1. Soil Nailing 공법 개요
Soil Nailing 공법은 굴착즉시 응력해방에 의해 발생되는 초기변위 및 국부적 붕락을 최소화하기 위해 굴착표면 보호용으로 Shotcrete를 타설한 후 시간 흐름에 따른 진행성 파괴 및 Creep 발생을 최소화 하도록 원지반을 프리스트레싱 없이 비교적 촘촘한 간격으로 Nail을 삽입보강하여 원지반의 전단강도를 향상시킴으로써 자립할 수 있도록 시공하는 공법으로, 삽입된 Nail + Cement Grouting에 의하여 마찰력으로 작용하도록 하는 공법이다.
2. Soil Nailing 공법 적용성
1) 적용조건
▪ 절토를 수반하는 경우
▪ 지반의 자립높이가 1m 이상
▪ 지하수위의 영향이 적은 곳
▪ 각단 시공시 숏크리트 실시 전까지 일시적으로 지반이 자립하여야 하므로 사질토 : N> 5, 점성토 : N>3
2) 장점
▪ 지반자체를 벽체로 이용하여 안정성이 높은 옹벽구축 가능
▪ 장비가 소형으로 좁은 장소나 험준한 지형도 시공가능
▪ 지반조건의 변화에도 시공패턴 변경으로 대응 가능
▪ 시공법이 간편하고 소음, 진동이 적어 거주지 근접시공 가능
▪ 절토를 수반하는 시공시 사면 구배를 정하여 굴착량 저감 : 경제성을 높이고 환경보존
▪ 구조체에 유연성이 있어 주변지반 움직임에 대응하므로 안전시공 가능
▪ 지진등 주변지반 움직임에 대한 저항력이 커서 안전
3) 단점
▪ 벽체의 강성부족
3. Soil Nailing 공법의 보강재 및 전면판
1) 보강재 (Nail) 형식
▪ Driven Nail : 배면지반을 미리 천공하지 않고 설계된 각도대로 지반에 타입하는 공법으로 시공속도가 빠른 반면 전석층이나 자갈층이 있는 경우 작업곤란
▪ Grouted Nail : 고강도 강봉을 미리 천공한 구멍에 삽입 후 중력 또는 저압의 그라우트를 실시하여 지반과 네일이 일체가 되게 하는 공법으로 네일과 그라우트 사이에 부착력을 증대시키기 위해 이형철근을 사용
▪ Jet-Grouted Nail : 중앙부의 강재 Rod와 Grouted Soil 로 이루어진 합성보강재로서 두께는 300~400mm 정도까지 가능한 공법으로 주변지반의 재다짐과 지반개량을 유발하며 합성보강재의 전단저항 및 인발저항을 현저하게 증가시킴
▪ 부식방지용 Nail : 영구구조물에 사용하며 물의 침투를 방지하기 위해 네일 및 그라우트를 강재 또는 플라스틱 케이싱으로 보호하거나 네일에 프리스트레스를 가해서 그라우트 부분이 항상 압축을 받도록 유지시켜 주어 미소 균열의 발생을 억제시킴
2) 보강재 (Nail) 설치각도
▪ 설치각도에 따른 파괴면의 형상이 보강토체 내에서 발휘되는 전단강도에 영향
▪ 연구결과, 보강재의 설치각도가 15~20°일 때 최소수평변위가 발생
3) 전면판 (Facing)
▪ 보강된 층 사이의 국부적인 안정을 확보하고 굴착 직후 지반의 이완을 방지
▪ 전면판의 종류
- 숏크리트 전면판 : 대부분 가설흙막이 구조물 전면판으로 사용되고 있으며, 두께는 임시구조물에서 50~150mm, 영구구조물일 경우 150~250mm 정도
- 용접된 와이어메쉬 : 일반적으로 쇄설암이나 중간정도 성질의 흙 (조주석, 혈암등)에 전면판으로 보강하기 위해 사용
- 강재패널(영구용) : 직사각형 형태의 강재패널을 볼트로 서로 조이고 각각의 강재패널의 모서리에 네일을 설치
- 기성콘크리트 패널(영구용) : 토목섬유를 사용하여 배수시키고 콘크리트패널 모서리에 네일 설치