KR100388077B1 - 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및수평 토압 저감시스템 - Google Patents

이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및수평 토압 저감시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평 토압 저감 시스템에 관한 것으로서, 저밀도의 이피에스를 블록화하여 지중 콘크리트 구조물과 뒤채움 토체 사이에 다단으로 적층하면서 지중 콘크리트 구조물의 벽면으로 병설하여 저밀도 이피에스의 압축성에 의해 뒤채움 토체의 변위를 인위적으로 유발시키고, 이피에스의 마찰특성에 의해 벽면마찰이 증대되어 평상시, 다짐시공시 및 지진발생시의 수평토압이 저감되며, 이피에스 블록은 모서리를 모따기하고 다단으로 적층하면서 병설하면 모따기된 모서리들로 배수부가 형성되고, 배수부를 덮도록 형성한 스크린을 구비하여 이피에스블록에 끼워 고정하는 블록결합수단으로 결합하여 지중 콘크리트 구조물에 격자형으로 배수통로를 형성하게 되므로 자연골재를 사용하지 않게되어 환경친화적이고 시공이 용이하면서도 통수기능도 구조물 공용기간 동안 유지될 뿐만 아니라 기존의 배수시스템에 비해 월등히 뛰어난 배수력을 갖는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템에 관한 것이다.

Description

이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평 토압 저감시스템{Underground concrete structure drainage of groundwater and earth pressure reduction system using EPS block}
본 발명은 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 저밀도의 이피에스를 블록화하여 지중 콘크리트 구조물과 뒤채움 토체 사이에 다단으로 적층하면서 지중 콘크리트구조물의 벽면으로 병설하여 저밀도 이피에스의 압축성에 의해 뒤채움 토체의 변위를 인위적으로 유발시키고, 이피에스의 마찰특성에 의해 벽면마찰이 증대시킴으로 수평토압을 저감시켜 지중콘크리트 구조물을 보호할 뿐만 아니라, 이피에스 블록은 모서리를 모따기하고 다단으로 적층하면서 병설하여 모따기된 모서리들로 배수부가 형성되고, 배수부를 덮도록 형성한 스크린을 구비하여 이피에스블록에 끼워 고정하게 되는 블록결합수단으로 결합하여 지중 콘크리트 구조물에 격자형으로 배수통로를 형성하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템에 관한 것이다.
자연상태의 지형을 연직으로 깍아 도로, 철도, 지하실 등으로 이용하고자 할 때에는 횡방향에서 오는 흙의 압력에 저항하기 위한 구조물을 설치하게 되는데 이러한 구조물을 흙막이 구조물이라고 하며, 옹벽, 가설흙막이공, 널말뚝 등 여러 가지가 있으며 한정된 국토의 효율적인 활용을 위한 지하공간의 개발과 함께 콘크리트를 이용한 흙막이 구조물의 건설은 나날이 증가추세에 있다.
이렇게 흙막이를 위한 지중 콘크리트 구조물을 설계할 때에는 이 구조물에 작용하는 힘을 설계의 고려요소로 계산하여야 하는데 이 힘은 흙에 의해 횡방향으로 작용하는 것으로 일반적으로 토압이라고 한다.
지중 콘크리트 구조물에 가해지는 하중은 자중, 재하중(사하중, 활하중), 지진에 의한 관성력 등 여러 가지가 있으나 설계에 지배적으로 고려되는 하중은 토압이며, 수압의 경우, 구조물의 배수시설에 따라 발생여부가 결정된다.
따라서, 지중 콘크리트 구조물의 안정성, 경제성을 판단하는데에는 토압을정확히 추정하는 것도 매우 중요하다.
한편, 이피에스(Expended Poly Styrene)는 일반 토사와 비교하여 1/100 수준의 초경량재료인 장점을 이용하여 연약지반상 도로성토공법에서 성토재료로 사용하고 있는데 자립성, 내수성, 시공성 및 내미생물성 또한 우수하여 널리 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 이피에스는 일반적으로 초경량성을 이용하여 하중저감효과를 위한 성토재료로 사용되고 있으나 이를 지중 콘크리트 구조물의 토압저감을 목적으로 사용되고 있지는 않고 있으며, 이피에스를 이용한 토목성토공법은 도로, 옹벽 뒤채움재 등으로 사용될 때에는 공용성을 유지하기 위해서 20kg/m3(D-20) 이상의 밀도를 갖는 중 또는 고밀도의 이피에스를 재료로 사용하도록 되어 있다.
또한, 현재 토목 현장에서 일반적으로 사용되고 있는 배수재는 모래, 쇄석 등의 인공 천연골재이다. 한국골재협회에서 조사한 바에 의하면, 국내 연간 골재 수요량은 IMF이후 건설경기의 위축에도 불구하고 1999년 현재 약 1억 6천만m3로, 양에서도 엄청난 양이지만 그 비용면에서도 약 3조원에 달하고 있으며, 그 수요도 건설경기의 회복에 따라 2000년 10월 통계상으로 10% 이상의 증가세를 보이고 있다. 통상 골재는 레미콘에 72.6%, 건축기초에 9.1%, 아스콘에 2.9%, 일반콘크리트에 15.4%가 소비되고, 건설투자액의 5.4%를 차지하여 수급 불안시 건설공사의 진행에 큰 영향을 미칠 수 있다.
이러한 골재수요는 증가추세에 있는 데에 반해 골재공급은 채취장의 고갈, 채취시 소음, 분진 등의 문제와 함께 자연경관의 훼손, 국민의 환경 보전에 대한의식 고취로 점차 어려워지고 있는 실정이며, 이에 따라 천연골재의 사용을 억제할 수 있는 새로운 인공재료의 개발이 요구되고 있다.
일반적으로 골재를 이용한 배수시스템의 시공은 인력에 의해 부직포를 포설하고, 배수구에 부직포를 부착한 후, 포크레인을 이용하여 골재를 성토하고, 다짐장비에 의한 다짐시공을 하여 이루어지도록 하고 있으나, 이는 골재 포설로 인해 유발되는 분진과 소음, 중장비에 의해 발생되는 기계소음과 같은 문제점이 있으며, 현장 골재 수급의 불안정, 양질의 골재가 고갈되어감에 따르는 골재품질의 변동에 의한 배수재 품질 유지의 어려움과 같은 문제점이 발생하고 있다.
즉 모래, 쇄석과 같은 자연골재인 배수재는 채취시부터 자연경관의 훼손과 시공시 유발되는 분진 등에 의해 주변 주민들과의 민원이 야기되는 문제점이 발생하고 있으며, 기술적으로도 자연골재는 장비에 의한 배면토 다짐시 골재 모서리를 통해 국부적으로 전달되는 벽체 응력집중현상으로 인한 콘크리트균열, 구조물 공용기간(옹벽의 경우 최소30년 이상) 동안 지속적인 배면세립토사 유실에 의한 골재공극(골재를 이용한 배수시스템의 배수로는 골재 사이의 공극이므로)의 막힘(clogging) 및 통수기능저하로 인한 배수기능 상실과 같은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 저밀도 이피에스의 압축성을 이용하여 뒤채움 토체의 변위를 인위적으로 유발시키고, 이피에스의 마찰특성에 의해 벽면마찰이 증대되어 수평토압이 저감되도록 하여 지중 콘크리트 구조물을 보호하며, 이피에스를 뒤채움의 배수재로 이용하여 블록화하고 다단으로 적층하면서 병설하는 것만으로 격자형 배수통로가 형성되어 자연골재를 사용하지 않으므로 환경친화적이고, 따라서 기존의 골재포설로 인해 유발되는 분진, 소음, 중장비에 의해 발생되는 기계소음, 현장 골재 수급 불안정, 골재고갈로 인한 품질 저하로 인해 발생되는 배수재 품질확보의 어려움, 이피에스의 하중분산효과에 의해 장비에 의한 배면토 다짐시 골재 모서리를 통해 국부적으로 전달되는 벽체 응력집중현상으로 콘크리트에 균열이 발생하는 것이 방지되며, 배면토사유실에 의한 골재공극의 막힘현상 및 통수기능저하가 방지되어 배수기능이 구조물 공용기간 동안 유지되고, 시공이 용이하면서도 통수기능도 기존의 배수시스템에 비해 월등히 뛰어나게 되는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템을 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평 토압 저감시스템을 설명하기 위한 개략 단면도이고,
도 2는 이피에스블록의 수평토압 저감효과를 시험하기 위한 실내모형토조의 단면도이고,
도 3a와 3b는 모래 뒤채움과 이피에스블록 뒤채움시의 토압을 비교한 도표이고,
도 4a, 4b는 본 발명에 따른 이피에스블록의 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템를 도시한 사시도이고,
도 6은 본 발명에 따른 이피에스블록에 끼워 결합시키는 블록결합수단의 사시도이고,
도 7은 본 발명에 따른 이피에스블록의 정면에 블록결합수단이 끼워진 상태의 개략도이고,
도 8은 본 발명에 따른 이피에스블록이 다단으로 적층되고 병설된 상태의 배면을 도시한 개략도이고,
도 9a 내지 9e 는 본 발명에 따른 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템이 시공된 상태들을 도시한 예시도이며,
도 10은 본 발명에 따른 배수부의 다른 실시형태를 설명하기 위해 도시한 다른 이피에스블록의 사시도이고,
도 11은 본 발명에 따른 이피에스블록을 이중으로 배열하여 다단으로 적층한 상태의 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1 : 이피에스블록 2 : 모서리
3 : 배수부 4 : 블록결합수단
5 : 스크린 6 : 부직포
7 : 유공관 10 : 지중 콘크리트 구조물
20 : 뒤채움 토체
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템은 20kg/m3미만의 밀도이고 35cm 이하의 두께로 이루어진 이피에스블록을 지중 콘크리트 구조물과 뒤채움 토체 사이에 다단으로 적층하면서 지중 콘크리트 구조물의 벽면으로 병설하여 수평토압을 저감시킴과 동시에 이피에스의 배수성을 이용하여 토체에서 유입되는 지하수도 배수시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
상기 이피에스블록은 10 내지 16kg/m3의 저밀도이고 5 내지 30cm 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 이피에스블록은 모서리를 모따기하여 다단으로 적층하면서 병설하면 모따기된 모서리들로 배수부가 형성되어, 중앙에는 배면토체의 배수를 위한 관통부를 형성하고 이피에스블록에 끼워지는 삽입핀을 다수로 형성한 블록결합수단으로 결합하여 고정되는 것을 특징으로 한다.
상기 이피에스블록은 평면과 측면, 저면과 측면, 평면과 배면, 저면과 배면 및 배면과 측면이 교차하는 모서리를 모따기하는 것을 특징으로 한다.
상기 이피에스블록의 모서리를 경사면 또는 라운드(round)형태로 모따기하는 것을 특징으로 한다.
상기 블록결합수단의 관통부에는 스크린을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 배수부에는 부직포를 포설하고 블록결합수단을 이피에스블록에 삽입하여 부직포가 고정되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 이피에스블록을 배면이 마주보도록 이중으로 병설하여 시공하는 것을 특징으로 한다.
이하 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도1 내지 도 11를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템을 설명하기 위한 개략 단면도이다.
이피에스블록(1)을 지중 콘크리트 구조물(10)과 뒤채움 토체(20) 사이에 다단으로 적층하면서 지중 콘크리트 구조물(10)의 벽면에 접하도록 병설하여 수평토압을 저감시킴과 동시에 이피에스의 배수성을 이용하여 뒤채움 토체(20)에서 유입되는 지하수도 배수시키도록 한다.
탄성론적 견지에서 살펴보면 수평토압에 영향을 미치는 것은 물체의 자중과 포이슨비로 대변할 수 있는데 이피에스블록은 이 두가지 측면에서 토사에 비해 월등히 유리한 점을 가지고 있다.
이는 이피에스블록(1)은 자체에 압축성이 있어서 지중 콘크리트 구조물(10)과 같은 흙막이 구조물에 영향을 미치는 토압을 저감시킬 수 있다는 것이다.
즉, 수평 토압은 배면 토체의 변위에 지배되므로 강성구조물인 경우, 연성 구조물에 비해 수평토압의 크기가 크다. 그러나 구조물의 조건에 따라 필연적으로 강성구조물을 건설해야 하는데 이러한 강성구조물인 지중 콘크리트 구조물의 공용성을 유지하도록 하기 위해서 지중 콘크리트 구조물의 변위는 0인 상태로 유지하면서 콘크리트 구조체와 배면토체 사이에 압축성을 가진 이피에스블록을 삽입하여 배면토체에 미소변위를 인위적으로 유발함으로서 주동토압 이하의 상태로 수평토압의 크기를 저감시키는 것이다.
따라서, 기존의 토목성토공법에서 도로, 옹벽등의 뒤채움재 등으로 사용하는 이피에스는 공용성을 유지하기 위해서 20kg/m3(D-20)이상의 재료를 사용하였지만, 본 발명에서는 이피에스가 토목재료로서의 역학적인 특성을 유지하면서 최대의 압축성을 보유하는 한도 내에서 20kg/m3(D-20)미만의 저밀도를 갖는 이피에스를 사용한다.
바람직하기로는 생산되는 이피에스들 중에서 10 내지 16kg/m3의 밀도를 갖는 이피에스를 사용하는 것이 좋다.
또한, 이피에스블록(10)의 압축성을 이용하기 위해서는 그 두께도 일정 두께 이하로 형성하여 이피에스블록(10)이 적절히 압축되도록 해야 한다.
즉, 35cm이하의 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하기로는 5 내지 30cm 의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명에서는 이피에스의 밀도와 두께를 적절히 조절하여 이피에스블록(1)이 뒤채움 토체(20)에 의해 인위적으로 압축되도록 하는 것으로 이는 뒤채움 토체(20)의 변위를 인위적으로 유발시켜 변위를 허용함으로 주동토압이 감소하여 지중콘크리트 구조물(10)에 미치는 토압이 감소하는 것을 이용하는 것이다.
또한 기존의 콘크리트와 지층 토체사이의 마찰각 보다 이피에스를 삽입하였을 때 발생할 수 있는 콘크리트와 이피에스 또는 이피에스와 지층 토체 사이의 마찰각이 훨씬 크다. 그런데 일반적으로 설계시에는 토압의 수평성분만 고려하기 때문에 마찰각이 커져서 토압의 방향이 더욱 경사지게 되면 토압의 수평성분이 작아지게 되는 것이므로 수평토압이 저감되는 것이다.
이점으로 인해 이피에스블록(1)과 지중 콘크리트 구조물(10) 및 뒤채움 흙(20) 사이에서 마찰력이 발생하여 토압이 저감되는 것이다.
이는 이피에스블록의 수평토압 저감효과를 시험하기 위한 실내모형토조의 단면도를 도시한 도 2와 같이 실내모형토조(100)에 상부에서는 하중판(101)으로 하중을 가하고 실내모형토조(100)의 일측에 이피에스블록(103)을 다단으로 적층하면서 병설하고, 그 이피에스블록(103)과 실내모형토조(100)의 내벽 사이에 로드셀(111)을 설치하고 외부에 설치된 변위계(112)를 통해 수평토압을 측정하게 되면, 이피에스블록의 압축성으로 인한 수평토압 저감효과를 확인 할 수 있다. 이피에스블록(111)이 삽입된 상태와, 이피에스블록이 없는 상태의 비교시험인 도 3a 에서 모래만으로 뒤채움된 모래뒤채움의 그래프와 이피에스블록이 삽입된 뒤채움의 그래프는 수평토압이 상당히 저감되는 것을 확인할 수 있다.
특히, 40cm 지점에서 이피에스블록이 시공된 상태의 수평토압은 모래뒤 채움만으로 시공된 상태의 수평토압과 비교하여 대략 30% 수준으로 수평토압이 상당히 저감되는 것을 확인할 수 있다. 이때 사용한 이피에스블록은 10kg/m3의 밀도에 두께가 25cm인 이피에스 블록이다.
또한 도 3b는 밀도와 두께를 변화시킨 이피에스블록으로 수평토압을 실험한 결과를 도시한 것으로 이는 이피에스블록의 밀도와 두께에 따라 배면 토체에 변위유발이 가능하고, 이 변위는 입자의 재배열, 아칭효과(Arching Effect) 등을 유발하여 주동토압보다 작은 상태의 토압을 유도함으로서 강성벽체인 지중 콘크리트 구조물에 가해지는 토압을 크게 경감시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 이피에스블록의 사시도로서 도 4a는 정면을 기준으로 도시한 사시도이고, 도 4b는 배면을 기준으로 도시한 사시도이다.
즉, 상기에서 설명한 이피에스 자체의 물성에 하기의 형태를 조합한다. 본 발명의 이피에스로 형성된 육면체의 이피에스블록(1)은 그 각각의 면과 면이 만나교차하는 모서리(2)를 모따기하여 모서리(2)에 경사면을 형성하고, 이피에스블록(1)의 정면(1a)을 제외한 나머지 면들과 면들의 모서리(2)들을 모따기하여 경사면으로 형성한 14면체의 형태이다.
즉, 이피에스블록(1)의 평면(1b)과 측면(1c), 저면(1d)과 측면(1c), 평면(1b)과 배면(1e), 저면(1d)과 배면(1e) 및 배면(1e)과 측면(1c)이 교차하는 모서리(2)들을 모따기하여 경사면으로 형성한다.
따라서, 상기와 같이 모서리(2)들이 경사면으로 이루어진 이피에스블록(1)을다단으로 적층하면서 병설하면 본 발명에 따른 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템을 도시한 사시도인 도 5에 도시된 바와 같이 이피에스블록(1)들이 서로 적층되면서 상하 좌우 이피에스블록(1) 모서리(2)의 경사면들이 서로 모여서 단면이 마름모형으로 되는 배수부(3)가 형성된다.
또한, 본 발명에 따른 이피에스블록에 끼워 결합시키는 블록결합수단의 사시도인 도 6에 상세히 도시되어 있으며 도 5에 그 설치되는 상태를 도시한 바와 같이 중앙에는 관통부(4a)를 형성하고, 이피에스블록(1)에 끼워지는 삽입핀(4b)을 다수로 형성한 블록결합수단(4)으로 이피에스블록(1)들을 결합한다.
즉 이피에스블록(1)의 정면(1a)에는 이피에스블록(1)의 배수부(3)가 개구되어 있으며 그 배수부(3)의 주변으로 블록결합수단(4)을 삽입한다.
따라서, 상기 블록결합수단(4)은 이피에스블록(1)들이 접하는 부분에 삽입하여 끼우게 되면 좌우, 상하의 2개의 이피에스블록(1)을 결합하여 고정시킬 수 있으며 또는 4개의 이피에스블록(1)들이 만나는 모서리 부분에 삽입하여 4개의 이피에스블록(1)을 결합하여 고정시킬 수 있게 된다.
즉, 삽입핀(4b)을 4개로 형성하여 4개의 이피에스블록(1)에 각각 끼우게 되면 하나의 블록결합수단(4)으로 4개의 이피에스블록(1)을 결합하여 고정시킬 수 있게 된다.
특히, 블록결합수단(4)의 관통부(4a)에는 스크린(5)을 부착 형성하여 스크린(5)이 배수부(3)를 덮도록 블록결합수단(4)을 이피에스블록(1)에 삽입하는 것이다.
이 스크린(5)은 메쉬(mesh)로 형성하거나 부직포로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 배수부(3)에는 부직포(6)를 포설하고 메쉬인 스크린(5)이 형성된 블록결합수단(4)을 이피에스블록(1)에 삽입하여 부직포(6)가 고정되도록 시공할 수 도 있다.
따라서, 본 발명에 따른 이피에스블록(1)의 정면에 블록결합수단(4)이 끼워진 상태의 개략도인 도 7에 도시한 바와 같이 이피에스블록(1)의 정면(1a)에는 배수부(3)의 개구에 스크린(5)이 덮여있어서 뒤채움 토체(20)로 부터 세립토사의 유실은 방지하면서 침투되는 물만을 배수부(3) 내측으로 통과시켜 배수가 가능하게 된다.
또한, 이피에스블록(1)의 정면(1a)을 통해 유입되는 물은 배수부(3)를 통해 지중 콘크리트 구조물(10)측으로 배수되며 지중 콘크리트 구조물(10)에 접하는 이피에스블록(1)의 배면(1e)에 형성되는 배수부(3)를 통해 배수가 이루어진다.
이렇게 배수부(3)를 통해 배수되는 지하수들은 이피에스블록(1)의 최 하부에 시공되는 다공관(7)을 통해 적적한 배수통로로 유도되어 배수가 이루어지며, 지중콘크리트 구조물(10)에 형성되어 있는 통수관(10a)을 통해 토체(20)의 반대편으로 배수시킬 수 도 있게 된다.
도 8은 본 발명에 따른 이피에스블록이 다단으로 적층되고 병설된 상태의 배면을 도시한 개략도로서, 이피에스블록(1)의 배면(1e)측에 경사면으로 모따기된 이피에스블록(1)의 모서리(2)들이 모여 격자형 배수부(3)들이 형성되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 격자형 배수부(3)는 일부 배수부(3)가 유실되는 흙에 의해 막히더라도 다른 통로로 배수될 수 있는 구조인 것이다.
도 9은 본 발명에 따른 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시시템을 시공한 시공예시도들이다.
도 9a는 이피에스블록(1)들을 적층하면서 병설하여 이루어진 배수 및 수평토압 저감시스템(A)의 제1시공예로서 교대(11) 뒤채움부의 교대부와 배면의 배수용으로 시공한 상태를 도시한 예이다. 수평토압이 저감됨과 동시에 뒤채움 토체(20)를 통해 유입되는 지하수와 같은 물을 배수시스템(A)을 통해 용이하게 배수할 수 있게 된다. 배수시스템(A)을 뒤채움 토체(20)의 사이에도 시공하게 되면 뒤채움 토체(20)의 유실을 상당히 방지할 수 있게 된다.
도 9b는 이피에스블록(1)들을 적층하면서 병설하여 이루어진 배수 및 수평토압 저감시스템(A)의 제2시공예로서 콘크리트 박스 교대(12)의 배수용으로 시공한 상태를 도시한 예이고, 도 9c는 이피에스블록(1)들을 적층하면서 병설하여 이루어진 배수 및 수평토압 저감시스템(A)의 제3시공예로서 L형 옹벽(13) 뒤채움부의 배수용으로 시공한 상태를 도시한 예이며, 도 9d는 이피에스블록(1)들을 적층하면서 병설하여 이루어진 배수 및 수평토압 저감시스템(A)의 제4시공예로서 L형 자립벽(14)의 배수용으로 시공한 상태를 도시한 예이고, 도 9e는 이피에스블록(1)들을 적층하면서 병설하여 이루어진 배수 및 수평토압 저감시스템(A)의 제5시공예로서 토목분야에 적용한 시공 사례이다. 즉, 개착형 박스터널(15)의 배수용으로 시공한 상태를 도시한 예이다.
또한, 도 10은 본 발명에 따른 배수부의 다른 실시형태를 설명하기 위해 도시한 다른 이피에스블록의 사시도로서, 이피에스블록(1')의 모서리(2')를 모따기 할 때 그 모따기면이 1/4원이되도록 라운드형으로 모따기 하면 그 배수부(3')의 단면을 원형으로 형성할 수도 있다.
또한, 도 11은 본 발명에 따른 이피에스블록을 이중으로 배열하여 다단으로 적층하면서 병설한 것으로 이피에스블록(1)의 정면(1a)이 뒤채움 토체(20)와 지중 콘크리트 구조물(10)과 접하도록 하고, 이피에스블록(1)의 배면(1e)이 서로 마주보도록 적층시키게 되면, 마주보면서 접하고 있는 이피에스블록(1)의 배면(1e)에 상하 좌우로 배수로(3')가 형성되어 유공관(7)이 없어도 충분한 배수로가 확보된다.
따라서, 기존의 배수재는 골재입도분포(골재입경)가 고르게 되어 있을 경우, 공극이 작아져 품질확보가 어렵고, 골재입도분포가 유사단일직경으로 이루어져 있어도 통상 골재의 투수계수는 깨끗한 자갈인 경우에 1∼100cm/s 이고 통수단면적은 간극의 면적에 불과하지만 이피에스블록은 큰 통수단면적을 이용할 수 있어서 종래의 배수재보다 배수능력이 우수하다. 이는 시간당 배수유량능력의 차이로 확인할 수 있다.
또한 일반적으로 골재에 의해 벽체에 가해질 수 있는 응력집중 등을 우려해 뒤채움 토체의 굵은 골재 최대치수를 제한하고 있으나 내압축성, 응력분산효과를 가지는 이피에스블록은 어느 정도 입경이 큰 굵은 골재를 뒤채움재료로 사용하더라도 지중 콘크리트 구조물에 균열과 같은 문제점발생을 방지할 수 있으므로 뒤채움 토체의 굵은 골재 최대치수를 완화할 수 있다.
또한, 기존에는 벽체인접부(벽체뒤 20∼30cm 정도까지)의 뒤채움 토체 다짐이 필연적으로 불량하게 되어(일반적으로 뒤채움 토체 다짐을 위해서는 10t롤러로 뒤채움 토체를 다지게 되는데 이 10t롤러의 하중이 콘크리트 벽체에 전달되어 콘크리트벽체에 균열을 발생할 우려가 있어서 접근이 불가능하다) 장기적으로는 이 벽체인접부 상단의 침하 등이 우려되나 이피에스블록을 뒤채움재로 사용하면 10t롤러의 접근이 가능해져서 벽체인접부의 뒤채움 토체 다짐도 충분히 가능하다.
상기에서 설명한 본 발명의 효과를 설명하면 다음과 같다.
저밀도의 이피에스블록의 압축성에 의해 뒤채움 토체의 변위가 인위적으로 유발되며, 이피에스의 마찰특성에 의해 벽면마찰이 증대되어 수평토압이 저감되므로 상시 토압이 저감될 뿐만아니라 시공 중의 다짐장비에 의한 충격과 수평토압이 저감되며, 지진과 같은 특수한 경우의 수평토압도 저감되어 지중 콘크리트 구조물을 보호할 수 있게 되고, 이피에스 블록에 모서리를 모따기하고 다단으로 적층하면서 병설하면 모따기된 모서리들로 배수부가 형성되어 지중 콘크리트 구조물에 격자형으로 배수통로를 형성하게 되므로 자연골재를 사용하지 않게되어 기존의 골재포설로 인해 유발되는 분진, 소음, 중장비에 의해 발생되는 기계소음, 현장 골재 수급 불안정, 골재고갈로 인한 품질 저하로 인해 발생되는 배수재 품질확보의 어려움, 장비에 의한 배면토 다짐시 골재 모서리를 통해 국부적으로 전달되는 벽체 응력집중현상으로 콘크리트에 균열이 발생하는 것이 방지되며, 배면토사유실에 의한 골재공극의 막힘현상 및 통수기능저하가 방지되어 배수기능이 구조물 공용기간 동안 유지되고, 환경친화적이고 시공이 용이하면서도 통수기능도 기존의 배수시스템에 비해 월등히 뛰어나게 되는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 이피에블록을 이용한 콘크리트 구조물용 시스템에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)을 20kg/m3미만의 밀도이고 35cm 이하의 두께로 형성하여 지중 콘크리트 구조물(10)과 뒤채움 토체(20) 사이에 다단으로 적층하면서 지중 콘크리트 구조물의 벽면으로 병설하여 수평토압을 저감시킴과 동시에 이피에스의 배수성을 이용하여 토체에서 유입되는 지하수도 배수시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)은 10 내지 16kg/m3의 저밀도이고 5 내지 30cm 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)은 모서리(2)를 모따기하여 다단으로 적층하면서 병설하면 모따기된 모서리(2)들로 배수부(3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)은 평면(1b)과 측면(1c), 저면(1d)과 측면(1c), 평면(1a)과 배면(1e), 저면(1d)과 배면(1e) 및 배면(1e)과 측면(1c)이 교차하는 모서리(2)들을 모따기하여 모따기면이 경사면으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 모서리(2)들을 모따기하여 형성되는 모따기면을 1/4원이되도록 라운드형으로 형성하여 배수부(3')의 단면을 원형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)을 고정하기 위하여 중앙에는 배면 토체(20)의 배수를 위한 관통부(4a)를 형성하고, 이피에스블록(1)에 끼워지는 삽입핀(4b)을 다수로 형성한 블록결합수단(4)을 이피에스블록(1)에 삽입하여 고정하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 블록결합수단(4)은 배수부(3)를 덮으면서 끼워져서 관통부(4a)를 통해배수부(3)로 배수가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 블록결합수단(4)의 관통부(4a)에는 메쉬(mesh)인 스크린(5)을 형성하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 배수부(3)에는 부직포(6)를 포설하고 그 상부에서 블록결합수단(4)을 이피에스블록(1)에 삽입하여 부직포(6)가 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
  10. 제 3 항에 있어서,
    상기 이피에스블록(1)을 배면(1e)이 서로 마주보면서 접하도록 이중으로 배열하면서 다단으로 적층하고 병설하면, 접하고 있는 이피에스블록(1)의 배면(1e)에 의해 상하 좌우로 격자형 배수로(3)가 형성되는 것을 특징으로 하는 이피에스블록을 이용한 지중 콘크리트 구조물의 배수 및 수평토압 저감 시스템.
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