그러나 커튼그라우팅 심도의 1/2을 넘는 경우는 거의 없습니다. 공의 크기는 통상 AX~EX로 하며 10m 미만의 심도에서는 충격식 천공장비를, 단층대처럼 지질이 불량하거나 공의 심도가 깊은 경우에는 회전식 장비를 사용하기도 합니다.

 

주입공의 찬공방향은 대개 수직으로 합니다. 하지만 때에 따라 구조대의 발달이 주직천공으로 절단되지 않는 방향이라면 공의 위치를 이동하거나 경사천공을 하여 효과적인 시공이 되도록 조정하여야 합니다.

 

블랭킷그라우팅 목적

컨솔리데이션그라우팅과 마찬가지로 커텐지수벽 상하류부의 기초지반 강화, 균열화 및 불투성화 하기 위한 것입니다.

컨솔리데이션그라우팅과의 구분은 다소 애매하여 단층, 파쇄대가 발달한 구간으로 깊은 심도의 그라우팅을 할 때 제일 얕은 심도는 컨솔리데이션그라우팅을 조금 깊은 심도는 블랭킷그라우팅으로 분류합니다.

일반적으로 이들을 부지 그라우팅으로 표현하며 대개 1가지를 설계하고 있습니다.

 

공의 배치와 심도

블랭킷그라우팅의 심도는 컨솔리데이션그라우팅의 심도보다는 깊고 커튼그라우팅의 심도보다는 얕게 함이 보통입니다.

대체로 커튼그라우팅의 심도 1/2 정도로 합니다. 여러 열의 블랭킷그라우팅을 할 때는 심도를 서서히 줄여가면서 커튼그라우팅에 연접하는 심도는 커튼그라우팅 심도와 비슷하게 하여 지수커튼과 일치하는 소규모 지수커튼을 만들어 지수벽의 폭을 크게 하는 수도 있습니다.

 

블랭킷그라우팅공 배치

 

공의 간격은 대개 1.5m~3.0m로 배치합니다. 고의 위치를 상류부에 잡으며, 심하게 파쇄된 암반으로서 지지력은 충분하나 투수성이 커서 1열의 커튼그라우팅으로는 충분한 지수벽이 형성될 수 없다고 판단되는 곳에 주로 배치합니다.

 

때로는 기반암의 상부가 심하게 파쇄되어 상당한깊이 정도가 투수성일 때 이를 비교적 불투수성인 암반까지 굴착하는 것보다 블랭킷그라우팅으로 처리하는 것이 지수효과와 공사비 측면에서 유리할 때 적용하기도 합니다.

불투수성 중심점토 폭이 좁을수록 기초지반 상부에 대한 블랭킷그라우팅의 필요성은 더 커집니다.

 

시공순서

시공순서는 내삽법 혹은 직사각형 모양으로 주로 시공합니다.  이렇게 하면 시공과정에서 주입량의 변화, 주입재 확산누출, 시공전후의 수압시험자료 등으로 지반개선의 주요한 정보를 파악할 수 있습니다.

 

직사각형 시공패턴에서는 먼저 1차 공을 천공하고 2차 공은 1차 공의 대각선이 만나는 지점에 뚫고 그 다음에 3차공을 1차공 사이에 뚫어 격자형으로 한 구획을 끝내고 양 사방으로 시공을 진행합니다.

만약에 개선목표만큼 개량이 이루어지지 않을 때는 추가공을 실시합니다.