기초공학/어스앵커, 소일 네일링

어스앵커

• 배면천공 - 인장재 삽입 - 현탁액 주입, 정착.
• 버팀보 대신 설치하는 것.
• 토압이 흙막이 벽 - 띠장 - 어스 앵커로 전달.
• 소일네일링과 공통점은 절취면 보강공법이라는 것.
• NATM공법의 선단정착형 록볼트(주동볼트(active bolt))와 유사.

그라우팅 방법

가압형 앵커(pressurized anchor)

• 케이싱 그라우트 가압(casing grout pressure)
  • 정착 지반까지 천공 - 그라우팅 - tendon 삽입 - 천공용 케이싱을 두부까지 인발 - 케이싱 두부에 그라우팅용 호스 연결 - 압력 가함.
  • 작업성 좋음. 일반적으로 사용.
• 패커 그라우트 가압(packer grout pressure)
  • 조립 시 포대처럼 생긴 packer를 앵커 상부에 부착 - tendon 삽입 - 그라우팅 - 천공용 케이싱을 패커 상부까지 인발 - 패커에 그라우트 채움 - 패커, 앵커체 순 가압.
  • 확실한 가압 가능.
  • 품이 많이 들고 공정 복잡.
• 튜브 그라우트 가압(tube grout pressure)

중력식 앵커 : 그라우팅 후 가압 미실시하는 경우. 가압하는 게 좋다.

인장형 앵커, 압축형 앵커

정착부에 하중 가하는 방법에 따라 구분.

정착체가 인장력 받으면 인장형 앵커, 압축력 받으면 압축형 앵커

자유장, 정착장 길이

파괴면 각도

$\theta =45^{\circ }{\color {red}+}{\frac {\phi }{2}}$

• 토압계수랑 다르게 부호 +다!!! 주동토압일 때 뒤채움 흙의 파괴면을 생각해보면 알 수 있다.

자유장 길이 : 아래 둘 중 큰 값

• 파괴 가능면으로부터 1.5m
• 굴착깊이 H의 15% : 0.15 H

자유장 길이 최솟값 : 4.5m (통상 5.0m)

어스앵커 안정성 검토

$(\cdot )$단에서 설계 앵커력

$P_{(\cdot )w}={\frac {P_{(\cdot )}}{\cos \alpha }}$

• $P_{(\cdot )}$ : $(\cdot )$단 지보재에 작용하는 힘
• $\alpha$ : 앵커 설치각

설계 앵커력보다 아래 세 값이 커야 한다.

1. 앵커 인장재 허용인장강도 T_a
2. 앵커 인장재와 그라우트 사이 부착강도.
3. 그라우트재와 주변 지반 사이 허용인발저항력.

앵커 인장재 허용인장강도

$T_{a}=\sigma _{allow}{\frac {\pi }{4}}{d_{p}}^{2}$

• d_p : 인장재 직경
• $\sigma _{allow}$ : 인장재 허용인장응력.
  • 가설 앵커는 $\sigma _{allow}=0.80\sigma _{y}$
  • 영구 앵커는 $\sigma _{allow}=0.75\sigma _{y}$
  • $\sigma _{y}$ : 인장재 항복응력

앵커 인장재와 그라우트 사이 부착강도

인장재와 주입재 사이 허용부착력

$P_{ad,allow}=\tau _{pg}\pi d_{p}l_{p}$

• $\tau _{pg}$ : 인장재와 그라우트 사이 허용부착강도
• $l_{p}$ : 인장재 부착길이

그라우트재와 주변 지반 사이 허용인발저항력

$Q_{allow}={\frac {Q_{u}}{F_{s}}}$

• $Q_{u}=\tau _{u}\pi D_{a}l_{a}$ : 앵커 극한인발저항력
  • $\tau _{u}$ : 어스앵커 단위인발저항력
  • D_a : 어스앵커 직경
  • $l_{a}$ : 어스앵커 정착장

Littlejohn(1990)의 단위 인발저항력

$\tau _{u}=c_{a}+K\sigma _{n}\tan \delta$

• c_a : 그라우트체와 지반 사이 부착력. $\approx c$
• K : 토압계수
• $\sigma _{n}$ : 앵커체 정착장 수직응력
• δ : 그라우트체와 지반 사이 벽면마찰각. $\approx \phi$

이외에 아래의 방법들을 쓸 수 있다.

• 일본 지반공학회가 제안한 도표
• 가압형 어스앵커의 경우 경험식
• 중력식 어스앵커의 경우 경험식

어스앵커 극한인발저항력 계산 시 어스앵커 간격이 너무 좁으면 군항처럼 무리효과가 있다.

소일네일링

• 천공 - 보강재 삽입 - 그라우팅
• 어스앵커와 달리 흙막이 벽 없다.
• 숏크리트+소일네일링이 중력식 옹벽처럼 거동.
• NATM공법의 전면 정착형 록볼트(수동볼트(passive bolt))와 유사.

NATM 공법

선단 정착형 록볼트

• 볼트 선단을 소성영역 밖에 정착, 두부에서 프리텐션 줌.
• 굴착으로 인해 록볼트 두부에 작용하는 축력을 정착부에서 저항.
• 견고한 지반에 채택.

전면 정착형 록볼트

• 록볼트 주면 전 길이를 시멘트 현탁액으로 그라우팅
• 록볼트에 프리텐션 하지 않음.
• 덜 견고한 지반에 채택.