앞 포스트에서 기술한 바와 같이 LW.Grouting 공사와 실제 실시공 사이에 어떠한 차이가 있는지 '원효로빌딩'현장을 통해 기술해 보도록 하겠다. 또한 LW.Grouting 공사에서 중요한 사항 중 이론서에 기술되지 않은 부분(LW.Grouting 주입액이 제대로 들어갔는지 판별여부-현장에서는 이부분이 시공이 잘 됐는지 확인판별하는데 가장 중요한 부분이다)에 대해서 기술하도록 하겠다.
1.'원효로빌딩' LW.Grouting 공사 전경
위 사진에서 글씨가 쓰여진 부분이 LW.Grouting 공사를 위한 장비와 재료들을 표시해 두었고, 그라우팅을 하기 위한 천공작업이 진행되는 모습을 볼 수 있다.
2.이론서에 기술된 시공순서와 현장시공과의 비교
(*앞 포스트에 기술한 시공순서와 비교하며 기술하겠다.)
(1)소정의 깊이까지 직경 10cm 정도로 지반을 천공하고 케이싱을 삽입한다.--->천공하는 것은 CIP 천공기기를 그대로 쓴다. 다른 점이 있다면, 로드 앞에 붙어있는 케이싱이 다르다는 것이다. CIP는 400mm를 사용했으나, 여기서는 100mm를 사용한다는 점이 다를 뿐이다.
그러나, 여기서 중요한 것은 무엇인가? 바로 천공의 위치과 그림에서 설명하는 바와는 다르다는 점이다. 밑의 그림은 앞에서 보았던 바로 그 그림이다.
위 그림에서 보면 천공위치가 ①로 되어 있다. 그러나 현장에서는 천공위치를 ②로 했다. 그 이유는 ①과 같이 천공을 하게 되었을 때, 도면의 점선으로 된 원과 같이 그라우팅 주입액이 퍼져 나갈 수 있다고 확신이 불가능 하기 때문이다. (실제, 천공한 구멍은 ①과 같이 빨간색 부분 100mm이고, 그라우팅 주입액이 퍼져나갔을 때를 가정했을 때 점선의 큰 원과 같이 퍼져나갔을 것이라 추정하고 그린 도면이다.)
②와 같은 위치에 천공을 한 이유는, 위 그림에서 보는 바와 같이 CIP 사이사이 접선부분에 근접하여 지하수가 유입될 우려가 있기에 실제 유입이 될 부분인 부분에 인접하여 그라우팅 천공을 하여 이곳을 중심으로 그라우팅 주입액을 주입하게 되면 확실하게 차수가 되기 때문이다.
옆의 사진은 천공을 하고 있는 모습을 촬영한 것이다. 좌측에 철근이 나와있는 부분이 CIP가 완료된 부분을 나타내고 그 사이에 그라우팅을 위한 천공을 하고 있는 것을 볼 수 있다. 그러나 위 그림에서는 그림이다 보니, CIP의 둥근원이 선명하게 보여 그 사이에 천공을 하면 되나, 현장에서는 공사를 진행하다 보면 그 구별이 명확하게 않되어, 시공을 하지 않고 넘어가는 경우가 있으니, 꼭 시공기사는 확인하도록 하자.
위 좌측 사진에서도 마찬가지로 천공하는 부분이 어디부분인지 헷갈릴 때가 있기에 정말 잘 확인하여 빼먹지 않고 천공을 하도록 하자. CIP 공사후 천공부분을 정리하거나, 그라우팅 천공부위 부분을 철근토막등으로 꽂아서 표시하는 것도 하나의 방법이라 생각한다.
(2)30~50cm 간격으로 주입공이 뚫려있고, 그 부위에 밸브작용을 하는 고무슬리이브가 부착된 맨젯튜브를 삽입한다.--->현장에서는 어떻게든 작업일손을 줄일려고 하는 모습을 많이 본다. 그것을 발견하는 즉시 시공기사는 시정토록 말해야 하겠다. 주입공 간격을 말하는 것이다. 작업자들이 듬성듬성 간격도 무시하는 경우가 있으니 잘 관찰하도록 하자. 여기서 말하는 만젯트튜브는 현장에서는 가요전선관을 이용하여 만든다. 위 사진이나, 밑 사진에서 보면 알 수 있는바와 같이 기존의 가요전선관은 검정색으로 돌돌 말려있다보니, 천공을 한 구멍에다 집어넣으려면 일직선으로 들어가지 않는다. 천공한 끝까지 들어가야 하므로 일직선으로 넣질 못한다면, 만젯트 튜브가 들어가다가 몇 미터도 못 들어가는게 뻔하다. 그럼, 현장에서는 어떻게 만젯트 튜브를 만드는지 보도록 하자.
[만젯트 튜브 만드는 법]
①우선 돌돌 말려진 가요전선관을 CIP 천공 깊이만큼(*물론 LW.Grouting 천공한 것도 CIP천공깊이만큼 천공한다)절단한다.
②천공된 길이만큼 가공된 가요전선관을 30~50cm 간격으로 드릴을 이용해 뚫어준다. 한 위치에서 2번 드릴링 하면 4곳에 구멍이 생긴다. 이렇게 하여 구멍을 일일이 뚫어주도록 한다. ③뚫어진 구멍부분을 청테이프로 감아준다. ④가공된 가요전선관을 그라우팅을 위해 천공중인 기기 배기연기가 나오는 배기구에 갖다가 꽂아준다.(참~신기하게도 가요전선관 지름이 천공기기 배기구에 딱 맞아 들어간다) 배기구에서 나오는 열에 의해서 돌돌 말려진 가요전선관이 일직선이 되도록 쫙 펴진다. ⑤배기구에서 가요전선관을 빼내면 배기구에 물려있는 가요전선관 부분을 망치 등으로 눌러주어서 밀폐시킨다. 그럼... 하나의 만젯트 튜브가 완성된다.
[그라우팅을 위해 천공한 후 만젯트 튜브를 집어넣은 모습]
(3) 맨젯튜브의 삽입이 완료된 후, 맨젯튜브와 케이싱의 사이에 적당한 Seal재를 주입하고 케이싱을 인발한다. ---> '원효로빌딩'현장의 경우에는 만젯트 튜브를 집어넣어 Seal재를 따로 주입을 하지 않았다. Seal재 대신에 그라우팅 공사를 하며, 투입액을 적절한 시기에 규산소다를 투입시켜 Seal재 역할을 할 수 있도록 공사를 한다.(*이 사항은 (4)번 사항을 완료한 후 시공을 하게 된다)
(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.
3.현장 LW.Grouting 시공사항 기술
위의 시공순서는 앞 포스트상에 나온 이론서의 시공순서다. 그럼... 실제 현장에서는 위 (1)(2)번과 같이 천공 후 가공된 가요전선관(만젯트 튜브)을 천공구의 최하부까지 도달하도록 일직선으로 밀어 넣고, 옆 사진과 같이 주입을 위해 패커가 장치된 주입관을 집어넣고 패커를 잠근다. 이렇게 되면 주입을 위한 준비장치는 다 된 것이다.
[http://blog.naver.com/cjjoa.do 님께서 보내주신 쪽지 내용입니다.]
안녕하세요 ^^
님의 블로그에서 많은 지식을 얻어가는 건설기술자입니다.
제 현장의 지하 흙막이 구조가 원효로빌딩과 동일하게 C.I.P+LW그라우팅입니다.
다름이 아니라 L.W그라우팅 실시공에 대해서 기술해놓으셨는데 주입압력과 실제 루베당 투입된 시멘트 양 그리고 주입관 인발시 인발간격과 적절한 인발시간에 대해서 궁금하답니다. 바쁘실줄을 알지만, 님의 답변 부탁드립니다.
[http://blog.naver.com/cjjoa.do 님께서 보내주신 쪽지에 대한 저의 답변내용 입니다.]
님이 보내주신 쪽지 잘 읽어보았습니다. 제가 원효로시공노트 적게되며, 핵심부분이라고 생각했던 부분을 시간상의 이유로 기술하지 못해 나중에 다시 정리하게 될 때 기술하려던 차에 쪽지를 받게 되었네요.
지금 방금,,, 님이 보내주신 문의사항에 대해 약80% 정도 워드작업을 해놓은 상태입니다. 말로 설명하면 간단한데... 글로 쓰려니... 왜이리 길어지는지 모르겠네요. 약 3페이지 분량의 글을 금주중에 '원효로시공노트' LW.Grouting의 포스트 에 덧붙여 놓겠습니다. 그때 다시 쪽지 보내드리도록 하지요.
1.[주입압력]
주입압력은 3~5kg/cm2입니다(시방서 참고기준). 이 정도의 압력이라면, 일반적으로 건축설비공사 중 수압테스트를 위해 배관중에 걸어놓는 수압과 비교했을 때는 작은편이지요. 저도 공사중에 주입압력에 대해서 이책 저책 읽어보며 알아보기도 했는데, 제가 했던 ‘원효로빌딩’ 현장에서는 주입압력 기준 중 최상기준(5kg/cm2)으로 했던 것으로 기억합니다.
이러한 시방서 기준은 기본사항이라 봅니다. 시공중에 토목공사는 예상외의 일들이 많으니까요. 제 경험으로는 L.W 그라우팅 시공시 시공관리를 잘 해야된다고 생각이 듭니다. 포스트 내용에서 기술한 것처럼, 하청을 받아서 일을 하는 토목업체의 경우 재하청을 받아서 공사를 하는 경우가 많다보니 공사를 엉성하게 하는 경우가 있습니다.
시공 중 잘 관찰해 두어야 하는 부분이라면, ①만젯트 튜브의 길이와 가공이 소요길이 만큼 재단되어 가공되었는지 ②만젯트 튜브의 지반 내 관입을 관입깊이 까지 했는지 입니다. ②번 사항의 경우 작업자들이 지반 내에 관입을 하다가 중간에 관입이 안되는 경우 몰래 상부에 남아있는 만젯트 튜브를 잘라내어 몰래 버리는 경우가 있습니다. 이러한 부분을 잘 보아야 되겠지요. 그냥,,, 작업자들 하는 행동대로 나눠버리면, 굴착공사 시에 누수로 인해 고생하는 일들이 생길 겁니다. 그만큼 소요깊이까지 관입되는 것을 확인해야 합니다.(물론 소요깊이까지 천공되었는지도 확인해야 합니다. 천공중에 흙탕물들이 상부로 나오기도 하지만, 천공깊이만큼 천공을 했더라도, 최하부에는 미립토사들이 가라앉아 있게 되어 하부부분은 LW.Grouting 공사시에도 취약한 부분이라 생각이 듭니다. 그런데,,, 그나마 위에 기술한 ①②번 사항들을 지키지 않았다면 안되겠지요. 즉... 모든 공사의 요소들이 솔직하게 시공되어야 할 것입니다.)
2.[주입관 인발시 인발간격과 적절한 인발시간]
주입관 인발시간에 대해서는 딱히 어떠한 자료를 저도 찾지는 못했답니다. 그만큼 토질의 상태와 지하수의 상태 등 지하에는 예측불허의 상황들이 많기 때문이라 생각됩니다. 제가 경험한 바로는 Gel Time을 이용하여 지표로 역분출하는 시멘트 유액 또는 water-glass(현탁형)을 이용하는 방법입니다. 거의 대부분 작업자들이 이러한 방법을 이용해 주입을 하고 있습니다. 즉, 지하에 시멘트액 주입이 다 되었는지 확인할 수 있는 방법이 없으니, 이 방법은 설득력이 많습니다. 우선 그 방법을 설명해 드리겠습니다.
(*밑에 기술한 내용은 아직 시공서적이나, 기타 인터넷 자료에서도 찾지 못했던 내용일 겁니다. 저도 현장에 있는 여러사항들을 체크하면서 알게된 제 개인적인 시공노하우 자료인데... 현장에서 직접 시공하는 것을 확인해 보시면 밑에 기술된 내용들의 타당성을 인정하게 될 것이라 생각이 드는군요.)
시멘트액을 주입 하다보면 시멘트액이 지표로 역분출하는 경우가 생길 것입니다. 이때가 역분출할 때 주변지반상황을 잘 보세요. 역분출하는 구간이 지금 관입해 놓은 소공에서 흘러나오는 경우가 있고, 지금 투입되고 있는 소공과는 한참이나 떨어진 소공이나 지표면에서 흘러나오는 경우가 있을 겁니다. 이렇게 시멘트액이 투입되는 시간이 소공마다 다 다를 것입니다.
‘원효로빌딩’현장의 경우 옛 우물터가 있던 지하수 시설자리에는 소공하나에 약 40분간 시멘트액을 투입시켰던 기억이 납니다. 즉, 우물터가 있던 지하수 수맥을 따라 시멘트액이 계속적으로 주입되었던 것으로 예상을 했습니다. 시멘트액을 투입시켜 지표면으로 역분출하는 시간은 소공마다 제각각이었습니다. 즉, 지하의 상황에 따라 여러상황을 유추해 볼 수 있었지요. 특히 지하수의 수맥이나, 기타 주변상황에 따라 많이 틀릴 겁니다. 혹시, 현장에 인접하여 지하상하수도가 주변에 지나간다면 공사현장 주변상황도 점검해 보셔야 할 겁니다. 간혹, 하수도관로의 이음부위로 시멘트액이 투입되는 경우가 있기 때문입니다. 이러한 상황을 모르고 계속적으로 시멘트액을 주입하는 경우도 있습니다.
위의 예와같은 상황을 점검이 되었다면, 한가지 예상할 수 있는 부분이 있을 겁니다. 작업자들이 시멘트액 투입시간을 줄인다는 겁니다. 즉... 지표면에 시멘트액이 흘러나오지 않았는데, 그냥...LW제를 투입시켜 작업을 하는 경우가 있을 겁니다. ‘원효로빌딩’현장에 경우처럼 소공하나에 40분간 투입되었다면, 재하청 받아서 시공하는 사람의 입장에서는 시멘트액 주입을 적당한(?)선에서 작업을 하다 LW제를 투입하는 경우가 있다는 이야기입니다.
이렇게 시멘트액 투입이 되어 지표면으로 역분출하였을 때, 이때 작업자들은 Gel Time을 이용합니다. 즉, 지표면으로 시멘트액이 역분출될 때 LW제를 투입하는 밸브를 열어서 짧은 배합의 Grouting을 하게 됩니다. 이렇게 주입이 되다보면, 지표면에 흘러나온 시멘트액이 차츰 굳어지는 것을 보게 될 것입니다. 이때 LW제를 투입하는 밸브를 닫고, 계속적으로 시멘트액을 투입하게 되는 것입니다. 이렇게 LW제 투입을 하여 지표면이 굳게 되는데, 이는 상부지층에 바리케이트를 만들어 시멘트액이 역분출하는 것을 막아준다고 보면 되겠지요. 이렇게, 상부에 굳은 시멘트액이 지표면에서 시멘트액이 역분출하는 것을 막고 있었는데, 계속적으로 시멘트액을 주입하니까... 그 압력에 못이겨 지표면에 굳은 시멘트액 지반면이 위로 융기되며, 갈라지는 것(크랙발생)을 볼 수 있을 겁니다. 이때를 지하내부에 시멘트액 투입이 완료되었다고 작업자들은 판단을 하게 됩니다. 즉... 바리케이트를 쳐놓은 지표면의 굳은 시멘트액까지 바리케이트를 쳐부수고 시멘트액이 나올려고 하니까, 지하에는 시멘트액이 다 차버렸구나 생각을 하게 됩니다.
이러한 사항일 때, 작업자는 다시 LW제를 투입하는 밸브를 열게 됩니다. LW제와 혼합되어 나오는 시멘트액이 지표면에 바리케이트 쳐놓은 굳은 시멘트액 지면위의 크랙난 부분을 따라 다시 지면이 부풀어 오르며 LW제가 혼합된 시멘트액이 나오며 굳을 것입니다. 이렇게 되다보면,,, 차츰 투입되고 있는 만젯트 튜브에서도 시멘트액이 점차 굳어지게 되며, 주입기인 더블팩커가 만젯트 튜브에서 위로 밀리는 상황이 생기게 됩니다. 즉... 계속적으로 LW제를 넣게 되다보니, 시멘트액과 혼합되어 소공 내부와 만젯트 튜브 내부의 시멘트액도 굳어지게 되며(이때 Gel Time 시간을 조정하기 위해 LW제 투입을 멈추게 됨), 계속적으로 투입되는 투입액의 인입압력에 못이겨 주입기인 더블팩커가 만젯트 튜브에서 지면위로 밀리는 모습을 보게됩니다. 이때 LW제 투입과 시멘트액 투입을 멈추게 됩니다. 이렇게 함으로 LW.Grouting 투입이 완료된 것입니다.
[참고사항] 위에서 Gel Time에 대해서 언급한 내용과 ‘시멘트액+LW제 혼합’에 대한 내용을 언급했지요. 이 부분은 직접 현장에서 시험을 해보시면 LW.Grouting의 원리를 쉽게 이해할 겁니다. 한가지 시험예로... 종이컵을 두 개를 준비해 놓고, 한쪽 종이컵에는 시멘트물을 한쪽 종이컵에는 규산소다(LW제)를 담아놓고, 두 개의 종이컵의 물을 서로 번갈아 왔다갔다하면서 섞어보시길 바랍니다. 그렇게 하다보면 약 30초도 않되어 시멘트가 굳어지는 것을 눈으로 보실 수 있을 겁니다. 그러면 위에 기술한 LW.Grouting에 대한 원리를 쉽게 찾을 수 있을 거라 생각이 드는군요.
3.[실제 루베당 투입된 시멘트 양]
우선 루베당 투입되는 시멘트양이라는 것이 잘못 표현된 것 같습니다.(물론, 시멘트액 m3당 물량파악은 가능합니다.) 왜냐하면, LW를 위해 소공된 부분만 물량을 파악하는 것이 아니기 때문입니다. 즉... 투입되는 구간이 위에 기술한 사항과 같이 소공 이외의 공극이 있는 여러 지하토질을 투입되기에 투입되는 물량파악이 않되기 때문이지요. 물론 계약서의 물량에는 얼마정도라고 표시는 되어 투입량을 알 수 있을 것입니다. 그렇기 때문에...
우선 계약서의 물량을 점검해 보시기 바랍니다. 계약서에서는 어떤 식으로 공사물량을 산출했는지 확인하는 것도 시공기술자가 검토해 보아야 할 점이라 생각이 드는군요.
시방서에는 이렇게 기술이 되어있더군요.
“Seal, LW제 재료혼합은 공사물량 산출서에 의거하여 배합을 됩니다.”
앞에서도 설명했듯이 토질이나 기타 여러사항들에 따라 다르게 되더군요. 우선 시방서에 나오는 배합비를 기준으로 물량산출을 하시면 되겠습니다.
‘원효로빌딩’현장의 경우는 위와 같은 시방기준과 함께 제 개인적으로는 여러사항들을 체크하였습니다. 즉, LW.Grouting 공사를 위해 반입되는 시멘트양과 1개의 소공에 투입되는 시멘트 포대수 파악을 해보았습니다. 그리고, 시멘트액 시료를 따로 놓아두고, LW제를 부어놓아 강도에 대해서도 확인했던 부분도 있고요. 시방서나 기타 내용들과는 상관이 없는 사항들에 대해서도 여러 가지 사항들에 궁금증이 많아 여러사항들을 체크해보았답니다.
▣ LW 공법에서 배합은 일반적으로 다음의 배합비를 사용합니다.
지반주입은 대략 지층조건이 심도별, 층별로 불균일한 변화가 있으므로 A,B 복합주입을 원칙으로 합니다.
▣ L.W 공법에서의 토질별 주입율
