문)토류벽 시공시 CIP 시공의 문제점을 열거하고

대책에 대하여 기술하시오(LW 그라우팅)

1.개요

1)CIP 토류벽은 H-Pile 흙막이판 토류벽보다 강성이 좋고 차수성은 좋으나

PIP,SCW,MIP 등 Over Lap 시공이 가능한 주열식 토류벽에 비해 차수성이

떨어지는 문제점이 있어

2)지하수위가 높은 곳 에서는 차수 보강을 위한 약액 주입을 병행해야

한다

2. CIP 토류벽의  문제점 및 보강대책

1)차수성 불량

(1)Over Lap(겹침) 시공이 불가능하여, 차수성 불량.

(2)T-4 또는 Auger 천공시 케이싱 두께로 인한 벽체 접착부 공간 발생

: 께이싱 두께(1.5cm)× 2개소=3cm 간격 발생  으로 차수성 결여,

벽의 일체성 결여

3cm

케이싱

CIP

(3)보완대책:보조 Grouting 실시 : LW,SGR

2)벽의 일체성 결여

(1)수평 철근 연결 할수 없음

(2)토압,수압, 이 크고,심도가 깊은 경우 벽체 밀림 발생가능

(3)보완대책: 상부에 Cap Beam 타설

3) 사질 지반인경우  : Boiling, Heaving 발생우려

4) 지하수위가 높은 경우 대책

: 보조 Grouting 실시 : 강도가 높고 차수성이 좋은 LW,

차수성이 높은 SGR

3. CIP 차수성 결여 및 사질지반 시공시 발생하는 일반적인 문제점

수두차(h)

물(침투수)의 흐름

분사현상

용수

토사유출

함몰

투수벽(H-Pile 토류벽)

압밀침하

DeepWel (심정호):우물고갈

자연수위

지하수위강하

건물경사

부등침하

연약층

불투수층

말뚝에 부의 주면마찰력작용

:말뚝 파손

1)굴착저면

: Quick Sand,Boling,Piping 에 의한 토류벽의 변위 및 붕괴

2)토류벽체

(1)차수성결여로  토사흡출 및 지하수 흡출로 배면지반의 함몰,부등침하

(2)인접건물의 피해

4.LW 공법 보강의 장점

1)적용지반

(1)자갈층, 모래층에 전면 침투 가능하며,

(2) 0.6mm이하 세사층에서는 주입이 곤란하다.

(3) 연약한 점성토 및 실트층은 맥상으로 주입되어 침하방지,

지반강화 등의 효과 있다.

2)LW.Grouting 공법특징

(1)약액주입 공법중에서 가장 고결물 강도가 높고(30~60Kg/㎠내외)              침투성이 양호하고,차수성이 좋다

(2)주입장비,주입재료가 무두 국산품으로 타공법에 비해 가장 공비가          저렴하며, 취급이 용이하다.

(3)주입재를 소정의 위치에 균일하게 일정 범위의 주입이 가능하므로,         주입대상 범위를 균일하게 보강할수있다.

(4)동일위치에서 상이한 종류의 주입재를 반복주입할수있다.

(복합 주입가능)

(5)주입후 주입효과가 불량한 위치에서 쉽게 재주입할수있다,

(6)천공과 주입외 작업공정을 분리하여 진행시킬수 있으며

작업의 단순화, 인력감소를 기대할 수 있고 철저한 시공관리가             가능하다

5.LW 공법(1안)

1)개요

(1)물유리 용액과 시멘트 현탁액을 혼합하면 규산수화물을 생성하여           겔(gel)화 한다.

(2)이러한 현상에 착안한 독일의 Hans Jahde 교수는 희석된 물유리             용액과 소량의 시멘트를 혼합한 다음 일정시간을 기다려 뜬 물을

취하여 1숏트(shot)방식으로 주입하는 이른바 LW공법을 개발하였다.

(3) LW는 `불안정 물유리`를 의미하는 독일어에서 인용한 약칭이다.

(4) 따라서 LW공법이란 개발된 주입재의 명칭에 따라 명명된 것이며,           LW재를 사용하는 주입공법을 뜻한다.

(5)Jahde의 방법은 이론상 합리적이며 침투효과도 양호하나,

시멘트가 침전하는 동안은 주입할 수 없는 점, 겔타임이 30~60분

정도로 길어 급결형으로 이용할 수 없고 겔타임의 조절이 어려운 점,

시멘트를 제외하고 위에 뜬 물만을 주입함으로써 재료가 낭비되는 점        등의 결점이 있다.

(6) 이와 같은 결점을 보완하여 1961년 일본에서 ILW공법

(개량형 LW공법)을 개발하였는데 이 ILW 공법이 현재 널리 이용되고

있으며 통칭 LW공법으로 불리고 있다(이하 LW로 표기).

(7) 이 방법에서는 1.5Shot 방식에 의해 물유리 용액과 시멘트 현탁액을         주입하므로 겔타임의 조절이 비교적 용이하고 종래의 LW공법과는

달리 재료의 낭비도 적다

2)주입방식

(1)일반적으로 주입재의 혼합방식으로는 1.5Shot 방식,

(2) 주입관 설치방식으로는 단관 Rod 주입방식,

(3) Strainer 주입방식,

(4) 이중관 Packer 주입방식 등에 의해 주입되고 있다.

(5) 최근에는 맨젯튜브(Manchette Tube)를 이용한 주입방법이 주로              사용되고 있다.

3) 시공순서

5.LW 공법(2안)

1)개요

(1) LW.Grouting 공법  지하수위가 높은곳의  CIP 토류벽의 차수,               지수역할을 할 수 있도록 CIP 뒷측으로 LW.Grouting실시

(2) LW.Grouting공법은 Water-Glass (규산소다)용액과 시멘트 현탁액을          혼합하여 지반내에 주입시켜 지반강화와 차수목적을 얻기 위하여           개발한 약액주입공법(LW공법)의 일종이며,

현재 약액주입공법중에서 가장 광범위하게 시공되고 있는 공법이다.

2)적용지반

(1)자갈층, 모래층에 전면 침투 가능하며,

(2) 0.6mm이하 세사층에서는 주입이 곤란하다. 연약한 점성토 및 실트층은       맥상으로 주입되어 침하방지, 지반강화 등의 효과 있다.

3)LW.Grouting 공법특징

(1)약액주입공법중에서 가장 고결물 강도가 높고(30~60Kg/㎠내외)              침투성이 양호하다.

(2)주입장비,주입재료가 무두 국산품으로 타공법에 비해 가장 공비가          저렴하며, 취급이 용이하다.

(3)주입재를 소정의 위치에 균일하게 일정 범위의 주입이 가능하므로,         주입대상 범위를 균일하게 보강할수있다.

(4)동일위치에서 상이한 종류의 주입재를 반복주입할수있다.

(복합 주입가능)

(5)주입후 주입효과가 불량한 위치에서 쉽게 재주입할수있다,

(6)천공과 주입외 작업공정을 분리하여 진행시킬수 있으며

작업의 단순화, 인력감소를 기대할 수 있고 철저한 시공관리가             가능하다

4)시공순서

(1)소정의 깊이까지 직경 10cm 정도로 지반을 천공하고 케이싱을               삽입한다.

(2)30~50cm 간격으로 주입공이 뚫려있고,

그 부위에 밸브작용을 하는 고무슬리이브가 부착된

맨젯튜브를 삽입한다.

(3) 맨젯튜브의 삽입이 완료된 후, 맨젯튜브와 케이싱의 사이에

적당한 Seal재를 주입하고 케이싱을 인발한다.

(4) 상하에 두 개의 패커가 장치된 주입관을 맨젯튜브 속에 넣고 원하는        위치부터 주입을 한다.

이때 주입재는 맨젯튜브의 주입공을 통해 고무슬리이브를 밀고 나와        Seal재를 파괴하며 지반 속으로 침투한다.

[시공순서]

1 ) 천공후 케이싱삽입  2 ) packer+맨젯튜브 주입

3 ) Seal제 주입 및 Packer grout       4 ) 본 주입

5)L.W Grouting 공법의 주입방식도

5.LW 공법(3안)

1)개요

(1) LW공법(Water-Glass Grouting Method)이란 지반 특성을 사용목적에          부합하게 개량하기 위해 특수한 성질의 주입재를 지반에 침투시키는        공법으로, 물 유리액(규산나트륨 : Na2 ONSIO2)과 소량의 시멘트를

잘 혼합하여 시멘트가 침전하는 것을 기다려 위에 뜬 물을 주입하는        방법을 사용한다.

(2) 시멘트 용액(A액)과 물유리(B액)을 각각 별개의 펌프를 갖고

동압 동량으로 보내 주입파이프 두부에 붙인 후,

Y자형 파이프로 합류 혼합하여 주입하는 1.5 Shot System에 의한

시공 방법을 재료의 낭비가 생기지 않고 재료비 공사비

모두 저렴하다.

2) 장점

(1) 약재주입공법중 가장 고결물 강도가 높고(30~60kg/㎤ 내외)

침투성이 양호하다.

(2)주입장비 주입재료가 모두 국산품으로 타공법에 비해 가장 공비가          저렴하다.

(3)느슨한 모래지반에서도 일정 범위를 균등하게 주입하는 것이               가능하고, 점성토 (Silt, Clay) 및 단단한 사질토에서도 액상주입           효과가 있다.

(4)동일개소에 목표한 종류의 주입재를 반복 주입할 수 있다.

(5)주입 후 필요하다고 결정되는 개소에 쉽게 재 주입할 수 있다

(6)천공과 주입의 작업공정을 분리하여 진행시킬 수 있으므로

시공관리가 용이하다

3)시공순서

(1)소정의 깊이까지 직경 10cm 정도로 지반을 착공하고 케이싱을                삽입한다.

(2)30~50cm 간격으로 주입공이 뚫려있는 상태에서, 그 부위에 밸브작용을         하는 고무슬리이브가 부착된 맨젯튜브를 삽입한다

(3)맨젯튜브의 삽입이 완료된 후, 맨젯튜브와 케이싱의 사이에

적당한 Seal재를 주입 하고 케이싱을 인발한다.

(4)상하에 두개의 패커가 장치된 주입관을 맨젯튜브 속에 넣고 원하는          위치부터  주입을 한다. 이때 주입재는 맨젯튜브의 주입공을 통해         고무슬리이브를 밀고 나와 Seal재를 파괴하며 지반속으로 침투한다.

5.LW 공법(4안)

1)개요

(1)물유리 용액과 시멘트 현탁액을 혼합하면 규산수화물을 생성하며 결화        된다.

(2) 이러한 현상에 착안하여 독일의 Hans Jahde교수는 희석된 물유리           용액과 소량의 시멘트를 혼합한 다음 일정시간 경과 후 위에 뜬 물을       취하여 1 Shot 방식으로 주입하는 이른바 L.W 공법을 개발하였다.

(3) L.W는 “불안정 물유리”라는 의미의 독일어인 “Labiles                   Wasserglass"의 머리문자를 인용한 주입재의 약칭이다.

(4) 그러나, Jahed의 방법은 이론상 합리적이며, 침투 효과도 양호하나.         시멘트가 침전하는 동안은 주입할 수 없고 겔 타입이 30~60분 정도로        길어 급결형으로 이용할 수 없고 겔타임의 조절이 어려운 점,             시멘트를 제외하고 뜬 물만을 주입하므로 재료가 낭비되는 등 결점이         있다.

(5) 이러한 결점을 보완하여 1961년 일본에서 I.L.W 공법

(개량형 L.W 공법)을 개발하였는데 이 L.W 공법이 현재 널리 이용되고        있으며 통칭 L.W 공법으로 불리우고 있다.

2) 1.5Shot 방식

이 방법에는 1.5 Shot 방식에 의해 물유리 용액과 시멘트 현탁액을          주입하므로 겔 카입의 조절이 비교적 용이하고,

종래의 L.W 공법과 달리 재료의 낭비가 없다.

3) 특징

(1) 지상으로 분출하는 것을 막기 위해서 슬리브관(Sleeve pipe)과             보링(Boring)공벽 사이를 먼저 Grout하고 슬리브 관속에 팩커를 실시할        때 반복주입이 가능핟.

(2) 단위토출량을 작게 하여 비교적 긴 겔타임을 이용하기 때문에

높은 침투성을 얻을 수 있다.

(3) 주입관(Manchette Tube)과 이중팩커를 장치한 주입재 수송용                내관(Soletanche Pipe)으로 구성된 이중관방식으로 반복주입이               가능하다.

(4) 주입위치는 내관의 이동에 따라 임의로 변화시킬 수 있다.

(5) 동일한 주입위치에서 종류가 다른 주입재의 반복주입이 가능하다.

(6) 주입이 끝난 후 추가주입이 필요한 위치에 재주입을 할 수 있다.

(7) 천공작업과 주입작업이 분리되어 있다.