마이크로 파일은 구조물의 축방향 하중(압축 및 인장 모두)을 기초 지반의 더 깊고 우수한 지지층으로 전달하는 얇은 기초의 구성요소이다.
원칙적으로 건설적으로 제한된 공간에서의 작업 기초, 작업 및 기초의 복원, 기존 기초의 지지 또는 지하 작업의 공간 확보에 특히 적합하다.
마이크로 파일은 건물 구조의 하중을 전달하는 헤드, 일반적으로 연약한 층을 관통하는 샤프트, 그라우팅을 통해 하중에 고정되는 끝부분으로 세 가지 구성 요소로 구성된다.
2. 시공순서
NBN EN 14199(유럽기준): Micro-piles 표준 요구 사항에 따른 설치 과정
1) 막대에 고정된 드릴 비트가 장착된 강철 드릴 케이싱의 첫 번째 섹션을 배치한다. 드릴 케이싱 내부에 굴착유체가 흘러나오는 상태에서 천공을 시작한다.
2) 추가 케이싱 세그먼트를 연결하고 필요한 깊이에 도달할 때까지 굴착유체의 지지하에서 계속 천공한다.
3) 설계 깊이에 도달한 후 1차 그라우트로 굴착유체를 교체하고 압력을 가하여 시멘트 그라우트를 주입한다.
마이크로파일은 저압 또는 I.G.U방식 하에서 소위 "개별 및 전반적" 그라우팅으로 불리는 단일 단계 그라우팅에 의해 형성된다. 모드(“Injection Global at Unitair”) 또는 마이크로파일은 고압 또는 I.R.S. 방식 하에서 소위 "반복적이고 선택적" 그라우팅으로 불리는 다단계 그라우팅으로 형성된다. 방식("반복적 주입 및 선택적 주입").
"1. 공법개요
Earth Anchor 공법의 주요 목적은 흙막이벽의 뒷면을 원통형으로 굴진하고,주변 지반을 지지할 앙카를 설치합니다.
앙카의 기능은 메카니즘 측면에서 인장재를 통해 구조물을 지반에 고정시키는 역할을 하며 말뚝과 유사한 점이 있다.
그러나 어스 앙카의 경우에는 간단한 디자인을 적용하여 고정하는 경우가 많습니다.
앙카는 인발말뚝과 완전히 다르게 힘 전달 경로에서 다음 세 가지 구성 요소로 구성됩니다.
1) 앙카 두부
구조물에 가해지는 힘은 단순 인장력으로, 인장부분에 무리 없이 전달되도록 되어 있다. 그것은 인장재의 고정(고정) 철제 실린더와 플레이트, 인장부로 구성되어 있으며, 앙카에 집중된 힘을 분산시켜 고정하는 방향을 조정합니다.
2) 인장부
앙카 헤드 부분에서 지반에 설치된 앙카 본체까지 인장력을 전달하는 부품입니다. 그것은 일반적으로 PC강선을 주재료로 하며, 자유장은 외장재와 구조물로 지반이나 구조물로부터 피복되어 있다. 케이슨은(피복) 자유롭게 팽창과 수축이 가능한 구조를 가지고 있습니다.
3) 앙카 본체
마찰저항에 따라 인장력을 지면에 전달하도록 마련되는 인장재의 일부입니다. 대부분의 경우 경사지반에 적용되며, 시멘트계 혼합물로 구성되어 있습니다.
영구(영구적인) 앙카)
앵커의 종류
그라운드 앙카는 사용목적에 따라 지지방법, 설치각도 및 주입방법, 그라우트 주입재료의 압착 방법으로 분류할 수있으며, 사용 목적에 따라 임시앙카 또는 영구앙카로 분류하여 적용한다.
임시 앙카는 토양-시멘트 블록 또는 지면을 지지하는데 임시앙카가 널리 사용됩니다.
영구 앙카는 경사면의 전복 및 영구 구조물의 손상 방지, 안정화를 위한 것입니다.
지반의 지지 방식에 따라 마찰형 앙카, 압력형 앙카, 복합형 앙카로 구분됩니다. 마찰식 앙카는 그라우트와 지반의 마찰로 지지되는 것으로, 다음과 같이 분류됩니다.
앙카를 인장시키고 앙카를 누르는 방식으로 그라우트에 하중이 가해집니다.
하중분포에 따라 하중중심형 앙카와 하중분산형 앙카로 구분할 수 있습니다.
2. 어스 앙카의 용도 (적용)
공법
1) 천공
2) 앙카 본체 제작 및 설치
A. 앙카 : PC 강선 ∅12.7mm
B. 길이 : 설계 요구 사항에 따라
C. PC강선은 설계표준 제품을 사용하며, 충분한 제작설비를 확보하고 있어야 한다.
D. PC강선을 정확하게 절단하여 깨끗하게 마감처리한 후 설계에 명시된 규격 및 사양에 맞게 제작한다.
E. 조립은 설계대로 하되, 스트랜드에 부착된 녹, 이물질을 제거해야 한다.
F. 인장재 삽입 시 굴착 구멍을 완전히 청소한 후 정착지 깊이까지 삽입한다.
G. 인장재 삽입 시 천공 벽이 무너지지 않도록 천천히 삽입한다.
H. 인장재는 그라우팅 시 그 위치가 움직이지 않도록 견고하게 고정되어야 하며, 천공 구멍의 중앙에 위치하도록 하여야 한다.
I. 앙카의 설치 각도는 (30도)이며 자유장 길이는 설계에 따릅니다.
J. 앙카의 방식은 현장시방서에 따르나 Φ12.7(4가닥) 강연선을 기준으로 하며, 각 강연선의 허용인장력 및 최대인장력은 다음과 같다.
K. 자유장 부분은 그라우트가 발생하지 않도록 빈 공간을 공업용 텐트 호스로 감아준다.
구분
허용인장응력
최대인장응력
비고
⌽12.7
11.2 t
18.7 t
3) 그라우팅
A. 그라우팅은 볼 끝부분에서 시작되어 홀 내부의 지하수와 공기를 외부로 배출시키는 역할을 한다.
B. 처음 주입시에는 지반의 파괴를 방지하기 위해 주입압력을 제한한다.
C. 그라우트 호스는 최대 20 Bar의 압력을 견딜 수 있는 재질을 사용하며, 크기는 ∅13mm이다.
D. 2차 주입 시에는 자유장을 유지한다.
E. 그라우팅 후 요구되는 강도가 달성될 때까지 앙카 본체에 장력이나 충격을 가하지 않는다.
F. 경화가 완료된 후 인장시험을 실시하여 앙카의 인장력이 설계대로 확보되었는지 확인한다.
G. 시험결과 불합격일 경우 재시공을 실시하고, 시험결과 합격일 경우 PC강선인 인장재를 브라켓에 고정시킨다.
4) 경화
A. 양생은 7일을 원칙으로 하며(급속경화제 사용시 양생기간은 단축될 수 있음), 빔 및 스트럿 설치시 지하수 및 인장재에 주의하여야 한다.
5) 인장작업
A. 플레이트 설치가 완료되면 앙카헤드를 조립하고 인장작업을 진행합니다.
B. 인장시에는 텐셔너의 실린더 상태와 강선의 당김 정도를 확인한 후 압력이 설계하중의 약 120%에 도달할 때까지 인장 및 안정시킨다.
C. 처음 설치하는 여러 개의 앙카와 시공이 변경된 위치의 앙카에 대해서는 감독자의 지시에 따라 인장시험을 실시하여 앙카의 신장률을 측정하여 안전성을 확보해야 한다.
D. 앙카가 긴장된 상태에서는 안전상의 이유로 잭 뒷면에 작업자의 접근이 금지됩니다.
E. 인장을 위한 여유길이를 확보하여 설치하고, 재 인장을 대비하여 여유길이를 절단하지 않는다.
F. 설계 요구 인장력에 도달할 때까지 계속 반복한다.
G. 하부앙카를 인장할 때 상부앙카의 인장이 풀린 것을 보상하기 위해 상부앙카를 인장해야 한다.
H. 이는 앵커본체의 설계에 사용된 지반상수 등의 가정이 타당한지 여부를 확인하기 위해 사전에 극한 인장력을 알아야 할 경우에만 이루어진다.
I. 인장시험은 실제 설치된 앙카 또는 이미 시공된 앙카와 동일한 조건에서 실시한다.
J. 계획된 최대하중은 인장재 항복강도의 95% 또는 파괴강도의 80% 중 작은 값으로 한다.
K. 시험 중 PC연선이 빠지면 한계하중으로 간주한다.
"1. 공법개요
제트 그라우팅은 고속 및 고압 하에서 하층토(또는 처리 중인 토양)에 안정화 주입재를 주입하는 것과 관련된 토양 안정화 방법이다.
주입 과정에는 주입 장비뿐만 아니라 일정량의 현장 준비도 필요하다.
제트 그라우팅에 의한 토양 안정화는 토양 내 그라우팅된 주입재의 경화로 인해 발생된다.
이렇게 경화된 구체는 요구 사항에 따라 수많은 양의 그라우팅된 시멘트 기둥과 같은 형태를 띄므로 토양이 안정화된다.
이러한 기둥을 제트 기둥 또는 제트 그라우트라고 합니다.
2. 제트 그라우팅 절차
처음에는 토양을 처리해야 할 지역을 선택하고 필요한 깊이까지 천공한다.
천공깊이는 연약한 하층토가 얼마나 깊이 존재하는지에 따라 달라진다.
천공경은 약 10~20cm 정도로 작으며, 고압에서 드릴링 시스템을 회전시켜 원하는 깊이까지 드릴링할 수 있다.
다음 단계는 주입 공정을 수행하기 위해 드릴 구멍 위에 장비를 배치하는 것이다. 장비는 직경이 거의 7~10cm인 . 제트 그라우팅 스트링으로 구성된다. 이 주입관 끝에는 더 빠른 속도로 분사하기 위한 노즐이 있다. 노즐의 직경은 노즐의 직경은 1mm에서 10mm 사이로 작다.
이제 시작 부분에서는 스트링을 올리고 천천히 회전시켜 기둥 표면 전체를 흙과 주입해야 할 유체 시스템으로 밀봉한다. 메인 분사가 시작된다.
분사가 진행됨에 따라 주입재가 회전 운동을 통해 주입되고 스트링 올라간다.
그 과정 사이에 지반내 진흙의 일부가 생성되고 유체 혼합물이 위로 올라오는데, 이를 성과물 이라고 한다.
이는 바닥이 그라우트와 토양 혼합물로 완전히 밀봉되었음을 나타낸다.
스트링의 들어올림은 각 올림마다 개량깊이에 따라 40~100mm 간격으로 공정간격을 두고 회전을 하게 된다. 끌어올리는 것이 스트링의 회전과 함께 연속적인 과정인 특정 시스템이다.
장비의 회전 속도는 선택한 방법에 관계없이 일정하게 유지되며 이는 적절하게 세련된 그라우팅 기둥을 조성하는 데 도움이 된다.
하층토에 주입되는 주입재에 따라 분류된다.
주입재는 다음과 같다:
• 그라우트, 즉 단일 주입재의 경우 물 + 시멘트
• 이중관 주입 : 공기 + 그라우트
• 3중관 주입 : 물 + 공기 + 그라우트
사용된 주입재에 따라 제트 그라우팅 스트링은 그림 3과 같이 다양한 파이프 유형으로 구성된다.
그림 3: (a) 단관 주입 (b) 이중관 주입 (c) 삼중관 주입 제트 그라우팅 시스템
1) 단관 주입 제트 그라우팅 시스템
단일 유체 시스템의 경우 W-C 그라우트는 하나 이상의 노즐을 통해지면에 주입됩니다. 여기서 토양 재성형과 후속 합착은 동일한 유체를 사용하여 수행된다. 과도한 오염물을 제거하는 기능과 결합 작용은 모두 하나의 유체에 의해 수행됩니다. 이 시스템은 운동에너지 손실이 크다는 한계가 있다.
이는 단일 유체만으로는 관리하기 어려운 높은 마찰력이 존재하기 때문이다.
2) 이중관 제트 그라우팅 시스템
제트 그라우팅의 이중관 시스템에서는 토양 분해 및 접합이 단일 주입재인 물-시멘트에 의해 수행된다.
그라우트와 차이점은 그라우트 제트가 에너지 감소 효과를 높이는 공기 영역으로 보내진다는 것이다.
손실. 이를 위해 그라우팅 노즐 주위에 위치한 동축 연간 노즐을 통해 보다 적합한 에어 제트가 제공됩니다. 여기서 과도한 공기 상승 작업으로 토양이 제거된다.
3) 삼중관 주입재 제트 그라우팅 시스템
여기서는 토양 재성형과 접합이 명확하게 구분된다. 토양의 흐트러짐은 고속 워터 제트와 공기에 의해 수행된다.
이중관 시스템에 사용되는 것과 유사한 구슬형 노즐에 의해 공급되는 같은 축에 공기 제트의 영향으로 워터 제트가 제공된다.
물-시멘트 그라우트는 모니터나 노즐의 하부에 위치한 별도의 노즐에서 채취된다.
그라우트의 목적은 워터제트에 의해 이전에 재성형된 토양을 시멘트로 굳히는 것이다. 이러한 이유로 그라우트가 더 낮은 속도로 전달된다.
3. 제트 그라우팅의 응용
제트 그라우팅 지반 개선 방법이며 다음과 같은 용도로 적용된다.
1) 수평 차단벽 구축
2) 지하수 관리
제트기둥은 댐 주변이나 오염된 토양 지역 주변의 지하수를 제어하는 수평 차단벽 역할을 할 수 있다.
이는 또한 토양 투수성을 감소시킨다.
3) Underpinning
제트 그라우팅은 주로 얕은 기초 시스템을 안정화하는 방법으로 사용될 수 있다.
이 절차에는 근처 기초를 뚫고 더 나은 하중 분산을 위해 기초 아래에 안정적인 기반을 만드는 작업이다.
4) Tunneling
제트 그라우팅은 터널 건설 현장을 안정화시켜 터널 공사에 필요한 중장비를 인근 지역을 불안정하게 하지 않고 사용할 수 있도록 해준다.
5) 굴착 지원
제트 그라우팅의 장점
제트 그라우팅은 구현 시 성공의 근본 원인인 다음과 같은 이점을 제공한다.
▫ 큰 지반교란(하층토)을 일으키지 않으면서 대형 시멘트로 구성된 기둥 생성
▫ 기둥은 다양한 모양으로 연속적인 요소를 형성하여 기계적 특성을 향상시키고 다공성을 감소시킨다.
▫ 시공 과정이 개선되어 더 나은 설계 개념이 등장하고 있다.
제한된 공간 작업과 어려운 현장 조건에서 매력적인 방법이다.