도심지 터널 교차나 저토피 터널, 불연속면이 존재하는 터널의 단면 혹은 편토압이 예상되는 터널.
- 천단변위, 내공변위에 의한 위험성
- 강관다단그라우팅, Forepoling 등을 통한 보강

천단부 보강 외에 측벽부의 응력 집중, 침하로 인해 굴착 시 안정성에 문제가 생길 수 있음.
- 각부의 보강 필요.

각부 보강의 효과

-       변형억제, 하중분산


각부 보강의 종류
-       단면 확대
-       Grouting, Pile 등을 이용한 지반 보강
-       Wing Rib 등의 보조 지보재 적용


적용 사례

저토피 터널의 상부 120도 이상만 개착하는 반개착 공법 카린시안(Carinthian Cut Method)와 원리나 적용이 유사함.
링컷, 다단벤치컷 등의 분할 굴착 공법과 함께 적용하여 막장면 안정성을 가져올 수 있음.

각부 지지력 산정 -> 수치해석 -> 응력에 따른 변위, 각부 보강재의 축력 등 산정.

Spring Line 기준 천단부 지보재 시공 후 하반 굴착 시 침하를 최소화 하고,
측벽 변위나 붕괴의 위험을 줄이기 위해 토사터널에 각부 보강을 적용할 수 있다.

말뚝 지지력 산정

- 축력
* Qu = Qf + Qe, Qa = (Qu-pile weight) / FS(2.5)
* Qf = fs As
* fs = a Su (점성), ks p’ tan delta (사질)
L=15D 정도까지만 전달되는 것으로

[[주면마찰력에 대하여 더 심도있게]]

(1) 사질토 (그냥 점성토를 알파, 사질을 베타로 보기도 함.)
Alpha 법 : Ks(정지토압계수에서 공법이나 지하수를 고려한 보정) 법. fs ult = Ks x 유효응력 x tan delta
내부마찰각 = 27.1+0.3N60-0.00054[N60] 2 (Peck)
delta 도 말뚝의 상황에 따라 보정. (보통 같은 값)

Beta 법 : 주면마찰력을 각 층의 Soil 상태를 반영하고 유효응력에 따라 계산. (과압밀비도 고려)
beta : 0.2~0.7 (CIP), 0.3~1.5 (Driven)
fs ult = beta x 유효응력

작게 나오지만, 하중 전이 시험을 통해 검증 및 추가 확보 가능.

(2) 점성토
f = a (0.3~0.5) Su 로 계산

점착력이 크면 alpha 로 보완해주는 형식

Alpha 는 Su 만 고려.
Beta 는 과압밀비, 내부마찰각 고려.
주면마찰력 계수
- Alpha : Alpha x Cu (2~2.5 정도?)
- Beta : Beta x 유효응력 (Ko x tan delta) (0.1~0.3 정도?)
- 하중전이 시험 및 곡선을 통한 검증 필요.


* Qe = qe Ap (qe=500t/m2 (driven), 300t/m2 (pre-bored) max)
* qe = Nc Su (점성), Nq ps (사질)
* Concrete 강도 : 0.25 fc’ 와 비교.
* Qf : 비례식, Qe : layer 별로. (N값에 따라)

- 인발
* Qu = Qf, Qa = (Qu+pile weight) / FS(3.)
* Concrete 인장 : 0.08 fc’ 와 비교. (0.5~0.6 sqrt(fc’))

- 횡력
* Top deflection limit : 6mm max. (고정단 기준)
* 내부마찰각과 Cu 값을 통해 k 값 산정. (kg/cm3). Spring 으로 잡고 하중에 따른 각 층별 horizontal deflection 결정.
* Fixed : Moment 커짐, Free : Moment 0 (deflection 커짐)
* Concrete E (탄성계수), I 를 이용한 처짐값 계산
* Beta 값을 이용

- 항타기준
* 관입/리바운드량이 1.5cm 이하/1회 항타 가 되면 중단.
* 10m 관입에 800 bls 이상이 되면 중단.
* Hiley's formula : Q=Wh/s (ton) (W : ton, h : cm, s : cm 10 번에 대한 평균)
* 25mm 설치 deviation 허용.

- 처짐기준
* 횡처짐 :
- working load 에서 10mm
- 2 working load 에서 20mm
* 수직처짐 :
- working load 에서 12mm
- 1.5 working load 에서 20mm
- residual settlement 6mm
- 10% of diameter or 30mm whichever is lesser. Rate 가 달라지는 순간을 Ultimate Load 로 봄. (Preliminary Pile 의 경우 20mm), 아니면 Working Load 의 2배.

- 시험 : 최소 7일 보통 28일 이후 시험 필요. (현장타설말뚝, Thixotropy, Time Effect)
* 수직 : 1% or 3 piles, Negative 고려. 30분 기 준 0.15mm 될 때까지. 25% 1hr 씩 100% 까지(제하는 10분), 25% 6hr 씩 150% 까지(제하는 10분).
총 하중이 재하되지 않더라도 한 25% 에서10mm 이상 처지면 중단, Total 0.15D 이상 처지면 중단.
* 인발 : 1% or 3 piles 동일.
* 횡력 : 1% or 3 piles 동일. 12.5% 씩 늘림. (25, 50, 75, 100% 로 늘림)
* CRP : Load-displacement Curve 를 위한 일정한 rate.
* Integrity : 항타 5%, 현타 전부. 탄성파, Sonic Logging, AE

- 위치 Deviation : 75mm Plan view, Test pile 의 위치에 관련된 기준 3D, 2m 이상 떨어져야 함. (Static Load test 2.5 working load, working pile 1.5 working load)
- 수직도 : 1/100 기기, 실제 Pile 1/75.
- 제작 오차 : 6mm 이하, 균열폭 0.05mm 이하.
- Welding Joint : Welding Cap 등, Surface Preparation (Solvent), Welding 후 Zinc Rich Primer coat (Touch up painting)
- 증기양생 필요 (품질 관리), 저장관리 (1/5 지점에 support, 3 layer 이상 금지, Damage 방지), Min. 압축강도 30MPa 등, 운반 및 leader Lifting 시 0.3L 에서 wire rope 로 lifting.

키워드 : 압축 정재하, 압축 동재하, 인발, 수평
PDA, CAPWAP, 항타분석기, 건전도, 응력파 전달 속도, 가속도계 변형률계

압축정재하 : 앵커말뚝, Counterweight, 확실하나 비싸고 번거로움. 시간도 많이 걸림. 1.5-2배 하중을 8단계로 나누어 재하/제하 반복. 하중, 침하 곡선으로 지지력 판단. 콘크리트 압축강도 넘지 않도록, 1%

압축동재하: PDA 항타중, 항타후(set up / relaxation), 가속도계, 변형률계 설치하고 PDA 기계 연결하고, 타격하여 시험. 지지력, 침하량 예측, 간편, 시간 덜 걸림. (선단, 마찰), 5%

인발하중 : hydraulic jack, h beam, 주변 말뚝이나 앵커말뚝 활용

수평하중 : 주변 말뚝이나 앵커말뚝 기준 허용 변위 15mm 로 LPILE 이용.
https://huedor2.tistory.com/683

건전도 시험 : 이전 내용 참조. 공대공초음파 등.
https://huedor2.tistory.com/584

현타 비배토의 경우 Osterberg 심어서 테스트 할 수도 있음.