표면 아래: 성공적인 터널 그라우팅을 위한 그라우팅 적용 개요 — TBM: Tunnel Business Magazine

제이크 스완슨(Jake Swanson), 브릿 N. 밥콕(Britt N. Babcock)

터널링은 설계 및 건설 커뮤니티가 직면한 가장 심층적이고 도전적인 건설 유형 중 하나입니다. 종종 물이 ​​있는 지층 내에서 지하를 굴착하는 과제는 달성하기 매우 어려운 일입니다. 터널링 산업과 활용되는 프로세스를 설계, 건설 및 발전시키기 위해 끊임없이 노력하는 모든 분들께 경의를 표합니다. 이 기사에서는 일반적으로 사용되는 그라우트 유형, 그라우트가 일반적으로 사용되는 시기 및 장소, 터널 시스템의 개발 및 건설을 지원하기 위해 그라우팅이 어떻게 활용되는지를 강조합니다. 이 기사는 모든 것을 포괄하거나 지나치게 단순화하기 위한 것이 아니라 터널 건설에 사용되는 그라우트 재료, 기술 및 응용 분야에 대한 개요입니다. 이 문서는 매우 복잡한 프로세스를 요약한 것입니다.

시멘트(미립자) 및 화학적(용액) 그라우트는 터널링 응용 분야에서 좁은 공동/균열, 암석 균열 및 지질학적 공극을 채우고, 정수압을 줄이고, 지하수 제어를 위해 토양에 침투하고, 흐르는 토양을 굳히고, 라이너와 주변 사이의 접촉을 생성하는 데 사용됩니다. 지질학적으로, 터널 라이너의 조인트나 균열을 통해 국부적으로 지하수를 제어하거나, 커튼 그라우팅을 사용하여 전체적으로 지하수를 제어합니다.

시멘트 그라우트는 포틀랜드 시멘트 그라우트 또는 초미세 시멘트 그라우트로 구성될 수 있습니다. 포틀랜드 시멘트 그라우트와 초미세 시멘트 그라우트의 구별되는 차이점은 입자 크기입니다. 포틀랜드 시멘트 그라우트의 입자 크기는 유형 I/II의 경우 평균 50~100미크론, 유형 III의 경우 평균 15~20미크론입니다. 초미세 시멘트는 평균 입자 크기가 3미크론으로 훨씬 작습니다. 참고로 사람의 머리카락 굵기는 약 70마이크론 정도입니다.

그라우트 제품군의 화학적 측면은 두 가지 유형의 그라우트, 즉 화학적 반응성 폴리우레탄 폼과 팽창성 폴리우레탄 폼으로 나뉩니다. 화학적 반응성 그라우트는 아크릴아미드, 아크릴레이트, 아크릴 및 규산나트륨으로 구성됩니다. 아크릴아미드, 아크릴레이트 및 아크릴은 주로 수분 제어에 사용되는 반면 규산나트륨은 임시 구조 지원에 사용됩니다. 팽창성 폴리우레탄 그라우트는 친수성과 소수성의 두 가지 유형으로 구성됩니다. 친수성 그라우트는 일반적으로 물과 반응하여 팽창성 유연한 폼이나 비팽창성 젤로 경화되는 단일 구성 요소 시스템입니다. 소수성 그라우트는 촉매제를 사용해야 하지만 펌핑 시 단일 성분으로 간주되기도 합니다. 이는 일반적으로 경화 중에 팽창성이 매우 높으며 반응하는 데 물이 거의 필요하지 않습니다. 시멘트와 화학 그라우트는 구성과 용도가 다를 수 있지만 대부분 동일한 프로젝트에서 보완적인 제품입니다.

터널은 크기가 마이크로부터 매크로까지 다양하며 물에서 교통까지 모든 것을 전달하기 위해 설치됩니다. 터널 시스템에는 터널 자체, 침입 및 탈출 통로, 필요한 경우 인접한 터널 사이의 교차 통로로 구성된 구성 요소가 있습니다. 그라우팅은 건설 단계 전, 도중, 이후 터널 시스템의 각 구성 요소에 활용되는 기술이 될 수 있습니다. 초기 설계의 일부이거나 예상치 못한 문제로 인해 그라우팅은 터널링 프로젝트의 성공적인 완료 및 기능과 관련하여 알려지지 않은 영웅인 경우가 많습니다. 다음은 터널 건설 중에 필요할 수 있는 그라우팅의 가장 일반적인 목적 중 일부입니다. 아래에 나열되지 않은 특별한 상황이 발생할 수 있습니다.

시공업체가 직면할 수 있는 문제 유형은 사용되는 그라우트 유형을 결정하는 데 도움이 됩니다. 지층, 암석 또는 토양의 그라우팅은 터널 건설 진행 전, 건설 중 또는 건설 후에 발생할 수 있습니다. 선택되는 그라우트 유형은 일반적으로 원하는 결과와 지질 조건에 따라 결정됩니다. 암석 균열 및 균열을 통한 물 침투 또는 터널 라이너의 정수압 감소를 위해 포틀랜드 시멘트는 성능과 경제적 이점으로 인해 일반적으로 선택되는 그라우트입니다. 균열과 균열로 인해 더 미세한 재료가 필요한 경우 계약자는 초미립자 시멘트를 사용해야 할 수도 있습니다. 터널의 발전을 방해하고 잠재적으로 지상 기반 시설 및 건물의 침하 또는 안정성 문제를 일으킬 수 있는 흐르는 모래에 직면할 경우 초미세 시멘트 또는 용액 그라우트를 사용하여 모래에 침투하여 안정적인 모래/그라우트 매트릭스를 생성할 수 있습니다. 터널 굴착 굴착 기계를 발전시키기 전에 충전이 필요한 일부 지층에서는 지질 공극이 발생할 수 있습니다. 포틀랜드 시멘트 그라우트가 자주 사용되지만 해당되는 경우 폴리우레탄 폼을 사용할 수도 있습니다. 터널 굴착기가 단단한 토양이나 단단한 암석의 선형을 굴착한 후 굴착 한계와 터널 라이너 사이에 공간이 생깁니다. 되메우기 및 접촉 그라우팅은 포틀랜드 시멘트 그라우트 혼합물을 사용하여 수행되어 지질과 터널 라이너 사이의 긴밀한 접촉을 달성합니다. 터널이나 샤프트 라이너의 넓은 영역에서 시공업체는 물 침투를 막기 위해 시멘트나 화학 그라우트로 커튼 그라우팅을 수행할 수 있습니다. 폴리우레탄 그라우트는 누출이 접합부나 결함에 더 국한된 경우 종종 사용됩니다.