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연약지반 개량

C.G.S 공법 Compaction Grouting의 개념과 정의

공법정의

Compaction Grouting이란 slump치가 25mm 이하의 저유동성 몰탈로서 주입재의 소성확보를 위한 세립토 ( 실트질 크기)와 내부마찰력 증대를 위한 조립토(모래질 크기)로 구성되며 이것은 soil-cement가 기본 재료로서 주변지반의 공극 속으로 침투 되는것이 아니라 지중에 원기둥 형태의 균질한 고결체를 형상하여 지중에 방사형으로 압력을 가함으로써 주변 지반을 압밀시키고 공극 속의 물과 공기를 강제로 배출시키고 토립자 사이의 공극을 감소시켜 지반이 조밀화 되도록 개량하는 것이다.

미국토목학회(American Society of Civil Engring,ASCE; 1980년)
시공시스템
  • C.G.S공법 / U-C.G.S공법/ C.G.S-T.C.S공법 / F-C.G.S공법

  • M.G.S공법 (M-C.G.S)

  • C.G.S공법

항만시설에서 Compaction Grouting 공법 적용분야
  • 안벽기초사석층 몰탈그라우트 충전고결에 의한 내진보강

  • 방파제 해측 구조체 안정화 대책

  • 안벽 배면지반 공동발생부, 연약층 압축다짐
    감만조 영향에 따른 세굴방지, 배면지반 안정화

  • 안벽기초사석층 몰탈그라우트 충전고결에 의한 내진보강

Compaction Grouting공법개요
  • 01 Soil-cement mortar grout 정적 비배출 압축다짐주입
  • 02 다점 병렬동시주입 시공에 의한 시공효율, 경제성 제고

    다점병렬동시분배장치 적용

  • 03 정형화된 주상 개량체 조성에 의한 지반구조재 조성목적의 달성

    선단주입장치, 등속인발주입제어 수단 강구

  • 04 원지반 침투고결효과가 병행 되는 지반복합개량

    몰탈그라우트 연속배합공급시스템 의 개량

    몰탈그라우트 품질변동없이 유동 성의 조절 용이

    지반압축다짐효과의 유지

Compaction Grouting공법의 기존기술과의 차이점
  • 01 2계통 재료 공급에 의한 몰탈 그라우트 연속배합생산
  • 02 다점 병렬동시분배주입시스템 적용에 의한 3축 동시시공
  • 03 선단주입관 적용 / 몰탈그라우트 수평방향 유도주입
  • 04 등속인발제어시스템/ 주상개령체 수직방향 균등분배주입
  • 05 과잉압 자동배출소산장치 적용
  • 06 실시간 주입계통내 통과량을 계측하여 실주입량 적산
  • 07 몰탈그라우트 다짐주입에 의한 지반구조 재형성 + 잉여 액상 그라우트 주변지반 침투고결
  • 08 산업용 컴퓨터에 의한 다점 병렬동시분배주입계통의 통합관리
Compaction Grouting주입시공계통의 비교
  • CGS, U-CGS, CGS-TCS

    압출펌브-주입공 개별 직결주입

    주입팀별 펌프 2대, 주입공 2공 동시주입 CGS-TCS

    주입팀별 펌브 1대, 주입공 2공 동시주입

  • MGS (M-CGS)

    압출펌프-다중 전환분배기-주입공 직결주입

    다점직렬순환주입

    주입팀별 펌프2대, 주입공 3~6공 순차적 전환 주입

  • C.G.S공법

    압출펌프-다점병렬동시분배기-주입공 다점병렬동시주입

    주입팀별 펌프 1대, 주입공 3공 동시주입 [6점 계통연결, 3점 동시시공 유지]

다점 병렬동시분배공급장치를 적용한 Compaction Grouting 공법에서의 3점 동시주입시공시스템
몰탈그라우트 다점 병렬 동시분배 압송수단의 구반
균등량 다점 병렬동시분배압송

주상개량체 조성을 위한 정량주입

대상 기초지반의 지내력 보강

지반개량율에 의한 광역지반침하의 방지

균등량 다점 병렬동시분배압송

토체 안정성 보강을 위한 정압주입

사석공극충전, 공동충전

광영지반 안정화

지중매설물, 인접구조물 변위발생 방지를 위한 정압관리주입

몰탈그라우트 다점 병렬동시분배주입시스템의 유효성의 정성적 비교
  • 01 지반조건에 적합한 단위시간당 주입량(압입속도)의 조절적용 용이

    펌프 1 stroke time과 다점 병렬동시분배구 회전속도 조절적용

    개량대상지반조건에 따른 대용량 몰탈그라우트펌프 1회 토출량 조절적용

    1 stroke 당 압출량 분할공급

    단위시간당 주입량의 조절적용 가능

    공사목적과 시공조건에 적합한 다양한 규격의 주입장비 활용 가능

    기술도입규격에 의해 제한된 특정장비의 전용 적용과 이에 따른 비효율성 배제

  • 02 시공효율 증진과 시공경계성 제고에 의한 예산절감

    상시 3점 동시분배주입 시공상태 유지로 시공소요시간의 효율적 관리

    절대소요공기 단축

    공사원가 절감과 예산낭비 방지

  • 03 공사목적과 시공조건에 따른 다점 병렬동시분배압송수단의 선택적 적용

    균등량 병렬동시분배수단 적용 → 몰탈그라우트 주상개량체 조성

    균등압 병렬동시분배수단 적용 → 사석공극충진, 공동충진 및 광역지반개량

  • 04 재료낭비의 방지

    폐기물 발생량의 최소화 / 환경영향의 최소화

선단주입관 적용과 주입관 등속인발제어에 의한 몰탈그라우트 수평방향 유도압입과 연직방향 균등분배주입
수평방향 유도압입과 연직방향(축방향) 균등분배주입의 유효성
  • 01 주상개량체 중심축에서 원주면방향으로 그라우트의 균질한 분산주입

    몰탈그라우트의 주입심도, 주입위치의 제어에 유리

    다층상토층주입에서 몰탈그라우트의 주입심도위치 이탈발생의 최소화

    주상개량체 형성규격의 정형화 유도

    지반구조재로서의 말뚝체 기능과 구조적 효용성 확보

    기주입된 몰탈그라우트 개량체의 영향 배제

    지반의 효율적 압축 다짐

  • 02 몰탈그라우트 압입반력이 주입관 중심축방향으로 작용

    몰탈그라우트 압입반력에 의한 주입관의 상승 또는 급격한 돌출 방지

    두부처리심도의 제어와 두부형상의 평탄화에 유리

    천층주입에 유리

  • 03 필요시 액상그라우트가 부배합된 물탈그라우트 압입

    단일주입재의 1계통 중공관 주입에 의한 사전 지반처리 가능

    잉여액상그라우트의 선행 분출에 의한 몰탈그라우트 확정조건의 균등화 유도

    잉여액상그라우트의 지반내 정적압입개량

    몰탈그라우트 주상개량체 조성 + 주변지반 침투고결에 의한 개량효과 병행

  • 04 주입관의 등속상향인발제어에 의한 주상개량체 축방향 균등분배주입

    축방향 단면형상의 정형화와 균등한 주상개량체 형성에 유효

    지반조건에 따라 주상개량체 형성규격의 비정형화, 단절요인의 최소화

몰탈그라우트 지중압입방식의 비교[하향압출 cf. 횡방향 유도압 압출]
과잉압 자동배출산소장치 적용에 의한 지반반력압 관리
  • 01 지반소성변형 저항반력의 급격한 상승 자동제어

    지반조건과 인접구조물, 지장매설물 관리요구 상태에 따른 임계압의 용이한 조절

    반복적 작동으로 재설정 관리가 불요

    지반할렬파괴 방지와 정적지반개량효과의 효율적 달성

  • 02 비정상압력의 자동배출소산

    다점 병렬동시분배압송구, 분기계통 라인별 필요개소, 주입관 등 다중장착

    주입관, 선단주입관의 주입심도 위치이탈 방지

    인접구조물 및 지중매설물 변위유발방지대책으로서의 효용성 확보

    안전사고 발생 방지대책으로 유효

4CH 모니터링과 산업용 PC내장 자동기록장치에 의한 다점 병렬동시주입계통의 통합시공관리
Digital 자동기록장치에 의한 시공관리

주입계통별 주입시공현황 실시간 graph표시

내장컴퓨터 기록내용과 시공결과의 도표화 출력

주입계통별 동시 모니터링에 의한 통합 관리

일 시공 누계량의 자동집계 출력

분기라인별 주입반력 상승, 관리압 도달 경보기능

시공결과와 기록유지의 투명성 확보

산업용 내장컴퓨터에 의한 시공데이터 자동기록

시공결과 자동기록 항목

주공사명, 시공구역, 시공위치, 주입공별 식별번호, 시공일자, 시공기간

주입경과단계별 주입반력, 단위시간당 주입량의 누계주입량, 주입개시, 종료시간

공별주입기록표(Injection Data per hole Table)

공별 주입기록도표(Flow & Pressure Result Table)

일 시공누계량 집계표(Daily Data Sheet)

산업용 pc내장 자동기록장치 계측기록범위

Flow late; 0~66 L/stroke

Resisting pressure; ch1 ~ ch8; 0~120kg/cm²

Cumulative amount of injected; 20,000(20m3)

측정정도 : ±1% of full scale

Inject amount; ch1 ~ ch8

Compaction Grouting공법의 적용범위 혁신기술 및 주요공사

  • 파랑, 해수유통, 간만조영향피해 받는 항만구조물 기초 지반의 안정화

    항만구조물 기초지반 내진보강

  • 해수유통, 세굴에 의해 연약화 된 항만시설물과 배후시설의 보호

  • 부등침화 변위된 approach slab의 복원

    포장체의 사용성 복원 및 침하변형방지

    배면지반 압축다짐에 의한 지반강성개선

    측방유동 변위된 시설물의 안정성 보강

    시설물의 원위치 복원

  • 기설(旣設) 말뚝체의 보강

  • 항만구조물 기초지반 내진보강

    파랑 등 외해의 영향을 받는 해측 구조물의 안정성 보강

  • 석회암층 공동발생부, 취약층의 보강

    상부구조체의 안정성 확보

    깊은기초 선단지반의 보강

    광역지반침하발생의 방지

    광역지반침하 유발 대심도 공동층의 충전

    지하수 대유량유출통로 차단

  • 절토사면 배후지반 공동층, 파쇄대

    불연속면의 처리

    취약대층 충전보강

    액상그라우트 액상침투주입 효과

    파쇄대, 절리의 고화처리

  • 부등침하, 전도에 의해 변위 된 교대, 교각,옹벽 등 직립구조체의 복원과 지반보강

    강성구조 옹벽체 기초지반 보강

    전도변위 발생의 제어 및 원위치 복원

    연성구조 보강토옹벽 기초지반 보강

    부등침하변위 발생의 제어 및 원위치 복원

    지하수 대유량유출통로 차단

  • 편절, 편성지반상 구축물

    지내력이 불균등한 기초지반의 지내력 균등화와 상부구조의 안정화

    기발생된 부등침하량의 복원과 상부구조물의 항구적 안정화

    토중수 유동에 따른 지반 연약화 방지

  • 깊은굴착개소 바다면 안정

    토류벽체 안정성 증진

    토류벽 근입부 토체의 횡방향저항력 증대

    토류벽체 배면지반 압축다짐에 의한 투수통로 차단

  • 깊은굴착개소 인접 구조체의 보호

    토중수 유동에 따른 토립자 유출과 지반 연약화 방지

    부등침하변위 발생 구조물의 보강 및 복원

  • 암거, 관로, 배수 Box 부등침하변위 발생지 및 복원

    암거, 관로, 배수 Box 등 동수구배의 조정과 복원

    부등침화된 지하통로, Box 등 복원에 의한 노체 및 노상의 안정화

  • 세굴에 의해 연약화된 수변구조물, 교대, 기초지반 등의 안정화

  • 방조제 끝물막이구간, 침투류 집중구간, 대용량 누수통로 등이 효과적 차폐

    기초지반 보호

    제체 세굴, 토립자유실방지

    Sheet pile 시공이 곤란한 붕괴성 지반, 성층누수대의 차단