그라운드 앵커 설계, 시공 유지관리 매뉴얼(중)

목 차 제 1 장 총 칙 1.1 목적 1.2 적용범위 1.3 용어 정의 제 2 장 설계 2.1 설계일반 2.1.1 기본계획 2.1.2 앵커의 구성 2.1.3 앵커의 분류 2.2 설계․시공을 위한 조사 및 계획 2.2.1 일반사항 2.2.2 일반조사 2.2.3 지반조사 2.3 그라운드앵커의 설계 2.3.1 앵커의 배치 2.3.2 작용하중, 필요억지력 산정 2.3.3 설계앵커력 산정 2.3.4 초기긴장력 및 유효긴장력의 결정 2.3.5 앵커체 정착 그라우트의 허용부착응력 2.3.6 앵커체의 주면마찰저항과 지압저항 2.3.7 인장재의 선정 2.3.8 앵커의 길이 2.3.9 앵커의 안전율 2.3.10 앵커를 포함한 전체 구조계 2.4 그라운드앵커 두부의 설계 2.5 그라운드앵커 수압판의 설계 2.5.1 수압판 설계 일반 2.5.2 철근 콘크리트 수압판 2.5.3 프리스트레스트 콘크리트 수압판 2.6 앵커 설계의 재료 2.6.1 재료일반 2.6.2 인장재 2.6.3 정착구 2.6.4 주입재 2.6.5 방청용재료 제 3 장 시공 3.1 시공계획 3.1.1 가설비 3.1.2 시공 및 시공관리 3.1.3 안전대책 및 환경오염 방지대책 3.2 천공 3.2.1 일반사항 3.2.2 비계공 3.2.3 천공기기 3.2.4 천공정밀도 3.2.5 천공 시 용수대책 3.2.6 천공 시의 누수대책과 수밀성 평가 3.3 앵커체 제작 3.3.1 재료 보관 3.3.2 앵커의 조립·가공 3.3.3 앵커의 삽입·고정 3.4 그라우팅 3.4.1 일반사항 3.4.2 주입재의 배합 3.4.3 주입 3.4.4 혼합 3.4.5 양생 3.4.6 지하수 오염 3.5 긴장․정착 3.5.1 일반사항 3.5.2 긴장․정착의 시기 3.5.3 긴장․정착의 방법 3.5.4 재긴장 3.5.5 방청유의 주입 3.5.6 긴장력 3.5.7 긴장관리 3.5.8 충전주입 3.5.9 앵커제거 3.6 시험 3.6.1 일반사항 3.6.2 인발시험 3.6.3 인장시험 3.6.4 확인시험 3.6.5 리프트오프 시험 제 4 장 유지관리 4.1 점검을 통한 앵커의 유지관리 4.1.1 유지관리의 정의 4.1.2 유지관리 업무 4.2 안전점검 4.2.1 일반사항 4.2.2 측정항목 4.2.3 초기점검 4.2.4 정기점검 4.2.5 정밀점검 4.2.6 긴급점검 4.2.7 점검기록 4.3 정밀안전진단 4.3.1 일반사항 4.3.2 정밀안전진단 방법 4.3.3 정밀안전진단 계획 4.3.4 정밀안전진단 시 조사 및 시험 종류 · 4.3.5 사전조사 4.3.6 두부 상세조사 4.3.7 리프트오프시험(Lift Off Load Tests) 4.3.8 두부 배면조사 4.3.9 유지성능확인시험 4.3.10 방청유의 시험 4.3.11 잔존긴장력의 모니터링 4.3.12 초음파 탐상 시험 4.4 보수․보강 및 대체․신설 4.4.1 대책공 개요 4.4.2 대책공

제 4 장 유지관리

4.1 점검을 통한 앵커의 유지관리

4.1.1 유지관리의 정의
시설물과 부대시설의 기능을 보존하고 이용자의 편익과 안전을 도모하기 위하여 일시적으로 또는 정기적으로 시설물의 상태를 조사하고 손상부에 대한 조치를 취하는 일련의 행위를 유지관리라 한다.
4.1.2 유지관리 업무
앵커로 보강된 구조물 및 지반은 관리주체가 정기적으로 점검, 관측 및 계측을 실시하고 이상 발생 시 적절한 대책을 강구하여 시설이 제 기능을 발휘할 수 있도록 해야 한다.

[해설]
앵커 또는 앵커로 보강되는 구조물 및 주변지반은 관리주체가 정기적으로 점검, 관측 및 계측을 실시한다. 또한, 태풍, 폭우 등의 이상기후 또는 지진이 발생한 경우는 필요에 따라 신속히 점검을 실시한다.
앵커 또는 앵커로 보강되는 구조물 및 그 주변에 변위, 변형, 균열 등이 발생한 경우에는 관측 및 계측결과를 검토하여 필요시 보강, 재긴장, 앵커의 추가 시공 또는 긴장력 완화 등에 대해 적절한 대책을 강구한다.
점검, 관측 및 계측의 목적은 시공된 앵커 및 앵커로 보강된 구조물이 사용기간 중 그 기능을 충분히 다하는지 여부를 확인하고 필요한 조치에 대해 검토하는데 있다.
앵커는 지반이나 지하수 등 주변 환경에 영향을 받기 쉬우며, 불완전한 방청 처리에 의한 파손이 발생할 수 있고, 파손개소는 인장부, 앵커두부에 집중되어 발생한다. 따라서 유지관리 점검에 있어 이러한 사항을 고려하여 조사하도록 한다. 또한, 폭우 등의 이상기후 또는 지진이 발생한 경우 조속히 임시점검을 실시하고 앵커 및 주변환경의 변화를 확인하여야 한다.
앵커시설의 유지관리 효율성을 극대화하기 위해서는 앵커두부나 앵커로 보강되는 구조물의 변형을 정기적으로 점검하고, 주변지반의 거동을 관측․측정하며 앵커의 잔존긴장력의 변화 추이에 대한 점검 등을 실시할 필요가 있다.
부상방지앵커의 경우도 영구앵커와 마찬가지로 부식에 강하며, 하중의 재하 및 제하가 가능한 형태로 선택하여 주변환경 및 구조계의 변화에 따라 적절한 유지관리가 가능하도록 하는 것이 바람직하다. 흙막이 구조물의 보강을 위한 앵커 중 2년 이하의 기간동안 사용되는 가설앵커의 경우는 시공 중 안전관리계획을 적절히 수립하여 전체 공사현장의 안전관리 차원에서 관리하여야 한다.


4.2 안전점검

4.2.1 일반사항
앵커시설의 점검에는 초기점검, 정기점검, 정밀점검, 긴급점검이 있다. 평상시에는 정기적으로 정기점검 및 정밀점검을 실시하며 호우나 지진시, 중대한 손상이나 변형 발생시에 긴급점검을 실시한다. 앵커구조물의 점검은 앵커두부, 정착부 지반변형 등의 외관상태와 비탈면 안정에 큰 영향을 미치는 긴장력 변화에 유의하여 실시한다.

[해설]
앵커시설의 점검은 앵커의 설치상황 등을 고려하여 필요한 항목에 대하여 실시한다. 앵커 시설의 점검방법으로는 육안점검에 의한 방법과 각종 시험이나 계측에 의한 방법이 있지만, 일반적으로 육안점검에 의해 인장재의 파단, 각종부재의 부식, 수압구조물의 파단 등 이상징후를 조사하고, 육안점검으로는 불충분한 경우에 시험이나 계측을 실시하도록 한다. 지압판 배면의 인장재(PS강선, PS강봉, PS강연선 등)의 상태는 관측공이 있는 경우는 내시경 등에 의한 육안조사가 가능하나 관측공이 없는 경우가 많아 앵커체 및 인장부의 상태를 육안으로 확인하는 것은 어렵다. 따라서 샘플링 한 앵커에 대해 정기적으로 잔존긴장력을 측정(Lift Off Load Tests)하여 앵커가 그 기능을 충분히 다하고 있는지 여부를 확인한다. 이 방법에 의해 장기적인 크리프 영향에 대해서도 관측할 수 가 있다.
하중 및 변위 등의 계측 지점은 앵커의 역할이나 배치, 수량 등을 고려하여 결정한다. 예를 들면, 비탈면 보호 목적으로 시공한 경우는 비탈면의 안정성 평가를 위해 대표 단면에 설치하는 경우가 많고, 이 경우 점검 계단 혹은 사다리 등을 설치하여 측정하기 쉬운 환경을 준비하는 것이 필요하다. 또 앵커의 건전성을 평가하려고 하는 경우에는 필요에 따라 임의의 계측점을 선정한다. 또한, 대상 시공면적이 넓은 경우에는 이를 보조하는 보조측선을 설치해 두는 것이 바람직하다.

앵커의 긴장력 증감의 허용범위
- 앵커의 작용하중이 10% 이내에서의 변화는 일반적으로 문제없음
- 10% 이상 저하한 경우 그 원인과 영향을 분석할 것
- 영구 앵커의 긴장력이 20% 이상 증가한 경우는 정밀조사 및 분석으로 향후 비탈면의 정기적 안정성에 대비할 것


4.2.2 측정항목
앵커 및 앵커된 구조물은 정기적으로 다음 항목에 대하여 관측, 측정을 한다.
(1) 구조물 및 주변지반의 변위
(2) 앵커두부의 변형손상 및 부식상황
(3) 앵커에 생기는 하중 및 변위
(4) 지하수위

[해설]
(1) 구조물 및 주변지반의 변위
구조물의 변위 및 변형은 앵커로 보강된 구조물이나 주변지반 상황의 육안점검이나 계측기를 사용한 조사로 파악할 수가 있다. 육안점검은 구조물에 발생한 균열의 상황을 조사한다. 한편, 계측에 의한 조사방법은 지표경사계, 공내경사계, 지중변위계, 신축계 등 계측기에 의한 방법과 트랜시트 및 광파측거의 등 측량에 의한 방법이 있다. 또 비탈면 안정을 위해 앵커의 경우에는 비탈면 전체의 조사를 하는 것이 안전하다.

(2) 앵커두부의 변형손상 및 부식상황
앵커의 두부보호 및 정착구의 파손, 인장재의 부식 등의 이상은 육안점검에 의한 앵커 두부진단으로 추정할 수 가 있다. 정착구 또는 지압판배면의 인장재 상황은 앵커공 내의 공극이 생기면 파이버스콥(fiberscope) 등에 의한 육안점검이 가능하다. 이상이 발생한 앵커의 두부변상 및 두부상황의 조사는 비파괴 검사나 금속 검사 등에 의해 조사한다.
앵커두부는 낙석이나 공사용 차량 등에 의한 외적손상과 강우 등에 의한 부식으로부터 정착구를 보호하기 위해서는 두부캡으로 피복한다. 앵커두부처리가 적절하지 못한 경우에는 지하수나 유해물질이 침투해서 앵커 인장재나 두부재료가 침식되어 인장재의 파단으로 이어질 수 있으므로 고도의 품질관리와 시공을 하여야 한다.
강봉형 앵커는 인장재의 부식에 의하여 파단 할 때 한순간에 긴장력이 해방되기 때문에 두부 및 파단한 자유장부 앵커가 순간적으로 돌출되며, 경우에 따라서는 수십m에 달하기도 한다. 특히, 강봉형의 구형앵커는 인장재의 부식에 의하여 인장재가 파단될 가능성이 크다고 판단되기 때문에, 특별히 유의하여 점검을 하는 것이 바람직하다. 또, 원지반의 변형으로 강연선에 과대한 하중이 작용하여 순간적으로 강연선이 파단하여 앵커가 튀어 나온 사례도 보고되고 있으므로, 원지반이나 구조물 등의 변형에도 유의해야 한다.

(3) 앵커에 생기는 하중 및 변위
앵커는 일반적으로 시공 후 시간의 경과에 따라 정착지반이나 앵커로 보강된 구조물 배면의 지반 크리프 등에 의해 긴장력이 감소하고 일정기간 경과 후에는 감소가 멈출 것 같은 거동을 나타낸다. 크리프의 정도에 대해서는 지반조사나 시험 등으로 추정할 수 있지만 정량적인 파악은 어렵고, 크리프에 의한 하중감소가 예상되는 경우에는 설계 시 재긴장에 대해 검토해두어야 한다.

(4) 지하수위
예기치 않은 지하수위의 상승이나 하강이 발생하게 되면 구조물 및 주변의 지반전체가 불안정해지고 앵커에 과대한 하중이 작용하게 된다. 지하수위의 계측은 천공공을 이용한 수위관측 혹은 간극 수압계에 의한 수압의 계측에 의해 실시된다. 지하수위계측에서 이상 수위의 변동이 예측되는 경우에는 배수천공을 하는 등 적절한 처치를 취하여야 한다.

4.2.3 초기점검
(1) 초기점검은 관리주체가 시설물의 유지관리를 하는데 필요한 초기치와 기초자료를 얻기 위하여 정밀점검에 준하여 실시하는 점검이다.
(2) 초기점검은 신설되거나 구조변경된 시설물에 대하여 준공 또는 사용승인(임시사용 포함) 후 6개월 이내에 실시하는 최초의 정밀점검이며 시설물의 전 부재에 대한 조사·관찰로 현재 발생한 결함 및 장래 발생하기 쉬운 결함을 조사하여 유지관리의
기초자료로 활용한다.
(3) 초기점검 시에는 사전에 설계도서를 상세히 검토하고, 추후 유지관리에 특별한 주의가 필요한 사항을 제시하여야 하며, 시설물의 예방적 유지관리 체계의 구성이 필요하다.

[해설]
(1) 초기점검은 정밀점검 수준으로 실시하며 초기치를 얻기 위하여 결함부위 등 주요부위에 대한 외관망도 작성 등 조사결과를 도면으로 기록하여야 한다. 또한, 초기점검은 정밀 점검 및 긴급점검을 실시할 수 있는 책임기술자의 자격을 갖춘 사람이 수행하여야 한다.
(2) 본 매뉴얼에서의 초기점검은 ‘건설기술관리법’에 의하여 준공전에 실시하는 정기점검 수준의 초기점검과는 다르며 ‘시설물안전관리에 관한 특별법’에 근거하여 준공 후 최초로 실시하는 정밀점검을 의미한다.
(3) 초기점검의 성과물인 초기점검보고서의 기록사항 및 양식은 ‘안전점검 및 정밀안전진단 세부지침’에 있는 ‘시설물의 예방적 유지관리를 위한 보고서 체계’에 준한다.

그라운드앵커설계,시공유지관리매뉴얼(중).pdf