KR101390683B1 - 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법 - Google Patents

프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 공장 또는 제작장에서 선 제작된 프리캐스트 콘크리트(PC) 패널을 이용하여 시공하되, 전면과 배면의 양방향 모두에서 작용하는 하중 및 토압에 대해 충분한 지지력을 가질 수 있도록 벽체의 구조를 개선한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다. 이를 위해, 본 발명은, PC 패널을 사용하여 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정되도록 수직 시공되는 PC 벽체와; PC 패널을 사용하여 전단부가 상기 PC 벽체의 배면에 형성된 결합부에 일체로 결합되도록 수평 시공되는 PC 저판과; 상기 PC 벽체와 PC 저판 사이를 연결하도록 설치되는 지지수단;을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽, 및 이의 시공 방법을 제공한다.

Description

프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법{Retaining wall using precast concrete panel and construction method of the same}
본 발명은 옹벽 및 그 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 공장 또는 제작장에서 선 제작된 프리캐스트 콘크리트(PC) 패널을 이용하여 시공하되, 벽체와 지중 간의 결합력이 증대될 수 있도록 벽체의 구조를 개선함으로써, 전면과 배면의 양방향 모두에 대한 벽체의 지지력을 더욱 향상시킨 조립식 옹벽 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도로나 철도의 사면, 공원지역의 비탈면, 하천제방, 해안도로, 주거지역이나 공장지역의 사면, 그 밖에 산이나 언덕과 같은 곳을 깎아 만든 절개지 등에서 시행하는 옹벽 시공의 방법으로 콘크리트를 현장 타설하여 옹벽을 시공하는 방법이 널리 알려져 있다.
즉 거푸집과 철근을 설치한 뒤 콘크리트를 타설하는 현장 습식공사를 통해 옹벽을 시공하는 것으로, L형, 역 T형 등의 RC 옹벽을 시공할 수 있다.
통상 RC 옹벽의 시공을 위해서는 지반 굴착, 기초 콘크리트 타설, 철근 조립, 본체 콘크리트 타설, 뒷 채움 공사 등의 여러 과정을 거치는데, 벽체의 높이가 높으면 본체 콘크리트 타설을 한번에 타설할 수 없는 경우도 발생한다.
또한 종래의 RC 옹벽 시공은 모든 작업을 현장에서 직접 시행해야 하기 때문에 다음과 같은 문제점이 있다.
도 1은 종래의 RC 옹벽을 개략적으로 도시한 사시도로, 도시된 바의 RC 옹벽(1)을 시공하기 위해서는 현장에서 배근도를 참조하여 다량의 철근을 배근하는 배근 작업을 수행해야 하고, 거푸집을 설치한 뒤 콘크리트를 타설해야 한다.
이때, 기초판(2)과 벽체(3), 기초판(2)과 벽체(3) 사이의 부벽(4)을 모두 콘크리트 현장 타설 방식으로 시공해야 하므로 현장에서 다량의 철근 및 콘크리트, 거푸집이 필요하고, 철근 배근, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 양생 등의 여러 시공 단계를 필요로 한다.
또한 이러한 RC 옹벽(1)의 시공 과정에서 콘크리트 타설 및 양생 완료 후에는 거푸집을 해체해야 하는데, 콘크리트가 자립을 위한 강도를 유지하는데 대략 7일 이상의 양생 기간이 필요하다.
결국, 긴 양생 과정을 포함하여 여러 단계의 시공 과정과 긴 공사기간을 인해 경제성과 시공성 측면에서 불리한 문제점이 있으며, 또한 현장 타설 방식이므로 현장 조건에 따라 콘크리트의 품질이 일정하지 않아 품질관리가 용이하지 않은 단점이 있다.
또한 장기간 차량 통행을 차단해야 함은 물론 우회도로를 확보해야 하므로 민원 발생의 가능성이 크고, 장기간 위험에 노출되어 있어야 하므로 안정성 측면에서도 불리하다.
따라서, 최근에는 시공성, 경제성, 민원 발생 가능성, 안전성 등의 여러 측면을 고려하여 프리캐스트 콘크리트(Precast Concrete,PC) 옹벽(이하, 'PC 옹벽'이라 함)의 시공이 점차 증가하고 있다.
PC 옹벽은 PC 자재를 공장 또는 제작장에서 선 제작한 뒤 현장에서는 단지 조립만 하여 시공하므로 시공성 측면에서 매우 우수한 장점을 가지며, 공사비용의 절감은 물론 민원 발생 가능성도 낮출 수 있고, 공사기간 단축이 가능하여 교통량이 많은 복잡한 도심지나 긴급 공사시에 매우 유리하다.
PC 옹벽과 관련된 선행기술문헌으로는 공개특허 제10-2004-0096099호(2004.11.16.)를 들 수 있으며, 도 2는 이에 개시된 조립식 옹벽을 나타내고 있다.
그 시공 방법을 설명하면, 먼저 상부면에 소켓 연결부(12) 및 고정부가 형성된 기초판(11)과, 측면 및 하단부에는 소켓 연결부(14,15)가, 배면에는 정착부가 형성된 벽체(13)를 각각 PC 자재 형태로 공장 또는 제작장에서 선 제작한다.
이어 기초판(11)을 수평으로 시공하고, 상기 기초판(11)의 소켓 연결부(12)에 벽체(13) 하단부의 소켓 연결부(15)가 결합되도록 하여 벽체를 수직으로 시공한 다음, PC 기초판(11)과 PC 벽체(13) 사이에 긴장수단을 설치한다.
긴장수단의 설치시에는 PC 기초판(11)의 고정부에 긴장부재(16)의 일단부를 고정한 상태에서 긴장부재를 긴장시켜 긴장부재의 타단부를 PC 벽체(13)의 정착부에 정착하게 되는데, 긴장된 상태의 긴장부재(16)에 의해 PC 기초판(11)과 PC 벽체(13)에는 프리스트레스가 도입된다.
이러한 PC 옹벽(10)의 시공 방법에서는 사전 제작된 PC 자재를 사용하므로 현장에서의 철근 배근, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 및 양생에 소요되는 기간만큼의 공기 단축이 가능해지고, 공사비 절감, 콘크리트 품질 보장 등의 여러 이점을 가진다.
그러나, RC 옹벽(1)에서 철근 배근 후 현장 타설되는 콘크리트에 의해 기초판(2)과 벽체(3)가 완전히 일체화되어 성형되는 것과 달리, PC 옹벽(10)의 경우 선 제작된 기초판(11)과 벽체(13)용 PC 자재를 후 조립하는 방식으로 시공되므로 구조물이 토압 등에 의한 외력에 대해 충분한 강성을 가지기가 어렵다.
PC로 선 제작된 기초판(11)과 벽체(13)를 후 조립하는 방식, 특히 수평의 PC 자재에 수직의 PC 자재가 세워지도록 단순 조립한 뒤 지지시키는 방식을 적용하므로 기초판(11)과 벽체(13)가 견고히 일체화된 구조물을 시공할 수 없는 것이다.
따라서, 시공된 구조물이 토압 등에 저항할 수 있는 충분한 지지력을 가지지 못할 뿐만 아니라, 벽체(13)가 기초판(11)과 충분한 결합력을 갖지 못한 상태로 지반과도 토압 저항에 기여할 만한 충분한 결합력을 가지지 못하므로 전반적인 구조물의 강성이 약하다는 단점이 있다.
또한 벽체의 버팀 역할을 하는 부벽을 사용하지 않으므로 철근 및 콘크리트의 사용량을 절감할 수 있는 이점은 있으나, 프리스트레스를 도입하기 위한 강봉 등의 긴장부재(인장응력을 받음)(16)만으로는 충분한 저항력을 제공하기가 어렵다.
예를 들면, 기초판(11)에서 긴장부재(16)가 벽체(13)를 잡아주는 역할을 하므로 도 2의 화살표 A 방향으로 작용하는 하중 및 토압, 모멘트에 대해서는 벽체(13)가 충분한 지지력을 가지지만, 그 역방향인 화살표 B 방향으로 작용하는 하중 및 토압, 모멘트에 대해서는 충분한 지지력을 발휘하기가 어려워 구조물의 안정성이 취약한 단점을 가진다.
옹벽(10)의 벽체(13)를 중심으로 그 전방과 후방의 양방향 모두에 도로나 공장 등의 구조물이 건설될 수 있는 상황에서 A 방향뿐만 아니라 B 방향의 하중 및 토압, 모멘트에 대해서도 충분한 지지력을 가지는 것이 필요하며, 도 2와 같은 구조에서는 양방향 모두에 대해 충분한 지지력을 확보하기가 어렵다.
또한 기초판(11)이 대부분의 하중을 부담해야 하기 때문에(긴장수단에 인장력이 작용하는 상황에서도 기초판이 하중을 부담하여 벽체를 잡아주게 됨), 기초판(11) 하부의 토질이 연약지반이거나 부동침하가 일어나는 토질인 경우에는 구조물 전체가 매우 취약해지는 단점이 있다.
또한 벽체(13)가 측압(벽체를 기준으로 전후방향으로 작용하는 압력)에 취약하므로 충분한 강성 및 지지력 확보를 위해서는 기초판(11)의 크기(특히, 길이(도 2에서 'L'임))가 커야 하고, 이로 인해 토공 절취량과 되메우기량이 많아지게 되어 공사비용 및 공사기간 측면에서 많은 불리함이 있다.
그리고, 부동침하 방지를 위해 기초판(11) 하측으로 미도시된 파일 시공, 기초 콘크리트 시공 등과 같은 지반 공사를 반드시 해야 하는바, 이는 공사비용을 증가시키는 것과 더불어 공사기간을 길어지게 하는 요인이 되고 있다.
또한 기초판(11)과 벽체(13) 사이를 연결하고 있는 인장응력재(즉 긴장부재)가 대부분의 하중을 전달받게 되므로 부재의 직경을 크게 하여야 하고, 이 역시 비용을 상승시키는 요인이 되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로서, 공장 또는 제작장에서 선 제작된 프리캐스트 콘크리트(PC) 패널을 이용하여 시공하되, 전면과 배면의 양방향 모두에서 작용하는 하중 및 토압에 대해 충분한 지지력을 가질 수 있도록 벽체의 구조를 개선한 조립식 옹벽 및 그 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, PC 패널을 사용하여 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정되도록 수직 시공되는 PC 벽체와; PC 패널을 사용하여 전단부가 상기 PC 벽체의 배면에 형성된 결합부에 일체로 결합되도록 수평 시공되는 PC 저판과; 상기 PC 벽체와 PC 저판 사이를 연결하도록 설치되는 지지수단;을 포함하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽을 제공한다.
그리고, 본 발명은, 옹벽의 시공 방법에 있어서, PC 패널을 사용하여 지중에 수직의 PC 벽체를 시공하는 단계와; 지중에 시공된 PC 벽체의 배면 쪽 지반을 굴착하되, PC 벽체의 하측 부분이 지중 삽입된 상태를 유지하도록 결합부 및 저판 설치위치 상측의 지반을 굴착하는 단계와; PC 패널을 사용하여 상기 상측의 지반 굴착에 의해 노출된 상기 PC 벽체의 결합부에 전단부가 일체로 결합되도록 PC 저판을 수평 시공하는 단계와; 상기 PC 벽체와 PC 저판 사이를 연결하도록 지지수단을 시공하는 단계;를 진행함으로써, 상기 PC 벽체 중 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정된 구조의 옹벽을 시공하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법을 제공한다.
이에 따라, 본 발명의 옹벽 및 그 시공방법에 의하면, PC 벽체의 하부가 지중에 삽입 고정되므로(벽체의 하부가 지중의 고정 키 역할을 함) 수직의 PC 벽체가 옹벽 전체에 작용하는 하중 및 압력을 수평의 PC 저판과 함께 적절히 분담할 수 있는 옹벽 구조를 제공하게 된다.
결국, 조립된 벽체와 저판 모두가 지반에 의해 견고히 지지될 수 있는 구조이면서 벽체와 저판이 지중에 고정된 상태로 하중 및 압력을 함께 부담할 수 있는 구조인바, 옹벽 전체가 구조적으로 매우 견고하면서 안정적인 구조물이 되고, 더욱 큰 지지력과 저항력을 가진 구조물이 된다.
또한 본 발명에서는 옹벽 구조의 안정성이 근본적으로 향상되는 이점과 더불어 종래와 비교할 때 저판의 크기를 상대적으로 줄일 수 있고, 또한 벽체와 저판 사이의 부재 물량을 줄일 수 있기 때문에(직경이 작은 강선을 사용할 수 있음) 공사비용과 공사기간에 있어서 유리함이 있게 된다.
도 1은 콘크리트 현장 타설에 의해 시공되는 종래의 RC 옹벽을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 종래의 프리캐스트 콘크리트(PC) 옹벽을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 옹벽의 시공 상태를 나타내는 절개 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 조립식 옹벽의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 옹벽의 시공 상태를 나타내는 절개 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 조립식 옹벽의 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 공장 또는 제작장에서 선 제작된 프리캐스트 콘크리트 패널(Precast Concrete Panel, 이하, 'PC 패널'이라 칭함)을 사용하여 시공되는 조립식 옹벽 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 PC 패널에 의해 시공되는 기존 PC 벽체의 구조를 개선하여 벽체와 지중 간의 결합력을 크게 증대시키고, 이를 통해 전면과 배면 모두에 작용하는 하중 및 압력에 대한 벽체의 지지력(저항력)을 증대시킨 옹벽 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 옹벽의 시공 상태를 나타내는 절개 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 조립식 옹벽의 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 조립식 옹벽(100)은, PC 패널(101)을 사용하여 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정되도록 수직 시공되는 PC 벽체(110)와, PC 패널(102)을 사용하여 전단부가 상기 PC 벽체(110)의 배면에 형성된 결합부(112)에 일체로 결합되도록 수평 시공되는 PC 저판(120)과, 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이를 연결하도록 설치되는 지지수단(130)을 포함하여 구성된다.
그리고, 이러한 본 발명의 옹벽(100) 시공 방법은, PC 패널(101)을 사용하여 지중에 수직의 PC 벽체(110)를 시공하는 단계와, 지중에 시공된 상기 PC 벽체(110)의 배면 쪽 지반을 굴착하되, PC 벽체(110)의 하측 부분이 지중 삽입된 상태를 유지하도록 결합부(112) 및 저판(120) 설치위치 상측의 지반을 굴착하는 단계와, PC 패널(102)을 사용하여 상기 상측의 지반 굴착에 의해 노출된 상기 PC 벽체(110)의 결합부(112)에 전단부가 일체로 결합되도록 PC 저판(120)을 수평 시공하는 단계와, 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이를 연결하도록 지지수단(130)을 시공하는 단계를 포함하여 구성된다.
먼저, 본 발명의 옹벽(100)에서, 상기 PC 벽체(110)(이하, '벽체'라 약칭함)는 옹벽(100)에 작용하는 하중과 압력을 PC 저판(120)(이하, '저판'이라 약칭함)과 함께 분담하여 지지하는 구성부가 된다.
상기 벽체(110)는 공장 또는 제작장(현장도 포함됨)에서 사전에 제작된 PC 패널(101)들을 사용하여 시공되며, 특히 본 발명에서는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이 벽체(110)의 하측 부분이 지중에 삽입 고정되도록 시공된다.
바람직한 실시예에서, 지중에 삽입 고정되는 벽체(110)의 하측 부분은 결합부(112)의 위치 및 이에 수평 결합되는 저판(120)의 설치위치를 기준으로 그 하측의 부분이 되며, 이와 같이 지중에 삽입된 벽체(110)의 하측 부분에 의해 상기 벽체(110)와 지중 간의 결합력이 증대될 수 있게 된다.
즉, 벽체(110)의 하부가 지중에 박혀 있는 상태로 지중의 고정 키 역할을 하는바, 이에 의해 옹벽(100)의 벽체(110)가 지중에 완전히 고정 결합된 구조가 되고, 옹벽(100)의 구성부 중 벽체(110)와 지중 간의 결합력이 크게 증대될 수 있는 것이다.
그리고, 벽체의 시공 위치를 따라 복수개의 PC 패널들을 지중에 연속 시공하는 방법에 의해 옹벽의 벽체가 시공되는데, 이때 연속된 벽체 구조물을 이루도록 인접한 PC 패널(101)들이 일체로 조립되어서 하나의 벽체(110)를 구성하게 된다.
단, 저판(기초판)을 선 시공한 뒤 선 시공된 저판 위에 벽체를 세워 조립하는 종래의 PC 옹벽 시공 방법과 달리, 본 발명에서는 벽체(110)를 지중에 선 시공한 뒤 선 시공된 벽체(110)에 저판(120)을 후 조립하는 방식으로 옹벽(100)의 시공이 이루어진다.
특히, 본 발명의 옹벽(100)은 PC 패널(101)로 시공된 벽체(110)의 하부가 지중에 삽입 고정된 구조에 주된 특징이 있는 것이므로, 이러한 구조의 벽체 시공을 위해서 본 발명의 시공 방법은 PC 패널(101)을 사용하여 지중 연속벽을 시공하는 과정을 포함한다.
예컨대, 벽체(110)를 지중에 시공하기 위해, 옹벽(100)의 벽체(110)가 시공되는 위치를 따라 벤토나이트 등의 지반 절삭재를 포함한 안정액을 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 소정 깊이 및 두께의 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치에 크레인으로 소정 길이(상하 높이임) 및 두께(전후 두께임), 폭(좌우 폭임)을 가지는 PC 패널(101)을 수직 하방으로 삽입한 다음, 상기 PC 패널(101)과 트렌치 사이의 이격된 공간에 시멘트와 벤토나이트, 모래, 토사 등이 혼합된 충전재를 추가로 충전한다.
이때, 본원 출원인에 의해 출원된 등록특허 제10-0975948호(2010.08.09.)에 개시된 PC 패널을 이용한 지중 연속벽 시공 방법을 적용하거나, 특허출원 제10-2011-0099592호(2011.09.30.)에 개시된 내용 중 PC 패널을 이용하여 지중의 벽체를 시공하는 방법을 적용하는 것이 가능하다.
또한 상기 등록특허 제10-0975948호(2010.08.09.)를 참조하면, PC 패널을 이용한 지중 연속벽 시공 과정에서, PC 패널의 지수공과 이웃한 타측 PC 패널의 지수공에 각각 지수판의 일측과 타측을 설치하고, PC 패널의 중공과 더불어 상기 지수공에 그라우트재를 충전하는 방식을 적용하는데, 이 역시 본 발명의 벽체를 시공함에 있어서 동일하게 적용할 수 있다.
다만, 벽체(100)의 시공이 완료된 상태에서, 저판(120)의 시공 전에, 저판(120) 및 지지수단(130)의 설치 공간이 확보될 수 있도록, 지면에 삽입 고정된 하부를 제외한 벽체 상부, 즉 벽체 배면 쪽에서 결합부(도면부호 112임) 위치 및 저판 설치위치를 기준으로 그 상측이 되는 벽체 부분의 경우, 적어도 시공 중에는 지중이 아닌 지상으로 노출된 구조가 되어야 한다.
따라서, 벽체(110)를 지중에 시공한 뒤 충전재가 경화되고 나면, 벽체 상부의 배면 쪽이 노출될 수 있도록 결합부 위치 및 저판 설치위치까지 시공 현장의 토사를 굴착해야 하고, 또한 저판의 전단부 및 지지수단의 단부가 결합되는 벽체 부위에서 충전재를 부분적으로 제거하는 것도 필요하다.
또는 옹벽 시공 현장을 결합부 위치 및 저판 설치위치까지 먼저 굴착한 뒤 벽체를 시공하는 것도 가능하며, 이 경우에도 굴착 후 벽체의 시공 위치를 따라 벽체 하부 깊이만큼의 트렌치를 형성하고, 이어 트렌치 내에 PC 패널 하부를 삽입한 뒤 충전재를 충전하는 방법이 적용될 수 있다.
물론, 옹벽 시공 현장을 소정 깊이만큼만 굴착 및 터파기 한 후 트렌치 형성, 트렌치 내 PC 패널 삽입, 충전재 충전 및 경화, 결합부 위치 및 저판 설치위치까지 추가로 굴착하는 방법도 적용 가능하다.
또한 본 발명에서 일체화된 하나의 벽체(110)를 이루도록 PC 패널(101) 간을 직접 결합하거나 일체로 연결하는 방식으로는, 돌출부 및 요홈부 더불어 지수공에 지수관을 설치하고 그라우팅재를 주입하는 방식 외에, 그 밖의 공지된 방법이 적용될 수도 있다.
예컨대, 벽체(110)를 구성하는 PC 패널(101) 간의 직접적인 결합을 위해 암수 결합 방식의 단순 소켓연결부(도시하지 않음)를 적용하는 것이 가능하며, 이 경우 PC 패널의 제작시 PC 패널 간 접합부인 각 패널의 양 측면부에 각각 암, 수의 소켓연결부를 미리 형성하고, 벽체 조립시 이웃한 패널의 암, 수 소켓연결부가 서로 결합되도록 하여 전체 패널들을 일체로 조립하게 된다.
그리고, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 복수개의 PC 패널(101)들이 수평으로 연속 배치되어 벽체(110)를 구성함에 있어서, 벽체(110)의 상단부에는 이웃한 복수개의 PC 패널(101)들에 걸쳐 캡 빔(103)을 시공하는 것이 가능하다.
상기 캡 빔(103)은 도 4에 나타낸 바와 같이 상부가 벽체(110)의 전방으로 일정 폭만큼 돌출되도록 시공되는데, 벽체의 부분적인 전후방향 변위 발생을 방지하는 동시에 전방 돌출된 상부 구조에 의해 빗물 등이 벽체를 타고 흘러내리지 않도록 차수하는 역할을 하게 된다.
이와 같이 본 발명에서는 벽체(110)가 지중에 직접 삽입 고정되는 구조가 되도록 시공되는바, 이 상태에서 벽체(110)에 저판(120)이 수평으로 고정 결합될 경우, 수직의 벽체(110)와 수평의 저판(120)이 토압 등으로 인해 작용하는 하중과 압력을 적절히 분담할 수 있게 된다.
이를 종래의 옹벽 구조와 비교하면, 저판(기초판)을 선 시공한 후 저판 위에 벽체를 세워 후 조립하는 종래의 구조는, 벽체와 저판 사이의 인장응력재(긴장수단)이 설치되어 있긴 하나, 옹벽에 작용하는 하중과 압력을 저판이 전적으로 부담할 수밖에 없고, 이로 인해 저판의 크기가 커져야 하거나(도 2에서 기초판의 전후 길이 'L'이 길어짐), 벽체를 잡아주는 긴장부재(강봉 등)의 직경이 커져야 한다.
특히, 종래의 옹벽은 본 발명에서와 같이 지중에 삽입되는 벽체 부분이 없고 벽체와 지중 간의 결합력이 미비하여 안전에 취약한 구조물이 될 수밖에 없다.
반면, 본 발명의 옹벽(100)에서는 벽체(110)의 하부가 지중에 삽입 고정되므로(벽체의 하부가 지중의 고정 키 역할을 함) 수직의 벽체(110)가 옹벽(100) 전체에 작용하는 하중 및 압력을 수평의 저판(120)과 함께 적절히 분담할 수 있게 된다.
결국, 조립된 벽체(110)와 저판(120) 모두가 지반에 의해 견고히 지지될 수 있는 구조이면서 벽체(110)와 저판(120)이 지중에 고정된 상태로 하중 및 압력을 함께 부담할 수 있는 구조인바, 옹벽(100) 전체가 구조적으로 매우 견고하면서 안정적인 구조물이 되고, 더욱 큰 지지력과 저항력을 가진 구조물이 된다.
또한 본 발명에서는 옹벽 구조의 안정성이 근본적으로 향상되는 이점과 더불어 종래와 비교할 때 저판의 크기를 상대적으로 줄일 수 있고, 또한 벽체와 저판 사이의 부재 물량을 줄일 수 있기 때문에(직경이 작은 강선을 사용할 수 있음) 공사비용과 공사기간에 있어서 유리함이 있게 된다.
한편, 하부가 지중에 삽입 고정된 구조의 벽체(110)를 시공 완료하게 되면, 저판(120)을 벽체(110)에 결합하여 수평 시공하는데, 저판(120) 역시 공장 또는 제작장에서 사전 제작한 PC 패널(102)을 사용하여 시공한다.
상기 저판(120)은 벽체(110) 배면에 형성된 결합부(112)에 전단부가 결합되도록 하여 수직의 벽체에 대해 수평으로 시공되며, 이때 벽체(110)의 결합부(112)는 저판(120)의 전단부가 끼워질 수 있는 요홈의 구조로 형성될 수 있다.
또한 벽체(110) 시공에 사용할 PC 패널(101)을 제작할 때 저판(120)의 전단부가 끼워져 결합될 수 있는 요홈 구조의 결합부(112)를 PC 패널(101)의 배면에 미리 형성하여 제작하는데, 이때 요홈 구조의 결합부(112)를 벽체용 PC 패널(101)의 배면에 저판(120)의 설치위치를 따라 수평방향으로 길게 형성한다.
또한 벽체(110)에 대한 저판(120)의 충분한 결합 깊이가 나올 수 있도록 PC 패널(101)의 배면에서 돌출 형성된 돌출부(111)에 상기 요홈 구조의 결합부(112)를 형성하는 것이 바람직하다.
이로써 PC 패널(101)에 의해 선 시공된 벽체(110)의 결합부(112)에 전단부를 끼워 저판(120)을 수평으로 조립할 수 있으며, 저판 조립 후에는 저판이 벽체에 완전히 일체화되어 고정되도록 벽체(110)와 저판(120)을 체결부재로 고정 연결한다.
이때, 체결부재로는 연결볼트(104)를 사용하는 것이 가능하며, 벽체(110)의 전면에서, 즉 결합부(112)가 형성된 면의 반대면에서 연결볼트(104)를 벽체(110)의 체결공(113)에 관통 삽입한 뒤 저판(120)의 전단부에 체결하게 된다.
물론, 연결볼트(104)를 사용하여 벽체(110)와 저판(120)을 체결하기 위해서는 벽체(110)에 사용되는 PC 패널(101)의 제작시 결합부(112)의 위치에 체결공(113)을 미리 형성하여 제작해야 하고, 저판(120)의 경우에도 연결볼트(104)가 체결될 수 있도록 나사산이 형성된 너트부재(122)를 고정 설치하여 제작해야 한다.
이에 연결볼트(104)를 벽체(110)의 체결공(113)으로 삽입한 후 저판(120)의 너트부재(122)에 나사 체결하는 경우 벽체(110)와 저판(120)이 일체로 고정될 수 있다.
다만, 이와 같이 벽체(110) 전면에서 연결볼트(104)를 삽입하여 저판(120)과 체결하는 방식에서는 결합부(112)의 위치 및 연결볼트(104)의 삽입위치가 노출될 수 있도록 벽체(110) 전면 쪽을 굴착하는 것이 필요하다.
다른 실시예로, 저판(120)에 사용될 PC 패널(102)의 제작시에 패널(102)을 전후 길이방향으로 관통하는 체결공(121)을 형성하고, 저판(120)의 조립시 연결볼트(104)를 저판(120)의 후단부에서 벽체(110)까지 체결공(113)을 통해 길게 삽입하여 체결하는 방식이 적용될 수 있다(도 5 및 도 6에 도시된 실시예 참조).
이 경우, 벽체(110)에 사용될 PC 패널(101)의 제작시에 패널의 결합부(112) 위치, 즉 연결볼트(104)의 삽입위치에 체결공(113)을 미리 형성함과 더불어 체결공(113) 내측으로 너트부재(114)를 미리 설치하고, 저판(120)의 결합시에 벽체(110) 및 저판(120)의 체결공(113,121)을 통해 삽입한 연결볼트(104)를 벽체(110)의 너트부재(114)에 나사 체결하여 고정한다(도 5 및 도 6 참조).
그리고, 상기 연결볼트(104)가 관통 삽입되는 벽체(110) 및 저판(120)의 체결공(113,121)에 관 형상의 체결 슬리브(sleeve)(116,124)가 삽입 설치될 수도 있으며, 이러한 체결 슬리브(116,124)는 각 PC 패널(101,102)을 제작할 때 패널(101,102)의 해당 위치에 미리 삽입되어 설치된다.
이때, 연결볼트(104)가 나사 체결되는 상기 너트부재(114,122)가 일체로 형성된 체결 슬리브(116,123)가 사용될 수 있다.
한편, 저판(120)의 설치가 완료되면, 벽체(110)와 저판(120) 사이를 연결하도록 지지수단(130)을 소정 간격으로 설치하는데, 본 발명에서는 종래의 강관과 강봉 대신 상대적으로 가격이 저렴한 플라스틱 파이프(131)와 강선(132)을 사용한다.
상기 플라스틱 파이프(131)로는 PE(Polyethylene) 파이프가 사용될 수 있으며, 이는 벽체(110)와 저판(120) 사이를 연결하도록 설치된 인장응력재인 강선(132)의 외곽으로 설치되는 일종의 보호커버가 된다.
상기 강선(132)은 본 발명의 옹벽(100)에서 주 인장응력재가 되는 것으로, 통상의 PC 강선이 사용될 수 있으며, 일단부와 타단부를 벽체(110) 및 저판(120)에 설치한 강선 정착수단(도시하지 않음)에 결합하여 설치하게 된다.
이때, 상기 강선 정착수단은 벽체(110) 및 저판(120)에 사용되는 PC 패널(101,102)의 제작시 미리 설치하여 사용한다.
본 발명에서 강선 정착수단의 형태로는 특정하게 한정하지 않으며, 콘크리트 자재에 강선(132)의 단부를 연결할 수 있는 브라켓 등을 포함하는 정착장치 또는 정착부재라면 당 업계에 알려진 여러 형태 중 어느 하나가 채택될 수 있다.
또한 상기 강선(132)을 설치함에 있어서, 강선(132)의 일단부를 저판(120)의 정착수단에 먼저 고정한 뒤 강선을 긴장시켜 강선의 타단부를 벽체(110)의 정착수단에 정착하는 것이 가능한데, 이 경우 긴장된 상태의 강선(132)에 의해 벽체(110) 및 저판(120)에 프리스트레스가 도입될 수 있게 된다.
또한 강선이 옹벽(100)의 벽체(110) 및 저판(120)을 따라 소정 간격으로 설치된다고 할 때, 벽체(110) 및 저판(120)의 각 지점에서 복수개의 강선(132)을 설치하는 것도 가능하며, 이 경우 상기 플라스틱 파이프(131)가 복수개의 강선(132)을 한꺼번에 둘러싸도록 설치된다.
또한 본 발명에서 플라스틱 파이프(131) 내에 위치된 강선(132)에는 그리스(grease)와 같은 부식방지제를 도포하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로서, 대형의 옹벽(100)이 시공되는 경우에는, 벽체(110)와 저판(120) 사이에 설치되는 상기 지지수단(130)으로서, 삼각 패널 형상의 부벽식 보강대(133)가 될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조립식 옹벽의 시공 상태를 나타내는 절개 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 조립식 옹벽의 단면도로서, 삼각 패널 형상의 부벽식 보강대(133)를 사용한 실시예를 도시한 것이다.
상기 보강대(133) 역시 공장 또는 제작장에서 사전에 제작되는 PC 자재가 되며, 보강대(133)로 사용할 삼각형의 PC 패널을 사전에 제작한 뒤, 이를 벽체(110)와 저판(120) 사이에 설치한다
상기 보강대(133)는 강선(132)의 경우와 마찬가지로 벽체(110)와 저판(120) 사이를 연결하도록 설치되는데, 벽체(110)와 저판(120)을 따라서 소정 간격으로 복수개의 보강대(133)가 설치된다.
또한 벽체(110)와 저판(120)에 사용되는 PC 패널(101,102)을 사전 제작함에 있어서, 보강대(133)가 결합되는 각 PC 패널(101,102)의 대응 부위에 보강대(133)의 가장자리부, 즉 보강대(133)의 전단부와 하단부가 각각 삽입 결합될 수 있는 결합홈(115,123)을 미리 형성하는 것이 바람직하다.
상기 결합홈(115,123)은 벽체(110)와 저판(120)에서 이웃하게 배치되는 PC 패널(101,102)에 결합홈의 1/2에 해당하는 홈을 각각 형성하고, 벽체(110)와 저판(120)의 PC 패널(101,102)이 조립되고 나면, 각 PC 패널(101,102)의 홈이 보강대(133)의 가장자리부가 삽입될 수 있는 하나의 결합홈(115,123)을 형성하도록 한다.
이에 따라, 보강대(133)의 전단부와 하단부가 벽체(110) 및 저판(120)의 각 결합홈(115,123)에 삽입되도록 하여 보강대(133)를 벽체(110) 및 저판(120)에 조립할 경우, 벽체(110) 및 저판(120)에 보강대(133)를 더욱 견고히 결합하는 것이 가능하다.
또한 벽체(110) 및 저판(120)의 PC 패널(101,102)에 보강대(133)를 고정함에 있어서는 앵커부재(105)를 사용할 수 있는데, 벽체(110)와 저판(120) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 보강대(133)를 앵커부재(105)로 고정 연결하는 것이 가능하다.
이를 위해 보강대(133)로 사용될 PC 패널의 제작시에 패널 내부에 수직 및 수평으로 연장되는 관 형상의 앵커 슬리브(134)를 매립 설치하여 제작한다.
이에 보강대의 고정시에는 벽체(110)와 저판(120)에 보강대(133)를 결합한 뒤, 앵커 슬리브(134) 내에 앵커부재(105)를 삽입하여 앵커부재(105)의 단부를 벽체(110)와 저판(120)에 고정한다.
이때, 앵커부재(105)의 단부를 콘크리트 구조물, 즉 벽체(110) 및 저판(120)을 구성하는 PC 패널(101,102)에 고정하는 방법으로는 나사체결식 등의 방법이 이용될 수 있으며, 일례로서, 나사산이 가공된 앵커부재(105)의 단부를 벽체(110) 및 저판(120)의 PC 패널(101,102)에 사전 설치한 너트부재(117,125)(PC 패널 제작시 고정 설치함)에 나사 체결하여 고정하는 것이 가능하다.
또한 저판(120)과 달리(저판의 하면은 노출이 불가함), 벽체(110)의 경우, 앵커부재(105)가 체결되는 벽체 부위를 굴착을 통해 전면에서 노출시킬 수 있으므로, 앵커부재(105)를 앵커 슬리브(134) 내측으로 삽입한 뒤 앵커부재의 단부를 벽체(110) 전면에서 돌출시키고, 벽체 전면으로 앵커부재(105) 단부에 너트부재(벽체에 고정하지 않은 너트부재)를 체결하여 고정하는 것도 실시 가능하다.
또한 앵커부재(105)가 관통 삽입되는 보강대(133)의 앵커 슬리브(134)와 마찬가지로, 벽체(110)와 저판(120)의 PC 패널(101,102)에도 앵커부재(105)가 관통 삽입되는 슬리브가 설치될 수 있고, 이때 이 슬리브는 너트부재(117,125)가 일체로 형성된 구조를 가질 수 있다.
즉, 너트부재(117,125)가 일체로 형성된 슬리브를 벽체(110) 및 저판(120)의 PC 패널(101,102) 제작시에 미리 매립 설치한 뒤, 앵커부재(105)를 슬리브에 삽입하여 앵커부재(105)의 단부를 슬리브에 일체로 된 너트부재(117,125)에 나사 체결할 수 있도록 하는 것이다.
이로써 앵커부재를 슬리브 내부로 관통 삽입한 뒤 앵커부재의 단부를 벽체 또는 저판의 너트부재에 나사 체결하게 되면, 이 앵커부재에 의해 보강대가 벽체 또는 저판에 일체로 고정될 수 있게 된다.
이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
100 : 옹벽 101 : PC 패널
102 : PC 패널 103 : 캡빔
104 : 연결볼트 105 : 앵커부재
110 : 벽체 111 : 돌출부
112 : 결합부 113 : 체결공
114 : 너트부재 115 : 결합홈
116 : 슬리브 117 : 너트부재
120 : 저판 121 : 체결공
122 : 너트부재 123 : 결합홈
124 : 슬리브 125 : 너트부재
130 : 지지수단 131 : 플라스틱 파이프
132 : 강선 133 : 보강대
134 : 앵커 슬리브

Claims (24)

  1. PC(Precast Concrete) 패널(101)을 사용하여 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정되도록 수직 시공되는 PC 벽체(110);
    PC 패널(102)을 사용하여 전단부가 상기 PC 벽체(110)의 배면에 형성된 결합부(112)에 일체로 결합되도록 수평 시공되는 PC 저판(120);
    상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이를 연결하도록 설치되는 지지수단(130);
    을 포함하고,
    상기 지지수단(130)은 PC 패널을 사용하여 시공되는 부벽식 보강대(133)이고, 상기 보강대(133)는 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 앵커부재(105)에 의해 고정 연결되어 일체화되며, 상기 보강대(133)에 앵커부재(105)가 관통 삽입되는 관 형상의 앵커 슬리브(134)가 설치되고, 상기 앵커 슬리브(134) 내측으로 앵커부재(105)가 관통 삽입된 상태로 앵커부재(105)의 단부가 PC 벽체(110)와 PC 저판(120)의 너트부재(117,125)에 나사 체결되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 PC 벽체(110)는 상기 결합부(112) 및 PC 저판(120)의 위치를 기준으로 그 하측의 벽체(110) 부분이 지중에 삽입 고정된 구조임을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 결합부(112)는 PC 저판(120)의 전단부가 삽입 결합될 수 있는 요홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 PC 벽체(110)의 배면에 돌출부(111)가 돌출 형성되고, 상기 돌출부(111)에 상기 요홈 구조의 결합부(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 PC 저판(120)의 전단부가 PC 벽체(110)의 결합부(112)에 결합된 상태로 일체 고정될 수 있도록 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이에는 체결부재가 체결되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 체결부재는 PC 벽체(110) 배면에서 PC 벽체(110)를 관통하여 PC 저판(120)에 고정 설치된 너트부재(122)에 체결되는 연결볼트(104)인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 체결부재는 PC 저판(120)의 후단부에서 PC 저판(120)을 관통하여 PC 벽체(110)에 고정 설치된 너트부재(114)에 체결되는 연결볼트(104)인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 지지수단(130)은 일단부와 타단부를 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120)의 정착수단에 각각 결합하여 설치한 강선(132)인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 강선(132)의 외곽으로 플라스틱 파이프(131)가 설치되고, 상기 플라스틱 파이프(131) 내측의 강선(132)에 부식방지제가 도포되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 플라스틱 파이프(131)의 내측에 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이를 연결하는 복수개의 강선(132)이 설치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  11. 삭제
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 보강대(133)는 전단부와 하단부가 PC 벽체(110)와 PC 저판(120)에 형성된 결합홈(115,123)에 각각 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 옹벽(100)의 시공 방법에 있어서,
    PC(Precast Concrete) 패널(101)을 사용하여 지중에 수직의 PC 벽체(110)를 시공하는 단계;
    지중에 시공된 상기 PC 벽체(110)의 배면 쪽 지반을 굴착하되, PC 벽체(110)의 하측 부분이 지중 삽입된 상태를 유지하도록 결합부(112) 및 PC 저판(120) 설치위치 상측의 지반을 굴착하는 단계;
    PC 패널(102)을 사용하여 상기 상측의 지반 굴착에 의해 노출된 상기 PC 벽체(110)의 결합부(112)에 전단부가 일체로 결합되도록 PC 저판(120)을 수평 시공하는 단계;
    상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이를 연결하도록 지지수단(130)을 시공하는 단계;
    를 진행함으로써, 상기 PC 벽체(110) 중 적어도 하측의 일부 이상이 지중에 삽입 고정된 구조의 옹벽(100)을 시공하고,
    상기 수직의 PC 벽체(110)를 시공하는 단계에서,
    옹벽(100)의 벽체(110)가 시공되는 위치를 따라 지반 절삭재를 포함하는 안정액을 고압으로 주입함과 동시에 지반을 굴착하여 트렌치를 형성하고,
    상기 트렌치에 PC 패널(101)을 수직 하방으로 삽입한 다음,
    상기 PC 패널(101)과 트렌치 사이의 이격된 공간에 시멘트를 포함하는 충전재를 추가로 충전하여 경화시키는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  16. 삭제
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 결합부(112)는 PC 저판(120)의 전단부가 삽입 결합될 수 있는 요홈 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 PC 벽체(110)의 배면에 돌출부(111)가 돌출 형성되고, 상기 돌출부(111)에 상기 요홈 구조의 결합부(112)가 형성된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  19. 청구항 15에 있어서,
    상기 PC 저판(120)의 전단부가 PC 벽체(110)의 결합부(112)에 결합된 상태로 일체 고정될 수 있도록 상기 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 사이에는 체결부재가 체결되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  20. 청구항 15에 있어서,
    상기 지지수단(130)은 일단부와 타단부를 상기 PC 벽체(110) 및 PC 저판(120)의 정착수단에 각각 결합하여 설치한 강선(132)인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 강선(132)의 외곽으로 플라스틱 파이프(131)를 설치하고, 상기 플라스틱 파이프(131) 내측의 강선(132)에 부식방지제를 도포하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  22. 청구항 15에 있어서,
    상기 지지수단(130)은 PC 패널을 사용하여 시공되는 부벽식 보강대(133)인 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 보강대(133)는 전단부와 하단부가 PC 벽체(110)와 PC 저판(120)에 형성된 결합홈(115,123)에 각각 삽입되어 조립되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 보강대(133)는 PC 벽체(110)와 PC 저판(120) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 앵커부재(105)에 의해 고정 연결되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 패널을 이용한 조립식 옹벽의 시공 방법.




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