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공종:건축공사:토공및흙막이:흙막이가시설:소일네일링

소일네일링

개요

소일네일링 공법이란 원지반에 천공을 하여 보강재(이형철근, 스틸바, 스틸파이프등. 통상 14~46mm 철근) 공 내부를 시멘트 밀크로 충진하고 전면은 숏크리트로 처리하여 보강된 토체를 일체화시켜서 옹벽대용, 흙막이구조물, 사면보강공법 등으로 사용된다. 이 공법의 적용은 점차 확대되어 가고 있는 실정이며, 국내에서는 1990년 전후에 도입되어 가설벽체와 사면안정 및 옹벽 등 영구구조물에도 적용하여 급속도로 확산되어 가고 있다.

공법의 비교

구 분 내 용
장 점
  1. 저렴한 공사비
    • 원지반 자체가 구조요소로 활용되며 기타자재 또한 저렴하여 기존 공법대비 약 25%의 공사비가 절감된다.
  2. 경량의 시공장비 및 빠른 시공속도
    • 단순한 장비 사용 및 간단한 시공방법에 따라 접근성에 큰 영향을 받지 않고 빠른 속도의 연속적인 시공이 가능하다.
  3. 현장여건의 적용성
    • 단계별 시공이 가능하여 전체구조체의 기하학적 형상 및 다양한 강도,치수의 적용이 가능하다.
  4. 지반조건 적응성 – 천공경이 작아 표석 및 경암 등에 적용 가능
  5. 유연성 – 지반의 움직임에 대한 저항성 우수
단 점
  1. 벽체의 과다변위
    • 흙막이 높이가 높은 경우 다소 큰 변위가 유발되어 지반침하 우려됨
  2. 지하수에 취약
    • 점성토에서 지반의 포화도 증가는 마찰력 저하에 따른 공사비 증가를 가져오거나 Shotcrete 의 타설을 어렵게 한다.

시공사진

흙막이가시설167.jpg

흙막이가시설169.jpg

시공순서

Nailed-soil 흙막이 구조물의 시공은 3가지 주요한 단계를 반복하게 되는데, 일정 깊이까지의 굴착, Nail의 설치 및 배수, 그리고 전면판의 설치 등이 있다.

Soil Nailing의 기술 및 시공과정은 근본적으로 굴착하는 동안 지반의 이완을 가능한 억제하며, 원지반이 지닌 역학적 성질의 저하를 방지하는데 주목적을 두고 착안 되었다. 따라서 nailling체계(전면판 및 보강재)는 굴착 후 가능한 신속하게 설치되어야 하며, 굴착공사는 종래의 경량 토공장비를 이용해 1.5~3.0m 깊이를 하루 즉 한단계 굴착 깊이로 하여 시행된다.

시공순서는 다음과 같다.

1단계 굴착심도를 (1.0m내외)를 굴착하여 원지반이 자립하는지 확인 후 굴착즉시 원지반의 이완을 막기 위하여 굴착면에 Shotcrete를 타설하고, 요구심도까지 천공하여 nail을 설치하며, Cement Milk로 Grouting함으로써 할 수도 있는데 가시설용인 경우 경험적으로 Wire Mesh 및 횡방향 철근을 설치한 후 2차 Shotcrete를 타설 하여 벽체를 형성하고 원지반의 부착력을 증대시키기 위해 2차 Grouting을 실시하여 1단계 시공을 완료하고 2차 단계 굴착을 실시하여 반복작업을 한다.

1. 굴착(EXCAVATION)

  • 연직굴착 깊이는 설치하고자 하는 네일과 네일 사이의 중간까지 굴착하여야 하며 자립상태로 최소 1~2일간 유지될 정도의 굴착깊이가 되어야 한다.(과굴착 엄금)
  • 굴착 전 상단지표면(또는 배면)은 지표수의 침수방지를 위한 비닐을 덮거나 표면 그라우팅을 실시하여야 하며 폭우를 대비한 표면 배수시설을 하여야 한다.

2. 1차 SHOTCRETE

  • 숏크리트의 시공두께는 설계도서에 준해야 하며 골재, 중사, 혼화재는 재료검수가 필히 시행되어야 한다.
  • 숏크리트면의 품질을 유지하기 위하여 과다한 여굴발생 및 불규칙한 숏크리트의 타설두께가 발생되지 않도록 하여야 한다.
  • 여굴이 과다하게 발생되었을 시에는 동종의 토사를 마대에 담아 여굴 내부에 채우고 숏크리트로 마감하며 필요에 따라 그라우팅으로도 충진, 보강할 수 있다.

3. 천공

  • 천공경사각의 오차는 ±3°를 넘지 말아야 한다.
  • 천공 HOLE 내의 함몰방지를 위해 연약지반, 실트질, 전석층 등에는 반드시 케이싱을 사용하여야 한다.
  • 천공직후 네일삽입을 원칙으로 하며 장시간 천공상태로 방치되어서는 안 된다.
  • 천공 내부를 깨끗이 해주어야 하며 이때 점성토 지반과 같은 특수한 경우를 제외하고는 물을 사용해서는 안 된다.

4. 네일링(NAILING)

  • 네일의 길이는 설계도서에 준하며 여구시설에서 생산된 규격보다 긴 것을 사용하여야 할 때는 COUPLER를 사용, 연결하여야 하며 용접해서는 안 된다.
  • 표면 코팅처리가 되어 있는 네일의 경우 이의 보호를 위한 관리조치를 필히 취해야 하며 코팅막이 벗겨진 경우 반드시 보수코팅을 하여야 한다.
  • 네일의 운반은 인력운반을 원칙으로하며 장비운반 시에는 필히 이중 묶음으로 수평운반하며 네일이 바닥에 끌리지 않도록 조치하고 안전사고의 방지를 위해 유도수 1인을 붙여야 한다.
  • 간격재(Specer)는 설계도서에 준해 설치되어야 하며 공 내부 삽입 시 밀리지 않도록 단단히 결속되어야 한다.

5. 그라우팅(GROUTING)

  • 그라우팅은 천공의 끝부분 가장 낮은 부분부터 주입하여야 한다.
  • 그라우팅은 천공직후 네일삽입과 동시에 실시되어야 하며 공 내부 여굴발생 우려가 있을 경우 그라우팅이 선행될 수 도 있다. 이때에도 그라우팅 직후 네일을 삽입하도록 한다.
  • 전석층과 같이 케이싱을 제거하며 그라우팅을 충진해도 여굴의 발생우려가 있다면 그라우트의 배합비를 달리할 수도 있으며 급결제 등과 같은 혼화제를 병용한다.
  • 그라우팅이 끝난 직후 굴토 또는 브레커 작업을 해서는 안 된다. 이는 그라우트 최소양생시간을 확보하기 위함이며 공 내부의 함몰방지를 위한 조치이다.

6. W/M, 띠장철근, 지압판, 링너트, L/S의 설치

  • WIRE MESH의 겹침 폭과 띠장철근의 겹이음 폭은 시방서에 준해야 한다.
  • 지압판, 링너트, LINE SCREW는 PREE STRESSING을 감안하여 숏크리트면에 밀착되도록 설치되어야 한다.
  • WIRE MESH, 지압판, 링너트, LINER SCREW는 부식우려가 없는 상태로 보관되어야 한다.

7. 배수공 또는 배수재의 설치

  • 네일천공 시 지하수의 유출우려가 있는 부분은 설계도서에 명시되지 않았더라도 그 하단에 일정 깊이 이상을 수평각 이상으로 천공하여 배수를 유도하여야 한다.
  • 그라우트 주입호스에서 유출되는 지하수는 2차 그라우트를 생략하고, 그 위치에 부직포를 감싸 WIRE MESH에 배수 PIPE를 고정시켜 배수구로 이용하고 그 주변에 보강천공을 하여야 한다.
  • 숏크리트 표면에서 발생되는 유출 수는 배수재로 유도시켜 배수 PIPE로 유출시켜야 한다.

8. 2차 SHOTCRETE

  • 연이은 다음단계 굴착은 요구되는 숏크리트 강도의 25%이상이 되었을 때 시행하며, 1,2차 숏크리트의 접착력을 높이기 위해 1차 숏크리트의 면은 깨끗이 유지 되어야 한다.
  • 2차 숏크리트는 기 설치된 W/M, 띠장, 지압판, L/S, 너트 등이 충분히 덮일 수 있는 두께까지 실시해야 한다.
  • 불규칙한 면과 여굴발생 부위의 마감상태를 감안하여 수직도와 평면의 상태가 양호하다고 판단될 때까지 충분한 두께로 타설 해야 한다.

단계별 절취 시 Shotcrete 타설 전까지는 일시적으로 지반의 자립에 필요한 최소한의 강도는 사질토에서는 N〉5, 점성토에서는 N〉3 정도가 필요하다. 부식성 토양에 시공된 장기, 단기 구조물에서는 Nail의 내구성, 장기간에 걸친 이동, 점성토 지반의 Creep 변위에 세심한 주의가 요구된다.

품질관리기준

  • 설계 시 고려된 토질조건과 현장 토질조건 비교 검토하여 시공의 적정성 확보
  • 네일 천공 전 주변 구조물 및 매설물과의 간섭 여부를 확인. 시험천공 및 굴착 사용
  • 지하수나 차수 불량에 의한 용출수가 있는지 확인
  • 천공 시 유출되는 토사 및 유량을 확인하여 천공된 체적보다 유출된 토사량이 많을 경우에는 천공방법에 대한 재검토가 필요. 지반침하 우려
  • 네일의 설치 위치, 각도, 길이 및 양생기간 설계도서와의 일치여부 확인
  • 그라우트의 배합 및 숏크리트의 배합비는 시방서를 참조하여 결정하고, 혼화재의 사용 여부를 검토
  • 숏크리트 타설 시 노즐각도는 직각으로 타설 하여 리바운드량 최소화
  • 시공관리를 위해서 네일의 천공길이와 각도 및 일자,그라우트 주입량 및 주입시기 등을 기록
  • 배수공의 위치는 적합한지 확인하고, 물이 특별히 많이 나오는 구간은 추가적으로 설치
  • 숏크리트의 두께 및 강도 확인. 숏크리트의 두께는 최소 두께 기준. 지반이 연약할 경우에는 먼저 1차 숏크리트를 타설 후 천공하며, 숏크리트의 두께 측정은 굴착면에 핀을 설치하여 노출된 길이로 두께를 산정
  • 숏크리트에 사용되는 와이어 메쉬는 규격에 적합한 제품인지, 겹침 폭은 15cm 이상인지 확인
  • 토사층의 네일 천공 시 내부지층의 교란방지를 위해 가급적 교란이 적은 유압장비를 이용
  • 네일 벽체의 이상변위가 발생할 경우 보강 방법에 대한 일반적인 방법으로 네일의 추가 설치하거나 그라운드 앵커를 적용. 앵커로 보강할 경우 숏크리트전면판의 두께를 고려하여 앵커의 인장력을 적용하고 전면판에는 철판을 설치하여 앵커 브라켓을 용접1)
1)
자료출처 : 토공사업협의회 2006. 봄호 기획특집1-흙막이 지지체의 검토항목 및 해설
공종/건축공사/토공및흙막이/흙막이가시설/소일네일링.txt · 마지막으로 수정됨: 2016/06/06 13:16 저자 bluetree