Evaluation of engineering characteristics and field applicability of inorganic thixotropic-grout for backfilling of shield TBM tail voids

The focus of this study is to evaluate the field applicability of the newly developed inorganic thixotropic-grout in various ways. In order to do this, the volume stability and the permeability of the inorganic thixotropic-grout have been measured and compared to the existing silica type grouts. In addition, the filling capability of the grout into the tail void has been evaluated through both an experiment with a miniature tail-void filling equipment and a test filling at the shield TBM construction site. The volume loss of the inorganic thixotropic-grout after a 14 day-curing under the atmosphere condition was appeared to be minimal. The excellent waterproofing ability of the inorganic thixotropic-grout was confirmed through a permeability test. The toxicity of the inorganic thixotropic-grout has been evaluated through a toxicity test of aquatic fishes (KS M 0111) and the pH value of the liquid eluviated from inorganic thixotropic-grout was measured as an average of 8.0 and a fatality rate of goldfish after 96 hours was 10% or so. The existence of harmful heavy metals in the liquid eluviated from the inorganic thixotropic-grout has been also examined through an atomic absorption spectroscopy (AAS) test. Any of harmful heavy metals were not detected and the detected level of $Cr^{6+}$ and Cd was far below the standard. Based on both an experiment with a miniature tail-void filling equipment and a test filling at the shield TBM construction site, the filling ability of inorganic thixotropic-grout into the tail void was proved to be excellent.

쉴드 TBM 뒤채움용 무기계 가소성 그라우트의 공학적 특성 및 현장적용성 평가

본 연구는 새로 개발된 쉴드 TBM 테일 보이드 동시주입용 무기계 가소성 그라우트의 현장적용 가능성을 평가하기 위하여 체적변화성 및 투수계수를 측정하였으며, 환경영향성 평가를 실시하였다. 또한, 무기계 가소성 그라우트의 현장 시험 시공에 앞서, 쉴드 TBM 모형주입장치 및 후방주입 공동충전 시험체를 이용하여 실내실험을 실시하였으며, 실제 서울 전력구 쉴드 TBM 시공현장에 시험시공을 수행하였다. 기중에서 14일 양생시킨 공시체를 이용해서 무기계 가소성 그라우트의 체적 변화성을 평가한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 체적변화는 거의 발생하지 않았다. 그리고 투수계수를 측정하여 비교한 결과 무기계 가소성 그라우트의 우수한 차수효과를 확인 할 수 있었다. 어독성 시험과 용탈시험을 통한 환경영향성 평가를 수행한 결과, 무기계 가소성 그라우트의 경우 평균 pH가 8.0으로 측정되었으며, 96시간 경과 후 10%의 폐사율을 보였다. 용탈액에 대한 원자흡광분광 시험 결과 용탈에 의한 유해 중금속 성분은 수질관리 기준치 이하로 검출되었다. 가소성 그라우트의 현장 적용성 실험을 위하여 실내 모형실험을 수행한 결과 충전성은 확보되었으며, 실제 시공현장에 적용한 결과 우수한 주입성을 보였다.