최근 국토의 효율적인 이용과 균형적인 발전을 위하여 해저터널이나 지하공간 등의 다양한 공간 창출 필요성이 제기되고 있는 실정이고 이동거리 및 시간을 줄이기 위해 초장대 교량이나 해저터널 등이 계획 또는 시공 중에 있다. 국내에서는 통영, 가덕, 인천-북항, 보령, 거제, 한려, 영일만 등 해저터널이 설계, 시공 중에 있거나 완공되었다. 해저터널 굴착중 발생하는 유입수량은 터널의 안정성과 시공성에 중요한 영향을 미친다. 따라서 해저터널 굴착 중에 발생하는 유입수량을 감소시키기 위해 적절한 차수그라우팅이 필요하다.
해저터널 차수 그라우팅에 관한 선행연구들은 시공 시 차수그라우팅으로 인한 차수효과가 터널의 안정성에 미치는 영향을 분석하거나 단열대 및 해저터널의 그라우팅에 의한 차수효과를 분석, 암반에서의 터널 굴착시 Pre Grouting의 효과에 대한 분석 등 여러 연구가 진행 중이다. 하지만 그라우팅 주입범위와 그라우팅 내 투수계수 중 무엇이 차수에 더 효과적인지 분석한 연구는 미비한 실정이다. 본 논문에서는 효과적인 차수 방법에 대한 검토를 위해 SEEP/W 프로그램을 활용한 차수그라우팅의 주입범위 및 그라우팅 내 투수계수 변화에 따른 유입수량을 비교하였다. 수치해석은 먼저 차수그라우팅의 주입범위를 3.0m와 5.0m로 고정한 후 차수그라우팅 내 투수계수를 5.0x10-7m/sec-1.0x10-8m/sec로 변화시켜가며 유입수량을 비교하였다. 또한 차수그라우팅 내 투수계수를 1.0x10-7m/sec와 1.0x10-8m/sec로 고정한 후 주입범위를 3.0m, 4.0m, 5.0m, 6.0m로 변화시켜가며 유입수량을 비교·검토하였다.
수치해석을 통한 유입수량 검토결과 차수그라우팅 내 투수계수를 1.0x10-7m/sec와 1.0x10-8m/sec로 고정한 후 주입범위를 변화시켜가며 유입수량을 검토한 결과보다 차수그라우팅 주입범위를 3.0m와 5.0m로 고정한 후 투수계수를 변화시켜 가며 유입수량을 검토한 결과가 더 크게 유입수량에 영향을 주는 것을 확인하였다. 즉, 그라우팅 주입범위에 따른 유입수량의 변동보다는 그라우팅 내 투수계수 변화에 따른 유입수량의 변동이 더 큰 것으로 나타났다. 따라서 효과적인 차수그라우팅을 위해서는 주입범위의 확대보다는 차수그라우팅의 밀실화를 통해 투수계수를 낮추는 것이 필요하다고 판단된다.
본 연구는 앞으로 해저터널에서 SEEP/W를 활용한 차수그라우팅 내 유입수량 검토 시 기초자료로 활용이 가능할 것으로 기대된다. 또한 앞으로의 연구에서 차수그라우팅 내 투수계수를 낮추기 위한 효과적인 방법을 찾는다면 높은 차수효과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.