Behavior Characteristics of Precast Concrete-Panel Retaining Wall Adhered to In-situ Ground through Large Scaled Load Test

1) Hyundai Engineering & Construction Co., Ltd.

† Sejong E&C (Corresponding Author : [email protected])

대형재하시험을 통한 원지반 부착식 패널옹벽의 거동특성

Behavior Characteristics of Precast Concrete-Panel Retaining Wall Adhered to In-situ Ground through Large Scaled Load Test

신 윤 철¹⁾･ 민 경 남^†･ 김 진 희²⁾･ 안 태 봉³⁾

Yuncheol Shin ･ Kyongnam Min ･ Jinhee Kim ･ Taebong Ahn

Received: August 26

, 2016; Revised: August 31

, 2016; Accepted: October 4

, 2016

ABSTRACT : A precast panel wall system resists against the horizontal earth pressure by increasing the shear strength of ground by reinforcement connected to the panel. The application of precast panel wall system is growing to lately minimize the earth work and environmental damage caused by large cut slope and to use the limited land effectively. The ground adhered panel wall system is the construction method that has the panel engraved with natural rock shape to improve the landscape. This system is developed to complete Top-Down method, and it is possible to have vertical cut, and to adhere to in-situ ground, improve construction ability by minimizing the ground relaxation and exclusion the trench and backfill process. In this study the field tests were performed to verify the construction ability about the vertical cut and complete Top-Down process and the construction behavior of ground adhered panel wall system was analyzed by large scale loading test and measurement results during loading test.

Keywords : Large scale loading test, Ground adhered panel wall system, Panel engraved with natural rock, Vertical excavation, Top-down

요 지 : 패널식 옹벽은 지보재를 통한 선지보 개념으로 프리캐스트 패널과 체결하여 원지반 강도를 최대한 보호하며 보강하는 공법이다. 최근 건설공사에서 대규모 깎기비탈면의 형성에 따른 토공량 증가와 환경 훼손을 최소화하고 용지제한에 따른 토지의 효율적인 이용을 위해 패널식 옹벽의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 원지반 부착식 패널옹벽은 자연암반 질감을 갖는 프리캐스트 콘크리트 패널을 사용하여 경관성을 향상시키고 완전한 Top-Down 시공법을 구현하도록 개발된 공법으로 수직절취와 패널의 원지 반 직접부착이 가능해 비탈면 이완을 최소화하고 터파기 및 되메우기 공종을 배제하여 시공성을 개선하였다. 본 연구는 현장시험시 공을 수행하여 수직절취 및 Top-Down에 대한 시공성을 확인하고, 대형재하시험과 하중단계별 계측결과를 분석하여 원지반 부착식 패널옹벽의 거동특성을 분석하였다.

주요어 : 대형재하시험, 원지반 부착식 패널옹벽, 자연암반질감, 수직절취, Top-Down Journal of the Korean Geo-Environmental Society

17(11): 45～53. (November, 2016) http://www.kges.or.kr

ISSN 1598-0820 DOI http://dx.doi.org/10.14481/jkges.2016.17.11.45

1. 서 론

산지가 70% 이상인 국내 지형 조건상 도로, 철도, 산업단 지조성 등의 기반시설 구축을 위한 건설공사에서는 자연지 반을 일부 깎아서 부지를 형성하는 것이 필수적이다. 특히 도로와 철도는 산악지형을 통과하는 경우가 많아 지형적 특 성에 따라 대규모 깎기 비탈면의 형성으로 토공량 증가에 따른 공기지연, 처리비용 부담 및 환경 훼손 발생 등의 문제 가 빈번히 발생하고 있다. 2015년 환경부 및 국토교통부가 고시한 환경친화적인 도로건설 지침에 따르면 땅깎기 높이 가 40m 이상인 경우 지형 훼손 저감방안으로 터널화를 추진 하고 있어 대규모 깎기 비탈면 발생 시 공사비 증가요인으

로 작용하고 있다.

이러한 깎기 비탈면의 형성에 따른 토공량 증가 및 환경 훼손을 방지하고 용지제한에 따른 토지의 최적이용을 위해 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 패널식 옹벽의 적용이 증가하고 있는 추세이다. 패널식 옹벽은 원지반 강도를 최 대한 보호하며 보강하는 공법으로 일반 중력식 옹벽과 달리 Soil Nailing, Earth Bolt, Ground Anchor 등의 지보재 보강 을 통해 원지반의 전단강도를 증가시키고 자중에 의한 구속 효과가 있는 전면판인 프리캐스트 패널과 지보재를 체결하 여 개별적 벽체를 형성함으로써 수평토압에 저항하는 공법 이다(윤성필과 임재승, 2011).

패널식 옹벽의 보강 원리는 단계별 굴착에 의해 지반이

(a) Panel engraved with natural rock shape (b) Conceptual diagram of panel wall system Fig. 1. Panel wall system adhered to in-situ ground

완을 최소화시키면서 지보재를 통해 원지반의 전단강도를 증가시키는 선보강 개념으로 지보재의 종류나 패널과의 체 결방식에 따라 패널식 옹벽공법이 현장에서 적용되고 있다.

Kim et al.(2006)은 Earth Bolt로 보강된 압축토 옹벽에 대한 현장계측 및 수치해석 결과를 쏘일네일링 시스템과 비교･

분석함으로써 안정성 증대효과를 확인하였고 Kang(2010)은 현 장시험시공을 통해 적용성을 확인하였다. Nam & Jung(2010) 은 비탈면의 예상활동면이 깊은 경우 영구앵커를 이용한 패 널식 옹벽의 적용사례를 소개하였고 Kim(2013)은 가압식 강 관네일을 이용한 패널식 옹벽에 대한 실험적 연구에서 주변 지반의 강도 증가, 패널의 변위억제 효과 등을 검증함으로 써 지반조건에 따라 다양한 지보재가 적용될 수 있음을 제 시하였다.

콘크리트 패널의 구속효과는 쏘일네일링 벽체의 거동으 로부터 연구가 시작되었다. 쏘일네일링의 경우 전면벽체가 굴착으로 인한 지반이완을 억제시키고 벽체에 작용하는 토 압을 네일로 전이시키는 역할을 한다고 알려져 있다(FHWA, 1996). 이는 전면벽체가 네일과 네일 사이의 지반의 국부적 인 안정뿐만 아니라 쏘일네일링 벽체 전체를 시스템으로 거 동할 수 있도록 벽체 전체를 일체화시켜 작용하중을 분담시 키는 보다 중요한 역할이 있다고 여겨지며 전면벽체의 강성 또는 자중에 의한 구속력으로 지반의 이완을 억제시키는 추 가적인 역할이 있는 것으로 판단된다(Kwon, 2002). Kang et al.(2008)은 대형파괴재하시험을 통해 콘크리트 패널의 강 성에 의한 구속효과를 확인한 바 있다. Min et al.(2016)은 실내 펀칭강도시험을 통하여 X자 형태의 사보강 철근으로 배근된 패널의 파괴거동을 규명하고 패널 두께에 대한 최적 화 방안을 연구한 바 있다.

현재 깎기부 패널식 옹벽은 환경 훼손 및 토공량 발생을 최소화하기 위하여 현장적용사례가 점점 증가하고 있지만, 실제 시공방법은 5.0m 높이의 비탈면을 1:0.5 정도의 기울기 로 굴착한 후 패널을 적층하고 되메움을 실시하는 Bottom-Up 방식으로 적용되고 있다. 그러나 이러한 시공방식은 경사굴 착에 의해 추가 토공처리가 필요하며 되메움과 다짐불량에

의한 시공성 저하, 패널적층 및 다짐에 의한 시공 중 안정성 불안 등을 해결하여야 한다.

본 연구에서는 Top-Down 방식을 적용함으로써 원지반 부착이 가능하고 수직굴착에 의해 토공량 발생을 최소화하 며 부지활용을 극대화할 수 있도록 공정을 개선하였다. 현 장시험시공을 통하여 Top-Down 방식에 대한 시공성 검증 을 수행하였으며 대형재하시험을 통해 수직절취 및 원지반 부착에 대한 패널식 옹벽의 거동특성을 분석하였다.

2. 원지반 부착식 패널옹벽

원지반 부착식 패널옹벽은 Fig. 1과 같이 콘크리트 표면 의 직접노출을 방지하고 주변환경에 맞는 다양한 색감 및 암반질감 표현으로 경관성을 개선한 자연암반형 패널을 사 용하였다. 또한, 실제 완전한 Top-Down 방식으로 시공이 가능하도록 개발된 공법이다. 1.5m씩 원지반을 수직절취한 후 패널을 원지반에 직접 부착함으로써 비탈면 이완을 최소 화할 수 있고 터파기 및 되메우기 공종을 생략하여 시공성 을 개선하였다. 하향식 단계별 시공에 의해 고소작업이 감 소되고 인력에 의한 되메움 작업이 없어 시공 중 안정성도 향상되었다. 그리고 토질 및 굴착면의 상태에 따라 발생할 수 있는 여굴에 대하여는 절취면과 패널 사이에 저유동성 몰탈을 타설하여 패널이 원지반과 완전히 일체화될 수 있도 록 함으로써 패널의 작용하중을 지반에 고르게 분산시킬 수 있도록 하였다.

3. 현장 대형재하시험

3.1 시험 개요

자연암반형 패널을 이용한 원지반 부착식 패널옹벽의 거 동특성을 분석하기 위해 현장 대형재하시험을 수행하였다.

대형재하시험은 전면벽체의 강성효과에 대한 연구결과를

Fig. 2. Cross section view of pilot test

Table 1. Material properties

Division Colluvium Weathered soil

Weathered rock

N value 22/30 50/18 50/10

Unit weight (kN/m

) 18.0 19.0 20.0

Cohesion (kPa) 10.0 10.0 30.0

Friction angle (°) 30.0 30.0 32.0

Modulus of deformation (MPa) 15.4 50.5 200.0

(a) Limit equilibrium analysis result (5,000 kN)

(b) Loading-safety factor diagram Fig. 3. Result of preliminary analysis

하기 위하여 실규모의 비탈면에 대형재하시험을 실시하였 다. 그리고 시공단계별 거동특성을 파악하기 위하여 계측기 를 설치하였다.

대형재하시험에 앞서 하중재하에 대한 안정성을 확인하기 위하여 범용 사면안정 해석 프로그램인 v2.2(TERRASOL社, 1997)를 이용하여 옹벽 파괴에 근접한 적정 최대재하하중을 산정하였다. 또한, 수직절취 및 Top-Down 시공방법에 대한 현장 적용성을 평가하기 위하여 시험시공을 수행하였다.

시험시공은 충북 옥천군 청성면에 위치한 콘크리트 공장 배후비탈면에서 수행되었다. 패널옹벽의 설치규모는 횡 방 향 폭 12.0m, 높이 4.7m로 1.5×1.5m 규격의 자연암반형 패 널 24장이 시공되었으며 지보재는 기존 패널식 옹벽에서 일 반적으로 사용되는 항복강도 400MPa, 직경 29mm의 이형 철근을 적용하였다. 이때 네일의 길이는 비탈면 예상활동면 의 범위를 고려하여 6.0m를 적용하였다(Fig. 2).

시험시공 비탈면의 지반상태를 파악하기 위해 시추조사, 표 준관입시험, 공내 전단시험 및 변형계수시험 등의 지반조사 를 수행하였다. 지반조사결과 상부로부터 붕적층, 풍화토, 풍 화암으로 구성되어 있으며 물리 및 역학적 특성치는 Table 1 과 같다.

3.2 재하하중 산정 및 Top-Down 시공절차

패널옹벽의 거동특성을 파악하기 위해서는 파괴 시까지 충분히 큰 하중재하를 필요로 하지만 재하시험 중 패널옹벽

의 과도한 변위나 붕괴가 발생할 경우 재하시험 중 안전사 고로 이어질 수 있으며 시험시공 배후비탈면의 붕괴로 시험 부지 전체 비탈면의 안정성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 한계평형해석을 통하여 적정 하중재하에 따른 시험시공 비 탈면의 안정성 평가를 수행하였으며 비탈면이 붕괴되지 않 는 최대하중을 산정하였다. 해석결과 재하하중 5,000kN에 서 안전율 1.01로 최소한의 안정성을 확보하는 것으로 평가 되어 대형재하시험 시 최대하중을 5,000kN으로 결정하였다 (Fig. 3).

한편, 패널식 옹벽 공법에서 Top-Down 방식은 대부분 1 소단(약 5.0m) 높이만큼 경사절취 후 패널을 적층하는 방식 의 Semi Top-Down 방식이 적용되고 있어 최소한의 터파 기, 되메움 및 다짐작업을 필요로 한다. 본 연구에서는 수직 절취가 가능한 높이를 고려함으로써 패널 1단(H=1.5m) 단 위로 하는 완전한 Top-Down 방식의 시험시공을 실시하여 시공성을 확인하였다. 시험시공 순서는 Fig. 4와 같이 이루 어졌으며 3단 패널 설치 전 패널의 부등침하를 방지하기 위 해 기초를 설치하였다.

3.3 재하시험장치

재하시험장치는 최대시험하중을 예비해석에서 산정된 재 하하중 5,000kN까지 재하할 수 있도록 5,000kN 용량의 유 압잭 2개를 설치하였다. 재하하중은 동일용량의 전자식 하 중계와 Data logger를 이용하여 자동화 계측을 수행하는 것

(a) Excavation of 1st slope (b) Soil nailing installation

(c) 1st row panel installation (d) Excavation of 2nd slope

(e) Soil nailing installation (f) 2nd row panel installation

(g) Excavation of 3rd slope and soil nailing installation (h) 3rd row panel installation and construction completed Fig. 4. Construction sequence of panel wall system

으로 계획하였다. 재하판의 침하량 측정에는 4개의 LVDT 를 계획하였으며 LVDT는 재하판의 정확한 침하량을 측정 하기 위하여 재하판 주변에 재하판과 별도로 지지되는 Guide beam을 설치한 후 재하판에 LVDT를 설치하고 Guide beam 과의 상대변위를 측정하도록 하였다. 재하장치 설치 계획도 는 Fig. 5와 같으며 재하장치의 제원 및 계측개요는 Table

2와 같다.

재하시험장치는 반력앵커시공 → 탄성받침대 및 재하판 설치 → 재하프레임 설치 → 상부재하판 설치 → 유압잭 및 Load cell 설치 → Support beam 및 Main beam 설치 → 가 이드 빔 설치 및 반력앵커 연결 → 유압호스, 로드셀, LVDT 연결 → 재하시험 실시 순으로 설치되었다.

(a) Front view of loading device

(b) Floor plan of loading device Fig. 5. Installation plans of loading device Table 2. Specification of loading test and measurement plan

Division Contents Remarks

Test area

Maximum load · 5,000 kN Preliminary analysis

Loading plate · L × B = 2 m × 3 m (T = 40 mm Steel plate)

· Uniformly distributed load induced elastic rubber plate for (T = 50 mm)

Loading beam · Structural design load required by the load

· Inductive load equal to the load plate

Measurements

· LVDT, Load cell : Load - Settlement

· Total station : The front of the retaining wall displacement

· Load cell, Srain gauge : Axial nails

· Earth pressure gauge : Working load retaining wall

· Inclinometer : Rear slope displacement

The anchor reaction

force

Anchor forces · 5,000 kN

Quantity · 8ea

Anchor length · 21 m (Settlement 8.0 m, Freedom 10.0 m, Redundancy 3.0 m) Borehole : 152 mm Material properties · KSD 7002 SWPR 7B Use Φ15.2 mm 6Stranded PC Strand

Skin friction resistance force · 1MPa

Load Test Device

Loading beam · H-900 mm × 350 mm × 16 mm × 28 mm × 10,000 mm · 3ea Reinforcing stiffeners Support beam · 300 mm × 300 mm × 10 mm × 15 mm × 4,000 mm · 8ea Reinforcing stiffeners

Loading plate · 2,000 mm × 3,000 mm × 40 mm Steel plate · 2ea Uniformly distributed loading

· 1,000 mm × 3,000 mm × 50 mm Elasticity rubber plate · 3ea

Hydraulic jack · 10,000 kN Stroke = 250.0 mm

Load cell · 10,000 kN

LVDT · 1/100 mm, storke 100 mm · 4ea

Manometer · 1ea Voltage maintenance

Measuring equipment

Data logger · TDS 301 · 1ea

Load cell · 6ea

Strain gauge · 30ea Earth pressure cell · 6ea

Inclinometer · 1 place (Sensor : 8ea)

Distance meter · Measurement the panel displacement during loading test

하중은 예비해석 결과를 토대로 최대 5,000kN으로 계획하 였으며 1,000kN 단위로 총 5단계의 반복재하를 수행하였다.

3.4 계측기 설치

대형재하시험 중 패널 옹벽 비탈면의 안정성을 확인하고 하중 재하에 따른 패널 및 지보재의 거동특성을 파악하기 위해 계측을 수행하였다. 계측은 재하판 하부 패널 2열에 대 해서 수행되었으며 설치된 계측기의 제원과 배치는 Fig. 6 과 같다.

4. 결과분석

4.1 하중-침하 곡선 분석

대형재하시험에 의한 하중-침하 곡선은 Fig. 7(a)와 같다.

예비해석 결과를 토대로 산정된 재하하중 5,000kN 이내의 범위에서는 선형 탄성거동을 보이는 것으로 나타났으며 지

(a) Front view of measuring instrument

(b) Cross section of measuring instrument Fig. 6. Measuring instruments installation plans

(a) Load-displacements curve

(b) Elastic-plastic displacement curves Fig. 7. Results of cyclic loading test

(a) Horizontal displacements curves

(b) Vertical displacement curves Fig. 8. Load-displacements curve of panel wall

4.2 하중단계별 패널옹벽 전면부 변위 분석

옹벽 전면부에 대한 광파기 계측결과 최대하중 5,000kN 조건에서 최대 수평변위는 17.0mm, 최대 연직변위는 18.0mm 로 평가되었으며 하중단계별 변위 양상은 Fig. 8과 같다. 숏 크리트 타설에 의한 쏘일네일링 벽체의 경우 수평변위에 대 한 계측관리기준은 일반적으로 벽체높이의 0.2%～0.4%로 규정하고 있다. Lee(2007)는 쏘일네일 보강벽체의 거동특 성에 관한 실험적 연구에서 벽체높이의 1% 이상으로 수평 변위가 발생될 경우 파괴상태에 도달하는 경향을 보이는 것 을 확인하였고 0.3% 이상에서는 벽체의 균열이 확대되고 인장균열도 일부 관찰되는 것을 보고한 바 있다. 원지반 부 착식 패널옹벽의 경우 벽체높이의 0.37%에 해당하는 변위 가 발생하여도 외관상 패널의 균열은 없는 것으로 확인되었 다. 이는 패널 제작 시 공장배합에 의한 고강도 콘크리트를 사용하고 사보강 배근철근을 추가하여 패널 자체의 강성이

Table 3. Displacement distribution of panel wall

Load : 1,000 kN Load : 2,000 kN

· δ

: 2.00 mm

· δ

/H : 0.04%

· P/P

: 20%

· δ

: 5.00 mm

· δ

/H : 0.11%

· P/P

: 40%

Load : 3,000 kN Load : 4,000 kN

· δ

: 10.00 mm

· δ

/H : 0.22%

· P/P

: 60%

· δ

: 15.00 mm

· δ

/H : 0.33%

· P/P

: 80%

Load : 5,000 kN

· δ

: 17.00 mm

· δ

/H : 0.37%

· P/P

: 100% Fig. 9. Axial force curves of soil nailing

증가하였기 때문인 것으로 판단된다.

하중재하에 따른 패널옹벽 전체의 변위 분포를 하중 단 계별로 요약하면 Table 3과 같으며 발생 변위비(δH_MAX/H)

와 하중비(P/Py)는 각 하중단계별로 전면벽체에서 발생된 최 대 수평변위(δH_MAX)와 재하하중을 각각 벽체높이(4.5m)와 하중-침하곡선에서 가정된 항복하중(Py=5,000kN)으로 나누 어 무차원화 시킨 무차원 변수이다. Table 5에서 알 수 있듯 이 하중 초기에는 벽체 상단에서 가장 큰 변위가 발생하나 하중이 증가할수록 벽체 중앙부에서 최대 수평변위가 발생 하는 경향을 나타내었다. 항복하중 도달 시 벽체의 변위비 는 최대 0.37%로 평가되었지만, 외관상 패널의 미세균열 및 주변지반의 인장균열 등은 발견되지 않았다.

따라서, 본 연구를 통하여 측정된 변위비를 이용하여 향 후 원지반 부착식 패널옹벽의 관리기준치를 설정하여 시공 중 자연암반형 패널 벽체의 안정성을 평가할 수 있는 중요 지표로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

4.3 쏘일네일링 발생 축력 및 응력 분석

하중계 계측결과는 Fig. 9와 같으며 최대 발생 축력은 26.7kN으로 좌측 2열에서 발생하였다. 이는 쏘일네일링의 설계축력 128.48kN 대비 20.78%의 값으로 비탈면의 항복 하중(5,000kN) 상태에서도 지보재의 파단 또는 인발에 의 한 옹벽 붕괴는 발생하지 않는 것으로 예상된다.

변형률계에서 측정된 하중 단계별 발생응력을 도시화하 면 Fig. 10과 같다. Fig. 10에서 Y축 Scale은 모두 동일하며 응력 발생 경향은 최상단 쏘일네일링에서 가장 큰 응력이 발생하였으며 두부로부터 2.0m 지점에서 최댓값을 나타내 었다. 최대응력의 발생위치가 축력계에서 측정된 최대 축력 의 위치와 상이한 것은 재하하중이 패널옹벽 상부에 전체적 으로 분포한 것이 아니고 재하판 하부의 제한된 범위(3.0m×

2.0m) 내에서 재하되었으며 쏘일네일링 전체 길이(6.0m)를 고려할 경우 쏘일네일링 전체 길이가 아닌 일부구간에 집중 된 하중이 작용하였기 때문인 것으로 판단된다. 제한된 범 위에서 하중이 작용하는 경우 쏘일네일링은 휨 응력이 발생 하게 되고 휨 응력은 하중재하위치에 가까울수록 커지기 때 문이다(Fig. 11). 또한, 벽체의 수평변위에 의한 쏘일네일링

(a) Left side of 1st column (b) Right side of 1st column

(c) Left side of 2nd column (d) Right side of 2nd column

(e) Left side of 3rd column (f) Right side of 3rd column Fig. 10. Stress distribution curve of soil nailing

Fig. 11. Concept diagram of bended soil nailing

Fig. 12. Results of inclinometer measurement

Fig. 13. Earth pressure curves of panel wall

만 휨 응력의 경우 가장 큰 변위가 발생한 지점에서 가장 큰 값을 나타내게 된다.

쏘일네일링에서 발생한 최대 응력은 147,529kPa, 하중으 로 환산하면 94.82kN으로 시험시공에 적용된 쏘일네일링 의 허용응력(300,000kPa)의 49.18%, 설계축력(128.48kN)의 73.8%로 발생함에 따라 항복하중 도달 시에도 지보재의 안 정성을 확보하는 것으로 평가되었다.

4.4 지중경사계 계측결과 분석

지중경사계 계측결과는 Fig. 12와 같으며 깊이별 변위발 생 경향은 심도 2.0m까지 변위가 증가하다 하부로 갈수록 감소하는 것으로 나타났다. 최대 수평변위는 패널 2열에 해 당하는 심도 2.0m에서 15.68mm로 평가되었으며 1열과 2열 에 해당하는 심도에서는 2열 대비 약 90% 수준의 수평변위

가 발생하는 것으로 나타났다. 지중경사계의 최대 변위를 패널 전면변위 분석 시 적용된 무차원계수인 변위비로 변환 하면 변위비(δH_MAX/H)는 0.34%로 하중비 80% 상태의 패 널의 변위비와 유사한 것으로 평가되었다. 옹벽배면 지중변 위 발생경향, 패널 전면의 변위양상, 쏘일네일링 축력분포, 패널 배면의 토압분포(Fig. 13) 등은 유사한 거동특성을 나 타내어 실제 시공 시 가운데 위치한 패널에 대한 계측 및 시공관리가 중요 할 것으로 판단된다.

5. 결 론

본 연구에서는 자연암반형 패널을 이용한 원지반 부착식 패널옹벽에 대한 실내시험, 현장시험시공, 대형재하시험을

실시하여 현장 적용성에 대한 평가를 수행하고 거통특성을 규명하고자 하였다. 연구 결과를 정리하면 다음과 같다.

(1) 광파기 계측에 의한 변위 분석결과 재하하중 5,000kN에 서 옹벽의 최대 수평변위는 17.0mm, 최대 연직변위는 18.0mm로 평가되었으며 옹벽높이에 대한 수평변위 발 생량은 0.37%로 나타났다. 압축강도가 21MPa 이상인 현장타설 쏘일네일링 벽체의 경우 수평변위에 대한 계 측관리기준을 일반적으로 벽체높이의 0.2～0.4%로 규 정하고 있는데 압축강도가 30MPa 이상인 원지반 부착 식 패널옹벽은 외관상 패널의 균열은 없는 것으로 확인 되었다. 이는 패널형 벽체가 공장배합에 의한 고강도 콘크리트를 사용함으로써 현장타설 벽체보다 상대적으 로 강도와 강성이 증가하였기 때문인 것으로 판단된다.

(2) 패널의 변위 발생 양상은 하중 초기에는 벽체 상단에서 변위가 크게 발생하나 하중이 증가할수록 벽체 중앙부 에 최대 수평변위가 발생하는 경향을 나타내었다. 이는 원지반 부착식 패널옹벽의 경우 중앙부에 대한 중점관 리가 필요하다 하겠다.

(3) 하중계에서 측정된 쏘일네일링의 축력에 대한 분석결 과 최대 발생 축력은 26.7kN으로 나타났다. 이는 쏘일 네일링의 설계축력(128.48kN) 대비 20.7%에 해당하는 하중으로 한계평형해석을 통해 비탈면 안정을 유지할 수 있는 최대 재하하중상태에서도 지보재의 안정성을 확보하는 것으로 평가되었다.

(4) 변형률계에서 측정된 하중 단계별 발생응력을 분석한 결과 쏘일네일링에서 발생한 최대 응력은 147,529kPa로 나타났고 하중으로 환산하면 94.82kN에 해당하는 값으 로 시험시공에 적용된 쏘일네일링의 허용응력(300,000 kPa)의 49.18%, 설계축력(128.48kN)의 73.8%로 발생함 에 따라 항복하중 도달 시에도 지보재의 안정성을 확보 하는 것으로 평가되었다.

(5) 지중경사계에 의한 지중 변위 계측결과 심도 2.0m에서 최대수평변위는 15.68mm 발생하는 것으로 나타났으며 이후 패널 하부로 갈수록 감소하는 것으로 나타났다. 패 널 1열과 3열에 해당하는 심도에서 최대수평변위는 2 열 최대수평변위의 90% 수준으로 발생하였다.

원지반 부착식 패널옹벽에 대한 대형재하시험 결과를 종 합해보면 중앙부 패널이 거동특성을 지배하는 것을 알 수 있었고 실제 시공 시 중앙부 패널에 대한 계측 및 시공관리 가 중요 할 것으로 판단된다. 향후 패널옹벽의 품질, 시방 및 유지관리 기준을 확립하기 위해서는 항복하중 이상의 파 괴거동에 대한 연구가 필요할 것이라 판단된다.

References

1. 윤성필, 임재승 (2011), 절토부 옹벽 공법의 종류 및 특징 비 교, 건설기술 I 쌍용, Vol. 58, pp. 35~40.

2. FHWA (1996), Manual for design and construction monitoring of soil nail walls, Publication No. FHWA-SA-96-069, pp. 299.

3. Kang, I. K., Kwon, Y. H., Park S. Y., Ki, M. J. and Kim, H.

T. (2008), Behavior analysis of assembling soil nailed walls through large scaled load test, Journal of the Korean Geo- Environmental Society, Vol. 9, No. 4, pp. 23 ～36 (in Korean).

4. Kang, J. S. (2010), The PEM retaining wall of examined by applying the field, Master’s thesis, Chonbuk National University, pp. 1~56 (in Korean).

5. Kim, H. J. (2013), Analysis of reinforcement mechanism of precast panel retaining wall method using pressure-injected grouting steel pipe nailing, Doctor’s thesis, Chungnam National University, pp. 1~138 (in Korean).

6. Kim, H. T., Lee, H. J., Kim. J. M., Ryu, J. W. and Sung, N.

Y. (2006), Behavioral characteristics of prestressed earth method reinforced with earth bolt, KGS Spring Conference, Korean Geotechnical Society, pp. 662~669 (in Korean).

7. Kwon, Y. H. (2002), Influence of the facing wall stiffness on the stability of soil nailing systems, Doctor’s thesis, Hongik University, pp. 1~134 (in Korean).

8. Lee, J. M. (2007), A study on the estimation of the behaviors of soil nail retaining-walls, Doctor’s thesis, Hongik University, pp. 1~100 (in Korean).

9. Min, K. N., Lee, J. W., Lee, J. W., Kang, I. K. and Ahn, T. B.

(2016), Field application of a precast concrete-panel retaining wall adhered to in-situ ground, The Journal of Engineering Geology, Vol. 26, No. 1, pp. 51~61 (in Korean).

10. Nam, H. K. and Jung, H. S. (2010), Application for environment- friendly retaining wall method composed with permanent ground anchor and vertical precast panel in cutting slope area, KGS Fall National Conference, Korean Geotechnical Society, pp.

87~96 (in Korean).

11. TERRASOL 社. (1997), TALREN97 v2.2 Program, France.