그라운드 앵커의 설계ㆍ시공 및 유지관리 매뉴얼(2021.08)

1. 목적

본 매뉴얼은 흙막이, 각종 구조물의 보강, 비탈면의 붕괴 방지 및 안정화 등 여러 가지 목적으로 사용되는 영구 및 가설앵커에 대한 설계, 시공 및 유지관리에 관한 계획, 조사, 점검과 조치 등에 필요한 일반적 기준과 방법에 대한 기본적인 사항을 제시하였다. 건설공사 시 그라운드 앵커의 설계,시공, 유지관리 업무가 설계자 또는 시공자별로 상이한 기준을 적용하고 있고, 그 기준이 미비하여 설계자나 시공자의 판단에 의존하는 등 어려움이 있었다.
본 매뉴얼은 통합된 설계,시공, 유지관리 방법을 제시하여 설계자나 시공자가 임의로 판단 리나 국외 기준을 무분별하게 도입하는 등의 문제점을 최소화시키기 위한 목적으로 제정되었다. 또한, 그라운드 앵커 구조물의 설계, 시공, 유지관리와 연관된 업무를 수행하는 관계자는 누구나 쉽게 이해할 수 있어 설계,시공, 유지관리 업무를 원활히 수행할 수 있도록 작성하였다. 그라운드 앵커의 설계는 작용하중, 유효긴장력, 초기긴장력, 전체시스템의 안정을 고려하여 설계하고, 시공은 시공계획에 따라 지반을 천공한 후 앵커를 삽입하고, 그라우팅을 실시한 다음 앵커체를 긴장하여 실시한다.
또한, 그라운드 앵커는 공용 기간 중 시간경과에 따른 긴장력 감소의 가능성을 가지고 있으므로 시공 및 유지관리 시 세심한 주의가 필요하다. 그라운드앵커에 적용되는 점검은 일상점검, 주기점검, 상세점검, 긴급점검 및 상세진단 등이 있으며, 이를 통하여 사전 유해요인을 파악하고, 조기에 손상된 부분을 발견하여 보수·보강함으로써 당초 시공된 상태를 유지함과 동시에 이용자의 편의와 안전을 도모하여야 한다.

2. 적용범위

본 매뉴얼에서 그라운드 앵커란 구조물 또는 지반의 과도한 변위 및 붕괴를 방지하기 위한 목적으로 PS강재 등을 인장재로서 사용하고 지반에 시멘트풀을 주입하여 정착시킴으로써 긴장력을 전달시키는 지반구조물을 말한다. 각종 구조물의 보강, 흙막이, 비탈면의 붕괴방지 및 안정화, 수압을 받는 지하구조물의 부상방지, 송전탑의 전도방지 등 여러 가지 목적으로 사용되는 영구 및 가설 앵커에 적용한다.
앵커공사를 위해서는 전문적인 지식이나 경험과 숙련된 시공기술이 요구된다.그러나 본 매뉴얼에 앵커공사에 수반되는 모든 Know-how에 대하여 기술할 수는 없으므로, 실제로 앵커공사를 실시할 경우에는 우수한 전문지식을 갖는 기술자들이 각각의 앵커 및 앵커로 보강된 구조물에 대하여 현장여건에 적합한 대책을 세우고, 그에 따른 조치가 이루어지도록 하는 일이 중요하다.
그리고 앵커의 성능확보는 조사, 설계, 시공뿐만 아니라 유지관리가 매우 중요하며본 매뉴얼에서는 비탈면 보강공사용으로 적용된 영구앵커를 대상으로 그라운드앵커의 점검대상, 점검시기, 점검방법, 점검항목, 시험방법, 시험결과의 평가, 결과의 기록, 대책적용 등의 유지관리의 기본사항과 유지관리 상의 유의사항을 제시한다.또한, 본 매뉴얼과 관련하여 관련법령 및 규정이 별도로 정해진 경우 또는 비탈면 붕괴 등 피해의 긴급성 등으로 본 매뉴얼을 따르는 것이 곤란하거나 부적당한 경우에는 관련 전문기술자의 기술검토 후 그 결과에 따른다. 본 매뉴얼의발간시점에 이미 시행 중에 있는 설계용역이나 건설공사에 대해서는 발주기관의장이 인정하는 경우 종전에 적용하고 있던 관련 기준을 그대로 사용할 수 있다.

3. 용어정의

가설앵커 : 가설적인 목적을 갖고 2년이하로 사용되는 앵커를 말하며, 시공중에 가설구조물 등에 가해지는 긴장력을 지반에 전달하여 변위, 변형량을억제하기 위해 사용하는 앵커를 말함.
그라운드 앵커 : 선단부를 양질의 지반에 정착시키고, 이를 반력으로 하여 흙막이벽 등의 구조물을 지지하기 위한 구조체로서 그라우팅으로 조성되는 앵커체, 인장부, 앵커두부로 구성된다. 어스 앵커(Earth anchor)라고도 하며 영구앵커와 가설(임시) 앵커로 구분되는 구조체를 말함
인장재(Tendon) : 일반적으로 PS강선, PS강연선, PS강봉 등을 사용하며, 긴장력을 전달하는 인장을 받는 부재를 말함 4) 인장재길이 : 인장재 정착장, 인장재 자유장, 여유장으로 구성되어 있으며 앵커에 실제로 사용되고 있는 인장재의 전체길이를 말함
인장재단면적 : 인장재로 사용하는 강재의 공칭단면적을 말함
인장재정착장 : 주입재와 인장재와의 부착저항에 필요한 길이를 말함
인장재자유장 : 앵커두부의 긴장 · 정착되어 있는 위치로부터 앵커체 정착부의 부착 부분까지의 구간으로 인장재가 자유롭게 신축되는 부분의 길이를 말함
인장재지름 : 인장재에 사용하는 강재의 공칭지름을 말함
앵커체 : 그라우트 주입으로 지중에 조성되는 앵커부재로서 긴장력을 지반과의 마찰저항 또는 지압저항에 의해 지반에 전달하는 저항체를 말함
인장부 : 앵커두부의 긴장력을 앵커체에 전달하기 위해 지반과의 마찰이 없도록 설치하는 인장재의 일부분을 말함
앵커두부 : 가해진 긴장력을 효과적으로 수압구조물에 전달하기 위한 부분을 말하며 정착구와 지압판으로 구성되는 앵커의 머리부분을 말함
앵커길이 : 앵커체의 길이(앵커정착장) 및 인장부의 길이(앵커자유장)의 합을 말함
앵커체 정착장 : 지반에 힘을 전달하는 앵커체의 길이를 말함
앵커자유장 : 앵커자유장은 인장재가 자유롭게 움직이는 상태에 있고 구조물 및 지반에 대하여 프리스트레스를 유효하게 줄 수 있도록 가공된 인장재의 일부로 주변지반과의 마찰저항에 의해 지반에 전달하는 저항체를 말함
앵커각 : 앵커각에는 앵커경사각과 앵커수평각이 있으며 정해진 기준면에 대한 앵커의 설치각도를 말함
영구앵커 : 영구적으로 사용할 것을 목적으로 사용되는 앵커를 말하며 일반적으로 2년 이상 사용하는 앵커를 말함
정착 : 프리스트레스력을 장기적으로 유지하기 위해 앵커케이블에 도입된 쐐기나 너트 등 정착구로 구조물에 고정하는 것을 말함

주입재 : 앵커체의 조성 또는 자유장부의 보호를 목적으로 지반내에 주입되는 재료를 말함
주입 : 지반내에 주입재를 충전시키는 일을 말함
지압판 : 앵커의 하중을 표면반력으로 저항하는 부분을 말하며, 앵커의 긴장력과 동일한 하중을 받는 부재를 말함
제거식앵커 : 가설앵커 중 앵커 또는 인장재 등 그 일부를 철거할 수 있는 형식의 앵커를 말함
확공지름 : 확공지름은 천공지름을 부분적으로 확대하려고 할 경우 실제로 확공되는 직경을 말하고 통상 공칭 확공지름을 말함
수압구조물 : 자유장부에 설치되는 정착구 아래를 받쳐 앵커력을 구조물또는 지반에 전달하는 구조물
가압주입 : 정착지반과 주입재와의 부착력을 확실하게 향상시킬 목적으로압력을 가하면서 주입 하는 것을 말함
강도설계법 : 실제 하중에 하중 계수를 곱한 극한하중을 사용하여, 이 극한하중이 구조물에 작용할 때의 응력 분포 중에서 파괴 직전의 극한 응력상태를 소성이론으로 계산하고, 이 응력을 강도 개념으로 환산한 공칭강도에 강도 감소 계수 ø를 곱하여 설계강도를 계산하며, 이 설계강도가구조물에 요구되는 소요강도 보다 크게 되도록 하는 설계법을 말함
극한앵커력 : 앵커의 파괴가 발생하는 하중을 말하며, 인장재의 극한긴장력과앵커의 극한인발력 중 작은 값으로서 앵커의 파괴가 발생하는 극한상태에서 앵커에 작용하는 하중을 말함
긴장력(Prestress) : 앵커두부에 프리스트레스를 가했을 때 인장재 내부에가해져 있는 힘을 말함
앵커체의 극한구속력 : 인장재 또는 인장재에 부착된 내하체와 앵커체의그라우트 사이에 발생하는 부착, 마찰 또는 지압에 의한 최종한계상태에서파괴가 발생하는 힘을 말함
인장재의 극한긴장력 : 앵커에서 인장재로 사용되는 강재의 극한긴장력으로서 KS규격 또는 공인인증기관의 시험성적서로 확인하는 긴장력을 말함
인장재의 허용구속력 : 앵커체의 극한구속력을 안전율로 나눈 값을 말함
세트량 : 인장재를 정착구에 정착할 때 인장재가 끌려 들어가는 길이를 말함
시멘테이션(Cementation) : 공벽의 붕괴나 용수가 예상되는 경우에 순환수에 시멘트를 섞어서 이것을 방지하는 일을 말함