[논문]침투다짐형 팩커를 이용한 침투다짐 그라우트의 주입 효과

박성용; 심홍근; 강희진; 임원빈; 김용성

doi:10.12814/jkgss.2017.16.2.149

초록
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저수지 제방의 그라우팅시 가장 이상적인 주입형태는 침투주입이지만 일반적으로 침투와 할렬주입이 복합적으로 시공되어 원지반의 교란이 발생될 가능성이 존재한다. 이와 같은 문제점을 개선하기 위하여 이상적인 침투주입을 가능하게 하는 그라우트 재료를 이용하여 저압주입과 팽창제를 이용한 주입재의 팽창력으로 그라우팅 주입공 주변에 대한 다짐을 실시하고 순차적으로 그라우트재를 주입하는 방법이 유용하다. 본 연구에서는 그라우트 주입공 주변에 대한 침투다짐효과를 얻기 위하여 하이브리드형 주입재와 팽창제를 혼합한 침투다짐 그라우트를 PC(Permeable Compaction)팩커를 이용하여 주입한 그 효과에 대해 고찰하였다, 본 연구결과, PC팩커와 침투다짐 그라우트를 저수지 보수보강 그라우팅 공사에 적용할 경우 저수지 차수 그라우팅의 성능기준에 부합하는 침투다짐효과가 발휘될 수 있음을 확인하였다.

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Permeating injection is commonly known as an ideal type of injection in grouting reservoir embankment, yet often-combined permeating and fracturing injection grouting operation can disturb the original soil. A grouting method has been regarded as effective and developed to ameliorate the possible di...

Permeating injection is commonly known as an ideal type of injection in grouting reservoir embankment, yet often-combined permeating and fracturing injection grouting operation can disturb the original soil. A grouting method has been regarded as effective and developed to ameliorate the possible disturbance problem. It involves compaction grouting with low expansive pressure near the injection hole and repetitive injection and compaction with grout material that allows ideal permeating injection. This thesis develops Hybrid Grout (ie. HG grout) that allows various application in any ground condition combined together, has high fineness and low viscosity, and expands permeation injection to silty sand. It researches on the injection effect of permeable compaction grout which is done with PC packer and is a combination of HG grout and expansion agent to obtain permeation compaction effect on the area near grout injection spot by developing Permeable Compaction Type Packer(ie. PC packer). As the developed PC packer, HG grout, and and expansion agent (HI-E) are applied to reservoir embankment reinforcement grouting, possibile permeation compaction effect that satisfies reservoir embankment grouting standard is confirmed according to the research.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 침투다짐형 팩커(Permeable Compaction Type Packer; 이하 PC팩커)를 이용하여 그라우트 주입공 주변에 대한 침투다짐효과 증진을 목적으로 하이브리드형 주입재와 팽창제를 혼합한 침투다짐 그라우트를 적용하고 그 주입효과에 대해 고찰하였다. 보다 세부적으로는 하이브리드형 주입재와 팽창제의 물리적 특성을 분석하고, 이상적인 다짐효과에 적합한 팽창제의 선택을 위한 예비 시험 후 침투다짐 그라우트에 의한 다짐효과를 검증하기 위해 팽창율시험을 수행하고 PC팩커의 주입효과 분석 및 현장시험을 통한 침투다짐 주입기술의 주입효과를 고찰하였다.

제안 방법

본 연구에서는 침투다짐형 팩커(Permeable Compaction Type Packer; 이하 PC팩커)를 이용하여 그라우트 주입공 주변에 대한 침투다짐효과 증진을 목적으로 하이브리드형 주입재와 팽창제를 혼합한 침투다짐 그라우트를 적용하고 그 주입효과에 대해 고찰하였다. 보다 세부적으로는 하이브리드형 주입재와 팽창제의 물리적 특성을 분석하고, 이상적인 다짐효과에 적합한 팽창제의 선택을 위한 예비 시험 후 침투다짐 그라우트에 의한 다짐효과를 검증하기 위해 팽창율시험을 수행하고 PC팩커의 주입효과 분석 및 현장시험을 통한 침투다짐 주입기술의 주입효과를 고찰하였다.

대상 데이터

Fig. 5는 본 연구에서 개발한 PC팩커의 제작 모식도와 제작된 PC팩커 사진이며, PC팩커의 기능 및 주입방법을 기술하면 기존에 사용되는 일반팩커는 1액으로만 주입이 가능한 단관구조라면 PC팩커는 2액을 주입할 수 있는 이중관 방식으로 구성되어 있다. 이는, 지반의 침투다짐효과를 발휘하기 위하여 2액을 교호적으로 주입할 수 있는 구조이다.
우레탄 팽창제 시험은 Table 8과 같이 연질, 경질 그리고 반경질의 3가지 제품을 사용하였다. ;배합비는 3가지 타입의 배합(우레탄-시멘트 비 1:3, 1:2, 1:1.5)을 결정한 후 물-시멘트비율은 일정하게 유지하고 우레탄계 팽창제의 비율을 조금씩 변화를 주었으며 배합순서는 시멘트와 우레탄을 혼합한 후 물을 첨가 하였다(Table 9 참조).
현장시험은 경기도 ○○○저수지 현장에서 수행하였으며 침투다짐 그라우트(하이브리드형 주입재+팽창제)와 PC팩커를 사용하여 저수지 제방 보수보강을 위한 침투다짐효과가 가능한지를 검증하였다. 일반시멘트와 개발된 주입재를 비교하는 침투다짐효과 확인시험 및 주입영역에 근접하여 실시한 시공전･후의 현장투수시험 결과 분석을 통해 침투다짐 그라우트에 의한 주입효과를 판단하였다.

이론/모형

각 나라마다 포틀랜드계 시멘트나 혼합계 시멘트에 대한 품질기준을 국가규격으로 관리하고 있지만, 아직까지 초미립자계 마이크로시멘트에 관한 별도의 국가규격은 없다. 따라서, 본 시험에서는 한국 산업규격을 기준으로 품질을 평가하기로 하며, 보통 포틀랜드 시멘트와 하이브리드형 주입재에 대한 물리적 특성의 대표적인 시험결과는 Table 2와 같다. Table 2와 Fig.

성능/효과

(1) 하이브리드형 주입재는 일축압축강도시험 등 물리적특성 시험결과, 환경에 대한 안정성, 강도발현성, 내구성 측면에서 기존의 보통 포틀랜드 시멘트에 비해서우수한 것으로 확인되었다.
(2) 시멘트계 팽창제의 팽창율 시험결과 HI-E는 9.5% 감소하고 재령 1일 일축압축강도시험의 결과 8.20kgf/cm2로 나타나며, 팽창제 혼입량과 팽창율이 비례하는 것으로 확인되었고, 팽창율도 적정한 것으로 나타나 팽창제로 적용 가능한 것으로 판단된다.
(3) 현장시험 결과 침투다짐 그라우트(하이브리드형 주입재+팽창제)와 PC팩커에 의한 주입방식은 일반그라우팅방식보다 10배 이상 침전이 적었으며 주입 전 투수계수1.014 ~ 3.103 × 10^-310^-4cm/sec가 주입 후 6.110 ~ 1.455 × 10^-5cm/sec로 개량되어 침투다짐 그라우트(하이브리드형 주입재+팽창제)와 PC팩커를 저수지 제방 그라우팅공사에 적용할 경우 저수지 차수 그라우팅의 성능기준에 부합하는 침투다짐효과가 발휘됨을 확인하였다.

후속연구

(4) 본 연구에서는 현장의 침투다짐 그라우트재의 팽창효과를 평가하기 위해 주입 전･후의 침전 정도와 현장투수시험을 통해 평가하였으나, 향후 연구에서는 지중에 변위계 등을 설치하여 시간별 변위량과 주입 전･후 지반물리특성을 파악할 수 있는 현장시험을 통해 수치적 개량효과를 제시하는 추가 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PC팩커란 무엇인가?	PC팩커는 침투다짐형 선단장치와 침투다짐 그라우트(하이브리드형 주입재+팽창제)를 이용하여 주입과 동시에 지반에 고침투성 및 다짐효과가 발휘되게 하는 기법으로 이를 그라우팅 현장에 적용하면 주입지반의 강도증가와 투수계수가 저감되고 지반의 조직이 치밀해져 구조적 안정성이 증진될 수 있다. Fig.
	PC팩커를 그라우팅 현장에 적용할 떄 장점은?	PC팩커는 침투다짐형 선단장치와 침투다짐 그라우트(하이브리드형 주입재+팽창제)를 이용하여 주입과 동시에 지반에 고침투성 및 다짐효과가 발휘되게 하는 기법으로 이를 그라우팅 현장에 적용하면 주입지반의 강도증가와 투수계수가 저감되고 지반의 조직이 치밀해져 구조적 안정성이 증진될 수 있다. Fig.
	저수지 제방에 대한 그라우팅과 같이 침투주입시 지반 교란의 문제점이 발생할 가능성이 있을때 유용한 방법은?	주입지반의 교란과 같은 문제점을 개선하기 위해서는 이상적인 침투주입을 가능하게 하는 그라우트 재료를 이용하여 저압의 팽창압력으로 그라우팅 주입공 주변에 대한 다짐을 실시하고 순차적으로 그라우트재를 주입하는 방법이 유용하다(Kim and Yoo, 2015).

참고문헌 (7)

Kim, J. C. (1999), A Study on the Injection Properties of Ultrafine Cement Grouting Materials, Ph.D Dissertation, HanYang University, pp. 1-3 (in Korean).
Kim, J. C. and Yoo, B. S. (2015), "Development of Penetration and Compaction Type Automatic Grouting System Method for Reinforcing Reservoir Embankment", 2014 Korea Rural Community Corporation Achievement Sharing Project Report, pp. 14-16 (in Korean).
Kim, U. G., Cho, S. D., Park, B. G., and Kim, J. H. (2012), "Characteristics of the Visco-elastic Grout Material if Fresh and Sea Water", Journal of Korean Geoenvironmental Society, Vol.13, No.6, pp.41-50 (in Korean).
Kim, U. G., Cho, S. D., Park, B. G., and Kim, J. H. (2013), "Strength Characteristics of the Anti-washout Grout Mixed with Coarse Fill Materials", Journal of Korean Geosynthetics Society, Vol.12, No.2, pp.25-33 (in Korean).

원문보기 상세보기
Korea Rural Community Corporation (2010), Dam Grouting Design and Construction Manual, pp.3-6 (in Korean).
Kazuhito Kusano (1983), Handbook of liquid medicine method, Yoshii Shoten, pp.1-3 (in Japanese).
Kutzner, C. (1996), Grouting of Rock and Soil, A.A.Balkema Publishers, Rotterdam, pp.4-8 (in Germany).

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