Forecasting and Assessment of the Grouting Effect, using a Numerical Model, to Prevent Groundwater Inflow during Excavation of a Vertical Shaft for a Selective Intake Structure

The vertical shaft of a selective intake structure, which is constructed in a large reservoir, is required to be impermeable and to employ a grouting technology to prevent water inflow from the reservoir or surrounding ground. In this study, groundwater inflow is estimated using a numerical model for two cases (i.e., grouting or non-grouting cases at the exterior of a vertical shaft) and compared with data measured during an excavation at the construction site of a selective intake structure in the Soyang reservoir, Korea. Groundwater inflow is estimated to range from 444 to 754 $m^3/d$ in the case of non-grouting and from 58 to 95 $m^3/d$ in the case of grouting. The groundwater inflow measured in a vertical shaft, which ranges from 30 to 100 $m^3/d$, is similar to the simulated amount. It is recommended that before the excavation of a shaft, water inflow is estimated using a numerical model and a grouting test to ensure excavation stability and improve excavation efficiency.

선택취수설비 굴착시 지하수 유입 방지를 위한 그라우팅 효과의 모델링 예측 및 평가

대규모 저수지에서 상수원 선택취수설비의 수직구 굴착시 저수지 및 주변 지층으로부터의 지하수 유입이 발생할 수 있어 그라우팅을 통한 차수가 요구된다. 본 연구에서는 소양강댐 우안의 선택취수설비 공사 중에 발생할 수 있는 지하수 유입량을 그라우팅 실시 여부에 따라 모사하고 시공 중의 실제 유입량과 비교하였다. 수직구에 그라우팅이 시공되지 않은 경우에는 445~754 $m^3/d$, 그라우팅이 시공된 경우에는 58~96 $m^3/d$의 지하수가 수직구내로 유입되는 것으로 예상되었으며, 실제 그라우팅을 거친 후 굴착 과정에서 배출된 지하수량을 측정한 결과 30~100 $m^3/d$의 범위를 보여 예측 수량과 유사한 것으로 나타났다. 수직구의 작업 안정성 확보 및 원활한 공정을 위해서는 수치모델을 활용한 그라우팅 효과의 사전 평가가 필요하며 이를 근거로 그라우팅 시공을 선행한 후 굴착이 진행되는 것이 필요하다.