실리카졸 약액과 4공관 주입장치에 의한 S.M.I. 공법의 터널보강사례 연구

Abstract

기존 물유리계 약액의 경우 고결된 후 용탈현상에 의해서 내구한도는 일반적으로 1년 정도이나 시간의 흐름에 따라 차수효과가 현저히 저하되어 지반보강의 효과를 발휘할 수 있는 고내구성·고강도성 주입재를 이용한 지반보강공법이 필요한 실정이다. 현재까지 차수 및 지반안정을 위해 시행되어 온 물유리를 사용한 기존의 알칼리성 물유리계 약액주입공법은 주입 후 시간경과에 따라 자유수 및 흡착수 등 지하수에 의해 주입고결체로부터 알칼리성분의 융탈이 진행되어 결국에는 주입재의 대부분이 유실·소멸되는 등 내구성이 약한 문제점이 발견되었다. 또한 최근에 더 심각한 것은 지하수 오염가능성도 제기되고 있다는 점이다. 이렇게 새로운 공법의 필요성에 따라 실리카졸 약액과 특수 4공관 주입장치를 보유한 S.M.I. 공법이 최근 국내에서 개발되었다. 본 공법은 4공관 주입관을 사용하여 4개의 약액이 각각 이송되고 더욱 4공관 선단장치를 사용하여 상단분사구에서는 순결주입재(A1액, B1액), 하단분사구에서는 완결주입재(A2액, B2액)가 주입되는 등 기존의 이중관 주입관 주입방식의 기술적 한계를 극복하였다. 또한 실리카졸을 주재료로 사용하여 장기강도 발현 및 용탈현상을 현저히 줄여 내구성이 양호하다. 더욱 마이크로 시멘트를 사용함으로써 침투성이 매우 우수하고 저압에 의한 침투주입이 가능하여 높은 침투압에 의한 지반교란이나 할렬주입에 의한 지반개량효과의 저하를 해결한 공법이다. 본 연구에서는 지하 터널현장을 중심으로 터널보강을 위한 차수 및 지반보강을 한 사례와 터널의 붕괴를 복구한 사례 등 5개의 현장사례 분석을 통해 S.M.I. 공법을 적용한 사례를 분석하였다. 그 결과 본 공법은 시험시공 및 본시공에서 알칼리성 실리카졸의 특성 및 4공관 주입장치의 우수성 등으로 시공후 여러 가지 평가항목을 통해 타공법에 비해 상대적으로 매우 양호한 효과를 얻을 수 있었다.