지반 앵커의 시공 및 시험방법

▶공통사항

(1) 지하 구조물의 흙막이를 지반과의 마찰력으로 지지하는 앵커에 관한 규정으로, PC강선, 강연선 및 PC강봉을 사용하여 프리스트레스를 가한 앵커에 국한한다.

(2) 지반 앵커는 설계도면에 따라 시공하며, 그 구체적인 시공 순서 및 방법 등에 대해서는 현장의 상황, 특히 지질조건을 검토하여 그에 가장 적합하게 조정하여 시공하여야 한다.

(3) 유기질 실트나 점토 등 강도가 매우 적은 지반에서는 앵커를 설치하여서는 안 된다. 다만, 지반보강을 선행한 후 재천공 하거나 특수 앵커를 시험시공하여 그 효과를 확인하는 경우에는 예외로 할 수 있다.

(4) 지반 앵커의 정착장 선단이 인접 토지경계를 넘지 않도록 한다. 부득이하게 인접대지를 침범할 경우에는 토지소유주의 동의를 얻어야 하며, 지반 앵커가 주변건물의 기초 등에 미치는 영향을 검토하고, 이에 대한 대책을 강구하여야 한다.

(5) 전반적인 거동상태를 장기적으로 점검, 관측 및 계측을 하여야 하며, 필요에 따라서는 재긴장 및 앵커 증설 등 적절한 조치를 취하여야 한다.

(6) 연약 지반에 굴착하는 경우에는 앵커설치 전에 중앙부의 과굴착을 하여서는 안 된다.

(7) 앵커공은 지하수가 과다하게 배출되지 않도록 차수조치를 하여야 한다.

(8) 일반적으로 임시 앵커와 매입식 앵커를 사용하나 필요시 영구 앵커와 제거식 앵커를 시공할 수 있다.

▶천공

(1) 천공경과 천공깊이는 설계도면을 따른다.

(2) 천공깊이는 소요 천공깊이보다 최소한 0.5m 이상 깊게 하여 천공면으로부터 교란된 이물질이 가라앉아 소요 천공깊이에 지장이 없도록 하여야 한다.

(3) 천공직경은 '앵커체 지름＋20㎜'를 표준으로 한다. 토사의 붕괴가 우려되는 구간에는 케이싱을 삽입하여 천공내부의 토사교란 및 무너짐을 방지하여야 한다.

(4) 천공법은 지반조건에 따라 지반을 교란시키거나 공내의 토질이 이완되지 않는 방법을 선택하여야 한다.

(5) 천공 중에는 토층, 천공길이, 천공경, 각도, 천공시간의 확인, 토질조사보고서의 주상도와 비교하여 천공과정의 신뢰도를 확인한 후 시공하여야 한다.

(6) 천공각도는 설계도서에 명시된 각도로서 두부에서 정착부까지 직선을 유지하여야 한다.

(7) 천공 후 지하수가 용출될 경우에는 고압 그라우팅으로 프리그라우팅한 후, 재천공하여 지하수의 용출을 방지하여야 한다.

(8) 천공작업 중 지하수위의 위치변화, 천공속도, 공내 세척시간, 용수, 지반상황 등을 기록하여 보관하여야 한다.

(9) 앵커가 후면의 기존건물 하부를 통과할 경우 앵커의 정착부는 최소한 기초면 하부 3m 이하의 심도를 통과하여야 하며, 앵커의 정착부는 인접앵커의 정착부와 떨어지도록 배치하여야 한다.

▶앵커 제작 및 설치

(1) 앵커의 제작은 시험천공으로 현장지반조건과 설계지반조건을 확인한 후에 하여야 한다.

(2) 강선의 절단은 산소절단기를 사용해서는 안되며, 반드시 그라인딩 절단기을 사용하고,설계길이(자유장＋정착장)에 긴장 및 정착을 위한 여유장(1.0m)을 고려하여야 한다.

(3) 정착장 부위는 각 강선과 그라우팅 호스를 간격재와 클램프를 이용하여 도면에 명시된대로 조립한다.

(4) 패커와 분리되는 자유장 피복호스는 클램프로 충분히 압착시킨 후 에폭시 시멘트로 밀폐시켜야 한다.

(5) 강선을 옥외에 방치할 경우에는 지면에서 일정간격을 띄워서 보관하고 오염이나 부식 방지를 위한 조치를 취하여야 한다.

(6) 앵커체는 천공구멍의 중앙에 위치하도록 하여 천공완료 후 즉시 삽입하고 공벽의 붕괴 우려가 있을 경우에는 케이싱을 뽑지 않은 상태에서 삽입한다.

(7) 소요길이까지 삽입 후, 지지대를 설치하여 앵커체를 공내에 부유시켜야 한다.

(8) 이미 조립된 강선은 휘거나 변형되지 않게 주의하고, 삽입 시 천공구멍에 손상이 가지않도록 하면서 삽입하여야 한다.

(9) 공에서 누수가 있을 경우에는 공입구를 부직포로 막아 토사유출을 방지하여야 한다.

(10) 제거식 앵커인 경우, 앵커 해체용 강선은 앵커 긴장용 강선과 구분되는 색상의 것을 사용하거나 혹은 표식을 실시하여 제거 시 식별이 가능하도록 하여야 한다.

▶그라우팅

(1) 현장제작 앵커는 자유장과 정착장으로 분리되는 지점에 패커를 밀실하게 설치하여야 한다. 

(2) 주입작업에 앞서 시험주입을 실시하여야 하며, 주입압력, 겔타임(gel time), 주변 지반에 대한 영향 및 손실량 등을 파악한 이후에 시공하여야 한다.

(3) 그라우팅은 천공구멍의 끝 부분부터 시작하여 공 내부의 공기와 지하수가 바깥으로 유출될 수 있도록 하여야 한다.

(4) 주입 전에는 주입재의 강도, 재료의 구성 상태, 주입량에 대하여 공사감독자의 확인을 받아야 한다. 주입 시에는 패커 바깥으로 주입재가 누출되지 않고 원 지반이 파괴되지 않도록 적정한 주입압력을 유지하여야 한다.

(5) 그라우팅의 배합, 수량 및 압력 등을 기록하여 보존하여야 한다.

(6) 그라우트의 물-시멘트비(W/C)는 일반적으로 W/C＝45～50％를 사용하며, W/C를 50％ 이상으로 할 경우 사전에 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

(7) 그라우트 압축강도는 7일 강도가 17MPa 이상, 28일 강도는 25MPa 이상 되어야 한다.

(8) 그라우트 주입 시 공 내부의 슬라임 용수를 완전히 제거하고, 정착부에서 그라우팅할 때 압력은 0.51～1MPa으로 하여야 한다.

(9) 혼합된 그라우트는 혼합 후 30분 이내에 시공할 수 있도록 한다.

(10) 가설구조물이 앵커인 경우에는 자유장 부분의 PC강선이 부식되는 것을 방지하기 위하여, 프리스트레스를 가한 후에 실시하는 2차 주입을 하지 않아도 된다.

(11) 그라우트 주입에 사용하는 장비는 다음에 적합하여야 한다.

① 믹서는 2조식으로써 혼합과 주입을 각각 별도로 할 수 있어야 하고, 그라우트가 끝날 때까지 연속적으로 주입할 수 있어야 하며, 검측용 압력계기가 부착되어 있어야 한다.

② 펌프는 규정된 물-시멘트비로 혼합된 시멘트 페이스트를 원활하게 압송할 수 있어야 하며, 평균 주입압력 0.4MPa, 최대 주입압력 2MPa를 줄 수 있으며, 검측용 압력계기가 부착되어 있어야 한다.

③ 급수계량기는 주입재 혼합에 사용된 수량을 2ℓ/㎥까지 측정할 수 있는 계량기이어야 한다.

④ 주입공 연결부에 설치하는 차단밸브는 주입이 완료된 후에도 주입재가 응결할 때까지 요구된 압력을 유지할 수 있어야 한다.

⑤ 컴프레서는 0.6MPa 이상의 압력으로 압축공기를 장비의 각 부분에 송기할 수 있어야 한다.

(12) 그라우팅 품질시험은 작업개시 전에 1회 이상하여야 하며, 시험항목과 시험방법은 다

음과 같다.

① 블리딩 시험은 KS F 2414에 따른다.

② 블리딩 및 팽창률 시험은 KS F 2433에 따른다.

③ 압축강도 시험은 KS F 2426에 따른다.

④ 컨시스턴시 시험은 KS F 2432에 따른다.

▶양생

그라우팅이 종료되면 소요강도를 얻기 위한 양생 기간이 필요하다. 이 기간 내에는 앵커에 인장 또는 충격을 가하는 일이 없도록 하여야 한다. 그러나 급결재를 사용한 경우 소요강도의 80％에 도달하면(약 1일) 다음 단계의 작업을 실시한다. 필요시 감수제를 사용할 수 있다.

▶긴장 및 정착

(1) 최초로 설치되는 앵커와 지층이 변화된 개소에서는 인장시험 또는 확인시험으로 안정성을 확인한 이후에 긴장하여야 하며, 사용 중에는 정확도를 검사하여 실시하여야 한다.

(2) 한 개의 앵커에 있는 개개의 강선을 개개의 긴장기로 동시에 긴장하여야 하며, 강선을 각각 긴장하여서는 안 된다.

(3) PC강선의 긴장 시기는 그라우트를 완료하고 설계도면에 명시된 강도를 확인한 후에 실시하며, 그라우팅 후 지반에 따라 1～3일 이전에 긴장하여서는 안 된다.

(4) 앵커머리의 면과 PC강선은 수직을 유지하여 편심에 의한 강선 파단이 없도록 하여야 한다.

(5) 긴장 시에는 긴장력에 따른 신장량을 소정의 양식에 의하여 기록한 후 공사감독자에게 제출하여야 한다.

(6) 긴장 시에는 띠장의 손상 발생 여부와 배면지반의 이완여부 및 주변 앵커상태를 관찰하여야 한다.

(7) 긴장력의 측정에 사용하는 계기는 공인시험기관에서 검․교정을 받은 장비이어야 한다.

(8) 정착은 적합한 긴장용 잭을 사용하여 인장재의 공칭파단하중 이상의 정착내력을 발휘할 수 있는 쐐기정착방식 또는 너트정착방식을 사용하여야 한다.

(9) 정착시킨 후의 앵커는 정착부의 상태, 벽체의 변형 등을 관찰하여야 하며, 계측 도면에 지정된 앵커는 흙막이 해체 시까지 긴장력을 계측하여야 한다.

(10) 점성토 지반이나 느슨한 사질토 지반에서는 흙막이 앵커의 긴장력이 감소되는 것에 대비하여 재긴장할 수 있는 여유길이를 남겨두어야 한다.

(11) 정착부의 해체는 공사시방서에 따르며, 급격히 긴장력을 푸는 것을 피하여야 한다.

▶현장시험

시공과 설계의 신뢰성을 확인하기 위하여 현장 인발시험 및 크리프시험을 실시할 필요가 있다.

(1) 시험일반

① 인발시험은 지반에 대한 앵커의 극한 인발력을 판정하기 위하여 실시한다. 본 시험의 목적은 앵커체의 설계에 사용한 토질상수 등의 가정이 타당한지 아닌지를 확인하기 위한 경우 또는 극한 인발력을 미리 알아둘 필요가 있는 경우 등에 실시한다.

② 인장시험은 원칙적으로 실제로 사용되는 앵커에 있어서 설계 앵커력의 1.2배의 하중을 계획 최대시험하중으로 하고 설계에 대한 앵커의 안정성을 확인하기 위하여 앵커공사 착수 전에 협의하여 시험천공 및 시험앵커 수(앵커 총 공수의 1～3％)를 결정하여 반드시 실시한다.

③ 확인시험은 실제로 사용되는 앵커가 설계 앵커력에 대해서 안전여부를 확인하기 위하여 인장시험을 실시한 이외의 앵커에 대하여 실시한다.

④ 천공은 주위의 지하매설물, 건물 등을 충분히 조사한 후 설계 조건에 따라 천공하며, 주변 시설물에 위해를 야기하지 않도록 천공 장비의 선택에 유의하여야 한다.(주변 시설물 직하에 에어식 천공기를 사용 시 직접적인 위해 요인이 된다.)

(2) 시험

① 인발시험 및 인장시험은 측정 항목, 재하 하중, 앵커 두부 변위량, 반력장치의 변위량,시간의 변화에 따라 실시한다.

② 인발시험 앵커의 최저 수량은 앵커의 내용 및 기간에 따라 다르며, 계획 앵커의 배치형상, 타설 지반의 타입이 다를 때마다 적용된다.

③ 인발시험의 최대시험하중은 안전대책상의 이유에서 인장재의 항복강도의 95％ 혹은 인장강도의 80％ 중 작은 쪽의 값을 한도로 하고, 경우에 따라 비례한계강도를 상한으로 한다.

④ 인발시험은 콘크리트 타설 후, 주입재의 압축강도가 설계기준강도를 상회한 시점에서 실시한다.