KR100970497B1 - Ａｇｓ를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법 - Google Patents

Ａｇｓ를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법에 관한 것으로, 그라우팅시 관리자에게 주입압과 주입속도 및 지반 내부의 주입재 확산특성 등을 평가 및 조치할 수 있도록 안내하고, 현장 작업자의 감각에 의해 주입압을 제어하지 않고 현장 여건에 맞는 주입압으로 자동 제어하여 주입을 중단하며, 주입압(p), 주입속도(q) 및 침투반경(R)의 적합성을 검증을 통하여 효율적인 그라우팅을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법은, P~q~t chart 분석을 통해서 주입압과 주입속도 및 지반 내부의 주입재 확산특성 등을 평가할 수 있는 제1단계와; 수압파쇄 및 일탈주입을 최대한 방지하기 위해서 4가지 모드의 주입중단 기준(정량 주입, 정량 및 정압 주입, 과압 및 과소 주입, 저압 및 과소 주입)을 적용하여 주입효과를 향상하는 제2단계를 포함한다. 그리고, 본 발명은 P~q~t chart 유형분석을 통해서 결정된 주입압, 주입속도 및 주입대상지반의 입도특성, 주입재의 점도특성으로 부터 설계자가 제시한 주입압(p), 주입속도(q), 주입재 침투반경(R) 값의 적합성을 평가함으로써 설계자와 시공자간의 시공조건 차이를 줄일 수 있는 제3단계가 포함된다.
그라우팅, AGS, 주입중단 자동관리, 지반보강, p~q~t chart

Description

ＡＧＳ를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법{METHOD FOR MANAGING KNOWLEDGE-BASED INJECTION CONSTRUCTION USING AUTOMATIC GROUTING SYSTEM}
본 발명은 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 그라우팅 자동관리 시스템을 적용하여 p~q~t chart 유형분석, 주입중단 관리기준 적용, 시공조건(p, q, R) 적합성 검증 등 시공 중 품질을 관리할 수 있는 방법이 적용되어 그라우팅 시공ㆍ품질관리가 정성적 수준에서 정량적 수준으로 관리될 수 있는 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법에 관한 것이다.
최근 국내에는 고속철도, 지하철, 고속도로, 항만, 공항, 수화력·원자력 발 전소, 공업단지조성, 해저지반 비축시설, 핵폐기물 비축시설 등 수많은 대규모 국가 산업시설물 건설공사가 진행되고 있으나 기초지반의 부실로 상당한 구조물이 손상되어 균열, 부등침하 또는 도괴 등 사회문제화 되고 있다(예, 지반침하 및 균열, 구조물의 부등침하·균열·누수·파손·붕괴 등). 따라서 각종 시설물들의 안전성 확보를 위해서는 시공 중 지하수위변화와 지반변위를 억제하기 위해서 차수·지반보강 공법을 적용하는 것이 가장 기본적이며, 차수·지반보강이 확실하지 않은 구조물은 시공중이나 완공 후에 구조적 안정성에 문제가 발생할 확률이 높다. 이에 그라우팅 공법적용은 각종 시설물공사에서 기초지반의 보강 및 차수 목적으로 광범위하게 활용되고 있고 특히 해저지반의 각종 비축시설, 진출입시설 등에서 대규모 차수보강공사가 요구되는 경우 그라우팅 시공 중 주입중단을 합리적으로 결정할 수 있는 기준이 요구된다.
그라우팅 시공 중 주입을 중단해야 하는 시점을 결정하는 것은 시공품질에 가장 큰 영향을 미친다. 주입압이 갑자기 상승하거나 하강하는데 주입을 중단해야 하는지, 지금까지 현장 기능공의 경험적 판단에 의존하는 것이 현실이다. 그라우팅 적용범위가 넓어지고 해저터널 굴착공사와 같이 공사규모가 커지면서 현장 기술자의 경험에 의존한 시공관리는 시공품질 향상에 한계가 있다고 판단된다.
현재 주입공사 시방규정은 다음과 같다.
주입압 관리기준
주입압은 주입재가 대상 지반에 양호하게 주입될 수 있도록 하여야 할 뿐만 아니라 주입에 의하여 지반이 할렬(hydraulic fracturing)되거나 융기되는 것을 방지할 수 있도록 결정한다.
주입관, 주입호수, 주입펌프의 부하, 인접구조물이나 지장물에 대한 영향을 고려하여 최소주입압은 3P'(P'=간극수압)로 하고 최대한계주입압은 5P'로 설정한다.
정량주입으로 주입하면서 계획된 주입량이 허용압 이하에서 압력의 상승이 없을 경우에는 주입작업을 계속하고, 한계압력의 범위 내에서 이상적인 상승압력의 곡선을 나타낼 경우에는 주입작업을 종료하게 된다<도 1 참조>.
계획된 주입량이 설계량에 도달되지 않은 상태에서도 주입압력 곡선의 급격한 변화가 발생할 경우에 완전한 충전으로 추정하여 주입작업을 종료하게 된다. 단, 저속·저압 주입인 경우 주입압력이 1∼2kgf/cm2 정도만 상승하여도 주입이 완료된 것으로 판단할 수 있다<도 2 참조>.
주입압은 저압주입으로 통상 3∼7kgf/cm2으로 하며 지하수위 하부 지반에 대해서는 간극수압보다 커야 하고 간극수압의 3∼5배 이내로 조절해야 한다. 단, 암반에서의 주입압은 전상재압(total stress)의 4배까지 가능하다. 현장 조건에 따라서는 주입속도와 주입압의 검토를 통하여 최대주입압 범위 내에서 결정 할 수 있다.
주입관리는 예상 주입량을 기준으로 하여 주입압에 의해 그림과 같이 3단계로 관리한다<도 3 참조>.
종래 주입 중단 사례는 다음과 같다.
주입을 장시간 지속하면 한계압력 또는 계획압력까지 도달하게 된다. 때로는 최대의 부배합 주입 또는 조립질의 주입재료를 사용하여도 계획압력까지 상승하지 않는 경우도 있는데 이는 균열이 크고 연장이 길어서 다량의 주입재가 들어가는 현상으로서 계속하여 무한정 주입하는 것은 좋은 방법이 못된다. 이런 경우는 대개 주입재가 멀리 떨어진 주입이 필요 없는 구간까지 주입되는 것으로 주입을 중단하고 24시간 후에 재주입하여야 하며 1회 주입량을 최대 100∼200대의 시멘트량으로 제한하여야 한다. 그러나 균열이 크지 않을 경우에는 수 십분 또는 수 시간을 기다렸다가 다시 주입하는 방법이 효과적이다. 이와 같이 주입중단에 대한 관리가 현장에서 정성적으로 결정되는 것이 보통이지만 다음과 같이 정량적으로 제시되고 있는 것도 있다.
1. 한국수자원공사 주입중단 기준
· 0.2ℓ/min/m
2. 미국 개척국 기준
① 3.5 kg/cm2 에서는 28ℓ/20min 이하
② 3.5∼7.0 kg/cm2 에서는 28ℓ/15min 이하
③ 7.0∼14.0 kg/cm2 에서는 28ℓ/10min 이하
④ 14.0 kg/cm2 이상에서는 28ℓ/5min 이하의 주입량이 될 때까지로 정하고 있다.
3. 미국 공병단 기준
① 15분간 측정결과 주입재가 전혀 들어가지 않을 때까지
② 최대주입압력의 3/4 (75%)에서 전혀 들어가지 않을 때까지
③ 5분 간격으로 2회 10분 측정하였을 때 28ℓ(1ft3)이하가 들어갈 때까지 (≒30ℓ/10분) 주입
위와 같이 여러 가지가 제안되고 있으나, 현재는 현장 기술자의 경험적 판단에 의해서 주입압을 관리하고 있는 실정이다. 따라서, 현장에 적합한 주입압 및 주입량과 다른 주입압과 주입량으로 주입이 이루어지기 때문에 주입재의 손실이 일어나고 지반을 효율적으로 보강하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그라우팅 자동관리 시스템을 적용하여 p~q~t chart 유형분석, 주입중단 관리기준 적용, 시공조건(p, q, R) 적합성 검증 등 시공 중 품질을 관리할 수 있는 방법이 적용되어 그라우팅 시공ㆍ품질관리가 정성적 수준에서 정량적 수준으로 관리 될 수 있도록 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법을 제 공하는데 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지식기반 주입공사 시공관리 방법은, 그라우팅시 기준 주입압으로 최대 주입압과 최소 주입압을, 그리고, 설계 주입량을 각각 설정하는 설정단계, 주입재를 그라우팅공에 주입하면서 현재 주입압력과 현재 주입량을 실시간으로 검출하는 검출단계, 상기 검출단계를 통해 검출된 현재 주입압과 상기 설정단계에서 설정한 기준 주입압의 최대 주입압과 최소 주입압을 비교 및 현재 주입량과 설계 주입량을 비교하는 비교단계, 상기 비교단계를 통해 획득한 현재 주입압과 기준 주입압의 비교값을 근거로 하여 주입을 중단하는 중단단계로 이루어져 그라우팅시 주입을 자동 중단하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 P~q~t chart 분석을 통해서 주입압과 주입속도 및 지반 내부의 주입재 확산특성 등을 평가할 수 있도록 안내하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 P~q~t chart 유형분석을 통해서 결정된 주입압, 주입속도 및 주입대상지반의 입도특성, 주입재의 점도특성으로 부터 설계자가 제시한 주입압(p), 주입속도(q), 주입재 침투반경(R) 값의 적합성을 평가함으로써 설계자와 시공자간의 시공조건 차이를 줄일 수 있는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법에 의하면, 현장에 맞는 최적의 주입조건의 제어를 통해 주입을 실시하고 주입 중단을 결정하여 수압파쇄, 열림주입 및 일탈주입 등 주입결손부 최소화할 수 있으며, 주입재료량 자동산출로 과대주입을 방지하고, 시공 자동화로 작업인원 감소하고, 지반을 효율적으로 보강할 수 있다.
그리고, 그라우팅시 관리자에게 기본 패턴의 P~q~t차트와 현재 P~q~t차트를 동시에 안내하여 관리자게 현재 주입 유형을 확인 및 조치할 수 있도록 함과 아울러, 주입압(p), 주입속도(q), 주입재 침투반경(R)의 적합성을 검증함으로써 효율적인 그라우팅이 가능하다.
본 발명에 의한 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법은 본 출원인에 의해 특허 받은 그라우팅 자동 관리 시스템(특허 10-0625333)을 이용한 것으로, 먼저 그라우팅 자동 관리 시스템에 대해 설명한다.
그라우팅 자동 관리 시스템은, 그라우트 믹서로부터 각각의 주입관을 통해 공급되는 주입재를 외부의 제어에 따라 단계적으로 토출 압력을 변화시켜 펌핑하는 그라우트 펌프와; 외부의 제어에 따라 온/오프되어 주입재의 유량을 조절하고, 각각의 주입관에 각각 설치되는 자동 밸브와; 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 주입재의 압력값을 체크하여 압력값을 디지털값으로 변환하여 출력하고, 상기 주입관
중 어느 하나의 주입관에 설치되거나 또는 각각의 주입관에 설치되는 전자 압력계와; 상기 그라우트 펌프로부터 공급되는 주입재의 유량값을 체크하여 유량값을 디지털값으로 변환하여 출력하고, 상기 주입관 중 어느 하나의 주입관에 설치되는 전자 유량계와; 상기 전자 유량계와 전자 압력계 및 자동 밸브와 전기적으로 연결되어 상기 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값 및 압력값을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값과 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 유무선 통신을 통해 중계하고, 외부로부터 전송되는 상기 자동 밸브의 스위칭 신호에 따라 상기 자동 밸브를 스위칭하는 PLC 컨트롤러; 및 현장 주수 시험을 통해 현장 지질 조건과 주입 목적에 적합한 그라우팅의 한계 압력과, 한계 속도를 결정하는 한계주수 테스트부와, 상기 한계 주수 테스트부에서 설정된 그라우팅의 한계 압력과, 한계 속도에 대응되도록 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 설정하고, 그라우팅의 주입 진행 상황을 실시간으로 그래픽으로 디스플레이함과 동시에 스텝별 주입 압력과, 주입 유량과, 주입 속도를 실시간으로 디스플레이하며, 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값과, 압력값 및 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 자동 밸브가 상기 한계 주수 테스트부로부터 결정된 한계 압력과, 한계 속도 내에서 동작하도록 상기 자동 밸브를 스위칭시키는 실시간 주입 관리부와, 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량과, 누적 유량을 분 단위 또는 시간 단위에 따라 누적하여 그래프로 디스플레이하는 그래프 디스플레이부와, 상기 공별, 주입 깊이별로 시공된 주입량과, 주입압을 음영의 차이로 디스플레이하는 지반주입 현황 디스플레이부와, 상기 실시간 주입 관리부에서 체크되는 주입 압력과, 주입 유량, 누적 유량을 분 단위 또는 시간 단위로 표시하고, 이를 연도/날짜/시간/분별로 분류하여 이를 데이터 파일로 저장하며, 저장된 내용을 시트상으로 출력하는 데이터 저장부로 이루어지는 자동 관리 프로그램이 인스톨되고, 상기 자동 관리 프로그램을 통해 상기 PLC 컨트롤러로부터 유무선 통신을 통해 전송되는 유량값 및 압력값을 통해 실시간으로 그라우팅 진행 상황을 디스플레이함과 동시에 유량값 및 압력값을 저장하고, 사용자에 의해 상기 전자 유량계와 전자 압력계의 유량값과, 압력값 및 상기 그라우트 펌프의 토출 압력값이 기설정되면 이들값을 비교하여 비교 결과에 따라 상기 자동 밸브를 제어하는 스위칭 신호를 출력하는 노트북 컴퓨터를 포함한다.
즉, 본 발명에 의한 그라우팅 자동 관리 방법은, 전술한 그라우팅 자동 관리 시스템(AGS)을 이용하여 현재 주입 유형의 판정 및 조치 방안을 안내하고, 현장 여건에 맞춰 주입재의 주입중단을 제어하며, 시공조건의 적합성을 검증할 수 있는 것이다.
이하 본 발명에 의한 AGS(automatic grouting system)을 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법은 다음과 같다.
제1단계 : 주입 유형 판정 및 조치 방안 안내.
그라우팅의 성공은 정해진 압력에서 암반이나 토사층의 현장조건에 손상을 주지 않는 범위내에서 절리나 공극에 들어가는 주입량에 의해 좌우 된다. 따라서 보이지 않는 지하에서는 어떻게 주입이 되고 있는지를 알기 위해서 p-q-t(pressure ∼quantity∼time) 관리가 필수적이며 p∼q∼t 곡선의 몇 가지 주요 패턴(pattern)과 해석에 따라서 적절한 주입압, 주입속도 및 주입재 농도(w/c비)를 조절하거나 주입계속, 주입중단여부 등을 판단 할 수 있다.
지금까지 국내 현장에서는 주입 중에 반드시 기록되는 주입압의 데이터인 p∼t chart(주입압의 시간경과 변화)가 효율적으로 이용되지 않았다. 이것은 지반 및 주입조건의 차이에 의해서 p∼t chart가 어떻게 변화하는가에 대하여 정립된 기술적 판단이 요구되지 않았기 때문이다. 또한 주입심도나 상재하중에 의해 p∼t chart 및 고결체가 어떻게 변화하는가에 대해서도 규명되어 있지 못하였다. 이러한 관점에서 각 주입패턴에 대한 해석을 통한 시간에 따르는 고결체의 거동과 지반주입상황을 예측할 수 있다면 주입시공에 대한 신뢰성을 높일 수 있을 것이다.
주입대상 지반의 주입특성을 간접적으로 판정할 수 있는 p∼q∼t chart가 선행연구자들에 의해서 <표 1, 표 2>와 같이 토사층과 암반층으로 구분하여 표준적인 패턴이 제안되었다.
<표 1> 토사층 주입유형
Figure 112009082161562-pat00001
<표 2> 암반층 주입유형
Figure 112009082161562-pat00002
<표 1, 표 2>에서 알 수 있듯이 대상지반에 대한 p∼q∼t 차트와 현재 주입에 따른 p∼q∼t를 동시에 화면 출력하여 관리자로 하여금 현재 주입 상태와 비슷한 유형을 선택하도록 한다. 즉, 기존에 알려져 있는 주입 상황에 따른 조치방안을 참고하여 주입 조건 등을 변경함으로써 주입공사의 효과 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 즉, 그라우팅 현장의 지반 검사를 통해 토사층 또는 암반층으로 구분하면, 컨트롤러는 선택된 토사층 또는 암반층의 기본 패턴을 현재 패턴과 함께 화면 출력하는 것이다.
제2단계 : 주입 자동 중단
2-1. 기준 주입압과 설계 주입량을 설정.
그라우팅에 의한 지반 보강시 그라우팅공의 면적, 지반 상태 등을 파악하여 기준 주입압(최대 주입압, 최소 주입압), 설계 주입량을 설정한다. 최대 주입압은 주입 현장에서 실제 주입을 통해 구할 수 있으며, 최소 주입압은 예를 들어 최대 주입압의 40% 정도로 설정할 수 있다. 또한, 그라우팅 주입은 단계별로 진행하고 있으며, 각 단계별 주입량을 현장 검증을 통해 설정한다(예를 들어 분당 주입량으로 설정(ℓ/min).
2-2. 주입압과 주입량 검출.
압력계와 유량계를 이용하여 그라우팅공에 주입되는 현재 주입압과 주입량을 검출한다.
2-3. 현재 주입압과 기준 주입압 비교.
컨트롤러는 압력계와 유량계를 통해 실시간으로 현재 주입압과 주입량을 모 니터링하고 있으며, 입력된 현재 주입압과 주입량을 저장된 기준 주입압의 최대 주입압 및 최소 주입압, 주입량과 비교한다.
2-4. 주입 조절(중단).
현재 주입압과 기준 주입압의 비교값을 근거로 하여 주입을 조절(주입중단)한다.
주입 및 주입 중단은 정량 주입, 정량-정압 주입, 과압-과소 주입, 저압-과소 주입으로 구분된다.
2-4-1. 정량 주입(도 4참고).
최대 주입압(Pmax)과 최소 주입압(Pmin) 내에서 설계주입량(현장 조사 자료를 이용하여 설계 주입량 산정)이 주입된 경우 정량 주입으로 제어하여 주입을 종료한다. 즉, 이 상황은 설계 상황 내를 벗어나지 않는 것이므로 설계 주입량이 주입된 후 주입이 중단된다. 즉, 1 스텝 주입시 주입 중단 요인에 의한 강제적인 주입 중단이 일어나지 않는 것이다.
2-4-2. 정량∼정압주입(도 5참고).
설계 주입량이 주입되면서 현재 주입압이 최대 주입압(Pmax)까지 도달하면 정량 및 정압 주입으로 제어하여 주입을 종료한다. 정량~정압주입도 설계 상황 내를 벗어나지 않는 것이므로 설계 주입량이 주입된 주입이 중단된다. 즉, 1 스텝 주입시 주입 중단 요인에 의한 강제적인 주입 중단이 일어나지 않는 것이다.
2-4-3. 과압∼과소주입(도 6참고).
현재 주입량이 설계주입량에 도달하기 전 현재 주입압이 최대 주입압(Pmax)에 도달하였을 때, 즉, 현재 주입압이 최대 주입압에 도달한 후 낮아지는 과정이 다수회 바람직하게 3회이상 반복되면 주입을 종료한다.
구체적으로 설명하면, 주입시 현재 주입압이 최대 주입압에 도달하면 펌프의 제어를 통해 현재 주입압을 최대 주입압 이하이면서 최소 주입압 이상의 주입압으로 강제 조절하며, 이 상태에서 현재 주입압이 다시 최대 주입압으로 상승하면 주입을 강제 중단하는 것이다.
즉, 최대 주입압이 3회 반복되는 경우를 예로 들어 설명할 때, 1차 최대 주입압 - 1차 강제 감압 - 2차 최대 주입압 - 2차 강제 감압 - 3차 최대 주입압 - 3차 감압 - 4차 최대 주입압의 곡선이 나타나면 주입을 강제로 중단하는 것이다.
따라서, 최대 주입압의 반복에 따른 조치를 위하여 관리자는 그라우트재(시멘트와 물 혼합)의 배합비를 빈배합(시멘트의 양을 현재 양보다 적게 배합하는 것으로, 현장의 여건에 따라 다르게 조절될 수 있으므로 구체적인 수치로 한정하지는 않는다)으로 조정 후 재주입한다.
만약, 재주입시 전술한 것과 동일한 주입패턴이 반복되면 주입을 중단한다.
2-4-4. 저압∼과소주입(도 7참고).
현재 주입량이 설계주입량에 도달하기 전에 현재 주입압이 최소 주입압(Pmin)에 도달하였을 때, 즉, 현재 주입압이 최소 주입압에 도달한 후 높아아지는 과정이 다수회 바람직하게 3회이상 반복되면 주입을 종료한다.
구체적으로 설명하면, 주입시 현재 주입압이 최대 주입압에 도달하면 펌프의 제어를 통해 현재 주입압을 최대 주입압 이하이면서 최소 주입압 이상의 주입압으로 강제 조절하며, 이 상태에서 현재 주입압이 다시 최소 주입압으로 하강하면 주입을 강제 중단하는 것이다.
즉, 최소 주입압이 3회 반복되는 경우를 예로 들어 설명할 때, 1차 최소 주입압 - 1차 강제 승압 - 2차 최소 주입압 - 2차 강제 승압 - 3차 최소 주입압 - 3차 승압 - 4차 최소 주입압의 곡선이 나타나면 주입을 강제로 중단하는 것이다.
이어서 그라우트재의 배합비를 부배합(시멘트의 양을 현재 양보다 많게 배합하는 것으로, 현장의 여건에 따라 다르게 조절될 수 있으므로 구체적인 수치로 한정하지는 않는다)으로 조정 후 재주입을 실시한다.
전술한 과정을 통해 주입이 중단되면 알람 등을 통해 관리자에게 주입 중단이 알려지며, 관리자는 주입 중단 이유를 확인한 후 재주입을 실시한다.
3. 시공인자 수준의 적합성 평가.
주입공사 시공인자는 주입압(p), 주입속도(q) 및 침투반경(R)이 가장 중요하다. 대상지반의 특성, 주입재의 배합특성에 따라서 적정 p, q, R의 범위가 존재하고 현장에서 이들의 적합성을 검증할 수 있다면 주입공사의 품질이 대폭 향상될 수 있다.
본 발명에서는 선행 p∼q∼t chart 검출 및 주입 전 지반특성을 분석하여 표준주입속도(p'), 스텝당 설계주입량을 가정하고 1 스텝당 주입압(p)을 파악해서 설계 가정 조건 적합성을 검토하며 방법은 다음과 같다.
1) 주입압(p)과 주입속도(q) 결정
① 주입설계 값 가정
- q ; 표준주입속도 - 현장 주입시험을 통해 도출.
- Q ; 스텝당 설계주입량 -시공계획에 따른 정량으로 가정.
② 스텝당 주입압(p') 분석
- 실제 주입되는 p∼q∼t chart에 의해서 초기압력, 최종압력 도출.
- 스텝당 최종압력(p2) ≥ 스텝당 초기압력(p1) 만족여부 확인.
- (p1+p2)/2로 적정주입압(p')결정.
③ 스텝당 주입속도(q') 분석
- 적정 주입속도를 p∼q∼t chart에 의해서 최대와 최소의 평균값으로 결정.
- 적정 주입속도(q') ≤ 표준주입속도(q) 확인.
2) 침투반경(R) 추정
토사층에서 현탁액 주입재 침투반경을 평가하기 위해 W. J. Baker가 하기의 식과 같이 수식을 제안하였으며, 제안식에 입력될 토립자의 등가반경(γe)과 주입재의 전단강도(S)는 하기의 <표 3>에서 선택하여 적용한다.
Figure 112009082161562-pat00003
(Re ; 주입재 침투반경 (cm), r ; 주입공 반경 (cm), γw ; 물의 단위체적 중량 (g/cm3), g ; 중력가속도 (cm/sec2), h ; 수두(주입압) (cm), γe ; 토립자 공극의 등가반경 (cm), S ; 주입재의 전단응력 (dyne/cm2))
<표 3> 토립자 공극의 등가반경
Figure 112009082161562-pat00004
도 1과 도 2는 각각 종래 주입재의 주입 형태를 도시한 그래프로,
도 1은 변화가 없는 주입 형태이며,
도 2는 급격한 변화를 보이는 주입 형태이다.
도 3은 종래 주입압 관리 단계도.
도 4는 7은 각각 본 발명에 의한 그라우팅 자동 관리시 주입 제어 및 중지예를 보인 그래프.

Claims (7)

  1. 그라우팅시 기준 주입압으로 최대 주입압과 최소 주입압을, 그리고, 설계 주입량을 각각 설정하는 설정단계, 주입재를 그라우팅공에 주입하면서 현재 주입압력과 현재 주입량을 실시간으로 검출하는 검출단계, 상기 검출단계를 통해 검출된 현재 주입압과 상기 설정단계에서 설정한 기준 주입압의 최대 주입압과 최소 주입압을 비교 및 현재 주입량과 설계 주입량을 비교하는 비교단계, 상기 비교단계를 통해 획득한 현재 주입압과 기준 주입압의 비교값을 근거로 하여 주입을 중단하는 중단단계로 이루어져 그라우팅시 주입을 자동 중단하는 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 중단단계는,
    현재 주입압이 상기 기준 주입압 이내이면서 설계 주입량이 주입되면 설계 주입량 주입 후 주입을 중단하는 정량주입단계,
    설계 주입량이 주입되면서 현재 주입압이 최대 주입압까지 도달하면 설계 주입량 주입 후 주입을 중단하는 정량 및 정압 주입단계,
    설계 주입량에 도달하기 전에 현재 주입압이 강제 감압되어도 다수회에 걸쳐 최대 주입압에 도달하면 주입을 중단하는 과압-과소 주입단계,
    설계 주입량에 도달하기 전에 현재 주입압이 강제 승압되어도 다수회에 걸쳐 최소 주입압에 도달하면 주입을 중단하는 저압-과소 주입단계로 구분되는 것을 특 징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, p-q-t(pressure∼quantity∼time)차트에 의한 다수의 기준 패턴과 현재 p-q-t(pressure∼quantity∼time)차트를 동시에 화면 출력하여 관리자에게 현재 주입 유형을 판정하고 조치를 할 수 있도록 안내하는 단계가 포함된 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 그라우팅시 적정 주입압(p'), 적정 주입속도(q') 및 침투반경(R)의 적합성을 검증하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 적정 주입압(p')은 실제 주입되는 p∼q∼t chart에 의해서 초기압력, 최종압력 도출을 도출한 후 스텝당 최종압력(p2)이 ≥ 스텝당 초기압력(p1)보다 크거나 같은 가를 확인한 후 이를 만족할 때, (상기 스텝당 최종압력(p2) + 스텝당 초기압력(p1))/2의 식을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 적정 주입속도(q')는, 최대 속도와 최소 속도의 평 균값으로 결정된한 후, 현장 주입시험을 통해 도출되는 표준주입속도보다 작거나 같은 범위를 만족할 때 얻어지는 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 침투반경(R)은,
    Figure 112009082161562-pat00005
    (Re ; 주입재 침투반경 (cm), r ; 주입공 반경 (cm), γw ; 물의 단위체적 중량 (g/cm3), g ; 중력가속도 (cm/sec2), h ; 수두(주입압) (cm), γe ; 토립자 공극의 등가반경 (cm), S ; 주입재의 전단응력 (dyne/cm2))
    상기의 식을 통해 얻어지는 것을 특징으로 하는 AGS를 이용한 지식기반 주입공사 시공관리 방법.
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