록볼트
1. 일반사항
1) 적용범위
이 절은 터널지보공의 일종인 록볼트 공사에 적용한다.
1) 참조규격
KS E 3132 록볼트 및 그 구성부품
KS F 2426 주입모르타르의 압축강도 시험방법
KS F 2432 주입모르타르의 컨시스턴시 시험방법
3) 록볼트 일반
(1) 록볼트는 굴착면 주변에 설치되어 이완된 암괴 또는 절리면을 꿰메어 지반을 보강하거나 내압을 가하여 지반이 아치나 보를 형성하도록 시공해야 한다.
(2) 록볼트 설치는 지반조건을 분석하여 록볼트의 효과와 기능을 발휘할 수 있는지 여부를 검토하여 소요의 기능을 발휘할 수 있는 록볼트를 시공해야 한다.
(3) 록볼트의 인장력을 발휘하도록 시공할 경우에는 발생축력을 검토하여 록볼트의 재질과 형상을 결정하고 인발내력을 확인해야 한다.
(4) 록볼트의 재질, 지압판, 정착형식 및 정착재료의 선정 등에 있어서는 그 시공성을 검토해야 한다.
(5) 록볼트에 프리스트레스를 도입할 경우의 프리스트레스는 록볼트 항복응력의 80% 이하가 되도록 해야 한다.
(6) 록볼트 천공 시 지반이 연약하거나 파쇄가 심하여 공벽의 자립성이 불량한 경우에는 자천공 록볼트를 사용할 수 있으며, 긴급한 록볼트 기능 도입이 요구되는 경우에는 마찰력을 즉시 발휘시킬 수 있는 구조의 록볼트를 사용해야 한다.
(7) 8m 이상의 긴 록볼트를 설치할 필요가 있는 경우에는 일반 록볼트와 함께 긴 케이블볼트를 조합하여 사용할 수 있다.
4) 제출물
(1) 다음 사항은 ｢1-2 공사관리｣의 해당요건에 따라 작성하여 감독자/감리원에게 제출해야 한다.
① 작업절차서
② 검사 및 시험계획서
③ 시공계획서
④ 자재공급원 승인요청서
(2) 록볼트 및 정착재료에 대한 자재공급원 승인요청을 해야 한다.
① 록볼트 인발시험성적서
5) 품질요구사항
(1) 록볼트의 정착효과는 원지반의 강도 외에 볼트의 종류, 공벽의 상태, 정착방식 등의 조건에 지배되므로 시공에 앞서 터널굴착 패턴별로 감독자/감리원 입회하에 시험시공을 실시하여 소요의 인발내력을 확인한 후 본 공사를 시행해야 한다.
6) 보관 및 취급
(1) 록볼트 및 그 구성부품은 유해한 녹이나 이물질이 부착되지 않도록 보관해야 한다.
(2) 레진의 보관 및 운반은 일평균기온 -30℃∼50℃의 조건을 만족해야 한다.
2. 재료
1) 록볼트의 재료
(1) 록볼트의 재질은 SD350 이상의 강재로서 연신율이 큰 재질로 하며, 이형봉강이나 강관, 팽창성 강관 등을 사용할 수 있다.
(2) 현장조건 및 시공여건에 따라 섬유 또는 유리재질로 보강된 소재의 록볼트를 사용할 수 있다.
(3) 지압판의 두께는 6mm를 표준으로 하되 팽창성 지반에 대해서는 9mm 이상의 두께를 사용해야 한다.
(4) 케이블볼트의 재질 및 형상은 원지반 조건 및 사용목적에 따라 정해야 하며, 일반적으로 재질은 공칭지름 12.7mm 이상의 7연선으로 인장강도 및 연신율이 큰 것으로 하고 1개의 케이블볼트가 지탱하는 소요강도에 따라 다양한 형상의 케이블볼트를 사용할 수 있다.
2) 록볼트의 정착형식
(1) 록볼트의 정착형식은 선단정착형, 전면접착형, 혼합형으로 구분한다.
(2) 선단정착형 록볼트는 록볼트의 선단을 지반에 정착한 후 프리스트레스를 도입하여 굴착면 주변지반에 내압이 작용하도록 해야 한다.
(3) 전면접착형 록볼트는 수지 또는 모르타르 등을 사용하여 록볼트 전장을 지반에 정착시키는 형식으로서 굴착면 주변지반의 지보능력을 향상시키도록 해야 한다.
(4) 혼합형 록볼트는 록볼트 선단을 지반에 정착시키고 프리스트레스를 도입한 후 록볼트 전장과 지반과의 간극을 정착재료로 충전하는 형식으로서 선단정착형식과 전면접착형식의 기능을 모두 발휘할 수 있도록 해야 한다.
3) 록볼트의 재료 품질관리
(1) 록볼트 재료는 유해한 녹이 쓸거나 이물질이 부착되지 않도록 보관․관리해야 한다.
(2) 록볼트의 재료시험 및 검사는 KS E 3132 및 KS D 3504의 규정에 따라야 한다.
(3) 특수한 재료일 경우에는 별도로 정한 품질관리 기준에 따라 관리해야 한다.
3. 시공
1) 록볼트 시공계획
(1) 록볼트 시공은 설계도 및 공사시방서를 검토한 후 현장조건에 적합한 록볼트 시공계획서를 작성하여 검토한 후 시공해야 한다.
(2) 터널을 굴착한 결과 원지반 조건이 설계도서에 명시된 내용과 다를 경우는 현장조건에 적합한 록볼트 패턴으로 변경하여 안전하게 시공해야 한다.
(3) 록볼트 시공계획을 변경할 경우에는 변경계획서를 작성하여 감독자/감리원의 승인을 받은 후 변경해야 한다.
2) 천공기계의 선정
(1) 천공기계는 지반조건, 터널단면의 크기와 형상, 연장, 굴착공법, 천공길이, 개수 등을 고려하여 선정해야 한다.
(2) 천공 도중 천공각도를 일정하게 유지시킬 수 있는 기계를 선정해야 한다.
(3) 록볼트의 삽입, 정착, 조이기 등에 사용하는 기계는 록볼트의 정착형식에 적합한 것을 선정해야 한다.
3) 천공 및 청소
(1) 록볼트 천공은 소정의 위치, 지름, 깊이를 준수하여 굴착면에 직각이 되도록 천공해야 한다. 단, 암괴의 탈락이 예상되는 주절리면이 파악된 경우에는 절리면의 직각방향으로 추가공을 천공하도록 한다.
(2) 록볼트 삽입 전 천공된 구멍에 돌가루 등의 록볼트 정착에 유해한 물질이 남지 않도록 청소해야 한다.
(3) 록볼트는 삽입 전에 유해한 녹, 기타의 이물질이 부착되지 않도록 관리해야 한다.
4) 정착재료 및 충전
(1) 록볼트의 정착재료는 유동성 및 접착성이 우수하고 조기강성을 가지며 장기 안정성이 있는 것이라야 한다.
(2) 록볼트는 소정의 깊이까지 삽입해야 하며 소정의 정착력을 얻도록 시공해야 한다.
(3) 전면접착형 록볼트는 천공구멍과 록볼트 사이의 간극에 정착재가 완전히 채워져 록볼트가 소정의 정착력을 발휘할 수 있도록 해야 한다.
(4) 록볼트 정착재로서 시멘트 모르타르 등을 사용할 경우에는 다음의 규정을 따라야 한다.
① 시멘트는 보통포틀랜드시멘트를 사용한다. 조기에 접착능력을 발휘해야 할 경우에는 급결제 등을 혼합하거나 조강시멘트를 사용해야 한다.
② 사용하는 모래는 최대 지름이 2mm 이하인 입도가 양호한 모래를 사용해야 한다.
③ 시멘트와 모래의 배합은 1:1로 한다.
④물과 시멘트의 비는 40∼50%이며 플로우값은 200∼220정도를 기준으로 한다. 단, 지하수 및 지반조건에 따라 물의 양을 가감하여 시공 중 시멘트 모르터의 유동성을 유지해야 한다.
⑤ 시멘트 모르타르의 충전은 모르타르 피더를 이용하거나 캡슐형을 사용할 수 있다.
(5) 현장여건상 록볼트 정착재료로서 시멘트 풀을 사용할 경우에는 시멘트 모르타르와 동등 이상의 성능을 발휘할 수 있어야 한다.
(6) 록볼트 정착재료로서 레진(Resin)을 사용할 경우는 다음의 규정을 따라야 한다.
①레진은 폴리에스터(Polyester)계 및 동등 이상의 재질로 하며 캡슐형태로 제공되어야 한다.
② 레진은 제조업자가 표시한 보관기간이 경과하거나 변질 또는 용량이 불충분한 것을 사용하지 않도록 해야 한다.
③ 용출수, 염수, 산, 약 알칼리성에 대하여 영향을 받지 않아야 하며 보관 및 이동에서 영상 50℃ 이상 및 영하 30℃ 이하의 조건이 발생되지 않도록 해야 하며 색깔이 변질된 것을 사용하여서는 안 된다.
④ 레진의 인발내력은 규정된 록볼트의 허용인장강도보다 1.2배 이상으로 하며 조기에 접착력을 발휘해야 한다.
⑤ 레진에 대한 현장 품질관리의 일반시험으로서 소정의 설계인발력 이상이 됨을 확인해야 한다. 단, 토사 및 완전 풍화된 암반구간에는 레진을 사용하지 않도록 해야 한다.
(7) 록볼트 정착재료 충전 시 소정의 인발내력과 장기내구성 확보를 위하여 정착재료가 흘러내리지 않도록 해야 한다.
5) 록볼트 조이기
(1) 록볼트의 조이기는 록볼트의 항복강도를 넘지 않는 범위 내에서 견고하게 조여야 한다.
(2) 전면접착형 록볼트는 정착 후 지압판 등이 숏크리트면에 밀착되도록 너트 등으로 조여야 한다.
(3) 선단정착형 록볼트의 경우에는 확고한 정착부를 형성하도록 하여 프리스트레스 도입 후에도 록볼트에 긴장응력이 유지되어야 한다. 지반조건상 시간이 경과하며 정착부가 느슨해질 우려가 있거나 록볼트의 부식이 크게 우려되는 곳에는 프리스트레스 도입 후 록볼트와 지반사이의 간극을 시멘트 풀 혹은 모르타르로 충전해야 한다.
(4) 프리스트레스 록볼트의 경우는 록볼트 조이기를 실시한 후 1일 정도 후에 다시 조여야 한다. 또 그 후에도 정기적으로 점검하여, 소요의 긴장력이 도입되어 있는지를 확인하고, 이완되어 있는 경우에는 다시 조여야 한다.
6) 용출수지역에서의 록볼트 시공
(1) 용출수가 있는 경우에는 프리그라우팅이나 차수그라우팅 공법(물빼기공 병행)을 적용하여 허용범위 이내로 터널 내 누수량이 발생토록 조치한 뒤 록볼트를 시공해야 한다.
(2) 용출수로 인해 록볼트 충전이 어려운 경우는 급결제 등을 사용하거나 팽창성 강관 록볼트 등을 사용할 수 있다.
7) 현장 품질관리
(1) 록볼트의 현장 품질관리는 <표 10-5-5>와 같이 해야 한다.
표 록볼트의 현장 품질관리
종별 | 관리 항목 | 관리내용 및 시험 | 시험 빈도 | 비고 |
일상 관리 | 시공 정밀도 | 소정의 위치, 천공지름, 깊이로 시공되어 있는가의 확인 | 매 타설시 | 록볼트의 검측 |
충전 상태 | 충전재가 록볼트와 원지반 사이에 확실히 채워져 있는가를 확인 | 매 타설시 | 해머 타격 확인 | |
정착 효과 | 시공 후의 정착효과를 확인 (토크렌치로 조임 등) | 매 타설시 | 해머 타격 확인 | |
변형 | 지압판의 변형 등을 관찰 | 매일 | 현장계측 결과 등에 의하여 대책을 강구 | |
정기 관리 | 강도 | 록볼트 인발시험 | 터널연장 20m마다 | 3개/20m(천장, 양측벽 각 1개) |
기타 | 유동성 | 모르타르의 컨시스턴시 측정 | 필요할 때 마다 | KS F 2432 |
강도 | 모르타르의 압축강도시험 | KS F 2426 |
(2) 인발시험을 실시할 록볼트는 시험구간 내에서 임의로 선택하며 선정된 록볼트의 지압판은 록볼트의 축과 직각을 이루도록 석고 또는 모르타르 등으로 처리해야 한다.
(3) 인발시험은 정착효과가 얻어진 후에 실시해야 하며 인발하중의 재하속도는 분당 10kN 내외로 해야 한다.
(4) 인발시험은 하중단계 별로 변위를 측정하여 하중변위곡선을 작성하고 판정 시의 변위가 설계에서 고려한 록볼트의 효과를 발휘할 수 있는 범위 이내인지를 확인하여 합격여부를 판정해야 한다.
(5) 록볼트 인발시험은 사용된 록볼트와 동종인 록볼트 자체에 대한 사전 인발시험을 실시하여 인발내력을 확인하고, 시공된 록볼트에 대한 실제 시험 시에는 설계 인발내력의 80%에 달하면 합격하는 것으로 한다.
(6) 인발시험 결과 불합격될 경우는 불합격 부위(천장, 아치, 측벽)에서 5개를 추가 시행하여 5개 중 3개 이상이 불합격되면 표본구간으로 대표된 전구간에 대하여 설계와 동일수량의 록볼트를 재시공해야 한다.
(7) 다음의 경우는 록볼트를 추가 시공해야 한다.
① 내공변위 또는 지중변위 측정 등의 계측결과로부터 얻어진 터널측면의 변형이 과다한 경우
② 록볼트 두부로부터 록볼트 길이의 1/2지점과 록볼트 단부 사이에 록볼트 축력의 최대치가 발생하는 경우
③ 소성영역의 확대가 록볼트 길이를 넘는다고 판단되는 경우
④ 숏크리트의 균열, 지압판의 변형, 과다변위, 응력발생 등 록볼트의 추가시공이 필요하다고 판단되는 경우
(8) 지반조건이 매우 불량하여 특정구간 전체에서 소요의 인발 내력이 얻어지지 않거나 록볼트 시공이 곤란한 경우에는 감독자/감리원과 협의하여 다른 조치를 강구할 수 있다.
(9) 록볼트에 대한 현장 품질관리 시험이 종료되면 시공자는 시험결과를 각 항목별로 일정양식에 정리해야 한다.