쉴드 TBM 뒷채움용 무기계 가소성 그라우트의 적합성 평가

Abstract

본 연구는 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 가소성 그라우트의 적합성을 규명하기 위하여 강도특성, 수중 재료분리현상, 점도특성, 및 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 내구성 및 투수계수를 측정하였으며, 환경영향성 평가를 실시하였다. 또한, 무기계 가소성 그라우트의 현장 시험시공에 앞서, 쉴드 TBM 모형주입장치 및 후방주입 공동충전 시험체를 이용하여 실내실험을 실시 하였으며, 실제 서울 전력구 쉴드 TBM 시공현장에 시험시공을 수행하였다. 실험을 실시하였다. 무기계 가소성 그라우트는 쉴드 TBM 뒤채움 그라우트 주입 시 시멘트, 물, MG-A로 구성된 A액과 스칼렛, 물, MG-B로 구성된 B액을 주입하는 2액성 그라우트 주입공법이다. 적정 배합비로 제작된 무기계 가소성 그라우트의 일축압축강도는 초기강도 및 장기강도 기준을 만족하는 결과를 보였다. 지하수가 존재하는 현장에서 그라우트 주입 시 발생하는 재료분리현상을 관찰하기 위하여 기존 현장에서 적용된 규산계 그라우트와 무기계 가소성 그라우트를 비교하였으며, 그 결과 규산계 그라우트에서 발생하는 재료분리 현상이 무기계 가소성 그라우트에서는 관찰되지 않았다. 또한 무기계 가소성 그라우트의 장거리 이송에 대한 현장 적용성을 확인하기 위하여 A, B액의 점도를 측정한 결과 A, B액 모두 120분 이상 2000cP 이하가 측정되었다. 이러한 결과는 추후 현장적용 시 A, B액의 원활한 이송이 가능한 점도를 확보하고 있음을 확인하였다. 무기계 가소성 그라우트와 규산계 그라우트의 내구성을 평가한 결과 규산계 그라우트는 배합비에 따라 22～40%의 체적감소가 발생한 반면, 무기계 가소성 그라우트는 체적변화가 거의 발생하지 않았다. 그리고 규산계 그라우트와 무기계 가소성 그라우트의 투수계수를 측정하여 비교한 결과 무기계 가소성 그라우트의 투수계수는 4.34×10-7cm/sec로 측정되었으며, 이는 규산계 그라우트보다 뛰어난 차수효과를 보이고 있음을 알 수 있다. 어독성 시험과 용탈시험을 통한 환경영향성 평가를 수행한 결과 규산계 그라우트의 경우 알칼리 용탈에 의해 pH 10.1을 보였으며, 96시간 경과 후 전체 공시어의 60%가 폐사하였다. 반면, 무기계 가소성 그라우트의 경우 평균 pH 8.0이 측정되었으며, 96시간 경과 후 10%의 폐사율을 보였다. 용탈시험의 결과 원자흡광분광 시험의 결과 용탈에 의한 중금속 성분은 Si을 제외하고 모두 ND(Not Detected : 검출 되지 않음)으로 나타나 환경오염 가능성은 거의 없다고 판단된다. 가소성 그라우트의 현장 적용성 실험을 위하여 실내 모형실험을 수행한 결과 충전성은 확보되었으며, 실제 시공현장에 적용한 결과 우수한 주입성을 보였다.