KR20050019580A

KR20050019580A - 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법

Info

Publication number: KR20050019580A
Application number: KR1020030057434A
Authority: KR
Inventors: 최춘식
Original assignee: 주식회사 우지스; 최춘식
Priority date: 2003-08-20
Filing date: 2003-08-20
Publication date: 2005-03-03
Also published as: KR100562938B1

Abstract

본 발명은 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동 충전시 그라우트재의 유실을 방지하기 위해 커튼그라우팅을 시행한 후, 복합방수그라우팅으로 터널 라이닝콘크리트 전면 보수 및 배면 강성을 보강하고, 공동에 대해서는 기포그라우팅으로 충전을 시행함으로써, 터널내의 공동충전, 터널의 라이닝콘크리트 강성보강, 누수방수 등의 효과를 동시에 달성하는 완벽하고 영구적이며, 경제적인 터널 보강이 이루어지도록 한 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동을 그라우트재를 충전하는 그라우팅공법에 있어서, 상기 터널내 측벽 종방향으로 스프링라인과 천장부 횡방향을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재를 주입하여 커튼막을 형성하는 커튼그라우팅단계; 터널내 라이닝콘크리트 전면 및 배면을 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 방수그라우트재를 주입하는 복합방수그라우팅단계; 터널내 라이닝콘크리트 배면의 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 기포그라우트재를 주입하는 기포그라우팅단계; 양생 및 마감단계를 순차 단계적으로 시행하여 터널공동을 충전함을 특징으로 한다.

Description

터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법{The waterproofing air-bubbles grouting method of construction for tunnel hollow filling}

본 발명은 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법에 관한 것으로, 특히 터널 굴착면과 라이닝콘크리트간에 존재하는 공동 충전시 그라우트재의 유실을 방지하기 위해 커튼그라우팅을 시행한 후, 복합방수그라우팅으로 터널 라이닝콘크리트 전면 보수 및 배면 강성을 보강하고, 공동에 대해서는 기포그라우팅으로 충전을 시행하도록 한 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법에 관한 것이다.

일반적으로 터널공동 충전용 방수그라우팅공법으로는 경량기포 모르타르 그라우팅, 팽창성 무수축모르타르 주입공법이 있다.

여기서, 상기한 경량기포 모르타르 그라우팅 공법은 경량기포 모르타르를 주입하여 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동을 충전하는 공법이다.

즉, 상기한 경량기포 모르타르 그라우팅 공법은 라이닝콘크리트 하중부담이 감소되며, 단열성, 내수성, 방음성, 부착성 등이 우수하고, 동결융해 저항성이 우수하고, 공사비가 저렴한 장점이 있다.

그러나, 상기한 경량기포 모르타르 그라우팅 공법은 일정기간 경과 후 기포 변형으로 인하여 하자가 발생되며, 주입장치의 대형화로 인하여 시공이 불리할 뿐만 아니라 정확한 시공에 어려움이 있으며, 구조물 및 원지반의 강성보강이 불가능한 단점이 있다.

한편, 상기한 팽창성 무수축모르타르 주입공법은 시멘트 모르타르와 혼화재를 주입하여 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동을 충전하면서 방수와 구조물 보강을 동시에 실시하는 공법이다.

그런데, 상기한 팽창성 무수축모르타르 주입공법은 초기 팽창성 무수축 특성으로 인하여 균열발생이 억제되며, 결정이 치밀하고 고밀도화 되어 방수성이 우수하고, 조기강도가 크며, 내부식성 및 내산성이 양호한 장점이 있다.

그러나, 상기한 바와 같은 팽창성 무수축모르타르 주입공법은 공동충전시 터널 라이닝콘크리트의 하중부담을 증대시키며, 주입시 배수관의 유공관으로 그라우트재가 유입되는 문제가 있다.

따라서, 상기한 바와 같은 종래의 경량기포 모르타르 그라우팅, 팽창성 무수축모르타르 주입공법은 단순한 1개의 공법만을 적용하므로 공동충전, 터널 라이닝콘크리트 보강, 방수효과 등 터널의 근본적인 보수보강이 미흡할 뿐만 아니라 장기적으로는 비경제적인 문제가 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로써, 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동 충전시 그라우트재의 유실을 방지하기 위해 커튼그라우팅을 시행한 후, 복합방수그라우팅으로 터널 라이닝콘크리트 전면 보수 및 배면 강성을 보강하고, 공동에 대해서는 기포그라우팅으로 충전을 시행함으로, 터널내의 공동충전, 터널 라이닝콘크리트 강성보강, 누수방수 등의 효과를 동시에 달성하는 완벽하고 영구적이며, 경제적인 터널 보강이 이루어지도록 한 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동을 그라우트재를 충전하는 그라우팅공법에 있어서, 상기 터널내 측벽 종방향으로 스프링라인과 천장부 횡방향을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재를 주입하여 커튼막을 형성하는 커튼그라우팅단계; 터널내 라이닝콘크리트 전면 및 배면을 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 배면방수그라우트재를 주입하는 복합방수그라우팅단계; 터널내 라이닝콘크리트 배면의 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 기포그라우트재를 주입하는 기포그라우팅단계; 양생 및 마감단계를 순차 단계적으로 시행하여 터널공동을 충전함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법의 시공순서를 도시한 공정도이며, 도 2는 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법을 도시한 시공 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법중 커튼그라우팅을 도시한 시공 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포 그라우팅공법중 커튼그라우팅, 배면방수그라우팅과 기포그라우팅을 도시한 시공 단면도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 터널(10) 굴착면과 라이닝콘크리트(12)간에 존재하는 공동을 그라우트재를 충전하는 그라우팅공법에 있어서,

상기 터널(10)내 측벽 종방향으로 스프링라인(14)과 천장부(16)의 종방향을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재(20)를 주입하여 커튼막(22)을 형성하는 커튼그라우팅단계(S₁); 터널(10)내 라이닝콘크리트(12) 전면 및 배면을 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 배면방수그라우트재(30)를 주입하는 복합방수그라우팅단계(S₂); 터널(10)내 라이닝콘크리트(12) 배면의 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 기포그라우트재(40)를 주입하는 기포그라우팅단계(S₃); 양생 및 마감단계(S₄)를 순차 단계적으로 시행하여 터널(10)의 공동을 충전한다.

여기서, 상기 커튼그라우팅단계(S₁)는 터널(10) 측벽 종방향으로 스프링라인(14)을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재(20)를 주입하는 단계;

터널(10) 천장부(16) 횡방향으로 소정의 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재(20)를 주입하는 단계; 지하수의 이동이 크거나, 공동이 길게 열려 있거나, 공동이 큰 경우에는 섬유로 구성된 팩(pack)을 천공부에 삽입한 후 상기 팩 내부에 커튼그라우트재(20)를 주입하는 단계; 상기 커튼그라우트재(20)의 주입에 의하여 커튼막(22)을 형성하는 단계 및 커튼그라우트재(20) 양생상태를 확인하는 단계로 이루어진다.

또한, 상기 복합방수그라우팅단계(S₂)는 터널(10)의 상태에 따라 터널(10)내 라이닝콘크리트(12) 전면과 배면 및 충전에 필요한 소정의 직경과 간격으로 다수 개를 천공하여 천공부를 형성하는 단계; 상기 천공부에 주입구(32)를 설치하는 단계; 상기 주입구(32)로 주입시 라이닝콘크리트(12)로 주입재가 유출되지 않게 표면을 바르는 단계; 상기 주입구(32)를 통해서 배면방수그라우트재(30)를 주입하는 단계; 양생 및 마감단계로 이루어진다.

그리고, 상기 기포그라우팅단계(S₃)는 터널(10)내 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 천공하여 천공부를 형성하는 단계; 상기 천공부에 주입구(42)를 설치하는 단계; 상기 주입구(42)를 통해 천공부에 기포그라우트재(40)를 주입 및 주입구(42)를 체결하는 단계; 상기 기포그라우트재(40)의 양생 및 확인하는 단계로 이루어진다.

즉, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 크게 커튼그라우팅단계(S₁), 복합방수그라우팅단계(S₂), 기포그라우팅단계(S₃)의 3가지 단계를 병행하여, 그라우트재의 유실방지 및 터널(10)의 라이닝콘크리트(12)의 보강 및 터널(10)의 공동을 충전함과 동시에 누수부위 복합방수 등의 효과를 동시에 달성하는 공법이다.

더욱이, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅 공법은 터널(10)의 굴착면과 라이닝콘크리트(12) 사이에 존재하는 공동 충전시 그라우트재의 유실을 방지하기 위해 커튼그라우트재(20를 주입하는 커튼그라우팅을 시행한 후, 배면방수그라우트재(30)를 주입하여 복합방수그라우팅으로 터널(10) 라이닝콘크리트(12) 전면 보수 및 배면 강성을 보강하고, 터널(10)의 공동에 대해서는 기포그라우트재(40)를 주입하여 기포그라우팅으로 충전을 시행함으로써, 터널(10)내 공동충전, 터널(10)의 라이닝콘크리트(12)의 강성보강, 누수방수 등의 효과를 동시에 달성하는 완벽하고 영구적이며 경제적인 터널(10)을 보강하는 공법이다.

여기서, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법을 단계별로 나누어 상세히 설명한다.

커튼그라우팅단계(S₁)는 터널(10)내 공동충전시 그라우트재가 터널(10)의 측벽 하부 및 터널(10)의 종방향으로 유실되어 배수공을 폐쇄하거나 그라우트재가 유실되는 것을 방지하기 위해 커튼그라우트재(20)를 충전하여 커튼막(22)을 형성시키는 단계이다.

여기서, 상기 커튼그라우트재(20)는 WGS500 초속경 시멘트(본 발명의 출원인이 개발한 제품명), 구상필라(흑요석), 스치로폴 알갱이, 동ㆍ식물성기포재, 탄산칼슘 및 혼화재 등을 상황에 따라 혼합하여 주입한다.

상기한 바와 같은 커튼그라우팅단계(S₁)는 터널(10)의 측벽 종방향으로 스프링라인(14)을 따라 소정의 직경(Φ17.5mm∼Φ50mm)과 간격(0.5∼1.5M)으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재(20)를 무압으로 주입하는 한편, 1스팬 터널(10)의 천장부(16) 종방향으로 소정의 직경(Φ17.5mm∼Φ50mm) 및 간격(0.5∼1.5M)으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재(20)를 무압(최대 1kgf/㎠이하)으로 주입하여, 상기 커튼그라우트재(20)의 주입에 의하여 커튼막(22)을 형성함과 동시에 커튼그라우트재(20)의 양생상태를 육안으로 확인하는 순서로 시공하고, 지하수의 이동이 크거나 공동이 길게 열려 있거나 공동이 클 경우에는 섬유로 구성된 팩(pack, 주머니)을 천공부위로 삽입하고 그 내부에 충전시켜 유실방지 및 지정위치 안착을 위해서 선시공하여 목적시공을 위한 수단으로 용이하게 적용할 수 있는 작용효과가 있다.

또한, 상기 복합방수그라우팅단계(S₂)는 터널(10)의 누수상태, 누수원인, 누수량 등에 따라 전면방수, 충전방수 및 배면방수그라우팅을 단독 또는 조합ㆍ병행하여 시행하며, 배면방수그라우트재(30)는 콘크리트와 성질이 같은 무기질계(WGS100, 200, 300 : 본 발명의 출원인이 개발한 제품명)를 사용하므로 누수를 근본적으로 차단시키는 복합방수그라우팅으로, 터널(10)의 공동 충전시에는 전면방수 및 배면방수 그라우팅을 적용한다.

여기서, 상기 복합방수그라우팅단계(S₂)의 터널(10)내 전면방수 그라우팅은 누수부위의 크고 작음에 관계없이 수밀치 못한 공극ㆍ균열부위에서 부분적으로 누수가 발생할 때 적용하며 부실한 라이닝콘크리트(12)를 파취하여 단면복구 후에 WGS100(본 발명의 출원인이 개발한 제품명) 배면방수그라우트재(50)를 주입하여 방수를 실시하는 것이다.

또한, 상기 복합방수그라우팅단계(S₂)의 터널(10)내 배면충전방수 그라우팅은 터널(10)의 배면까지 천공한 후 WGS300(본 발명의 출원인이 개발한 제품명) 배면방수그라우트재(30)를 주입하여 라이닝 배면 암반층에 방수막을 형성하거나 공동을 충전시킨 후 터널(10) 내부로 배면방수그라우트재(30)가 역류, 충전되면서 근본적인 지수를 시행하는 단계이다.

여기서, 상기한 배면방수그라우트재(30)는 시멘트계로서 터널(10)과의 열팽창계수가 같으므로 터널(10)의 수축팽창에 일체화가 되어 장기적이고 안정적인 지수를 수행한다.

한편, 상기 기포그라우팅단계(S₃)는 최초 WGS500(본 발명의 출원인이 개발한 제품명) 커튼그라우트재(20)로 커튼그라우팅을 시행하여 공동충전시 커튼그라우트재(20)의 유실을 방지하는 커튼막(22)을 형성하고, WGS배면방수그라우트재(30)(WGS100, 200, 300 : 본 발명의 출원인이 개발한 제품명)를 이용하여 복합방수그라우팅공법으로 터널(10)의 라이닝콘크리트(12)의 강성을 보강한 후, 요구되는 특정한 비중과 강도를 보유한 WGS기포그라우트재(40)(본 발명의 출원인이 개발한 제품명)를 주입하여 순수한 터널(10)의 공동충전만을 목적으로 시행하는 공법이다.

상기한 기포그라우팅단계(S₃)는 터널(10)내 라이닝콘크리트(12) 배면의 공동부위를 소정의 직경(Φ25mm)과 간격(0.5∼1.5M)으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 주입구(42)를 설치하며, 상기 주입구(42)를 통해 천공부에 기포그라우트재(40)를 주입(압력:1kgf/㎠이하)함과 동시에 주입구(42)를 체결한 후 주입된 기포그라우트재(40)의 양생 및 확인하는 순서로 시공함으로써, 터널(10) 라이닝콘크리트(12) 천단부의 하중부담을 감소시키는 작용효과를 한다.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅 공법의 각 단계를 수행한 후, 최종적으로 터널(10)내 각종 그라우트재(20, 30, 40)의 주입에 따른 양생을 실시하고, 상기 양생후 24시간 경과후에 각종 터널(10)내 마감을 시행한다.

단, 철도/지하철 터널의 경우에는 열차운행에 따른 진동으로 그라우트재의 변형(특히 커튼그라우팅 그라우트재) 가능성이 있으므로 주입/양생시 이를 확인하고 재차 주입을 시행한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 공동충전, 터널 라이닝콘크리트 강성보강, 누수방수(전면/배면방수) 등을 동시에 달성할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 커튼막을 형성함으로써, 그라우트재의 유실을 방지하는 이점이 있다.

셋째, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 기포그라우팅을 시행함으로써, 터널 라이닝콘크리트 천단부 하중부담을 감소시키는 이점이 있다.

넷째, 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법은 장비의 경량화로 인하여 안전시공이 보장됨과 동시에 시공효율성이 증대되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법의 시공순서를

도시한 공정도,

도 2는 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법을 도시한

시공 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법중

커튼그라우팅을 도시한 시공 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 터널공동 충전용 방수기포 그라우팅공법중

커튼그라우팅, 배면방수그라우팅과 기포그라우팅을 도시한 시공 단면도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

10 : 터널 12 : 라이닝콘크리트

14 : 스프링라인 16 : 천장부

20 : 커튼그라우트재 22 : 커튼막

30 : 배면방수그라우트재 32 : 주입구

40 : 기포그라우트재 42 : 주입구

50 : 전면방수그라우트재 51 : 주입구

S₁ : 커튼그라우팅단계 S₂ : 복합방수그라우팅단계

S₃: 기포그라우팅단계 S₄: 양생 및 마감단계

Claims

터널 굴착면과 라이닝콘크리트 사이에 존재하는 공동을 그라우트재를 충전하는 그라우팅공법에 있어서,

상기 터널내 측벽 종방향으로 스프링라인과 천장부 횡방향을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재를 주입하여 커튼막을 형성하는 커튼그라우팅단계(S₁);

터널내 라이닝콘크리트 전면 및 배면을 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 배면방수그라우트재를 주입하는 복합방수그라우팅단계(S₂);

터널내 라이닝콘크리트 배면의 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 기포그라우트재를 주입하는 기포그라우팅단계(S₃);

양생 및 마감단계(S₄)를 순차 단계적으로 시행하여 터널공동을 충전함을 특징으로 하는 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법.
제 1항에 있어서,

상기 커튼그라우팅단계(S₁)는 터널 측벽 종방향으로 스프링라인을 따라 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재를 주입하는 단계;

터널 천장부 횡방향으로 소정의 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하고, 상기 천공부에 커튼그라우트재를 주입하는 단계;

지하수의 이동이 크거나, 공동이 길게 열려 있거나, 공동이 큰 경우에는 섬유로 구성된 팩(pack)을 천공부에 삽입한 후 상기 팩 내부에 커튼그라우트재를 주입하는 단계;

상기 커튼그라우트재의 주입에 의하여 커튼막을 형성하는 단계 및 커튼그라우트재 양생상태를 확인하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법.
제 1항에 있어서,

상기 복합방수그라우팅단계(S₂)는 터널의 상태에 따라 터널내 라이닝콘크리트 전면과 배면 및 충전에 필요한 소정의 직경과 간격으로 다수개를 천공하여 천공부를 형성하는 단계;

상기 천공부에 주입구를 설치하는 단계; 상기 주입구(32)로 주입시 라이닝콘크리트(12)로 주입재가 유출되지 않게 표면을 바르는 단계;

상기 주입구을 통해서 배면방수그라우트재를 주입하는 단계;

상기 배면방수그라우트재의 양생 및 마감단계로 이루어짐을 특징으로 하는 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법.
제 1항에 있어서,

상기 기포그라우팅단계(S₃)는 터널내 공동부위를 소정의 직경과 간격으로 천공하여 천공부를 형성하는 단계;

상기 천공부에 주입구를 설치하는 단계;

상기 주입구를 통해 천공부에 기포그라우트재를 주입 및 주입구를 체결하는 단계;

상기 기포그라우트재의 양생 및 확인하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 터널공동 충전용 방수기포그라우팅공법.