[논문]터널 차수 그라우팅 시공 프로세스 연구를 통한 프로그램 개발

김진춘; 유병선

doi:10.21729/ksds.2018.11.1.23

터널 차수 그라우팅 시공 프로세스 연구를 통한 프로그램 개발
A Development of Tunnel Grouting Programme using A Research of Grouting Construction Process 원문보기

한국방재안전학회논문집 = Journal of Korean Society of Disaster and Security, v.11 no.1, 2018년, pp.23 - 30

초록
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본 연구의 목적은 터널 차수 그라우팅 시공기술들의 요소들에 대한 이론적인 분석을 통해 알고리즘을 정립하여 터널 차수 그라우팅 프로그램을 개발하고 터널 차수 그라우팅 시공을 효과적으로 할 수 있는 시공 프로세스를 포함한 통합 솔류션을 제공하는 것이다. 개발한 터널 차수 시공 프로세스와 프로그램의 실효성을 검증하기 위해 000현장에 적용하였으며 개발기술 적용 후 루전값은 Lu=0.31 이며 지하수 유입량을 평가한 결과 0.19 l/min으로 평가되었으며 개발기술 적용 전 유입량은 6.69 l/min 이므로 주입 후 약 35배정도의 차수효과가 있음을 알 수 있어 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단되어 개발된 터널 차수 시공프로세스 및 프로그램이 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용 할 수 있는 가능성을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study is to provide an integrated solution which includes construction process that allows effective tunnel grouting and to develop a tunnel grouting programme by establishing an algorithm through theoretical analysis on tunnel grouting construction technique factors. In order to verify the developed tunnel grouting procedure and the effectiveness of the programme, they are applied on certain work sites. Values after the application are Lu = 0.31 and ground-water inflow = 0.191/min where as the pre-application value of ground-water inflow is 6.691/min which is approximately 35 times larger. This shows that Tunnel grouting construction effect is significant and suggests the possibility of the application of the process and the programme on future tunnel grouting construction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

세계적인 연구의 추세를 살펴보면 이론적 기반 과학 및 공학적인 그라우팅 분야의 연구가 북유럽국가(스웨덴, 핀란드, 노르웨이 등), 일본, 독일 및 미국 등을 중심으로 활발하게 진행하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 터널 차수 그라우팅 시공기술들의 요소들에 대한 이론적인 분석을 통해 알고리즘을 정립하여 터널 차수그라우팅 프로그램을 개발하고 터널 차수 그라우팅 시공을 효과적으로 할 수 있는 시공 프로세스를 포함한 통합 솔류션을 제공하는 것이다(그림 1 참조).
본 연구에서는 터널 차수 그라우팅 시공기술들의 요소들에 대한 이론적인 분석을 통해 알고리즘을 정립하여 터널 차수 그라우팅 프로그램을 개발하고 터널 차수 그라우
팅 시공을 효과적으로 할 수 있는 시공 프로세스를 포함한 통합 솔류션을 제공하는 것으로서 000현장에 적용하여 그 실효성을 검증하는 연구를 수행하고 그 결론을 다음과 같이 도출하였다.

제안 방법

4) 본 현장의 프로그램에 의해 검토된 절리간격은 183 μm이며 재료의 평균입경이 가장 큰 분말도 4000 cm2/g 정도의 그라우트의 경우 약 17.1 μm이며 분말도 4000 cm2/g 그라우트(17.1 μm¡¿3) < 183 μm이 되므로 슈퍼셈-4000 혹은 하이브리드 그라우트-4000을 본 현장에 사용하여 주입하였다.
0 m이며 한 막장 당주입수량 17홀 1열로 주입하였다. 시험 홀은 총 3공을 삼각 형 배열로 천공하였으며 2홀은 주입 전 검사 홀(PH) 및 시험 홀 1개의 홀은 시공 후 확인 홀(CH)로 계획하였다. 그림8은 00구간 철도건설 1공구의 터널 차수그라우팅 막장면의 시험 홀 위치 및 주입팩커 설치 사진이다.
5~4시간정도 지나야 팩커를 제거해도 이상이 없는 상태가 됨을 알 수 있다. 즉 본 현장에 필요한 팩커의 제거시간은 약 3.5~4시간 후에 안전하게 제거할 수 있으므로 이를 적용하였다.

대상 데이터

본 현장의 절리의 간격은 183μm이며 평균입경이 가장 큰 분말도 4000 cm2/g정도의 그라우트의 경우 약 17.1 μm이며 분말도 4000 cm2/g 그라우트(17.1 μm¡¿3) < 183 μm이 되므로 슈퍼셈-4000 혹은 하이브리드 그라우트-4000을 본 현장에 사용하였다.

성능/효과

2) 터널 차수 시공프로세스 및 차수 프로그램으로 구현 및 제안한 기술은 주입 전 지하수 유입량평가, 절리간격평가 및 재료의 선택, 그라우팅 압력평가, 팩커의 제거강도평가 및 제거시간평가 및 주입 후 지하수 유입량 평가, 주입전후 지하수유입량 비교를 통한 주입효과 평가 등의 기술들이다.
3) 000시험현장의 상황은 주입 전 루전시험에서 측정된 루전값은 Lu=25.98이며 이를 이용하여 주입터널의 지반조건 및 지하수의 높이 등을 고려하여 산정한 지하수의 유입량은 6.69l/min으로 평가되었다.
5) 본 현장은 지하수의 수두 2 m, 홀의 길이 10 m, 홀의 직경은 105 mm이며 이를 프로그램에 입력하면 팩커의 제거시 필요한 그라우트의 전단강도가 평가되는데 그라우트의 전단강도는 51.45 Pa로 평가 되었다. 점도의 실험에 의한 그라우트의 항복강도가 약 51.
6) 본 현장은 주입 후 루전값은 Lu=0.31 이며 지하수 유입량을 평가한 결과 0.19l/min으로 평가되었으며 주입 전유입량은 6.69l/min 이므로 주입 후 약 35배정도의 차수효과가 있음을 알 수 있다. 또한, 개발된 프로그램 및 프로세스를 이용한 본 현장의 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단되었다.
69l/min 이므로 주입 후 약 35배정도의 차수효과가 있음을 알 수 있다. 또한, 개발된 프로그램 및 프로세스를 이용한 본 현장의 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단되었다. 이를 근거로 볼 때 개발된 터널 차수 시공프로세스 및 프로그램이 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다고 사료 된다.
69l/min 이므로 주입 후 약 35배정도의 차수효과가 있음을 알 수 있다. 또한, 개발된 프로그램 및 프로세스를 이용한 본 현장의 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단된다. 이를 근거로 볼 때 개발된 터널 차수프로그램 및 시공프로세스가 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다고 사료된다(표 6, 표 7).
45 Pa로 평가 되었다. 점도의 실험에 의한 그라우트의 항복강도가 약 51.45 Pa 정도의 강도가 나오기까지 시간과 상관관계를 그려보면 대략 3.5~4시간정도 지나야 팩커를 제거해도 됨을 확인하였으며 이 시간을 본 현장에 적용하였다.
팩커를 제거하여도 이상이 없는 상태의 그라우트의 저항 강도라고 할 수 있다. 평가에 필요한 지반 및 그라우팅 시공에 필요한 인자 중 본 현장의 지하수의 수두 2 m, 홀의 길이 10 m, 홀의 직경은 105 mm이며 이를 프로그램에 입력하면 그 결과값이 평가되는데 그라우트의 전단강도는 51.45 Pa로 평가되었다(표 5). 점도의 실험에 의한 그라우트의 항복강도를 시간에 따른 그래프를 작성하면 아래 그림 9와 같으며 항복강도가 약 51.

후속연구

1) 터널 차수그라우팅의 주요내용은 크게 터널 차수그라우팅 적용구분과 그라우팅재료에 대한 정의, 고수압 조건의 그라우팅과 지하수유입에 대한 상관관계 분석, 암반의 특성인자연구 및 그라우팅 시공시 필요한 요소기술 및 주입관리기술들로 구성되며 반드시 시공 전에 검토되어야 한다.
또한, 개발된 프로그램 및 프로세스를 이용한 본 현장의 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단되었다. 이를 근거로 볼 때 개발된 터널 차수 시공프로세스 및 프로그램이 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다고 사료 된다.
또한, 개발된 프로그램 및 프로세스를 이용한 본 현장의 터널 차수그라우팅 공사가 아주 양호한 것으로 판단된다. 이를 근거로 볼 때 개발된 터널 차수프로그램 및 시공프로세스가 추후 터널 차수 그라우팅 공사에 사용할 수 있는 가능성을 확인하였다고 사료된다(표 6, 표 7).

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	터널 차수그라우팅의 주요내용은?	터널 차수그라우팅의 주요내용은 크게 터널 차수그라우팅 적용구분과 그라우팅재료에 대한 정의, 고수압 조건의 그라우팅과 지하수유입에 대한 상관관계 분석, 암반의 특성인자연구 및 그라우팅 시공시 필요한 요소기술 및 주입관리기술들에 검토가 될 수 있다. 세계적인 연구의 추세를 살펴보면 이론적 기반 과학 및 공학적인 그라우팅 분야의 연구가 북유럽국가(스웨덴, 핀란드, 노르웨이 등), 일본, 독일 및 미국 등을 중심으로 활발하게 진행하고 있다.
	터널 차수그라우팅의 요소프로그램으로 구현한 기술에는 무엇이 있는가?	터널 차수그라우팅의 요소프로그램으로 구현한 기술은 주입 전 및 후의 지하수 유입량평가, 그라우팅 재료의 선정을 위한 절리간격평가, 터널차수 그라우팅시공에 필요한 그라우팅 주입압력평가 및 팩커의 제거시간평가를 위한 주입된 재료의 전단강도평가 등의 기술이다. 프로그램 개발에 사용된 언어는 C#.
	터널 차수그라우팅의 요소프로그램으로 구현한 기술에 사용된 개발 언어는?	터널 차수그라우팅의 요소프로그램으로 구현한 기술은 주입 전 및 후의 지하수 유입량평가, 그라우팅 재료의 선정을 위한 절리간격평가, 터널차수 그라우팅시공에 필요한 그라우팅 주입압력평가 및 팩커의 제거시간평가를 위한 주입된 재료의 전단강도평가 등의 기술이다. 프로그램 개발에 사용된 언어는 C#.Net/Basic.Net/C++ (Visual Studio)이며 최신 OS(WINDOWS 7/10/NT)에서 구동이 가능하다.

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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