쏘일네일의 시공방법

▶굴착면과 전면처리

(1) 각 단계별 굴착깊이는 전면이 자립할 수 있는 높이이어야 한다. 자립굴착이 불가능한 경우에는 이에 대한 대책을 사전에 강구하여야 한다.

(2) 굴착장비는 지반교란을 최소화하는 것이어야 하고, 경사면을 매끄럽고 평탄하게 하는 것이어야 한다.

(3) 굴착면의 연약한 부분은 표면처리를 하기 전에 제거하여야 한다.

(4) 필요시에는 굴착면의 안정을 위하여 천공 전에 숏크리트 작업을 하여야 할 경우에는 숏크리트의 타설 후 천공할 위치에 천공직경 정도의 스티로폼이나 패킹 등으로 막아놓아서 천공 시에는 패킹을 제거하여 천공에 의한 숏크리트의 균열 등이 발생하지 않도록 하여야 한다.

(5) 표면처리 두께와 시공단계는 설계도서에 따른다.

▶천공 및 철근삽입

(1) 천공은 주위의 지하매설물, 건물 등의 시설물을 충분히 조사한 후 설계조건에 맞는 천공 장비를 선택하여 주변 시설물이나 지반이 심하게 교란되는 것을 방지하여야 한다.

(2) 지반조건에 따라 다르지만 단계별 연직 굴착깊이는 최대 2m로 제한하고 그 상태로 최소한 1～2일간 자립성을 유지하는 것이 좋다. 일반적으로 설치하고자 하는 네일과 네일 사이의 중간까지 굴착한다.

(3) 천공은 지반 굴착 후 바로 천공하는 방법과 굴착지반의 안정을 위하여 숏크리트 타설 후 천공하는 방법이 있다. 숏크리트 타설 후 천공 할 경우에는 천공 시의 충격에 의하여 숏크리트 벽체에 균열이 발생할 수 있으므로 숏크리트 분사 전에 각 천공위치에 천공경 정도의 스티로폼이나 코르크 마개 등을 설치하였다가 천공 시에 제거하는 방법을 사용하는 것이 좋다.

(4) 천공장비는 보통 크롤라드릴을 사용하는 것이 적당하나 지반특성, 주변구조물 현황 등을 고려하여 유압드릴과 홈드릴 등을 여건에 맞춰 사용하여야 한다.

(5) 천공구멍은 최소한 수 시간 동안 나공 상태를 유지하여야 하나, 최소한의 공벽유지가 어려운 경우에는 케이싱을 사용하고 그라우트를 주입하면서 제거한다.

(6) 천공 중 먼지가 발생하여 주변 가옥 및 건물에 피해를 줄 우려가 있을 때에는 공입구에 집진 장치를 하여야 한다.

(7) 천공 시 1차 숏크리트의 파손으로 여굴이 발생하지 않도록 하며, 여굴이 발생하면 숏크리트로 채우는 것을 원칙으로 한다.

(8) 천공은 설계도서에 표시된 위치, 천공지름, 길이, 방향을 만족시켜야 하며, 오차한계범위는 다음과 같다.

• 네일 위치 : ± 15㎝(수평, 수직간격)

• 네일 길이 : ± 30㎝ 또는 네일 전장의 1/30 이하

• 네일 경사각 : ± 3°

(9) 네일은 자체에 결함이 없어야 하며 그라우트와 부착하는 부분에서는 유해한 흙, 기름 등을 제거하고 사용한다.

(10) 네일의 삽입은 소정의 위치에 정확히 실시하고 그라우트가 경화될 때 즉 재령 28일 강도의 1/2에 도달할 때까지 움직임이 없도록 주의하여야 한다.

(11) 네일 삽입 후 시멘트 모르타르에 의해 방식 처리될 수 있도록 일정한 두께의 그라우팅이 유지되도록 간격재를 일정간격으로 설치하여야 한다. 다만, 영구 네일의 경우는 네일 본체에 에폭시 코팅(epoxy coating) 혹은 이에 상응하는 방청처리를 하여야 한다.

(12) 네일은 이음매가 없는 한 본을 그대로 사용하는 것이 좋지만, 삽입길이가 길어 연결하여야 할 경우는 커플러를 이용하여 연결하고 용접으로 연결해서는 안 된다.

▶그라우팅

(1) 천공 내부벽의 붕괴를 최소화하기 위해 그라우팅의 주입은 네일 설치 전에 하거나 설치된 후에 바로 실시하여야 한다.

(2) 주입방법은 주입관을 구멍바닥까지 늘어뜨려 바닥부터 실시하며 그라우팅이 차오르면 주입관을 서서히 빼내면서 굴착면 끝까지 주입한다.

(3) 지반균열이나 공극이 많으면 그라우팅재의 침투로 예정된 양보다 많이 소요되며 재주입을 해 주어야 한다.

(4) 그라우트의 배합은 공사시방서에 따르며(물-시멘트비는 35～45％ 기준) 그라우트의 품질을 충분히 만족시키고 또 시공상 무리가 생기지 않는 강도를 얻을 수 있도록 한다.

(5) 공내에 네일을 설치하고 무압으로 그라우트재를 공내부에 주입하며 케이싱을 설치한 경우에는 그라우팅 즉시 케이싱을 제거한다.

(6) 현장 토질조건 및 그라우트시험에 의해 상기 배합을 공사감독자의 승인 하에 조정할 수 있으나, 재령일수 3일 압축강도는 최소한 15.8MPa 이상, 28일 압축강도는 최소한 21MPa 이상이어야 한다.

(7) 주입은 무압 또는 저압으로 토사 및 풍화암 구간에는 네일에 설치된 주입 호스를 통하여 공저면부터 1차 주입 후 일정한 시간을 두고 시행되는 2차 주입은 공내의 저면부터 주입호스를 삽입하여 주입한다. 다만, 연암 이상에 설치되는 네일에서는 네일 삽입 후 외부 주입호스를 통하여 공저면부터 1, 2차 주입을 실시하여도 된다. 최종 주입 후 투입구 측의 공간은 숏크리트로 공극을 채워야 한다.

(8) 그라우트가 종료되면 소요강도를 얻기 위한 양생 기간은 최소 1주일이 소요된다. 이 기간 내에는 네일을 인장 또는 충격을 가하는 일이 없도록 하여야 한다. 그러나 보통은 급결재를 사용함으로 소요강도의 80％에 도달하면 (약 1일) 다음 단계의 작업을 실시한다. 필요시 감수제를 사용한다.

(9) 제거식 네일일 경우에는 네일체 덮개가 손상되지 않도록 설치한다.

▶현장 품질관리

(1) 인발시험

인발시험의 목적에 따라 다음표와 같은 시험을 할 수 있다.

-네일의 인발시험 종류 및 실시내용-

① 인발시험 중 프루프 테스트(proof testing)는 지층 혹은 단면이 변하는 구간에서 실제 설치된 네일에 대하여 총 시공 네일 수량의 1％ 이상 실시토록 하며, 공사감독자의 요구가 있을 경우에는 추가로 시험을 하여야 한다.

② 인발시험 중 풀-아웃 테스트(pull-out testing)는 지층변화구간에서 시험용 네일을 적정위치에 설치하여 실시하되 프루프 테스트의 10％ 이상 또는 지반조건에 따라 각 지반별로 실시하도록 한다.

③ 인발시험 할 네일은 장비가 장착될 수 있는 크기의 네일을 선택한다. 또한 네일이 굽은 것은 삼가하여야 한다.

④ 프루프 테스트의 경우는 각 층별로 시공된 네일 중 하나를 선정하여 실시하되 각 층의 네일은 서로 엇갈리게 선정하는 것이 좋다.

⑤ 네일 표면의 이물질(숏크리트, 그라우트액, 먼지 등)을 완전히 제거하고, 지지할 플레이트(plate)는 숏크리트를 완전히 제거한 후 실시하여야 한다.

⑥ 인발 시 네일 표면이 미끄러지지 않도록 후미에 볼팅(bolting) 또는 용접으로 완전히 장착되도록 한다.

⑦ 인발기는 사용 전 반드시 검측을 하여야 하며, 소정의 단계에서 소정의 압력이 유지되는데 무리가 없어야 하고, 하중 측정은 보정된 압력게이지나 하중계로 측정한다.

⑧ 시험자는 시험 직전에 인발하중을 가하는 동안에 시험용 네일이 그라우팅에 대한 상대적인 변위의 발생량을 결정할 수 있는 방법을 제시하여야 한다.

⑨ 시험자는 시험이 이루어지는 동안에 측정과 기록을 하여야 하며, 그 결과가 기록된 용지를 제출하여야 한다.

⑩ 인발위치는 지압판에서 돌출된 네일의 길이는 최소 150㎜ 이상이어야 하며, 인발시험용 네일은 벽체에서 안쪽으로 300㎜까지만 그라우팅을 실시한다.

⑪ 인발시험은 네일에 가해지는 시험하중의 측정과 하중단계별로 네일 끝단의 변위에 대하여 실시한다.

⑫ 재하는 설계하중의 12.5％, 25％,․․․․․․, 125％까지 단계별로 12.5％씩 증가시키고, 시험 완료 후 압력을 서서히 제거하도록 한다.

⑬ 시험의 최대인장력은 네일의 항복강도 60％로 하며, 인장도입은 매 최소 2분 간격으로 시험 최대인장력의 20％씩 점진적으로 증가시키며 인장력을 도입한다.

⑭ 하중의 증가는 1분 이내에 가해져야 하며, 최대한 2분을 넘어서는 안 된다. 다만, 설계하중의 50％ 재하 시에 허용변위량 2㎜가 10분 이내에 발생하는 경우에는 추가적으로 50분간을 더 지속한다. 이 때에는 15, 20, 25, 30, 45, 50분의 시간 간격으로 측정하며, 60분 측정 후에 다음 단계로 넘어간다.

⑮ 기술자의 별도의 지시가 있는 경우나 현장조건이 열악했을 경우, 시험결과가 좋지 않았을 경우에는 추가시험을 실시하여야 한다.

⑯ 시험결과 불합격된 네일은 수평, 수직 방향에 50㎝ 범위 내에 추가 설치하여야 한다.

⑰ 인발시험결과가 설계 시에 가정한 값보다 작아지는 경우에는 시험결과에 의하여 설계를 변경하여야 한다.

⑱ 쏘일 네일링 시험이 끝난 후에는 네일 정착 지지부 주변의 돌출부는 숏크리트로 마감하여야 하며, 전면판을 교체하여야 한다.

⑲ 설계 시 가정한 단위길이당의 인발력을 확인하기 위한 공사감독자의 지시가 있을 때에는 강재의 파단강도보다 인발저항이 작아지도록 짧은 구간만 그라우팅한 희생네일을 지반별로 설치하고 인발시험을 한다.

⑳ 도급자는 시험 전 인발시험에 대한 시험기구의 설치 계획도면이 포함된 시험 계획서를 공사감독자에게 제출하여 승인을 받아야 한다.

(2) 그라우팅 압축강도 시험

① 그라우팅 작업 시에 일축 압축강도시험용 몰드는 KS F 2801에 적합하도록 시험용 공시체를 만든 후 7일 이상 양생하여 일축압축강도 시험을 한다.

② 그라우트의 품질은 28일 강도가 21.4MPa 이상이어야 한다.

(3) 숏크리트 압축강도

① 시공자는 뿜어붙이기 두께, 분진 발생 상황, 균열 발생 상황을 매일 검측하며 숏크리트의 일축압축강도 시험을 200㎡ 당 1번 이상 실시하여야 한다.

② 압축강도시험용 시편제작 방법은 콘크리트 휨강도, KS F 2801에 적합한 시험용 몰드를 사용해서 양쪽판 중 한쪽을 제거한 뒤, 반발대가 유출하도록 70° 정도로 걸치고 상부에서 하부로 뿜어 붙인 후 몰드의 윗부분을 삼각에지(edge)로 고르고 강도시험용 공시체로 한다.

③ 시공 후의 코아 채취는 시공된 숏크리트로부터 코아 보링머신에 의해100×200㎜ 또는 50×100㎜가 되는 공시체를 채취한다.

④ 채취된 시험시편은 KS F 2405에 의해 시험하여 24시간 이내에 8MPa 이상, 28일강도 21MPa 이상을 유지하여야 한다.

⑤ 불량한 숏크리트가 발견되었을 때에는 현장담당자의 입회 하에 불량부분을 제거하고 양호한 콘크리트로 대체하여야 한다.

▶프리스트레스 도입

(1) 프리스트레스는 네일별로 압력 게이지가 부착된 네일용 유압잭을 사용하여야 하며, 도입시기 및 장력은 도면에 명기된 대로 시공을 하여야 하며, 설계 프리스트레스력의 20％를 초과하여서는 안 된다.

(2) 지압판은 쐐기식 정착구에 설치하되 프리스트레스 도입 시 최대장력은 철근에 항복강도의 60％를 초과할 수 없으며 도입장력을 점검할 수 있는 압력 게이지가 부착된 유압잭에 의하여 설치한다.

(3) 임시 숏크리트 전면판은 지반의 절취면을 일시적으로 구속해 주고 지반의 노출을 방지해 주는 것으로 설계 시에는 이러한 역할 외에 자체의 강성은 고려하지 않는다.

(4) 영구 네일에서는 1차 숏크리트 이후 철망 및 띠장철근 설치가 완료된 후 소정의 프리스트레스력이 확보된 후 2차 숏크리트 타설 전에 정착시킨다. 다만, 숏크리트 마감 후 옹벽마감 혹은 PC패널을 재마감하는 경우에는 최종 숏크리트 타설 후 프리스트레스를도입한다.

(5) 가설 네일에서는 2차 최종 숏크리트 타설 후 28일 압축강도가 1/2 이상 도달된 후(통상 24시간 이후) 설치하며, 이 때 숏크리트와 지압판이 충분히 밀착되게 설치하여야 한다.

(6) 제거식 네일에서는 구조물이 완료되어 흙막이 판에 네일의 역할이 완료시점에 네일을 제거하고 공채움을 한다.

▶배수시설

(1) 지하수가 많이 배출되는 곳에서는 굴착지반과 숏크리트면 사이에 배수재를 설치하여 배수하는 벽면 배수시설을 해주어야 한다.

(2) 벽면 배수시설에서 배수재는 일반적으로 네일과 네일사이에 설계도상 지정된 간격, 폭300～400㎜ 정도로 벽체 상단에서 하단까지 수직방향으로 설치되며, 벽체 하단에서는 PVC관에 연결되어 벽체 밖으로 배출되도록 한다.(다만, 굴착면측으로 직접 배수를 할 경우는 50의 배수관을 벽면적 4.5㎡ 당 1개소 이상 설치할 수 있다.)

(3) 표면 배수시설은 굴착선에서 300㎜ 이상 이격시켜 자갈 배수층을 설치하거나 버림 콘크리트를 일정한 높이로 쌓아주고 그 옆 지반의 4～5m까지는 비닐이나 멤브레인 등으로 덮어서 우수가 지층으로 침투하여 굴착 배면의 붕괴를 초래하는 일이 없도록 한다.