LW(Labiles Wasser Glass, 불안전 물유리) 주입공법
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시멘트에 시멘트비중의 10%이하의 물유리(Na2OSiO3 규산소오다)를 혼합하면 순결한다. 반대로 시멘트와 물유리의 비율을 바꿔 물유리에 소량의 시멘트를 혼합시키면 고결화하지만 그 시간은 시멘트량과 역비례한다. 이 현상에 착안한 H.Jahde는 1952년 상기 2종의 재료를 그라우트로 사용하는 특허를 받아 Labiles Wasser Glass라고 했다. 즉 희석한 물유리액과 소량의 시멘트를 잘 혼합한 다음 시멘트가 침전하는 동안은 주입할 수 없다는 것, 급결성의 그라우트를 주입할 수 없고 시멘트가 沈澱하는 것을 기다려 위에 뜬 물을 주입하는 방법이다. Jahde의 방법에 의하면 시멘트가 침전하는 동안은 주입할 수 없다는 것, 급결성의 그라우트를 주입할 수 없고 시멘트를 제외한 위에 뜬 물만을 주입함으로 재료의 낭비가 생기는 등의 결점이 있다. 이와 같은 결점을 막고 고결시간을 자유롭게 조절할 수 있는 그라우트와 시멘트의 혼합액을 한번에 주입할 수 있는 방법으로서 LW공법이 일본의 桶口 박사에 의해고안되었다. 즉 현장의 토질조건 및 공사목적에 따라 혼합하는 시멘트량을 적절히 바꾸고 임의의 겔타임으로 한 그라우트를 주입하는 공법이다. 그라우트에는 시멘트의 침전방지를 목적으로 벤토나이트를 소량 혼합한다. 이 방법에 의하면 시멘트주입과 약액주입을 동시에 할 수 있으므로 종래의 시멘트주입, 약액주입을 병용하는 경우에 어느 편을 선행하면 되는가 하는 문제를 해결할 수 있고 그라우트는 전량이 고결되고 籬水가 없으며 큰 공극은 시멘트입자로서 시멘트입자가 들어가지 않는 미세공극은 물유리액의 고결화물로 충전되므로 고강도를 기대할 수 있다. 桶口박사에 의하면 LW공법은 이러한 이점을 갖고 있다. 또 이 공법은 시멘트 용액(A액)과 물유리(B액)를 각각 별개의 펌프를 갖고 同壓同量으로 보내 주입파이프의 頭部에 붙인 y자형 파이프로 합류혼합하여 주입하게 되는 이른바 1.5Shot system(2액 1공정)에 의한 것으로 재료의 낭비가 생기지 않고 재료비, 공비 모두 저렴하다는 이점이 있다. LW공법에 의할 때는 A액(시멘트 현탁액)과 B액(물유리)이 혼합되어 모든 조절이 가능하므로 주입의 목적범위에 확실하고 유효한 주입을 할 수 있고 재래의 시멘트주입과는 전혀 취지도 달리한다. 각종 약액을 사용하는 주입공법이 실시되고 있으나 이것을 적용하려는 공사의 목적은 다음과 같다. ①단순한 차수를 목적으로 하는 것. 단,사일트파일 박기를 발 수 없는 開口部 또는 타입이 불가능한 하부의 자갈층부분의 치수를 목적으로 한다. ②연약지반 또는 파쇄대에서 터널굴진 또는 지반굴착시의 차수, 붕괴방지 또는 다른 가설공사와 비교하여 공비의 절감을 도모하기 위한 주입 ③특히 시가지에 있어서의 지하철 터널, 상하수도, 전기통신용 매설관 등의 건설을 휘한 굴착에 있어서 인접빌딩, 제구조물의 참하방지를 위한 주입공사도 포함된다.건조물의 지반침하의 최대의 원인은 굴착면에서의 누수, 용수의 영향으로서 이 누수중에 흙의 미립자를 포함한 경우에 가장 위험하므로 주의하여야 한다. 또 굴착면에 근접한 부분의 지반은 다소간 이완을 피할 수 없으므로 構築側의 어떤 범위의 지반내 공극에 사전에 약액주입을 하여 지반이완의 영향이 구축물에 미치지 않도록 하여야 한다. ④지반의 지지력 증강을 위한 주입 및 지반하의 지층 속에서 지지력이 부족한 층에 대한 주입, 도시내에 있어서는 소음방지 또는 말뚝박기 작업이 불가능하므로 기초지반강화를 위해 자주 약액주입이 이용된다. ⑤타공사의 영향으로 지하수위의 저하를 예상하여 수위저하를 공사기간중에 지연시킬 목적으로 건물주위 또는 굴착면과 가까운 부근에 사전에 주입한다. ⑥쉴드공사 굴진중의 붕괴방지를 목적으로 하는 주입 ⑦하천 교각의 세굴 방지를 목적으로 하는 주입 이들 각종 공사목적에 대해 LW공법은 공비가 저렴하고 또 강도도 크므로 적용범위는 극히 넓으나 이 공법에 적용되는 토질의 성질에 따라 채용되어야 한다. ① 자갈층, 粗中砂層 : 전면적으로 침투, 현탁액 그라우트의 주입비(Groutability Ratio)를 구하면, D15/G85 ≥ 15 ∴D15 ≥ 15G85 여기서, 시멘트의 G85 = 0.06mm로 하면, D15 ≥ 0.9mm 단,D15 : 주입지반상의 15%입경 G85 : 현탁액미립자의 85%입경 즉 15%입경 0.9mm이하의 토질에서는 시멘트는 휠터가 되고 침투할 수 없으나 시멘트 위에 뜬 물 및 시멘트와 반응제의 물유리만은 침투가능이다. 일반적으로 세사층 0.6mm이하에는 무리하다. ② 연약한 점성토 및 실트층 : 脈狀으로 압입되어 침하방지, 지반개량에 효과가 있다. 지반의 약액주입시공시 주의할 점은 어떤 종류의 약액에도 거의 공통되는 점이 많으며 다음과 같다. ① 본 약액에 적합한 토질과 그렇지 못한 토질이 있으므로 부적당한 토질에 무리하게 압력을 가하여 주입하여 그 효과를 기대하려고 하면 실패하게 된다. ② 지반중 특히 자갈층에 호박돌이 있는 경우, 지하수가 많은 경우 등에 대해서는 특히 토질조사시 주의를 요한다. ③ 주입에 있어서 최근 약액이 지표로 逆噴出하는 경향은 LW공법에서 특히 많다. 케이싱(1~1.5m)을 사용하는 외에 지표에 가깝고 겔타임이 짧은 배합그라우트를 사용하여 토층에 바르크ㆍ햇드를 만들어 역분출을 막아야 한다. ④ LW공법은 압력이 올라가서 구축물을 들어 올릴 융기우려가 있으므로 이를 막기 위해서는 고압을 가능한 한 피하고 펌프의 분출량을 20ℓ/sec 이하로 하여 주입순서를 중심으로 주위 또는 좌우로 약액과 대치할 수 있는 물과 압력이 빠지기 쉽게 하여야 한다. 특히, 약액이 기초슬래브 밑으로 번져 나가면 기초가 들어올려질 우려가 많으므로 계속해서 수준측량 등을 실시, 확인하여야 한다.