KR100920461B1 - 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법 - Google Patents

하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법 Download PDF

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주식회사 도화종합기술공사
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김재관
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Abstract

본 발명은 뒷채움 콘크리트의 저면이 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되도록 한 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 경사지에 천공하여 구멍내에 경사 장착된 앵커; 상기 경사지 전면의 지반상에 나란히 설치되는 중공이 형성된 프리캐스트 패널; 상기 경사지의 구멍에 그라우트에 의해서 정착력이 형성된 앵커를 상기 프리캐스트 패널의 전면에서 앵커에 인장력을 도입하여 정착시키고, 상기 앵커를 프리캐스트 패널에 결속시켜 상기 프리캐스트 패널과 경사지가 일체로 거동되도록 하는 정착구; 및 상기 프리캐스트 패널의 배면과 경사지의 사이에서 타설되고, 그 상부에는 성토층이 형성되는 뒷채움 콘크리트;를 포함하되, 상기 뒷채움 콘크리트는 저면이 상기 프리캐스트 패널의 배면으로부터 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성된 구조이다.
본 발명에 의하면 뒷채움 콘크리트 배면의 유효지지력을 크게 증대시켜 절토부 보강옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강할 수 있고, 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감할 수 있으며, 공사비를 절감하는 우수한 효과가 얻어진다.
뒷채움 콘크리트, 절토부 보강옹벽, 앵커, 프리캐스트 패널, 유효지지력

Description

하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법{GROUND RETAINING WALL HAVING THE BOTTOM OF BACKFILL CONCRETE WHICH IS DOWN SLOPED BACKWARDLY, AND ITS CONSTRUCTION METHOD}
본 발명은 앵커, 프리캐스트 패널, 뒷채움 콘크리트를 이용하여 경사지에 설치되는 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 뒷채움 콘크리트의 저면이 상기 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되도록 하여 경사지와 맞닿는 뒷채움 콘크리트의 유효 지지면적을 크게 할 수 있고, 상기 뒷채움 콘크리트가 등분포 응력을 갖게 되므로 옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강하며, 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감할 수 있고 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있으며, 전체적으로 공기를 단축시켜 공사비를 절감할 수 있도록 된 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 프리스트레스트 앵커(이하 ‘앵커’라 함)를 이용한 절토사면 보강 방법은 도 1a에 도시된 바와 같이, 지반(1)을 경사지게 절취하고 다수의 앵커(10)를 수평면(P)에 대해 20 내지 35°각도(θ)로 설치한 후, 그라우트에 의해 상기 앵커(10)가 지반(1) 내에서 정착력이 형성되면, 중공이 형성된 격자블록(20)을 상기 경사면과 나란하게 설치하고, 상기 격자블록(20)의 중공을 관통한 상기 앵커(10)의 두부(격자블록의 전면)에 프리스트레스를 가하여 상기 격자블록(20)과 결속시키므로써 상기 격자블록(20)과 상기 앵커(10)와 상기 지반(1)이 일체로 거동하도록 보강하는 것이다.
그러나, 이러한 방법은 절토량이 많아지고, 지반(1)의 경사면에 대해 수목의 식생이 불가능하여 경관을 해치는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 보완하기 위해 지반(1)을 경사지게 절취하고, 도 1b에 도시된 바와 같이, 앵커(10)를 수평면(P)에 10 내지 20°각도(θ)로 설치한 후, 그라우트에 의해 상기 앵커(10)가 지중지반에서 정착력이 형성되면, 중공이 형성된 프리캐스트 패널(30)을 상기 지반(10)의 경사면 전면에 연직으로 설치하고, 상기 프리캐스트 패널(30)의 중공을 관통한 상기 앵커(10)의 두부(격자블록의 전면)에 프리스트레스를 가하여 상기 프리캐스트 패널(30)과 결속시키므로써 상기 프리캐스트 패널(30)과 상기 앵커(10)와 상기 지반(1)이 일체로 거동하도록 보강하는 것이다.
이때, 상기 프리캐스트 패널(30)의 배면과 상기 지반(1)의 경사면의 사이에는 뒷채움 콘크리트(40)를 타설하여 상기 앵커(10)의 프리스트레스에 대한 상기 프리캐스트 패널(30)의 지지력을 지반(1)에 분산시켜 구조적인 안정을 도모한다.
이와 같은 종래의 프리캐스트 패널(30) 옹벽구조는 도 1a에 도시된 종래 기술의 격자블록(20)에 비해 절토량을 줄일 수 있고, 상기 뒷채움 콘크리트(40) 상부의 상기 프리캐스트 패널(30) 배면과 지반(1)의 경사면(1a) 사이에 충분한 토사를 충전할 수 있게 되므로 식재가 가능하고, 자연발아에 의해 조림이 이루어져 생태 복원이 가능하게 되었다.
그러나 이와 같은 종래의 프리캐스트 패널(30) 기술은 뒤채움 콘크리트(40)의 저면(42)이 지반 또는 성토층에 대해 수평으로 형성되는 구조이다.
즉 이와 같은 종래 기술은 도 2a에 도시된 바와 같이, 뒤채움 콘크리트(40)가 경사면(1a)에 마주하는 면이 상기 앵커(10)의 인장력에 대해 상기 경사면(1a)에 충분한 지지력을 확보해야 하므로, 앵커(10)의 설치각도(θ)는 수평면(P)을 기준으로 10~20°범위에서 실시된다. 따라서, 상기 앵커(10)의 설치각도(θ)는 앵커(10)의 선단부가 정착지반에 도달하는 거리가 길어져서 앵커(10)의 자재비는 물론 천공장이 길어져 공기가 늦어지는 문제점이 있었다.
만일 앵커(10)의 경사각도(θ)를 크게하는 경우에는 뒷채움 콘크리트(40)의 배면(45)이 경사면(1a)과 맞닿는 형태상, 상기 뒷채움 콘크리트(40)가 편심응력을 받게 되므로 구조적으로 불리하게 되는 문제점이 있었다.
그리고 이러한 문제점을 보완하여 뒷채움 콘크리트(40)의 편심응력을 줄이기 위해서는 상기 뒷채움 콘크리트(40)의 저면(42)을 프리캐스트 패널(30)보다 더 낮게 형성해야 하는데, 이와 같은 경우에는 뒷채움 콘크리트(40)의 콘크리트 양이 증가되어 비경제적인 문제점이 있었다.
또한 이와 같은 종래의 기술은 도 2b에 도시된 바와 같이, 경사면(1a)의 토사층을 절취하여 경사면(1a)의 기울기가 점선으로 도시된 바와 같이 작아지게 되면, 상기 뒷채움 콘크리트(40)의 전면, 즉 콘크리트 프리캐스트 패널(30)의 배면으 로부터 상기 뒷채움 콘크리트(40)의 배면(45), 즉 경사면(1a)과의 거리가 멀어지게 되므로 앵커(10)가 상기 뒷채움 콘크리트(40)의 배면(45)을 관통하는 위치가 상기 뒷채움 콘크리트(40)의 하부에 치우치게 되므로 편심응력이 더욱 커지고, 극단적으로는 앵커(10)의 인장력에 대해 뒷채움 콘크리트(40)가 경사면에 작용하는 지지력이 소실되고, 하부로 연직력으로 작용되어 구조적으로 위험성을 지니는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 프리캐스트 패널의 배면에 배치되는 뒷채움 콘크리트를 구조적으로 안정시키고, 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감하며, 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있도록 된 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법을 제공함에 있다.
그리고 본 발명은 경사지와 맞닿는 뒷채움 콘크리트의 유효 지지면적을 크게 하고, 뒷채움 콘크리트가 등분포 응력을 갖게 되므로 옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강하며, 시공비의 절감과 함께 전체적으로 공기를 단축시켜 공사비를 절감할 수 있도록 된 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽 및 그 시공방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 경사지에 설치되는 절토부 보강옹벽에 있어서, 경사지에 다수 천공하여 구멍내에 경사 장착된 앵커; 상기 경사지 전면의 지반상에 나란히 설치되는 중공이 형성된 다수의 프리캐스트 패널; 상기 경사지의 구멍에 그라우트에 의해서 정착력이 형성된 앵커를 상기 프리캐스트 패널의 전면에서 앵커에 인장력을 도입하여 정착시키고, 상기 앵커를 프리캐스트 패널에 결속시켜 상기 프리캐스트 패널과 경사지가 일체로 거동되도록 하는 정착구; 및 상기 프리캐스트 패널의 배면과 경사지의 사이에서 타설되고, 그 상부에는 성토층이 형성되는 뒷채움 콘크리트;를 포함하되, 상기 뒷채움 콘크리트는 저면이 상기 프리캐스트 패널의 배면으로부터 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되어 상기 앵커의 인장에 따라서 상기 뒷채움 콘크리트 배면의 유효지지력을 크게 증대시킨 것이다.
따라서 본 발명은 프리캐스트 패널의 배면에 배치되는 뒷채움 콘크리트를 구조적으로 안정시키고, 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감하며, 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 뒷채움 콘크리트는 무근 또는 철근 콘크리트로 이루어지는 것이고, 상기 앵커의 설치각도는 20 ~ 35°의 범위내에서 이루어진다. 이와 같은 구조를 통하여 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감할 수 있고, 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 뒷채움 콘크리트의 저면 하향 각도는 10~35°의 범위내에서 이루어지는 것이다. 따라서 경사지와 맞닿는 뒷채움 콘크리트의 유효 지지면적을 크게 할 수 있다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 뒷채움 콘크리트 저면의 하향 각도는 앵커의 설치각도와 동일한 것이다. 이를 통하여 경사지와 맞닿는 뒷채움 콘크리트의 유효 지지면적을 크게 하고, 뒷채움 콘크리트가 등분포 응력을 갖게 되므로 옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 경사지에 설치되는 절토부 보강옹벽의 시공방법에 있어서, 경사지에 천공하여 구멍내에 앵커를 설치하고, 중 공이 형성된 프리캐스트 패널을 경사면 전면의 지반상에 설치하며, 그라우트에 의해 상기 앵커가 경사지에서 정착력이 형성되면, 상기 프리캐스트 패널의 배면과 경사지의 사이에는 뒷채움 콘크리트를 타설하고, 중공이 형성된 프리캐스트 패널의 전면에서 정착구를 통해서 앵커에 인장력을 도입하며, 상기 앵커를 결속시켜 상기 프리캐스트 패널과 경사지가 일체로 거동되도록 하고, 상기 뒷채움 콘크리트의 상부면에는 성토층을 형성하여 절토부 옹벽을 구축하되, 상기 뒷채움 콘크리트는 저면이 상기 프리캐스트 패널의 배면으로부터 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성하여 상기 앵커의 인장에 따라서 상기 뒷채움 콘크리트 배면의 유효지지력을 크게 증대시키는 것이다. 이와 같이 본 발명은 경사지와 맞닿는 뒷채움 콘크리트의 유효 지지면적을 크게 하여 프리캐스트 패널의 배면에 배치되는 뒷채움 콘크리트를 구조적으로 안정시키고, 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감하며, 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있게 된다.
본 발명에 의하면 뒷채움 콘크리트의 저면이 상기 프리캐스트 패널의 배면으로부터 경사지 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되어 앵커의 인장에 따라서, 상기 뒷채움 콘크리트 배면의 유효지지력을 크게 증대시키는 것이기 때문에, 절토부 보강옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강할 수 있고, 경사면의 과도한 절토량을 줄여서 산림훼손을 줄일 수 있으며, 공사기간을 단축시킬 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 의하면 앵커의 길이를 줄여 앵커 자재를 절감할 수 있고, 앵커의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있기 때문에, 결과적 으로 전체 공기를 단축시켜 공사비를 절감하는 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽(100)은 도 3에 단면으로 도시된 바와 같이, 지반(110)의 경사면(110a)에 다수 천공하여 구멍(112)내에 경사 장착된 앵커(120)를 구비한다. 이와 같은 앵커(120)는 바람직하게는 그 설치각도(θ)는 수평선(P)에 대하여 20 ~ 35°의 범위내에서 이루어진다.
이와 같은 범위에서 앵커(120)의 시공이 이루어지면 앵커(120)의 길이를 줄여 앵커(120) 자재를 절감하며, 앵커(120)의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다. 뿐만 아니라 시공비의 절감과 함께 전체적으로 공기를 단축시켜 공사비를 절감할 수 있게 된다.
그리고 상기 경사면(110a)의 전면 지반(110)상에 나란히 설치되는 중공이 형성된 다수의 프리캐스트 패널(130)을 구비한다. 이와 같은 프리캐스트 패널(130)은 앵커(120)의 전단이 관통 형성되고, 정착구(140)를 통해서 앵커(120)의 긴장이 이루어진다.
상기 정착구(140)는 경사면(110a)의 구멍(112)에 그라우트(114)에 의해서 정착력이 형성된 앵커(120)를 상기 프리캐스트 패널(130)의 전면에서 앵커(120)에 인장력을 도입하여 정착시키고, 상기 앵커(120)를 프리캐스트 패널(130)에 결속시키 는 것으로서, 상기 프리캐스트 패널(130)과 경사면(110a)이 앵커(120)를 통해서 일체로 거동되도록 한다.
또한 본 발명은 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)과 경사면(110a)의 사이에서 타설되고, 그 상부에는 성토층(160)이 형성되는 뒷채움 콘크리트(150)를 구비하는데, 이와 같은 뒷채움 콘크리트(150)는 무근 또는 철근 콘크리트로 이루어지는 것이고, 그 저면(152)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되어 상기 앵커(120)의 인장에 따라서 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155) 유효지지력을 크게 증대시킨 구조이다.
이와 같은 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152) 하향 각도(θ1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 10 ~ 35°의 범위내에서 이루어지는 것인데, 바람직하게는 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152) 하향 각도(θ1)는 앵커(120)의 설치각도(θ)와 동일하게 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽(100)의 시공방법은 아래와 같다.
먼저 경사면(110a)에 천공하여 구멍(112) 내에 앵커(120)를 설치하고, 중공이 형성된 프리캐스트 패널(130)을 경사진 전면의 지반(110) 상에 설치하며, 경사면(110a)의 천공 구멍(112)에는 그라우트(114)를 충전하여 상기 앵커(120)가 경사면(110a)에서 정착력이 형성되도록 한다.
그리고 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)과 경사면(110a)의 사이에는 뒷채움 콘크리트(150)를 타설하되, 상기 뒷채움 콘크리트(150)는 그 저면(152)이 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성한다.
이와 같은 뒷채움 콘크리트(150)의 타설과정에서 도 4에 도시된 바와 같이, 지반(110)을 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성하고, 그 위에 뒷채움 콘크리트(150)를 타설할 수 있다.
또한 복층식으로 프리캐스트 패널(130)이 설치될 경우에는 성토층(160)의 상부면을 상부 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성하고 뒷채움 콘크리트(150)를 타설하면 된다.
그리고 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 양생이 이루어진 다음에는 중공이 형성된 프리캐스트 패널(130)의 전면에서 정착구(140)를 통해서 앵커(120)에 인장력을 도입하며, 상기 앵커(120)를 결속시켜 상기 프리캐스트 패널(130)과 경사면(110a)이 일체로 거동되도록 한다.
이와 같이 시공되면 도 3및 도 4에 도시된 바와 같이, 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)에 배치되는 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152)이 10 ~ 35°의 각도(θ1) 범위내에서 하향 형성되고, 바람직하게는 앵커(120)의 설치각도(θ)와 동일하게 이루어지게 되어 경사면(110a)에 맞닿는 뒷채움 콘크리트(150)의 유효 지지면적을 크게 한다.
따라서 앵커(120)의 인장시, 상기 뒷채움 콘크리트(150)가 경사면(110a)에서 얻을 수 있는 유효 지지력은 커지면서 동시에 등분포 응력을 갖게 되므로, 이는 절 토부 보강옹벽(100)을 구조적으로 안정시킬 수 있다.
이와 같이 시공되는 본 발명의 장점을 설명하면 아래와 같다.
즉 도 3에서 예시된 바와 같이, 경사면(110a)의 기울기가 크고 앵커(120)의 설치각도(θ)가 20도인 경우는 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155)에 형성되는 앵커공(155a)의 위치가 비교적 중앙에 위치되어 앵커(120)의 인장시, 지반(110)에 균등한 지지력을 확보할 수 있다.
그러나 경사면(110a)의 기울기가 도 3에서 일점쇄선으로 도시된 바와 같이 작아지면, 위와 동일한 앵커(120)의 설치각도(θ)이지만 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155)에 형성되는 앵커공(155b)의 위치가 하부로 이동되는 것을 알 수 있다.
이렇게 되면 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155) 면적은 상기 앵커공(155b) 하부가 줄어들고, 상기 앵커공(155b) 상부는 늘어나게 되어 상기 앵커(120)의 인장에 따라 경사면(110a)에서 얻을 수 있는 유효 지지력은 상기 앵커공(155b) 하부의 줄어든 면적의 2배로 줄어든다.
또한, 도 3에서 일점 쇄선으로 도시된 바와 같이, 앵커(120)의 설치각도(θ)가 35도로 증대되는 경우에는, 상기의 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155)에 형성되는 앵커공(155a) 하부의 면적이 더욱 크게 줄어들게 되며, 이는 복층식인 경우, 상부의 프리캐스트 패널(130)의 배면 뒷채움 콘크리트(150)에서는 앵커(120)가 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155)의 아래로 통과되는 것과 같이 더욱 극명하게 나타나게 된다.
이하 에서는 도 5를 참조하여 앵커(120)의 설치각도(θ) 범위에 따라서 앵 커(120)의 길이가 달라지는 것에 대해서 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 5에서는 경사면(110a)을 보강하는 앵커(120)의 두부가 상기 암선(170)으로부터 연직으로 20M 높이에 프리캐스트 패널(130)과 함께 설치된다고 가정하고, 정착지반인 암선(170)은 수평면(P)과 20도, 30도의 각도(θ3)를 이룬다고 가정하면, 하나의 암선(170)에 대해서 앵커(120)의 설치각도(θ)에 따라 앵커(120)의 길이가 달라짐을 알 수 있다.
또한 프리캐스트 패널(130)을 적층(복층)시킨 경우, 상층의 프리캐스트 패널(130)과 결합되는 앵커(120)는 더욱 그 길이가 길어짐을 알 수 있다.
이와 같은 구조에서 앵커(120)의 길이 변화에 대해 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 암선(170)의 각도(θ3)와 앵커(120)의 각도(θ)에 따라서 앵커(120)의 길이를 구할 수 있다. 즉 도 6에 도시된 바와 같은 sin법칙에 의해 삼각형 ABC의 세 각의 크기 θa, θb, θc와, 세변의 길이 A, B, C 인 경우, (A/sinθa) = (B/sinθb) = (C/sinθc) 이다.
여기서 선분 A는 암선(170)으로부터 앵커(120)의 두부가 위치되는 20M 높이이고, 선분 B는 앵커(120)의 길이이며, 선분 C는 암선(170)을 나타낸다.
이와 같은 구조에서 지층 횡단면상 앵커(120)를 정착시키는 암선(170)이 각도(θ3)가 20도로 일정하게 형성되고, 앵커(120)를 인장하는 두부는 상기 암선(170)의 어느 점에서 연직으로 20m 높이에서 수평면(P)에 대해 10°로 설치된다고 가정하면,
도 6에서 A = 20m ( 앵커(120)의 두부와 암선(170)과의 연직거리 )
θa = 30°( 180 - ( θb + θc )
θb = 70°(수직면과 암선(170)이 이루는 각도)
θc = 80°(수평면(P)과 앵커(120)가 이루는 각도)이면,
Figure 112009037051357-pat00001
,
Figure 112009037051357-pat00002
Figure 112009037051357-pat00003
,
Figure 112009037051357-pat00004
위와 같은 풀이에 의해 앵커(120) 설치각도(θ)를 10°,15°,20°,25°,30°,35°로 변경시키고, 암선(170)의 각도(θ3)를 10°,20°,30°로 변경시켜서 그에 따른 앵커(120)의 길이변화를 도시하면 아래의 표와 같다.
Figure 112009037051357-pat00005
따라서 암선(170)의 각도(θ3)와 앵커(120)의 설치 각도(θ)를 10도로 기준하는 경우, 이에 따른 앵커(120)의 길이 및 천공장의 변화는 아래 표와 같다.
Figure 112009037051357-pat00006
예컨데, 암선(170)의 각도(θ3)가 10도일 때, 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 100% 기준으로 하여 살펴보면, 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 19.1%, 20°일 때 약 31.6%, 25°일 때 약 40.4%, 30°일 때 약 46.8%, 35°일 때 약 51.7%의 앵커(120) 길이 절감효과를 얻을 수 있고, 암선(170)의 각도(θ3)가 20도일 때, 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 기준으로 살펴보면 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 12.8%, 20°일 때 약 22.2%, 25°일 때 약 29.3%, 30°일 때 약 34.8%, 35°일 때 약 39.0%의 앵커(120) 길이 절감효과를 얻을 수 있다.
그리고 암선(170)의 각도(θ3)가 30도일 때, 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 기준으로 살펴보면 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 9.1%, 20°일 때 약 16.1%, 25°일 때 약 21.5%, 30°일 때 약 25.8%, 35°일 때 약 29.1%의 앵커(120) 길이 절감효과를 얻을 수 있다.
따라서 앵커(120)의 설치각도(θ) 범위를 수평선(P)에 대하여 20 ~ 35°의 범위내로 하고, 앵커(120)의 시공이 이루어지면 앵커(120)의 길이를 줄여 앵커(120) 자재를 절감하며, 앵커(120)의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있는 효과가 얻어진다. 뿐만 아니라 시공비의 절감과 함께 전체적으로 공기 를 단축시켜 공사비를 절감할 수 있게 된다.
한편, 앵커(120)에 인장력을 가했을 때 앵커(120)의 설치각도(θ)에 따른 인장력별 인장하중은 아래의 표와 같다.
Figure 112009037051357-pat00007
따라서 인장력과 앵커(120)의 설치각도(θ)(10도 기준)에 따른 인장하중의 변화는 아래 표와 같다.
Figure 112009037051357-pat00008
예컨데, 인장력이 30ton 일 때 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 100% 기준으로 살펴보면, 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 1.9%, 20°일 때 약 4.6%, 25°일때 약 8.0%, 30°일 때 약 12.1%, 35°일 때 약 16.9%의 인장력 손실이 발생된다.
그리고, 인장력이 40ton일 때 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 100% 기준으로 살펴보면, 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 2.0%, 20°일 때 약 4.6%, 25°일때 약 8.0%, 30°일 때 약 12.1%, 35°일 때 약 16.9%의 인장력 손실이 발생된다. 또한 인장력이 50ton일 때 앵커(120)의 설치각도(θ) 10도를 100% 기준으로 살펴보면, 앵커(120)의 설치각도(θ)가 15°일 때 약 1.9%, 20°일 때 약 4.6%, 25°일때 약 8.0%, 30°일 때 약 12.1%, 35°일 때 약 16.9%의 인장력 손실이 발생된다. 이와 같이 인장력(힘)은 앵커(120)의 설치각도(θ)에 따라 일정한 비율로 작아진다.
상기에서 알수 있는 바와 같이, 상기 앵커(120)의 설치각도(θ)를 수평면(P) 기준으로 크게 설치할 때, 앵커(120)의 길이 및 천공장의 절감 효과가 인장력 손실보다 크다는 것을 알 수 있다. 또한, 앵커(120)의 인장력을 증강시키는 것 보다는 앵커(120)의 길이 및 천공장이 늘어나는 것이 앵커(120)의 공사비를 더 높이는 요인이기 때문에 그 효과는 더욱 커지게 됨을 알 수 있다.
상기와 같이 본 발명은 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152)이 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되어 앵커(120)의 인장에 따라서 경사면(110a)에 맞닿는 뒷채움 콘크리트(150)의 유효 지지면적을 크게 할 수 있고, 상기 뒷채움 콘크리트(150)가 등분포 응력을 갖게 되므로 옹벽의 구조를 더욱 안전하게 보강할 수 있게 된다.
그리고 본 발명은 앵커(120)의 설치각도(θ) 범위를 수평선(P)에 대하여 20 ~ 35°의 범위내로 제함함으로써 앵커(120)의 시공 길이를 줄여 앵커(120) 자재 를 절감할 수 있고, 앵커(120)의 길이에 따라 천공장을 줄여 시공비를 절감할 수 있으며, 전체적으로 공기를 단축시켜 공사비를 크게 절감할 수 있는 것이다.
또한 본 발명은 이와 같이 프리케스트 패널(130)을 이용한 절토부 보강옹벽(100)을 구조적으로 안정되게 구축할 수 있음으로써, 경사면의 절토량을 줄여 산림훼손을 줄일 수 있고 공사기간을 더욱 단축시킬 수 있으며, 프리캐스트 패널(130)의 배면 성토층(160)에는 토사를 충전하여 수목으로 녹화를 할 수 있어서 더욱 환경친화적으로 절토부 보강옹벽을 구축할 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
도 1a는 종래의 기술에 따라서 격자블록을 이용하여 절토사면을 보강시킨 구조를 도시한 단면도이다.
도 1b는 종래의 기술에 따라서 프리캐스트 패널을 이용하여 절토면 보강옹벽을 구축한 구조를 도시한 단면도이다.
도 2a는 종래의 기술에 따라서 복층식 프리캐스트 패널을 이용하여 절토면 보강옹벽을 구축한 구조를 도시한 단면도이다.
도 2b는 종래의 기술에 따라서 프리캐스트 패널을 이용하여 절토면 보강옹벽을 구축하되, 앵커의 설치각도와 경사면의 경사각도 위치에 따라서 앵커의 길이가 길어지고, 뒷채움 콘크리트가 편심응력을 받게 되므로 구조적으로 불리하게 되는 구조를 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 절토부 보강옹벽의 구조를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따라서 복층식의 프리캐스트 패널이 구축된 절토부 보강옹벽의 구조를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 절토부 보강옹벽에서 앵커의 설치각도에 따른 앵커의 길이변화를 도시한 설명도이다.
도 6은 도 5에 도시된 앵커의 설치각도, 암선의 형성각도 및 프리캐스트 패널의 설치 높이와의 상관 관계를 삼각형으로 도시한 설명도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1..... 지반 1a..... 경사면
10.... 앵커 20.... 격자블록
30.... 프리캐스트 패널 40.... 뒷채움 콘크리트
42.... 저면 45..... 뒷채움 콘크리트 배면
100.... 본 발명의 절토부 보강옹벽
110.... 지반 110a..... 경사면
112.... 구멍 114.... 그라우트
120.... 앵커 130.... 프리캐스트 패널
132.... 프리캐스트 패널 배면 140.... 정착구
150.... 뒷채움 콘크리트 152.... 뒷채움 콘크리트 저면
155...뒷채움 콘크리트 배면 160.... 성토층
155a,155b.... 앵커공 170.... 암선
P..... 수평면 θ..... 앵커의 설치각도
θ1.... 뒷채움 콘크리트 저면의 하향각도
θ3.... 암선의 각도

Claims (5)

  1. 경사면에 설치되는 절토부 보강옹벽에 있어서,
    경사면(110a)에 다수 천공하여 구멍(112)에 경사 장착된 앵커(120);
    상기 경사면(110a) 전면의 지반(110)상에 나란히 설치되는 중공이 형성된 다수의 프리캐스트 패널(130);
    상기 경사면(110a)의 구멍(112)에 그라우트(114)에 의해서 정착력이 형성된 앵커(120)를 상기 프리캐스트 패널(130)의 전면에서 앵커(120)에 인장력을 도입하여 정착시키고, 상기 앵커(120)를 프리캐스트 패널(130)에 결속시켜 상기 프리캐스트 패널(130)과 경사면(110a)이 일체로 거동되도록 하는 정착구(140); 및
    상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)과 경사면(110a)의 사이에서 타설되고, 그 상부에는 성토층(160)이 형성되는 뒷채움 콘크리트(150);를 포함하되, 상기 뒷채움 콘크리트(150)는 저면(152)이 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성되어 상기 앵커(120)의 인장에 따라서 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155) 유효지지력을 크게 증대시킨 것을 특징으로 하는 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽.
  2. 제1항에 있어서, 상기 뒷채움 콘크리트(150)는 무근 또는 철근 콘크리트로 이루어지는 것이고, 상기 앵커(120)의 설치각도(θ)는 20 ~ 35°의 범위내에서 이 루어지는 것임을 특징으로 하는 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽.
  3. 제2항에 있어서, 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152) 하향 각도(θ1)는 10 ~ 35°의 범위내에서 이루어지는 것임을 특징으로 하는 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽.
  4. 제3항에 있어서, 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 저면(152) 하향 각도(θ1)는 앵커(120)의 설치각도(θ)와 동일한 것임을 특징으로 하는 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽.
  5. 경사면에 설치되는 절토부 보강옹벽의 시공방법에 있어서,
    경사면(110a)에 천공하여 구멍(112)에 앵커(120)를 설치하고, 중공이 형성된 프리캐스트 패널(130)을 경사면(110a) 전면의 지반(110)상에 설치하며, 그라우트(114)에 의해 상기 앵커(120)가 경사면(110a)에서 정착력이 형성되면, 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)과 경사면(110a)의 사이에는 뒷채움 콘크리트(150)를 타설하고, 중공이 형성된 프리캐스트 패널(130)의 전면에서 정착구(140)를 통해서 앵커(120)에 인장력을 도입하며, 상기 앵커(120)를 결속시켜 상기 프리캐스트 패널(130)과 경사면(110a)이 일체로 거동되도록 하고, 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 상부면에는 성토층(160)을 형성하여 절토부 옹벽을 구축하되, 상기 뒷채움 콘크리 트(150)는 저면(152)이 상기 프리캐스트 패널(130)의 배면(132)으로부터 경사면(110a) 방향으로 점차 하향 경사지게 형성하여 상기 앵커(120)의 인장에 따라서 상기 뒷채움 콘크리트(150)의 배면(155) 유효지지력을 크게 증대시키는 것을 특징으로 하는 하향경사 저면이 형성되는 뒷채움 콘크리트를 구비한 절토부 보강옹벽(100)의 시공방법.
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