KR101043896B1 - 전류공이 필요 없는 댐의 축조방법 및 그에 의하여 축조된 댐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 댐의 시공방법 및 그에 의하여 축조된 댐에 관한 것으로서, 구체적으로는 강이나 하천의 유수를 전환하기 위한 가설비 공사가 필요없이 유수를 적절히 소통시키면서 완성할 수 있도록 착안된 댐의 축조방법 및 그에 의하여 형성된 댐에 관한 것이다.

본 발명에서는, (a) 하천이나 강의 양측 가장자리에 암반이 나올 때까지 기초를 파고 상기 암반 위에 철근 콘크리트를 하여 댐 측부(110)를 형성하는 단계, (b) 상기 댐 측부에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다수개의 빔(112a)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계, (c) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 인접하게 설치한 후 상기 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 고정 결합하는 단계, (d) 상기 파이프(114a)와 상기 빔(112a)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계, (e) 상기 파이프(114a)의 외측면에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다음 열의 빔(112b)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계, (f) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 인접하게 설치한 후 상기 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 고정 결합하는 단계, (g) 상기 다음 열의 파이프(114)와 상기 다음 열의 빔(112)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 (e) 내지 (g) 단계를 반복하여 수행함으로써 댐의 하부구조를 형성한 후 그 위에 댐 둑(150)을 콘크리트 하여 완성되는 것을 특징으로 하는 댐의 시공방법에 관하여 개시한다.

댐, 전류공, 유수전환, 가설비, 체절, 댐 본체, 댐 둑, 하부 구조체, 빔(에이치빔), 파이프, 밸브, 철근 콘크리트

Description

전류공이 필요 없는 댐의 축조방법 및 그에 의하여 축조된 댐{ construction method of dam without temporary diversion work and dam constructed by the same}

본 발명은 댐의 축조방법 및 그에 의하여 형성된 댐에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하천이나 유수의 흐름을 전환하기 위한 전류공(轉流工)이 필요 없어 댐 공사비용을 절약하고 공사기간을 단축할 수 있는 개선된 댐의 축조방법 및 그에 의하여 축조된 댐에 관한 것이다.

최근 급증하고 있는 물의 수요와 하천 유역의 개발에 동반하여 치수(治水) 및 이수(利水)의 요구가 높아져 우리 나라 각 하천 수계에 많은 댐(Dam)이 건설되고 있다.

댐은 공사계획, 공사장비, 재료 등의 각 분야가 발달되고, 이것이 서로 조화되어 형성되는 종합적인 기술이라고 할 수 있다. 댐공사에 필요한 제 설비는 다른 공사에 비하여 규모가 대단히 크고 복잡하다. 이 설비를 가설비라고 하고, 콘크리 트 댐인 경우에는 골재 플랜트, 배쳐 플랜트, 케이블 크레인, 케이블 이동탑, 뱅커선 등의 시설이 구비되어야 한다. 필형 댐(fill type dam)인 경우에는 골재 플랜트 등의 시설이 필요하다.

댐은 그 기능과 목적에 따라 단일 목적댐과 다목적댐으로 분류되며, 축조재료에 의하여 콘크리트 댐과 필형 댐으로 분류된다.

일반적으로, 댐을 공사할 때에는 토사와 자갈을 이용하여 성토된 지반을 견고하게 다진 후 그 위에 암괴 등을 축조하여 차수벽공사를 시공하여 건설하고 있다. 그런데, 이러한 댐은 보통 하천이나 강의 유로에 형성되므로 기존에 흐르는 유수를 전환하는 공사인 전류공이 필수적인 절차로서 요구된다. 댐 공사에서 유수전환 공사는 댐 본체 공사의 전체공정을 크게 좌우하는 중요한 부분이며 가설비 공사이므로 최저의 공사비로 최대의 효과를 얻을 수 있도록 해야 한다.

유수전환방식은 하천 유출의 특성을 파악하여 가장 적절한 방식을 선택하여야 하며, 유수전환공법의 종류로는 전 체절 방식, 부분 체절 방식 및 가 배수로 방식이 있다.

도 1은 유수전환방식 중 전 체절 방식을 개략적으로 도시한 개념도이다. 전 체절 방식은 댐(10) 가설지점의 하천을 완전 봉쇄하고 가 배수로 터널(13)을 설치하여 유수전환하는 공법인데, 도시한 바와 같이 댐(10)의 상부와 하부에 각각 상류체절(11) 및 하류체절(12)을 형성하여 물막이를 한 후 댐(10)을 축조하는 것이다. 이 공법은 하천이 만곡되어 터널 시공길이가 최소인 장소를 선택하여 적용되며, 협곡지역으로 제체 전면을 시공하는 것이 가능하다. 그러나, 이 공법은 공사비가 증 가하고 우회터널 시공기간이 길다는 단점이 있다.

도 2는 유수전환방식 중 부분 체절 방식을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이 공법은 하천 폭이 넓은 경우 하천의 1/2 정도를 가 물막이체(21)로 막고 유수를 반대쪽으로 전환하여 제체(20)를 축조하고 1/2 제체 완료 후 다시 전환하여 나머지 제체를 축조하는 방식이다. 이 공법은 가배수로 터널 시공 등 조건이 곤란하고 하천 폭이 넓은 경우에 적용이 가능하다. 그러나 유량이 많은 곳에는 적용이 곤란하며, 이 역시 가 물막이체(20)를 시공하고 해체하는 데 공기와 공사비가 많이 소요된다는 단점이 있다.

도 3은 유수전환방식 중 가 배수로 방식을 개략적으로 도시한 개념도이다. 이 공법은 도시한 바와 같이 하천의 일부분에 가 배수로(33)를 설치하고 댐 제체(30)를 축조하는 방식인데 하천의 유량이 극히 적은 장소에 적합한 방식이다. 이 방식은 공기가 짧고 공사비가 저렴하다는 장점이 있으나, 전면적 기초 공사가 불가능하고 댐 본체의 콘크리트 타설 또는 성토 공정에 제약을 받는다는 단점이 있다.

전술한 전류공법들이 보통의 댐을 건설함에 있어서 대표적으로 행해지는 유수전환방법들이다. 그러나, 경우에 따라서는 이와 같은 전류공법들을 적용하기 어려운 경우가 많다. 특히, 하천의 하폭,만곡도,기초지질 및 주변 지형 등에 따라서 전술한 공법을 적용하기 어려운 경우가 존재하는 것이다. 게다가 전술한 공법들은 유수전환시설의 폐쇄에 따른 하류의 수리권 피해를 가한다는 문제가 있으며, 댐 하유의 수질오염 및 홍수로 인한 피해 및 공기 지연의 문제를 공통으로 가지고 있다.

따라서, 가물막이 공사를 최대한 간단하고 효율적으로 진행하여 예비 공사에 소요되는 공기 및 비용을 감축하고 주변 환경에 미치는 악 영향을 최소화할 수 있는 댐 축조 공법의 개발이 절실히 요청되고 있는 실정이다.

본 발명의 목적은 종래 강이나 하천에 댐을 시공함에 있어서, 사전 가설비 공사로서 필수적으로 수행되었던 유수전환공사, 즉 전류공을 생략함으로써 전류공에 드는 막대한 공사비용을 절감하고 아울러 댐 공사의 전체 공사기간을 단축함으로써 경제적으로 댐을 건설할 수 있도록 하는 것이다.

아울러, 종래 댐의 완성후 유수전환을 위한 체절 등의 가설비를 폐쇄하는 데 드는 공사비 지출을 막고, 가 설비 폐쇄에 따른 하천의 오염을 막이 하천 유역의 환경을 보존하고자 하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, (a) 하천이나 강의 양측 가장자리에 암반이 나올 때까지 기초를 파고 상기 암반 위에 철근 콘크리트를 하여 댐 측부(110)를 형성하는 단계, (b) 상기 댐 측부에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다수개의 빔(112a)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계, (c) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 인접하게 설치한 후 상기 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 고정 결합하는 단계, (d) 상기 파이프(114a)와 상기 빔(112a)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계, (e) 상기 파이프(114a)의 외측면에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다음 열의 빔(112b)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계, (f) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 인접하게 설치한 후 상기 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 고정 결합하는 단계, (g) 상기 다음 열의 파이프(114)와 상기 다음 열의 빔(112)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 (e) 내지 (g) 단계를 반복하여 수행함으로써 댐의 하부구조를 형성한 후 그 위에 댐 둑(150)을 콘크리트하여 완성되는 것을 특징으로 하는 댐의 축조방법을 제공한다.

본 발명의 다른 일 측면에 의하면, 하천이나 강의 양측 가장자리에 암반이 나올 때까지 기초를 파고 상기 암반 위에 철근 콘크리트를 하여 형성되는 댐 측부(110), 댐의 기초 바닥면인 암반을 뚫고 일정 간격으로 일렬 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하여 설치되는 다수의 열로 이루어지는 빔(112) 및 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 것으로서 상기 빔의 각 열 사이에 상기 빔과 고정 결합하는 다수의 열로 이루어지는 파이프(114)를 포함하여 구성되고, 상기 파이프와 상기 빔이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하여 형성되는 하부 구조체(140)와, 상기 하부 구조체의 상부에 콘크리트하여 형성되는 댐 둑(150)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐이 제공된다.

본 발명에 의하면, 강이나 하천 유역에 댐을 건설함에 있어서, 본 공사를 위한 가설비 공사의 하나인 유수전환공사를 할 필요가 없게 되므로 유수전환공사에 필요한 가 배수로 공사나 체절 공사가 필요 없게 되어 댐 공사비가 대폭 절약되며, 공사기간도 훨씬 단축되는 효과가 있다.

아울러, 본 발명에 의하면 유수전환공사(전류공)가 필요 없으므로 댐의 완성후 유수전환을 위한 체절 등의 가설비를 해체할 필요가 없어서 추후 공사비가 절약되며, 가설비의 폐쇄로 인한 하천유역의 환겨오염 피해를 방지할 수 있는 장점이 있다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 대하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 의하여 축조된 댐의 부분 분해 평면도, 도 5와 도 6은 본 발명에 의하여 댐을 축조하는 공정의 일부를 보인 시공 평면도, 도 7은 본 발명에 의하여 시공된 댐의 정면 단면도이다.

본 발명의 댐(100)은 댐이 형성될 위치의 기초가 암반인 경우에 적용하는 것이 바람직하며, 기본적으로 바닥면인 암반 상에 다수의 열로 형성되는 빔(112), 빔(112)의 각 열 사이에 배치되는 파이프(114), 각 파이프의 전·후방에 장착되는 밸브(116,118), 댐의 좌·우측 양단에 형성되는 댐 측부(110) 및 댐의 상부에 축조되는 댐 둑(150)을 포함하여 구성된다. 도면에서 미설명부호 200은 강이나 하천을 타내며, 300은 산 등의 주변 지형물을 나타낸다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 댐의 축조공법을 순서대로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 댐이 축조될 위치에 해당하는 강이나 하천의 양 측단에서부터 콘크리트 공사를 수행하여 댐의 양 어깨 부분이 되는 댐 측부(110)를 시공한다. 댐의 측부(110)를 시공함에 있어서는 물막이 공사를 할 필요가 없으며 거푸집을 조립한 후 철근을 결합하여 콘크리트를 타설하면 된다. 이 경우 댐의 바닥면인 암반이 나올 때까지 기초를 파고 콘크르트 공사를 수행하는 것이 바람직하다.

댐의 기초암반은 균일하지 않고 동결, 성층, 파쇄대 및 단층 등의 약점을 가지고 있을 수 있으며, 이와 같은 약점을 그대로 두면 댐의 안정에 문제가 생기기 쉬우므로 그러한 약점을 개선하고자 그라우팅 및 콘크리트에 의한 치환공법 등을 수행하는 것이 바람직하다. 그라우팅은 시멘트 풀이나 약액 등을 암반 그라우트 구멍에 고압력으로 압입시켜 전 암반 속의 공극을 완전 밀폐시켜서 견고한 지반으로 개량하는 방식으로 수행한다.

댐 측부(110)가 완성된 후 그에 인접하여 댐의 전방에서 후방에 이르기까지 일렬로 다수개의 빔(112a)을 시공한다. 댐이 설치될 바닥면은 암반지대인 경우가 많으므로 유수의 양과 세기를 고려하여 그에 견딜 수 있는 적당한 크기와 깊이로 암반을 뚫어 그 속에 제1열의 빔(112a)을 심는다. 빔과 빔 간의 설치 간격은 유속, 유량 및 댐의 규모 등에 따라 적절하게 배치한다. 상기 빔(112a)은 다양한 형상의 형강류를 사용할 수 있으며, H형강을 사용하는 것이 바람직하다. 빔(112a)을 시공한 후에는 빔(112a)이 설치된 지역 주변을 간이 물막이로 차수한 후 빔을 암반에 고정하기 위하여 콘크리트를 암반 높이까지 타설한 후 양생한다.

다음으로 설치된 빔(112a)의 하천 쪽 외측으로 대구경 파이프(114a)를 설치 한 후 이미 고정 시공된 빔(112a)과 결합한다. 상기 파이프(114a)를 빔(112a)에 고정하는 방법으로는 용접이나 볼트 등을 사용할 수 있다. 상기 파이프(114a)의 전·후방 단부 측에는 밸브(116,118)가 장착된다. 상기 밸브(116,118)는 댐의 시공 중 또는 시공 완료 후 유수를 관리하기 위한 것으로서, 댐의 시공 중에는 밸브를 열거나 닫아 유수를 콘트롤 하기 위한 것이다. 즉, 전술한 파이프(114a)를 빔(112)에 고정하는 작업을 수행하는 동안 밸브(116,118)를 열어 파이프를 통하여 유수를 흘려보내거나 밸브(116,118)를 닫아 유수를 파이프(114a)의 외측으로 흘려보낼 수 있게 된다. 이때 상기 파이프(114a)와 상기 댐 측부(110) 사이의 개방된 공간을 거푸집 등으로 차폐하면 빔(112a)이 시공된 지역으로 물이 유입되는 것을 차단할 수 있다. 여기서 파이프의 직경 및 길이는 댐의 규모, 유속, 유량 및 빔의 크기와 배치 간격 등 제반 사정을 고려하여 수압에 충분히 견디고 유수를 적절히 콘트롤할 수 있는 것으로 결정하여 선택한다. 또한, 상기 파이프(114a)는 부식에 강한 스테인레스 합금 등의 재질로 하는 것이 바람직하다.

파이프(114a)를 빔(112a)에 고정한 후에는 파이프(114a)와 빔(112a)이 설치된 지역에 철근을 결합한 후 콘크리트를 타설한다.

철근 콘크리트가 충분한 시간을 거쳐 양생이 완료되면, 이어서 상기 파이프(114a)에 인접하여 동일한 방법으로 다음 열의 빔(112b)을 시공한다. 빔(112b)의 시공이 완료하면 전술한 공정과 동일한 방법으로 다음 열의 파이프(114b)를 빔(112b)에 인접하게 설치한 후 고정한다. 이후 빔(112b)과 파이프(114b)의 설치 지역에 철근 콘크리트 작업을 수행하는 것도 동일하다.

한편, 강의 반대편 쪽에서도 댐의 우측에서 이루어지는 공정과 동일한 공정을 반복하여 강의 중간 쪽을 향하여 공사를 수행해 간다. 이렇게 하면, 결국 강의 양 측에서 진행된 공사가 강의 중간 부분에서 만나게 되어 최종적으로 댐의 하부 공사가 완료한다.

본 발명에서는 강이나 하천에 댐을 축조함에 있어서, 댐의 양측으로부터 빔(112)과 밸브(116,118)가 장착된 파이프(114)를 순차로 시공함으로써 댐을 완성하기 때문에 유수를 전환하는 대규모 공사가 필요 없다는 장점이 있다. 즉, 댐의 양 측면부를 축조하는 과정에서 유수는 하천의 중앙으로 흘러나가게 되며, 댐의 중앙 부분을 공사하는 경우에 댐(100)의 가장자리인 양 측면부에 기 설치한 파이프(114)의 밸브(116,118)를 열어두면 유수가 이를 통하여 흘러나갈 수 있게 되는 것이다. 따라서, 공사전·후나 공사 도중에 댐의 가 물막이 공사를 별도로 할 필요가 없게 되어 공사기간이 단축되고 공사비용이 절감되는 효과가 있다.

전술한 방법으로 하천을 가로지르는 댐(100)의 하부 구조체(140)가 완성된 후 콘크리트 등을 타설하여 댐 둑(150)을 형성하면 비로서 댐(110)이 완성하게 된다. 댐(110)이 완성된 후에는 밸브(116,118)를 잠궈 물을 저수하면 된다. 저수된 물은 밸브(116,118)에 의하여 필요에 따라 방류하여 농공업용수 공급, 홍수 조절 및 기타 목적에 사용하게 된다.

도 1은 유수전환방식 중 전 체절 방식을 개략적으로 도시한 개념도.

도 2는 유수전환방식 중 부분 체절 방식을 개략적으로 도시한 개념도.

도 3은 유수전환방식 중 가 배수로 방식을 개략적으로 도시한 개념도.

도 4는 본 발명에 의하여 축조된 댐의 부분 분해 평면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 의하여 댐을 축조하는 공정의 일부를 보인 시공 평면도.

도 7은 본 발명에 의하여 시공된 댐의 정면 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100: 댐 112,112a,112b: 빔

114,114a,114b: 파이프 116,118: 밸브

120: 철근 140: 하부 구조체

150: 댐 둑

Claims (2)

1. (a) 하천이나 강의 양측 가장자리에 암반이 나올 때까지 기초를 파고 상기 암반 위에 철근 콘크리트를 하여 댐 측부(110)를 형성하는 단계;

   (b) 상기 댐 측부에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다수개의 빔(112a)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계;

   (c) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 인접하게 설치한 후 상기 파이프(114a)를 상기 빔(112a)에 고정 결합하는 단계;

   (d) 상기 파이프(114a)와 상기 빔(112a)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계;

   (e) 상기 파이프(114a)의 외측면에 인접한 지역의 암반을 뚫고 다음 열의 빔(112b)을 일정 간격으로 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하는 단계;

   (f) 전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 인접하게 설치한 후 상기 다음 열의 파이프(114b)를 상기 다음 열의 빔(112b)에 고정 결합하는 단계;

   (g) 상기 다음 열의 파이프(114)와 상기 다음 열의 빔(112)이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하여 이루어지고,

   상기 (e) 내지 (g) 단계를 반복하여 수행함으로써 댐의 하부구조를 형성한 후 그 위에 댐 둑(150)을 콘크리트하여 완성되는 것을 특징으로 하는 댐의 축조방법.
2. 하천이나 강의 양측 가장자리에 암반이 나올 때까지 기초를 파고 상기 암반 위에 철근 콘크리트를 하여 형성되는 댐 측부(110);

   댐의 기초 바닥면인 암반을 뚫고 일정 간격으로 일렬 배치하여 심은 후 콘크리트로 고정하여 설치되는 다수의 열로 이루어지는 빔(112); 및

   전·후방에 밸브(116,118)가 장착된 것으로서 상기 빔의 각 열 사이에 상기 빔과 고정 결합하는 다수의 열로 이루어지는 파이프(114)를 포함하여 구성되고, 상기 파이프와 상기 빔이 설치된 부분에 철근을 결합하고 콘크리트를 타설하여 형성되는 하부 구조체(140)와

   상기 하부 구조체의 상부에 콘크리트하여 형성되는 댐 둑(150)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 댐.

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