주입배관에 대해 좀더 자세하게 알아봅시다

배관구경과 길이

 

작업장소가 협소하거나 공사기간에 여유가 있어서 한 번에 1개 주입공에 대해서 그라우팅을 할 때는 소규모의 장비와 짧은 배관시설이면 충분하고,

주입장비를 소규모의 트레일러에 적재하면 이동성이 뛰어나 주입배관을 짧게 하여도 주입공에 근접시킬 수 있어 주입작업을 훨씬 효과적으로 실시할 수 있습니다.

즉 주입배관의 길이가 짧을수록 좋다는 것입니다.

 

주입체계도

 

그러나 작업장 면적이 넓으며 여러 공의 주입을 동시 또는 연속적으로 실시하여야 할 경우나

천공장비로 인해 이동의 제약을 받거나 여러 가지 주입재료의 적치장소가 넓을 때는 이동식으로 할 수 없어 수개의 주입장을 고정시키고 주입장에서 생산된 주입재를 주입배관을 통해 보내는 방법이 좋습니다.

주입배관의 내경은 25mm가 적당하며 이보다 클 때는 주입재의 운반속도가 떨어져 주입재의 분리현상이 심해지면서 막힘 현상이 더 잘 생기게 됩니다.

잘못 이해하면 주입배관의 구경이 클수록 펌프 부하량이 적은 것으로 생각될 수도 있으나 주입제가 부배합으로 딕소트로피 상태일 때는 그렇지 않습니다.

즉 주입재의 운반속도가 빨라야 빙험항복점 이하가 되어 유동상태가 되며, 반대로 속도가 느려지면 펌프가 밀어 보내기 어려운 시멘트풀의 상태가 되면서 주입배관과 주입공 상부의 각종 장치가 막혀버릴 가능성이 커집니다.

25mm 또는 그보다 작은 구경으로 주입배관을 하여야 하는 또 다른 이유는 적은 양의 주입재가 주입공 내로 들어가야 주입재가 더 빨리 틈새로 들어가기 때문입니다.

주입재의 물/시멘트 비가 적을수록 구경이 작은 것이 더 좋습니다.

그 외 에도 주입배관 세척으로 인한 시멘트 폐기량도 적으며 배관비용과 설치비용도 적게 듭니다.

주입장부터 주입공까지 25mm로 배관하고, 고속믹서와 좋은 펌프를 사용하면 300~600m까지 시멘트 단일주입이 가능합니다.

그러나 주입거리는 펌프의 능력, 주입재료, 혼화재 사용여부 및 지형적인 조건에 따라 크게 좌우됩니다.

배관시설을 잘하면 시공관리도 편리하고 효과적인 시공이 되나 불필요하게 구경이 큰 배관을 하거나 주입배관을 짧게 해도 되는 곳에 길게 하는 등 적절한 조합을 하지 않으면 경제적인 면에서나 시공관리 측면에서 좋지 않습니다.

 

주입 체계모습

 

순환식 배관의 관리

 

순환식 배관을 하는 가장 큰 이유는 주입대상 구간에서 주입되지 못하는 나머지 주입재를 파커 상부에서 교반기로 되돌려 보내고자 하는 것입니다.

주입배관은 반드시 순환식으로 해야 하는 것은 아닙니다.

그러나 일반적으로 순환식으로 하는 이유는 관리가 훨씬 편하며, 갑작스럽게 배관이 막히거나 주입압력에 의해 암반에 변위현상이 발생하거나 주입재의 표면누출이 심할 때처럼 압력을 급히 줄여야 할 때에 신속히 대처할 수 있기 때문입니다.

비순환 배관방식은 주입재가 부배합이고 주입재가 더 이상 들어가지 않을 때 배관의 막힘 현상 발생위험이 큽니다.

주입공에 대해 최초 주입을 시작할 때는 주입재가 교반기로 되돌아오고 난 후 주입재를 공내로 보냅니다.

공내 주입 초기 단계에는 수분 간 저압력 상태를 유지하면서 주입재 누출, 공과 공간의 주입연결, 암반의 변위여부를 확인해야 합니다.

압력은 파커에 부착되어 있는 주입량 조절밸브를 조작하여서 조정합니다.

파커의 압력은 최대 설계압력보다 약간 높게 유지하고 주입이 본격적으로 이루어질 때 주입량 조절 밸브를 조절하면서 약간 낮춥니다.

주기적으로 주입공 내의 주입수 배출을 위해 잠시 공내 주입을 중지할 때는 순환배관의 밸브를 완전히 개방시켜야 합니다.

압력조절용 리턴밸브는 주입재가 빠르게 전량 주입되는 경우를 제외하고는 완전히 닫아놓아서는 안됩니다.

주입이 계속되면 공내 주입량은 줄어지면서 잘 들어가지 않은 현상이 일어나는데 이때 파커에 부착된 발브로 주입량을 조절합니다.

순환식을 때는 스냅 커프링과 같은 것을 부착하여 막힘 현상이 발생할 경우 즉시 배제할 수 있도록 하여야 합니다.

주입이 계속되는 경우 주입배관은 8시간마다 세척을 실시하여야 하며, 수개월씩 장기간 사용할 때는 주기적으로 해머로 주입배관에 충격을 가하여 배관에 붙은 시멘트 잔재를 털어내야 합니다.

막약에 순환배관이 막히거나 긴급히 주입 재순환을 중단시켜야 할 때를 대비하여 펌프에 측면관을 연결하여 교반기로 직접 빼내는 장치를 해두어야 합니다. 또 다른 이유는 배관호스에 저압을 유지시켜야 함에도 펌프의 속도만으로 적절하게 조절하지 못할 때는 측관을 이용하는 것이 편리하기 때문입니다.

심하게 더운 날씨에는 주입배관을 덮어서 주입재의 온도를 낮추어야 하며 추운 날씨에는 온도가 내려가지 않도록 해야 합니다.

 

주입장의 위치

주입공이 경사면에 위치하고 있을 때는 주입장을 가장 가까이 설치하는 수밖에 없습니다.

주입장은 주입공 위치보다 높은 곳에 위치시키는 것이 낮은 곳에 설치하는 것보다 훨씬 좋습니다.

즉 주입장이 주입공보다 높은곳에 있으면 주입배관에 주입재의 정수도압이 가해지면서 펌프의 힘을 덜어줍니다.

반대일 때는 즉 낮은 주입장에서 높은 위치의 주입공으로 주입재를 보낼 때는 압상에 그만큼 힘이 더 들게 됩니다.

그러나 리턴배관에 걸리는 압력은 그 반대임을 고려하여야 합니다.

즉 순환배관을 통해 교반기로 돌아가는 주입재의 속도가 빨라서 정수두압력이 크면 호스를 납작하게 하면서 배관이 굽은 곳에서 막힘 현상이 일어나기도 합니다.

이때는 리턴배관의 끝부분에 밸브를 달고 일부분만 열어 놓으면 되돌아가는 주입재의 속도를 줄일 수 있어 문제를 해결할 수 있습니다.