흙못질

Soil nailing
흙손톱이 설치된 비탈면 단면

토양못질은 불안정한 자연사면을 치료하거나 신축 또는 기존 토양사면의 안전한 과잉보강이 가능한 시공기술로 활용하기 위한 교정적 시공대책이다. 이 기법은 비교적 가느다란 보강 요소(일반적으로 범용 보강 철근)를 경사면에 삽입하는 것을 포함하지만, 고유 고형 또는 중형 시스템 바도 사용할 수 있다. 솔리드 막대는 대개 미리 드릴링된 구멍에 설치되었다가 별도의 그라우트 라인을 사용하여 제자리에 고정을 하는 반면, 드릴링 비트를 사용하고 드릴링이 진행됨에 따라 속이 빈 막대를 펌핑하여 드릴링 및 그릴링할 수 있다. 상대적으로 짧은 막대기를 흙사면으로 발사하는 운동법도 개발됐다.

드릴링 기법을 사용하여 설치된 막대는 일반적으로 완전히 격자되고 경사면을 가로지르는 일정한 간격의 지점에 설치되는 막대와 함께 약간 아래쪽으로 기울어져 설치된다. 표면에는 단단한 표면([1]흔히 공압적으로 도포된 콘크리트, 숏크리트라고도 함) 또는 격리된 토양 못판을 사용할 수 있다. 또는 유연한 보강 망사를 헤드 플레이트 아래의 토양 표면에 대고 고정할 수 있다. 토끼 방지 철사 망사 및 환경 침식 제어 직물이며 환경 조건이 지시하는 유연한 망사 면과 함께 사용할 수 있다.

흙 네일 구성 요소는 옹벽이나 기존 충진 경사면(제방제방)을 안정화하는 데 사용될 수도 있다. 이는 일반적으로 교정 조치로서 수행된다.

1972년 베르사유에서 현대적인 기법을 사용한 최초의 적용 이후,[2] 흙 못질은 이제 세계적으로 잘 확립된 기법이 되었다. 미국 연방 고속도로국은 1996년과[3] 2003년에 가이드라인 간행물을 발행했다.[4]

예비 분석

토양 못질이 효과적인 보존 기법이 될 수 있는지를 판단할 때 고려해야 할 4가지 주요 사항은 다음과 같다. 첫째, 기존의 지상 조건을 조사해야 한다. 다음으로 토양 못벽의 장단점을 고려 중인 특정 용도에 대해 평가해야 한다. 그런 다음 특정 용도에 대해 다른 시스템을 고려해야 한다. 마지막으로 흙 못벽의 비용을 고려해야 한다.[4]: 13–14 흙 못벽은 다양한 토양 종류와 조건에 사용될 수 있다. 토양 못질 시 가장 유리한 조건은 다음과 같다. 토양은 수직으로 자르거나 거의 수직으로 자르면 최소 이틀 동안 1~2미터 높이에서 지탱할 수 있어야 한다. 또한 단면 내의 모든 흙손톱은 지하수 테이블 위에 위치해야 한다. 흙못이 지하수 테이블 위에 위치하지 않으면 지하수는 굴착면, 즉 땅과 흙못의 결합 자체에 부정적인 영향을 주어서는 안 된다.[4]: 14–15 이러한 양호한 토양 못질 조건을 바탕으로 흙이 딱딱하게 굳어서 단단하게 굳는 흙, 진흙으로 된 실토, 실토, 모래로 된 실토, 모래로 된 실토 등이 선호된다. 모래와 자갈은 밀도가 매우 높고 응집력이 뚜렷한 토양에도 잘 작용한다. 풍화암도 암석이 전체적으로 균일하게 풍화되는 한(약점 평면이 없다는 의미) 허용된다. 마지막으로 빙하 토양은 흙 못질에도 잘 듣는다.[4]

토양 못질을 위한 좋지 않거나 어려운 토양 조건 목록에는 건조하고 등급이 낮은 응집력이 없는 토양, 높은 지하수 테이블이 있는 토양, 자갈과 바위가 있는 토양, 매우 부드러운 미세 결토 토양에 부드러운 토양, 부식성이 높은 토양, 불리한 약점이 있는 습기 있는 암석, 그리고 암석 등이 포함될 수 있다.[4]: 15–16 또 다른 어려운 조건으로는 얼음이 어는 온도에 장기간 노출되는 것, 얼음이 어는 주기가 반복되는 기후, 그리고 매우 느슨한 과립토양 등이 있다.[4]: 16

오리진스

흙 못질은 바위에서 땅굴착을 하는 시스템인 뉴오스트리아 튜닝 방식에서 진화했다. 이 방법은 암석의 패시브 스틸 보강에 이어 강화 숏크리트 적용으로 구성된다. 이러한 패시브 스틸 보강과 숏크리트 결합 개념은 1960년대 초부터 암반 경사 안정에도 적용되었다.[4]: 23

1972년 프랑스 베르사유 인근의 철도확장 사업에 처음으로 흙 못질을 적용하였다. 흙못은 모래 흙으로 구성된 18미터(59피트) 높이의 비탈을 안정시키기 위해 사용되었다. 이 방법은 다른 전통적인 지원 방법에 비해 공사 시간을 단축하는 동시에 비용 효율성이 더 높은 것으로 입증되었다.[4]: 23 독일은 다음으로 토양 못질을 조사한 나라였다. 1975년부터 1981년까지 칼스루에 대학과 건설 회사 바우어가 협력하여 연구 프로그램을 설립했다. 이 프로그램은 다양한 구성으로 실험벽에 대한 전면적인 테스트를 실시하였으며, 설계에 사용하기 위한 분석 절차를 개발하였다.[4]: 23 미국은 1976년 밀도가 높은 실티 모래에서 13.7m(45ft) 깊이의 기초 발굴을 지원하기 위해 흙 못질을 처음 사용했다. 토양 못질은 오리건 포틀랜드의 선한 사마리아인 병원 증설에서 시행되었다. 이 고정 시스템은 기존 고정 시스템 비용의 약 85%로 약 절반의 시간 내에 생산되었다.[4]: 24

디자인

현장 예비 분석 후 흙 못벽의 초기 설계를 시작할 수 있다. 이것은 한계 상태와 설계 접근법의 선택으로 시작한다. 토양 네일 벽 설계에 가장 많이 사용되는 두 가지 제한 상태는 강도 제한과 서비스 제한 상태 입니다.[3]: 77 강도 제한 상태는 토양 네일 월 시스템의 잠재적 고장 메커니즘 또는 붕괴 상태를 다루는 한계 상태를 말한다.[3]: 77 사용제한상태는 과도한 벽변형으로 인한 사용기능 상실을 해결하는 한계상태로, 정기적인 사용조건에서 응력, 변형, 균열폭에 대한 제한으로 정의된다.[3]: 77 토양 네일 벽의 가장 일반적인 두 가지 설계 접근방식은 한계 상태 설계와 서비스 부하 설계다.[3]: 77

초기 설계 고려사항에는 벽 배치(벽 높이 및 길이), 흙 못 수직 및 수평 간격, 벽면의 흙 못 패턴, 흙 못 기울기, 흙 못 길이 및 분포, 흙 못 재료 및 관련 지반 특성이 포함된다.[4]: 123 이러한 모든 변수를 설계 엔지니어가 염두에 두고 다음 단계는 단순화된 차트를 사용하여 손톱 길이와 최대 손톱 힘을 예비적으로 평가하는 것이다. 손톱 길이, 지름 및 간격은 일반적으로 벽의 외부 및 내부 안정성을 제어한다. 이러한 매개변수는 모든 외부 및 내부 안정성 요건을 충족할 때까지 설계 중에 조정할 수 있다.[4]: 130 초기 설계가 완료된 후, 최종 설계는 토양 네일 벽을 외부 및 내부 고장 모드, 내진 고려사항 및 미학적 품질에 대해 시험해야 하는 경우 진행된다.[4]: 144 배수, 서리 침투 및 풍력 및 정수력과 같은 외부 하중도 결정하여 설계의 최종 검사에 포함시켜야 한다.[4]: 144 흙 못 벽은 플라스틱 토양이 많은 장소에서는 이상적이지 않다. 가소성이 높은 토양, 액체 한도가 높고 박리되지 않은 전단 강도가 낮은 토양은 장기 변형(creep)[4]: 144 의 위험이 있다.

건설

설계가 완료되면 다음 단계는 건설이다. 대부분의 흙 못벽 건설은 특정한 절차를 따른다. 먼저 절단면을 발굴하고 필요한 경우 임시 브레이싱을 한다. 이것은 기존의 흙 이동 장비와 유압 드릴로 이루어진다.[3]: 33 다음으로, 흙손톱을 위한 구멍은 설계 엔지니어가 지정한 미리 정해진 위치에 뚫는다. 이 단계에 사용되는 장비는 흙 못벽이 지탱하고 있는 재료의 안정성에 따라 달라진다. 에어 플러시 또는 드라이 오거 방법을 사용한 회전식 또는 회전식 과근법을 안정적인 접지와 함께 사용할 수 있다.[3]: 33 불안정한 지면에 대해서는 공기 및 수세식 또는 중공 스템 오거 방식으로 단일 튜브 및 이중 회전 방식을 사용한다.[3]: 33 구멍을 뚫은 상태에서 다음 단계는 못을 설치하고 갈아서 제자리에 넣는 것이다. 모든 못을 삽입한 후 배수 시스템을 설치한다. 합성배수매트는 못머리 사이에 수직으로 배치되어 있는데, 손톱머리 사이는 발판 배수구와 가장 흔히 연결되는 벽의 밑부분까지 확장된다.[3]: 35 숏크리트 레이어를 적용하고 베어링 플레이트를 설치한 후 최종면면이 배치되어 흙 네일 벽을 완성한다.[3]: 35 특정 프로젝트 조건에 대한 추가 준비 작업 또는 보충 활동을 수용하기 위해 위에서 설명한 단계의 변경이 필요할 수 있다.

시공 측면에서는 흙못벽이 다른 대안보다 결정적인 우위를 점하고 있다. 흙못벽은 지반 앵커벽보선로권이 작고 환경적 영향이 적다.[4]: 17 흙못벽 설치는 상대적으로 속도가 빠르고 일반적으로 지상 앵커벽보다 자재와 공사장비를 적게 사용한다.[4]: 17

원가비교

흙 네일 벽의 큰 장점 중 하나는 다른 대안보다 비용 효율적이라는 것이다. 기존 흙 못질 시공 절차를 사용할 경우 흙 못벽은 콘크리트 중력벽보다 경제성이 훨씬 높고, 지상 앵커벽보다 비슷하거나 비용 효율이 높다.[4]: 18

점검 및 성능 모니터링

검사 활동은 프로젝트 계획 및 시방서의 준수가 설계 기간 동안 의도된 의무를 수행하는 토양 못벽이 되어야 하기 때문에 고품질 토양 못벽 생산에 있어 중요한 역할을 한다. 점검에는 일반적으로 시스템 구성 요소의 재료 규격 준수, 시공 방법의 실행 규격 준수, 단기 성능 규격 준수, 장기 모니터링 등의 평가가 포함된다.[4]: 156 단기 성능 규격은 여러 가지 부하 적용을 수행하기 위해 유압 잭과 펌프를 사용하는 하중 시험을 통해 점검한다. 단기 성능을 위한 세 가지 일반적인 하중 시험은 검증 또는 최종 하중 시험, 입증 시험 및 크리프 시험이다. 시공사 설치방법에 따른 토사못의 당김능력과 강도 적합성을 검증하기 위한 검증 또는 최종 하중 시험을 실시한다.[4]: 163 증명시험은 시공사 시공 절차가 일관되고 검증 단계에서 시험하지 않은 토양 구역에서 못을 뚫거나 갈지 않았는지 확인하기 위한 것이다.[4]: 163 크리프 시험은 네일 설계 하중이 구조물의 사용 수명 전체에 걸쳐 안전하게 운반될 수 있는지 확인하기 위해 수행된다.[4]: 163

장기 성능 모니터링은 적절한 성능을 보장하고 미래 설계 관행을 개선하기 위해 데이터를 수집하는 데 사용된다. 측정할 매개변수에는 벽면의 수직 및 수평 이동, 국소 이동 또는 면면 요소의 열화, 지반으로의 배수, 하중, 하중 분포 및 못의 하중 변화, 온도 및 강우량 등이 포함된다.[4]: 170 이러한 매개변수는 경사계, 부하 셀스트레인 게이지를 포함한 몇 가지 특정 도구를 사용하여 측정한다.

참고 항목

참조

  1. ^ Goldstein, Natalie (Sep–Oct 2001). "Soil Nailing". Erosion Control. Forester Media. 8 (6). Archived from the original on 2011-07-10.
  2. ^ "건설 단무르 드 남방에는 베르사유-찬티에 et 베르사유-메트로츠가 포함된다.", S. 라베작 및 P. Toudic, 철도 일반 검토, 93번째 판 232-237.
  3. ^ a b c d e f g h i j Manual for Design and Construction Monitoring of Soil Nail Walls (Report). Washington, D.C.: U.S. Federal Highway Administration (FHWA). October 1998. FHWA-SA-96-069.
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w Geotechnical Engineering Circular No. 7: Soil Nail Walls (PDF) (Report). FHWA. 2003. FHWA-IF-03-017.