락볼트 현장품질관리기준

[꼬끼워]

Rock bolt 시공 및 품질관리 지침

한 국 건 설 품 질 시 험 원

기 술 관 리 팀

목 차

1. 적 용 범 위 - - - - - - ( 1 )

2. 개 요 - - - - - - ( 1 )

3. 재 료 - - - - - - ( 2 )

4. 시 공 - - - - - -( 4 )

5. 품 질 관 리 - - - - - -( 7 )

1. 적용범위

고속도로 터널 및 사면 공사시 사용하고 있는 Rock bolt의 자재․시공 및

품질관리에 적용코자함.

2. 개 요

록볼트는 많은 종류가 있으나 그 정착방식과 주입 재료에 따라 다음 표1과

같다.

┌─ 선단 정착형 ─┬─ Wedge 형

│ ├─ Resin 형

│ └─ Expansion 형

ROCK│

BOLT ┌─ 전면 정착형 ─┬─ Resin 형

│ ├─ 충진형(Cement Mortar)

│ └─ 주입형(Cement Milk)

│

└─ 혼합형

<표 1> ROCK BOLT의 종류

가. 선단 정착형

이 형식은 선단을 정착시킨 후 프리스트레스를 주어 붕락을 방지하여 절리와

균열이 적은 경암층이나 중경암층에 주로 사용되며 <그림 1>와 같다.

<그림1> 선단 정착형 록볼트의 종류

나. 전면 접착형

전면 접착형 록볼트의 접착재료는 레진, Cement Mortar 및 Cement Milk가

있으며 각각의 사용재료에 따라 레진형, 충진형, 주입형으로 구분된다.

<표 2> Rock Bolt 접착 재료

구 분	개 요
레진형	․레진과 경화제가 혼합된 capsule type ․보통 레진과 발포성 레진으로 구분
충진형	․천공-모르타르 충진-록볼트 타입 순으로 시공 ․보통 cement를 사용하는 SN록볼트와 초조강 cement를 사용하는 AS볼트가 있다.
주입형	․시멘트 밀크와 급결제를 혼합후 주입 ․SN볼트의 시공이 어렵거나 불가능한 경우로써 갱내로 유입되는 용수량이 많을 경우 또는 공내에 암파편으로 인해 주입호스를 삽입하기 어렵거나 함몰되기 쉬운 경우 등에 적용

다. 혼 합 형

선단 정착형의 록볼트에 시멘트 밀크 등을 주입하여 전면 접착형으로 하는

방식이다. 선단 정착형 록볼트의 부식방지 및 지보효과의 확대를 목적

으로 사용되고 있으나 널리 사용되고 있지는 않다.

3. 재 료

가. Rock bolt의 기계적 성질

직 경	기 호	항 복 점 (kg/mm2)	인장강도 (kg/mm2)	연 신 율	비 고
∮25m/m이상	SD35	35이상	50이상	18%이상	단 변위량이 20m/m이상인 경우 항복점이 50kg/mm2 이상인 제품 사용

나. Rock bolt 길이 및 레진

(2차선)

구 분	표준단면 Ⅰ		표준단면 Ⅱ		표준단면 Ⅲ		표준단면 Ⅳ		표준단면 Ⅴ		표준단면 Ⅵ
	친정부	측벽부	천정부	측벽부	천정부	측벽부	천정부	측벽부	천정부	측벽부	천정부	측벽부
길 이 (m)	3	3	3	3	4	4	4	4	4	4	4	5
접착재료 (Resin)	3	1	3	1	4	1	4	1	4	1	4	1

다. 접착재료

접착재료의 선정은 조기접착력이 크고, 취급이 간단하여야 하며 내구성 및 경제성이 양호해야 한다.

1) 수지(resin) 형

ㅇ Resin은 polyester resin계 및 동등 이상의 재질이어야 하며 캡슐(capsule)

형태로 제공되어야 한다.

ㅇ 제조업자가 표시한 보관기간이 지난 resin을 사용하여서는 안되며 용수,

염수, 산, 약알카리성에 대하여 영향을 받지 않아야 한다.

ㅇ Resin은 인발에 대한 저항강도가 규정된 볼트의 강도보다 적어도 20%

이상 크다는 것을 확신할 수 있는 충분한 강도특성이 있어야 하며 조기에

접착력을 발휘하여야 한다.

ㅇ Resin은 팽창성 접착제로서 직경 26mm이상의 것이라야 하고 resin의

조합은 선단에 2배 팽창이 되어야 하고 용수에서 초기강도가 높아야

한다.

ㅇ resin에 발포성을 가한 발포성 resin을 사용할 때는 발포배율에 따른

접착력의 감소를 반드시 점검하여야 한다.

2) 시멘트 모르터(cement mortar)형

ㅇ 시멘트 모르터의 배합은 소요강도보다 시공성에 중점을 두어 결정한다.

모르터 배합비는 시멘트 365kg, 모래 1,176kg, 혼화제21.4kg, 급결재4.3kg

이다

ㅇ 모르터용의 모래는 직경 2mm이하로 입도분포가 좋아야 하며 모래의

표면수량에 따라서 수량을 조정하여야 한다.

ㅇ 모르터용의 시멘트는 보통시멘트와 초조강 시멘트등을 사용할 수

있으며 보통시멘트 사용시 반드시 초기에 접착능력을 발휘할 수 있도록

급결작업을 할 수 있는 캡슐형 급결재 또는 동등이상의 품질을 가진

급결재를 사용해야 한다.

ㅇ 조강시멘트 사용시는 첨가제로서 지연제를 사용하여 모르터 경화시간을

조정하되 시공관리에 특별히 유의하여야 한다. 모르터에 의한 그라우트는

용수, 염수, 산, 알카리성에 대하여 영향을 받지 않아야 한다.

라. 부속부품

1) 모든 형태의 플레이트(Bearing Plate)는 지반의 변형을 구속하는 효과를

충분히 발휘하고 지반의 붕락방지 등의 목적을 달성하기 위한 조절을

할 수 있어야 하며 이러한 조절에 의하여 암석이나 숏크리트 표면의

형태에 관계없이 표면에 완전히 밀착시킬 수 있는 것이어야 한다.

2) 베어링 플레이트가 숏크리트를 뚫고 들어가거나 혹은 너트가 플레이트를

뚫고 들어가기 전에 앵커가 미리 파괴될 수 있도록 플레이트의치수와

두께가 강재의 강도 및 숏크리트의 강도와 잘 조화되어야 한다.

4. 시 공

가. 시공계획

1) 록 볼트공의 시공에 있어서는 시공관리자, 공사공정표, 사용기계의 종류

및 주요제원, 사용재료, 정착방법, 정착에 필요한 응고시간 등을 기재한

시공계획서를 감독원에게 제출하여 승인을 받아야 한다.

2) 록 볼트는 반드시 2～3종류를 선정하여 시험시공, 인발시험등을 행하여

그 결과를 제출하여 감독원의 승인을 얻은후에 시공하여야 한다.

나. 시공방법

1) 록 볼트의 정착은 지질상태, 시공방법, 사용목적 등을 고려하여 충분한

정착력을 얻도록 시공하여야 한다.

2) 록 볼트 사용할 때에는 현장부근에서 시공장소와 유사한 지질조건을 갖는

장소에서 현장시험을 행하여 록 볼트 강도를 확인하고 시험성적을 제출

하여 감독원의 승인을 얻어야 한다.

3) 록 볼트는 숏크리트의 경화후 될 수 있는대로 빠른 시기에 시공하여야

한다.

4) 천공구멍은 소정의 위치에 구멍 지름으로 굴착면에 직각되게 소요의 깊이

까지 똑바로 천공하여 록 볼트 삽입전에 돌가루 등이 남아있지 않도록

유의하여야 한다.

5) 록 볼트는 삽입전에 녹, 기타의 이물질이 부착되지 않도록 청소하여야

한다.

6) 경사방향 록 볼트의 시공에 있어서는 소정의 각도를 확보하여야 한다.

단, 지질의 상황에 따라 곤란할 때는 감독원의 지시를 받아야 한다.

7) 록 볼트에 대한 베어링 플레이트의 경사진 양이 지시된 양을 초과하면

플레이트의 경사진 양이 지시된 양보다 작게 하기 위하여 급결성 모르트

판을 지압판 밑에 받침대로 설치하여야 한다.

8) 용수가 많은 곳에서는 수위의 저하, 수발고의 설치, 공수를 한곳으로 유도

하는 방법 등을 현장실정에 맞도록 채택하여 배수하고 록 볼트공을 시공

하여야 한다.

9) 베어링 플레이트, 와샤, 너트는 볼트의 극한강도와 조화되도록 조립하여야

한다.

다. 시공순서

1) 수지형(Resin)형

ㅇ 지하수 다량 출수등 현장 여건상 특별한 경우 승인후 사용

ㅇ 천 공

천공지름은 보통 resin일때는 볼트지름 + (6～8mm), 발포성 resin일때는

볼트지름 + (10～15mm)이어야 하며, 그 깊이는 설계깊이에 대하여

±50mm이내의 오차이어야 한다.

ㅇ resin 삽입

체적계산에 의하여 적절한 양의 resin을 삽입한다. 점보드릴로 천공할

경우(ψ45m/m)에는 ψ32m/m 이상의 레진을 사용한다.

- 3개사용시 순서 : 급결용, 선단용, 충진용 순으로 삽입

- 4개사용시 순서 : 급결용, 선단용, 충진용, 충진용 순으로 삽입

ㅇ 록 볼트 삽입

오가 픽크햄머와 드리프터 등을 이용하여 1,000rpm이상으로 20～30초간

볼트를 회전하면서 삽입한다.

ㅇ 볼트 조이기

ㅇ RESIN의 재원 (참고자료)

구 분	규 격	용 도	발포배율	인발강도	경화 종료시간
A B C	27×640	급결용 선단용 선단용	2배 2배 4배	20TON 18TON 5TON	1분내 발포 완료 1시간내 발포 완료 6시간내 발포 완료

ㅇ레진 시공순서도

암반에 규정된 직경 및 깊이로 천공한다.

NATM Resin을 삽입시킨다.

Auger Drill로 회전시켜 균일하게 혼합되도록 한다.

완료상태

2) 모르터형

ㅇ 천 공

천공지름은 볼트지름 + (10～16mm)이어야 하며, 그 깊이는 설계 깊이에

대하여( - )50mm에서 ( + )100mm이내의 오차이어야 한다.

ㅇ 모르터 주입

모르터 주입시 저압 피-더(3kg/cm2)를 사용한다. 특히 캡슐형 선단

급결재를 사용할 때에는 1차 모르터 압입 및 구멍선단에 급결재 캡슐을

끼워서 1차 모르터 속으로 넣으면서 2차 모르터 주입을 행하여야 한다.

ㅇ 볼트 삽입

픽크햄머, 드리프터와 가이셀 등을 이용하여 볼트를 박아 넣는다.

ㅇ 볼트 조이기

볼트 삽입후 현장실험에 의해 확인된 경화시간 이후에 행하여야 한다.

ㅇ 시공순서도

	1)쇼크리트 타설후 천공 (Φ32mm, L=3.0m)
	2)락볼트 인력 삽입(Φ32mm, L=3.0m)
	3)측면방향 주입파이프(Φ8mm, L=25cm) 상향(아치부) 주입구:Φ8mm, L=25cm, 출 구:Φ8mm, L=200cm
	4)hole입구를 시멘트와 급결제 10:1비율로 반죽하여 밀봉(20～30분)
	5)밀봉재가 경화(20～30분)된 것을 확인후 주입시작,출구로 그라우트재가 나오는 것확인 주입압 2～3 kg/㎠
	6)그라우트재가 over flow되면 주입구 절곡
	7)주입후 4시간 경과후 밀봉재를 정리제거 와셔 및 너트 고정

라. 접착제의 시공

ㅇ 록 볼트의 접착제에 대하여는 시험성과표를 제출하여 감독원의 승인을

얻어야 한다.

ㅇ 천공후 접착제의 충전은 공저까지 충분히 하여야 하며, 볼트 삽입시

공내에 공극이 남지않도록 주의하여야 한다.

마. 시공기계

ㅇ 록 볼트 시공을 위하여 천공장에 따라 싱커(sinker), 크로라드릴 또는

점보드릴을 사용하여야 한다.

ㅇ 록 볼트 삽입장비는 1,000rpm이상의 air auger를 사용하여야 한다.

바. 프리스트레스(Prestress)

전면접착형일 경우에는 프리스트레스를 도입하지 않는다.

사. 록 볼트의 추가 시공

록 볼트공의 시공방법으로는 system bolting을 원칙으로하나, 인발시험,

록 볼트 축력측정 등의 계측결과로 부터 다음사항에 해당할 때에는 감독원의

지시에 의거 록 볼트의 추가시공을 행한다.

ㅇ 터널벽면의 변형이 록 볼트 길이의 약 6%가 된다고 판단되는 경우

ㅇ 록 볼트의 인발시험 결과로부터 충분한 인발내력이 얻어지지 않는 경우

ㅇ 록 볼트 길이의 약 반이상으로부터 지반심부까지의 사이에 축력분포의

peak치가 존재하는 경우

ㅇ 소성영역의 확대가 록 볼트 길이를 넘는다는 판단되는 경우

5. 품질관리

가. 품질기준

1) 기계적성질

구 분	시험종목	기 준	시험방법	시험빈도
록볼트	인장강도 (kg/mm2)	50이상	KS E 3132 KS D 3504	․ 30톤 마다 ․ 터널 표준시방서 참조
	연 신 율 (%)	18이상	KS B 0801 KS B 0802

※ KS B 0801 의 2호 시험편으로 시험

2) 모양, 치수, 무게 및 허용차

규 격	단위무게 (kg/m)	공칭지름 (mm)	공칭 단면적 (cm2)	공칭 둘레 (cm)	마디의 평균간격 최대치 (mm)	마디높이(mm)		마디틈 합계의 최대치
						최소	최대
D25	3.98	25.4	5.067	8.0	17.8	1.3	2.6	20.0

※ 기타 상세한 사항은 KS D 3504 참조

나. Rock bolt 인발시험

1) 목 적 : Rock bolt의 정착효과 확인

2) 계측기기 : Center Hole Jack and Pump 20T 이상 용량, 변위 측정기

3) 측정방법

ㅇ. 지질상황에 따라 가능한한, 불량한 암반에 인발시험 Blot를 선정

(50본당 1본 원칙) 한다.

ㅇ. 인발시험용 Bolt에는 Shotcrete 부착영향을 없애야 한다.

ㅇ. 반력판은 Bolt 축에 직각으로 부착 시킨다.

ㅇ. 계측기로 Bolt에 하중을 1톤/분 단위로 가하여 Bolt를 인발하여 변위와

장력과의 관계 및 인발저항을 구한다.

ㅇ. 정착효과 발생 즉시 시행한다.

4) 평가기준

하중 - 변위곡선을 그려 인발내력을 구한다. 인발내력은 하중 - 변위 곡선

에서 A영역 직선부의 접선과 C영역 접선과의 교점(D)이다. 즉, C영역은

Bolt의 정착효과를 기대할 수 없는 영역으로 기대할 수 있는 영역은 D까지

이다. 일반적으로 Rock Bolt의 항복점내력은 17톤이상 나오는 Rock Bolt를

사용한다. 암반강도가 낮아서 소정의 인발 저항이 얻어지지 않으면 Rock

bolt 길이를 길게할 필요가 있다.

<그림2> 하중-변위 곡선

5) Rock bolt의 인발시험 기준

ㅇ. Rock bolt의 인발시험은 터널연장 20m마다 천정, 아치, 측벽 각 1개씩

(50본당 1회) 실시하며, 록 볼트의 정착효과는 원지반의 강도 이외에

공벽의 상태, 정착방식 등의 조건에 지배되므로 시공에 앞서 사전 시험을

하며 인발내력을 확인해야 한다.

ㅇ. 인발시험은 정착효과를 확인하기 위하여 실시하는 것이므로, 사전시험에

의하여 설정된 인발내력의 80%에 달하면 합격한 것으로 한다.

예) ψ = 25mm(SD 35)일 경우

Py = 35kg/mm2이므로

Py = 35×506.7 = 17.7ton

0.8Py = 17.7×0.8 = 14.2ton

다. 품질관리

1) 인장강도의 시험편은 가공하지 않고 철근(이형봉강)과 동일하게 시험

(KS D 3504)하여야 한다.

2) Rock bolt의 규격은 반입시마다 필히 확인하여야 한다.

3) Rock bolt 인발시험시 불합격 되었을 경우에는 그 Rock bolt 주위에

새 Rock bolt를 시공하여야 한다.