KR101570939B1 - 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 댐체의 코어존을 파형의 지수재를 이용하여 구성하고 코어존을 저강도 콘크리트를 사용하도록 한 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 댐체의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존이 형성되고 코어존의 양측에 트랜지션 존이 형성되는 필댐에 있어서, 코어존과 트랜지션 존의 사이에, 수직으로 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재를 구성하도록 하며, 코어존은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재로 형성되도록 구성된다.

Description

파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐{Asphalt core fill dam with core zone using waterstop of corrugated plate}

본 발명은 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 댐체의 코어존을 파형의 지수재를 이용하여 구성하고 코어존을 저강도 아스팔트 콘크리트를 사용하도록 한 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐에 관한 것이다.

댐 건설에 있어 공사비 절감 및 공기단축을 위한 전 세계적인 노력은 계속되어 댐 형식 및 축조공법에 있어 다양한 기술개발이라는 성과를 얻었다.

콘크리트 댐, 필 댐 등이 주를 이루던 댐 형식은 각기 형식의 장점이 융합된 복합 댐으로 발전하였고, 축조재료의 특성을 이용개선하여 콘크리트 댐 및 필댐(fill dam, 석괴댐)은 각기 RCC, RCD, Hardfill Dam 공법 및 ACRD 공법이라는 축조공법 개발을 통해 기술발전을 이루었다.

필 댐의 경우에는 차수를 위하여 댐체의 상류와 하류의 사이에 코어존을 형성하기도 하였으며, 코어존은 역청 함량 5-7%의 콘크리트를 부설후 1리프트를 20~25cm로 하여 롤러로 다지는 방법으로 시공된다. 그러나 이와 같은 방법은 코어존에 사용되는 지수를 위하여 반드시 역청함량이 높은 콘크리트를 사용하여야 하기 때문에, 시공비용이 증가하는 원인이 되고 있으며, 이와 같은 코어존은 신축성 및 연성이 높지 않아 댐체 및 댐 기초의 변형에 대한 적응성이 떨어지는 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제2006-0095924호 "앵커 보강식 표면차수벽형 필댐"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '제체(10) 상류측 사면에 콘크리트차수벽(11)이 설치되는 표면차수벽형 필댐(fill dam)에 있어서, 제체(10)에는 다수의 앵커(20)가 소정의 간격으로 매입되어 설치되되; 앵커(20)의 두부(頭部)는 콘크리트차수벽(11)에 연결됨을 특징으로 하는 앵커 보강식 표면차수벽형 필댐'을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 상류측 사면에 콘크리트차수벽(11)을 앵커로 연결하고 있어, 이 역시 댐체 및 댐 기초의 변형에 대한 적응성이 떨어지며, 차수벽(11)의 균열로 인하여 차수 능력이 떨어지는 문제점이 있었다.

특허공개 제2006-0095924호 "앵커 보강식 표면차수벽형 필댐"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 코어존에 변위추종성이 우수한 파형의 지수재를 사용하기 때문에 댐체 및 댐 기초의 변형에 대하여 지수능력을 유지하면서도 유연거동하도록 할 수 있어 균열에 대한 자체 치유가 가능할 뿐만 아니라 지진에 대한 저항성이 큰 효과가 있으며, 지수재가 유연거동하면서 지수능력을 발휘하기 때문에 코어존을 형성하는 코어재는 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 콘크리트를 사용할 수 있어 공사비 절감 및 공기단축이 가능한 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 댐체의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존이 형성되고 코어존의 양측에 트랜지션 존이 형성되는 필댐에 있어서, 코어존과 트랜지션 존의 사이에, 수직으로 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재를 구성하도록 하며, 코어존은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재로 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐을 제공하고자 한다.

또한, 지수재는 일정간격 이격되어 쌍으로 형성되는 한 쌍의 지수판과 한 쌍의 지수판을 간격이 유지되도록 일정 간격마다 볼트로 결합되며, 지수판과 지수판의 사이에 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재를 충진하도록 하는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐을 제공하고자 한다.

또한, 댐체의 하류측 지수재의 외측에는 배수판이 구성되는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐을 제공하고자 한다.

또한, 코어존의 하부에는 지수콘크리트를 시공하고, 지수콘크리트의 하부의 일정 깊이로 그라우팅하여 커튼 그라우팅을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐을 제공하고자 한다.

또한, 댐체의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존이 형성되는 필댐에 있어서, 코어존의 중앙부에는 수직으로 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재를 구성하도록 하며, 코어존은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재로 형성되는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐을 제공하고자 한다.

본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐은 코어존에 변위추종성이 우수한 파형의 지수재를 사용하기 때문에 댐체 및 댐 기초의 변형에 대하여 지수능력을 유지하면서도 유연거동하도록 할 수 있어 균열에 대한 자체 치유가 가능할 뿐만 아니라 지진에 대한 저항성이 큰 효과가 있으며, 지수재가 유연거동하면서 지수능력을 발휘하기 때문에 코어존을 형성하는 코어재는 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 콘크리트를 사용할 수 있어 공사비 절감 및 공기단축이 가능한 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제1 실시예의 측단면도이다.
도 2a는 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제2 실시예의 측단면도이다.
도 2b는 상기 도 2a의 A-A선을 따른 코어존 부분의 평단면도이다.
도 3은 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제3 실시예의 측단면도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제1 실시예의 측단면도이다.

필댐은 일반적으로 댐체(2)의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존(1)이 형성되고 코어존(1)의 양측에 트랜지션 존(3)이 형성된다.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이, 필댐의 댐체(2)의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재(10)를 수직으로 구성하도록 하고, 코어존(1)은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)로 형성되도록 한다.

지수재(10)는 댐체(2)에 대하여 수직으로 구성되는데, 지수재(10)는 지수재(10)의 파형이 수직 방향으로 반복이 되도록 코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에 수직으로 구성되며, 지수재(10)와 지수재(10)의 사이의 공간 즉, 코어존(1)은 별도의 코어재(20)로 형성되도록 한다.

지수재(10)는 파형을 갖는 판형상으로 파형은 사다리꼴, 아치형, 사각형, 삼각형 등 다양한 단면을 갖는 파형으로 형성될 수 있으며, 섬유재, 강재, 합성수지재 등 다양한 지수성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.

또한, 지수재(10)와 지수재(10)의 사이 즉, 코어존(1)은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)로 형성되는데, 지수재(10)가 유연거동하면서 코어존(1)의 코어재(20)를 보호하는 역할을 하기 때문에, 코어존(1)의 열화현상이 일어나지 않도록 하기 때문에, 코어존(1)을 형성하는 코어재(20)는 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트를 사용할 수 있어 공사비 절감 및 공기단축이 가능한 것이다.

본 발명에서는 코어재(20)는 역청 함량이 낮은 재료를 사용할 수 있기 때문에, 댐 건설 지역의 기상, 지진 등의 특성에 맞추어 아스팔트 배합을 조절할 수 있으며, 댐 현장 발생의 토질재료를 배합하여 사용하도록 하여 재료원의 활용성을 극대화할 수 있다.

본 발명에서 코어재(20)는 역청함량이 낮은 하상 사력재 및 발파암 등의 현지 발생한 골재를 사용하는데, 별도의 입도선별 없이 최소한의 분류를 통해 최대치수 150mm 이하의 골재를 사용함으로써, 현장에서의 골재의 입도선별을 통한 공기지연을 막을 수 있으며, 선별 없이 사용하므로 성토 재료원의 활용성을 극대화할 수 있고, 골재 확보와 축조재료의 제조가 비교적 간편한 설비로 가능하고 급속시공이 가능하여, 건설비용의 감축과 환경부하의 경감이 가능하다.

댐의 코어존은 매우 높은 응력에 노출될 수 있으며, 상대적으로 건조한 콘크리트 혼합물, 즉 역청 함량이 5% 미만인 혼합물에서 낮은 강도(품질)의 골재 사이의 접촉 응력은 균열의 원인이 될 수 있고 물의 흐름로 및 코어존을 통한 투수성의 증가를 생성할 수 있으며, 과포화 혼합물, 즉 역청 함량이 7% 이상인 혼합물에는 골재 입자 사이에 접촉이 적으며, 강성 및 강도가 낮아지는 문제점이 있다.

역청 함량이 낮으면 시공성이 낮고, 코어존을 형성하는 코어재를 타설 및 다지기가 어려우며, 투수율이 많아지게 된다. 역청 함량이 높으면 뚜렷하게 점탄성이 있는 부드러운 혼합물을 형성하게 되어 투수율은 낮아지지만, 강성 및 강도가 역시 더 낮아지게 된다.

일반적으로 필 댐의 경우에는 차수를 위하여 댐체의 상류와 하류의 사이에 코어존(1)을 형성하였으며, 높은 응력에 노출되는 코어존(1)은 역청 함량 5-7%의 콘크리트를 부설 후 1리프트를 20~25cm로 하여 롤러로 다지는 방법으로 시공된다. 그러나 이와 같은 방법은 코어존(1)에 사용되는 코어재는 지수를 위하여 반드시 역청함량이 높은 콘크리트를 사용하여야 하기 때문에, 시공비용이 증가하는 원인이 되고 있으며, 이와 같은 코어존은 신축성 및 연성이 높지 않아 댐체 및 댐 기초의 변형에 대한 적응성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 높은 응력에 노출되는 코어존(1)은 일반적으로 역청함량이 총 중량의 5~7%으로 형성되는 것이 바람직하다.

그러나, 본 발명에서는 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)를 별도의 입도선별 없이 최소한의 분류를 통해 최대치수 150mm 이하의 골재를 사용하게 되므로, 코어재(20)의 역청함량이 낮아 투수율이 높아지게 되고 균열 및 침하가 이루어질 수 있다.

따라서, 변위추종성이 우수한 파형의 지수재(10)를 사용하며, 전단에 의한 체적 팽창 또는 균열로 인하여 투수율이 증가하지 않아 댐체 및 댐 기초의 변형에 대하여 지수능력을 유지하면서도 코어존(1)에 대응하여 유연거동하도록 할 수 있어 균열에 대한 자체 치유가 가능할 뿐만 아니라 지진에 대한 저항성이 발휘되도록 하는 것이다.

또한, 댐체(2)의 하류측 지수재(10)의 외측에는 배수판(30)이 구성되도록 하여, 하류측 지수재(10)의 외측에서 배수판(30)을 따라 기초부로 배수가 되도록 하는 것이다.배수판(30)의 공지의 다양한 배수판을 사용할 수 있다.

본 발명에서의 코어존(1)은 댐체(2)를 형성하고 난 후에, 댐체(20)에 수직으로 천공을 하여 지수재(10)를 설치하고 코어재(20)를 충진하여 형성하도록 할 수도 있으며, 리프트 별로 댐체(2)를 형성시에 각 리프트 마다 각 리프트 높이에 맞는 지수재(10)를 설치하고 코어재(20)를 충진하는 것을 반복하여 시공할 수도 있다.

또한, 코어존(1)의 하부에는 수밀성 향상을 목적으로 커튼 그라우팅(60)을 형성하도록 할 수도 있다.

코어존(1)은 역청함량이 낮은 코어재(20)로 형성되기 때문에, 침하나 균열 등이 발생할 수 있어서, 코어존(1)의 코어존(1)의 하부에 지수 콘크리트(seepage control conterte)(50)를 일정 두께로 형성하고, 지수 콘크리트(50)의 하부의 일정 깊이로 커튼 그라우팅(60)을 형성하도록 한다.

댐의 기초에는 저수지의 고 수압을 가진 물이 침투함으로써 댐의 기초 또는 기초 지반 내부에 간극 압이 작용하여 댐이 불안정하게 된다거나 또는 이 침투 수에 의해 기초의 내부에 점토, 실트(silt) 등의 미립자가 밀려 씻겨가 댐이 불안정하게 될 염려가 있다. 이 때문에 지수가 필요한 코어존의 필요한 범위에 그라우팅하여 커튼 그라우팅(60)을 형성하여 침투수의 양 또는 간극 압을 감소시키도록 하는 것이다.

커튼 그라우팅은 기초의 수밀성 향상을 목적으로 하며, 일반적으로 커튼 그라우팅은 구멍 길이가 길고, 장막 모양의 수밀부가 형성된다.

이와 같이, 파형의 지수재(10)를 코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에 수직으로 구성하여, 코어존을 형성하는 코어재(20)를 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 콘크리트를 사용하고서도, 변위추종성이 우수한 파형의 지수재(10)를 사용하기 때문에 댐체 및 댐 기초의 변형에 대하여 지수능력을 유지하면서도 유연거동하도록 할 수 있어 균열에 대한 자체 치유가 가능할 뿐만 아니라 지진에 대한 저항성이 크게 할 수 있으며, 따라서, 본 발명에서는 코어재(20)는 역청 함량이 낮은 재료를 사용할 수 있기 때문에, 댐 건설 지역의 기상, 지진 등의 특성에 맞추어 아스팔트 배합을 조절할 수 있으며, 댐 현장 발생의 토질재료를 배합하여 사용하도록 하여 재료원의 활용성을 극대화할 수 있다.

도 2a는 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제2 실시예의 측단면도이고, 도 2b는 상기 도 2a의 A-A선을 따른 코어존 부분의 평단면도이다.

도 2에서와 같이, 지수재(10)는 각각 일정거리 이격되어 형성되는 한 쌍의 지수판(11)으로 이루어지도록 하여, 지수능력을 높이도록 할 수 있다.

한 쌍의 지수판(11)으로 형성되는 지수재(10)는 도 2b에서와 같이, 지수판(11)은 일정거리 이격하여 한 쌍으로 구성하도록 하고, 한 쌍의 지수판(11)(11)은 상호 고정되도록 일정 간격으로 볼트(12)를 이용하여 고정하도록 한다. 볼트(12)로 고정된 한 쌍의 지수판(11)은 내부에 코어재(20)를 충진하더라도 외측으로 벌어지지 않으면서 간격을 유지하도록 한다.

한 쌍의 지수판(11)(11)의 사이의 공간에는 코어재(20)를 충진하도록 하여, 한 쌍의 지수판(11)(11)으로 이루어지는 지수재(10)의 시공시에 직립이 가능하게 한다.

이와 같이 형성되는 지수재(10)는 댐체(2)의 코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에 각각 시공되고, 각 지수재(10)의 한 쌍의 지수판(11)(11)의 사이의 공간에는 코어재(20)를 충진하도록 한다.

도 3은 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐의 개략적인 구조를 도시한 제3 실시예의 측단면도이다.

도 3에서와 같이, 코어존(1)의 상류측과 하류측 사이인 중앙부에 수직으로 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재(10)를 구성하도록 하고, 코어존(1)은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)로 형성하도록 할 수 있다.

상기에서 상세히 설명한 제1 실시예와 제2 실시예와 같이, 코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에 지수재(10)를 구성하도록 할 수 잇으며, 도 3에서와 같이, 코어존(1)의 중앙부에 수직으로 지수재(10)를 구성하도록 할 수 있다.

지수재(10)는 댐체(2)에 대하여 수직으로 구성되는데, 지수재(10)는 지수재(10)의 파형이 수직 방향으로 반복이 되도록 코어존(1)의 중앙부에서 수직으로 구성되며, 코어존(1)은 별도의 코어재(20)로 형성되도록 한다.

지수재(10)는 파형을 갖는 판형상으로 파형은 사다리꼴, 아치형, 사각형, 삼각형 등 다양한 단면을 갖는 파형으로 형성될 수 있으며, 섬유재, 강재, 합성수지재 등 다양한 지수성을 갖는 재료로 형성될 수 있다.

또한, 코어존(1)은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)로 형성되는데, 지수재(10)가 유연거동하면서 코어존(1)의 코어재(20)를 보호하는 역할을 하기 때문에, 코어존(1)의 열화현상이 일어나지 않도록 하기 때문에, 코어존(1)을 형성하는 코어재(20)는 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트를 사용할 수 있어 공사비 절감 및 공기단축이 가능한 것이다.

상기와 같은 본 발명의 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 필댐은 코어존에 변위추종성이 우수한 파형의 지수재를 사용하기 때문에 댐체 및 댐 기초의 변형에 대하여 지수능력을 유지하면서도 유연거동하도록 할 수 있어 균열에 대한 자체 치유가 가능할 뿐만 아니라 지진에 대한 저항성이 큰 효과가 있으며, 지수재가 유연거동하면서 지수능력을 발휘하기 때문에 코어존을 형성하는 코어재는 역청함량이 낮은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 콘크리트를 사용할 수 있어 공사비 절감 및 공기단축이 가능한 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 코어존
2 : 댐체
3 : 트랜지션 존
10 : 지수재
11 : 지수판
12 : 볼트
20 : 코어재
30 : 배수판
50 : 지수 콘크리트
60 : 커튼 그라우팅

Claims (5)

1. 댐체(2)의 상류와 하류 사이의 중앙부에 코어존(1)이 형성되고 코어존(1)의 양측에 트랜지션 존(3)이 형성되는 필댐에 있어서,
   코어존(1)과 트랜지션 존(3)의 사이에, 수직으로 일정한 파형을 갖는 판형상의 지수재(10)를 구성하도록 하며,
   코어존(1)은 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)로 형성되고,
   코어존(1)의 하부에는 지수콘크리트(50)를 시공하고, 지수콘크리트(50)의 하부의 일정 깊이로 그라우팅하여 커튼 그라우팅(60)을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐.
2. 청구항 1에 있어서,
   지수재(10)는 일정간격 이격되어 쌍으로 형성되는 한 쌍의 지수판(11)과 한 쌍의 지수판(11)(11)을 간격이 유지되도록 일정 간격마다 볼트(12)로 결합되며, 지수판(11)과 지수판(11)의 사이에 댐 현장 발생의 토질재료를 배합한 저강도 아스팔트 콘크리트로 이루어지는 코어재(20)를 충진하도록 하는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐.
3. 청구항 1에 있어서,
   댐체(2)의 하류측 지수재(10)의 외측에는 배수판(30)이 구성되는 것을 특징으로 하는 파형 지수재를 이용한 코어존이 형성되는 아스팔트 코어 필댐.
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