그라우팅 주입 machanism(주입재의 침투형태와 적용특성, 주입 시간과 침투 거리, 주입비(Groutability Ratio), 주입심도)에 대하여

박상주 박사 연락처 : 010-3816-1998

가. 주입재의 침투형태와 적용특성

주입재의 침투형태에 따라 충진, 맥상주입, 침투주입 등으로 구분할 수 있으며 형태별로 요약하면 다음과 같다.

주입형태	주입재의 주입양상	해당 지반	주입재	비고
충진 Grout	공동추진	터널 뒷채움, 기초지반 공동채움등	시멘트,몰탈, 점토계,약액
침투주입	입자간 간극침투	모래질계 지반	시멘트,몰탈, 점토계,약액	⋅침투, 맥상, 경계주입은 병행되기도 함 ⋅주입재의 점성이 적을수록 겔타임이 클수록 침투주입 우세
맥상주입	지층이 미세균열을 확장하면서 관입	점성토, 느슨 한 사층(초기주입형태), 암반균열	시멘트,몰탈, 점토계,약액
경계주입	서로다른 지반의 경계면으로 판상 주입	구조물과 지반	시멘트,몰탈, 점토계,약액
할렬교반 침투주입	고압으로 지반교란, 주입재와 지반교반	주로 미고결 지반	시멘트,몰탈, 점토계,약액	이중관 공법등 (DDS, LAG)
복합침투주입	주입재의 겔타임 조정으로 충진, 침투, 맥상, 복합주입	주로 미고결 지반	시멘트,몰탈, 점토계,약액	S.G.R공법등

 

나. 주입 시간과 침투 거리

주입재(약액)의 침투에 걸리는 시간, 거리는 주입압력, 주입속도, 주입방식 및 지반의 투수도, 공극율, 공극 형태, 주입재의 성질 등이 불균질한 지반 상황, 지하수 유동 등과 관련하여 복잡한 주입 machanism을 가지므로 수식화 하기는 어려운 것으로 알려져 있다.

주입 시간과 침투 거리등에 미키(일본)교수의 이론, Maag식, R.H.Karol식들이 있으나 한정적인 조건(지반은 균질, 주입재 투입상태는 층류, 주입재의 점성은 일정 등)하에 전개한 이론이므로 현장에서는 경험과 시험 주입을 통한 현장 특성에 맞는 주입 방식을 채택하여야 할 것으로 판단된다.

위와 같이 연구발표 사례가 있으나 실제로는 현장의 불확실성 요소가 너무 많아(지구마다, 시공지점마다 여건이 다름에 주의) 주의가 필요하고, 특히 시멘트 주입의 경우 같이 용액형 주입재가 아닌 혼합형 주입재 일 때는 더욱 적용하기가 어려울 것으로 판단된다. 통상 현장주입에서는 고압주입을 선호하는 경향이 있는데 과도한 압력은 지반변형, 주입재 이탈등을 초래하므로 필요이상의 압력은 무의미하다. 경험적으로 현장에서 채택하고있는 압력은 p=ad 식으로 얻고 있으나, 투수시험을 통한 주수 결과를 감안하여 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.

위식에서 p : 주수압력, d : 심도, a=0.25~2.0 (지질조건에 따라 정해지는 상수)이다.

 

라. 주입비(Groutability Ratio)

주입비란 주입대상 지반의 입도와 그라우팅재의 입도의 비(N)로서 J.C.King 등의 분석결과를 보면 동일 입경(D)의 구형 토립자의 공극율(N)과 이 때 공극의 입경(d), 주입재입경(D′)과의 상관관계 주입비(N=D/D′)를 다음과 같이 나타냈다.

즉 암반 균열은 주입재 최대 입자의 입경보다 3배 이상은 되어야 하는 것으로 되어있으나 실제로는 주입재의 입도 분포가 일정치 않은 점은 고려해야 할 것으로 판단된다.

 

마. 주입심도

그라우팅의 주입심도는 구조물의 규모와 지반의 지질조건에 따라 결정되며 여러 가지 주입심도 결정방식들이 소개되어 있다. 그러나 제안된 공식들은 지반이 균질이라는 가정하에 검토되었기 때문에 어떤 경우에건 획일적이고 기계적인 심도 적용은 불합리한 것이다. 따라서 조사공 시공을 통한 자료를 분석, 현장 여건에 적합한 시공심도를 결정하고 시공과정에서 합리적인 가감조정 시공이 필요하게 된다. 일반적으로 활용하고 있는 커텐 그라우팅의 시공 심도 결정 공식들을 소개하면 다음과 같다.

 

 

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