내진말뚝 신기술 특허공법 비탈면 보강 굴착 보강 MS NAIL UCD ANCHOR
■ 공사 개요
■ 추진 배경
헌릉로(세곡임대주택단지~헌릉IC) 확장공사 중 설계 시와 상이한 지층조건이 나타나, 시공 중 현장조사 결과를 바탕으로 비탈면의 안정성을 재평가하고 합리적이고 경제적인 보강공법을 적용하여 장기적인 비탈면 안정성을 확보하고자 하는 데 그 목적이 있음.
■ 현장 여건과 과제
시공 중 2008년 시추조사 결과와 상이하게 토사층이 깊게 확인되었고 일부 구간에서 파괴가 발생해 추가 보강이 필요한 상황이 발생함.
■ 적용 공법: MS NAIL 공법
하중 분산형 압축 앵커는 정착장 내부 위치에 따라 내하체가 단차를 두고 분산 배치되어 있으므로, 각각의 내하체와 연결된 강연선의 자유장 길이가 서로 다르다.
동시 인장기는 모든 강연선을 단일 헤드로 일률적으로 인장하는 장치다. 따라서 인장력에 따라 모든 강연선의 늘어남량이 동일하게 고정된다.
여기서 재료역학의 기본 법칙을 적용해 보면 치명적인 문제가 드러난다.
동일한 늘어남량을 적용할 때, 자유장 길이가 짧은 강연선일수록 하중과 응력이 훨씬 더 크게 작용하게 된다. 결과적으로 길이가 가장 짧은 최상단 내하체에 하중이 집중되어 그라우트 압축 파괴가 먼저 일어나거나 강연선이 조기 항복하는 구조적 불균형을 초래하게 된다.
그렇다면 구체적으로 무엇이 문제인가?
앵커의 내적 안정성을 검토할 때, 특정 내하체에 집중되는 하중이 그라우트의 허용 압축력을 초과하면 그라우트체가 파괴된다. 그라우트가 깨져버리면 지반과의 정착력을 잃게 되므로 앵커로서의 기능을 완전히 상실하고 만다.
그렇다면 하중 분산형 앵커는 어떻게 인장해야 하는가?
강연선마다 제각각인 자유장 길이를 고려하여, 각 강연선에 동일한 설계 하중이 균등하게 전달되도록 강연선을 하나씩 순차적으로 인장하는 '개별 인장기(또는 차등 인장 시스템)'를 사용해야 한다.
개별 인장 방식은 각 강연선에 가해지는 힘의 크기(인장력)를 동일하게 유지하면서, 강연선의 늘어남량은 유연하게 달리 제어하는 방식이다.
유압 시스템을 활용하여 자유장 길이가 다른 각 강연선에 정확히 목표한 동일 힘이 가해지도록 제어한다. 이렇게 동일한 힘을 가하더라도 내하체와 연결된 강연선의 길이가 저마다 다르기 때문에, 실제 늘어남량은 강연선 길이에 비례하여 각기 다르게 나타나게 된다.
결과적으로 모든 내하체에 작용하는 응력이 완벽히 균등해지므로, 특정 내하체에 하중이 집중되는 현상과 그라우트의 압축 파괴를 완벽히 방지할 수 있다.
■ 공사 개요
■ 추진 배경
'마포 석유비축기지'는 1970년대 두 차례의 오일쇼크로 인해 국가적 차원의 석유비축사업이 추진되면서, 총 5개의 비축탱크가 1976년 성산동 매봉산 자락에 조성되었음.
서울시는 도심 재생사업의 일환으로 국제현상공모를 통해 이곳을 문화공간으로 재조성하는 사업을 추진하였으며, 2016년 말 시공을 완료.
■ 현장 여건과 과제
설계 당시 가장 큰 쟁점은 시공 방법이었음. 비축탱크를 그대로 재활용해야 했기 때문에 구조물을 유지한 채, 40년간 노출되어 이완·풍화된 비탈면을 어떻게 보강할 것인지가 관건이었음. 또한 크레인 등 대형 장비의 접근이 어려운 현장 여건도 함께 고려해야 했음.
■ 적용 공법: 윈치 공법 + MS NAIL + 표면압착스프링
■ 시공 결과
2016년 6월부터 본격 시공에 들어가 8월 기준 전체 공정의 70%에 도달함. 1, 2, 4, 5번 탱크 주변 보강은 완료되었으며, 가장 난이도가 높은 3번 탱크 비탈면을 시공 중임.
■ 공사 개요
■ 추진 배경
이화령은 백두대간의 본 줄기로, 충북 괴산과 경북 문경시를 잇는 고개이자 영남 지방과 중부 지방을 연결하는 지역임. 일제강점기인 1925년 도로 개설로 인해 백두대간이 단절되었으며, 이를 복원하기 위해 이화령 상부에 터널을 설치하고 그 위를 복토하여 생태통로를 조성하는 사업이 추진됨.
※ 이화령은 고개가 험해 여러 명이 어울려 함께 넘어갔다 하여 '이유릿재' 또는 '이우리재'라 불렸으며, 이후 고개 주변에 배나무가 많다 하여 '이화령'으로 불리게 됨.
■ 현장 여건과 과제
터널 상부에 조성되는 생태통로의 비탈면은 안정성 확보와 자연생태 복원이 동시에 요구되는 구간으로, 단순한 구조적 보강을 넘어 주변 환경과 조화를 이루는 보강 방식이 필요했음.
■ 적용 공법: MS NAIL 공법 + JSB 공법(자연생태복원공법)
