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소일네일링

일반사항

Soil-Nail은 지반자체가 가진 강도를 이용하여 원지반을 지지하는 동바리공의 일종으로 전면접착방식 수지형의 Soil-Nail과 그라우트 볼트를 원칙으로 하되 선단에는 Prestress를 가할 수 있도록 팽창성 조기 급결제(팽창제를 사용하여야 한다.

Sol-Nail공의 선정은 지반의 강도, 절리, 균열의 상태, 용수 상황, 천공경의 확대 유무, 강도, Hole의 거친 정도 및 자립여부, 타설 방향, 시공관리의 용이성, 정착의 확실성, 경제성 등을 고려하여 선택하여야 한다. 이때는 반드시 2~3 종류의 Soil-Nail공을 선정하여 시험 시공, 일반 시험등을 행하여 그 결과를 공사감독에게 제출하여 공사감독의 승인을 득 한 후 시공하여야 한다.

주요재료

Soil-Nail 재질의 선정은 작용효과, 설계도 및 시공성 등을 고려하여 사용하고 Rolled Screw가 있는 SD29의 표준이형철근을 언칙으로 한다. 단, 강도가 양호한 암반에서 변위량이 20mm이상일 때는 항복점이 50kg/mm3이상의 제품을 사용한다. 또한 Soil-Nail의 직경을 29mm를 원칙으로 한다.

시공

시공계획은 Soil-Nail의 경우 시공관리자, 공사공정표, 사용기계 종류 및 중요재원, 사원재료, 정착방법, 정착에 필요한 응고시간 등을 기재한 시공계획서에 따라 시공되어야 한다. Sol-Nail 정착은 지질상황, 시공방법, 사용목적 등을 고려하여 충분한 정착력을 얻도록 시공하고, 천공구멍은 소정의 위치에 소요의 구멍지름을 언칙으로 암사면에 5~15도 각도로 소요의 깊이까지 천공하고 , Nail체 삽입전에 돌가루 등이 남아있지 않도록 주의하여야 한다.

Soil-Nail 천공에서 용수가 발생한 경우와 사방향 Soi-Nail의 천공에 용수가 발생한 경우에는 공사감독의 지시를 받아야 하고, 용수가 많은 곳에서는 현장실정에 알맞도록 배수하고 Sol-Nail공을 시공하여야 한다.

소일네일링 공법의 특징 및 개요
기존 콘크리트 옹벽이나 보강토 옹벽에 비해
  • 토공(흙) 작업량이 줄어든다.
  • 표면을 친환경적(식재, 조형등)으로 꾸밀 수 있다.
  • 경제적이다.
  • 장비진입이나 자재 운반이 어려운 곳에서도 가능하다.
쏘일네일링의 시공 개요

쏘일네일링의 시공은 지반절취, 굴착면을 보호하기 위한 전면보호공, 굴착배면 지반보강을 위한 네일 설치로 대별할 수 있다. 이들의 시공은 지반조건, 주변 현장여건 등에 따라 변할 수 있으나, 시공단계별 일반적인 시공순서는 [그림 3.1]과 같다.

소일 네일링 시스템의 장점 및 단점
장점
  • 원 지반 자체가 구조적 요소의 하나로 이용되고 그 이외의 구조적 요소는 비교적 가격이 저렴한 Nail을 이용한다. 기성 전면판 또는 숏크리트 전면판은 국부적인 파괴 방지에 주로 이용되며, 비교적 얇고 가격 또한 저렴하다.
  • 새로 노출되어진 면에 즉시 숏크리트를 적용함으로써 지반의 느슨해짐을 방지하며, 토체의 함수비 및 강도 변화가 매우 적다. 따라서, 원지반 상태에 가깝게 지반 평형이 유지된다.
  • 주입 Nail 수가 많기 때문에, 하나 또는 몇 개의 Nail이 파괴되더라도 Tie-Back 앵커 시스템처럼 전체 시스템의 안정이 문제되지는 않으며, 급작스러운 파괴는 일어나지 않는다.
  • Soil Nailing은 유연성이 강하므로, 휘어진 Nail을 사용하여 어려운 굴착 형상에도 적용할 수 있다. 또한, 시공 중에 Nail의 배치를 조정함으로써, 현장 지반의 폭넓은 변화에도 대응할 수 있다.
  • 급경사면의 형태가 매우 복잡할 때, 현장 여건 및 토층 별 특성을 감안하여 이에 적합한 구조로 시공이 이루어 질 수 있다.
  • Top-Down방식에 의한 단계별 시공이므로 접근이 어려운 장소와 협소한 공간에서도 작업이 용이하다.
  • 대형기계의 사용이 불가능할 때, 단순한 천공 장비 및 그라우팅 장비만을 사용하며, 시공 장비가 상대적으로 작고, 기동성이 있으므로 시공성이 우수하다.
  • 비교적 작은 소음과 진동을 유발하므로 도심지내에서도 주위에 큰 불편을 제공하지 않는다.
  • 호박돌, 단단한 자갈 지반, 풍화암, 절리가 있는 경암과 같은 지반조건에서는, 소구경 천공이 알맞으며, 엄지말뚝과 Tie-Back 앵커를 설치하는 것보다 경제적이다.
  • 가설 Soil Nailling 벽체를 영구시설의 부분으로 사용한다면, 굴착량과 콘크리트량을 줄일 수 있고, 뒷채움이 필요없게 된다.
  • 시공이 용이하고, 현장에 장애물이 없으므로 안전하며, 공기를 재래 시공법에 비해 50%까지 공기를 단축할 수 있다.
  • 적절하게 설치된 Soil Nail은 안정성을 증가시키고 수평 변위를 저감하기 위하여 Prestress를 가할 수 있다.
  • 숏크리트 마감면은 Nail에 연결된, 상대적으로 유연한 슬래브로 고려할 수 있다. 따라서, 전체 시스템이 불균형 하중에 대하여 국부적으로 과다응력을 받지않고 자유롭게 적응한다.
  • 부식에 대한 조치로서 에폭시 코팅등의 적절한 보강 Nail을 사용하고 마감면을 충분히 두껍게 한다면, 또한 Soil Nailing 시스템을 영구 수평 보강 시스템으로 설계할 수 있다.
단점
  • 세립토에서는 숏크리트 배면에서의 Geodrain 만에 의한 효과적인 지하수의 배수가 곤란할 수 있다. 이와 같은 경우에는 수평 깊은 배수관과 같은 추가적인 대책이 필요하다.
  • 매우 연약한 점토층에서는 인발저항력이 낮아 Soil Nailing 시스템이 적절하지 못하다.
  • 예민한 흙에서는 천공작업에 의해 지반이 교란되어 지지력이 저감되므로 Soil Nailing 시스템을 사용하지 않는 것이 좋다.
  • 팽창성 또는 동해에 민감한 흙에 사용하는 경우, 지반 팽창이나 동결 지하수에 의해 숏크리트 표면부에 부가적인 응력을 | 초래하게 되므로, Soil Nailing 시스템 적용시 매우 주의해야 한다.
  • Soil Nail을 Prestress 주는 기법을 이용한 Prestressed Soil Nail을 사용함으로서 조절이 가능하기는 하지만, Tie-Back 앵커 시스템에 비해 수평 변위가 더 클 수 있다.
  • 암반 절리가 굴착면을 향해 급경사인 경우, Soil Nailing을 사용하는 것은 적절하지 않다.
  • 지하수위가 없는 지반 또는 지하수위 저하에 의해 안정화된 지반에 제한적으로 사용된다.
  • 가설 벽체의 경우에도 Nail을 제거하지 않기 때문에, 영구적인 지하 지역권이 필요하다.
  • 점성토 지반에 사용시 크리프 영향에 세심한 주의가 요구되며, 부식성 토양에 시공될 경우 Nail의 내구성 및 부식성에 대해 | 에폭시 코팅을 적용하여 시공을 하는등의 조치를 취하여야 한다.
  • 영구 Nail 설치시 숏크리트를 이용한 전면판에 대한 미관적 처리에 대하여 적절한 조치를 취하여야 한다.