J.S.P 공법(Jumbo Special Pattern)

 

JSP 시공 전

 

 

 

 

 

O JSP 공법의 개요 및 장점

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1) JSP 공법이란?

JSP(Jumbo Special Pattern) 공법은 연약지반 개량공법으로서 초고압(200 kg/cm2) 이상의 Jet류를 이용하여 경화제(Cement 주제를 수중에 현탁시킨 상태의 Slurry를 절삭파괴와 파괴토, 사력 및 경화제의 혼합요건을 동시에 행하면서 주입관을 회전과 동시에 인상함으로서 토립자와 경화제의 긴밀한 혼합 고결체를 형성하여 연약지반을 개량하는 고압분사 주입 공법이다.

 

2) JSP 공법의 장점

① 어떠한 조건과 어떠한 지반에도 확실한 개량이 된다. 보통의 고압분류로 절삭 가능한 지반이라면 연약지반은 물론 다져진 모래층, 자갈층, 연암층 등 어떤 지층이든 응용된다.

② 수직,경사, 어느방향으로도 시공이 가능하며 원주 고결체의 배치, 배열 방식에 따라 목적에 맞도록 다양한 형태로 응용된다.

③ 초고압 분류수로서 강제 파쇄된 부분에만 경화제가 혼합되어 절삭범위(약 0.8m ~ 1.5m)만을 확실하게 개량한다.

④ 시공중의 소음이나 진동이 미미하여 도심지내에서 큰 민원없이 시공이 가능하며, 시공범위 내의 강관 등 기존 매설물이 있더라도 분출수는 기설치된 파이프나 시설물에 대한 파괴작용이 없으므로 안전한 시공이 가능하다.

⑤ 소형 장치만으로 구성되어 비교적 협소한 공간에서도 시공이 가능하다.

⑥ 개량 후의 지반강도는 점성토에서 qu=20~40kg/cm2, 사질토에 qu=40~150kg/cm2 이며, 투수계수는 k=10^-5 ~ 10^-7 cm2/sec로서 유사공법과 비교할 때 강도 및 지수에 있어 효과가 특출한다.

 

 

 

 

 

 

O JSP 공법의 적용범위

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고결체형 및 용도		적용효과	적용분야
단일원주 (Single Column)	1.현장조성 및 지지말뚝 (Bearing Pile) 2.현장조성 마찰말뚝 (Friction Pile) 3.앵커블럭 (Anchor Block) 4.기타	-기초지반의 지지력 증대 -기존구조물 지하매설물의 방호 -항토압 구조물에 걸리는 토압 경감 -굴착 측벽, 주벽의 선행 흙막이 -지중우수방지 -지중침수방지 -Piping 방지 -Boiling 방지 -지중연약개소 주입강화 -부등침하방지	-건축물 기초 및 지하외벽 -교량, 탑, 안테나기초 -도로, 철도기초 -댐, 저수지, 제방,호안, 방조제 -지하저장탱크, 정수장, 수영장, 펌프장의 주벽기초 -지하철 공사 -Shield 공사 -광산갱내의 연약개소 -제반시추 공사중 공내붕괴 개소 -각종 중량물 설치개소 -각종중하물 취급소 기초 -항만, 해안, 하구공사
연속벽체 (Continuous Wall)	1.지하 방호벽 (Protective Wall) 2.지하방수벽 (Cut Off Wall) 3.지하지지벽 (Bearing Wall)
연속반체 (Continuous Block)	1.선단지중보 (Preceding Underground Beam) 2.개량지반 (Improved Ground work)
기타 지중주입 공사

 

 

 

 

 

 

 

O JSP 공법의 원리

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 1) 고압 분류수의 특성

① 고압 분류수의 구조

공기중으로 분사되는 고압 분류수는 Nozzle 출구의 Potentile이 일정하게 추진되는 초기 영역과 교란상태가 충분히 발생한 주요영영 및 불연속류로 되는 미기영역으로 구분되나, JSP의 해석에 중요한 변이 영역도 유의하여야 한다.

 

JSP의 기초구조

 

② 분사선상의 유압

JSP중심선상의 동압 및 속도가 흙의 파괴 및 혼합 교반현상에 미치는 영향은 크다. 수중분사시, 감소율은 보다 크다. 이 감소율은 다소 줄이자면,  Nozzle의 모양이나 다듬질의 개량, Nozzle에 이르기까지의 관내 유동상태의 변이를 행하면 되나, 여기에는 한계가 있다. 그리하여 더욱 감소율을 줄이려면, 공기중에서와 같은 수분류의 조건, 즉 지중에의 공기층을 확보하기 위해, Nozzle 출구 가까이에서 공기를 방출 시키면, 물의 분류가 그 공기를 끌어들여서, 동압감소는 줄어들며, 따라서 수분류도 먼 곳까지 이르게 된다. 

이와 같이 고압분류에다 공기를 이용하므로서, 절삭능력은 크게 향상되는 것이다.

 

 

③ 고압분류에 의한 지반의 파괴구조

고압부류에 의한 지반의 파괴는 물의 분류가 갖는 동적 에너지를 이용하여 지반을 파괴하는 공법, 즉 액체로서 고체를 파괴코자하는 시도로서, 그 굴착기구도 복잡하고, 그 굴착효과는 지반의 물리적, 역학적 성질에 따라 현저하게 다르므로, 현재까지 이 굴착 기구가 이론적으로 설명되고 있지 않다. 그렇기는 하나 수력에 의한 굴착요인에 대하여 제창되고 있는 주요 사항을 도시하면 다음과 같다.

초고압류의 분사	분류의 동압작용(Dynamic Pressure)
	물방울의 격력(Impact Force)
	물의 쐐기 작용(Wedging)
	분류의 진동 가하(Load of Pulse-Jet)
	케비테이션 현상(Cavitation)

 

이들의 요인은 단독으로 활용하는 것이 아니고, 분사 압력이 대체적인 분류수의 유량 및 Nozzle 로부터 지반면까지의 거리에 의하여, 복합적 또는 상승적으로 파괴 작용을 할 것이라 생각된다.

 

 

 

 

 

 

 

O JSP 공법의 시공 모식도

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1) 시공계통도

 

① 시멘트 Silo ② 계량기 ③ 그라우트 믹서 ④ 수중 Pump ⑤ 물탱크 ⑥ Agitator(교반기) ⑦ 흡입 호스 ⑧ 초고압펌프 ⑨ 초고압펌프 조작반

⑩ 고압호스 ⑪ Compressor ⑫ 에어호스 ⑬ Double Swivel ⑭ 시추기 ⑮ 더블 롯드 ⑮ NJV ⑮ 토양개량범위

 

 

 

 

2) 표준시공배치

 

 

 

 

3) 유효지반 개량경(R)

표준시공개량(Pump 토출압력 200kg/cm2, Pump 토출량 60l/min, Nozzle구경 3mm, 양관 Pitch 2.5 cm,  풍량 1.0m3/min)

하에서의 유효개량경은 아래와 같다.

토질	점성토		사질토			사력	호박돌
N Value	0 ~ 2	3 ~ 5	0 ~ 4	5 ~ 15	16 ~ 30
유효경	1.0 m	0.8 m	1.2 m	1.0 m	0.8 m	0.8 m	0.8 m

※ 단열시공 공간격 = 0.8R, 접촉부의 유효시공폭은 0.6R, 복열시공열간 거리 = 0.7R

 

 

 

 

 

4) 시공순서도

 

① 시추(삭공) : 지반조건에 따른  Rod회전속도, Spindle Stroke, 소정의 방향, 계획심도에 따라 천공한다

② 시추완료 : 계획심도까지 천공이 완료되면, JSP시공상태로  Rod 회전을 바꾸고 맞춘다.

③ JSP 분사 : Air Jet를 시동하고, 천공 주입수를 시멘트 밀크 주입으로 바꾸면서 시공한다.

④ JSP Grouting  조성 : Rod를 서서히 회전과 동시에 인상하면서 시공한다.

⑤ JSP Grouting 조성 완료 : 소정의 위치까지 시공이 완료되면 다음 위치로 이동한다.

 

 

※ 참고자료

2023.01.26 - [강박사의 토목이야기] - JSP(고압분사) 시공관리 지침

2023.02.03 - [강박사의 토목이야기] - 그라우팅(Grouting) 공법 / 지반주입공법

2023.10.10 - [강박사의 토목이야기] - 지반개량 공법비교표(몰탈그라우팅,약액그라우팅,고압분사)

2024.01.03 - [강박사의 토목이야기] - 고압분사교반 공법의 특징과 설계기준