TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
이 기준은 댐 높이 15m 이상의 농업용 필댐과 댐과 일체가 되어 그 기능을 하는 부대시설 또는 공작물에 대하여 적용한다.
1.4 기준점 및 수준점
(1) 계약대상자는 공사착공 이전에 기준점 및 수준점을 점검하여 그 결과를 공사감독자(또는 감리자)에게 제출해야 한다.
(2) 계약대상자는 공사감독자(또는 감리자)가 지정한 기준점 및 수준점을 공사기간 동안 잘 유지 관리하고, 공사 완료 후 공사감독자(또는 감리자)에게 인계해야 한다.
(1) 계약대상자는 공사도급 계약문서 등에 정한 서류를 발주기관 또는 발주자가 지시하는 양식에 의거 지정한 기일까지 제출해야 한다.
(2) 계약대상자는 공사감독자(또는 감리자)가 지시하는 바에 따라 지정된 양식에 의거 아래 보고서를 정해진 기일 내에 제출해야 한다.
① 공사 진척상황 보고 (순보, 월보)
② 지급품 수급상황 보고
③ 공사용 재료현황 보고
④ 안전과 위생 조치상황 보고
⑤ 공사 장비상황 보고
⑥ 인력 동원상황 보고
⑦ 준공도서
⑧ 기타 공사감독자(또는 감리자)가 요구하는 보고
(3) 계약대상자는 공사시공에 대한 천연색 사진을 촬영한 후에 그 내용을 정리한 사진첩을 제출해야 한다.
(4) 계약대상자는 작업일지, 지급 재료의 수불부, 기타 계약 이행에 필요한 장부를 작성비치하고 공사감독자(또는 감리자)의 요구가 있을 때는 언제든지 제시해야 한다.
1.6 조사시험
(1) 계약대상자는 공사에 관계되는 재료, 토질 및 콘크리트의 품질관리를 위한 시험실을 설치 운영해야 하고, 시험실에는 필요한 시험기기뿐만 아니라 시험에 소요되는 수도, 전기, 소모성 비품, 시약 등도 포함한다.
(2) 계약대상자는 공사관리를 위하여 공사감독자(또는 감리자)의 요구나 지시가 있으면 별도의 시험도 실시해야 한다.
(3) 모든 품질관리 시험은 KS 규격, 시험 규정, 시방서에 따라 수행해야 하며, 시험후 시험결과를 제출해야 한다.
(4) 공사감독자(또는 감리자)는 자재의 현장 반입 전에 필요하다고 인정될 때는 제조공장이나 현지에서 직접 시험을 지시할 수 있으며, 공사감독자(또는 감리자)가 인정할 경우는 제조회사 또는 권위 있는 시험소에서 행한 시험성적표를 제출할 수 있다.
1.7 시공관리시험
(1) 흙쌓기 시공의 각 층별로 3개의 임의시료와 관찰 결과 시공 상태가 불완전하다고 생각되는 장소에서 필요한 수만큼의 시료를 채취하여 함수비 및 건조 밀도를 측정해야 한다. 그리고 필요에 따라 제체 및 기초지반 내에 발생하는 공극수압의 측정, 흙쌓기의 전단 및 투수시험 등을 실시하여 정규적인 시공관리 시험과 비교 검토해야 한다.
(2) 연약지반상에 축조되는 댐에서는 흙쌓기의 시공속도와 공극수압의 소산 또는 지반강도의 증가와의 관계를 조정한다.
(3) 건조밀도는 허용함수비 이내에 있어야 하며 표준 규정값 이상이어야 한다.
(4) 흙쌓기 시험은 불투수성 및 투수성 재료의 현장 최적함수비, 적당한 다짐장비의 선정, 다짐횟수, 펴고르기 두께, 불투수성 재료의 건조 및 살수방법 등이 포함되며 필요시 저장방법에 대하여는 공사감독자(또는 감리자)와 협의해야 한다.
(5) 재료 또는 다짐장비가 변경될 때는 반드시 펴고르기 두께, 다짐횟수 및 최적함수비를 결정하기 위한 시험 흙쌓기를 한 후 그 결과를 공사감독자(또는 감리자)에게 제출하여 승인을 받아 시행해야 한다.
(6) 현장 품질관리 시험횟수 및 시기는 공사시방서에 따른다.
(7) 시험 흙쌓기는 투수성 및 불투수성 재료 모두 펴고르기 두께 3종, 다짐횟수 각각 3종, 합계 9종의 시험을 실시해야 한다.
(1) 축제용 흙은 투수성, 강도 등 여러 각도에서 판정해야 하나 무엇보다도 이상적인 입도곡선을 가져야 한다.
(3) 암석 재료는 견고하고 균열이 적고 물이나 기상작용에 대한 내구성이 커야 한다. 비중 2.6 이상, 압축강도 70MPa (700kgf/cm2)이상, 내구성 0.015% 이하로 해야 한다.
(4) 장래 풍화에 의하여 변질될 우려가 있는 랜덤(random)재료는 댐 중요부분에 사용할 수 없다.
(5) 대규모 댐에서는 착공초기에 시험 흙쌓기를 시행해야 한다.
(6) 입도가 크게 다른 두 재료를 서로 인접시킬 때 그 중간에 설치하는 필터재료는 세립분의 유출이 없고 침투수가 안전하게 투과해야 한다.
(7) 축제재료의 시험은 공사시방서에 명시된 항목에 대하여 실시하고 그 결과를 공사감독자(또는 감리자)에게 제출하여 승인을 받아야 하며, 공사감독자(또는 감리자)의 요구가 있을 때는 즉시 실시해야 한다.
(8) 이 절에 규정한 이외는 “제2장 재료” 규정에 따른다.
2.2 불투수성존
(1) 불투수성존의 투수계수는 1×10-5mm/sec 이하이어야 한다.
(2) 불투수성재료는 점토, 모래, 자갈의 입도(粒度)가 좋은 불투수성 재료로서 초목의 뿌리, 큰 석력의 유해물을 함유하지 않은 것으로 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 받아야 한다.
(3) 최적함수비를 확보하기 위하여 물을 뿌리거나 건조시킬 때는 토취장에서 실시하는 것을 원칙으로 하고 그 방법에 대하여는 공사감독자(또는 감리자)와 협의해야 한다.
(4) 불투수성존의 기초는 가급적 차수가 가능한 암반으로 하되, 그렇지 아니한 경우에는 충분한 차수성과 침하에 대한 안정성이 확보되도록 적절한 조치를 취한다. 기초는 극단의 요철(凹凸) 및 돌출부가 없도록 굴착하고, 단층 및 이완된 층에 대해서는 적절한 처리를 한다.
2.3 필터
(1) 필터재료는 필터재로 보호되는 재료보다 투수성이 커야 하며, 일반적으로 다음 조건을 만족시켜야 한다.
(2) 필터재료의 입도곡선은 보호되는 재료의 입도곡선과 거의 평행인 것이 좋다.
(3) 필터로 보호되는 재료가 조립재료를 함유할 때는 그 재료의 25㎜ 이하의 부분에 대하여 상기의 가 및 나 항을 적용한다.
(4) 필터재료는 점착성이 없는 것으로 0.074㎜ 이하의 세립분 함유량은 원칙적으로 5% 이하로 하는 것이 좋다.
(5) 필터재료는 보호되는 재료보다 10～100배의 투수성을 가지는 것이 좋다.
(6) 자연상태의 재료로는 전술의 입도조건을 만족하는 경우가 적으므로 최근에는 다음과 같은 방법에 의해 인공적으로 제조하는 일이 많다.
① 콘크리트 골재를 제조하는 것과 같은 방법으로 씻기 또는 크러셔로 깨뜨린 것을 체가름 하는 방법
② 자연재료와 인공재료를 혼합하는 방법
③ 토목섬유를 이용하는 방법
2.4 석력
(1) 석력재료의 재질은 암의 밀도, 경도 및 마모에 저항성이 커야 하며 물 또는 동결에 의하여 파괴되지 않아야 한다.
(2) 석력재료는 입도가 좋고 200번 체 통과율이 3% 미만인 투수성 재료이어야 한다.
2.5 비탈 보호공
사석재료는 풍화되지 않은 내구성인 재료로 파력에 의해 이동되지 않는 충분한 개당중량을 가진 암으로 재료, 개당중량, 입도 등은 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 받아 사용해야 한다.
3.1 가설비공
3.1.1 공사용 도로
(1) 계약대상자는 공사시행에 필요한 도로를 설치하되 통행에 안전을 유지하도록 적당한 보호시설을 설치해야 하며 측구와 도로를 보호하는 안전한 노견 및 기타 모든 시설은 공사시행에 편리하도록 유지 관리해야 한다.지반조사는 공사의 목적이나 구조물의 종류에 따라 조사의 방법과 항목이 각각 상이할 수 있다.
(2) 계약대상자는 공사용 도로 착공 이전에 도로의 배치, 구조, 안전시설 등을 표시한 설계도서를 공사감독자(또는 감리자)에게 제출하여 승인을 받아야 한다.
(3) 공사용 도로가 기설 용배수로나 기타 다른 구조물을 횡단하거나 겹쳐가는 경우 기설 구조물의 기능을 감소시키거나 파괴되지 않도록 해야 한다.
(4) 공사용 도로로서 기설 도로를 이용할 경우 계약대상자는 관련 법규에 따라 도로 소관청과 협의를 거쳐야 한다.
(5) 공사용 도로의 시공과 유지관리 및 원상복구는 계약대상자 책임하에 시행하며 토지 소유자 등으로부터 민원이 발생치 않도록 해야 한다.
(6) 기자재 반입용 도로는 반입 재료 등의 크기와 운반 빈도를 충분히 고려하여 규격을 결정한다.
(7) 공사용도로는 본체 축제장, 토취장, 사토장을 연결하는 도로와 채취 표고 및 축제 표고가 시공 진전에 따라 변하는 축조면 진입로 부분은 그에 맞춰 교체 될 수 있도록 계획한다.
(1) 계약대상자는 공사시공에 필요한 공사사무소, 숙소, 창고, 작업소, 변소 등을 공사기간동안 공사에 지장이 없도록 설치해야 한다.
(2) 가설물에 필요한 모든 유지관리를 계약대상자 부담으로 해야 한다.
(3) 가설공사는 위치, 규모, 자재의 재질 등을 포함한 시공도면을 작성 제출하여 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 받아야 한다.
3.1.3 사토장
(1) 공사 중 발생한 잔토는 공사감독자(또는 감리자)가 승인한 장소에 사토해야 하며 적당한 비탈면 경사를 유지시키고 잘 정리해야 한다.
(2) 사토장에서 유수에 의한 탁수가 흘러내릴 때는 환경 보전, 자연 보호 등에 유의하여 충분한 방지대책을 세워 필요한 조치를 해야 한다.
3.1.4 공공시설의 이용
공도, 하천부지, 하천유수의 이용 등 공공시설을 사용할 때는 관계기관과 협의하여 필요한 모든 조치를 취한 후 사용해야 한다.
3.1.5 가배수공 (유수전환 시설)
(1) 가배수 터널
① 가배수 터널의 시공은 가급적 갈수기간 동안에 실시해야 한다.
② 터널의 수로경사는 터널 전 길이에 걸쳐 단일경사로 하는 것이 좋다.
③ 터널 유입부는 가물막이의 세굴, 침식 및 손상 등을 방지하고 윗부분이나 상류부의 붕괴로 인한 유입구의 폐쇄 위험을 미리 방지해야 한다.
(2) 가물막이
① 가물막이의 시기는 융설기 또는 호우기간, 태풍기간 등 홍수가 발생할 수 있는 기간은 피해야 한다.
② 가물막이의 높이는 가배수로 상류 설계수심에 약간의 여유고를 더해야 한다.
③ 가물막이를 체절코자 할 때는 그 시기 및 시공계획을 미리 작성하여 공사감독자(또는 감리자)와 협의해야 한다.
④ 가물막이는 전면 가물막이와 부분 가물막이 방식이 있으며, 댐 지점의 지형 및 지질, 하상 형태, 홍수량 크기, 공사 규모 등을 고려하여 경제적이고 안전한 방식을 선택한다.
가. 전면 가물막이 : 댐 형식에 관계없이 하폭이 좁은 곳에 적합
나. 부분 가물막이 : 하폭이 넓고 하천유량이 많은 곳에 적합
(3) 제내 가배수로
① 가배수로의 바닥높이는 가능한 한 낮게 하여 원래의 하상에 가까운 위치에 설치하여 수두를 크게 해야 한다.
② 가배수로는 댐 하중 및 수압을 받으므로 배수로의 주변을 철근콘크리트로 보강해야 한다.
(4) 가배수공의 폐쇄공
① 가배수공의 폐쇄시기는 자체의 안전성을 위해 갈수기에 행하는 것이 좋다.
② 댐 하류에 기설 수리권자의 피해가 있을 때는 댐 하류에 잔류량이 많은 시기 혹은 비관개기를 이용해야 한다.
③ 가배수공의 폐쇄는 하천유량을 고려하여 그 시기를 정해서 체절순서, 콘크리트 타설 방법 및 그라우팅 공정 등을 포함한 시공계획을 작성하여 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 받아 시행해야 한다.
(5) 플러그(plug)
① 플러그의 위치는 댐 중심선 부근을 원칙으로 하고 암반의 상태가 양호한 곳에 설치해야 한다.
② 플러그 위치의 암반파기는 기반암에 손상이 가지 않도록 주의하여 굴착해야 한다.
③ 그라우트 파이프 배열계획 및 콘크리트 타설 계획에 대하여는 사전에 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 얻어야 한다.
④ 플러그 그라우팅은 작용수압의 2배 이상으로 해야 하며 그라우트 밀크가 유출되지 않도록 기설 콘크리트와의 접촉부에 지수판을 삽입해야 한다.
⑤ 플러그 콘크리트는 만수시 고수압이 작용하여 플러그 주변에 전단압력이 발생하게 되므로 주변 암반은 이에 대하여 견딜 수 있는 강도를 가져야 한다.
⑥ 플러그 길이는 타설면의 전단응력, 활동 및 폐쇄 주변장의 고정 등을 고려하여 최대 작용수압의 0.3～0.8배 이상으로 해야 한다.
⑦ 그라우트 밀크의 배합비는 설계 내역에 따르되 최종 주입밀크는 알루미늄 파우더(aluminum powder) 등의 가스 발생제를 혼입하여 수축을 작게 해야 한다.
3.2 기초 터파기
3.2.1 댐터 제거
(1) 댐터 제거 대상 공종은 가제당 및 본제당 댐터와 축제재료 채취장소이다.
(2) 댐터는 그 자체를 축제의 제일 층으로 생각하고 표토, 기타 유기물 등의 부적당한 재료를 제거하는 동시에 특히 댐체의 접착을 긴밀히 해야 한다.
(3) 제거한 표토 및 지표물은 공사감독자(또는 감리자)가 승인한 장소에 버려야 한다.
3.2.2 깎기의 종류
(1) 암깎기라 함은 발파나 쐐기작업을 하지 않고는 절취할 수 없는 암절취를 말 하며 연암, 보통암, 경암으로 분류한다.
(2) 풍화암 깎기란 경도가 낮거나 풍화된 암으로서 유압식 리퍼나 팩으로 절취가 가능한 것을 말한다.
(3) 흙깎기는 보통토사, 견질토사, 고사점토 및 자갈 섞인 토사, 호박돌 섞인 토사로 구분한다.
3.2.3 제체 기초 터파기
기초 터파기 시에는 다음 사항에 세심한 주의를 기울여 시공해야 한다.
(1) 지반을 적절히 터파기하고 설계도서에 따라 정형해야 한다.
(2) 암터파기의 경우 끝 손질면에 가까워지면 화약량의 사용을 제한하여 불필요하게 기초가 흔들리는 일이 없도록 해야 하며 느슨해진 암은 인력으로 제거해야 한다.
(3) 터파기에 돌출한 암을 따내고 더 파여진 요(凹)부는 공사감독자(또는 감리자)의 지시에 따라 용출된 물을 배수하고 콘크리트로 정형해야 한다.
(4) 공사감독자(또는 감리자)가 별도로 승인하지 않는 한 설계도서에 표시된 터파기선을 초과 굴착한 부분은 계약대상자 부담으로 공사감독자(또는 감리자)의 지시에 따라 채워야 한다.
(5) 불투수성존 기초부 그라우팅 완료 후의 터파기, 청소 등은 견고한 지반이 이완되지 않도록 세심한 주의를 해야 한다.
(6) 터파기한 토사를 흙쌓기 재료로 유용할 경우는 흙의 함수비를 조절하고 불량토 등의 혼입이 없도록 해야 한다.
(7) 터파기가 완료된 후에는 용출된 물을 배제한 상태에서 점토를 시공할 수 있도록 상하류에 배수구를 설치해야 한다.
(8) 기초 터파기선은 지형, 지질 또는 설계도서에 따라 시행하되 급격한 경사는 피해야 한다.
(9) 캡 콘크리트 타설을 위한 터파기는 공사감독자(또는 감리자)의 승인을 받아 시공하되 소발파로 해야 하며 인근 암에 영향을 주어서는 안 된다.
(10) 기초암반에 나타난 단층 또는 파쇄대는 지지력의 부족을 초래하여 부등침하와 누수의 원인이 되므로 그라우팅 또는 특별한 처리를 해야 한다.
(11) 불투수성존 트렌치 안의 용출수는 완전히 막고 항상 건조 상태의 기초면에 불투수성존을 고루 펴도록 해야 한다.
(12) 연암 또는 토사의 터파기는 토공기계로서 될수록 느린 경사로 굴진해야 한다.
(13) 기초부분은 메운 후에는 볼 수 없는 부분이므로 필히 공사감독자(또는 감리자)의 입회를 요하며, 사진 및 기타의 기록을 만들어 보존해야 한다.
3.2.4 기초터파기의 검사
기초 터파기가 완료되면 압축공기나 사수(射水)로 깨끗이 청소하고 종․횡단측량을 실시하여 요철(凹凸)의 위치, 기초암의 종류, 구조대의 간격, 방향, 기울기 등을 기록한 평면도를 작성하고 공사감독자(또는 감리자)의 검사를 받아야 한다.
3.2.5 터파기 비탈면 보호
기초 터파기 비탈면이 용출수나 기타에 의하여 붕괴되는 일이 없도록 충분한 조치를 취해야 한다.
3.3 댐터의 굴착
댐터는 축제의 기초가 되는 부분이므로 지반에 따라 적절한 방법으로 굴착하고 설계도에 따라 정형하거나 부적당한 부분을 제거하여 댐터와 댐체의 접착을 긴밀히 해야 한다.
3.3.1 굴착의 예정선
(1) 댐터부
① 댐터부의 기초는 지지력, 파이핑 등에 충분한 저항력을 갖는 것이 요구되며, 이들 조건을 만족하지 않는 경우에는 원칙적으로 이를 파내야 한다.
② 장래에 부식에 의하여 전단강도가 저하할 것으로 생각되는 초목뿌리 등 유기물을 함유한 표토, 소요 전단강도를 얻을 수 없는 점토나 실트, 파이핑의 원인이 되는 암반의 틈새기나 요부에 흐트러져 있는 모래 등은 모두 제거해야 한다. 다만, 그 양이 많아서 전량을 굴착하면 비경제적이므로 암반의 정밀조사, 토질시험, 안전성의 검토에 의해 이것을 그대로 두어도 좋은 설계구조를 별도로 고려하는 경우에는 이의 구애를 받지 않아도 된다.
③ 일반적으로 하상 사력이나 연암은 그대로 기초로 할 수 있다. 댐 규모와 기초의 역학적 성질에 따라서 제거하는 편이 경제적일 수가 있고, 이런 경우는 전단시험, 지지력 시험 등을 실시하여 제거여부를 검토할 필요가 있다. 하상 사력층에서는 연속성을 가진 실트층이 존재하는 일이 자주 있다. 사력층은 보링조사가 가장 어려운 대상지질이므로 실트층의 형상을 알기 어렵다.
④ 따라서 정밀조사가 되어 있지 않은 경우는 흙쌓기 공사를 하기에 앞서 시굴, 견갱 또는 트렌치 굴착을 실시하고 지층의 관찰결과에 따라서 안전한가를 확인을 해야 한다.
⑤ 기초와 축조재료와의 입도 조성이 극히 상이한 경우, 예를 들면 세립자를 함유한 돌서링 퇴적물이나 사력 또는 비교적 풍화되기 쉬운 기반과 조립의 자갈이나 암괴가 인접하는 경우 또는 벌어진 균열이 많은 기반과 세립의 구축재료가 인접하는 경우 등에는 특히 양안 접합부에서 강우나 저수위의 변동에 의하여 세립자가 유실되어서 부등침하를 초래하는 일이 있다. 또 단계식 요상 또는 오버행상의 기반 위에 토질손상의 원인이 되는 수가 있다. 그러므로 이와 같은 기반에 대하여는 다음과 같은 조치가 필요하다.
가. 입도조성이 극히 상이한 경우는 이들을 제거하든지 또는 적당한 입도로 된 존을 설치한다. 선택기준은 경제성과 안전성을 비교하여 결정해야 한다.
나. 굴착면이 용이하게 풍화될 수 있는 경우는 장차 풍화되어도 유실이 일어나지 않게 표면을 필터로 피복하든지 표면에 얇은 아스팔트 등을 바르는 등의 처리를 한다.
다. 개구균열이 많은 기초에 대하여는 균열의 틈새를 시멘트 페이스트나 모르타르로 충전하여 불투수성 코어가 침식되는 것을 방지하고 터파기면에 불투수성표면부를 만들어 침투수의 양과 압력을 줄여야 한다.
라. 이와 같은 균열의 처리는 그리 중요시하지 않고 있지만 특히 균일한 필댐의 경우에는 강우나 침투수의 집중으로 균열을 통하여 세립토가 제외에 유실된 예가 있으므로, 이 점을 충분히 주의해야 한다. 터파기 장소는 균열이 거의 보이지 않을 때까지 굴착하고 이 때 제체지반은 그대로 두고 산측의 균열부에서는 20×20cm의 트렌치를 파서 필터를 충전하는 것이 좋다.
마. 오버행상, 계단상, 요상 등의 기반 위에 조립재료를 성토하는 경우는 그리 문제가 없다. 그러나 세립재료를 쌓는 경우는 부등침하가 일어나는 것으로 생각하면 된다. 상기의 형상을 이루는 기반의 경우 암반에서는 그림 5.2.1 과 같이 볼록한 부분을 굴착하여 제거하든가 오목한 부분을 콘크리트, 모르타르 등에 의하여 되메움한다. 또 토질기초의 경우는 그림 5.2.1과 같이 축제재료를 깔 때, 까는 두께 정도의 소계단상으로 파서 흙쌓기함으로써 이미 쌓은 성토와의 결합을 좋게 되도록 한다.
⑥ 댐 터파기면에 용출수가 있는 경우는 성토재료의 전단강도의 저하나 파이핑 경로의 형성을 방지하기 위하여 그라우팅으로 지수하거나 제외로 용출수를 배출시켜야 한다.
⑦ 보통 잡석, 호박돌을 사용한 드레인을 부설하면 좋다. 용출수량이 많은 경우는 유공관을 설치하는 일도 있다. 이 경우는 부식하든가 장차 지진 등의 외력에 의하여 파괴되지 않는 내구성이 있는 관을 사용해야 한다. 또 드레인의 주변은 장차 파이핑이 일어나지 않게 엄선한 사력의 필터나 토목섬유필터 등으로 피복하는 것을 잊어서는 안된다.
(2) 물넘이
① 물넘이는 댐 설계 홍수량 이하의 유량을 원활하게 제체 하류하천으로 유도하는 것이므로 수리적 조건과 지형, 지질, 구조적 조건이 밀접하게 조합되어 설계되는 것이다. 따라서 굴착개시를 한 후의 암반의 상태에 따른 굴착선의 변경은 물넘이의 일부 또는 대부분이 설계변경에 관계되는 일이 많다. 이 때문에 충분한 사전조사가 필요하게 된다.
② 물넘이 굴착 예정선의 결정에 있어서 유의할 사항은 다음과 같다. 이들 사항은 주로 필댐의 물넘이에 작용되는 것이지만 기타 댐 부대구조물에 대하여도 적용되는 면이 많다.
가. 물넘이의 굴착으로부터 나오는 재료가 질적으로나 시공상으로 보더라도 제체재료로서 양호한 경우에는 문제가 없지만 근래 축제재료에 대한 기준이 까다로와 굴착된 재료중 상당한 양을 버려야 하는 예가 많다. 이런 경우는 미리 굴착선을 검토하여 사토를 가급적 줄일 수 있는 선형으로 한다.
나. 전체의 굴착량을 줄이고 싶다든가 수리상의 요구에서 물넘이 노선의 전체 또는 일부의 기초가 견고한 암반에 접하지 않는 경우가 있으나 이 때에는 지반의 지지력 특성 또는 변형특성을 충분히 조사한 후에 적절한 설계를 할 필요가 있다.
연약한 층이 극히 부분적인 경우에는 플러그 콘크리트로의 치환 등의 방법이 있다.
다. 다른 구조물과 물넘이 굴착선이 근접하는 경우, 예를 들면 터널 병렬의 경우는 내경의 5배 이상이 서로 떨어져 있어야 하는 등의 기준을 참고로 한다.
3.3.2 굴착
① 터파기는 그 지반에 가장 적합한 방법으로 소정의 수밀성 또는 소정의 전단강도 및 소정의 기초처리를 할 수 있는 깊이까지 굴착해야 한다. 또 터파기한 바닥은 잡물이나 이완된 암편은 제거하고 큰 요철은 골라 매끈하게 만들고 강수나 용출수를 배제하여 기초와 제체를 완전히 밀착시켜야 한다.
② 굴착면은 흙쌓기가 개시된 후에는 육안 관찰이나 추가처리는 곤란하므로 흙쌓기를 시작하기 직전에 공사감독의 검사를 받는 이외에도 반드시 전문가의 의견을 들어 안전성을 확인해야 한다.
③ 굴착은 지질에 따라 사용하는 굴착기계나 방법이 다르지만 여하한 방법에 의한 경우에도 굴착 시에는 다른 부분까지 이완되게 해서는 안된다. 토질기초와 같은 경우는 충분한 굴착 기울기를 취하든지 또는 웰포인트 공법 등에 의하여 주위를 충분히 안정시킨 후에 굴착하는 것이 바람직하다.
④ 암반 특히 경암의 경우는 보통 발파에 의하여 굴진을 하지만 계획심도에 가까워짐에 따라 화약량을 줄여서 암반의 이완을 최대한으로 억제한다.
⑤ 발파는 암반의 이완을 적게 하는 외에 가급적 큰 요철면의 형성방지, 착암면의 부석 방지, 끝마무리 천공 또는 발파의 경감, 착암부에 절리가 많은 경암이 있는 경우는 벤치커트 공법이 효과적이다.
⑥ 터파기의 종단형상은 양안 접속부에서는 가급적 느린 기울기로 하는 것이 바람직하다. 지형상 느린 기울기가 무리한 경우는 전체를 요형으로 할 것이며 철형의 것은 가급적 피하는 것이 좋다. 접속부가 철형인 경우는 기울기가 만곡점 부근의 축제부분이 부등침하에 따른 균열이 생기기 쉽다.
⑦ 산측으로 기울어진 역경사 부분은 절대로 만들어서는 안된다. 이 경우에는 굴착 제거해야 하지만 국부적인 것으로 굴착에 의한 정형이 어려운 경우에는 콘크리트에 의하여 정형하는 것이 좋다.
⑧ 돌출한 암석부분은 굴착하여 제거하는 것을 원칙으로 한다. 단, 비교적 규모가 작은 것으로 제거하기 어려운 개소는 콘크리트를 층전하여 정형을 하여도 좋다(그림 5.2.2 참고). 규모가 큰 개구균열에 대해서는 자갈을 충전한 후 그라우팅용 및 배기용 파이프를 삽입하고 그 입구에 콘크리트 캡을 씌워 저압 그라우팅에 의하여 처리하면 좋다.
⑨ 횡단방향의 터파기 단면은 저수압에 의한 차수부의 압착효과를 기대하며 여하한 단면에 있어서도 약간 하류측이 높도록 하는 것이 바람직하다.
(2) 굴착공법
① 굴착공법은 댐 지점의 지형, 지질, 기상 등의 제조건 및 굴착량에 따라 효율이며 안전한 굴착공법을 결정해야 한다. 암석굴착에는 보통 벤치커트 공법이 이상적이지만 기타 공법이라도 댐 지점에 따라 가장 효율적이며 안전한 공법을 결정한다. 암석굴착 중 기반이 이완되지 않도록 가급적 집중장약을 피함과 동시에 단발뇌관의 사용이 바람직하다. 갱도발파는 댐 기초굴착에는 원칙적으로 채용되지 않는다.
② 최종 기초면은 노출암반을 실제로 검사한 후에 결정하는 것이므로 댐의 설계조건에 따라 견고한 암반에 도달 할 때까지 굴착해야 한다.
③ 풍화되거나 이완되기 쉬운 암반에서는 굴착을 완료한 후 가급적 단기간 내에 축제나 콘크리트 치기를 해야 한다. 기초 굴착작업은 매우 위험한 작업이므로 안전관리에 유의해야 한다.
(3) 대발파 제한
① 최종 기초면을 이완시키지 않게 제체 기초면에 가까운 곳에서는 화약의 사용 및 사용량을 제한하고 기초에 과대한 충격을 주지 않도록 한다.
(4) 굴착 끝마무리
① 댐터의 처리
가. 댐터는 그 자체를 축제의 제1층으로 생각하며, 표토, 기타의 부적당한 재료를 제거함과 동시에 특히 댐터와 제체의 접촉을 긴밀히 해야 한다. 댐터 처리의 유의사항을 들면 다음과 같다.
(가) 초목뿌리 등 유기물을 함유한 표토, 암반 틈새기나 요부에 있는 모래, 실트의 연약층 등 축제재료로서 적합하지 않은 재료가 댐터를 덮고 있는 경우는 그들을 완전히 제거하여 그 위에 축제재료의 흙쌓기를 하는 것이 원칙이다. 다만, 그 양이 많으면 전부 굴착하는 것이 비경제적이기 때문에 그것을 존치할 수 있게 적절한 설계로 되어 있는 경우는 이의 제한을 받지 않는다.
(나) 댐터와 제체의 접촉면이 누수의 원인이 되어 파이핑을 일으키는 일도 많다. 특히 제체의 불투수 존보다 상류부분으로부터의 누수는 터파기 작업에도 지장을 주므로 배수를 하여 댐터와 제체를 완전히 밀착시킬 필요가 있다.
(다) 록존의 댐터가 되는 부분은 댐 완성 후도 직접 자유수면에 접하여 습윤, 건조가 반복되므로 풍화하기 쉬운 연암의 경우에는 표면에 얇은 아스팔트 코트 등을 하는 것이 좋다.
(라) 지수 트렌치 이외의 구역의 기초는 일반적으로 암굴착 필요가 없다.
② 터파기와 끝마무리면
가. 터파기를 마친 표면은 평활하게 할 필요는 없으나 과도한 요철은 제거해야 하며 한계는 암반 기초인 경우 바닥에서 50～100 cm 정도로, 양안 접속부에서 30～50 cm 정도로 한다.
나. 암표면에 부착한 암설먼지 등의 잡물은 압축공기나 워터제트 등을 이용하여 완전히 제거하고 암표면의 균열이나 오목한 부분은 그나이트, 모르타르, 사력분을 함유하지 않은 점성토 등으로 메워야 한다.
다. 암반 기초에서도 풍화하기 쉬운 것, 예를 들면 셰일이나 이암 등의 경우는 끝마무리면을 조금 두었다가 되메움을 하기 직전에 최종 끝손질을 한다든지 또는 최종 단면으로 끝손질을 하여 놓고 그나이트나 아스팔트 스프레이 등으로 풍화를 방지한다.
라. 토질기초에서는 표면이 건조되어 경화되어 있거나 미세 균열이 있는 경우에는 되메움 전에 살수하여 충분히 다진 후 시공한다.
마. 기반과 차수부 축제의 접속부에서는 기반 및 흙쌓기의 변형이 생기더라도 확실한 밀착이 되도록 사력분이 함유되지 않고 전단변형에 대하여 팽창하지 않는 소성토를 사용하여 흙쌓기를 하는 것이 좋다. 되메움하려면 흙을 얇게 펴서 램머나 탬퍼 등으로 다진다. 탬핑류 롤러는 그나이트를 떨어지게 한다든지 암모서리에 충돌하여 암모서리를 파괴시키기도 하므로 이 단계의 전압에서는 적당하지 않다. 또 플래트 롤러를 사용하는 경우에도 사용상의 점성이 강하고 펴는 두께가 얇은 때에는 롤러면에 부착하여 흙의 전압이 잘 안되는 일이 있으므로 가급적 인력시공에 의한 전압이 바람직하다.
바. 소성토 두께는 암반의 요철의 정도에 따라 다르다. 일반적으로 10～20 cm 정도로 한다.
③ 양안부 처리
가. 양안 접착부는 가능하면 1 : 6 정도의 완만한 경사로 굴착하여 롤러를 사용하여 다지는 것이 좋다. 되메움할 때 제일층은 점질토의 함수비를 크게 하여 고루 펴고 평롤러 또는 램머로 다진다. 양족 롤러(sheep foot roller)는 암석 표면을 거칠게 하거나 암 모서리에 충격을 가하여 기반을 파괴 손상시키기 쉬우므로 이 때의 전압에는 적합치 않다.
나. 평탄한 넓은 부분이 있더라도 절대로 산측으로 경사된 역경사 부분을 만들면 안된다. 단, 국부적인 것으로 굴착에 의한 정형이 곤란할 때는 콘크리트로 정형하는 것도 무방하다. 횡단방향의 단면에 대해서는 어떠한 단면에 있더라도 약간 하류가 높도록 경사를 두도록 한다.
④ 배수처리
가. 지하수 처리
(가) 댐터의 굴착 기초처리 및 축조시에는 필요에 따라 지하수위의 저하를 도모할 필요가 있다. 지하수위 저하공법에는 임시적인 경우와 장기적인 경우에 따라 다르지만 공법을 분류하면 ㉮ 중력배수식 지하수위 저하공법(깊은 우물 공법), ㉯ 강제배수식 지하수위 저하공법(웰포인트, 전기침투공법, 진공배수(압기배수)공법) 등이 있다. 또 집수터널 등의 공법도 있다. 공법의 선택에는 사전에 지하수의 용출량, 지하수두, 지반의 투수성 등을 충분히 검토할 필요가 있고 장기적인 목적에서 보면 지하수 관측용 우물은 반드시 설치해야 한다.
나. 용출수, 강수의 처리
(가) 지수 트렌치 내의 용출수는 완전히 막아서 항상 건조상태 또는 습윤상태의 기초면에 불투수성 재료를 깔아야 한다. 콘크리트의 시공에 있어서는 콘크리트 치기도 같은 방법에 의한다.
(나) 지수 트렌치 하상부의 굴착에 있어서는 자주 다량의 용출수를 만나게 된다. 특히 하상 퇴적층이 깊은 경우에는 가물막이 댐의 기초를 침투한 물이 지수 트렌치 안으로 유입하기 때문에 이 수량을 충분히 배제할 수 있는 펌프시설이 필요하다. 이 경우 펌프장은 차수부 밖에 설치해야 한다. 용출수 상황에 따라서는 웰포인트 공법이나 지수벽에 의한 차수공법을 사용할 수도 있다. 동결공법도 있지만 경비면에서 볼 때 특수한 경우 이외는 이용되지 않고 있다.
(다) 지수 트렌치의 양날개부에서는 누수 또는 보링, 그라우팅의 배수 등 지수 트렌치 안으로 유입되는 모든 표면수도 차단해야 한다.
(라) 이를 위해서는 축제 시공면보다 높은 위치에 배수구를 설치하여 양측부로부터의 유입수를 모아서 이를 차수부 밖으로 배제하도록 해야 한다.
(마) 차수부 축제 작업면과 암반과의 접촉부에서 집수시키면서 순차로 성토작업을 해나가는 것은 가장 중요한 암반과의 접촉면을 항상 습윤상태로 다지는 것이 되므로 이와 같은 방법은 피해야 한다.
(바) 지수 트렌치안의 기반으로부터의 용출수는 원칙적으로 그라우팅에 의하여 완전히 막아야 한다. 일반적으로 그라우팅은 시멘트를 사용하지만 용출수가 많은 경우에는 쉽게 막을 수 없으므로 급속히 경화하는 약액주입을 실시하는 것도 유효한 때가 있다. 파이프로 용출수를 일시적으로 외부로 모이도록 하고 그 주변을 콘크리트로 고결시키고 어느 정도 제당이 올라간 후에 파이프를 통하여 역으로 그라우팅을 하는 방법도 있다.
(사) 용출수가 작은 경우에는 적당한 크기(일반적으로 30～50 cm)의 원통을 용출하는 곳에 세워 주위의 차수재료를 잘 다지고 30～50 cm의 두께가 되면 원통을 빼내어 즉시 안의 물을 퍼내고 빨리 차수재료로 되메움한다. 용출수가 좀 많은 경우에는 상기 원통속에 ø=12.7～25.4 mm 정도의 파이프 한 개를 세우고 주위를 작은 자갈 또는 잡석으로 메우면서 원통을 빼내며 주위의 차수부를 다져 나간다.
(아) 용출량에 따라 적당한 깊이에 달하면 다시 파이프를 한 개 추가하여 세우고 원통을 빼내 어 2개의 파이프를 세운 그대로 차수부를 축제하여 간다. 4～5 m의 두께로 차수부가 올라온 후 깊은 쪽의 파이프를 통하여 짙은 농도의 그라우팅을 아주 저압으로 주입한다. 이 경우 다른 한 개의 파이프는 배기공이므로 이 파이프로부터 그라우트재가 나오기 시작하면 주입을 그친다.
(자) 주입시의 압력은 상재하중의 최대 80 % 이하로 하고 농도는 물-시멘트비로 1 : 1～0.5 : 1(중량비)인 것이 적당하다.
(차) 지수 트렌치 하상부 전역으로부터 용출하는 경우에는 원칙적으로 그라우팅으로 막아야 한다. 그러나 기초에 대하여 요구되는 수밀성 이상으로 지수할 필요는 없고 임의로 수밀성을 증대하여도 비경제적이다.
(카) 따라서 기초의 투수성이 허용범위로 개량된다면 다소의 용출수가 있다 하여도 그라우팅을 종료시키는 일이 있다. 이런 경우는 지수 트렌치 양측에 도랑을 설치하여 용출수가 많은 경우와 같이 두 개의 파이프를 설치하여 적당한 높이까지 성토된 시점에서 그라우팅을 한다.
(타) 이 경우 최초는 배기용 파이프로부터 물이 배출하게 되므로 주입 페이스트와 같은 정도의 주입재가 나올 때까지 주입한 후 본격적인 주입을 실시한다. 또 지수 트렌치의 양측만으로는 충분한 배수가 불가능한 경우가 있는데, 이런 경우는 지수 트렌치의 중앙부에도 도랑을 설치하여 같은 방법으로 그라우팅 처리를 한다.
⑤ 단층처리
가. 기초암반에 나타난 단층 또는 파쇄대는 지지력 부족을 초래하여 부등침하를 일어나게 하거나 누수의 원인이 되며, 세립분이 유출되면서 파이핑 현상을 일으키게 하는 등의 위험이 있다. 소규모의 것은 그라우팅으로 처리할 수 있으나 적어도 폭 50 cm 이상의 단층점토를 갖는 것은 특별한 처리가 필요하다. 단층이 존재하는 위치, 방향에 따라 보통 연약한 부분을 가능한 심도까지 굴착하고 콘크리트로 치환하는 방법이 채용되고 있다.
나. 필댐에서는 지지력 문제는 콘크리트 댐보다는 중요한 요소가 되지 않을 때가 많으나 단층점토 표면의 연약화를 방지하고 그라우트의 누출을 방지하며 코어 접촉면을 주위의 암반과 같은 상태로 하여 전압을 균일하게 하는 목적 등으로 코어 트렌치 안에 나타나는 단층의 전 구간에 걸쳐 콘크리트 캡을 설치하는 것이 좋다.
다. 이상 기술한 콘크리트 캡 외에 침투로 길이를 길게 하여 유속을 제한하며, 단층점토의 유출을 방지하기 위한 깊은 지수벽이 필요하다. 지수벽 깊이는 단층의 상태, 위치, 각도, 방향 등에 의하여 경험적 판단으로 깊이를 결정하는 것이 보통이다. 지수벽의 시공은 보통 단면에 연한 도갱(shaft)을 파고 이를 수밀성 콘크리트로 충전하고 암반과의 접촉면은 그라우팅에 의하여 보다 수밀성을 높이도록 한다. 도갱을 설치하는 그라우트 커튼과 교차되는 것에 1개를 세우거나 또는 상하류로 나누어 2개를 설치하는 등의 방법을 사용하고 있다. 2개의 경우는 일반적으로 상류측을 깊게 하고 하류측 1/2 정도로 한다. 이러한 지수벽은 콘크리트 댐에서 특히 많이 사용한다.
⑥ 풍화성 암반의 임시 보호대책
가. 대기에 접촉되면 급격히 풍화한다든지 지하수로 팽윤한다든지 하는 암반에서는 흙쌓기 개시전에 충분히 보호하여 두어야 한다. 방법으로서는 다음과 같은 것이 있다.
(가) 최종의 터파기 바닥면까지 도달하기 이전에 지수 트렌치 양측의 배수구를 최종 터파기 바닥면보다 50 cm 이상 파내려서 지하수위를 저하시킨다. 다음에 최종 바닥까지 굴착하여 청소한 후 곧 가열 아스팔트 또는 우레탄 고무 등을 암반에 뿜어붙여 불투수 피막을 형성한다.
(나) 그라우팅을 사전에 실시하고 터파기 부근의 심도까지 플러그 그라우팅을 한다. 그리고 단기간에 차례로 소성토의 흙쌓기를 개시한다. 더욱이 모르타르의 뿜어붙임 등 흙쌓기 개시 전에 제거해야 하는 공법은 피한다.
나. 또 모래지반의 사면에 있어서는 강우에 의한 도량형태의 침식이 문제가 된다. 이것은 지표수가 한 개소에 집중되는 일이 제일 큰 원인이고 임시의 배수시설을 충분히 하는 동시에 모래사면에는 가열 아스팔트나 수밀성 우레탄 고무액 등을 뿜어 붙여 불투수 피막을 형성시키는 방법도 있다.
⑦ 사토처리
가. 사토의 적재방법 및 운반방법은 굴착공법, 굴착량, 적하장 및 사토장의 위치 및 넓이와 관련시켜 결정하는 것으로 하고 적재기계와 운반기계와는 잘 균형이 잡히도록 조치한다. 하상부에서의 작업은 출수시, 발파시에 중기가 용이하게 대피할 수 있는 노선을 설치할 필요가 있다. 사토장의 위치는 부근의 지형, 운반거리, 사토량 등에 의하여 정해지지만 그 용량은 굴착에 의한 증가량 또는 감소량을 고려해야 한다.
나. 사토의 붕괴 유출에 의하여 하류에 피해를 끼칠 우려가 있는 경우는 사토장의 기초처리, 지하수 배제, 주위로부터의 지표수의 배제 계통을 확립함과 동시에 사토사면의 보호 또 탁수처리 등 실정에 맞는 적절한 처리를 강구할 필요가 있다. 댐의 상류에 사토하는 경우는 출수시에 가배수로에 퇴적되어 홍수의 유입을 저해하지 않도록 해야 한다.
3.4 그라우트 주입
(1) 그라우트는 보링작업이나 그라우트 시험의 실적을 기준하여 공사방법을 결정해야 한다.
(2) 보링은 다이아몬드 비트 또는 메탈 비트 등을 사용하여 회전식으로 실시한다. 보링 굴진중에는 지하수위나 누수량을 관측해야 한다.
(3) 보링이 끝나면 그라우팅 하기 전에 투수시험을 해야 한다. 수압시험의 압력은 보통 저수압의 1.5배를 5～10분간 가한다.
(4) 그라우트 압력은 경암에서 위에 실린 암의 중량의 10배 이상 압력을 가하여도 충분한 때도 있다. 그라우트 주입량이 급격히 증가하기 시작할 때의 극한압력을 초과할 필요는 없다.
(5) 농도는 1:10～1:1의 범위 내에서 사용된다. 주입농도는 보통 1:3～1:5에서 시작하여 주입하나 주입이 되지 않으면 농도를 점차 희박하게 해야 한다.
(6) 그라우트의 표면누출이 있을 때는 다음 방법을 사용하여 이를 방지해야 한다.
① 콘크리트의 그라우트 캡을 친다.
② 걸레 또는 쐐기 등으로 틀어막는다.
③ 두께 18mm 정도의 그나이트층 또는 모르타르로 표면을 덮는다.
④ 시멘트 풀의 농도를 높여 이것을 표면의 유출된 곳에서 그라우팅을 중지하고 고결시킨다.
⑤ 높이 1.5～6.0m 정도의 흙쌓기를 하고 그 상부에서 그라우팅을 한다.
(7) 흙쌓기 위에서 그라우팅을 할 때는 반드시 케이싱을 암반까지 삽입하는 패커를 사용해야 한다.
(8) 그라우팅 공법으로는 일단식, 패커식, 다단식, 중복식 그라우팅이 있다.
(9) 그라우트 구멍에 사용하는 착공기계는 보통의 보링기계 또는 공기중력 착공기가 적당하다.
(10) 그라우트 펌프는 계획하는 주입 최고압력에 충분히 견딜 수 있는 성질을 가진 것이어야 하나 펌프의 형식은 어떠한 것이라도 좋다.
(11) 그라우트 배관은 순환방식(circulating system)과 리턴플로우를 취하지 않는 방식(single line system)이 있다.
3.4.2 찬공 및 공내세척
(1) 찬공 빗트는 설계서에 명기한 규격의 것을 사용하여야 하나 설계보다 더 큰 구경의 빗트사용은 허용될 수 있다. 찬공 롯드에는 그리스 또는 기타 윤활유가 도포 또는 점착되어서는 안되며 찬공수는 청수를 써야 하고 이수를 쓸 경우에는 감독원의 지시를 받아야 한다.
(2) 계획심도까지 찬공이 끝나면 빗트를 공저로부터 약간 들어올린 후 펌프로부터 물 공급량을 증가시키면서 파쇄물을 배제 시켜야 한다. 이때 롯드를 30～ 60㎝ 정도 오르내려 파쇄물이 뜨도록 하여 가능한 한 대부분의 파쇄물을 제거 한다.
(3) 찬공빗트, 케이싱, 공경은 4.5.6절의 표를 기준으로 한다. 중심점토 또는 토사층의 찬공 때 굵은 자갈 또는 호박돌이 혼재되어 원활한 찬공이 되지 않을 때 또는 시추공벽과 케이싱 사이의 공간을 주입해야 할 경우에는 드래그 빗트(drag bit) 또는 Odex 빗트를 사용 할 수 있다.
(4) 공내세척을 할 때 기초지반 자체에 많은 양의 풍화물이 있거나 분산하는 성질의 점토 성분이 있어 덩어리가 만들어지는 경우로서 물 사용만으로는 깨끗이 제거되지 않을 때는 압축공기를 함께 사용 할 수도 있다. 이때 프라스틱 호스나 고압호스 끝에 엇비스듬하게 자른 쇠파이프를 달고 이를 위에서부터 아래로 내리면서 공내를 세척한다.
3.4.2.1 투수시험
(1) 암반층에 대하여 주입직전에 실시하는 루전 투수시험은 15분 동안하며 매 5분 마다의 주수량과 압력을 기록한다. 시험압력은 시험공의 수압시험처럼 저압→고압→저압을 적용치 않고 1 bar를 적용한다.
(2) 암반층에 대하여 주입직전에 실시하는 루전투수시험은 그라우팅 설계단계의 투수시험이나 시험공(pilot hole) 투수시험과는 다소 다르다. 이 시험의 목적은 주입코저하는 구간의 투수성을 파악하여 초기 w/c비 결정에 참고하고 주입예상량을 대략 추정하거나 가까운 위치에서 앞서 주입된 공의 주입영향이 여기까지 미쳤는지를 평가해 보기 위해 즉 내삽법의 효과를 판단해 보고자 함이다. 그리고 주입된 물이 지표로 또는 인접공으로 누출되는지를 확인하므로써 주입재의 누출에 대비함에 있다.
(3) 후속해서 시행하는 시공주입압력과 같은 압력을 적용코자하는 사람도 있으나 그럴 필요가 없다. 물이 주입재보다 쉽게 들어가며 불필요하게 높은 압력의 물을 보내면 주입때보다 오히려 쉽게 암반이 변위될 위험이 있기 때문이다.
3.4.2.2 주입압력
(1) 주입압력은 지층이 변위하거나 절리계에 탄성이 미치지 않는 범위에서 최대로 가한다. 현장에서 주입시험을 실시하여 파쇄 또는 변위되는 압력을 찾아서 이의 85 %를 적정주입압력으로 채택한다.
(2) 주입공에 적용하는 압력은 지층이 변위하거나 절리계에 탄성(spring)이 미치지 않는 범위에서 최대로 가한다. 그러나 적정주입압력을 결정하는 확실한 정량적 방법은 없다. 이는 절리의 크기, 형태, 방향, 연속성과 암석의 강도, 주입구간의 길이 및 인근공의 주입효과 등 영향을 미치는 인자가 너무나 많기 때문이다. 층리가 수평상인 퇴적암에서는 상재하중만큼 주입압력을 가할 수 없는 경우가 있는가 하면 괴상인 경암에서는 상재하중의 10배에 달하는 압력을 가할 수 있는 경우도 있다.
(3) 믿을만한 최대 주입압력 결정은 각 현장의 시험그라우팅 과정에서 압력을 조금씩 증가시켜가면서 파쇄가 일어날 때까지 시험을 해보는 것이다. 이 시험 때는 빈배합의 묽은 주입재를 계속 보내어 주입재로 인해 틈새가 빨리 막히지 않도록 하면서 파쇄압력을 찾아내야 한다. 이때는 주입구간의 길이와 심도를 다양하게 해보는 것이 좋다. 주입량은 낮은 압력에서보다 압력이 증가하면 비례하여 서서히 더 많아지나 파쇄압력에 달하면 새로이 생겨난 틈새 또는 틈새 확대에 의해 주입량이 급격히 증가한다.
(4) 주입시험의 결과를 그림 5.2.11 처럼 그려보면 적정한 주입압력을 찾아낼 수 있다. 일반적으로 파쇄압력의 85 % 정도를 적정 주입압력으로 한다. 경험법칙에서 암반의 주입압력은 1 psi/ft로 정하고 있는데, 미터법 단위로 환산하면 0.23 ㎏f․㎠․m 이다. 이는 단순히 주입대상심도 상부 암반의 중량만을 생각하고(144 ℓb/ft3, 2,300 ㎏f/㎥) 암반의 형상, 물리적 조건, 주입재의 농도, 상부구조물의 종류 및 상부지층의 그라우팅 시공여부 등을 고려치 않은 것이다.
3.4.2.3 주입공법
(1) 단단식(單段式 single stage) 그라우팅 공법
① 주입공의 심도에 관계없이 한번에 전심도를 찬공․주입하는 방법으로서 보통 얕은 공일 때 적용한다. 이 방법은 컨솔리데이션․블랭킷 그라우팅에 적용되며 암반표부에 패커를 물려서 주입하며 고품질의 그라우팅이 요구되지 않는 다소 질이 떨어져도 괜찮은 경우에만 적용한다. 기초표면 부근의 암반이 좋지 않으면 표면에서의 누출이 심하므로 주입재의 누출방지에 노력해야 한다.
(2) 하향식 (down stage or descending) 그라우팅 공법
① 주입공이 10 m이상으로 깊을 경우에는 주입구간을 몇 단계로 나누어서 주입하는데, 이렇게 단계별로 주입을 하면 시멘트의 침하와 블리딩되는 물의 양이 줄어서 양호한 주입효과를 가져오며 주입압력을 단계별로 다양하게 적용할 수 있다. 그리고 주입재의 표면 누출과 절리의 연결로 생기는 누출현상을 쉽게 처리할 수도 있다. 이 공법은 1단계 심도를 찬공주입한 후 주입재가 다소 경화된 후 2단계를 찬공주입하는 것으로 단계(stage)의 길이는 지표에 가까운 곳에서는 짧게 하고 깊은 곳에서는 길게 하는 것이 일반적이다. 1단계의 길이는 일반적으로 5 m 를 잡으나 암질이 좋지 않은 경우에는 3 m 정도로 하는 것이 더 좋다. 그 다음에 2단계 주입을 끝낸후 아래단계로 공사를 계속 진행시키는 방법이다. 다음 단계의 찬공은 앞 단계에서 주입 후 어느 정도 시간이 경과하여 종결 시작단계에서 실시하는데 너무 오래두면 주입재가 경화되어 재찬공 비용이 많이 들기 때문이다. 철저한 시공이 요구되는 경우에는 24시간 경과 후 찬공을 하는 것이 좋다.
② 2단계를 찬공 후 주입할 때는 패커를 1단계의 하단부분에 물려야 하는데 이는 2단계 시작부분에 패커를 설치하면 물린 부분의 균열이 주입되지 않고 남아 있을 위험이 있기 때 문이다.
③ 이 공법은 주입을 완료한 구간에 패커를 설치하기 때문에 주입재가 패커와 공벽사이로 새는 일이 없으며 붕괴되는 층이 있어도 주입․고결후 하부 찬공을 계속하므로 붕괴에 의한 패커 및 주입관의 재밍현상 (jamming)이 없는 장점이 있다.
(3) 상향식 (upstage or ascending) 그라우팅 공법
① 전 심도를 찬공하고 나서 깊은 심도부터 몇 단계로 나누어 상부로 올라오면서 주입을 하는 방법이다. 전심도를 찬공하고 나서 단계별로 수압시험을 한 후 단속적(斷續的)인 주입을 하게되므로 미국 공병단에서는 이 공법을 “stop grouting”이라고 한다. 그러나 찬공수가 다량 누수되거나 지하수가 피압되는 구간에서는 예외적으로 찬공을 중단하고 주입을 한 후 계획심도까지 찬공해야 한다. 상향식으로 찬공주입을 할 때는 내삽법에 의한 인근 공의 찬공주입이 있어서는 안된다. 주입압력은 심도가 깊은 곳에서는 높은 압력을 가할 수 있으나 상부로 올라 갈수록 상재하중이 줄어들어 적용 압력은 줄어든다.
② 이 공법은 주입공이 무너지지 않을 경우에만 적용이 가능하다. 찬공장비가 대기하여야할 필요가 없으며 재찬공이 없어 작업이 신속하므로 비용이 적게 드는 장점이 있다. 또한 1회 찬공으로 지반상태를 모두 파악할 수 있다.
③ 패커를 다음의 상부 단계로 옮기는 시간은 방금 끝난 단계의 주입압력이 소멸되고 나면 패커를 위의 단계로 올려 주입을 하는 경우와 최소 6시간이 지난후 다음 단계의 주입을 하는 경우가 있다. 첫째의 경우는 찬반의 의견이 있다. 찬성하는 측은 하부 단계에 주입된 주입재가 위의 단계에서 가해지는 주입압력에 의해 교란되지 않는다는 주장이고 반대하는 측은 높은 지하수 압력으로 인해 주입재가 고결되기 전에 패커를 제거하면 주입재가 공내로 밀려들어 온다는 주장이다. 실제 패커를 고결에 필요한 수 시간 동안 설치한 자리에 두면 나중에 인양하더라도 패커와 주입관에 끼어 있는 주입재를 깨끗하게 청소하기란 불가능하다. 이러한 상황 발생이 상향식의 가장 큰 결점이기도 하다.
(4) 닛플 (nipple or down stage without packer) 그라우팅 공법
① 이 방법은 1단계의 찬공주입을 마친 후 2단계를 찬공주입하는 것으로 하향식과 같은 순서로 지표부터 심부로 그라우팅하는 방법이다. 틀리는 점은 하향식이나 상향식과 같이 단계를 구분하기 위해 패커를 사용하지 않는다는 것이다. 즉 지표에 설치한 닛플에 주입장치를 연결하여 1단계부터 마지막 단계까지 닛플로부터 공내로 주입재가 공급된다는 것이다.
② 주입장치는 비교적 단순하며 설치와 제거가 편리하다. 패커를 사용하지 않으므로 위에 주입재가 쌓이는 염려도 없다. 최초 1단계에서는 높은 주입압력을 적용할 수 없으나 높은 주입압력이 적용되는 2단계 이후의 주입압력이 계속하여 1단계를 포함한 지표에 가까운 부분에 적용되므로 앞 단계 주입에서 부실한 부분이 남아있을 때는 계속하여 보강되는 효과가 있다. 결국 1단계에 가해지는 주입압력은 당초보다 점점 더 커지는 효과가 있으며 압력변화는 시공중에 확인이 된다.
③ 이 방법은 수두압이 1단계 그라우팅에 가해지는 주입압력보다 더 큰 댐의 커튼 그라우팅에 적용하면 누수의 위험이 가장 큰 최상부단계의 보강이 계속 이루어지므로 높은 댐에서는 이 공법을 적용하면 지반개량의 효과가 크다.
④ 주입후 24시간 정도 경과후 다음 단계 그라우팅을 하므로 대단히 번거롭고, 비교적 약한 지반에서는 주입재의 지표누출이 심하여 귀찮은 방법이기도 하나 공내에 패커를 물려 주입할 때 불가피하게 남을 수 있는 시공불량 구간이 없다는 장점이 있어 고품질의 그라우팅이 요구되는 중요한 댐에서는 이 방법이 가장 많이 적용되고 있다. 패커를 설치하는 불편이 없다는 것도 큰 장점이다. 패커를 닛플에 설치하여 주입하면 똑같은 시공효과를 거양할 수 있을 것으로 생각할 수 있으나 패커에는 브리더발브를 설치할 수 없어 블리딩되는 물 또는 빈배합의 그라우트를 배제시킬 수 없으므로 질 개선에 한계가 있다. 미국 공병단에서는 이 방법을 stage grouting이라고 한다.
(5) 주입재의 물 : 시멘트비
① 포대(40㎏ 들이)단위를 사용할 때는 용적비를 원칙으로 하며, 이때 양회 1대의 절대용적은 12ℓ, 흐트러진 상태의 용적은 27ℓ를 기준으로 한다.
② 기본이 되는 물：시멘트비는 5：1, 4：1, 3：1, 2：1, 1：1, 0.8：1, 0.6：1, 0.5：1 이며 주입재 농도는 이의 순서에 따라 변환시키는 것을 원칙으로 한다. 그러나 균열 틈새가 클 때는 3：1 또는 더 부배합으로 시작한다. 특별한 경우 이외에는 부배합에서 다시 빈배합으로 변환시켜서는 안된다.
③ 시멘트량에 대한 물량의 비 즉 물：시멘트 표시는 용적비와 중량비 두가지이다. 콘크리트 공사에서는 중량비를 사용하는 것이 일반적이나 그라우팅 공사에서는 두 가지가 모두 쓰이고 있다. 그러나, 벌크(bulk)를 쓰지 않고 포대에 담긴 양회를 쓰는 그라우팅 현장에서는 용적비가 더 편리하다. 저울을 현장에 비치하여 매 배치당 양회의 무게를 달고 유량계로 물의 양을 계량할 수 있는 현장에서는 중량비가 유용할 수 있다.
④ 물론 40㎏ 단위 양회를 포 단위로 믹서에 집어넣고 이에 맞추어 물을 중량개념으로 집어넣는 중량비 방법이 불가능한 것은 아니지만 용적비에 비해 불편하다.
⑤ 용적비 시멘트 1포의 용적은 시멘트 자체의 절대용적이 아니라 흐트러진 상태의 용적이며 흐트러진 상태의 용적에는 공기가 포함되어 있다.
⑥ 시멘트의 비중은 3.15정도이므로 시멘트 1포 40 ㎏의 절대용적은 40/3.15= 12.7 ℓ이다. 다짐의 상태에 따라 다르나 흐트러진 상태의 환산계수는 대개 2.1이므로 실제의 흐트러진 상태의 용적은 12.7×2.1≒27 ℓ이다. (양회 1 ㎥=1500 ㎏ = 37.5대 ∴양회 1대≒27 ℓ) 벌크로 반입되는 시멘트일 경우에는 중량비로 하며 이때의 배합비 기준은 표5.2.2와 같다.
(6) 주입의 완료