KR102167050B1 - Cip 벽체후면 차수용 그라우팅공법 - Google Patents

Abstract

개시된 내용은 CIP 공법에 의해 형성된 CIP벽체의 후면을 보강하는 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 관한 것이다.
일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 다수의 벽체로 구성된 CIP 벽체의 후면 지반에 다수의 천공홀을 형성하는 천공홀 형성단계와; 상기 천공홀에 케이싱을 삽입하고 상기 케이싱 내에 주입관을 설치하는 주입관 설치단계와;상기 주입관을 통해 시멘트밀크로 이루어진 제1그라우팅재를 저압으로 주입하는 제1그라우팅재 주입단계와; 상기 지반의 공극에 침투된 제1그라우팅재의 표면에 피복되도록 제1그라우팅재 주입 후 연이어 제2그라우팅재를 주입하는 제2그라우팅재 주입단계;를 포함할 수 있다.

Description

CIP 벽체후면 차수용 그라우팅공법{A GROUNTING METHOD FOR REINFORCING CIP(Cast-In place Pile) WALL}

개시된 내용은 CIP 공법에 의해 형성된 CIP벽체의 후면을 보강하는 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 관한 것이다.

CIP(Cast-In-Placed Pile)공법은 굴착장비를 이용하여 지반을 소정 깊이만큼 천공하고 천공홀에 철근이나 H파일등의 보강재를 삽입한 후 시멘트 페이스트나 몰탈을 주입 양생시켜 지중에 흙막이 벽체를 형성시키는 공법으로, 저가의 소형장비로 시공가능하고 시공성이 우수할 뿐만 아니라 벽체의 강성도가 높아 지중, 지반공사에 널리 이용되고 있다.

그러나 CIP공법은 주열식 벽체이지만 중첩시공이 불가능하여 단독시공으로 처리되므로 벽체와 벽체 사이에 공극이 존재하게 되고 이에 따라 차수불량이라는 치명적인 단점을 수반하게 되며, 그 결과 지하수의 유출과 함께 벽체 후면의 토사가 유출되는 등으로 인해 지반이 붕괴되는 싱크홀 등의 문제를 야기시키게 된다.

이러한 차수불량의 방지하기 위하여 차수 그라우팅(LW, SGR등) 공법이 적용되고 있지만 지하수가 흐르는 지역에서는 시간경과에 따라 그라우트체의 용탈현상이 발생하여 여전히 지하수 유출현상이 발생되어 시공현장에서 많은 문제점을 노출하고 있다.

최근에는 CIP 벽체의 후면을 보강하기 위해 다양한 그라우팅공법이 시도되고 있으며 그 중 대표적인 공법으로는 지름 60.0mm정도의 수직천공 후 그라우팅재를 천공 홀을 통하여 주입시켜 약 600mm로 확산시켜 그라우트체를 형성시키는 공법을 들 수 있다. 그러나 이러한 CIP후면 보강공법 또한 지반의 비등방성과 지하수의 흐름 등 여러 가지 영향으로 인해 완전한 차수효과를 기대할 수 없고 CIP벽체와 벽체 사이의 벌어진 부분에 그라우트체가 집중되지 않는 문제를 가지고 있다.

KR 10-0782007 B1

개시된 내용의 목적은 그라우팅재 주입방법을 기존의 차수 그라우팅공법과 달리 함으로써 CIP벽체에서의 용탈현상과 차수불량 문제를 획기적으로 개선할 수 있는 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 관한 것이다.

또한, 필요한 부분에만 그라우트체가 형성되도록 함으로써 시공단가를 현저히 감소시킬 수 있는 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 관한 것이다.

일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 다수의 벽체로 구성된 CIP 벽체의 후면 지반에 다수의 천공홀을 형성하는 천공홀 형성단계와 상기 천공홀에 케이싱을 삽입하고 상기 케이싱 내에 주입관을 설치하는 주입관 설치단계와 상기주입관을 통해 시멘트밀크로 이루어진 제1그라우팅재를 저압으로 주입하는 제1그라우팅재 주입단계와; 상기 지반의 공극에 침투된 제1그라우팅재의 표면에 피복되도록 제1그라우팅재 주입 후 연이어 제2그라우팅재를 주입하는 제2그라우팅재 주입단계;를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제2그라우팅제는 규산나트륨계 또는 실리카졸계 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상기 천공홀은 상기 CIP 벽체의 후면을 따라 등 간격으로 설치되어 상기 CIP 벽체의 벽체들 사이의 중앙지점과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

또한, 원통형으로 이루어지되, 횡단면 원을 기준으로 반쪽부분에만 다수의 배출공이 형성될 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 상기 제2그라우팅재 주입단계 후 상기 주입관을 일정 간격으로 인발하면서 상기 제1 및 제2그라우팅재를 반복 주입하고 양생을 통해 CIP벽체후면에 그라우트체를 형성시키는 그라우트체 형성단계를 포함할 수 있다.

개시된 내용에 따르면, 그라우팅재 주입방법을 기존의 차수 그라우팅공법과 달리 함으로써 CIP벽체에서의 용탈현상과 차수불량 문제를 획기적으로 개선할 수 있다.

본 실시예들의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법의 흐름도.
도 2는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법을 설명하기 위한 개략적인 공정상태도.
도 3은 도 1에 도시된 A부분의 단면도.
도 4는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 따라 제2그라우팅재가 주입되는 과정을 보인 공정상태도.
도 5는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 의해 그라우팅이 완료된 상태를 보인 공정상태도로서 종단면도.
도6은 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 의해 그라우팅이 완료된 상태를 보인 공정상태도로서 횡단면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 대하여 구체적으로 설명한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지의 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법의 흐름도이고, 도 2는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법을 설명하기 위한 개략적인 공정상태도이며, 도 3은 도 1에 도시된 A부분의 단면도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 따라 제2그라우팅재가 주입되는 과정을 보인 공정상태도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 CIP그라우팅 공법에 의해 형성된 벽체의 후면을 보강하는 공법에 관한 것으로서, CIP벽체(1)의 후면에 천공홀(H; H1, H2, H3, H4)을 형성하는 천공홀 형성단계(S1), 그라우팅 플랜트에서 제1 및 제2그라우팅재를 각각 제조하는 그라우팅재 제조단계(S2), 천공홀(H)에 케이싱(12)을 삽입하고 케이싱 내에 주입관(10)을 설치하는 주입관 설치단계(S3), 주입관(10)을 통해 제1그라우팅재를 주입하는 제1그라우팅재 주입단계(S4), 제1그라우팅재 주입 후 연이어 제2그라우팅재를 주입하는 제2그라우팅 주입단계(S5); 제1 및 제2그라우팅재를 반복적으로 주입하고 양생을 통해 그라우트체를 형성시키는 그라우트체 형성단계(S6);를 포함할 수 있다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 천공홀 형성단계(S1)에서 굴착장비를 이용하여 다수의 벽체로 구성된 CIP벽체(1)의 후면 지반을 천공하여 다수의 천공홀(H; H1, H2, H3, H4)을 형성한다(도 6참조). 이때 천공홀(H)은 CIP벽체(1) 후면 지반에 다양하게 위치될 수 있지만 바람직하게는 CIP벽체(1) 후면을 따라 등 간격으로 설치되되 CIP벽체(1)의 벽체들 사이의 중앙지점과 대응되는 위치, 즉 중앙지점의 수직선상에 위치될 수 있다.

그라우팅재 제조단계(S2)에서는 그라우팅 플랜트(미도시)에서 각각 제1그라우팅재와 제2그라우팅재를 제조한다.

제1그라우팅재는 시멘트입자와 물을 일정 배율로 혼합하여 이루어진 시멘트밀크로 구성되는데, 이때 시멘트밀크에는 바람직하게는 분말도 및 장기강도를 높이고 시공단가를 낮추기 위해 슬래그와 플라이애쉬가 첨가 혼합될 수 있다.

제2그라우팅재는 다양한 성분으로 구성될 수 있으나 시멘트밀크를 급결시키는 역할을 동시에 수행할 수 있는 급결제의 일종인 규산나트륨 또는 실리카졸 중 적어도 하나를 물과 혼합하여 제조될 수 있다.

주입관 설치단계(S3)에서는 천공홀(H)에 케이싱(12)을 삽입(S2)한 뒤 케이싱(12) 내에 그라우팅재 주입을 위한 주입관(10)을 설치한다. 여기서 주입관(10)의 설치방법은 종래 주지된 기술에 의하는바 구체적인 설명은 생략한다. 다만 본 실시예에 적용되는 주입관(10)의 경우 원통형 주입관으로 이루어지되 원호부 전체에 배출공(10a)이 형성되는 아니라 횡단면 원을 기준으로 반쪽 부분, 즉 CIP 벽체(1)를 향하는 부분에만 다수의 배출공(10a)이 형성된다.

이러한 주입관(10)의 구조에 의해 그라우팅제가 주입되었을 때 그라우팅재가 전방에 위치한 CIP벽체(1)측으로만 배출되고 측면이나 후면측으로는 배출되지 않게 된다. 따라서 불필요한 부분으로의 그라우팅재 배출을 차단함으로써 그라우팅재의 응집도를 높이고 시공단가를 현저히 낮출 수 있는 효과를 갖게 된다.

제1그라우팅재 주입단계(S4)에서는 설치된 주입관(10)을 통해 시멘트밀크로 이루어진 제1그라우팅재가 저압 주입된다. 이때 CIP벽체(1)와의 사이뿐만 아니라 천공홀(H) 내부에도 제1그라우팅재가 배출 충진될 수 있도록 케이싱(12)을 소정의 높이만큼 인발하고 주입관(10)은 천공홀 (H)의 바닥과 소정의 간격만큼 이격되도록 함이 바람직하다. 여기서, 제1그라우팅재는 지반의 공극으로 서서히 침투될 수 있도록 바람직하게는 10kg/cm² 이하 저압으로 주입될 수 있다.

제2그라우팅재 주입단계(S5)에서는 제1그라우팅재가 주입된 후 연이어 제2그라우팅재가 주입된다. 이때 제2그라우팅재는 바람직하게는 1.5shot 또는 2shot 방식으로 주입될 수 있다. 참고로 도 2에서 도시된 도면부호P는 제1그라우팅재의 흐름을 Q는 제2그라우팅재의 흐름을 나타낸 것으로서 제1그라우팅재와 제2그라우팅재의 연속적 주입을 표현한 것이다.

본 실시예의 구성에 따르면, 주입관을 통하여 제1그라우팅재가 주입됐을 때 주입된 제1그라우팅재는 CIP벽체(1) 후면 지반의 공극으로 침투하게 되는데, 제1그라우팅재 주입에 연이어 제2그라우팅재가 주입되므로 먼저 주입된 제1그라우팅재의 표면에 제2그라우팅재가 피복되게 된다. 이에 따라 제1그라우팅재가 역류되는 것을 방지할 수 있고 지중에 존재하는 지하수가 그라우트체(G)의 내부로 침투되는 것을 방지할 수 있다.

종래 CIP벽체 보강을 위한 차수 그라우팅공법으로서 LW(Labiles Wasser Glass )공법의 경우 Y자 주입관을 통해 혼합된 시멘트밀크와 Water Glass 용액을 주입함으로써 두 성분이 주입관의 배출구에서 동시에 배출되도록 구성되었으나, 본 실시예의 경우 제1그라우팅재가 주입된 후 연이어 제2그라우팅재가 주입되는 점에서 상기 종래의 LW공법과 차이가 존재한다.

종래의 LW공법은, 시멘트밀트에 Water Glass 용액이 혼입됨으로써 고결화를 빠르게 하고 고결시간을 단축시키는 효과가 있으나, 지중 지하수가 침투되었을 때 급결제의 나트륨성분이 수분과 반응하여 그라우트체로부터 이탈되는 용탈현상이 발생하게 되고 이에 따라 지중의 상태에 따라 차수효과가 심각하게 저감되는 치명적인 단점을 가지게 된다.

본 실시예의 경우 먼저 주입된 제1그라우팅재의 표면에 제2그라우팅재가 피복되게 되므로 제1 및 제2그라우팅재가 혼입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 그라우트체(G)에 용탈현상이 발생하더라도 제2그라우팅재가 피복된 표면부분에만 영향이 있고 제1그라우팅재에 의해 형성된 그라우트체 내부에는 영향이 없어 용탈현상에 의해 그라우트체의 강도가 저감되는 문제점이 없다.

그라우트체 형성단계(S6)에서는 케이싱(12) 및 주입관(10)을 일정간격으로 인발하면서 제1및 제2그라우팅재를 반복 주입하는 작업을 수행한다.

다음, 이러한 작업을 통해 주입된 그라우팅재는 주입관을 배출관을 통해 CIP 벽체(1) 후면 지반의 공극에 저압으로 서서히 투입되게 된다.

다음, 지반에 투입된 그라우팅재는 천공홀(H)의 하단부와 수평선상인 지점에서 상단부와 수평선상인 지점에 이르기까지 적층되며, 적층된 그라우팅재는 양생을 통해 지반과 함께 그라우트체를 형성하게 된다.

도 5는 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 의해 그라우팅이 완료된 상태를 보인 공정상태도로서 종단면도이고, 도6은 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법에 의해 그라우팅이 완료된 상태를 보인 공정상태도로서 횡단면도이다.

도 5 및 6을 참조하면, 일 실시예에 따른 CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법은 주입관(10)을 소정의 높이로 인발하면서 전방의 CIP벽체(1)측으로 제1, 2 그라우팅재를 배출하므로, CIP벽체(1)와 천공홀(H)의 사이에는 천공홀(H)의 하단부와 수평선상인 지반에서 상단부와 수평선상인 지점에 이르기까지 그라우트체(G)가 CIP벽체의 후면에 위치한 천공홀들을 따라 연속적으로 형성되게 된다.

이에 따라, CIP 공법에 취약부분인 CIP벽체(1)의 벽체들 사이 또는 CIP벽체(1)의 후면 부근의 지반을 집중적으로 강화할 수 있으며 지중의 상태, 가령 지반의 비등방성, 지하수의 흐름 등에 상관없이 완전한 차수효과를 기대할 수 있어 차수불량이나 용탈현상에 의한 지반 약화로 인하여 지반이 붕괴되거나 싱크홀로 인한 안전사고를 방지할 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1: CIP 벽체 10: 주입관
10a: 배출공 12: 케이싱
G: 그라우트체 H: 천공홀

Claims (5)

1. 다수의 벽체로 구성된 CIP 벽체의 후면 지반에 다수의 천공홀을 형성하는 천공홀 형성단계;
   상기 천공홀에 케이싱을 삽입하고 상기 케이싱 내에 주입관을 설치하는 주입관 설치단계;
   상기 주입관을 통해 시멘트밀크로 이루어진 제1그라우팅재를 저압으로 주입하는 제1그라우팅재 주입단계; 및
   상기 지반의 공극에 침투된 제1그라우팅재의 표면에 피복되도록 제1그라우팅재의 주입 후에 연이어 제2그라우팅재를 주입하는 제2그라우팅재 주입단계;를 포함하고
   상기 제1그라우팅재는 시멘트밀크에 슬래그와 플라이애쉬를 첨가 혼합하며,
   상기 제1그라우팅재는 10kg/cm2 이하 저압으로 주입되고,
   연이어, 상기 제2그라우팅재는 1.5shot 또는 2shot 방식으로 주입되며,
   상기 제2그라우팅재는 규산나트륨 또는 실리카졸계 중 적어도 어느 하나를 포함하고,
   상기 주입관은 원통형으로 이루어지되, 횡단면 원을 기준으로 반쪽부분에만 다수의 배출공이 형성되며
   상기 제2그라우팅재 주입단계 후 상기 주입관을 일정 간격으로 인발하면서 상기 제1 및 제2그라우팅재를 반복 주입하고 양생을 통해 CIP벽체후면에 그라우트체를 형성시키는 그라우트체 형성단계를 더 포함하는 것
   을 특징으로 하는, CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 천공홀은 상기 CIP 벽체의 후면을 따라 등 간격으로 설치되되 상기 CIP 벽체의 벽체들 사이의 중앙지점과 대응되는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는, CIP벽체후면 차수용 그라우팅공법.
   
4. 삭제
5. 삭제

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