KR100525156B1 - 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽 구조및 옹벽의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옹벽에 있어서, 프리캐스트 콘크리트 패널에 정착된 영구앵커를 원지반에 고정하여 프리캐스트 콘크리트 패널에 가해지는 토압력에 대한 저항력을 향상시키며, 보다 커진 저항력으로 지반활동을 억제하는 옹벽을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 옹벽 시공방법에 있어서, 옹벽(100)을 시공하고자 하는 경계선을 따라 지반을 수평 정리하고 경사지를 절토하는 단계와, 수평 정리된 지반(111)에 중공(131)이 형성된 패널(130)을 안착하여 위치하는 단계와, 패널(130)에 가해질 토압의 수평방향에 대해 경사지(113) 내부로 갈수록 점차 하향 경사지도록 경사지(113)를 천공하는 단계와, 천공되어 형성된 경사지(113)의 삽입공(117)에 앵커(120)를 삽입하고, 앵커(120)의 후단부를 경사지(113)의 삽입공(117)에 정착하는 단계와, 앵커(120)를 긴장시키는 단계와, 긴장된 앵커(120)의 선단부를 패널(130)에 고정하는 단계 및, 패널(130)과 절토된 경사지(113)의 사이에 성토하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 옹벽은 수평 정리된 지반(111)과 절토된 경사지(113)가 접하는 부위를 따라 위치하는 패널(130)들과, 패널(130)에 형성된 중공(131)과 절토된 경사지(113)에 천공된 삽입공(117)에 긴장된 상태로 양단부가 각각 정착되며, 패널(130)에 가해지는 수평 토압력의 방향에 대해 경사지(113)의 내부로 갈수록 점차 하향 경사진 기울기를 갖는 앵커(120)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같은 옹벽의 시공방법 및 시공된 옹벽은 패널이 수직으로 위치하기 때문에 패널과 절토된 경사지의 사이에 성토하여 수목식재 등의 식생이 가능하고, 또한 패널에 작용하는 수평 토압력에 대해 앵커의 각도를 종래의 앵커보다 작게 설치하여 지반활동 억제에 필요한 힘을 감소시킴으로써, 앵커가 받아야 하는 인장력을 작게 할 수 있어 이로 인해 고가의 앵커 시공비용을 절감할 수 있다.

Description

영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽 구조 및 옹벽의 시공방법{Retaining Wall using Permanent Anchor and Pre-Cast Concrete Panel and its Construction Method}

본 발명은 옹벽에 관한 것이며, 특히, 단단한 지반에 고정된 영구앵커를 이용하여 프리캐스트 콘크리트 패널을 지지하는 구조를 가지며, 프리캐스트 콘크리트 패널에 가해지는 수평 토압력의 방향과 영구앵커의 길이방향의 각도를 줄여 큰 저항력을 발현하는 옹벽을 제공하는 데 있다.

흙이 무너지지 않게 토압력(土壓力)에 저항하는 벽체를 '옹벽'이라 한다. 이런 옹벽들 중에는 영구앵커를 이용한 옹벽과 락볼트 또는 소일네일(이하에서는 통칭하여 '락볼트'라 함)을 이용한 옹벽 등이 있다.

일반적으로 영구앵커(Permanent Anchor)를 이용한 옹벽(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 경사지(7)의 사면을 따라 소정의 두께를 가지는 콘크리트 벽체(5)를 형성하고 영구앵커(3)를 소정의 간격으로 설치하므로써 상기 콘크리트 벽체(5)를 고정한다. 이와 같이 콘크리트 벽체(5)가 경사지(7)의 사면을 따라 밀착되어 경사지(7)의 사면을 덮음으로써, 경사지(7)의 사태를 방지한다.

하지만, 이와 같은 영구앵커를 이용한 옹벽(1)은 경사지의 사면 전체를 콘크리트 벽체(5)로 덮음으로써 옹벽(1)에 수목식재 등의 식생이 불가능하다는 단점이 있다. 또한 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 콘크리트 벽체(5)에 가해지는 수평 토압력의 방향과 영구앵커의 길이방향 사이의 각도가 약 30°벌어져 있기 때문에, 옹벽의 저항력이 약하며 이를 보완하기 위해서는 비교적 인장력이 큰 영구앵커를 시공해야 하므로 옹벽 시공비용이 증가한다는 단점이 있다. 한편, 앞에서 언급된 수평 토압력의 방향과 영구앵커의 길이방향 사이의 각도에 따른 옹벽 저항력에 대한 구조역학적인 분석은 차후에 상세히 설명하겠다.

아래에서는 락볼트를 이용한 옹벽에 대해 설명한다.

도면에서, 도 2는 종래의 기술에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 횡단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 옹벽의 패널과 락볼트의 설치관계를 나타낸 상세도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 락볼트(20)를 이용한 옹벽(10)은 계단형태로 절토된 원지반에 고정된 락볼트(20)와, 계단형태의 가상 수직면과 마주하게 적층되며 락볼트(20)에 의해 각각 고정된 패널(30)들을 포함하며, 이런 패널(30)과 절토된 원지반의 사이가 성토된다. 따라서, 성토지(15) 즉 계단형태에서 수평면에 해당하는 부분에는 식생이 가능하다.

아래에서는 도 3을 참조하여 앞에서 개략적으로 언급된 락볼트(20)와 패널(30)의 고정관계에 대해 보다 상세히 설명한다.

절토된 경사지(13)에는 지반(11)과 경사지(13)가 만나는 부위에 시공될 옹벽(10)의 길이방향으로 기초 콘크리트(40)가 타설되고 기초 콘크리트(40)의 상면에는 중공(31)을 갖는 패널(30)들을 적층한다. 이와 같이 패널(30)이 지반(11)에 수직하게 상부로 적층된 상태에서 천공작업을 수행한다. 천공작업은 패널(30)의 중심에 형성된 중공(31)을 통해 경사지(13)의 사면을 수평으로 천공하여 사면에 삽입공(17)들을 형성하는 작업이다.

다음으로는 이런 패널(30)의 중공(31)과 삽입공(17)에 락볼트(20)를 삽입시키는데, 삽입길이에 따라 락볼트(20)들을 스페이서(23)를 끼워서 패널(30)의 중공(31)과 삽입공(17)에 삽입한다. 그리고, 삽입공(17)에 시멘트를 충진하여 그라우팅하고 양생되길 기다린다. 삽입공(17)에 충진된 시멘트가 양생되면, 패널(30)의 정면으로 돌출된 락볼트(20)의 선단부에 너트(25)를 체결하고, 패널(30)과 절토된 경사지(13)의 사이를 성토한다. 그리고 너트(25)를 조여 패널(30)을 가압한다.

이렇게 1단 패널(30a)이 완공되면, 1단 패널(30a)의 상면에 2단 패널(30b)의 하면이 접하도록 적층한 후에 앞에서 설명한 과정을 반복하여 2단 패널(30b)을 시공한다. 이와 같이 다수의 패널(30)들이 시공하고자 하는 높이까지 적층되어 시공됨으로써, 옹벽(10)이 완공된다.

이런 옹벽(10)은 계단형으로 절토된 경사지(13)의 수직면에 시공됨으로써, 계단형의 수평면에 해당하는 부위는 성토지(15)가 되며 이런 성토지(15)에 식생이 가능하다. 또한, 이런 락볼트(20)를 이용한 옹벽(10)은 일반적인 철근 콘크리트 구조물의 옹벽에 비해 절토량 및 성토량이 작다는 장점이 있지만, 아래와 같은 단점도 갖고 있다.

락볼트는 절토된 경사지에 그라우팅되어 고정되지만, 락볼트에 프리스트레스를 가하기 위해 락볼트를 인발할 경우 성토지(15)의 지지력이 모자라서 패널(30)이 경사지(13) 방향으로 이동되는 변위를 일으키게 되므로 각각의 패널(30)들로 형성되는 옹벽(10)의 외부 노출면이 동일한 평면을 이루지 못하게 될 수 있으므로 충분한 프리스트레스를 가할 수 없게 되는 단점이 있다.

또한 락볼트로 패널을 고정함에 있어서, 락볼트의 강성이 작아 패널이 락볼트에 완전히 매달려 있지 못한다. 따라서, 상단에 위치한 패널들은 하단에 위치한 패널의 상면과 접하여 지지되며, 이와 같이 다수 단으로 패널들이 적층되면 지반에 가해지는 패널의 무게가 커져 지반 침하를 발생시킨다. 이를 방지하기 위해서 지반에 침하방지를 위한 기초 콘크리트 등의 적절한 조치를 반드시 하여야 한다. 이 또한 락볼트를 이용한 옹벽의 단점이다.

앞에서 설명한 바와 같이, 충분한 프리스트레스를 가할 수 없는 락볼트는 패널을 지지하는 지지력이 약하다. 이와 같이 패널을 지지하는 지지력이 약하다는 것은 패널의 저항력이 약하다는 것을 의미하며, 이를 극복하기 위해서는 락볼트의 설치 개수가 증가하여야 한다. 이와 같이 락볼트의 개수가 증가함에 따라 옹벽 시공기간 및 비용이 증가하는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 패널을 이용하여 옹벽을 시공함에 있어서 충분한 프리스트레스가 가해진 앵커로 패널을 지지함에 따라 패널에 가해지는 저항력을 향상시키며, 옹벽의 상단에 식생이 가능하게 성토지를 형성할 수 있는 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽 구조 및 옹벽의 시공방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 옹벽 시공방법에 있어서, 옹벽을 시공하고자 하는 경계선을 따라 지반을 수평 정리하고 경사지를 절토하는 단계와, 상기 수평 정리된 지반에 중공이 형성된 패널을 안착하여 위치하는 단계와, 상기 패널에 형성된 중공의 높이 이상으로 상기 패널과 절토된 상기 경사지 사이에 콘크리트를 타설 양생하는 단계와, 상기 패널에 가해질 토압의 수평방향에 대해 상기 경사지 내부로 갈수록 점차 하향 경사지도록 상기 경사지를 천공하는 단계와, 천공되어 형성된 상기 경사지의 삽입공에 상기 앵커를 삽입하고, 앵커의 후단부를 상기 경사지의 삽입공에 정착하는 단계와, 상기 앵커를 긴장시키는 단계와, 상기 긴장된 앵커의 선단부를 상기 패널에 고정하는 단계 및, 상기 패널과 상기 절토된 경사지의 사이에 성토하는 단계를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

본 발명의 상기의 각 단계에 따라 시공된 옹벽의 성토지를 새로운 지반으로 하여 상기의 각 단계들을 반복 수행하여 상기 옹벽의 상부에 다른 옹벽을 시공하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따라 시공된 옹벽의 지반을 상기 패널의 높이만큼 수직 하향으로 절토하고, 상기 1단 옹벽을 이루는 패널의 하단면과 다른 패널의 상단면이 접하도록 적층한 후에, 상기 콘크리트를 타설 양생하는 단계 및 그 이후 단계를 수행하여 상기 옹벽의 하부에 다른 옹벽을 시공하는 과정을 반복 수행하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 지반에 상기 패널을 위치하는 단계는, 상기 경계선을 따라 상기 지반에 기초 콘크리트를 타설 양생하는 단계와, 상기 기초 콘크리트에 고정핀을 수직 고정하는 단계와, 상기 패널의 저면에 형성된 홀에 상기 고정핀을 삽입하여 고정하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에서 상기의 지반에 상기 패널을 위치하는 단계 이후에는, 상기 패널에 형성된 중공의 높이 이상으로 상기 패널과 상기 절토된 경사지의 사이에는 향후 삽입공의 천공 방향과 일치되게 슬리브 파이프를 설치한 후 콘크리트를 타설 양생하는 단계를 수행하며, 상기 천공단계에서는 상기 패널에 형성된 중공과 상기 양생된 콘크리트 속에 미리 설치하여 둔 슬리브 파이프를 통하여 상기 경사지를 천공한다.

한편 본 발명에 따르면, 옹벽에 있어서, 수평 정리된 지반과 절토된 경사지가 접하는 부위를 따라 위치하는 패널들과, 상기 패널에 형성된 중공과 상기 콘크리트 속에 미리 설치하여 둔 슬리브 파이프를 통하여 상기 절토된 경사지에 천공된 삽입공에 긴장된 상태로 양단부가 각각 정착되며, 상기 패널에 가해지는 수평 토압력의 방향에 대해 상기 경사지의 내부로 갈수록 점차 하향 경사진 기울기를 갖는 앵커를 포함하여 구성된 것 또한 기술적 특징으로 한다.

보다 바람직하게는 상기 패널에는 상기 앵커의 기울기와 수직을 이루는 대좌가 형성되고, 상기 대좌에 상기 중공이 형성되며, 상기 중공을 관통한 상기 앵커의 선단부에는 정착구가 정착되어 상기 대좌의 기울기로 경사져 위치한다.

좀 더 바람직하게는 상기 패널에는 상기 중공의 상부에 배수공이 형성되며, 상기 패널과 상기 경사지의 사이에는 상기 패널에 형성된 상기 중공의 높이 이상으로 타설되어 양생된 콘크리트부의 상부에 상기 배수공의 높이 이상으로 충진된 자갈과, 상기 자갈의 상부에 성토된 성토지가 형성되고 상기 성토지에 수목식재 등의 식생이 가능하게 된다.

아래에서, 본 발명에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽 구조 및 옹벽의 시공방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 횡단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널의 설치관계를 나타낸 상세도이다.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 계단형으로 절토된 경사지(도 7a의 113)의 수평지반에 수직으로 프리캐스트 콘크리트 패널(이하에서는 '패널'이라 함.)(130)이 각각 위치한다. 본 발명에 따른 옹벽(100)에서는 절토된 경사지(113)의 한 수직면에 다수 개의 패널(130)이 적층되는 것이 아니라, 한 단의 패널(130)이 옹벽(100)의 설치경계선을 따라 양측부가 접하여 수평 배열된다.

이런 패널(130)에는 수평면과 약 10°의 하향각도를 갖는 중공(131)이 설치되며 패널(130)과 경사지(113) 사면 사이에는 향후 삽입공(117)의 천공방향과 일치되게 슬리브 파이프(152)가 설치된 후 중공(131)의 높이 이상으로 콘크리트(151)를 타설 양생한다. 콘크리트가 충분히 양생된 후 중공(131)과 슬리브 파이프(152)를 통하여 경사지에 삽입공(117)을 천공한다. 앵커(120)는 패널(130)의 중공(131)과 슬리브 파이프(152)를 관통하여 경사지(113)의 삽입공(117)에 삽입되어 위치하되, 앵커(120)의 정착부(123)는 지반의 예상활동면(119)을 통과하여 지반 깊숙이 위치하고, 앵커(120)의 두부(121)는 정착구(128)에 의해 긴장된 상태로 패널(130)의 대좌(132)에 고정된다. 그리고 앵커(120)는 패널(130)에 가해지는 수평 토압력의 방향에 대해 약 10°의 하향각도로 경사져 위치한다.

이런 앵커(120)에 의해 고정된 패널(130)과 절토된 경사지(113) 사면 사이의 콘크리트(151) 위에는 자갈(153) 및 양질토(154) 순으로 충진된다.

아래에서는 앞에서 설명한 패널에 대해 보다 구체적으로 도면을 참조하여 설명하겠다.

도면에서, 도 6a는 도 4 및 도 5에 도시된 프리캐스트 콘크리트 패널의 한 예를 나타낸 사시도이며, 도 6b는 도 6a에 도시된 프리캐스트 콘크리트 패널과 다른 한 예를 나타낸 사시도이다.

도 6a에 도시된 바와 같이, 패널(130)은 소정의 두께를 갖는 정사각형의 콘크리트 구조물로서, 패널(130)의 정면에는 대좌(132)와 2개의 배수공(133)이 형성된다. 대좌(132)는 정사각형 패널의 정면에 있어서, 도 6a에 보이듯이 정사각형의 중간부에서 하변의 방향으로 돌출되어 형성된다. 이런 대좌(132)는 그 길이방향에 있어서 어느 지점의 횡단면이라도 사다리꼴의 형태를 갖고 있으며, 대좌의 일단은 사다리꼴의 높이가 0인 직선인 상태에서 타단으로 갈수록 사다리꼴의 4변이 대좌의 길이에 대해 비례적으로 점차 커지는 입체형 구조로서, 사다리꼴의 상변에 해당하는 대좌(132)의 정면은 패널(130)의 정면의 각도와 약 10°의 경사각을 갖도록 형성된 것이 바람직하다. 이런 대좌(132)의 일단은 정사각형의 패널(130)의 중간부에 위치하고 대좌(132)의 타단은 정사각형 패널의 일측면(도 6a에서는 패널의 저면)과 일치하게 형성된다. 그리고 이런 대좌(132)의 정면 중간부에는 대좌(132)의 기울기에 대해 수직한 중공(131)이 형성되며, 패널(130)의 중간부에 위치한 배수공(133)은 대좌(132)의 양측에 각각 형성된다. 또한 대좌(132)의 타단과 일치하는 패널(130)의 저면에는 고정핀 홀(135)이 형성된다.

한편, 도 6a에 도시된 패널 외에도 도 6b에 도시된 바와 같은 패널(130')이 사용될 수 있다. 도 6b에 보이는 패널(130')을 도 6a에 도시된 패널과 비교하였을 때에 대좌의 형상만 다소 상이할 뿐, 배수공 및 패널의 형상은 동일하다. 도 6b에 보이는 패널(130')의 대좌(132')는 도 6a에 보이는 대좌(132)보다 일단에서 타단까지의 길이가 더 길며, 도 6b의 대좌(132')의 일단에서 도 6a의 대좌(132) 길이만큼까지는 도 6a의 대좌(132)와 동일한 형상을 가지며, 이에 연장되는 나머지 부분은 그 횡단면이 사다리꼴의 형상으로서 대좌(132')의 타단으로 갈수록 상호 평행한 상하변의 길이는 대좌(132')의 길이에 비례하여 길어지지만, 사다리꼴의 경사변의 길이는 동일한 입체구조를 갖는다.

도 6a 및 6b에 보이듯이 이러한 대좌(132, 132')를 갖는 패널(130, 130')에서도 중공(131, 131')은 대좌(132, 132')의 정면 즉, 패널(130, 130')의 정면에 대해 약 10°의 각도로 경사진 면에 형성되는데, 중공(131, 131')은 중심축은 대좌(132, 132')의 경사면과 직각을 이룬다.

이와 같은 패널(130, 130')이 옹벽 설치경계선을 따라 매설된 기초 콘크리트(140)에 안착되고, 앵커(120)에 의해 고정된 상태에서 패널(130, 130')과 절토된 경사지(113)의 사이에는 도 5에 보이듯이 콘크리트(151), 자갈(153) 및 양질토(154)가 채워지되, 자갈(153)은 패널(130, 130')에 형성된 배수공(133, 133')과 대응하는 위치에 채워지며, 중공(131, 131')과 대응하는 부위에는 콘크리트(151)가 타설되어 양생된다.

아래에서는 이와 같이 구성된 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 시공관계에 대해 상세히 설명한다.

도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 상향(Down-Top) 시공과정을 나타낸 흐름도이다.

도 7a에 도시된 바와 같이, 옹벽(100)을 시공하고자 하는 설치경계선을 따라 지반(111)을 정리하고, 옹벽(100)에 대응하는 경사지를 절토한다. 그리고, 도 7b에 도시된 바와 같이, 절토된 경사지(113)와 지반(111)이 접하는 부위의 설치경계선을 따라 기초 콘크리트(140)를 타설하고 양생한다. 이와 같이 양생된 기초 콘크리트(140)에 관통공을 형성하고, 이런 관통공에 고정핀(141)을 삽입하고 경타하여 고정핀(141)을 지반(111)에 고정시킨다. 이때, 도 7c에 보이듯이, 고정핀(141)의 상부는 기초 콘크리트(140)의 상부방향으로 돌출되어 위치한다.

한편, 패널은 패널제작 공장에서 제작되어 옹벽 시공현장으로 이송된다. 이송된 패널(130)은 도 7d에 도시된 바와 같이, 그 저면에 형성된 고정핀 홀(135)에 고정핀(141)의 상부가 삽입된 상태로 기초 콘크리트(140)의 상면에 안착된다. 이때, 패널(130)의 대좌(132)는 옹벽(100)의 정면 즉 정리된 지반(111)을 향해 위치한다.

이런 상태에서 도 7e에 도시된 바와 같이, 패널(130)과 절토된 경사지(113)의 사이에는 향후 삽입공(117)의 천공 방향과 일치되게 슬리브 파이프(152)가 설치된 후 콘크리트(151)를 타설하고 양생한다.

그런 후에는 도 7f 및 도 7g에 도시된 바와 같이, 패널(130)의 중공(131)과 슬리브 파이프(152)를 통하여 절토된 경사지(113)에 삽입공(117)을 천공한다. 그리고 패널(130)의 중공(131)과 슬리브 파이프(152) 및 천공된 경사지(113)의 삽입공(117)에 앵커(120)를 설치한다. 이때, 앵커 설치방법은 공지된 기술로서, 아래에서는 개략적으로 설명한다.

패널(130)의 중공(131)과 슬리브 파이프(152) 및 경사지(113)의 삽입공(117)에 앵커(120)를 삽입한다. 그리고, 주입재(160)를 주입하여 앵커(120)의 정착부(123)를 형성한다. 여기에서 주입재는 주로 시멘트페이스트가 사용된다. 그리고 패널(130)의 대좌(132)에 지압판(125)을 위치한 후에 앵커(120)를 긴장시킨다. 긴장된 앵커(120)에 정착구(128)를 정착한다. 그리고 앵커 캡(129)을 씌운다.

이와 같이, 앵커설치가 완료되면 도 7h와 같이 패널(130)과 경사지(113) 사이의 콘크리트(151) 상면에 자갈(153)을 충진하고 그 위에 양질토(154)를 성토하여 1단 옹벽(100a)을 형성한다.

그리고, 도 7i와 같이, 성토지(115)를 정리한 후에 성토지(115)를 지반(111)으로 하여 도 7a에서 도 7h까지의 단계를 반복하여 2단 옹벽(100b)을 시공하며, 이와 같은 단계를 반복하여 복수 단의 옹벽을 상향으로 시공한다.

한편, 이와 같은 상향(Down-Top) 시공방식 이외에도 도 8a 내지 도 8i에 도시된 바와 같이 하향(Top-Down) 시공방식이 있다.

도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 하향(Top-Down) 시공과정을 나타낸 흐름도이다. 도 8a 내지 도 8i에 도시된 바와 같이, 상부에서 하부방향으로 옹벽이 시공됨에 따라 옹벽의 구성요소가 상부에서 하부방향으로 이송, 타설 및 설치되며, 상부 옹벽이 먼저 완공된 후에 하부 옹벽이 완공되는 순서로 시공된다는 것이 다르다. 따라서, 아래에서 설명하는 하향(Top-Down) 옹벽시공 과정에서는 앞에서 설명한 상향식 옹벽시공과정과 다른 부분만 설명한다.

도 8a에 도시된 바와 같이, 옹벽이 시공될 최상단 지반(111H)을 정리하면서 옹벽 설치경계선을 따라 경사지(113)를 절토한다. 그리고, 도 8b에 도시된 바와 같이, 최상단 지반(111H)과 절토된 경사지(113)가 접하는 부위의 설치경계선을 따라 기초 콘크리트(140)를 타설하고 양생한다. 이와 같이 양생된 기초 콘크리트(140)에 도 8c와 같이 관통공을 형성하고, 이런 관통공에 고정핀(141)을 삽입하고 경타하여 고정핀(141)을 최상단 지반(111H)에 고정시킨다. 이때, 도 8b와 도 8d 및 도 8e에 보이듯이, 콘크리트 타설 및 패널의 이송은 사면 최하부 지반에서 이루어진다.

도 8e에서와 같이, 패널(130)과 절토된 경사지(113)의 사이에 콘크리트(151)를 타설하고 양생하되, 콘크리트(151)의 타설은 사면 최하부 지반에서 최상단 지반(111H)으로 이루어진다. 그리고, 콘크리트(151)가 양생되면 도 8f와 같이 패널(130)의 중공(131)과 양생된 콘크리트(151)에 미리 설치된 슬리브 파이프(152)를 통하여 절토된 경사지(113)를 천공한다.

그 이후의 시공과정은 도 7g 및 도 7h와 동일한 방법으로 도 8g 및 도 8h와 같이 수행된다. 단지 도 8i에서와 같이 최상단 옹벽이 완성되면 도 8a에서 도 8h까지의 단계를 반복하여 차상단 옹벽을 시공하며 이와 같은 단계를 반복하여 복수 단의 옹벽을 하향으로 시공한다.

아래에서는 이와 같이 시공된 본 발명에 따른 옹벽과 종래의 영구앵커를 이용한 옹벽에 작용하는 토압력에 대한 저항력의 차이를 구조역학적으로 비교하여 설명한다.

도 9의 (a) 및 (b)은 본 발명에 따른 옹벽과 종래의 옹벽에 작용하는 토압력에 대한 저항력의 차이를 구조역학적으로 비교한 비교도이고, 도 9의 (c)는 도 9 의(a)와 (b)를 분석하기 위한 분석도이다.

도 9의 (a)에 도시된 바와 같이, 앵커가 패널에 가해지는 수평 토압력의 방향에 대해 약 10°의 하부 각도로 기울어져 설치된다. 하지만, 도 9의 (b)에 도시된 바와 같이, 종래의 앵커는 수평 토압력의 방향에 대해 약 30°각도로 기울어져 설치된다.

한편, 도 9의 (c)에서와 같이 지반활동을 억제하기 위해 패널에 가해지는 힘을 'S'라 하였을 때에, 도 9의 (a)에서와 같이 앵커가 10°기울어져 설치된 경우에는 상기 S의 힘에 대해 sin^-1(45°+10°의 값인 약 1.74배 정도의 힘이 패널에 가해져야 지반활동을 억제할 수 있지만, 도 9의 (b)에서와 같이 앵커가 30°기울어져 설치된 경우에는 상기 S의 힘에 대해 sin^-1(45°+30°의 값인 약 3.86배의 힘이 패널에 가해져야 지반활동을 억제할 수 있다.

이와 같이, 지반활동을 억제하는데 필요한 힘이 크다는 것은 그 만큼 앵커 가 받아야 하는 인장력을 크게 하여야 한다는 것을 의미하며, 그 만큼 앵커의 개수를 증가하여야 한다.

또한, 패널에 가해지는 힘은 앵커를 미리 긴장시킨 상태 즉 프리스트레스를 가한 상태에서 앵커가 패널을 지지하지만, 락볼트는 프리스트레스 없이 암반 등에 체결되어 있기 때문에 상대적으로 패널이 갖는 저항력은 약하다. 따라서, 토압력에 대한 패널들의 저항력을 증가시키기 위해서는 락볼트의 개수를 증가시켜야 한다.

한편, 앞에서 설명한 본 발명의 옹벽은 계단식 옹벽으로서, 그 구성요소 및 시공방법에 대해 상세히 설명하고 있다.

본 발명에서는 이런 계단식 옹벽 외에도 영구앵커 및 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용하여 합벽식 직립옹벽을 시공할 수 있다. 아래에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용하여 합벽식 직립옹벽 및 그 시공방법에 대해 상세히 설명한다.

이런 합벽식 직립옹벽에 있어서, 그 구성요소는 앞에서 설명한 계단식 옹벽의 구성요소와 동일함에 따라 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하며, 동일하거나 유사한 도면부호를 부여한다.

도면에서, 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽을 나타낸 단면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 합벽식 직립옹벽(200)은 다수 개의 패널(130)들이 옹벽(200)의 길이방향을 따라 수직으로 적층되어 위치하며, 패널(130)과 절토면(114)의 사이에는 콘크리트(115)가 타설되어 양생된다. 그리고, 앵커(120)는 그 장착부(123)가 지반의 예상활동면(119)을 통과하여 지반 깊숙히 위치하고, 앵커(120)의 두부(121)는 정착구(128)에 의해 긴장된 상태로 각각의 패널(130)의 대좌(132)에 고정된다. 이와 같은 구조에 있어서, 각 패널(130)들은 앵커(120)에 의하여 지지되기 때문에 비록 패널(130)들이 수직하게 적층되더라도 패널의 적층으로 인한 과도한 수직하중이 지반에 작용하지는 않게 된다.

아래에서는 이와 같은 합벽식 직립옹벽의 시공방법에 대해 상세히 설명한다.

합벽식 직립옹벽(200)을 시공하고자 하는 설치경계선을 따라 1단 패널(130a)의 높이만큼 경사지(113)를 절토한다. 그리고, 1단 패널(130a)을 위치하고, 패널(130a)과 절토면(114)의 사이에 콘크리트(115)를 타설하여 양생한다. 그리고, 패널(130a)의 중공(131)과 슬리브 파이프(152)를 통하여 절토된 절토면(114)에 삽입공(117)을 천공하고, 앵커(120)를 긴장상태로 설치한다. 이와 같이 긴장된 앵커(120)는 1단 패널(130a)을 지지한다.

이런 상태 즉 긴장된 앵커(120)에 의해 1단 패널(130a)이 매달려 있는 상태에서 1단 패널(130a)이 위치한 절토면(114)을 2단 패널(130b)의 높이만큼 절토한다. 이때, 1단 패널(130a)은 패널(130a)이 지지되는 지면이 절토되더라도 긴장된 앵커(120)에 의해 가압된 상태로 뒷채움된 콘크리트(115)에 접하여 매달려 있게 된다.

이런 상태에서 2단 패널(130b)도 앞에서 설명한 1단 패널(130a)과 같이 설치되되, 1단 패널(130a)의 저면과 2단 패널(130b)의 상면이 접하도록 위치한 상태에서 시공한다. 그리고, 2단 패널(130b)과 절토면(114) 사이의 콘크리트(115) 타설은 2단 패널(130b)의 상하부가 박혀 있기 때문에 옹벽(200)의 길이방향으로 위치한 2단 패널(130b)의 측부로 콘크리트(115)가 타설되며, 도면에 도시되지 않았지만, 2단 패널(130b)의 콘크리트(115) 측부는 마감재로 폐쇄되어 타설된 콘크리트(115)가 2단 패널(130b)과 절토면(114)의 사이 밖으로 흘러나오는 것을 차단한다.

이와 같은 방식을 반복하여 다단의 패널(130a, 130b, 130c, 130d)로 일정 높이의 합벽식 적립옹벽(200)을 시공한다. 즉, 도 10에서 패널(130)은 상부로부터 하부로의 순서로 설치되는 것이다.

위와 같은 합벽식 적립옹벽(200)을 구성하는 각각의 패널에 있어서, 그 상단면과 하단면에는 요철부(도면에 도시안됨)를 형성하여, 상하부 패널들이 적층되었을 때에, 패널의 상하단면에 형성된 요철부가 상호 정합되도록 하는 것이 바람직하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽은 앵커를 이용하여 옹벽을 시공함에 있어서, 패널이 수직으로 위치하기 때문에 패널과 절토된 경사지의 사이에 성토지를 형성하여 식생하고, 또한 패널에 작용하는 수평 토압력 방향에 대해 앵커의 각도를 좁혀 발현되는 저항력을 향상시킴으로써, 고가의 앵커의 설치 개수를 감소할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽은 앵커에 프리스트레스를 가해 앵커의 긴장력으로 패널을 지지하도록 구성하여, 패널을 종래와 같이 락볼트로 고정하는 것보다 훨씬 큰 지지력을 발현한다. 따라서, 본 발명에서는 앵커가 패널을 안정적으로 지지하기 때문에 패널이 경사지에 독립적으로 또는 복수의 패널을 적층하여 설치 가능하다. 이와 같이 패널들이 적층되어 시공되더라도 앵커의 긴장력에 의해 패널이 경사지에 고정되기 때문에 지반에 가해지는 패널들의 하중을 줄일 수 있고, 따라서 지반을 보강하는 보강재의 설치가 필요치 않게 된다. 본 발명의 상세한 설명에서 언급된 기초 콘크리트는 패널을 지지하기 위해 설치된 것이 아니라 고정핀을 고정하기 위해 설치된 것으로서, 기초 콘크리트 없이 지반에 고정핀을 박아 설치하더라도 본 발명이 추구하는 목적 및 효과를 충분히 발현할 수 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 지반에 기초 콘크리트를 설치하지 않고서도 패널을 적층할 수 있을 만큼의 충분한 패널 지지력을 발현할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽 구조 및 옹벽의 시공방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은 종래의 기술에 따른 영구앵커를 이용한 옹벽을 나타낸 개략도이고,

도 2는 종래의 기술에 따른 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 횡단면도이고,

도 3은 도 2에 도시된 옹벽의 패널과 락볼트(Rock Bolt)의 설치관계를 나타낸 상세도이고,

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 횡단면도이고,

도 5는 도 4에 도시된 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널의 설치관계를 나타낸 상세도이고,

도 6a는 도 4 및 도 5에 도시된 프리캐스트 콘크리트 패널의 한 예를 나타낸 사시도이고,

도 6b는 도 6a에 도시된 프리캐스트 콘크리트 패널과 다른 한 예를 나타낸 사시도이고,

도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 상향(Down-Top) 시공과정을 나타낸 흐름도이고,

도 8a 내지 도 8i는 본 발명의 한 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽의 하향(Top-Down) 시공과정을 나타낸 흐름도이고,

도 9는 도 4에 도시된 바와 같이 시공된 옹벽과 도 1에 도시된 옹벽에 작용하는 토압력에 대한 저항력의 차이를 구조역학적으로 비교한 비교도 및 이를 분석한 분석도이며,

도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영구앵커와 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 옹벽을 나타낸 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 10, 100 : 옹벽 20 : 락볼트(Rock Bolt)

111 : 지반 113 : 경사지

115 : 성토층 119 : 지반의 예상활동면

120 : 앵커 123 : 정착부

125 : 지압판 128 : 정착구

129 : 앵커 캡 130 : 프리캐스트 콘크리트 패널

132 : 대좌 133 : 배수공

135 : 고정핀 홀 140 : 기초 콘크리트

141 : 고정핀 151 : 뒷채움 콘크리트

152 : 슬리브 파이프 153 :배수용 뒷채움 자갈

154 : 뒷채움 양질토

Claims (8)

1. 옹벽 시공방법에 있어서,

   옹벽을 시공하고자 하는 경계선을 따라 지반을 수평 정리하고 경사지를 절토하는 단계와,

   상기 수평 정리된 지반에 중공이 형성된 패널을 안착하여 위치하는 단계와,

   상기 패널에 형성된 중공의 높이 이상으로 상기 패널과 절토된 상기 경사지 사이에 콘크리트를 타설 양생하는 단계와.

   상기 패널에 가해질 토압의 수평방향에 대해 상기 경사지 내부로 갈수록 점차 하향 경사지도록 상기 경사지를 천공하는 단계와,

   천공되어 형성된 상기 경사지의 삽입공에 앵커를 삽입하고, 상기 앵커의 후단부를 상기 경사지의 삽입공에 정착하는 단계와,

   상기 앵커를 긴장시키는 단계와,

   상기 긴장된 앵커의 선단부를 상기 패널에 고정하는 단계 및,

   상기 패널과 상기 절토된 경사지의 사이에 성토하는 단계를 포함하고,

   지반에 상기 패널을 위치하는 단계는, 상기 경계선을 따라 상기 지반에 기초 콘크리트를 타설 양생하는 단계와, 상기 기초 콘크리트에 고정핀을 수직 고정하는 단계와, 상기 패널의 저면에 형성된 홀에 상기 고정핀을 삽입하여 고정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽 시공방법.
2. 제1항에 있어서,

   청구항 1에 의해 시공된 옹벽의 성토지를 새로운 지반으로 하여 청구항 1의 각 단계들을 반복 수행하여 상기 옹벽의 상부에 다른 옹벽을 시공하는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽 시공방법.
3. 제1항에 있어서,

   청구항 1의 각 단계에 의해 1단 옹벽을 시공한 후에, 상기 1단 옹벽의 하부 지반을 상기 패널의 높이만큼 수직 하향으로 절토하고, 상기 1단 옹벽을 이루는 패널의 하단면과 다른 패널의 상단면이 접하도록 패널을 적층한 후에, 상기 청구항 1에서 패널과 절토면 사이에 콘크리트를 타설 양생하는 단계 및 그 이후 단계를 수행하여 상기 1단 옹벽의 하부에 다른 옹벽을 시공하는 과정을 반복 수행하여 수직한 옹벽을 설치하는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽 시공방법.
4. 삭제
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   지반에 상기 패널을 위치하는 단계 이후에는,

   상기 패널에 형성된 중공의 높이 이상으로 상기 패널과 상기 절토된 경사지의 사이에는 향후 삽입공의 천공방향과 일치되게 슬리브 파이프가 설치된 후 콘크리트를 타설 양생하는 단계와,

   상기 양생된 콘크리트의 상부에는 상기 패널에 형성된 배수공의 높이 이상으로 자갈을 충진하는 단계를 수행하며,

   상기 천공단계에서는 상기 패널의 중공과 상기 양생된 콘크리트 속의 슬리브 파이프를 통하여 상기 경사지에 삽입공을 천공하는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽 시공방법.
6. 옹벽에 있어서,

   수평 정리된 지반과 절토된 경사지가 접하는 부위를 따라 패널들이 설치되며,

   상기 패널에는 앵커의 설치를 위한 중공이 형성되어 있고, 상기 중공의 상부에는 배수공이 형성되어 있으며,

   상기 패널과 상기 경사지의 사이에는, 앵커 관통용 슬리브 파이프가 설치된 상태에서 상기 패널에 형성된 상기 중공의 높이 이상으로 콘크리트가 타설되어 양생된 콘크리트부가 형성되어 있으며,

   상기 패널의 중공, 상기 콘크리트부 내부의 슬리브 파이프 및 상기 절토된 경사지에 천공된 삽입공에는 앵커가 삽입되어 상기 패널을 경사지 방향으로 가압하면서 정착되며,

   상기 앵커는 상기 패널에 가해지는 수평 토압력의 방향에 대해 상기 경사지의 내부로 갈수록 점차 하향 경사진 기울기를 가지며,

   상기 콘크리트부의 상부에는 상기 배수공의 높이 이상으로 자갈이 충진되며,

   상기 자갈의 상부에는 수목식재 등의 식생이 가능하도록 토사가 성토되어 성토지가 형성되는 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽.
7. 제6항에 있어서,

   상기 패널에는 상기 앵커의 기울기와 수직을 이루는 대좌가 형성되고, 상기 대좌에 상기 중공이 형성되며, 상기 중공을 관통한 상기 앵커의 선단부에는 정착구가 정착되어 상기 대좌의 기울기로 경사져 위치하는 것을 특징으로 하는 앵커와 패널을 이용한 옹벽.
8. 삭제