KR100812656B1 - 물하중 재하용 제방구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 연약한 지반을 안정화 시키기 위하여 지반에 물하중을 재하하기 위한 물하중 재하용 제방구조에 있어서, 바닥면에 세워진 상태로 연결되어 직육면체 형상의 공간부를 형성하는 여러 개의 패널; 상기 판상의 패널들에 의해 형성된 공간부에 위치하여 물을 수용하기 위한 물 수용부재; 및 상기 세워진 패널들 사이에 설치되어 상기 물 수용부재에 수용되는 물에 의해 상기 패널들에 측방향으로 가해지는 하중을 지탱하기 위한 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조를 제공한다.

Description

물하중 재하용 제방구조{Embankment for water-load loading}

도 1은 이러한 종래의 물하중 재하 공법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 2는 도 1에 표시된 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도.

도 3은 종래의 물하중 재하 공법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조의 패널이 설치된 상태를 도시한 도면.

도 5는 도 4에 도시된 패널에 불투수시트층이 설치된 상태를 도시한 도면.

도 6은 도 5에 표시된 Ⅵ-Ⅵ선의 단면도.

도 7은 도 6에 도시된 물하중 재하용 제방구조에 물이 채워진 상태를 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 물 수용부재로서 불투수튜브가 사용되고, 그 불투수튜브에 물이 채워진 상태를 도시한 도면.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면.

도 10은 도 9에 표시된 Ⅹ-Ⅹ선의 단면도.

** 도면에 표시된 기호의 설명 **

10 : 패널 20 : 유지부재

30 : 케이블 40 : 물 수용부재

본 발명은 연약한 지반을 안정화 시키기 위한 물하중 재하용 제방구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물하중 재하 지역의 폭이 아주 좁은 경우에도 경제적으로 물하중의 재하가 가능한 물하중 재하용 제방구조에 관한 것이다.

선행하중재하공법은 연약한 지반의 상부에 하중을 가한상태로 일정기간 방치하여 지반의 성능을 개량하는 공법으로, 주로 토사를 지반의 상부에 성토하여 그 토사의 무게에 의한 하중을 재하하중으로 사용하는 공법이 실시되고 있다.

토사를 이용하여 하중을 가하는 공법은 안정적이기는 하지만 토사의 구매비용과 토사의 운반 비용이 비교적 고가이고, 공기가 지연되는 등의 문제점으로 인하여 경제적인 측면에서 그다지 효율적이지 못한 단점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 물의 하중을 선행하중으로 재하하는 방법인 물재하 공법들이 개발되어왔다. 이러한 물재하 공법으로 대한민국등록특허 제155668호의 "연약지반의 물재하공법"과, 대한민국공개특허 제2004-0033511호의 "물을 이용한 선행재하공법" 등이 있다.

도 1은 이러한 종래의 물하중 재하 공법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 도 1에 표시된 Ⅱ-Ⅱ선의 단면도이며, 도 3은 종래의 물하중 재하 공법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 물하중 재하 공법의 경우, 물(1)을 수용하 기 위한 공간부를 형성하기 위하여 제방(2)을 축조하여, 그 공간부에 불투수시트(3)를 설치하고, 그 불투수시트(3)위에 물(1)을 채워넣어, 물하중을 지반에 재하하게 된다. 이러한 종래의 물하중 재하공법에는 도 1에 도시된 공법이외에도, 도 3에 도시된 바와 같이, 불투수시트(3) 이외에 불투수튜브(4) 내에 물(1)을 채워 물하중을 재하하는 방법도 있다. 물론 도 3에 도시된 공법의 경우 불투수튜브(4)만을 사용할 수도 있다. 그리고 도면 상에 도시되지는 않았지만 불투수시트(3)의 하부에 부직포를 깔 수도 있다.

이러한 종래의 물하중 재하공법에 있어서, 선행하중을 가해야 하는 대상부지가 상당히 넓고 너비와 길이가 충분한 경우에는 전체 면적에 대하여 제방의 축조에 소요되는 토사의 양이 적어지므로 물을 재하 하중으로 이용하는 효율이 증가하게 된다. 즉, 전체 면적에서 물하중이 작용하는 면적의 비율이 높을 수록 토사의 사용량이 줄어들게 되므로 물하중 재하 공법의 효용가치가 커지는 셈이다.

그러나 제방 사이의 거리가 짧아지면 전체 면적 중 제방이 차지하는 비율이 커지게 되므로 물을 재하 하중으로 이용하는 효율이 감소하게 되고, 도로를 형성하기 위한 부지와 같이 폭이 좁고 긴 부지의 경우에는 제방 사이의 거리가 좁게 되어 실질적으로 물하중 재하 공법을 적용하기가 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서 폭이 좁고 길이가 매우 길어서 토사 재방을 축조하여 물을 수용하기 위한 공간부를 형성하는데 한계가 있는 경우에도 효율적으로 물하중을 선행하중으로 재하할 수 있는 물하중 재하용 제방구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

연약한 지반을 안정화 시키기 위하여 지반에 물하중을 재하하기 위한 물하중 재하용 제방구조에 있어서,

바닥면에 세워진 상태로 연결되어 직육면체 형상의 공간부를 형성하는 여러 개의 패널;

상기 판상의 패널들에 의해 형성된 공간부에 위치하여 물을 수용하기 위한 물 수용부재; 및

상기 세워진 패널들 사이에 설치되어 상기 물 수용부재에 수용되는 물에 의해 상기 패널들에 측방향으로 가해지는 하중을 지탱하기 위한 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조를 제공한다.

상기 연결된 패널들 중 서로 마주보는 패널과 패널 사이에 설치되어 상기 패널들이 세워진 상태를 유지하도록 하는 유지부재를 더 포함하며,

상기 유지부재는 강봉인 것이 바람직하다.

상기 물 수용부재는 불투수성의 시트인 것이 바람직하다.

상기 물 수용부재는 불투수튜브일 수도 있다.

상기 패널은 강판인 것이 바람직하다.

상기 케이블은,

상기 패널들의 하부에 설치되는 하부케이블과, 상기 패널들의 상부에 설치되 는 상부케이블을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 패널은,

서로 연결되어 벽체를 형성하는 다수의 시트파일과, 상기 시트파일들을 고정하기 위한 고정부재로 이루어진 것이 바람직하다.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명인 물하중 재하용 제방구조의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조의 패널이 설치된 상태를 도시한 도면, 도 5는 도 4에 도시된 패널에 불투수시트층이 설치된 상태를 도시한 도면, 도 6은 도 5에 표시된 Ⅵ-Ⅵ선의 단면도, 도 7은 도 6에 도시된 물하중 재하용 제방구조에 물이 채워진 상태를 도시한 도면이다.

본 실시예의 물하중 재하용 제방구조는 패널(10), 유지부재(20), 물 수용부재(40) 및 케이블(30)을 포함하고 있다.

상기 패널(10)은 바닥면에 세워진 상태로 패널연결부재(11)에 의해 연결되어 직육면체 형상의 공간부를 형성한다. 본 실시예에서 상기 패널(10)은 강판을 사용하도록 한다.

상기 패널연결부재(11)는 하중을 부담하지 않는 부재이므로 큰 강성이 요구되지는 않으며, 패널(10)들의 형상을 유지할 정도면 된다. 상기 패널연결부재(11)는 패널(10)에 그 패널(10)들로부터 분리가능하게 결합되어 있는데, 본 발명에 따른 물하중 재하용 제방구조는 가설구조물이므로 일정기간동안 지반에 하중재하가 이루어지면 철거되는 시설이므로 완전히 고정되는 부재를 사용할 경우 철거시 분리 하기 때문이다. 본 실시예에서 상기 패널연결부재(11)는 도 4에 도시된 바와 같이, 링형상의 고리이다.

상기 유지부재(20)는 상기 패널연결부재(11)에 의해 연결된 패널들(10) 중 서로 마주보는 패널(10)과 패널(10) 사이에 설치된다. 상기 유지부재(20)는 패널들(10)이 세워진 상태를 유지하도록 하는 구성으로서, 본 실시예에서는 강봉이 사용된다. 패널(10)들 사이에 설치되어 패널(10들이 세워진 상태를 유지하도록 하기 위해서는 패널(10)들이 패널(10)에 의해 형성된 공간의 안쪽으로 넘어지는 것과 바깥쪽으로 넘어지는 것에 대해 모두 지탱할 수 있어야 하므로 인장과 압축 모두에 대하여 저항할 수 있는 부재가 사용되어야 하는데, 강봉이 현장에서 가장 구하기 쉬운 부재이므로 강봉을 사용하는 것이 바람직하다. 강봉 대신 플라스틱봉 등을 사용하는 것도 가능하다.

상기 물 수용부재(40)는 상기 패널(10)들에 의해 형성된 공간부에 위치하여 그 위에 물을 수용한다. 본 실시예에서 상기 물 수용부재(40)로는 불투수성의 시트를 사용하는데, 물이 통과하지 않는 고무, 비닐, 합성수비 필름등 어떠한 재질이든 무관하다. 물 수용부재(40)는 또한 하중을 지지하지 않고 단순히 물이 지반으로 스며들어가는 것을 막기 위한 구성이므로 두꺼울 필요는 없다. 다만 누수에 대한 안정성은 매우 중요하므로 여러 장의 불투수시트를 연결하여 사용하는 경우에는 연결부위의 단속이 매우 중요하며, 시공 과정이나 사용과정에서 찢어지지 않도록 상당한 주의가 요구된다.

상기 케이블(30)은, 상기 패널(10)들 사이에 설치되어 상기 물 수용부재(40) 에 수용된 물에 의해 사기 패널(10)들에 가해지는 측방향의 하중을 지탱하기 위한 구성이다. 상기 케이블(30)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 패널(10)들의 상부에 위치하는 상부케이블(31)과 패널(10)들의 하부에 설치되는 하부케이블(32)을 포함하고 있으며, 인장에 저항하는 부재로서 유연한 쇠사슬 케이블이나, 강연선 케이블 또는 합성섬유로 만든 케이블 등 다양한 재질의 인장강도가 큰 재료로 이루어진 케이블이 사용될 수 있다.

이러한 케이블(30)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 서로 마주보는 패널(10)에 상기 유지부재(30)와 나란하게 설치되기도 하고, 도 4의 좌측부분과 같이 패널(10)들이 서로 수직하게 연결되는 부분의 경우에는 단부에 위치한 패널(10)과 그 패널(10)과 연결된 한 쌍의 패널(10)들과 연결되도록 설치되기도 하며, 케이블(30)의 규격과 그 갯수 및 설치위치 등은 재하하고자 하는 물 하중의 크기에 맞추어 설계변경이 가능하다.

이하에서는 설명된 실시예의 물하중 재하용 제방구조를 이용한 물하중 재하 공법의 일 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 물하중 재하 공법은 패널연결단계, 유지부재설치단계, 물수용부재설치단계, 케이블 설치단계, 재하단계를 포함하고 있다.

패널연결단계는 여러 개의 패널(10)들을 바닥면에 세운 상태에서 패널연결부재(11)를 이용하여 서로 연결하여 직육면체 형상의 공간부를 형성하는 단계이다.

유지부재설치단계는 상기 패널(10)들이 연결된 상태에서 바닥면에 세워진 상태를 유지할 수 있도록 마주보는 패널(10)들 사이에 유지부재(20)를 설치하는 단계 이다. 유지부재(20)로는 강봉을 이용하는 것이 바람직하다.

유지부재(20)가 설치되면 케이블(30)을 설치한다. 케이블(30)은 물 수용부재(40)에 수용되는 물에 의해 상기 패널(10)들에 측방향으로 가해지는 하중을 지탱하기 위한 구성으로서, 상술한 바와 같이 유연한 쇠사슬 케이블, 강연선 케이블 또는 합성섬유로 만든 케이블 등을 사용할 수 있다. 패널(10)들이 연결된 상태에서 유지부재(20)와 케이블(30)이 설치된 상태가 도 4에 도시되어 있다.

패널(10)들이 연결되고, 유지부재(20)와 케이블(30)이 설치되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 물 수용부재(40)를 설치한다. 물 수용부(재40)는 불투수성의 시트를 이용하며 PVC, PE, Poly Vynyl 등의 소재로 된 합성섬유 시트 등을 이용할 수 있다. 도면 상에는 도시되지 않았지만, 물 수용부재(40)의 하부에 부직포를 깔아물 수용부재(40)가 지면 상의 돌부리 등에 의해 손상되는 것을 방지할 수도 있다.

물 수용부재(40)가 설치되면 상기 물 수용부재(40)의 상부에 물을 주입하여 지반에 물하중을 재하하게 된다. 물 수용부재(40)의 상부에 물이 주입된 상태는 도 6에 도시되어 있다. 물의 수위는 패널(10)의 높이의 70%정도로 하여 넘치지 않도록 하는 것이 바람직하다. 물 수용부재(40)에 수용되는 물은 담수(淡水)나 해수(海水) 등 시공현장에서 구하기 쉬운 물을 사용할 수 있다. 예를 들어 바닷가 근처의 현장이라면 해수(海水)를 사용할 수 있는 것이다.

상술한 실시예에 따른 물하중 재하 공법을 실시하는 경우 선행하중 재하가 요구되는 지반의 형태가 폭이 좁고 길이가 긴 경우에 토사로 이루어지는 제방을 전혀 필요로 하지 않으므로 인해 토사의 운반이나 구입에 사용되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 그 폭이 좁아 토사제방을 형성할 수 없는 경우에도 용이하게 물하중을 재하할 수 있는 장점도 아울러 가지고 있다.

이하에서는 도 7을 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조 및 물하중 재하 공법에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조도 전술한 실시예와 같이 패널(10), 유지부재(20), 물 수용부재 및 케이블(30)을 포함하고 있다. 이러한 구성들 중 물 수용부재만이 전술한 실시예와 다른 구성을 취하고 있으므로, 물 수용부재만을 설명하기로 한다.

본 실시예의 물 수용부재는 불투수성의 튜브(42)와 부직포(41)이다. 불투수성의 튜브(42)는 얇은 불투수성의 재질로 이루어지며, 불투수성의 시트와 마찬가지로 PVC, PE, Poly Vynyl 등의 소재로 만들어 질 수 있으며 시중에서 쉽게 구할 수 있다.

부직포(41)는 상기 불투수튜브(42)를 보호하기 위한 층이다.

불투수튜브(42)는 원하는 수위에 따라 한 개층 또는 두 개 이상의 층으로 쌓을 수 있으며, 현재 국내에서 제작되어 판매되고 있는 비닐튜브를 이용하는 경우에는 한 층의 높이가 약 4.25미터 정도가 되는 정사각형 단면 형태로 물을 담을 수 있다.

불투수튜브(42)를 이용하여 물하중을 재하하는 물하중 재하 공법의 실시는 전술한 실시예에 따른 물하중 재하 공법과 동일한 방법으로 실시할 수 있으며, 다만 불투수성의 시트 대신에 불투수튜브를 물 수용부재로 이용하는 점에만 차이가 있다. 불투수성의 시트는 바닥에 한 층만 깔고 그 위에 물을 담게 되는데, 불투수튜브의 경우에는 시공현장의 상황에 따라서 여러 층의 불투수성 튜브를 사용할 수 있으며, 각 층별로 불투수성의 튜브를 설치하고 물을 채우는 단계를 반복적으로 실시하면 된다.

이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조 및 물하중 재하 공법에 대하여 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 또 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 9에 표시된 Ⅹ-Ⅹ선의 단면도이다.

본 실시예에 따른 물하중 재하용 제방구조도 전술한 첫번째 실시예와 같이 패널(10), 유지부재(20), 물 수용부재(40) 및 케이블(30)을 포함하고 있으며, 이 중 패널(10)의 구조만 다른 구성을 취하고 있으므로, 패널(10)의 구조에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 실시예에 사용되는 패널(10)은, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 다수의 시트파일(15)과 상기 시트파일(15)들을 고정하기 위한 고정부재(16)로 이루어져 있다.

상기 시트파일(15)은 잘 알려진 바와 같이, 일반적으로 굴착공사에 사용되는 시트형상의 파일이다. 상기 고정부재(16)는 상기 시트파일(15)을 고정하기 위한 것으로서, 본 실시예에서는 H형강이다.

상기 시트파일(15)은 도 10에 도시된 바와 같이 그 단부들끼리 서로 끼워져서 고정되는데, 상기 고정부재(16)의의 상단부와 하단부에 시트파일(15)에 형성되 어 있는 고리에 대응되는 고리(161)가 형성된 마개판(162)를 설치하여 고정하도록 한다.

이때, 상기 시트파일(15)은 상기 고정부재(16)인 H형강에 용접되어 고정될 수도 있는데, 시트파일(15)을 고정부재(16)에 용접에 의해 고정하는 경우 시트파일(15)의 일부만을 용접하여 추후 물하중 재하용 제방구조의 철거시 비교적 용이하게 분리해낼 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 9에는 도시상의 편의를 위하여 패널(10)의 일부만을 도시하고 있으며, 도 9에 도시된 패널(10)에 케이블(30)을 설치하고, 물 수용부재(40)를 위치시킨 후 물을 재하할 수 있다. 상기 물 수용부재(40)로는 앞서 설명된 불투수성의 시트나 불투튜브를 이용할 수 있으며 관련된 설명은 이미 이루어졌으므로 생략하기로 한다.

본 실시예에 따른 패널(10)을 이용하는 경우에는, 패널(10)의 자립도가 강판보다 높아 스스로 바닥면에 대하여 서 있는 상태를 유지할 수 있으므로 유지부재(20)를 사용하지 않아도 되는 장점이 있다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상에 위배되지 아니하는 범위 내에서 다양한 형태의 물하중 재하용 제방구조로 구체화될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 폭이 좁고 길이가 매우 길어서 토사 재방을 축조하여 물을 수용하기 위한 공간부를 형성하는데 한계가 있는 경우에도 효 율적으로 물하중을 선행하중으로 재하할 수 있는 물하중 재하용 제방구조 및 물하중 재하공법을 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 연약한 지반을 안정화 시키기 위하여 지반에 물하중을 재하하기 위한 물하중 재하용 제방구조에 있어서,

   바닥면에 세워진 상태로 연결되어 직육면체 형상의 공간부를 형성하는 여러 개의 패널;

   상기 판상의 패널들에 의해 형성된 공간부에 위치하여 물을 수용하기 위한 물 수용부재; 및

   상기 세워진 패널들 사이에 설치되어 상기 물 수용부재에 수용되는 물에 의해 상기 패널들에 측방향으로 가해지는 하중을 지탱하기 위한 케이블;을 포함하는 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
2. 제1항에 있어서,

   상기 연결된 패널들 중 서로 마주보는 패널과 패널 사이에 설치되어 상기 패널들이 세워진 상태를 유지하도록 하는 유지부재를 더 포함하며,

   상기 유지부재는 강봉인 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
3. 제1항에 있어서,

   상기 물 수용부재는 불투수성의 시트인 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
4. 제1항에 있어서,

   상기 물 수용부재는 불투수튜브인 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
5. 제1항에 있어서,

   상기 패널은 강판인 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
6. 제1항에 있어서,

   상기 케이블은,

   상기 패널들의 하부에 설치되는 하부케이블과, 상기 패널들의 상부에 설치되는 상부케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.
7. 제1항에 있어서,

   상기 패널은,

   서로 연결되어 벽체를 형성하는 다수의 시트파일과, 상기 시트파일들을 고정하기 위한 고정부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 물하중 재하용 제방구조.

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