그라우팅공법은 지반 및 재료의 종류에 따라 침투주입(permeation), 할렬주입(fracture), 압밀주입(compaction) 방식으로 구분할 수 있다.

1. 침투주입(Permeation)

사질토와 같이 입자내 공극이 일정하게 형성되고 투입재료가 미세립자로 구성된 경우 주입재가 지반내 공극에 밀실하게 충진되어 지반의 지내력을 증진시키는 방식이다.

디록(D-ROG)공법, SGR, MSG공법등이 해당된다고 볼 수 있다.

2. 할렬주입(Fracture)

점토가 일정량 함유된 지반에 압력을 가하여 재료를 투입할 경우 주입재가 침투 또는 압밀형태로 주입되지 않고 불규칙한 나무뿌리형태의 맥상주입 형태로 주입된다.

할렬주입은 점토가 함유된 거의 모든 지반에서 발생할 수 있으며, 특히 주입압력이 클 경우 발생하기 쉽다.

3. 압밀주입(Compaction)

느슨한 지반에 슬럼프치가 작은 저유동성 재료를 주입하면 주입재료가 침투 또는 할렬형태로 주입되지 않고 주변의 토사를 밀어내면서 빈 공간에 충진되는 주입방식이다.

입자가 큰 재료(모르터 등)를 사용하여 주입압력을 높일 경우 발생시킬 수 있다.

C.G.S공법 등이 있다.

이 외에도 강관과 그라우팅을 접목시킨 마이크로파일공법 등 다수의 그라우팅 공법이 존재한다.

다만, 그라우팅공법을 지반보강에 적용하느냐, 차수용도로 적용시키느냐에 따라 공법별 특성을 정확하게 파악하여 선정하는 것이 매우 중요하다.

왜냐하면 지반보강용 그라우트재와 차수용 그라우트재는 내구성 측면에서 차이가 있으므로 차수용 그라우트재를 지반보강용도로 사용할 경우 장기적인 측면에서 문제점을 유발시킬 수 있다.

1. 침투주입

주입재로 지반속의 토입자의 배열을 바꾸지 않고 입자간의 간극에 들어가 고결하는 지수성과 강도(특히 점착력)를 놓이는 주입형태를 말함

사질토와 같이 입자내 공극이 일정하게 형성되고 투입재료가 미세립자로 구성된 경우 주입재가 지반내 공극에 밀실하게 충진되어 지반의 지내력을 증진시키는 방식이다

D-ROG, SGR, MSG 공법등

2. 할렬주입(맥상주입)

주입압에 의하여 지반이 할렬되어 그 속으로 주입재가 들어가 할렬맥을 형성하여 약액이 맥상으로 지반속에서 주입되는 주입형태. 이 형태는 주로 점성토에서 많이 일어나며, 맥상주입이라고도 함. 점토가 일정량 함유된 지반에 압력을 가하여 재료를 투입할 경우 주입재가 침투 또는 압밀형태로 주입되지 않고 불규칙한 나무뿌리 형태의 맥상주입 형태로 주입된다. 할렬주입은 점토가 함유된 거의 모든 지반에서 발생할 수 있으며, 특히 주입압력이 클 경우 발생하기 쉽다.

3. 할렬침투주입

주로 사질토에서 약액주입을 할 때 주입속도가 크면 주입압이 상승하여 주입부분의 지반을 쐐기모양으로 가르면서 맥상으로 약액이 들어간다. 소위 할렬현상을 일으키는데 이에 따라 약액투과면이 늘어나면 후속약액에 의하여 맥상의 한 지점을 중심을 마치 침투주입과 같은 현상이 각 할렬면의 임의의 지점으로부터 동시에 생겨 어느정도 침투효과를 얻게되는데 이러한 현상을 할렬침투라 부른다. 실제 지반에서는 대게 이러한 형태에 의하여 효과가 얻어진다.

4. 압밀주입

느슨한 지반에 슬럼프치가 작은 저유동성 재료를 주입하면 주입재료가 침투 또는 할렬형태로 주입되지 않고 주변의 토사를 밀어내면서 빈 공간에 충진되는 주입방식이다. 입자가 큰재료(모르터)를 사용하여 주입압력을 놓일 경우 발생시킬 수 있다. CGS 공법 등

5. LW 공법

Water-glass(규산소다)용액과 시멘트 현탁액을 혼합하여 지반내에 주입시켜 지반강화와 차수목적을 얻기 위하여 개발한 약액주입공법. 현재 약액 주입공법 중에서 가장 광범위하게 시공중

6. 시멘트밀크 그라우팅

시멘트-물 현탁액을 사용하여 주로 암반층을 대상으로 지반보강 및 차수층 형성의 목적으로 주입하며 주입재료가 시멘트이므로 높은 강도의 주입효과를 얻을 수 있다. 암반층에서는 천공(AX, BX) 후 싱글패커와 주입관을 설치하여 1.0 shot 방식의 주입을 실시하고 토사층에서는 천공(HX) 후 주입재의 역류현상으로 개량범위를 균질하게 시공할 수 없으므로 시공효과를 높이기 위해 LW 시스템이 효과적이다. 주입재의 겔타임 조절이 불가능하며, 대상지반에 큰 공극 및 공동이 있을 경우 대상토층내 균질한 주입이 불가능하고 액상의 그라우트재가 주입되므로 지하수의 유동이 있는 곳에서는 지하수 오염가능성이 있으며, 주로 토류벽체 배면구조물 등의 안전성을 확보하기 위한 공법으로의 적용성이 높다.

7. MSG(Micro Slica Grouting)

대상지반을 천공 후 이중관 주입 롯드를 설치 한 후 시멘트를 사용한 현탁액 주입재의 침투성능을 향상시키기 위해 마이크로 시멘트의 개념을 도입한 저압주입공법으로 완결형 및 급결형에 의한 복합주입을 스텝별(30~50cm)씩 상향 인발하면서 주입을 실시하며, MSG 약액+특수규산으로 구성된 주입재를 사용. 저압침투주입방식으로 지반을 교란시키지 않고 원지반 조건을 유지 시킨체 주입이 가능하며, 장비의 소형화로 작업면적 확보가 용이하고 주입재료로 실리카졸을 사용하는 경우 주입성능 및 차수효과가 우수하나 사용조건하에서 개량체의 용탈현상 발생으로 장기적인 내구성과 강도의 유지가 어려움

8. MIS(Micro Injection Process Sys.)

차수벽 형성 및 지반보강용 그라우팅공법으로 지반을 천공하여 이중관 및 더블패커를 사용 주입선단 장치를 통해 MIS 초미립시멘트 + MIS 첨가제로 구성된 주입재를 지중에 침투시키는 이종관복상식 저압침투주입공법.

장비의 소형화로 작업공간 확보가 용이하며, 주입재료로 MIS SP를 사용하므로 실트질 모래지반층 및 점성토층에서도 차수효과가 높으며, 1.5 shot 및 2.0 shot 방식을 지반특성 또는 사용목적에 따라 자유로이 선택이 가능하고 급결제로서 규산소다를 사용하지 않으므로 사용조건하에서 강도나 내구성의 저하가 적음.

9. ILW(개량형 LW)

LW의 결점 보완을 위하여 개발된 공법으로 현재 널리 이용되고 있으며, 통칭 LW 공법으로 불리며 구산소다액과 시멘트 현탁액을 혼합하여 지반내에 주입시켜 지반강화와 차수목적을 얻기 위하여 개발한 맥상주입공법으로 일종의 1.5 shot 방식에 의해 주입하며 겔타임 조절이 비교적 용이하고 종래의 LW 공법과 달리 재료의 낭비도 적으며, 현재 맥상주입공법중에서 가장 광범위하게 시공되고 있다.

10. SGR(Spacing Grouting rocket sys.)

물유리계를 주입재로 사용하는 이중관 복합주입공법으로 목적범위를 보다 확실하게 개량하기 위해 특수 선단장치를 이용하여 대상지반에 형성시킨 유도공간을 통해 급결성과 완결성의 주입재를 복합주입하며, 급결주입재는 지반내 대공극을 충진하여 다음단계에 주입되는 완결주입재가 목적범위 밖으로 유실되는 것을 방지하며, 완결주입재가 겔화되지 전까지 액상을 유지하여 미충진된 미세공극으로 침투하여 지반내 공극을 충진하므로 기타 맥상주입 공법에 비해 양호한 차수효과의 기대가 가능. 천공 후 로켓발사로 유도주입을 위한 유도공간을 형성한 후 그라우트재를 복합 주입함으로 주변지반의 융기를 막을 수 있고, 3조식 교반기를 사용하므로, 급결, 중결, 완결의 연속적인 복합주입이 가능하며, 자연상태의 토립자는 교란되지 않고 대상지층의 간극수만 치환하고 그라우트재 주입중에는 주입관의 회전이 없으므로 패킹효과가 크고 매 단계마다 확실한 그라우팅이 가능.

11. ET & G(Effective total & grouting method, 저압분사 주입공법)

다양한 지반조건과 그라우팅공사에 있어 제한된 제반시공 조건에서의 품질요구수준을 수용하기 위해 국내 건설현장에서 통용되고 있는 기존의 지반개량공법들의 사용재료, 주입방식들 중에서 효과적으로 선별, 병용하여 저용한 맞춤형 주입공법.

ET강관과 4조 교반장치, 2.0shot 방식의 ET패커를 사용하므로 겔타임, 주입압력, 개량범위 등이 조절가능, 특수분사벨트를 장착하여 주입효과 극대화, ET강관과 지반개량체의 일체화로 강성과 내구성 있는 차수벽체의 조성이 가능, 현장조건 및 지반특성에 따라 주입재료 및 주입방식의 선택이 자유롭고 시공성, 경제성을 갖춘 환경친화적 공법

12. SCM(Special Chemical grouting method)

맥상, 할렬주입의 단점을 보완 어떠한 지층도 확실하게 구근을 형성시키는 새로운 복합공법으로 순결성과 완결성을 가진 내구성 약액을 사용하며, 2중관 로드에 장착된 특수 선단장치에 스크류 타입의 노즐로 중, 고압의 압력을 이용 분사 회전하면서 상향식으로 인발하여 대상지반을 균일하게 개량시켜 반영구적인 차수벽을 형성 연약지반을 보강하는 친환경적인 공법

13. SCW

저소음, 저진동 차수 토류벽 공법의 필요성과 발생이토, 폐기물 처리 등의 문제점 해결을 위해 개발된 공법. 대상지반내 원위치 토사를 골재로 간주하여 여기에 물-시멘트비가 100%를 넘는 시멘트용액을 주입, 교반 혼합하여 차수 토류벽을 형성하는 공법

오거기의 삼축이 서로 역회전을 하며, 롯드선단에서 주입된 시멘트 용액이 교반날개에 의해 충분히 혼합되기 때문에 차수성이 놓은 주열토류벽체의 형성이 가능하고, 기존 단부의 일부분을 오버랩핑시켜 연속시공하기 때문에 조인트 발생과 누수의 염려가 없으며, 오거기의 삼축이 상호 간섭장치에 의해 일체화 되어 차수토류벽의 수직정도가 높다.

배출이토 발생향이 적어 작업상의 경제적인 효과가 크며, 점성토층에서도 비교적 양질의 벽체가 만들어지나 사질토층보다는 혼합교반 작업시간이 많이 소요된다. 소음, 진동이 매우 적으며, 삼축오거기를 사용하는 경우 단축 오거기에 의한 주열벽공법보다 공기의 단축이 가능하며, SCW 자체만으로 차수를 목적으로 하는 연속벽의 구성이 가능하고 토류벽 등으로 적용되는 경우 토압설계에 따른 응력을 받는 부재로서 각종 보강재를 임의로 사용할 수 있어서 응력에 따른 부재의 경제설계에 대응할 수가 있으며, 설계의 다양화를 꾀할 수 있다.

14. DCM

연약토층내에 시멘트+물을 혼합한 안정처리제를 저압으로 주입하는 심층교반혼합처리공법으로 연약토와 안정처리재를 특수 교반기의 회전에 의해 교반, 혼합하여 차수토류벽 기초지반의 안정성 강화 등의 목적으로 다양하게 적용하며, 롯드 연장연결시 50m 심도까지 시공이 가능하고 시공시 소음, 진동 등의 공해가 적으며, 주변지반의 교란이 적은 신회성이 놓은 공법

15. DWM(Deep Wing Mixing)

오거기를 사용하여 대상 지반내 소요깊이까지 천공하고 현위치 토사와 주입재를 날개형 교반장치와 가압판을 이용하여 지중에서 혼합, 교반하여 차수주열벽체나 토루벽체의 형성을 목적으로 시공하는 심층혼합처리공법으로 시멘트+고화재+물을 혼합한 주입재를 사용하며, 소음, 진동이 작아 도심지 시공이 가능하고 점성토 층 지반에서도 양질의 차수주열벽체 형성이 가능하며, 타 혼합교반처리공법들 보다 경제성에 있어서 우수하나 두께 2~3m 이상의 자갈, 전석층의 경우 작업성이 매우 불량하며, 시공장비가 대형이어서 협소한 공간에서는 작업이 불가한 단점.

16. MCM(In-situ soil mixing pile by multi auger machine and column wall setup method)

날개구조를 갖는 다축식 굴삭장치에 의한 주열식 연속벽체의 구축방법으로 현지토에 고화재(마이크로 시멘트)를 혼합하여 차수 및 지반안정을 꾀하는 공법. 고화재(마이크로시멘트)를 믹싱플랜트에서 슬러리상으로 하고 유압펌프로써 심층 혼합처리기의 선단에 압송하여 차수범위의 사질층 또는 자갈층 전 심도에 걸쳐 안정재 슬러리를 교반날개로 균일하게 혼합시켜 시방기준에 적합한 일축압축강도와 투수계수에 만족하도록 하는 공법. 개량체의 고강도 발현으로 자립 토류벽 형성이 가능하며 무진동, 저소음공법으로 사질토층, 실트층, 자갈층 등에서의 차수토류벽체 형성효과가 우수하나 교량 및 지하 지장물 구간 등에서는 시공능률이 저하되며, Ncl 5 이하 지반에서는 시공시 특별한 시공대책의 수립이 필요하다.

17. SIG(Super injection grouting method)

천공시 압축공기를 동반한 초고압수를 사용, 지반을 절삭하여 경화재를 충전시키는 고압분사배출치환 그라우팅 공법으로 삼중관 롯드를 사용하고 고압분류수에 의한 지반절삭, 분사주입의 과정이 동시에 이루어 지며, 에어리프트 작용에 의해 절삭토를 배출시키므로 지반융기나 인접구조물의 피해를 최소화 할 수 있으나, 배출치환공법으로 슬라임의 처리비용이 추가되며, 공사비가 고가이다. N치 30이상의 사질토에서 점성토 및 사력층 지반까지 효과적인 주입이 가능하나 풍화암반이사 지반에서는 개량체 형상이 어려우며, 통상 적용되는 개량체의 규격은 1,000~2,000mm 개량체의 강도가 크고 차수성과 지반보강효과가 큰 무소음, 무진동 공법으로 슬라임 발생이 많아 주입재 손실이 크며 해수영향을 받는 지층에서는 효과가 낮고 내구성 문제가 발생한다.

18. RJP(Rodin jet pile)

롯드의 선단에 장착된 고압의 노즐을 통한 사수에 의해 지중관입시켜 소정 위치에 도달시킨 후 회전하면서 고압으로 경화재를 지중에 분사하여 원형의 현장타설말뚝체를 형성시키는 공법으로 구조체의 기초보강, 말뚝기초 및 지하굴착의 토류벽으로 적용됨. 상용압력 3,000~6,000 kpa 으로 대규모 연약지반의 급속한 개량이 요구되는 경우 개량효과가 우수하고 말뚝체의 강성이 크고 자립 토류벽으로의 활용이 가능하나 배합비의 변동에 따른 강도특성 및 개량효과의 차이가 크다. 수압이 크게 작용하는 현장세서는 시공효과가 불확실하며, 쏘일 시멘트 말뚝체를 형성시키는 타 공법에 비해 공사비가 고가이며, 초고압분사로 주위 지반의 교란이 크다. 초고압 투입으로 인한 인접건물 및 지하매설물에 피해를 줄 가능성에 유의해야 하며, 인접구조물 및 지중매설물의 변형, 파손 우려가 있으며, 주입재의 손실율이 크다.

19. MJM(Mortar jet method)

시멘트 모르타르를 주상형 고결체 형성을 위하여 고압분사 치환하는 공법(지반, 기초파일보강 및 차수공법, 모르타르 분사 치환공법)으로 3중관 롯드로 개량하고자 하는 임의 심도까지 천공 초고압수와 압축공기로 지반을 고압절삭 이완시녀 지중에 인위적 공간을 형성 시킨 후 롯드를 상향으로 인발하면서 시멘트 모르타르를 분사 주입하여 현지토를 치환함으로서 새로운 주상형 고결체를 형성시켜 지반, 기초파일 보강 및 차수벽을 형성하는 모르타르 분사, 치환공법임. 원지반 고압 절삭과 주입이 단일공정으로 시공성이 양호하고 경제적, 대공극 및 지하수 유속이 빠른 지층에서도 주입재 유실 없이 시공효과가 양호. 모든 지층에서 개량경 형성, 직경조절가능, 완성된 개량경의 강도는 지반특성에 관계없이 설계강도 이상 가능하고 압축공기를 하부에서 상부 표토 방향으로 분사하여 슬라임 배출 유도, 지반개량 목적에 따라 주입재와 약액 변경하여 적용가능. CIP 대용시 별도의 차수벽이 없어도 공기를 단축시켜 경제적이며, 고강토 파일개념을 적용가능. 슬라임 재활용으로 설계 적용시 자재소모 절약 및 원가절감효과 지하수 유속이 빠른 구간에는 내구성 약재를 사용할 수 있다.

20. 더블패커공법

케이싱으로 소정의 심도까지 천공하여 슬리브가 붙은 주입관(외관)을 삽입하여 케이싱과 외관의 사이에 씰재를 충진하여 케이싱을 뽑으면서 씰제의 경화후 더블패커를 장착한 주입내관을 삽입하여 1shot 1차주입 및 2차주입을 실시하는 방식

21. 유기계 주입재

주재는 물유리지만 반응재속의 탄소화물이나 금속의 탄선염 등 그 외의 탄소화합물을 포함한 주입재를 가르킨다. 구체적으로는 유기산, 에스테르유 또는 지알데히드류를 포함한 것이 있다. 무기약액에 비해 고결강도가 크며, 또한 주입에 있어서는 PH 측정과 망간산 카리움 소비량 시험이 필요하다.

22. 무기계 주입재

주제 및 반응재 속에 무기화합물만을 포함한 주입재를 말한다. 반응재에는 무기산, 탄산염 및 중탄산염 등이 있다. 교결강도나 반응률은 유기주입계 정도로 크지는 않지만 주입시 PH 측정만으로도 확인 할 수 있다는 이점이 있다.

23. 2중관 스트레이너

단상식: 이중관 주입롯드로 소정의 심도까지 천공한 후 짧은 겔타임의 약액을 2 shot 으로 주입하는 방식(이중관 순결공법)

복상식: 이중관 주입롯드를 소정의 심도까지 천공한 후 우선 겔타임이 짧은 주입재를 2 shot 으로 1차 주입하여 패커를 형성시키면서 2차 주입으로는 침투형 주입재를 2 shot 또는 1.5 shot 으로 주입하는 방식(2중관복합주입, 다중관 복합주입방식이라고도 함)

24. BOD(Bio chemical oxygen demand, 생화학적 산소요구량)

수중의 호기성 미생물이 증식, 혹은 호흡작용에 의하여 소비되는 용존산소량. 하천수나 해수의 오염물질(유기물)이 미생물에 의하여 무기성 산화물과 가스상태로 분해하여 안정화 될 때에 필요로 하는 산소량이며, 단위는 ppm 으로 표시한다 수치가 크면 하천 등의 수중에는 오염물질(유기물)이 많으며 수질이 오염됨을 의미

25. DO(Dissolved Oxyzen, 용존산소)

수중에 용해되어 있는 산소량. ppm 으로 표시하며 수중의 자정작용으로 또는 수중생물 등에 의하여 불가결한 것으로 통상 청청한 물에는 약 7~14ppm 으로 용해되고 있다. 용해량을 좌우하는 것은 수온, 기업, 염분 등으로 오염도가 놓은 수중에는 소비되는 산소의 량이 많기 때문에 용존하는 DO는 적게 된다. 깨끗한 물일수록 산소는 많으며, 수온이 급격히 상승한다던지 조류가 뚜렷이 번식할 때는 과포화로 된다. 반대로 DO가 줄어들때에는 어패류가 질식한다.

26. 가압탈수현상

고품질의 주입의 경우 주입량을 충분하게 하는 것이 보통이다. 그 결과 생성된 겔이 후속으로 주입되는 약액의 주입압력에 의하여 가압탈수하여 겔의 실리카 성분이 증가하여 충진율을 높이게 되는 현상으로 이 때문에 고결체의 체적이 보통의 충진율 경우보다 작지만 강도증가는 크다.

27. 케이싱 작용

순결형의 약액을 지반속에 주입하는 침투메카니즘에 대해서는 아직까지 불투명한 점이 많지만 지반속에 주입관으로부터 토출되어 아주 가까운 지점에서 약액이 고결되어 그 후로 주입된 약액은 그전의 고결부분을 관통하며 주변을 고결하는 순차적으로 고결범위를 넓혀간다. 이와 같은 약액의 주입고결의 메카니즘을 케이싱 작용이라 부른다.

28. 더블패커공법

케이싱으로 소정의 심도까지 천공하여 슬리브가 붙은 주입관(외관)을 삽이하여 케이싱과 외관의 사이에 씰재를 충진하여 케이싱을 뽑으면서 씰재의 경화후 더블패커를 장착한 주입내관을 삽입하여 1shot 1차주입 및 2차 주입(완결성 약액)을 실시하는 방식