A Study on the Effect of Applying Water Seepage Lowering Method Using Swelling Waterstop for Expansion Joint in the Concrete Dam

Most concrete gravity-type dams in and out of the country were constructed by column method to control cracks caused by concrete hydration heat generated during construction, resulting in a certain level of leakage after impoundment through various causes, such as contraction joints and construction joints. However, due to the characteristics of concrete structures that shrink and expand according to temperature, concrete dams have vertical joints and drains to allow penetration. PVC waterproof shows excellent effects in completion of the dam, which however increases the possibility of interfacial failure due to different thermal expansion. Other causes of penetration may include problems with quality control during installation, generation of cracks due to heat of hydration of concrete, waterproofing methods, etc. In the case of Bohyunsan Dam in Yeongcheon, North Gyeongsang Province, the amount of drainage in the gallery was checked and underwater, and it was confirmed that there are many penetrations from drainage holes connected to vertical joints, and that some of the PVC waterproofs are not fully operated. As a new method to prevent penetration through vertical joints, D.S.I.M. (Dam Sealing Innovation Method) developed by World E&C was applied to Bohyunsan Dam and checked the amount of drainage in the gallery. As a result of first testing three most leaking vertical joints, the drain in the gallery was reduced by 87% on the average and then applied to the remaining 13 locations, which showed a 83% reduction effect based on the total drain in the gallery. Summing up these results, it was found that D.S.I.M. preventing water leakage from the upstream face is a valid construction method to reduce the water see-through and penetration quantity seen in downstream faces of concrete dams. If D.S.I.M. is applied to other concrete dams at domestic and abroad, it is expected that it will be very effective to prevent water leakage through vertical joints that are visible from downstream faces.

콘크리트 댐에서 수축이음부의 수팽창성 차수재를 이용한 침투저감 공법 적용효과 연구

국내외 대부분의 콘크리트 중력식 댐은 시공 시 발생하는 콘크리트 수화열로 인한 균열을 제어하기 위해 분할타설을 시행하고 있다. 이로 인해 댐 규모와 관계없이 수축이음부, 시공이음 부에서 담수 후 일정 수준의 침투가 발생하고 있다. 설계에서는 신죽 및 시공 이음부 누수를 고려하여 배수처리를 반영하고 있는 실정이다. 또한 온도에 따라 수축팽창하는 콘크리트 구조물의 특성상 동절기에는 수직이음부 확대가 불가피하다. 이에 대한 대비책으로 수직이음부 내에 2열 PVC 지수판과, 침투를 흘려보낼 수 있는 배수공을 일반적으로 설치하고 있다. PVC 지수판의 경우 댐 준공 초기에는 우수한 효과를 발휘한다. 그러나 콘크리트 댐체와의 열팽창 계수가 다르기 때문에 해를 거듭할수록 수축팽창에 따른 계면 탈락 현상이 발생하고 있다. 이로 인해 차수효과가 떨어져 댐체 하류면까지 흘러가는 침투가 발생할 가능성이 크다. 이 외 침투의 원인으로는 타설 시의 품질관리에 관한 문제, 콘크리트 수화열에 의한 균열발생, 방수 공법 및 재료의 문제점 등이 있을 수 있다. 따라서 콘크리트 댐에서의 침투를 방지하기 위해 수직이음부에서 수팽창성 차수재를 이용한 보강공법(D.S.I.M.)을 개발하였다. 수팽창성 차수재를 이용한 침투저감 공법에 대한 적용효과를 확인하기 위해 경북 영천시에 있는 보현산댐에서 현장 적용성을 검토하였다. 현장조사결과 갤러리 내 배수량을 체크 및 수중 약액 조사를 실시한 결과 수직이음부에 연결된 배수공에서 침투가 많이 발생하는 것으로 확인되었다. 이는 일부 지수판의 역할이 완벽히 이루어지고 있지 않음을 확인할 수 있었다. D.S.I.M.을 적용한 후 갤러리 내 배수량을 확인하였다. 침투가 많은 수직이음부 3개소에 먼저 시험시공을 한 결과 해당부위의 갤러리 내 배수량이 약 87% 저감된 것을 확인하였다. 나머지 13개소의 수직이음부에 적용한 결과 총 갤러리 내 총 배수량 기준으로 83%의 저감효과를 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 콘크리트 댐의 하류면에서 보이는 물비침 및 침투수량을 저감하기 위해서는 상류면에서 수직이음부에서 침투를 방지하는 D.S.I.M.이 유효한 공법임을 확인할 수 있었다. 국내외 타 콘크리트 댐의 경우에도 D.S.I.M.을 적용한다면 하류면에서 육안으로도 보이는 수직이음부를 통한 침투에 대한 보수효과를 기대할 수 있을 것으로 예상된다.