I. 제목
저투수성 지반에서의 환경친화적 그라우팅 기술 및 실시간 모니터링 기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
주입공법은 지반의 특성을 목적에 맞게 개선하기 위해 관련 주입제를 지중에 침투시키는 방법으로 지반의 강도증진 및 투수성 저감을 주목적으로 한다. 이러한 주입공법은 시공 중의 안정성을 확보하거나 지반침하를 억제하여 인접구조물에 대한 피해를 방지하기 위해 주로 이용되고 있다. 그러나 전통적인 침투 주입공법은 주입압의 한계와 지반 투수특성의 영향으로 인해 저투수성 지반에 주입될 경우(10-5cm/sec 이하), 주입이 전혀 이루어지지 않거나 주입되더라도 할렬주입 형태로 주입된다. 또한 실트 함유량이 10~15%이상인 경우, 고압분사 그라우팅 공법(jet grouting)이나 지반혼합공법(soil mixing)을 제외하면 기존의 그라우팅 기술은 적용이 불가능하다. 그러므로 저투수성 지반을 효과적으로 개량하기 위한 공법이 절실히 필요한 실정이다. EK-Cementation 기법은 동전기 현상을 이용하여 주입제를 주입하기 때문에 기존의 주입공법으로는 적용이 불가능한 저투수성 지반에 효과적으로 주입 할 수 있다.
따라서, 본 연구는 저투수성 지반의 특성을 목적에 맞게 개선하기 위해 주입제를 지중에 침투시키는데 있어서, 환경친화적 동전기 고결(Electrokinetic-Cmentation: 이하 EK-Cementation)공법과 개량효과를 현장에서 정량적으로 분석할 수 있는 실시간 모니터링 기술을 접목한 신개념의 신공법을 개발하는데 그 목적이 있다.
III. 연구개발의 내용 및 범위
본 연구에서는 저투수성지반에 적용이 불가능 했던 기존 그라우팅 기술의 단점을 보완하고 시공이 용이하여 경제적이면서 환경오염을 최소화할 수 있는 환경친화적인 EK-Cementation 기술의 실용화를 위해 주입제의 전기 화학적인 특성에 따른 주입특성 및 개량효과 그리고 개량효과 증진을 위한 최적의 주입제, 주입농도 및 전극배치 등을 실내 단위셀 및 파일롯 실험을 통해 검증한다. 또한, 오염된 지반에 EK-Cementation 기법을 적용했을 때의 원위치에서 고정화/안정화 효과를 실내 실험을 통해 검증하고, 이러한 실내 실험 결과를 통해 도출된 EK-Cementation 기법의 영향인자를 바탕으로 현장시험시공을 실시하여 그 적용성을 검토하고 현장적용을 위한 설계 및 시공 프로세스를 제시한다.
IV. 연구개발결과
- 저투수성 지반에서의 환경친화적 그라우팅 기술 개발
1) 실내모형실험을 통한 주입제 및 농도, 전압경사, 처리기간, 주입속도 등의 영향인자 도출
2) 초기 지반의 강도 대비 강도증진효과 검증
3) 납으로 오염된 현장시료의 검증을 통해 원위치 고형화/안정화 효과 파악
4) 실제 현장시료를 이용한 Pilot Test를 통해 그 적용성 검증
5) EK-Cementation 기법의 현장 적용성 검증을 위한 현장시험시공 실시
6) 비파괴 조사(전기비저항 탐사)를 통한 그라우팅 효과 검증
7) 현장조사와 실내실험을 통한 강도증진효과 파악
- 실시간 모니터링 기술 개발
1) 실시간 계측을 통한 모니터링 인자의 상호관계 규명
2) 실시간 모니터링을 통한 강도발현범위의 간접적 유추
V. 연구개발결과의 활용계획
본 연구에서 개발된 EK-Cementation 기술은 기존 그라우팅 공법에서 불가한 영역인 저투수성 지반을 개량하기 위한 특수 공법으로서 주입제의 고압분사보다는 동전기(EK)를 추진력으로 이용하고 기존 공법들과는 달리 지반 변형과 소음이 거의 발생하지 않으므로 상부에 구조물이 존재하는 도심지의 국부적인 연약지반 개량시 매우 유용하게 적용할 수 있는 기법이다.
그러나 현재까지 개발된 EK-Cementation 기술은 현장시험시공을 통해 현장적용성과 실용화에 대한 검증이 완료되었지만, 아직까지 기술 보급을 위한 다양한 설계 및 시공기준이 확립되어 있지 않은 상태다 따라서 차후 연구에서는 현장시험결과로부터 도출된 문제점의 해결방안과 설계 및 시공조건의 기준수립 그리고 운전최적화에 대한 기술이 완성되어야 할 것이며, 각종 학술발표회를 통해 선진적 기술의 소개와 함께 관련기술 대상업체의 선정을 통해 기술보급을 유도할 수 있는 전략이 수립되어야 한다.