4. 고압분사 주입공법

   1. 공법개요

 고압분사 주입공법은 소구경 노즐을 통하여 물과 지반 경화제를 혼합한 초고압(100 ∼ 400 kgf/cm2)의 분류수를 분사시켜 짥은 시간에 지반을 절삭하고 동시에 절삭한 토사와 치환하거나 혼합하여 지반을 고결시키는 공법이다.

보통 주입공법은 가능한 한 지반의 골조를 파괴하지 않고 그 간극에 접착재 역할을 하는 주입액을 충진하는 것이므로 시공 원리가 전혀 다르기 때문에 주입공법 중에 포함시키지 않는 경우도 있다.

초고속 분류를 수중에 분사시키면 공기 중보다 축상 동수압력(파괴력)의 감쇄현상이 현저히 크게 나타난다. 이것을 흙속의 분사로 보면 간극이 공기로 채워진 지반은 절삭거리가 길고 침수된 지반에서는 짧다는 것을 의미한다. 이 이론을 토대로 현재의 고압분사 주입공법에서는 공기분사 병용기술을 개발하여 유효 절삭거리(유효범위)를 크게 하고 있다.

 2. 공법의 분류

 이 공법의 분류는 분사 노즐의 운동 형태에 따라서 2가지로 분류된다. 그 하나는 노즐을 단일 운동시키는 것으로서 예를 들면 노즐을 연직방향으로 이동시키면서 분사주입을 하면 연직막(또는 판)상의 지중 경화물을 형성시킨다.

또한 노즐을 정지한 상태에서 회전분사하면 수평말(또는 판)상의 지중 경화물을 형성시킨다. 따하서, 단일 운동에서는 막(또는 판)상의 물체를 조성하는 것을 목적으로 한다.

다른 하나는 노즐을 복합운동시키는 것인데 예를 들면 노즐을 회전시키고 연직방향으로 이동하면서 분사주입을 하면 연직 원주상의 경화물이 형성된다.

이상과 같은 노즐 운동형식과 분사 기구의 다소에 따라 고압분사 주입공법을 실용상으로 분류하면 표 4-1과 같다.

3. 공법 적용상 유의사항

 이 공법은 처음에 단일 운동으로서 지중막 형성으로부터 시작되었으나. 그 후 개발된 노즐을 복합운동시키는 원주형성 방식은 지반개량 외에 지중벽, 언더피닝 말뚝 등 그 응용범위가 넓으므로 많이 이용되고 있으며, 공법 적용상의 유의사항은 다음과 같다.

1) 적용지반

지반을 파괴하여 치환혼합시키는 방법이므로 보통의 주입공법과 같이 그 적용지반의 범위가 넓으며, 일반적으로 입경이 큰 모래자갈, 점성이 큰 흙 및 매우 조밀한 사질토 등은 절삭거리가 짧아질 우려가 있으므로 이러한 흙은 피하는 것이 좋다.
조밀한 사질토 등은 절삭거리가 짧아질 우려가 있으므로 이러한 흙은 피하는 것이 좋다.

2) 개량직경

1회의 회전분사로서 될 수 있는 한 큰 개량 지름을 가진 고결물을 조성하는 것이 좋으나, 공정과 공사비에 직접 관계가 된다. 공기분사를 병용하지 않는 CCP 공법에서는 최대 지름이 500mm 정도이지만, 기술개발에 의하여 최근에는 2,000mm 정도도 가능하게 되었다.

최대 개량지름은 토층조건인 토성, 입도, 밀도 및 점착력 등과 분사 파괴력, 분사량(분사계속시간), 노즐의 회전속도 등에 따라 결정되는데 그 메커니즘은 복잡하며, 실제의 시공에서는 경험을 토대로 분사량(분사계속시간)을 조절하여 결정하고 있다.

3) 개량고결강도

개량재(분사액)는 대부분 시멘크 그라우트가 사용되고 있는데 흙시멘트 형태의 고결물이 조성된다. 따라서, 강도는 일반적으로 분사 절삭 후 잔류된 흙입자와 주입 그라우트의 혼합비율에 따라 결정된다.

이 공법의 시공상 혼합비율을 계획적으로 조절하기 곤란하므로 100% 또는 대부분을 시멘트 그라우트로 치환하는 것으로 하며, 설계상의 그 정도의 강도가 필요치 않아도 몇 십 kgf/cm2의 고결물으 조성하는 경우가 많다.