| 소구경 강관다단그라우팅 공사시방서 |
1. 일반사항
1.1 적용범위
가. 터널굴착 공사 시 천단 또는 막장안정을 위하여 시행하는 강관다단그라우팅 공법이며, 설계도면에 따라 시행하고, 반드시 건설사업관리기술자의 승인을 득한 후 시공하여야 한다.
나. 강관다단그라우팅이라 함은 다음 작업을 총칭하는 것으로 한다.
① 작업원 및 주입재료, 주입 기자재 등의 모든 준비사항
② 주입공의 천공 및 주입관 설치에 따른 모든 작업
③ 주입재료의 공급, 현지반입, 혼합작업.
1.2 공법일반
가. 공사 전 그라우팅 공사 전반에 관한 자세한 시공계획서를 작성하고 건설사업관리기술자에게 제출하여 승인을 득한 후 시공에 임하여야 한다.
나. 시공계획서는 투입인원, 공정표, 사용재료, 배합표, 기계기구 및 제원, 주입요령, 주입공의 배치, 천공방법 및 천공각도, 주입순서, 안전관리계획 등 강관다단그라우팅 시행에 따른 필요사항을 상세히 기재하여 최소한 시공 7일 전까지 제출하여야 한다.
다. 시험시공 그라우팅 후 그라우팅에 대한 효과 확인 및 지반상태 등을 확인하여 건설사업 관리기술자의 승인을 득한 후 본 공사를 시행하여야 한다.
라. 시험시공 시에는 지하수 유무, 지반상태 등 현장여건을 반영하여 다음 사항을 검토 및 확인하여야 한다.
① 씰(seal)재의 배합비별 겔화시간 및 재료분리 여부
② 씰재의 겔화시간은 비카트 침에 의한 수경성 시멘트의 응결시험 방법((KS L 5108) 또는 씰재 공시체의 경화상태 판별을 통하여 확인
③ 사용하는 벤토나이트 종류별 팽윤도(ASTM D 5890)
④ 주입 재료의 배합비별 경화시간, 강도 등 (호모겔 또는 샌드겔 공시체에 대한 압축강도시험 KS F 2405)
⑤ 주입재의 적정 겔타임 (컵도립법 및 B형 점도계에 의한 측정법)
⑥ 현장지반의 투수계수를 고려한 적정 주입압
마. 공사에 필요한 기자재 일체를 반입하여 건설사업관리기술자의 지시 및 검수 후에 현장
에 투입하여야 한다.
바. 본 공사시방서에 제시된 배합비(예시)를 적용할 경우 제시된 씰재 겔화시간 및 본 주입재 경화시간을 준수하여야 한다. 단, 동등이상의 기능과 효과를 가진 공법, 기술 및 변경배합 등에 의한 시험시공 및 실내시험을 통해 배합비(예시)에 상응하는 그라우팅 효과가 발휘되는 적정 씰재 겔화시간 및 본 주입재 경화시간을 확인한 경우 현장여건에 맞게 변경할 수 있다. 이 경우 건설사업관리기술자의 승인을 받아야 한다.
2. 재 료
2.1 재료의 종류
가. 강 관
① 일반구조용 탄소강관(KS D 3566)
② 규격 : 내경 50.8mm, 외경 60.5mm±3mm, 두께 4mm±0.5mm
③ 단위질량 : 5.12kg/m (소켓을 포함하지 않은 무게)
④ 인장강도 : 400MPa 이상
나. 규산소다 (KSM 1415)
다. 시멘트 : 보통 포틀랜드 시멘트 사용을 원칙으로 하되 현장여건에 따라 건설사업관리기술자와 협의하여 변경할 수 있다.
라. 벤토나이트 : 씰재 배합 시 재료분리가 일어나지 않는 팽윤도 20이상인 제품(나트륨계)
마. 물 : 신선하고 깨끗하며, 점토, 이토, 알칼리, 유기물, 기타 유독물질이 포함되지 않은 청정수여야 한다.
2.2 재료의 검수
가. 시공자는 설계도면에서 정한 강관의 재질 규격품을 준수하고, 주입재는 사용 전 현장에 반입하여 건설사업관리기술자에게 서면으로 보고하여 검수한 후 확인된 분량에 대하여 사용하여야 한다.
나. 주입재는 선정된 자재를 사전에 반입하여 검수 된 상태에서 사용하는 것을 원칙으로 하며, 건설사업관리기술자는 현장에 반입․검수된 자재가 일 사용량의 130% 이하가 되지 않도록 수급관계를 조절하여 사전에 반입․검수하여야 한다.
3. 시 공
3.1 시공순서
장비 및 자재반입 →플랜트 및 기계기구 설치→강관 설치위치 선정 → 천공작업 → 강관(연결) 공내삽입 → 씰재 주입호스 설치 → 주입구 코킹 → 씰재 주입 → 강관내 주입패커 설치 → 주입펌프 연결→ 다단 주입
3.2 천공작업
가. 지정된 시공위치의 지하 매설물에 대한 간섭 여부를 확인한다.
나. 도면상에 표기된 천공위치를 확인 후 천공되도록 한다.
다. 천공작업이 완료된 상태에서 물 등을 사용하여 공내의 슬라임을 제거한다.
라. 천공길이, 각도, 천공구멍은 설계도면을 따른다.
3.3 강관의 제작 및 삽입
가. 강관은 규격품의 재질을 사용하여 사전에 제작한 다음 천공작업과 동시에 공내에 삽입하여 설치할 수 있도록 준비하여야 한다.
나. 강관에는 본 주입재의 원활한 분사를 위해 0.5m 간격으로 2개의 공을 좌우 또는 상하의 방향으로 교대로 천공한다. 천공부의 직경은 8〜15mm로 한다.
다. 씰재 주입 시 역류방지를 위해 강관 천공부(본 주입재 분사구)에 역류방지 밸브(마개)를 삽입하여야 하며, 분사구에 본 주입재의 분사를 방해하는 청테이프 등의 사용을 금지하여야 한다.
3.4 씰재 주입관 설치
가. 씰재 주입관의 재질은 Ø12㎜ 정도의 PE관을 이용하는 것을 원칙으로 한다.
나. 효과적인 씰링작업이 이루어지도록 주입관과 확인관을 별도로 설치하여야 한다.
다. 주입관은 주입공의 코킹작업 단계에서 공 입구부에 짧게 설치한 다음 이관을 통하여 씰재를 주입하여야 한다.
라. 확인관은 강관의 길이와 같게 강관에 고정하여 강관의 공내 삽입시 동시에 설치하며, 씰링 작업 시 공내 공기배출과 씰재의 완벽 충전상태의 확인용으로 사용하여야 한다.
3.5 주입공 입구부 코킹
가. 천공작업이 완료됨과 동시에 강관을 삽입하고 공내의 지하수 유출을 방지하기 위하여 동시에 시행하여야 한다.
나. 코킹용 재료는 급결시멘트 또는 우레탄의 주입재 등을 이용하여 밀실하게 주입공의 입구부를 밀폐시켜야 한다.
다. 코킹부 강도는 4MPa이상으로 주입압력 2MPa이상의 압력에서도 견딜 수 있도록 하여야 한다.
3.6 씰(SEAL)재 주입
가. 씰재의 주입목적은 강관과 천공홀 사이를 채워 천공홀의 공벽붕괴 및 주입재의 역류를 방지하는 것이며, 적정 겔화시간 미달로 주입재가 역류하거나 적정 겔화시간 초과로 경화가 과다하게 되어 본 주입을 방해하지 않도록 적정 겔화시간을 준수하여야 한다.
나. 씰재 배합 시 물과 벤토나이트를 선배합하여 씰재의 팽창성이 확보되도록 한 후 시멘트를 배합하여야 한다.
다. 씰재의 주입작업은 기 설치된 주입호스에 그라우팅 펌프를 연결하여 강관과 굴착면 사이의 공간이 완벽하게 충전되도록 주입관리를 하여야 한다.
라. 씰재의 배합비는 아래의 배합비(예시) 외에 여러가지 배합비로 시험시공 및 실내시험을 수행하여 결정하여야 한다.
<배합비(예시)>
| 물(ℓ) | 시멘트(㎏) | 벤토나이트(㎏) | 비 고 |
| 910 | 200 | 62.5 | 1000ℓ당 |
마. 위 배합비의 경우 씰재의 겔화시간은 23±1시간으로 하여야 한다.
바. 겔화시간 단축을 위해서는 배합비 및 배합재료를 달리하여 시험시공 및 실내시험을 통해 적정 겔화시간이 확인된 경우 건설사업관리기술자의 승인을 득한 후 변경할 수 있다. 단, 배합재료로 급결재는 사용하지 않는 것을 원칙으로 한다.
사. 겔화의 판단기준은 비카트 침에 의한 수경성 시멘트의 응결시험(KS L 5108)을 시행하여 관입량이 30초간 최대 10mm 이하여야 한다.
3.7 본 주입재 주입
가. 상기 전 단계의 작업이 완료된 상태에서 강관 내부로 주입용 패커장치를 설치하여야 한다.
나. 주입 펌프와 주입용 패커장치가 연결되면 주입 전 청정수를 보내어 주입관의 막힘 상태를 확인하여야 한다.
다. 주입은 패커장치를 강관의 선단부에서부터 효과적인 주입이 이루어지도록 수회에 걸쳐서 인발하여 주입하는 다단주입 방법으로 시행하여야 한다.
라. 용수상태에 따라 단계별 주입완료 후 급결재를 사용하여 주입재의 역류를 방지한 후 패커를 이동하여 다음단계의 주입을 실시하여야 한다.
마. 그라우트재의 배합비는 아래의 배합비(예시) 외에 여러가지 배합비로 시험시공 및 실내 시험을 수행하여 결정할 수 있다.
<시멘트 현탁액 주입시 일반적 배합비 (예시)>
| 구 분 | 재 료 량 | W/C (%) | 주입량(ℓ) | |
| 물(ℓ) | 시멘트(㎏) | |||
| 1 배합 | 905 | 300 | 302 | 1,000 |
| 2 배합 | 873 | 400 | 218 | 1,000 |
| 3 배합 | 841 | 500 | 168 | 1,000 |
| 4 배합 | 810 | 600 | 135 | 1,000 |
<현탁형 물유리계 주입시 일반적 배합비 (예시)>
| 구 분 | 주입량(ℓ) | A액 | B액 | 비고 | |||
| 물(ℓ) | 시멘트(㎏) | W/C(%) | 물유리(ℓ) | 물(ℓ) | |||
| 1 배합 | 1,000 | 679 | 225 | 302 | 125 | 125 | |
| 2 배합 | 1,000 | 654 | 300 | 218 | 125 | 125 | |
| 3 배합 | 1,000 | 631 | 375 | 168 | 125 | 125 | |
| 4 배합 | 1,000 | 607 | 450 | 135 | 125 | 125 | |
바. 위 현탁형 물유리계 주입시 일반적 배합비(예시)의 4 배합으로 주입하는 경우 경화시간은 18±1시간 이상으로 한다.
사. 시험시공 및 실내시험을 통해 적정 경화시간이 확인된 경우 건설사업관리기술자의 승인 후 배합비를 변경할 수 있으며 최소 2MPa 이상의 호모겔 강도를 확보 및 확인 후 후속 공정(발파)를 진행하여야 한다.
아. 사용한 주입재(시멘트)는 반드시 가감량을 확인하여 정산하여야 한다.
3.8 주입압력
가. 주입압력은 1～1.5MPa을 원칙으로 하며 주입심도 및 지하수의 위치, 인접구조물의 현황등을 고려하여 시공 위치별 적정한 주입압력을 설정하여 효과적인 주입이 되도록 하여야 한다.
나. 주입작업을 시작하기 전에 한계주입압력을 임의 설정한 상태에서 시험주입을 실시한 후 결과에 따라 현장의 조건에 적절한 주입 압력을 설정하여야 한다.
다. 이때 주입압력이 단시간 내에 급격히 한계주입 압력치에 도달할 경우에는 압력계의 이상여부를 재확인하고 초미립시멘트의 적용, 겔타임 증대 및 용액형 주입재 적용을 검토하거나 그라우팅 필요성 등에 대해서도 검토하여야 한다.
4. 작업관리
가. 시공자는 본 공사시방서에 기재된 사항에 대한 적용 및 수행여부 등의 관련사항을 체크 리스트에 포함시켜 관리하여야 한다.
나. 시공자는 사전에 시공계획서를 제출하여야 하며 작업시 강관다단그라우팅 기록지(작업시간, 주입량, 유량기록계 등)를 건설사업관리기술자에게 제출하여야 한다.
다. 강관다단그라우팅 시공경험이 풍부한 기술자를 상주시켜 현장의 작업 상황을 수시로 보고할 수 있도록 하여야 한다.