어스앙카공 설계시방서

어스앙카공 설계 시방서

1.1 일반사항

(1) 본 공법을 다음의 경우에 사용할 시는 특히 시공의 정밀성을 유의토록 해야 한다.

(가) 개착식 구간 중 토질상태가 다양한 지층으로 구성된 지역이며 굴착 심도가 매우 깊어 토압과 수압 등의 영향을 크게 받는 구간

(나) 공사기간이 2년이상 소요되는 구간의 토류지지용 Acnhor로서 사용되는 경우

(2) 도급자는 시공에 앞서 다음의 사항에 대해 상세한 계획을 작성하여 감독관의 승인을 득하여야 한다.

(가) 공사 예정 공정표

(나) 동원 인원 계획서

(다) 사용 장비 명세서

(라) 시험 계획서 및 양식 등

(3) 도급자는 시공중 발생하는 제반 요인에 대하서는 검토서를 제출하여 감독관의 승인을 받아야 한다.

(4) 현장 시공시 시험에 의거 설계에 적용된 주면마찰저항(τ)의 값이 적절치 못할 경우 을은 제반 시험치 및 계산서를 제출하여 감독관의 승인하에 변경하여 적용할 수 있다.


1.2 재료 일반 사항

(1) 재료의 범위 및 선정

(가) 재료란 Anchor의 기본이 되는 주입재, 인장재 및 Anchor 두부에 사용되는 재료를 말한다.

(나) 본 공사에 사용되는 사급자재는 K.S규격 또는 그와 동등한 제품이라야 하며, 시공전에 품질증명서를 제출하여 감독관의 승인을 받아야 한다.

(2) 주 입 재

(가) 시멘트는 원칙으로 KS L 5201에 규정하는 보통포틀랜드시멘트 및 조강포틀랜드시멘트를 사용한다.

(나) 주입재의 반죽으로 사용하는 물은 기름, 산, 염류, 유기물 등 주입재의 품질을 열화시키는 것이 되어서는 안 되고 되도록 상수도 혹은 그것에 가까운 것을 사용한다. 하천이나 호수의 물을 부득이 사용하는 경우에는 사전에 수질을 확인할 필요가 있다.

(다) 주입재에 골재를 사용하는 경우 골재는 품질, 시공성을 고려하여 선정을 하고, 또 품질의 저하를 초래하는 물질을 포함해서는 안 된다.

(라) 주입재 혼합은 현장의 상황에 따라서 사용하지만 PC강재나 주입재 자체에 손상을 줄 위험이 있는 물질을 함유해서는 안 되고 소정의 강도를 만족시키는 동시에 시공성이 좋은 배합으로 한다. 또 사용하는 재료는 품질이 확실한 것을 사용해야 한다.

(마) Grout 재료는 보통포틀랜드시멘트, 물, 혼합재로서 구성되며 그 표준 배합은 아래와 같다. 

(1m2당)

시 멘 트	물	팽 창 제	W / C
1,390 kg	556 kg	10 kg	40 %

(바) 현장 토질조건 및 Grout 시험에 의거 상기 배합을 감독관의 승인하에 조정할 수 있으나 7일 압축 강도는 최소 170kg/㎠ 이상 28일 압축강도는 250kg/㎠ 이상이어야 한다.


(3) 인장재의 종류 및 가공후의 품질

(가) PC 강연선
◦ 냉간 인발되어 응력 제거된 와이어 스트랜드 KSD 7002 사양에 의한다.
◦ 공칙 직경 : 12.7 mm
◦ 공칭 단면적 : 98.71 mm2
◦ 공칭 중량 : 0.744 kg/m
◦ 인장 하중 : 18,700 kg
◦ 항복 하중 : 0.2% 영구 신율에 대하여 15,900kg
◦ 릴렉세이션 : 80% 초기 하중에서 10시간 후 최대 3%

(나) 덕 트
◦ 덕트는 경질 P.E 형관으로서 파이롯트 와이어로 보강되어 있어야 한다.
◦ 덕트는 1본 생산길이가 10m 정척으로 차수에 효과적이어야 한다. (Bond - Length와 Free - Length의 접합이 필요없음)
◦ 덕트의 마찰계수는 0.3이상이어야 한다.
◦ 덕트는 경질 P.E 파형관으로 다음과 같은 장점이 있어야 한다.
   ㉮ 내식성이 좋다.
   ㉯ 내압성이 좋다.
   ㉰ 부착응력 증대
   ㉱ 만곡성이 좋다.(천공경에의 인입 용이) (최고 곡률 반경 : 5D)
   ㉲ Seepage-Line의 증대

(다) Nose Cone
◦ Nose Cone은 t=4mm의 강판을 압축시킨 재료이어야 한다.
◦ Nose Cone과 Duct의 연결은 접착재로서 압착시켜 지하수의 유입을 완전 방지하여야 한다.

(라) Grpout Hose
◦ 그라우트 호스는 최대 20Bar의 압력에 견딜수 있는 P.E Hose이어야 하며, φ12m/m 또는 φ16.5m/m의 규격을 사용한다.
◦ 스파이럴 보강철근은 재질 XS 40, D 16을 사용한다.

(마) 정 착 구
앵커 두부에 사용되는 대좌, 지압판 및 조임철물을 소정의 기능과 충분한 강도가 있어야 하고 유해한 변형을 일으키지 않는 것으로 한다.

(바) 자유장 피복 Hose
◦ 각 스트랜드의 자유장에 피복되는 Hose의 규격은 φ13.8m/m이다.
◦ 스트랜드와 PE Hose 사이에 Grease를 충분히 충진시킬 수 있는 여유를 가져야 한다.
◦ 자유장과 정착장의 분리지점에 PE Hose를 스틸 크램프로서 압착시켜 분리되지 않도록 충분한 조치를 하여야 한다.


1.3 장 비

(1) 천공장비는 설계도서에 명시된 필요 천공경 및 소요 심도까지 천공할 수 있는 능력이 있는 자주식 천공기라야 한다.

(2) Grout Mixer는 Grout 재료의 계량이 용이하고 혼합과 주입을 동시헤 할 수 있으며, 배합을 항시 확인할 수 있고 주입압력계기는 오차가 없어야 하며, 평균주입압력은 7Bar이상 20Bar까지 낼 수 있어야 하고 검측 가능한 압력계가 부착되어 있어야 한다.

(3) 긴장재크는 필요한 초기 긴장력 이상을 낼 수 있는 재크를 사용하여야 하며, 전체강선을 동시에 긴장시킬 수 있어야 한다.


1.4 시 공

(1) 천 공

(가) 천공방법은 지반조건에 따라 적정한 방법을 선택해야 하며(회전식, 충격식) 원지반 상태에 변동을 주지 않는 방법을 사용해야 한다.

(나) 책임기술자는 토충, 천공길이, 천공경, 각도, 천공시간을 확인하여 기록하여야 하며, 매 천공시 보고서를 작성하여 설계주상도와 항시 비교하여 정착장의 신뢰도 및 Pull-out에 대한 신뢰도를 확인한 후 시공하여야 한다.

(다) 천공이 끝나면 앙카 투입시까지 이물질이 공내에 들어가지 않도록 마개로 봉해야하며, 지층이 불량하여 공이 자립할 수 없는 경우에는 즉시 앙카를 투입하고 Grout 작업을 실시하여야 한다.

(라) 천공시 다량의 지하수 유출시는 고압력 Grouting을 실시한 후 재천공하여 지하수를 용출을 방지하여야 한다.

(마) 소요 천공길이 보다 약 50cm 더 천공하여 천공명으로부터 교란된 물질이 낙하되어도 소요 천공 길이에는 지장이 없도록 하여야 한다.

(바) 천공시 벤토나이트 현탁액은 절대로 사용할 수 없다.


(2) 동선 조립 및 설치

(가) 동선 절단은 스트랜드 캇트 사용을 원칙으로 한다.

(나) 앙카체에 묻은 녹, 먼지 등 유해물질을 제거하여야 하며, 숙련된 작업원이 조립대 위에서 제작 가공하여야 한다.

(다) 자유장 구간의 스트랜드를 벌려서 구리스를 칠하여 각 동선에 충분히 충진시킨다.

(라) 각 스트랜드의 자유장과 정착으로 분리되는 지점을 스틸 크램프로서 압착시킨 후 약액으로 방청한다.

(마) Andhor Body는 삽입 작업대 또는 Crane 등의 장비를 동원하여 삽입하여, Bodydml 위치가 Hole의 Centerdp 위치하도록 주위한다.

(바) 소요의 길이까지 투입후 지지대를 설치하여 Ancher Body를 공내에 유지시켜야 한다.


(3) 1차 그라우팅

(가) 내부 구라우팅 호스와 외부 그라우팅 호스를 번갈아 가며 그라우팅 한다.

(나) 그라우팅은 수맥암반 앙카인 경우 5Bar ~ 10Bar의 압력 그라우팅으로 실시한다.

(다) 필요에 따라 압력 그라우팅은 케이싱 또는 패커압력 그라우팅으로 실시한다.


(4) 2차 그라우팅

(가) 무스축 그라우팅으로 공내에 공극을 충진시킨다.

(나) 그라우팅은 공의 끝부분부터 시작하여 공내의 공기와 지하수가 바깥으로 배출되도록 하여야 한다.

(다) 그라우팅시 정착부로부터 앙카 Plate까지 직접적으로 압력전달이 생기지 않도록 주의한다.

(라) 주입압력은 원지반이 파괴되지 않도록 주입압을 제한하여야 한다.

(마) 그라우팅 완료후 케이블은 충분한 강도가 나오기까지는 교란해서는 안된다.

(바) 그라우팅 작업시 책임기술자가 그라우팅재의 배합, 수량, 그라우팅 압력 등을 기록하여 보존해야 한다.

(사) 그라우팅 재료의 수량은 추후 실 사룡 수량에 따라 감도원의 승낙을 받아 정산한다.


(5)긴 장

(가) 긴장은 책임기술자와 감독원의 입회하에 실시하여야 한다.

(나) 최초로 설치되는 몇개의 앙카 및 지층이 변화된 개소에서의 앙카는 감독원의 지시하 에 인장시험을 행하여 앙카의 신장률을 측정, 안전을 확인하여야 한다.

(다) 앙카를 긴장할 시는 안전상 재크의 뒷편에 작업원의 근접을 금하여야 한다.

(라) 앙카 긴장전 다음 사항을 설정하여 감독원에 제출하여 승락을 득한 후 시행하여야 한다.
◦ 긴장할 앙카의 결정 및 긴장순서
◦ 긴 장 력
◦ 신장량의 계산에 의한 예측
◦ 흙막이벽의 변위 예측
◦ 시험 앙카의 선정등

(마) 긴장시 긴장력에 따른 신장력을 소정양식에 의거 기록하여 감독원에게 제출하여야 한다.

(바) Anchor Head 설치 및 긴장작업
① 스트랜드에 피복되어진 Hose를 Jack에 물릴 수 있도록 소정의 길이까지 벗긴다.
② 정착 머리와 쐐기의 설치시 정착구가 레이턴스에 의하여 더럽혀지지 않도록 반듯이 콘크리트 타설후 설치한다.
  - 케이블의 길이에 꼭 맞게 절단할 필요는 없으며, 소요길이 이상 화보하면 된다.
③ 자동물림 장치가 된 재크의 설치시 소형 케이블용 재크는 손으로 설치할 수 있으며 대형 케이블 재크 설치에는 크레인이나 인양기가 장치된 이동 지지대를 사용한다
④ 센터흘 재크는 유압식 고압 펌프와 연결된다.
  - 긴장 초기에 스트랜드는 당정머리(Pulling Head)에 고정되며, 측정기상의 압력 및 측정 된 신장량은 긴장 보고서에 기록된다.
⑤ 재크가 스트로크 끝부분에 도달하거나 소요 긴장력이 얻어졌을 때 재크의 압력을 풀 면 스트랜드는 정착구에 균일하게 물리게 되며, 재크와 피스톤이 돌아온다.
⑥ 긴장은 소요 긴장력이 얻어질 때까지 계속 반복된다.

(사) 긴장작업이 끝나면 공간에 Grease를 주입하여 밀착시킨다.


1.5 시 험

(1) 도급자는 시험에 앞서 시험방식과 시험종류에 대한 계획서를 작성하여 감독원에게 제출 하고 승인을 받아 시행한다.


(2) 앙카에 대한 시험은 20개소마다 1개소씩 시험함을 원칙으로 하되 감독원의 지시에 의거 그 숫자를 증감할 수 있다.


(3) 시 험 일반

(가) 인발시험(Greep Test)은 지반에 대한 앵커의 극한 인발력을 측정하기 위하여 실시한다. 본 시험의 목적은 앵커재의 설계에 사용한 토질 상수등의 사정이 타당한지 아닌가를 확인하기 위하여 또는 극한 인발력을 미리 알아 둘 필요가 있는 경우 등에 실시한다.

그러나 이 시험은 시공된 어스앵커에 무리한 손상을 줄 수 있으므로 필요한 경우 감독원의 지시에 따라 시험용으로 별도의 어스앵커를 설치하여 시험이 이루어져야 한다. 인접 구간에 어스앵커 시공실적이 많고 특별이 어스앵커의 인장력이 설계치를 초과하지 않을 경우 감독원의 승인하에 인발시험은 계획하지 않아도 무방하다.

(나) 인장시험(Cycle Load)은 원칙적으로 실제로 사용되는 앵커에 있어서 앵커력의 1.2～1.5배의 하중을 계획초대시험 하중으로 하고 설계에 대한 앵커의 안정성을 확인하기 위하여 전체의 5% 정도(20개소당 1개소를 감리자가 임의 선정하여)를 실시한다.

(다) 확인시험은 실제로 사용하는 앵커가 설계 앵커력에 대해서 안전하다는 것을 확인하기 위하여 인장시험을 한 나머지에 대하여 실시한다.


(4) 인장시험 (Cycle Load Test)

(가) Lock off Pressure 계 산
Lock off Pressure는 설계하중의 1.2배에 대응하는 잭의 게이지를 Bar로 환산하여 최대 Bar의 20씩 또는 50Bar를 인장 단계별 증가 하중으로 계획한다.
한편 사용 게이지는 최근 3개월 이내에 검증된 것이라야 하며, Jack은 Mono Type도 사용 가능하나 가급적 Multi Jack을 시험용으로 사용하도록 한다.

(나) 인장절차 및 방법

어스앵커의 인장절차는 다음과 같다.
① Jack 설치 및 유압 펌프를 6분 이상 작동
② 측정기록 없이 50Bar까지 인장하여 Setting
③ "0"또는 Jack이 움직일 때까지 감압
④ 초기 Gauge 읽음
⑤ 50Bar 또는 최대 인장력의 20%씩 증가시키면서 늘음량을 기록
⑥ 최대 인장력에 도달하여 게이지 및 늘음량을 측정하고 6분 동안 최대압력을 유지시킨 후 다시 게이지 및 늘음량을 읽음
⑦ 50Bar 또는 최대 인장력의 20%씩 감소시키면서 늘음량을 기록
⑧ 인장력-늘음량의 관계 Graph 작성


(5)분 석
어스앵커의 인장시험 결과는 다음과 같이 판정한다.
(가) 20Bar에 해당되는 압력을 원점으로 잡고 다음의 두 직선을 Plot 한다.
(a) 

(b) 

위 식에서
Le : 토류벽 밖으로 노출된 Strand (φ12.7mm)의 길이(여유장～0.5m)
Lf : 자유장(Free Length, M)
Lb: 정착장(Bond Length, M)
S : Jack Piston 단면적(㎠)
n : Strand의 갯수
E : Strand의 탄성계수(～2,000,000kg/㎤)
A : Strand의 단면적(㎤)
f : 1+f'
f' : Jack, 정착 System의 Relaxation에 의한 손실(=0.05)

(나) 손실보정
- 쐐기변위(S)에 의한 손실 보정 
 

- 강성이완
  강성이완에 의할 손실의 상당부분은 6분 동안의 적재기간 동안 흡수되고 벽체의 변형에 따른 손실은 통상 고려하지 않는다.

그러므로 Pl은 다음과 같다.
P1 = ( Fw + Lw ) × 1.05 × 968 / S
P1 = P1 × S / 968

앞의 식에서
Fr : 유효인장력
Fw : 실제 인장력 

(다) 판단기 준
① P점은 두 Line 사이에 있어야 한다.
② P-P' 간 지리는 30㎜ 이하이어야 한다.
③ 유효인장력 Fr은 Fw x 0.9 이상이어야 한다.


(6) 어스앵커 반력 측정판(Load Cell)의 설치, 관리 띤 측정

(가) Load Cell은 충분히 검정이 화인된 것을 사용하여야 한다.

(나) 어스앵커 설치로 인하여 발생하는 반력이 Load Cell에 고루 전달되도록 지자판을 정위치에 설치한다.

(다) 어스앵커 인장시 각 스트랜드에 동일한 힘이 가해지도록 인장을 실시토록 한다.

(라) 케이블 연결시 정확한 접합과 방수 연결부의 손상방지를 위해 고무 제품으로 완전 접합을 하도록 한다.

(마) Load Cell의 설치 위치로부터 계측 지점까지 케이블이 연장되어야 하는 경우 지장물에 의해 손상이 가지 않도록 주의하여야 한다.

(바) V.W. Type Load Cell인 경우 충격과 과전류에 민감하게 움직이므로 설치시나 운반 및 관리시 각별히 주의를 하여야 한다.


(7) 각종 시험의 종류는 아래와 같으며, 각 공마다 시행하여야 할 종류는 감독원의 지시에 따라 조정할 수 있다.

(가) 인발시험은 앙카 자체를 인발해서 지반의 극한 인발력을 측정하기 위한 시험으로 동일 앙카에서 3회 이상 실시하여야 한다.

(나) 인장시험은 앙카의 변위 발생 여부의 판정에 바탕이 되는 자료를 얻기 위한 중요한 시험으로 긴장력-변위량, 시간관계를 화실하게 파악하여야 한다.

(다) 긴장시험으로 파악된 앙카의 변위상태를 바탕으로 긴장시험을 하지 않은 앙카에 대하여도 간단한 방법으로 측정하여 인장시험의 Data와 비교하여 안정성을 검토하여야 한다.

(라) 본 구간중 굴착심도가 깊은 구간에서는 이상의 시험 이외에 긴장제를 묶어 군인장시험도 필요에 따라 행하여야 한다.


(8) Grout재 시험에 대한 적성도시험, 팽창도시험, 블라딩시험, 압축강도시험 등을 행하고 결과 보고서를 감독원에게 제출하여야 한다.


1.6 결과 보고서 제출

도급자는 앙카작업에 대한 다음 보고서를 감독원에게 제출하여야 한다.

(1) 완공 도면

(2) 앙카번호 표시도

(3) 천공 및 그라우팅 작업보고서

(4) 긴장작업 보고서

(5) 각종 시험에 대한 보고서

(6) 신장량계산서와 계산 신장량과 실측 신장량의 비교표

(7) 그라우팅재 시험보고서등