예전에는 그물망식 뿌리말뚝이라고 하고
요즘에는 마이크로 파일이라고도 합니다.

약간의 차이점도 있지만 강봉 삽입만 하거나
삽입 후 그라우팅 쳐서 말뚝체로 사용하거나 지반개량을 목적으로 합니다.

1. 구조물 설치를 위한 지반 관련 설계/시공 방법
- 지반 개량 (다짐, 압밀)
- 주입, 분사, 침투 (고결제 등)
- 지중 구조체 (말뚝 등)
- 직경 30cm 이하의 비변위 말뚝
- 근접구조물 영향 최소화
- 진동과 소음 최소화
- 마찰력으로 외부하중 지지 : 토사층 마찰력 무시
- Lock Nut 과 Steel plate 로 기초체와 연결
- 선단지지력 무시.
- 단말뚝,군말뚝 or 그물망식 뿌리 말뚝
- 그라우팅 방법 : 1 stage, packer(다단), 중력식

2. 그물망식 뿌리말뚝 (Reticulated Root Piles, RRP) 공법
1. 설명 (설계 기준 FHWA 사용)
- 나무의 뿌리와 같은 역할을 제공하기 위한 공법
- 소구경 말뚝 (75mm~250mm) 의 저항체를 지중에 형성하여 흙을 개량
- 마이크로 파일 (Micro Pile) 과 유사. (지반 거동 측면)
- Stone Column 과 비교 가능.

2. 구성
- 천공 (Rotary, Percussion) – 필요한 경우 casing, slime 처리 위한 Bentonite
- Cap Beam
- 앵커(말뚝)체 – D10~20 이형철근 or 철망/튜브 사용
- 그라우팅 (필요 시 혼화제)
- Casing 제거
- 인발시험


3. 사용처
- 기존 구조물 보강 : Underpinning
- 사면안정
- 흙막이
- 옹벽
- 보강재 삽입의 방향성이 중요.

4. Mechanism
- 지반과 하나의 강성체가 되어 거동 (상부구조물)
- 소형 장비로 간편하고 비용이 적음. (대구경 적용 시 장비, 공기, Risk 등이 커짐.)
- 소음, 진동, 환경, 기존 구조물 영향이 적음.
- 수동말뚝 형태로 변위가 발생하지만, 침하나 변위에 즉시 반응한다.
- 개착 공법 시 안정성 확보
- Rock Bolt 대용으로 사용. (불안정한 흙 보강 가능)
- 지지력 산정 (주면 마찰력) 가능하지만, 무리말뚝의 효과로 횡력이나 인장력에 더 강점을 가짐. (2~3D 기준)
- 무리말뚝 시 Single 말뚝의 지지력 합보다 더 큰 값을 가질 수 있음. (3~7D)
- 개념만 확인하고 안전율 개념으로 무시하는 것이 좋음.


5. 기술 개발
복합마이크로파일(말뚝)

선회식 파일(말뚝)
- Helical Pile : 나선형 원판을 부착하여 회전력을 관입력으로 변환하여 전달/관입
- 무소음, 무진동
- 나선형 원판에 의한 선단지지력 확보 가능

오늘은 그라우팅 공법 중 한 회사의 공법을 소개합니다.

공법의 종류는 아래를 참조하시면 좋을 것 같고

약액주입, 차수, 그라우팅, 분사치환 (LW, SGR, JSP, SIG 공법) - https://huedor2.tistory.com/m/618

좋은 Procedure 접근이 이제 4차 산업혁명과 이어지면 더 좋은 성과로 이어질 것 같네요.

Soletanche-bachy 회사의 방법.
한국에서는 범양 쏠레땅스 라는 방식으로 합작을 한 것으로 알고 있습니다.

Computer based Automated grouting method.

불어인 것 같은데 계속 적응은 안되지만

지질조사 : ENPASOL – 지반의 상태를 기록하는 전자장비를 탑재시킨 천공기로 지반을 천공하면서 천공기에 걸리는 여러가지 토질 parameter를 천공기에 부착된 센서를 통해서 감지. ELISE 에 전송되어 Computer 로 분석. 시공 전후로 분석. 지하공동 및 균열의 위치 확인.

설계 : CASTAUR – 프로그램에 입력하여 pattern 결정. (Drilling Machine, Pressure, 지하수위, 투수계수 등을 고려한 결정)

시공 : SINNUS – 주입펌프의 조정 (프로그램 이용), 주입상태 모니터링. 한계치 도달 시 자동 주입 정지. Hydrofracture 방지.

분석 : CHAIRLOC

ENPASOL 을 통해 이런 값들을 얻을 수 있다고 합니다-!

공법은 끊임없이 개발되어야 합니다- 주욱--!

Seabedrock 이나 암반에 정착시키는 말뚝의 경우 선단지지력에만 의존하는 경우, 경제적인 설계가 어렵다.

강관말뚝 제원 : 직경 (800~1800mm), 두께 (20~24mm), Boring 직경 (1100~2100mm, D+300mm)

시험 : 암반시료채취 – 일축압축강도, RQD

강관+콘크리트 속채움 : 폐합말뚝

공법 : 상단부 Casing 삽입, RCD (Reverse Circulation Drilling), Air Lifting (Slime 제거), Tremie 타설. 강관과 암반 사이 콘크리트 타설 및 속채움 콘크리트 타설. (시험 말뚝의 경우 속채움 적용하지 않음.)

주면 마찰력 : fs = 0.225 (qu)^0.5 안전율 2.5, 인발주면마찰력 (0.7~0.75 고려, 안전율 3.0), (선단지지력 안전율 2.5)
콘크리트와 강관의 허용부착력 : 130kpa, 이것보다 큰 주면이 계산되는 경우는 무시하고 해당 값 사용.

지지력 예측 후 시험 시공 및 시험에 따른 하중 검증 (시공 전 불확실성을 해결하여 경제적인 설계 필요. 역해석 필요.)
- 시험 말뚝을 시공할지, working pile 에 바로 시공할 지에 대한 선택, 시험 시공 위치의 대표성 여부 확인.
- 하중이 큰 경우 (정재하 어려운 경우), 반력 말뚝 고려 (시공성 판단 필요.)
- 반력 말뚝 시공이 어려운 경우 양방향 재하시험 적용가능 (Osterberg Cell 시험, 670mm Dia.) – 선단과 주면의 비교를 통해 선단이 먼저 파괴될 것으로 보이면 제대로 된 주면의 측정이 어려우므로, 추가 반력 발현 장비 설치 필요.
- 반력 발현 장비 : 선단부 추가 콘크리트 타설 (선단 지지력과 콘크리트 타설부의 주면저항력 활용.) 안전율을 작게 가져갈 수 있음.(일시사용이므로)
- 인장시험(Tension)의 경우 O-cell 장비를 파일 두부에 설치. 내부 Casing 설치하여 선단부를 밀어내며 반력 작용.
- 변위 측정 (LVTD, Linear Vibrating Wire Displacement Transducers) – 상향변위, 하향변위
- 사용하중까지 4단계 (마지막 24시간), 최대하중 (2~2.5배)까지 8단계 (마지막 12~24시간)

얼마나 단단한지
어떤 기계를 사용할지
어떤 비트를 사용할지

1. 정의 : 암석의 반발경도와 마모경도를 함께 고려한 정량적인 경도 수치로, 터널 굴착 등 암반지역 공사를 위한 자료로 이용된다. (기계굴착)

2. 합경도의 측정 및 계산
Ht = Hr x sqrt(Ha)
Hr : 반발경도 (Rebound Hardness) – Schmidt Hammer 를 이용한 비파괴 시험. 3cm 간격 격자 모양 시험 (4x5), 타격각도, 표면상태에 따른 보정
Ha : 마모경도 (Abrasion Hardness) – 시료를 회전시키면서 wheel 에 의해 마모되는 정도 확인.
(RIAT, Rolling Identation Abrasion Test, Rock Abrasivity Test) – Rolling wheel 의 무게, 파인(마모된) 깊이

3. 합경도의 활용
- TBM (Tunnel Boring Machine) 등 기계굴착의 장비 선정
- Disc Cutter, Bit, 회전속도 등. 기계굴착의 공기는 Bit의 유지관리 교체기간이 좌우하므로
- 공기 산정, Feasibility Study
- 다른 조사와의 종합적 판단
- RQD, RMR, Q-system 등과 함께 판단 (그림 하나 추가)
- 시험굴착을 통한 역해석(Back Analysis) 으로 확인.
- 유의 사항
- 조사 방법에 따른
- 해석에 따른
- Scratch Test 도 있음. (ISRM, International Society of Rock Mechanics)

보강토 옹벽 관련 내용의 전반적인 정리

이것도 같이 보자.

흙막이 해석 (탄소성), 보강토 옹벽 Mohr circle - https://huedor2.tistory.com/m/704

힘들어도 힘을 내고-!!

1. 구성 : 보강재 (토목섬유, 메탈계, 폴리머계) + 전면판 (블록 등) + 뒷채움재 (마찰, 배수 등, 모래는 구하기 어려움)

2. 보강재 : 파단(보강재 자체의 인장력), 전단(전단력), 인발(흙과 보강재 마찰력)

- 지오그리드, Metal Strip (부식 우려, 아연도금, galvanized 필요.)
- 파단 FS=1, Ta (=w x t x fy ) / Tmax (=하중 x 간격)
- 인발 FS=1.5, Tpullout (=2 x le x w x 유효응력 x tan pi) / Tmax
- 인발저항계수 fb = tan / tan pi
- 수직간격 : 0.5~0.8m, 7m 후 소단, steel strip 은 1.5~2.0m 수직간격
- 내구성 : 설계인장강도 비교 및 안전율 검토 시 장기 설계인장강도를 고려하여야 함. (교체나 보수가 어려움.) – 금속재 부식 (Corrosion Allowance 고려), 크리프 감소계수 고려. (제품의 실험 결과 검토, 특성 검사 Data 보존 및 기록)

보강재 제원 하나
50(폭) x 4(두께), 파단강도 104 kN, 허용인장강도 44 kN, 무게 1.8 kg/m
보강재는 전면판과 이어주는 결속재를 이용하여 결합한다.
전면판(프리캐스트) 사이에 Dowel Bar 를 넣어 결합 및 결속

3. 유효길이 관련 :

주동영역 : 보강재에 전달된 응력이 전면판 쪽으로 발생
저항영역 : 보강재에 발생하는 응력은 뒤채움재 방향으로 생성
(보강재의 인장력이 최대인 지점을 연결)

Le : 전체 보강재 길이 중 인발에 저항하는 길이

4. 해석 Mechanism (연성구조체로 인정.)

- 내부에 발생하는 응력이 보강재로 전달되어 횡방향변형을 억제시킴으로 안정성 확보.
- 보강재 표면과 주변흙사이의 변형 차이에 따른 전단응력
- 보강재 자체의 전단저항력
- 보강재 상하의 흙요소 간의 저항력

- 사면안정해석법(한계평형) : 가상파괴면 설정, 안전율. (흙과 보강재, 보강재의 영향이 반영되지 못함)
전도, 활동, 지지력, 원호파괴 (외적안정성)

- 토압법 : 수평방향 활동력과 보강재의 저항력의 평형상태 (보강재와 주동토압의 비교)
- 마찰쐐기식(Tieback Wedge Method, 삼각형, 사각형 등 다양한 토압분포, 보강재의 강성이 작아 보강토체 내부가 주동상태에 도달하는 것으로 가정.)
- 복합중력식(Coherent Gravity Method, 내적안정해석, 보강재의 인발/파단, 보강재 강성을 크게보고 정지상태로 가정, 하부는 주동으로, 6m 기준)

- 프로그램 : Talren 97, 3차원 유한요소 Pentagon
- 장기안정고려인자 : 내구성, 내시공성, 장기적인 크리프 특성의 감소계수 고려.

5. 설계 순서 : 조사 – 예비설계 – 단면가정 – 외적안정성(활동,전도,지지력) – 내적안정(파단,인발,안정성) – 전체사면활동 – 지진안정성 – 사용성검토.
보강재 길이 0.7Hm 이상 고려.
비신장성(직선+경사), 신장성(경사)

6. 시공 시 유의사항

- 뒷채움재 (5mm 20% 이상, 0.08mm 15% 이하, CBR > 10, PI<6)
- 보강재를 강재로 사용하는 경우 부식으로 인한 내구성 저하를 막기 위하여 뒷채움재의 전기화학적 요구사항 준수 필요. (3000 ohm-cm 이상, Cl- 100 ppm 이하)
- 충분한 마찰력 필요.
- 배수, 입도, 내구성, 내마각,
- 균열, 배부름(과도한 수평변위), 벽체 사이 이격, 정위치 설치 어려움, 부등침하 발생
- 안전점검 항목 (주기, 방식 등), 하자담보 책임기간 규명 및 하자발생에 대한 보수, 보강방안 마련 필요.
- 그리드형의 경우 국부적인 과응력이 걸릴 수 있기 때문에 큰 안전율을 고려하여야 한다.
- 전면벽체를 위한 Leveling Pad 는 150mm 이상 타설 필요.
- 보통 9m 이상에서 전통적인 옹벽보다 경제적.

7. 기존 보강토 옹벽 : 보강재와 뒷채움 토사의 마찰력 이용 or Deadman Anchor 이용 등. 보강이 어려움. Creep 에 따른 변형이 발생함. 뒷채움재의 지하수위 상승이나, 침투 시 마찰저항력 감소
- 복합 보강토 옹벽 : 콘크리트 기초 사용, 배수재 삽입, Guide Wall 적용, 계측재 삽입, Soil Nail 과 조합 (Soil Nail 지압판과 Steel Strip 연결) 등.

석회암 지대 : 동부, 중부 내륙 산간지대

포항쪽은 이암, 셰일이 많이 분포됨.

석회암의 위험성

- 공동, 층리, 낮은 지지력, 침하(부등침하), 측방유동 (하중>지지력(극한/Fs))
- 불연속면
- 지하수에 의한 화학적 풍화
- 용해 : CaCO3 + H = Ca + H2O + CO2 (산성인 경우)
- 용해 : CaCO3 + H2CO3 = Ca + 2HCO3 (CO2 에 의한 용해, 침식)

대책

- 말뚝(CIP, Micro, etc.), 고압분사주입(SIG, RJP, 치환 가능), 고압분사(Jet Grouting, JSP, 점토와의 교반 단점), 치환
- 지반조사 : 시추, SPT, ER, GPR, Crosshole/Downhole, GeoTomography, NX 사용(육안 확인 필요.)
- 내부마찰각 (Dunham) : pi = sqrt(12N) + 15 (둥근, 균등) ~ 25 (거칠, 입도양호)
- 말뚝이 일반적으로 편하지만, 1%에 해당되는 정재하 시험으로 모든 것을 대표하기는 어렵워, Risk 가 존재하므로 다른 공법이나 시험과 병행하는 것이 좋다.

안정성 검토 : 하중조건/지반상황(탄성계수, 지층구조파악) 비교 -> 지지력, 침하량 -> 보강 -> 반복
(필요 시 역해석)

키워드 : 관의 변형, 주변 지반 침하, 매설 Standard

1. 문제점
- 예산부족
- 필요성 인식 부족
- 지방자치단체 – 재정난 – BTL (임대형 민자사업)
- 소규모 공사 후 뒷채움 규정 준수 어려움
- 관로 손상 – 수질오염 – 지반침하 – 도로 소성변형 – 평탄성 저하
- 도로 : 단차 발생, 물고임 발생

2. 관거의 설계와 시공
- 수리학적으로 유리한 단면
- 차량 하중 등에 안정성을 확보한 재질
- 시공비/유지관리 (LCC)
- 원형 : 다짐/뒷채움 어려움, 직사각형 : 취약한 코너부분 발생,
- 최소 관경 : 오수 6~8”, 우수/합류 8~10”
- 매설 깊이 (Earth Cover) : 도로 관통 1m 이상, 일반 포장두께 + 0.3m
- 관거 기초 : Sand, 콘크리트 기초, 말뚝 기초, 쇄석 기초, Wood – 부등침하 방지
- 차량 하중 : DB-24, 9.6 ton 후륜 하중, 2:1 법, 충격계수 1.3 고려.
- 해외의 경우 AWWA 고려 (M11, M45)
- 휨모멘트에 따른 Buckling check, deflection check, 관두께 산정 (보통 inner pressure 가 outer pressure 보다 크다.)
- 기초의 받침 형태에 따라서도 달라짐 (고정받침-콘크리트, 자유받침-모래,쇄석 등)
- Warning tape 설치 필요 (if required)
- 관주위 되메우기 (90%, 좌우대칭 편심예방), 관상단 되메우기 (95%)
- 모래 : 물다짐, 나머지 : 램머, 콤팩터. 관로 손상 방지, 장비 진입 방지 및 한꺼번에 많은양 되메움 방지 (집중하중 방지)
- 되메우기 : Max 100mm 이하, #4 25~200%, #200 15% 이하, CBR 10 이상, PI 10 이하

3. 해석 : FEM 해석(Plaxis), 입력 – 탄성계수, 포아송 비, 차량하중, 투수계수, 점착력, 내마각, 단위중량
- 지반 침하량 확인 (부등침하, Proof Rolling 4~5mm)
- 관 변형률 확인 (허용 변형률 5%)
- 쇄석 적용

4. 원인
- 다짐 부족
- Sink Hole (석회질, 공동)
- 누수
- 노후화
- 유지관리 부족

5. 대책
- 탐사를 통한 유지관리 (GPR, CCTV, BIPS, BHTV)

공동관련 탐사

GPR 활용 가능

분류
1. 관찰등급 : 토피 40cm 이상, ACP 30cm 이상, 공동폭 80cm 미만 – 지속관찰, 우기철 이전 복구
2. 우선등급 : 토피 20~30cm, ACP 10~20cm, 공동폭 150cm 이상 – 신속한 조치계획 수립 및 복구
3. 긴급등급 : 토피 20cm 이내, ACP 10cm 이내, 균열/노화 관측 (균열깊이가 50% 이상 진행됨) – 즉시복구 (6시간)

강성관, 연성관 파괴 관련

강성관 : 토사의 무게, 차량의 하중등을 포함한 전체 하중을 관 자체가 내력으로 견디는 형태를 강성관이라고 한다.
         강성관은 변형율을 허용하지 않고, 바로 파괴에 이른다는 이론을 적용.
         콘크리트 재질의 관 + 모래/쇄석/콘크리트 등의 기초조건
         외압, 내압과 철근의 인장력/콘크리트의 압축강도 간의 비교와 강도 감수계수 적용하여 안정성 검토.
         파괴 : 관표면의 균열 및 파쇄 (spalling)
         부(-)의 아칭효과

연성관 : 모든 하중이 지반으로 전달되고, 지반이 하중을 견디면서 분배시킨다.
         5%까지의 변형을 허용하고 허용변형까지 변형되더라도 파괴되지 않는다는 이론 (AWWA M11, M40)
         추가적으로 Buckling 에 대한 안정성도 검토.
         강관, GRE, GRVE, PVC, PE 관.
         모래받침 기초, 필요에 따라서는 concrete + 말뚝기초도 적용.
         주변토압보다 작은 강성을 가짐. 연직응력이 토피 압력보다 작아서 정(+)의 아칭효과
        흙의 수평수동저항에 따라 상부 연직응력과 수평저항응력이 상쇄됨. (관-지반 상호작용)
         마지막에는 하트모양 파괴.

- 다짐관리
- 기초처리

벤토나이트에 대해서 정리해봅니다.

벤토나이트
- 점토광물
- 몬모릴로나이트 (화성암, 변성암의 풍화물, 실리카시트2+깁사이트1)
- 가소성이 큼
- 빠른 초기강도
- 결합력 큼
- 내구성이 좋음
- 투과성이 적음
- 시추용 이수재료
- 주형재료
- 교결제
- 흡습제
- 차수
- 공벽유지

실리카시트 (Silica Sheet) : 정사면체
알루미나 (깁사이트, Gibbsite) : 정팔면체

카올리나이트 (안정, 팽창적음) – 일라이트 (칼륨이온 결함) – 몬모릴로나이트 (결합약함, 팽창, 활성 큼)

KS F 2317
얇은 관에 의한 흙의 시료 채취방법
(Thin wall Tube Sampling)
(UD, Undisturbed Sample)

1. 굴착 or Casing > 얇은 관 x 3.5
2. 얇은 관 = 50.8, 76.2, 127mm (바깥지름)
3. 내부간격률 1%
4. 시추공 내 수위 유지 필요, 관 하부 25mm 정도 제거, 시료 길이 측정하고 관 하부 밀봉. (Sealing)
5. 기록자료 : 작업현장/위치, 보링 번호, 지표고, 날짜, 시료번호/길이, 관입방법, 지하수, 흙의 분류 등 (Indication Tag)

시료의 교란도 평가

시료 채취시 응력 경로

관입속도 0.1m/min 보다 느리면 내부마찰각이 커져 교란 발생.

교란 = 응력해방 : 부의 간극수압으로 팽창

- 일축압축, 삼축압축 : E50 < 0.5 x qu : 교란. (파괴적인 방법)
- 육안
- 체적변형률 : 교란될수록 커짐 (기본적으로 과압밀에서 작고, 깊을수록 작음.)
- 교란지수 = 완전 – 초기유효응력 / 완전 = 0 : 교란.
- 면적비 10% = (Do^2 - Di^2) / Di^2 x100
- 내경비 1% = (Ds – Di) / Di x 100
- 회수율 95%
- 압축곡선의 특성을 이용 (Schmertmann)
(위 그림 참조)


교란이 발생하게 되면 골격 구조가 손상을 입기 때문에 저항력이 감소되어 Cc 가 감소됨. 0.007 / 0.009

교란될수록 곡선이 밋밋해짐.

0.42e 에서 교란과 불교란시료의 e-logP 곡선이 일치함.

Ce = 1/10~1/5 Cc (팽창지수)

- 전단파속도, 유효응력/잔류응력 이용(흡입시험, 평가 어려움.).
- 응력변형률 곡선으로도 평가 (항복점이 있는지, 소성영역이 있는지 확인)

지하 구조물의 안정성을 유지하고,
침하 등에 따른 지상 구조물의 안정성을 유지하기 위한 특별법으로
(대통령령으로 정하는 규모 이상의 지하 굴착공사, 굴착깊이 20미터 이상 등, 소규모 지하 안전영향평가 기준도 있음.)

조사 계획, 실시의 의무, 그것을 간과했을 경우 문제가 발생하는 경우 법적 책임, 이행하지 않았을 경우의 법적 책임을 잊지 않아야 한다. 기술자라면...

반복해본다면 지하안전영향평가, 지반침하위험도평가가 필요하고, 수행/시공 후 사후지하안전영향평가도 수행하여아 한다.

지안법.

지하안전영향평가서 포함내용

-       지반, 지하수 현황
-       지하안전확보방안(계측, 보강, 차수)
-       사후지하안전영향조사 내용 및 시기
-       굴착계획, 공법, 지보패턴, 최대굴착깊이
-       지반안정성 : 수치해석, 경험식(Peck), 탄소성보 해석(벽체변위, 구조검토)
-       소규모 : 지하매설물 현황 필요. 사후 필요없음.