KR101212959B1 - 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 매립 및 퇴적 지역, 고성토부, 하천이나 해안 등의 연약지반 및 불량지반에 축조되는 옹벽들에 대하여 침하 발생시 계속적인 침하를 최소화하기 위하여 침하 정도를 계측한 후에 그라우트 액을 분사하여 보강하는 것이다.
이는 옹벽의 하부 연약지반을 개량하거나 양질의 토사나 골재 등으로 치환하는 연약지반 개량 및 치환단계와; 상기 옹벽의 하부 지반을 개량 또는 양질의 토사나 골재 등으로 치환 중에 지반 내부로 차후 침하 지역을 그라우트 액으로 보강할 수 있도록 옹벽의 하부 지반에 상하로 다수 개가 형성되고 내부 선단에 철 밴드가 체결된 연결관을 형성하고 상하,좌우 면에 체결홈을 갖는 전방상자와, 상기 전방 상자에 체결되며 후방 면에 다수 개의 구멍이 다단으로 형성하고 상하,좌우 면에 외부로 돌출되면서 전방에 걸림 돌기를 갖는 잠금 고리가 형성된 후방상자로 이루어진 고정상자와, 상기 고정상자의 내부에 삽입 설치되며 외부에서 삽입되는 유입관과 지반 내에 설치되는 분기관을 서로 연결하는 커플러로 이루어진 침하 보강장치를 설치하는 침하 보강장치 설치단계와; 상기 침하 보강장치를 설치한 후 골재, 무근 또는 철근 콘크리트 기초를 시공하고, 상기 기초의 상면에 다수 개의 보강토 옹벽과 보강재 또는 일반 콘크리트로 형성된 옹벽 구체를 축조하여 옹벽을 형성하는 옹벽 설치단계와; 상기 옹벽의 전방 면에 일정 높이에 높이 및 변위를 측정하는 측정핀을 설치하고, 상기 측정핀의 전방에 위치하도록 옹벽의 후방에 고정판을 설치하고 그 상면 중앙에 십자 형태의 눈금자를 갖는 ㄱ자 형태의 기준핀을 설치하며, 상기 측정핀의 위치 변동에 따라 측정핀의 높이 측정 및 옹벽의 하부 변위를 측정하도록 설치하는 침하 및 변위 측정단계; 상기 옹벽의 침하 정도를 확인한 후에 외부에서 그라우트 액을 주입하여 침하 지역을 보강하는 그라우트 주입 단계; 상기 그라우트 액을 주입한 후에 외부로 노출된 유입호스를 절단하고 정리하는 마무리 단계;로 이루어진다.

Description

옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법{The Measurement and Reinforcement Method of Retaining Wall Settlement}

본 발명은 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 매립 및 퇴적 지역, 고성토부, 하천이나 해안 등의 연약지반 및 불량지반에 축조되는 옹벽들에 대하여 침하 발생시 계속적인 침하를 최소화하기 위하여 침하 정도를 계측한 후에 침하 지반에 그라우트 액을 분사하여 보강하는 것이다.

일반적으로 옹벽 구조물에 대하여 공사 전에 지질 조사나 공사 중에 육안 및 현장실험을 통하여 연약지반이나 불량지반이 발견되는 경우에 옹벽 축조 후 예상되는 침하를 방지하기 위하여 연약지반 개량을 하거나 철근콘크리트 기초를 시공하거나 불량지반을 양질의 토사나 골재 등으로 치환하여 옹벽 축조를 하고 있는 실정이다.

또한, 옹벽 축조 후에 옹벽의 하부가 연약지반이나 불량지반, 작업 다짐, 교통 하중 및 상단 성토하중, 지표수 및 지하수의 침투 등과 태풍, 폭우 등의 예상치 못한 원인에 의해 침하가 발생하는 경우가 종종 발생하게 된다.

상기와 같이 다양한 원인으로 옹벽 하부의 침하가 발생하는 경우에는 옹벽의 기초부가 침하로 인해 파손되고, 옹벽에 침하 및 변형이나 변위가 발생하게 된다.

뿐만 아니라, 수직 균열이나 단차 및 배부름이 발생하게 되고, 연결 강도가 감소되고 인장력이 발생하여 연결부 파손 및 보강재가 이탈하는 문제점이 발생하게 된다.

보강토 옹벽은 수평 변위에 대해 허용범위 내에서 이를 일부 허용을 하나 침하에 대하여는 상기의 사유로는 허용을 하지 않고 있으며, 일반 콘크리트 옹벽에는 일부의 수직 균열이나 부등 침하에 의한 단차를 유도하기 위하여 수축이음 및 신축이음을 설치하나 보강토 옹벽은 연결 시공이 되므로 이음을 설치할 수가 없다.

그러므로 옹벽 하부의 계속적인 침하를 방지하기 위한 대책이 절실하게 필요하나, 종래에는 옹벽 하부의 침하 발생을 보강하는 장치에 의한 방법이 없어 이를 해결하지 못하는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 여러 가지 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로 그 목적은 옹벽 하부의 연약지반이나 골재 층의 침하 정도를 침하 및 변위측정 장치를 통해 확인한 후에 침하 부분에 그라우트 액을 주입하여 추가적인 침하를 최소화하는 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 옹벽의 하부 연약지반을 개량하거나 양질의 토사나 골재 등으로 치환하는 연약지반 개량 및 치환단계와; 상기 옹벽의 하부 지반을 개량 또는 양질의 토사나 골재 등으로 치환 중에 지반 내부로 차후 침하 지역을 그라우트 액으로 보강할 수 있도록 옹벽의 하부 지반에 상하로 다수 개가 형성되고 내부 선단에 철 밴드가 체결된 연결관을 형성하고 상하,좌우 면에 체결홈을 갖는 전방상자와, 상기 전방 상자에 체결되며 후방 면에 다수 개의 구멍이 다단으로 형성하고 상하,좌우 면에 외부로 돌출되면서 전방에 걸림 돌기를 갖는 잠금 고리가 형성된 후방상자로 이루어진 고정상자와, 상기 고정상자의 내부에 삽입 설치되며 외부에서 삽입되는 유입관과 지반 내에 설치되는 분기관을 서로 연결하는 커플러로 이루어진 침하 보강장치를 설치하는 침하 보강장치 설치단계와; 상기 침하 보강장치를 설치한 후 골재, 무근 또는 철근 콘크리트 기초를 시공하고, 상기 기초의 상면에 다수 개의 보강토 옹벽과 보강재 또는 일반 콘크리트로 형성된 옹벽 구체를 축조하여 옹벽을 형성하는 옹벽 설치단계와; 상기 옹벽의 전방 면에 일정 높이에 높이 및 변위를 측정하는 측정핀을 설치하고, 상기 측정핀의 전방에 위치하도록 옹벽의 후방에 고정판을 설치하고 그 상면 중앙에 십자 형태의 눈금자를 갖는 ㄱ자 형태의 기준핀을 설치하며, 상기 측정핀의 위치 변동에 따라 측정핀의 높이 측정 및 옹벽의 하부 변위를 측정하도록 설치하는 침하 및 변위 측정단계; 상기 옹벽의 침하 정도를 확인한 후에 외부에서 그라우트 액을 주입하여 침하 지역을 보강하는 그라우트 주입 단계; 상기 그라우트 액을 주입한 후에 외부로 노출된 유입호스를 절단하고 정리하는 마무리 단계;로 이루어진다.

상기와 같은 본 발명은 다음과 같은 여러 가지의 효과가 있다.

첫째는 옹벽의 침하 정도를 외부에서 신속하게 파악할 수 있는 장점이 있다.

둘째는 침하 지반을 지중에 매설된 침하 보강 장치의 분기관을 통해 고압 및 저압으로 그라우팅하여 침하 지반을 신속하게 보강할 수 있는 효과가 있다.

셋째는 침하 지역을 신속하고 빠르게 보강하여 추가 침하를 차단하여 옹벽의 붕괴 및 변형을 차단하는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 시공 순서를 나타낸 순서도
도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 단면도
도 3~4은 본 발명의 침하 보강장치를 나타낸 사시도
도 5~6은 본 발명의 커플러와 지지대의 구성을 나타낸 사시도
도 7은 본 발명의 고정상자의 결합상태를 나타낸 사시도
도 8은 본 발명의 브러쉬의 구성을 나타낸 사시도
도 9는 본 발명의 옹벽의 다른 구성을 나타낸 단면도
도 10~12는 본 발명의 변위측정 장치의 구성을 나타낸 측면도

이하에서 본 발명의 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부된 도면 도 1은 본 발명의 시공 순서를 나타낸 순서도이며, 도 2는 본 발명의 구성을 나타낸 단면도이고, 도 3~4은 본 발명의 침하 보강장치를 나타낸 사시도이며, 도 5~6은 본 발명의 커플러와 지지대의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 7은 본 발명의 고정상자의 결합상태를 나타낸 사시도이며, 도 8은 본 발명의 브러쉬의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 9는 본 발명의 옹벽의 다른 구성을 나타낸 단면도이며, 도 10~12는 본 발명의 변위측정 장치의 구성을 나타낸 측면도이다.

상기 본 발명의 옹벽의 침하 계측과 보강 방법은 연약지반 개량 및 치환단계, 침하 보강장치 설치단계, 옹벽 설치단계, 침하 및 변위 측정단계, 그라우트 주입단계, 마무리 단계로 이루어진다.

상기 연약지반 개량 및 치환단계는,

상기 옹벽이 설치될 하부 지반의 상태에 따라 연약지반 및 불량지반을 개량하거나 지반을 굴착하여 양질의 토사나 골재 등을 이용하여 치환한다.

상기 침하 보강장치 설치단계는,

상기 옹벽 하부를 개량 및 치환시 굴착된 지반 내부로 첨부된 도면 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이 침하 보강장치를 설치하고 양질의 토사나 골재를 이용하여 덮는다.

상기 침하 보강장치는 설치가 용이하고 보강장치를 보호하기 위하여 플라스틱 또는 금속 재질로 형성되며, 전방과 후방으로 분리되면서 내부에 일정 공간을 갖는 전,후방상자(21)(25)로 이루어진 고정상자(20)를 형성한다.

상기 전방상자(21)의 전면에 상,하로 다수 개의 삽입공(22)을 형성하고, 상하,좌우 면 중간 부분에 잠금 고리(28)가 체결되는 사각 형태의 체결홈(23)을 형성한다.

상기 전방상자(21)의 삽입공(22) 내부로 삽입되는 유입관(60)과 연결되는 커플러(40)를 삽입 설치하고 철로 이루어진 철 밴드(30)를 체결한다.

상기 후방상자(25)의 후면에는 가로 방향으로 다수 개의 구멍(26)을 다단으로 형성하고 상하,좌우 면 중간 부분에 체결홈(23)에 체결되도록 외부로 돌출되고 전방 면에 걸림 돌기(27)를 갖는 잠금 고리(28)를 형성한다.

상기 고정상자(20)의 내부에는 전방상자(21)의 삽입공(22) 내부로 삽입되는 유입관(60)과 후방상자(25)의 구멍(26)으로 삽입되는 분기관(70)을 연결되는 커플러(40)를 삽입 설치한다.

상기 커플러(40)는 첨부된 도면 도 5와 도 6에서 보는 바와 같이 전방 면 중앙에 외부로 돌출된 하나의 체결관(42)을 형성하고 후방 면에는 다수 개로 분기된 배출관(43)을 형성한다.

그리고 상기 체결관(42)과 배출관(43)의 외면으로 철 밴드(30)를 체결하여 내부로 삽입되는 배관이 압력에 의해 빠지는 현상을 차단하게 된다.

또한, 체결된 철 밴드(30)가 외부로 빠지지않도록 철 밴드(30)의 전방에 돌기(42a)(43a)를 형성하여 사용한다.

상기 철 밴드(30)는 상측 양쪽에 볼트 구멍(31)을 갖는 결합판(32)이 형성하고 결합판(32)의 볼트 구멍(31)으로 볼트(33)를 삽입한 후 너트(34)로 조여 고정한다.

또한, 상기 커플러(40)가 고정상자(20)의 내부에서 견고하게 고정되도록 지지대(50)를 설치한다.

상기 지지대(50)는 상측 지지대(51)와 하측 지지대(57) 및 중간 지지대(54)로 구성하며, 각각의 커플러(40)가 수직 상태로 고정 설치되도록 하는 역할을 한다.

상기 상측 지지대(51)는 하측 면에 커플러(40)의 상측 면이 삽입되는 반원형의 삽입홈(52)을 가지며, 삽입홈(52)의 중간 부분에는 커플러(40)의 체결관(42) 상측 면과 맞닿아 결합되는 결합홈(53)을 형성하고, 커플러(40)의 배출관(43)의 상측 면과 맞닿아 결합되는 다수개의 결합홈을 형성한다.

상기 하측 지지대(57)는 상측 지지대(51)와 서로 대칭이며 동일한 구조로 이루어져 있다. 즉 상측 면에 커플러(40)의 하측 면이 삽입되는 반원형의 삽입홈(58)을 가지며, 삽입홈(58)의 중간 부분에는 커플러(40)의 체결관(42) 하측 면과 맞닿아 결합되는 결합홈(59)을 형성하고, 커플러(40)의 배출관(43)의 상측 면과 맞닿아 결합되는 다수개의 결합홈(59a)을 형성한다.

상기 중간 지지대(54)는 두 개의 커플러(40)를 서로 지지하는데 사용하는 것으로 상측과 하측 면에 반원형의 삽입홈(55)(56)을 가지며, 커플러(40)의 체결관(42)의 상측과 하측 면과 맞닿아 결합되는 결합홈(54a)을 형성하고, 커플러(40)의 배출관(43)의 상측과 하측 면과 맞닿아 결합되는 다수개의 결합홈(54b)을 형성한다.

상기 상측 삽입홈(55)에는 상측 커플러(40)의 하측 면에 삽입 설치되고, 하측 삽입홈(56)에는 하측 커플러의 상측 면에 삽입 설치된다.

이와 같이 3개의 커플러(40)에는 상측 지지대(51)와 하측 지지대(57) 및 2개의 중간 지지대(54)가 체결됨과 동시에 이들을 전방상자(21)의 내부 공간으로 설치한다.

이때, 각각의 커플러(40)의 체결관(42)으로 전방상자(21)의 삽입공(22)으로 삽입된 유입관(60)을 삽입한 후 철 밴드(30)의 너트(34)를 조여 견고하게 고정한다.

또한, 커플러(40)의 배출관(43)으로는 후방상자(25)의 구멍(26)으로 삽입되는 분기관(70)을 삽입한 후에 체결한 철 밴드(30)의 너트(34)를 조여 견고하게 고정하고 후방상자(25)에 형성된 잠금 고리(28)를 전방상자(21)의 체결홈(23)로 체결하여 각각의 커플러(40)를 첨부된 도면 도 7에서 보는 바와 같이 고정상자(20)가 완벽하게 밀폐하고 있는 상태가 된다.

상기 커플러(40)의 배출관(43)으로 체결되는 분기관(70)은 다양한 형태와 다양한 길이로 형성하여 사용할 수 있다.

또한, 상기 분기관(70)을 설치할 때, 토사나 기타 불순물이 유입되어 분기관(70)을 막지 않도록 첨부된 도면 도 8에서 보는 바와 같이 철심(81)을 중심으로 솔(82)이 나선형으로 되어있는 미세한 브러쉬(83)를 삽입한다.

이때, 상기 브러쉬(83)가 서로 묶이지 않도록 하고 그라우팅하기 전에 브러쉬(73)를 1가닥씩 돌려서 인발하여 토사나 불순물을 제거한다.

상기 옹벽 설치단계는,

상기와 같이 침하 보강 장치를 지반 하부에 설치 완료한 후에 첨부된 도면 도 2에서 보는 바와 같이 무근 또는 철근 콘크리트 기초(91)를 시공한다.

그리고 기초(91)의 상면에 판넬식 보강토 옹벽이나 일반 콘크리트 또는 첨부된 도면 도 9에서 보는 바와 같이 블록식 보강토 옹벽으로 형성된 옹벽 구체(92)를 축조하여 옹벽(90)을 형성한다.

상기 침하 변위 측정단계는,

첨부된 도면 도 10에서 보는 바와 같이 상기 옹벽(90)의 전방 면 일정 높이에 높이 및 변위를 측정하기 위한 측정핀(93)을 다수 개 설치한다.

그리고 측정핀(93)의 전방에 위치하도록 옹벽(90)의 전방에 콘크리트 고정판(94)을 다수 개 설치하고 그 상면 중앙에 십자 형태의 눈금자(95)를 갖는 ㄱ자 형태의 기준핀(96)을 설치한다.

상기 고정판(94)은 현장에서 제작하여 잘 다짐한 지반 위에 설치한다.

상기 눈금자(95)의 전방에 위치한 측정핀(93)의 위치를 눈금자(95)에 표시한 후 측정핀(93)의 표시 위치를 육안으로 살펴보면 표시 위치의 변화에 따라 옹벽 하부의 변위를 측정할 수 있다.

또한, 첨부된 도면 도 11에서 보는 바와 같이 상기 눈금자(95)의 상면에 철선(98)을 설치한다.

그리고 상기 철선(98)과 옹벽(90) 전면의 간격을 측정하여 변위를 확인할 수 있다.

또, 첨부된 도면 도 11 및 도 12에서 보는 바와 같이 옹벽(90)의 상단부에 강봉(99a)을 설치하고 추(97)를 매달아 수직 상태가 되도록 한다.

상기 추(97)와 십자 형태의 눈금자(95) 상면에 설치된 철선(98)과의 간격을 지속적으로 측정하여 옹벽(90) 상단부의 변위를 측정한다.

상기 콘크리트 고정판(94)의 침하가 발생할 수 있으므로 침하나 변위를 측정하기 전에 반드시 레벨 측량기로 콘크리트 고정판(94)의 레벨을 측량하여 콘크리트 고정판(94)의 침하를 확인하여야 한다.

그리고 필요시 유입되는 지표수나 지하수의 빠른 유출을 위해 기초(91)의 상단에 유공관(99)을 설치한 후, 보강토 옹벽이나 일반 콘크리트 옹벽(90)의 배면에 뒤채움을 한다.

상기 그라우트 주입단계는,

상기 침하 변위 측정 장치를 통해 침하 여부를 확인하게 되면, 먼저, 분기관(70)에서 브러쉬(83)를 돌려서 인발하여 관내의 공간을 확보한 후에 유입관(60)으로 그라우트 액을 주입하여 커플러(40)의 배출관에 연결된 다수 개의 분기관(70)을 통해 그라우팅 되도록 한다.

이때, 분기관(70)의 길이가 긴 경우에는 고압으로 압송한 재료를 그라우팅하여 지반을 보강하여 침하를 최소화하며, 분기관(70)이 짧은 거리일 때는 저압으로 그라우팅하여 지반을 보강하게 된다.

또한, 침하 발생이 지속되는 상태에 따라 아래로부터 위쪽으로 단계별로 고압 그라우팅을 시행하고, 침하가 더 이상 진행이 되지 않으면 나머지 분기관(70)으로 저압 그라우팅을 하여 분기관(70)의 주변을 채운다.

상기 분기관(70)은 직선 형태뿐만 아니라 곡선 형태로 형성하여 사용할 수 있어, 하부 지반의 형태에 맞게 다양하게 설치할 수 있다.

상기 마무리 단계는,

상기 그라우팅을 완료한 후에 외부로 노출된 유입관(60)을 절단하여 정리한다.

20:고정상자 21:전방상자
22:삽입공 23:체결홈
25:후방상자 26:구멍
27:걸림 돌기 28:잠금 고리
30:철 밴드 31:볼트 구멍
40:커플러 42:체결관
43:배출관 50:지지대
51:상측지지대 52,55,56:삽입홈
53,54a,54b,59,59a:결합홈 54:중간지지대
57:하측지지대
60:유입관 70:분기관
80:브러쉬 81:철심
82:솔 90:옹벽
91:기초 92:옹벽 구체
93:측정핀 94:고정판
95:눈금자 96:기준핀
97:추 98:철선
99:유공관

Claims (4)

1. 옹벽의 하부 연약지반을 개량하거나 양질의 토사나 골재 등으로 치환하는 연약지반 개량 및 치환단계와;
   상기 옹벽의 하부 지반을 개량 또는 양질의 토사나 골재 등으로 치환 중에 지반 내부로 차후 침하 지역을 그라우트 액으로 보강할 수 있도록 옹벽의 하부 지반에 상하로 다수 개가 형성되고 내부 선단에 철 밴드가 체결된 연결관을 형성하고 상하,좌우 면에 체결홈을 갖는 전방상자와, 상기 전방 상자에 체결되며 후방 면에 다수 개의 구멍이 다단으로 형성하고 상하,좌우 면에 외부로 돌출되면서 전방에 걸림 돌기를 갖는 잠금 고리가 형성된 후방상자로 이루어진 고정상자와, 상기 고정상자의 내부에 삽입 설치되며 외부에서 삽입되는 유입관과 지반 내에 설치되는 분기관을 서로 연결하는 커플러로 이루어진 침하 보강장치를 설치하는 침하 보강장치 설치단계와;
   상기 침하 보강장치를 설치한 후 골재, 무근 또는 철근 콘크리트 기초를 시공하고, 상기 기초의 상면에 다수 개의 보강토 옹벽과 보강재 또는 일반 콘크리트로 형성된 옹벽 구체를 축조하여 옹벽을 형성하는 옹벽 설치단계와;
   상기 옹벽의 전방 면에 일정 높이에 높이 및 변위를 측정하는 측정핀을 설치하고, 상기 측정핀의 전방에 위치하도록 옹벽의 후방에 고정판을 설치하고 그 상면 중앙에 십자 형태의 눈금자를 갖는 ㄱ자 형태의 기준핀을 설치하며, 상기 측정핀의 위치 변동에 따라 측정핀의 높이 측정 및 옹벽의 하부 변위를 측정하도록 설치하는 침하 및 변위 측정단계;
   상기 옹벽의 침하 정도를 확인한 후에 외부에서 그라우트 액을 주입하여 침하 지역을 보강하는 그라우트 주입 단계;
   상기 그라우트 액을 주입한 후에 외부로 노출된 유입호스를 절단하고 정리하는 마무리 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법.
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 커플러는 상하,중간 커플러로 구성하며 전방에 하나의 체결관이 형성되고 후방에 다수 개로 분기된 배출관을 형성하며,
   상기 배출관의 선단으로 철 밴드를 체결하여 후방상자의 구멍으로 삽입된 분기관을 연결하여 그라우트가 넓게 분사되도록 함을 특징으로 하는 옹벽의 침하에 대한 계측과 보강 방법.
4. 삭제

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