2016년 6월 19일 일요일

ASG공법 시방서

활성 실리케이트 약액 주입공법 시방서
(Activated Silicate Grouting Method)
 
1 장 일반사항
1.1 목적
본 항은 차수(보강)을 위한 차수(보강)그라우팅 공법을 시행함에 있어 적용하여야 할 사항에 대하여 시방 규정한다. 단 재료선정시 시방 에 준하는 강도 및 내구성을 발휘할 수 있는 동등 이상의 제품을 사용할 수 있 으며, 이에 따라 변경되는 모든 사항은 사전에 설계자와 협의하고 감리자(감독 원)의 승인을 득하여야 하며 그 외의 사항에 대하여는 본 시방서를 준수하여야 한다.
 
1.2 활성 실리케이트 약액주입(A.S.G)공법의 정의
물유리(규산소다)를 안전한 화합물인 알칼리토 금속염(Alkaline Earth-metalic Salts)용액과 고속교반 혼합하여 제조한 졸(Sol)상태의 올리고머형 활성실리케이 트를 시멘트 및 경화조정제(CMS), 강도증진제(SF)와 함께 배합하여 주입제로 사용하는 공법으로 기존의 물유리계 약액 그라우팅과 비교해 내구성(물유리계 약 액의 용탈현상)과 강도성를 개선한 공법이다.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 장 장비
2.1 시공장비 목록 개요
장 비 명
규 격
용 도
비 고
천 공 기
Rotary형 또는 Percussion
주입공 천공
 
활성실리케이트
약액 제조 플랜트
 
활성실리케이트 약액 제조 및 저장
 
수 조
500~ 2000
배합용수 보관
 
주입펌프
유량 : 0~60/min
압력 : 20/
주입용
 
그라우팅 믹서
200× 3조식
A액 및 B
배합 교반조
 
자동유량압력 기록계
유량 : 0~60/min
압력 : 0~60/
압력-주입량 check
 
유압 쟉키 및 유니트
5 ton
주입관 인발용
 
주입 배관 및
부대공 기구
 
 
 
 
2.2 시공장비 상세
2.2.1 천공기
주입공의 천공은 수직 천공 능력 150m 이상의 로타리식을 표준으로 하되 공 벽의 붕괴 방지 및 현장의 특수 조건에 따라 퍼커션식 천공기를 사용할 수 있 으며 수평 또는 경사 천공이 필요한 경우에는 크로라드릴의 사용도 가능하다.
2.2.2 활성 실리케이트 약액 제조플랜트
물유리 희석 교반조, 활성 반응물질 교반조, 고전단 라인믹서 및 제조된 활성 실리케이트 저장 교반조로 구성된다.
1) 물유리 희석 교반조
용량 200 ~1000, 교반익의 회전속도는 30 ~ 60rpm, 활성반응물질 (AES용액)과 혼합되기전의 희석된 물유리 저장 교반조
2) 활성반응물질(AES용액)저장 교반조
용량 200 ~1000, 교반익의 회전속도는 30 ~ 60rpm
3) 고전단 라인믹서(High Shear Line Mixer)
활성 실리케이트 약액의 현장 제조는 2000rpm 이상의 고속교반 조건하에서 가능하나 일반 그라우트 믹서로는 성능 및 관리상 안전 문제가 대두되어 원통 형의 라인믹서를 사용한다. 이 믹서는 관내의 좌, 우방향으로 180비틀린 단자가 각각 90로 내장되게하고 길이는 직경(D)1.5배 정도로 한 혼합구 조로 이 단위체가 관내의 3개 이상 장착되어 있으며 펌프 이송압력이 1/일때 이 라인믹서의 교반, 혼합효과는 일반 회전식교반기의 4000rpm에 해당 한다.
4) 활성 실리케이트 약액 저장교반조
고전단라인믹서를 통하여 제조된 활성 실리케이트 약액을 저장하는 용량 400 ~ 1000교반익의 회전속도는 30 ~ 60rpm의 저장교반조


2.2.3 주입플랜트
1) 주입펌프
주입펌프는 주입 중 압력변동이 적은 2련 이상의 피스톤식 또는 플랜저식으로 토출압력 20/이상, 토출량 60/min이상, 토출관경 10mm이상인 것을 사 용한다.
2) 그라우트 믹서
그라우트 믹서는 회전수 150rpm이상, 토출관경 50mm이상, 1조 용량 200이상의 3조 교반장치 사용을 원칙으로 하며 토출구에는 토출량 조절밸브가 부 착된 것이라야 한다.
3) 접속배관 및 호스
주입펌프에 적합한 구경의 것으로 펌프의 최대 토출압력에도 변형되거나 손상 이 되지 않는 것이어야 한다.
4) 주입기 및 주입관
주입장치는 이중관 롯드에 주입선단장치가 있는 것을 사용하며 주입시 A액 및 B액이 롯드 선단에서 교반되어 지반에 충진되면서 겔이 형성될 수 있는 것을 사용하여야 한다.
5) 유량계 및 압력계
유량계와 압력계는 주입펌프와 주입기 사이에 설치하여 유량 및 압력을 측정 할 수 있어야 하고 0 ~ 60/min의 유량 및 0 ~ 60/범위의 압력이 측 정 가능한 전자식 자동 유량계를 사용한다.
2.3 시공장비의 설치
2.3.1 플랜트의 설치
플랜트의 위치는 주입작업의 효율성을 감안하여 주입장소의 중앙부에 설치하 는 것을 원칙으로 하며 주입장소에서부터 50m이상 떨어지지 않도록 계획한 다.
또한 주입장소가 가시설 하부등 협소한 지하공간에 위치할 경우에는 직상부 지상에 설치하여 재료공급 및 작업관리를 용이 하게한다.
2.3.2 배관
1) 급수배관
천공 및 주입을 위한 급수배관은 충분한 용수를 공급할 수 있는 곳에 설치하 며 필요시 저수탱크, 급수펌프 설치를 병행한다.
2) 주입배관
플랜트 설치 위치 및 주입장소의 거리를 감안하여 주입배관을 설치하여야 하 며 사용중 발생할 수 있는 배관 내부의 침전물들의 세척작업이 용이한 구조이 어야 한다.
3 장 시공
3.1 시공계획서
3.1.1 수급인은 공사 착공 이전에 시공계획서를 작성하여 책임감리원(감독원)에게 제출, 승인을 받아 시공에 임해야한다.
3.1.2 시공계획서에는 시공관리자, 공사 예정공정표, 사용재료 및 배합표, 기계기구 의 제원, 주입요령, 주입공의 배치, 주입순서 등을 기재하여야 한다.
3.1.3 시공관리자는 전문지식과 시공 경험이 많은 기술자를 선임하여야 한다.
3.2 천공
3.2.1 그라우팅을 위한 천공장비는 수직으로 150m이상의 심도를 굴진할 수 있는 유압, 회전식 시추기를 사용하거나 퍼커션식 천공기 또는 크로라드릴등을 사 용하여 설계도서에 명기된 위치 및 각도에 따라 소정의 심도를 천공한다.
3.2.2 지장물 확인(지상)
측량된 시추위치의 지표상의 지장물과 확보된 매설물 도면에 의거, 지중 매설 물을 확인 후 천공실시
3.2.3 공간거리의 확보
시추공과 주입공은 2m이상 이격시켜 주입액이 시추공으로 유입되는 것을 방 지토록 하며 유입현상이 발생시는 이격거리를 더 크게 하여야 한다.
또한 가시설 배면 차수 일 경우 H-Pile 설치 후 시행하여야 한다.
3.2.4 천공수
천공용수는 청수 사용을 원칙으로 하되 이수사용도 가능하다
(단 배합용수는 청수만 사용)
3.2.5 천공구경
천공구경은 40.5mm를 기준으로 하나, 지층조건, 심도조건 및 천공각도 등에 따라, 또는 사용장비에 따라 적절히 조절할 수 있다.
3.3 주입시공
3.3.1 시공방법
1) 주입관을 직경 40.5mm의 이중관 롯드를 사용하며 Rotary식 또는 Percussion식으로 천공한 후 주입관을 설치한다.
2) 주입공의 배치 및 순서는 주입효과가 최대로 되도록하여 양호한 지반개량이 되 도록 해야하며 설계도서에서 지시된, 또는 책임감리원(감독원)에 의해 승인된 간격과 심도로 시행한다.
3) 주입 1step50cm를 기준으로 하되, 실제 시공시 지질상태 등 현장 여건에 따라 책임감리원(감독원)과 협의하여 변경할 수 있다.
4) 각 공당 주입된 주입량은 아래의 침투 주입에 관한 식(1)으로 계산하며 건설교 통부 구조물 기초 설계 기준의 주입율을 적용한다.
 
Q=Vn․α(1+β) --------(1)
여기서 Q : 주입량 V : 주입대상토의 체적(V=πr2)
n : 주입 대상토의 공극율
α : 침투주입 충전율 r : 유효주입 반경
β : 손실계수 : 전주입 심도
현장 조건이 시험 주입 결과 당초 설계시 주입율과 상이한 경우는 다음 표를 참고로 하거나 현장 시험 주입의 결과로 주입율을 확정한 후 상기 식(1)에 의 해 주입량을 산정하여 설계 변경 하는 것으로 한다.
 
<토질에 의한 주입재의 충전율, 주입율>
토질
조건
N
간극율(n)
충전율(a)
주입율(λ)
비고
점성토
느슨함
0-4
60-75
30-40
19-30
 
중간
4-8
50-60
25-30
13-20
 
사질토
느슨함
4-10
45-50
75-90
35-50
 
중간
10-30
40-45
65-75
27-35
 
조밀
30이상
35-40
60-70
22-30
 
사력토
느슨함
4-10
45-50
90-100
42-53
 
중간
10-30
35-40
90-100
33-42
 
조밀
30이상
30-35
90-95
28-35
 
풍화토
중간
10-30
40-50
60-70
25-37
 
조밀
30이상
30-40
60-70
20-30
 
풍화암
 
50이상
20
60-90
13-19
 
, 경암
 
 
15
80-100
13-16
 
1. 토질 조사 결과 N, 투수계수, 간극율이 표와 다를 때는 간극율을 우선하 다.
2. 간극율이 분명하지 않을 때는 N치로 추정.
3. 손실계수 β0.1로 한 값임.
4. 주입 목적의 중요도로 충전율을 고려한다.
 
5) 주입 속도는 주입시 지반의 융기 현상 등에 따라 주입 속도의 완급을 책임 감 리원(감독원)과 협의하여 조정하여야 한다.
6) 주입 작업은 아래와 같이 시공하여야 한다.
주입 방식은 1.5 공정식 또는 2.0 공정식으로 한다.
그라우팅 펌프와 주입관이 연결되면 주입전 청수를 보내어 주입관의 막힘 상태 확인 점검과 관내 세척을 실시한다.
주입 시작 전 주입 호스의 연결 상태를 확인하여 주입 호스의 연결상태가 가능한 한 직선으로 접속되도록 한다.
Rod 주변으로의 일출 현상을 방지하기 위하여 1차로 순결을 주입하며 2차 로 완결을 주입하며 침투 주입이 이루어 지도록 하여야 하며 필요시 1step(50)에 순결, 완결을 반복 주입할 수도 있다.
주입재의 혼합은 순결 배합은 9~15, 완결 배합은 90~150초의 Gel
Time을 유지할 수 있어야 한다.
순결 및 완결 주입은 교대로 1:1 비율로 주입하는 것을 원칙으로 하나 지 층상태에 따라서 주입재의 혼합비율을 조정하여 주입한다.
3.3.2 주입압과 주입량의 관리
주입작업의 기록 및 주입 현황 관찰은 약액 주입 공법의 특성상 이론 및 시공 방법의 정립 측면에서 더욱 중요한 항목이 되므로 시공시 현장의 모든 상황을 관찰, 기록 보존하여 차기의 자료로 이용하여야 할 것이며 다음의 기록이 유 지되어야 한다.
1) 주입작업 실시 전 주입공의 배치 계획에 따라 주입 위치가 지정된 곳에 표 식을 설치, 기록
2) 주입공의 수직 및 경사도와 심도 기록
3) 사용약액의 배합비, 시공 주입량, 주입압 및 주입 시간의 기록
4) 주입 중 또는 주입 후 지반의 변형 유무(침하/융기) 관찰
5) 주입압과 주입량이 Sheet로 출력되는 system을 구축하여야 한다.
6) 주입압은 저압(3~10/)을 원칙으로 하고 지질 및 주변 여건에 따라 15~25/로 시행할 수도 있다. , 이들 주입압은 시공에 앞서서 현장 에서 실시한 예비 주입시험을 통하여 결정되어야 한다.
3.4.3 미 사용 주입재의 폐기
Mixing plant에 배합 완료된 주입 재료가 주입 장비의 결함 또는 기타 사유 로 24시간 이상 주입 작업이 중단될 경우 기 혼합된 주입 재료는 폐기하여야 한다.
3.4.4 주입효과 확인
(1) 검사공 위치 선정
) 검사공이라 함은 시험 조사공과 주입 효과 확인공을 말한다.
) 시험조사공은 주입대상 지역의 토질 상태를 대표할 수 있는 위치로서 주 변의 구조물 및 매설물 등의 영향이 적은 위치에 대해 시행하여야 한다.
) 검사 수량은 1section1개소를 기준으로 하되 지반 조건이 현저하게 다르거나 시공 조건, 시공 방법 그리고 사용재료가 다를 경우, 또 성과 이용 목적이 다를 경우 그때마다 1개소씩 추가할 수 있다. 수량이 많을 때는 그라우팅 주입공 250개당 1회를 기준으로 한다.
) 검사공 위치는 도면에 표시된 위치 또는 책임 감리원(감독원)이 지정하 는 장소에 시행하되 원칙적으로는 계획 주입공의 일부를 이용하여야 한 다.
) 시험 조사공은 본 공사 시공에 앞서 시공 관리 기준을 설정하기 위하여 실시되며 주입효과 확인공은 본 공사 완료 후 시행되며 확인공의 위치는 시험 조사공 인근에 다음과 같이 하여야 한다.

시험조사공 위치
× ● ● ● 주입공 위치
× 확인공 위치

(2) 주입효과 판정
주입 공법이 가장 어렵고 공학적인 이론식이 정립되지 않는 이유 중의 하나 는 주입 효과의 판정이 어려운데 있다고도 할 수 있으며, 이는 대상 지반 자 체가 매우 복잡한 지중에서 시행되기 때문이라고 할 수 있다.
일반적으로 주입 효과 판정을 위한 방법은 아래와 같다.
) 육안 관찰 방법
굴착 확인법 : 주입 후 시공 위치를 직접 굴착하여 주입 상태를 확인하는 방법
색소 판별법 : 굴착 후 주입 위치에 Phenolphtalein 용액을 살포하여 주입 재의 탈색(적색반응)에 의한 주입 상태 확인
)원 위치 시험 방법
현장투수시험 : 주입 전 후 현장 투수 시험을 실시하여 투수 계수를 비 교하여 확인
4 장 사용 자재 및 배합
4.1 공사 자재의 반입
현장에서 사용하는 자재는 월 사용량의 30% 이하가 되지 않도록 수급관계를 조절하여야 한다.
4.2 사용 자재 및 표준 배합
4.2.1 사용자재
- 시멘트 : 1종 보통시멘트(KSL 5201) 또는 마이크로시멘트
- 규산소다(3) : 비중 1.4 이상
- ASG용액, AES용액
- CMS, SF
- (청수)
1) ASG(Activated Silicate Grout)용액
활성 개질된 올리고머형 실리케이트 용액이며 규산소다(3), (청수), AES 5 : 4 : 1(용적비)비율로 혼합하여 현장에 설치된 제조장치(고전단라인믹 서)를 통하여 현장에서 제조
2) AES(Alkaline Earth-metalic Salts)용액
용도 : 규산소다와 반응하여 활성 개질된 올리고머형 실리케이트(ASG)를 생성 하는 반응물로서 마그네슘 황산염 헵타 수화물(Magnesium Sulfate Heptahydrate)2%이상 혼합
성상 : 무색, 무취의 수용액
활성성분(주성분) : 알칼리토금속염(Mg)혼합물
비중 : 1.0 ~ 1.1
 
 
 
 
3) CMS(Cement Mixing Solid)
경화(Gel-Time)조정제로서 종류별 성상, 활성성분 등은 아래와 같음
 
성상
활성성분
비중
유해성
포장단위
CMS-1
백색분말
중탄산나트륨 외
1.8 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-2
백색분말
수산화칼슘 외
2.1 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-3
백색분말
중탄산나트륨 외
1.8 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-4
백색분말
수산화칼슘 외
2.1 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-5
백색분말
중탄산나트륨 외
1.8 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-6
백색분말
수산화칼슘 외
2.1 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-7
무색투명
수용액
에틸렌글리콜디
아세테이트 외
1.03 이상
다소유해
kg/포대
CMS-8
백색분말
에틸렌글리콜디
아세테이트 외
1.03 이상
다소유해
kg/포대
CMS-9
백색분말
중탄산나트륨 외
1.8 이상
무해(식첨용)
kg/포대
CMS-10
백색분말
수산화칼슘 외
2.1 이상
무해(식첨용)
kg/포대
4) S.F(Silica Formulation)
용도 : ASG 고결체의 강도 증진
성상 : 회백색 내지 회색분말
활성성분(주성분) : 결정 및 무결정 실리카
비중 : 2.0 이상
포장단위 : kg/bag
 
 
 
4.2.2 주입재의 표준배합
ASG-1, 2(현탁액 일반형)
(null)
종 류
ASG-1(순결)
ASG-2(완결)
배 합
A
B
A
B
표준배합
ASG-1 200L
시멘트 60kg
CMS-1 20kg
170L
ASG-1 200L
시멘트 60kg
CMS-2 20kg
170L
배 합 비
200L
200L
200L
200L
총 계
400L
400L
ASG-3, 4(현탁액 강도형)
(null)
종 류
ASG-1(순결)
ASG-2(완결)
배 합
A
B
A
B
표준배합
ASG-3 200L
시멘트 70kg
SF 10kg
CMS-3 20kg
165L
ASG-4 200L
시멘트 70kg
SF 10kg
CMS-2 20kg
165L
배 합 비
200L
200L
200L
200L
총 계
400L
400L
ASG-5, 6(용액형 무기계)
(null)
종 류
ASG-1(순결)
ASG-2(완결)
배 합
A
B
A
B
표준배합
ASG-5 200L
CMS-5 30kg
180L
ASG-6 200L
CMS-6 30kg
180L
배 합 비
200L
200L
200L
200L
총 계
400L
400L
ASG-7, 8(용액형 유기계)
종 류
배 합
ASG-7(순결)
ASG-8(완결)
A
B
A
B
표준배합
ASG-7 200L
CMS-7 30kg
170L
ASG-7 200L
CMS-8 30kg
170L
배 합 비
200L
200L
200L
200L
총 계
400L
400L
 
ASG-9, 10호 현탁액 활성형(고강도형)
종 류
배 합
ASG-9(순결)
ASG-10(완결)
A
B
A
B
표준배합
ASG-9 200L
시멘트 80kg
SF 10kg
CMS-9 20kg
150L
ASG-1 200L
시멘트 80kg
SF 10kg
CMS-10 20kg
150L
배 합 비
200L
200L
200L
200L
총 계
400L
400L
통상적인 설계기준 배합은 현탁액 일반형으로 하며
주입목적 또는 용도에 따라 적절한 형태의 배합비를 택할 수 있다.
설계된 배합재료와 배합비를 변경코자 하는 경우에는 감독원(책임감리원)의 사전 승인이 있어야 한다.
 
4.2.3 ASG 용액 제조 배합비
ASG 1 ~ 10
(3호 규산소다 500L + 400L) + AES 100L
ASG - L
(3호 규산소다 400L + 500L) + AES 100L
4.3 반입 자재의 검사 및 시험
4.3.1 검사
1) 검사 자재 항목
규산소다(3), AES용액, CMS, SF, Gel-Time
2) 검사시기
항목별 1
3) 검사항목별 기준
규산소다 3: 비중(1.4 이상)
AES용액 : 마그네슘 황산염 헵타 수화물 (Magnesium Sulfate Heptahydrate)-수용액으로 2%이상
CMS(1, 3, 5, 9) : 중탄산나트륨(함량 80% 이상), 위험 및 유해성(없음), 비중(1.8이상)
CMS(2, 4, 6, 10) : 수산화칼슘(함량 90% 이상), 위험 및 유해성(없음), 비 중(2.1이상)
SF : SiO2 함량( %이상), 비중(2.0이상)
Gel-Time : 순결배합(9~15)
완결배합(90~150)
4.3.2 시험
구분
시험항목
시험시기
시험목적
비고
규산소다 3
외관, 비중
착공전
 
시험성적서 제출로 대체
AES 용액
주성분 및 함량 위해성
품질 및 공해성
CMS
ASG 공시체
중금속 용출시험
공해성
Gel Time
순결, 완결
착공시
Gel 성능 확인
현장 비-커 테스트
SF
주성분 및 함량 위해성
착공전
품질 및 공해성
시험성적서 제출로 대체
* 중금속 용출시험은 ASG 공시체 제작 28일 경과 후 토양 오염 공정 시험법에 의거 시행
5 장 안전관리
5.1 천공작업 안전수칙
(1) 일반수칙
- 장비 출입시 출입통제 유도원의 배치
- 천공작업 및 줄파기시 광케이블, 상하수도 등 파손방지를 위해 사전에 매설상 태를 조사한다.
- 장비 조립 및 해체시에는 작업반장의 지휘하에 행하고 악천후 시에는 작업을 중단한다.
- 고압선주변에서 작업시에는 고압선 접촉에 주의한다.
- 작업장내에서는 안전모와 안전화를 착용하여야 한다.
- 터널 내 협소 공간 작업임에 장비는 항상 수평을 유지 하여야 하고 작업시 인접 가 시설에 충격 등 영향을 주지 않아야 한다.
(2) 현장관리사항
- 모든 제반동작은 구분하여 운전한다.
- 천공 작업시 튀어나오는 슬라임 등의 낙하에 주의를 기울여야 한다.
- 좌우이동시 급정지하지 않으며, 도로상의 차량과 충돌하지 않도록 책임자의 지시에 철저히 따라야 한다.
- 작업자는 작업전 장비의 작동, 크레이크 안전장치 등의 이상 유무를 점검한 다.
- 작동시 이상이 있을 시에는 즉시 운전을 중지하고 지정 운전자외 조작운전을 금한다.
- 천공 중 롯드의 연결부위에 물리지 않도록 주의한다.
- 고소작업이므로 추락 및 낙하물에 유의하여야 한다.
5.2 주입작업 안전수칙
(1) 일반수칙
- 장비, 자재출입시 출입통제 유도원을 배치한다.
- 플랜트 설치시 주변에 배수로를 설치하여 전기누전 사고를 예방한다.
- 플랜트설치, 해체시에는 작업반장의 지휘하에 행하고 악천후 시에는 작업을 중지한다.
- 주입재료의 분산 및 장비의 소음발생에 주의한다.
- 작업장내에서는 안전모와 안전화를 착용해야 한다.
(2) 현장관리사항
- 모든 제반동작은 구분하여 운전한다.
- 주입재료의 배합시 분진에 주의를 기울여야 한다.
- 주입재가 눈에 묻었을 때에는 청수로 세척한 후 전문의사에게 진료를 받아야 한다.
- 주입압이 과다하게 상승할 때에는 주입을 중지하고 지정 운전자외 조작운전 을 금한다.
- 2중관 롯드의 쉬벨 부위에 모자를 씌워 도로에 주입재가 낙하되지 않도록 주 의한다.
- 주입관 인발시 롯드고와 취급에 유의해야 하며 손을 넣지 않도록 한다.
- 롯드절단 및 교환시에는 롯드가 급격히 낙하하는 것을 방지하고 주의에 유도 원을 배치한다.
- 주입관 및 주입호스 세척시 도로에 슬라임이 방치되지 않도록 주의한다.
- 도로에 주입재가 배출될 때에는 즉시 세척하거나 모래를 포설하여 미끄럼을 방지시켜야 한다.
 
 
6 장 결과의 정리 및 제출
수급인은 작업에 대한 다음 서류를 책임감리원(감독원)에게 제출하여야 한다.
1) 완공도면
2) 작업일보
3) 검사 및 시험 보고서
4) 공사사진(필요시)

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