현장인발시험을 통한 가압그라우팅 쏘일네일의 거동특성

Abstract

쏘일네일링 공법은 주로 지하굴착 및 사면보강 등에 보편적으로 사용되고 있는 공법으로, 쏘일네일링 공법이 지닌 장점 등으로 인해 근래에 들어 영구사면보강 등에 그 적용성이 점차 확대되고 있는 실정이다. 그러나 풍화가 심한 풍화암 등에 쏘일네일링 공법을 적용할 경우, 절리면 및 불연속면을 통해 그라우트가 침투되어 밀실한 그라우체 형성이 불량한 경우가 있으며, 이러한 경우 향후 영구적인 구조체의 안정성을 확보하기 위한 충분한 주면마찰력 발휘를 기대하기 어려움이 따를 수 있다. 가압 그라우트의 경우, 중력식 그라우트에 비해 발휘되는 마찰저항력이 주입압에 비례하여 선형적으로 증대하며(김 등, 1998), 최근의 연구결과에 의하면 현장타설말뚝의 경우 가압 그라우팅의 주입압을 서서히 증가시켰을 경우가 일정하게 유지시켰을 경우보다 지지력이 우수할 뿐만 아니라 수압파쇄(Hydrofractures) 현상도 방지할 수 있는 것으로 나타났다(Kleyner et al., 1993). 따라서, 최근에 소구경 현장타설말뚝 및 지반앵커 등 토목관련 구조물에 다양하게 적용하고 있는 가압 그라우팅 방식을 도입한 쏘일네일링 공법의 개발이 요구되는 실정이다. 본 연구에서 개발한 가압 그라우팅 쏘일네일링 공법은 중력식 그라우트 주입방식 대신에 5～10kg/ cm2 정도의 가압이 가능한 그라우트 주입방식을 도입하였으며, 그라우트 주입시 천공경에서 그라우트가 넘쳐흐르지 못하도록 발포 우레탄을 이용하여 네일 두부에 패킹처리를 하였다. 따라서 가압 그라우팅 쏘일네일의 경우 1회 그라우트 주입을 통해 밀실한 그라우트체를 형성할 수 있으므로, 밀실한 그라우트체 형성을 위해 수차례 그라우트 재주입을 하던 기존의 중력식 그라우트방식에 비해 공비감소 효과가 있을 것으로 예상되며, 주변지반으로의 그라우트 침투주입 및 천공경 확대효과 등에 의해 쏘일네일의 설치간격이 상당부분 확대 될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 가압 그라우팅 쏘일네일링 시스템의 인발거동특성을 규명하기 위해, 보강재의 길이 및 종류 등에 변화를 주어 20여회의 변위제어방식 현장인발시험을 수행하였으며, 이를 통해 가압 그라우팅 쏘일네일링 공법을 개발하기 위한 기초적인 연구가 수행되었다. 핵심용어 : 쏘일네일링 공법, 수압파쇄, 주면마찰력, 가압 그라우팅, 주입압, 발포 우레탄, 현장인발시험; Recently a pressurized grouting soil nail is demanded due to problems beyond of economical and engineering purpose. In this study, a newly modified soil nailing technology named as the PGSN (Pressurized Grouting Soil Nailing) system is respected to reduced displacements of nails and increase of global slope stability. And effects of various factors related to the design of the PGSN system, such as the length of the soil nail, injected pressure and W/C ratio of cement grout in the pressurized grouting soil nail are examined throughout a series of the displacement-controlled field pull-out tests. Displacement-controlled field pull-out tests are performed in the present study and the volume of grouting are also evaluated based on the measurements. In addition, both short-term and long-term characteristics of pull-out deformations of the newly proposed PGSN system are analyzed and compared with those of the general soil nailing system by carrying out the stress-controlled field pull-out tests. From the pull-out characteristics of pressurized grouting soil nails, it is found that the effect of the length of the soil nail, injected pressure and W/C ratio of cement grout are important parameters. Keyword : Pressurized grouting soil nail, Displacement-controlled filed pull-out tests, W/C ratio