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<재난안전제품>터널 등 토목공사안전예방, 선보강 동시가압그라우팅 공법이란?
‘(주)성우사면’ 등 토목공사 신기술 안전공법으로 안전사고예방 강화
2016년 10월 13일 (목) 10:40:55 이정직기자

<터널 공사의 최우선은 안전성 확보 >

재난 및 안전사고가 자주 발생하면서 시민들의 재난안전에 대한 관심이 점점 더  많아지고 있다. 이를 반증하듯 최근 개봉된 재난영화  <터널> 역시 많은 관객수를 동원하며 박스오피스 1위의 기록에 오르기도 했다. 영화 <터널>은 갑자기 무너진 터널에 갇힌 한 주인공의 외로운 사투를 다룬 영화로서 터널 붕괴시 어떠한 상황이 벌어지는 지 여실히 보여준 내용이었다. 이 영화가 그린 것은 바로 터널의 안전이었다.

때문에 이 영회에서 볼 수 있듯이 어떻게 터널을 공사하느냐에 따라 터널의 안전성이 도모된다.
터널공사는 토목공사의 일부분이다. 토목공사는 흙 · 돌 · 콘크리트 · 목재 · 철강 따위를 써서 둑 · 다리 · 도로 · 철도 · 운하 · 항만 · 댐 · 터널 · 상하수도 등을 건설하거나 보수하는 공사를 말한다.

토목 공사는 크게 토공 공사·기초 공사·콘크리트 공사·포장 공사·준설 공사 등으로 나뉜다. 이러한 토목 공사를 하는 데에는 여러 가지 구조물을 만드는 건설 공사가 뒤따른다.

그중 그리우팅 공법은 시멘트와 같은 충전재를 암석의 균열등에 강제로 주입한 후 고형화시켜 구조적 안정정 증가, 지반의 고결화, 지반의 지지력 증가, 투수성 감소, 지반과 구조물과의 일체화를 꾀하는 공법이다.

때문에 이 토목공법의 안전성이 터널 등 토목공사의 안전성에 주요한 관건이기도 하다. 

특히 토목공사의 경우 절취사면은 매우 취약한 점이 발생해, 지하수 등으로 쉽게 붕괴하거나 침하가 발생한다. 따라서 절취사면 및 성토사면의 영구적인 안정성확보를 위한 사면 보강공법이 필요하다.

이에 따라 일반적으로 터널을 굴착 후 보강을 위해 막장 전에 선천공하고 강관을 삽입한 후 터널을 굴착 지반이완과 낙석 등의 불안전 요소를 제거하는 동시에 인명사고를 방지하는 ‘선보강 동시가압그라우팅’ 등 다양한 터널보강 방법들이 존재하고 있다.

<‘쏘일네일링공’, ‘강관보강그라우팅’ 공법 > 

그중 비탈면보강 터널보조공법을 주로하는 (주)성우사면 (대표: 이평우, 경기도 의왕시)의 경우 토목공사 안정성확보를 위한 신형보강공법을 시행하는 업체다.

(주)성우사면은 ▶비탈면보강공법인 ‘쏘일네일링공,((특허-탄성가압식 사면 보강용 쏘일네일링 장치 및 이를 이용한 사면보강법), (특허-다단가압식 그리우팅장치 및 이를 이용한 다단가압식 그라우팅 공법) ‘영구앵커공’((특허-그라운드 앵커 어셈블리)’과 ▶터널보강공법인 ‘강관보강그라우팅’((특허-그라우팅 시공장치(일반형 강관동시가압그라우팅), (특허-다발현 강관 그라우트장치 및 이를 이용한 터널의 강관 그라우트보강법) ‘필라부보강공 공법’((특허-근접병설터널 시공방법 및 그 시공에 이용되는 필라부압축구조물, (특허-터널 필라부 보강블럭)을 바탕으로 바탕으로 여러지역에서 공사를 안전하게 시행하고 있다.

   
 
   
 

우선 기존의 ‘쏘일네일링공'의 경우 기존 보강재를 지반에 촘촘히 삽입하여  보강된지반을  일체화함으로써  활동토압에 저항하도록 하는 공법으로 원지반의  전체적인전단저항력 및 활동저항력을 증가시켜  비탈면의 안정성을 확보하고 변위를  억제하는 공법이었다면, ‘(주)성우사면’의 ‘가압그라우트형 쏘일네일링 공법’인 경우 길이가 서로 다른 다수의  그라우트호스와 가압장치를 이용하여 천공홀 하부부터 균등한 압력으로 밀실하게 그라우트를  충진 할  수  있고,  맥상그라우팅  및  유효경을 확대하여  인발저항과  전단강도를 증대시키고  장치  간소화로  시공성을  향상시킨 공법이다.

   
 
   
 

때문에 지반에 고려받지 않으며, 타공법(녹생토,텍솔, 숏크리트 등)과 조합시공 가능하며 공정이 간단(천공, 보강재삽입, 그라우팅주입, 지압판 설치)한 것이 특징이다.

또 기존 ‘다단그라우팅’의  경우 강관설치 위치에서 천공을 하여 강관을 설치하고  강관내부에  패커를  이용하여 후진하면서 다단으로 주입하는 공법으로 천공각도 유지가 어렵고, 천공홀 내 그라우트액 충진확인 불가하며, 공사비가 비쌌지만, ‘(주)성우사면의 선천공 강관보강그라우팅’의 경우 강관설치  위치보다  앞에서  선천공하여 강관을  설치하고  길이가  서로  다른  복수의 그라우팅 호스로 동시에 가압그라우팅하는 공법으로 천공각도(10~15〫°) 유지가 용이하며, 터널굴착 전  선보강하여 구조적으로 안정 되게 할 수 있게 했다.

   
 
   
 

에어분출호스 또한  천공홀  내  그라우트액 충진확인이 가능하며 실링이 생략된  동시주입으로 그라우팅시간이 짧게 할 수 있게 했다.

 <‘선보강 동시가압그라우팅 공법’ 지반이완, 낙석 미연에 방지>
 
이와함께 ‘(주)성우사면의 ‘가압식 쏘일네일링’은 가압그라우팅으로 밀실하고 균일한 그라우트 충진을 하여 지반의 붕락을 방지하고, 지반의 전단강도를 증진시켜 토목공사시 발생하는 절취사면 또는 성토사면에 대한 영구적인 안정성 확보할 수 있게 했다.

   
 
   
 

그라우팅 시공장치를 이용한 ‘선보강 동시가압그라우팅 공법’ 역시 터널 굴착시 지반의 이완이나 낙석으로 인하여 발생하는 인명사고를 미연에 방지할 수 있다.

우선 ‘선보강 동시가압그라우팅공법’은 터널굴착시 선보강하는 일반적인 방법으로 시공 및  완료시에 피해가 발생하지 않으며, 터널 상부의 느슨한 지반을 시멘트풀로 채워 지반강도를 증가시키고 강관으로 지반의 상부하중을 저항하도록 하여 아칭효과를 발휘 하도록 하는 방법이다. 때문에 안전성 확보를 위한 보강으로서 주변 또는 2차적인 피해는 발생하지 않는 안전한 공법이라 할 수 있다.

특히 ‘그라우팅 시공장치’는 장치를 단순화하고 소형화하여 휴대의 편리성과 조작의 간편을  높여 이를 이용한 ‘가압 그라우팅공법’은 공기를 단축시키고 시공적 효율성 및 안정성을 확보 할 수 있다.

이는 기존 ‘강관다단그라우팅 공법’의 경우 굴착단면에서 강관을 삽입하고 강관내부에 패커를 설치하여 단계별로 후진하면서 그라우팅하는 방법을 사용하여, 번거롭고 그라우팅에 대한 품질확보가 되지 않을뿐더러 시공시간이 매우 긴 문제점이 있었던 것을 개선한 것이다.

   
 
   
 

또 그라우팅시공장치를 이용한 가압그라우팅공법은 다수의 그라우팅 호스를 통한 동시에 가압그라우팅을 실시함으로써 기존 공법에 비해 공기가 단축되며, 되는 효과가 있다.

이에 따른 공사비가 절감도 뛰어나다. 그라우팅시공장치를 이용한 가압식쏘일네일링은 기존 공법에 비해 그라우트 품질이 뛰어 나 지반의 인발저항과 전단강도를 증대되어 단위면적당 설치 수량이 감소하여 적은 비용 으로 절취사면 또는 성토사면에 대한 영구적인 안정성 확보할 수  있다.

   
 
   
 

또한 그라우팅 시공장치를 이용한 선보강 강관동시 가압그라우팅공법은 기존공법의 문제점인 설계강관 길이부족, 과다 여굴, 시공각도 미준수 등을 해결할 수 있는 대체공법으로 그라우트호스를 여러 개 설치하여 강관 외부에서 직접 가압그라우팅하여 역류방지밸브와 실링, 그라우팅 시간을 단축할 수 있으며, 1~2 막장 전에서 선천공하여 설계각도를 쉽게 유지할 수 있는 장점이 있다.


<사면보강에 따른 사면활동 억제 산사태 등 자연재해예방>

한편 (주)성우사면 이평우 대표는 “그라우팅시공장치를  이용한 가압그라우팅 공법은  ▲고강도강관과 주변지반을 일체화시켜 낙반 등을 효과적으로 방지하고 ▲사면보강에  따른 사면활동  억제로 산사태 등의 자연재해예방을 하며 ▲가압그라우팅을 이용한 밀실한 그라우팅으로 품질이 향상되며 ▲ 밀실한 그라우팅으로 인한 원지반의 강도를 증가시켜 사면이나 터널의 붕괴를 예방 할 수 있다”고 말했다.

또 “다양한 경험과 우수한 인력의 결합으로 수년간의 연구 끝에 2009년 신공법 특허를 획득, 국내 도로상황 및 한국형솔루션 개발관련 업체로써 그 소임을 다할 것”이라 말했다.

한편 시공에 대한 자세한 문의는 (주)성우사면 (031-452-0470)으로 하면된다.   

위기관리경영 - 이정직기자

 

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