KR100468035B1 - 옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록 및 탑다운 공법을이용한 옹벽 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록 및 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법에 관한 것이다.

본 발명은 전체적으로 4각판체 형태를 취하면서 정중앙을 전후로 관통하는 앵커고정용 구멍(11)이 구비되고, 후면의 중앙부와 4방 가장자리부에는 후방으로 돌출되는 가로·세로 경계턱(12a)(12b)들에 의해 구획되는 몰탈 채움부(13) 및 모래 채움부(14)가 형성되며, 전면에서 상기 몰탈 채움부(13)와 모래 채움부(14)로 연통하는 몰탈주입용 구멍(15) 및 모래주입용 구멍(16)이 구비되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 블록을 제공한다. 또한, 사면 상부에서 하부로 콘크리트 블록의 1개층 높이만 수직 터파기한 후 앵커체를 설치하고 상기 프리캐스트 콘크리트 블록을 1개층씩 포설하는 작업을 반복적으로 수행하는 방법을 통해 계획고 전체가 수직하게 연이어지는 옹벽의 축조를 가능케 한 옹벽 시공방법을 제공한다.

본 발명에 의하면, 시공중의 안전성을 보장하는 동시에 옹벽의 구조적인 안정성을 증대시키며, 옹벽 높이를 최소화하여 공사비용을 저렴하게 개선하고 도로용지를 용이하게 확보할 수 있다.

Description

옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록 및 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법{A Precast Concrete Block for Retaining-Wall and Construction Method of Retaining-Wall for using Top-down Method}

본 발명은 사면의 지반붕괴를 방지하기 위해 축조되는 옹벽에 관한 것으로, 특히 사면 상부에서 하부로 단계적으로 수직 터파기 하면서 앵커체를 설치하고 몰탈 및 모래 채움부가 구비된 프리캐스트 콘크리트 블록으로 수직의 전면벽을 축조하는 방법을 통해 옹벽의 안전성을 증대시키는 동시에, 사면높이를 최소화하고 도로 용지를 용이하게 확보할 수 있도록 한 옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록 및 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법에 관한 것이다.

이전부터 옹벽 및 사면보강공사 등에 그라운드 앵커(Ground anchor), 록 볼트(rock bolt), 소일 네일링(soil nailing) 등의 앵커링이 사용되고 있다.

이와 같은 종류의 앵커링은 구조물과 지반사이를 고정시켜 지반과의 마찰저항 또는 지압 저항을 통해 구조물에 횡방향 또는 연직방향의 구속력 또는 선행하중을 가하여 구조물의 안정성을 확보하여 주게 되며, 프리스트레스(Prestress)에 의해 주변지반의 변형을 최소화하여 준다.

따라서, 앵커링은 옹벽 및 가설 흙막이 벽체 등을 건설할 때 유리하며, 특히 지반굴착 및 택지조성시 붕괴의 위험이 높은 사면의 안정대책과 옹벽의 보강공법으로 대단히 유용하여 그 사용이 점점 증가하고 있는 추세이다.

종래, 이러한 앵커링을 활용한 옹벽 시공방법 중 하나로 국내 공개특허공보 공개번호 제1999-0084155호와 같은 계단식 옹벽이 개시된 바 있다.

이 종래기술은 도1a 및 도1b의 도시와 같이, 사면 상단부로부터 약간의 기울기를 두고 일정 깊이로 1계단 절토한 후, 그 절토된 경사면(1)에 다수의 록커(2)를 상하로 배치하여 네일링하고, 절토부위의 최하부측 윤곽을 따라 터파기를 하고 그곳에 기초콘크리트(3)를 설치한 다음, 기초콘크리트(3)의 상부에 층층이 콘크리트 블록(4)을 수직으로 쌓아 올리되, 상기 록커(2)가 설치되어 있는 부분에 배치되는 콘크리트 블록(4)들은 록커(2)의 머리부에 너트(5)로 체결하여 고정시키면서 콘크리트 블록(4)을 터파기된 최상부까지 적층한 다음, 콘크리트 블록(4)의 배면과 절토된 경사면(1) 사이에 토사 등의 뒷채움재(6)로 뒷채움을 실시하는 작업을 통해 첫번째 계단부의 옹벽 시공을 마치며, 이후 첫 번째 계단부의 하부로 단차를 두면서 상기의 과정을 반복하여 계단형태로 경사지는 옹벽 구조물을 사면 둘레에 구축하는 공법을 제공한다.

이와 같이 구축되는 종래의 옹벽은 록커와 콘크리트 블록으로 원지반에 수평압축력을 도입, 토질의 전단강도를 증진시켜 이 토체가 수평토압에 저항하는 구조로서 지반 보강효과가 뛰어나 변위발생이 거의 없는 장점이 있으며, 콘크리트 옹벽과 같은 대규모의 콘크리트 타설작업이 필요치 않으며, 조립식으로 시공하기 때문에 공사기간이 비교적 짧은 장점이 있다.

그러나, 위와 같은 옹벽 시공방법은 터파기면의 노출이 심한 경사 터파기를 실시함으로써 터파기 공사중 붕괴 위험성이 있을 뿐만 아니라, 토공량이 증대되어 공사비가 증대되는 단점이 있다.

특히, 계단형태로 경사지는 구조로 옹벽을 구축함으로써 사면 높이 및 옹벽 높이가 불필요하게 높아지게 되어 공사비가 과다하게 소요되고, 도로용지의 확보가 용이치 않은 문제점이 있었다.

그리고, 뒤채움재가 토사로 이루어짐으로써 공사후 우수 또는 지하수 등의 작용으로 뒤채움재의 손실이 발생할 수 있으며, 이 경우 지반과 콘크리트 블록 사이의 밀착이 느슨해져 사면의 안정성을 저해시키는 문제가 있다.

또한, 콘크리트 블록 배면의 배수로가 상하로 연속되지 못하고 계단형태로 끊김으로써, 지하수의 배수기능이 떨어져 지하수압이 증가되는 동시에 누수가 발생되며, 이에 따라 콘크리트의 열화현상이 신속하게 진행되어서 구조물의 안정성 및 내구년한을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 따라, 본 발명은 상기한 계단식 옹벽에서 나타나는 제 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 사면 상부에서 하부로 콘크리트 블록의 1개층 높이만 수직 터파기한 후 앵커체를 설치하고 몰탈 및 모래 채움부가 구비된프리캐스트 콘크리트 블록을 1개층씩 포설하는 작업을 반복적으로 수행하는 방법을 통해 계획고 전체가 수직하게 연이어지는 옹벽의 축조를 가능케 함으로써, 시공중의 안전성을 보장하는 동시에 옹벽의 구조적인 안정성을 증대시키며, 옹벽 높이를 최소화하여 공사비용을 절감시켜 주며, 또한 도로용지를 용이하게 확보할 수 있도록 하기 위한 옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록 및 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법을 제공하는데 있다.

도1a 및 도1b는 종래 계단식 옹벽을 나타낸 시공예시도

도2a 내지 도2c는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록을 나타낸 도면

도3은 본 발명의 시공예에 따른 옹벽의 시공예시도

도4는 본 발명의 시공예에 따라 설치된 전면벽의 일부확대 측단면도

도5는 본 발명의 시공예에서 추가로 적용되는 수직 및 수평 지지재의 배면 배치상태도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10:콘크리트 블록 11:앵커고정용 구멍 12a:가로 경계턱

12b:세로 경계턱 13:몰탈 채움부 14:모래 채움부

15:몰탈주입용 구멍 16:모래주입용 구멍 17:볼트수용홈

18:보강턱 20:앵커체 21:볼트

22:몰탈 23:기초 콘크리트 24:모래

25:수직 지지재 26:수평 지지재 27:커플러

28:그라우트재 E:원지반

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 블록은, 전체적으로 4각판체 형태를 취하면서 정중앙을 전후로 관통하는 앵커고정용 구멍이 구비되고, 후면의 중앙부와 4방 가장자리부에는 후방으로 돌출되는 가로·세로 경계턱들에 의해 구획되는 몰탈 채움부 및 모래 채움부가 형성되며, 전면에서 상기 몰탈 채움부와 모래 채움부로 연통하는 몰탈주입용 구멍 및 모래주입용 구멍이 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법은, 상기와 같은 특징의 프리캐스트 콘크리트 블록들을 다수 제작하여 옹벽을 구축할 현장으로 반입하고; a) 옹벽의 전면으로 계획된 라인을 따라 자연사면 상부에서 하부로 수직하게 상기 콘크리트 블록의 세로높이 만큼 1계단 터파기를 실시하는 단계; b) 터파기면의 가로 중앙선을 따라 상기 콘크리트 블록의 가로폭 만큼 간격을 두고 앵커체들을 원지반 깊숙이 수평하게 근입시켜 정착하는 단계; c) 터파기면 외측으로 노출된 앵커체의 머리부에 상기 콘크리트 블록의 앵커고정용 구멍을 끼우고 볼트로 임시 고정시키면서 터파기면을 따라 연속적으로 배열하여 콘크리트 블록들을 설치하는 단계; d) 터파기면에 설치된 콘크리트 블록의 몰탈주입용 구멍을 통해 터파기면과 몰탈 채움부 사이 공간에 조강 몰탈을 주입하여 채우는 단계; e) 몰탈 채움부에 채워진 몰탈 양생후 고정용 볼트를 완전히 강결시키는 단계; 기 설치된 상층부 콘크리트 블록의 하부로 1개층씩 상기 a)∼e)단계를 반복하여 계획된 옹벽 최하단까지 수직의 전면벽의 설치를 완료하고, 최하단층 콘크리트 블록의 하부에 기초 콘크리트를 시공한 후, 콘크리트 블록의 모래채움용 구멍을 통해 터파기면과 모래 채움부 사이 공간에 모래를 주입하여 채운 다음, 마무리작업을 시행하여서 완료됨을 특징으로 한다.

이상과 같은 특징들의 본 발명에 의하면, 상부에서 하부로 시공해 나가는 탑다운 공법을 이용하면서 터파기 및 콘크리트 블록의 설치를 1개층씩 순차적으로 시공하므로 공사중 붕괴의 위험이 없으며, 수직으로 연속되는 전면벽을 구축하기 때문에 옹벽의 높이 및 토공량을 최소화할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 종래 계단식 공법에 비해 훨씬 저렴한 비용과 짧은 공사기간으로 옹벽의 구축을 완료할 수 있으며, 도로용지의 확보면에서 대단히 유리하다.

또한, 본 발명에 의하면 앵커체를 통한 지반보강효과는 물론, 몰탈 채움부에 채워지는 몰탈이 터파기면과 콘크리트 블록의 견고한 접착력을 확보하며, 모래 채움부에 채워지는 모래를 통해 옹벽 배면에서 격자형태로 연이어지는 배수로가 확보되어 배수가 원활하게 이루어지므로 보다 안정성 높은 옹벽구조물을 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 실시예들에 따른 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도2a 내지 도2c는 본 발명의 일 실시예에 의한 프리캐스트 콘크리트 블록을 나타낸다.

이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 콘크리트 블록은, 전체적으로 4각판체 형태로 성형되며 정중앙을 전후로 관통하는 앵커고정용 구멍(11)이 구비된다.

상기 앵커고정용 구멍(11)의 전면 주변에는 후방측으로 일정깊이 파여지는 볼트수용홈(17)이 형성되고, 앵커고정용 구멍(11)의 후면 주변에는 상기 가로·세로 경계턱(12a)(12b)들의 돌출 두께만큼 후방으로 돌출되는 보강턱(18)이 형성된다. 볼트수용홈(17)과 보강턱(18)은 원형의 단면으로 형성되며, 보강턱(18)은 앵커고정용 구멍(11)과 볼트수용홈(17)의 형성으로 인한 단면결손을 보강하기 위한 것이다.

콘크리트 블록의 후면 중앙부와 4방 가장자리부에는 후방으로 돌출되는 가로·세로 경계턱(12a)(12b)들에 의해 구획되는 몰탈 채움부(13) 및 모래 채움부(14)가 형성된다.

또한, 콘크리트 블록의 4귀퉁이부에는 전면에서 상기 몰탈 채움부(13)와 모래 채움부(14)로 연통하는 몰탈주입용 구멍(15) 및 모래주입용 구멍(16)이 구비된다. 몰탈주입용 구멍(15)과 모래주입용 구멍(16)은 전면에서 후면으로 하향 경사지게 형성되어서 주입되는 채움재들이 원활하게 흘러들어 가도록 하고 있다.

도3 내지 도5는 본 발명에 따라 상기와 같이 구성된 콘크리트 블록을 이용한 옹벽의 시공상태도이다.

이들 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 시공방법을 설명한다.

우선, 옹벽의 전면으로 계획된 윤곽을 따라 자연사면 상부에서 하부로 수직하게 콘크리트 블록(10)의 세로높이 만큼(도3의 1차 터파기선 까지) 1단계 터파기를 실시한다.

다음으로, 터파기면의 가로 중앙선을 따라 상기 콘크리트 블록(10)의 가로폭 만큼 간격을 두고 앵커체(20)들을 원지반(E) 깊숙이 수평하게 근입시켜 정착한다.

이때, 앵커체(20)는 콘크리트 블록을 관통할 수 있는 길이만큼 지반 밖으로 노출시키며, 노출된 앵커체의 머리부에는 볼트를 체결할 수 있는 암나사부를 형성하여 놓는다.

앵커체(20)는 원지반의 지질 및 지형조건에 따라 그라운드 앵커(Ground anchor), 록 볼트(rock bolt), 소일 네일링(soil nailing) 중 어느 하나를 선택하여 사용한다. 즉, 경사가 급하여 큰 앵커력이 소요되는 경우에는 그라운드 앵커, 원지반이 암반일 경우에는 록 볼트를 사용하며, 원지반이 토사지반일 경우에는 소일 네일링을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 시공 속도를 높이기 위해 앵커체(20)의 주변에 채워지는 그라우트재(28)에 급결제를 혼합하여 그라우팅의 강도가 조기에 발현될 수 있도록 한다.

앵커체(20)의 설치를 완료한 후에는 터파기면 외측으로 노출된 앵커체(20)의 머리부에 상기 콘크리트 블록(10)의 앵커고정용 구멍(11)을 끼우고 볼트(21)로 임시 고정시키면서 터파기면을 따라 연속적으로 배열하여 콘크리트 블록(10)들을 설치한다.

이후, 터파기면에 설치된 콘크리트 블록(10)의 몰탈주입용 구멍(15)을 통해 터파기면과 몰탈 채움부(13) 사이 공간에 몰탈(22)을 주입하여 채운다. 이 몰탈 (22)은 양생후 콘크리트 블록(10)을 터파기면에 부착시키는 역할을 수행하는 것으로 신속한 시공을 위해 조강 몰탈을 사용하는 것이 바람직하다.

몰탈 채움부(13)에 채워진 몰탈(22)이 양생되면, 임시로 고정하였던 고정용 볼트(21)를 다시 조여서 콘크리트 블록(10)을 터파기면과 앵커체(20)에 완전히 강결시킴으로써 1단계(콘크리트 블록 1개층) 공사를 마친다.

이후, 기 설치된 상층부 콘크리트 블록(10)의 하부로 1개층씩 상기 a)∼e)단계를 반복하여 계획된 옹벽 최하단까지 수직의 전면벽의 설치를 완료하고, 최하단층 콘크리트 블록(10)의 하부에 기초 콘크리트(23)를 현장 타설하여 콘크리트 블록(10)의 사하중을 지지시킨다.

위와 같이 계획고 전체에 대한 콘크리트 블록(10)의 설치가 완료된 후, 콘크리트 블록(10)의 모래주입용 구멍(16)을 통해 터파기면과 모래 채움부(14) 사이 공간에 모래(24)를 주입하여 채운다. 이와 같이 채워지는 모래(24)는 콘크리트 블록 (10)의 배면에서 옹벽 전체면에 걸쳐 격자형태로 연이어지는 배수로를 형성함으로써, 옹벽에 수압이 발생하는 것을 방지하게 된다.

본 발명은 위와 같은 작업을 통해 전면벽의 구축을 완료하며, 최종적으로 옹벽 주변의 정리작업을 시행하여서 옹벽 공사를 마무리한다.

한편, 본 발명에 의한 시공방법을 실시함에 있어서, 전면벽으로 적층되는 콘크리트 블록(10)이 하부로 처질 가능성이 있는 경우(특히 토사지반일 경우)에는 앞서 설명한 작업 과정중 도4 및 도5의 도시와 같이 수직 및 수평 지지재(25)(26)를 설치하여 이용하는 것이 바람직하다.

즉, 상기 터파기를 하기에 앞서 옹벽의 전면으로 계획된 라인을 따라 상기 콘크리트 블록(10)의 양측 세로 경계턱(12b) 사이만큼 간격을 두고 자연사면 상부에서 하부로 깊게 수직 천공하고 그 수직 천공부에 수직 지지재(25)를 삽입 정착한다.

그리고 나서, 수직 지지재(25)의 앞부분에 대한 터파기를 실시하고 앵커체 (20)를 시공한 후, 콘크리트 블록(10)의 키높이에 해당하는 간격을 두고 수평 지지재(26)를 상기 수직 지지재(25)에 커플러(27)로 고정시킨다.

다음으로, 상기 수직 지지재(25) 및 수평 지지재(26)에 의해 형성된 4각틀에 상기 콘크리트 블록(10)의 가로·세로 경계턱(12a)(12b) 부분을 지지시키면서 앵커체(20)와 콘크리트 블록(10)을 결합함으로써 콘크리트 블록(10)이 하부로 처지는 것을 방지한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 가시설 사용의 최소화와 현장에서 콘크리트 사용을 최소화시킴으로써 공사비의 저렴화가 가능하고, 옹벽의 콘크리트 양생기간이 거의 없이 조립식으로 옹벽을 구축하므로 시공기간이 대단히 짧다.

둘째, 공장 제작되는 프리캐스트 콘크리트 블록을 사용으로 제품의 품질이 우수하므로, 유려한 전면벽을 얻을 수 있다.

셋째, 터파기를 수직으로 실시함으로써 도로용지의 확보가 유리하며, 사면 높이 및 옹벽 계획고를 최소화 할 수 있으므로 공사비가 대폭적으로 절감된다.

넷째, 탑다운 방식으로 1블록씩 터파기 시공함으로써 터파기 노출면의 최소화로 시공중 안전성이 보장된다.

다섯째, 프리캐스트 콘크리트 블록과 배면 지반 사이에 몰탈 채움을 실시함으로써 프리캐스트 콘크리트 블록과 지반사이의 완전한 밀착으로 안정성이 증대된다.

여섯째, 프리캐스트 콘크리트 블록 배면에 설치된 모래기둥부가 수로역할을 함으로써 배면의 완전한 배수기능으로 지하수압 증가를 미연에 방지하여 옹벽의 안전성을 증대시켜 준다.

이상과 같이, 본 발명은 옹벽의 시공성을 제고하여 공사기간을 단축시키고 공사비용을 절감하여 주며, 또한 도로용지의 확보면에서 대단히 유리하고, 옹벽 구조물의 높은 안정성을 보장하여 주는 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 전체적으로 4각판체 형태를 취하면서 정중앙을 전후로 관통하는 앵커고정용 구멍(11)이 구비되고, 후면의 중앙부와 4방 가장자리부에는 후방으로 돌출되는 가로·세로 경계턱(12a)(12b)들에 의해 구획되는 몰탈 채움부(13) 및 모래 채움부 (14)가 형성되며, 전면에서 상기 몰탈 채움부(13)와 모래 채움부(14)로 연통하는 몰탈주입용 구멍(15) 및 모래주입용 구멍(16)이 구비되는 것을 특징으로 하는 옹벽용 프리캐스트 콘크리트 블록.
2. 제1항에 의한 프리캐스트 콘크리트 블록(10)들을 다수 제작하여 옹벽을 구축할 현장으로 반입하고;

   a) 옹벽의 전면으로 계획된 라인을 따라 자연사면 상부에서 하부로 수직하게 상기 콘크리트 블록(10)의 세로높이 만큼 1계단 터파기를 실시하는 단계;

   b) 터파기면의 가로 중앙선을 따라 상기 콘크리트 블록(10)의 가로폭 만큼 간격을 두고 앵커체(20)들을 원지반(E) 깊숙이 수평하게 근입시켜 정착하는 단계;

   c) 터파기면 외측으로 노출된 앵커체(20)의 머리부에 상기 콘크리트 블록 (10)의 앵커고정용 구멍(11)을 끼우고 볼트(21)로 임시 고정시키면서 터파기면을 따라 연속적으로 배열하여 콘크리트 블록(10)들을 설치하는 단계;

   d) 터파기면에 설치된 콘크리트 블록(10)의 몰탈주입용 구멍(15)을 통해 터파기면과 몰탈 채움부(13) 사이 공간에 조강 몰탈(22)을 주입하여 채우는 단계;

   e) 몰탈 채움부(13)에 채워진 몰탈(22) 양생후 고정용 볼트(21)를 완전히 강결시키는 단계;

   기 설치된 상층부 콘크리트 블록(10)의 하부로 1개층씩 상기 a)∼e)단계를 반복하여 계획된 옹벽 최하단까지 수직의 전면벽의 설치를 완료하고, 최하단층 콘크리트 블록(10)의 하부에 기초 콘크리트(23)를 시공한 후, 콘크리트 블록(10)의 모래주입용 구멍(16)을 통해 터파기면과 모래 채움부(14) 사이 공간에 모래(24)를 주입하여 채운 다음, 마무리작업을 시행하여서 완료하되,

   상기 a)단계를 수행하기에 앞서 옹벽의 전면으로 계획된 라인을 따라 상기 콘크리트 블록(10)의 양측 세로 경계턱(12b) 사이만큼 간격을 두고 자연사면 상부에서 하부로 깊게 수직 천공하고 그 수직 천공부에 수직 지지재(25)를 삽입 정착한 후 상기 a)단계의 터파기를 실시하며;

   상기 b)단계에서 앵커체(20)를 시공한 후 콘크리트 블록(10)의 키높이에 해당하는 간격을 두고 수평 지지재(26)를 상기 수직 지지재(25)에 커플러(27)로 고정시킨 다음;

   상기 수직 지지재(25) 및 수평 지지재(26)에 의해 형성된 4각틀에 상기 콘크리트 블록(10)의 가로·세로 경계턱(12a)(12b) 부분을 지지시키면서 상기 c)단계를 수행함을 특징으로 하는 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 앵커체(20)는 어스 앵커(earth anchor), 록 볼트(rock bolt), 소일 네일링(soil nailing) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 탑다운 공법을 이용한 옹벽 시공방법.
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