KR101673285B1 - 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법에 관한 것으로, 블록식 옹벽 시공을 위해 소일네일링설치, 터파기, 기초면 형성 후 블록식 옹벽과 투수성 채움재를 적층하되 구조계산을 통해 산출된 높이에 적층되는 블록식 옹벽은 소일네일링과 연결할 수 있는 연결부재를 통해 연결한 후 연결부재가 배치된 공간에 콘크리트를 타설 및 양생하여 이들을 일체화시킨 후 나머지 블록식 옹벽 및 투수성 채움재를 계획된 높이만큼 적층하여 시공을 실시함으로서, 소일네일링 및 연결부재를 이용하여 옹벽 높이를 5m 이상 최대 8m까지 적층하여 시공할 수 있고, 블록식 옹벽 시공시 소일네일링의 위치에 맞게 블록식 옹벽과 소일네일링을 연결하는 연결부재를 이동시킬 수 있는 구성으로 제작하여 시공성을 향상시킬 수 있으며, 소일네일링이 적용되는 위치의 블록식 옹벽 배면에 콘크리트를 타설하여 블록식 옹벽과 소일네일링을 연결하는 연결부재의 부식 방지와 더불어 블록식 옹벽을 높은 위치까지 적층하더라도 구조적 안정성 및 안전성을 확보할 수 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법을 제공한다.

Description

가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법{Retaining wall construction method using a variable structure and soil nailing}

본 발명은 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 소일네일링을 적용하여 블록식 옹벽의 설치 높이를 더욱 확장시킬 수 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 옹벽구조물은 주택부지 및 노변 등에 형성된 경사지, 절토지 및 암반 등의 전면에 이들이 토압 또는 우수 등에 의해 붕괴되는 것을 방지할 수 있도록 형성되는 벽체를 말한다.

이러한 옹벽으로서, 종래에는 자연석을 쌓기도 하였으나 자연석은 그 크기가 일정하지 않아 쌓기가 어려울 뿐만 아니라 옹벽용으로서 자연석을 구하기도 쉽지 않아 최근에는 벽돌 또는 콘크리트 등으로 주로 구축하고 있다.

그 중에서도 규모 및 시공의 편리성 등을 고려하여 콘크리트를 이용하여 많이 시공되고 있는 실정이다.

한편, 상기와 같은 중력식 옹벽은 대한민국 등록특허 제10-16492930호(이하, '특허문헌 1'이라 함.), 대한민국 공개특허 제10-2015-0094924호(이하, '특허문헌 2'라 함.) 등이 있다.

상술한 특허문헌 1, 2는 블록식으로 옹벽을 제작한 후 이를 적층하여 옹벽을 형성하는 구조로 이루어져 있다.

(특허문헌 1) KR10-16492930 B1 블록 및 이를 이용한 중력식 옹벽

(특허문헌 2) KR10-2015-0094924 A 콘크리트블록 및 이를 이용한 중력식 옹벽의 시공방법

하지만, 상술한 특허문헌 1, 2의 중력식 옹벽은 콘크리트 등의 재질로서 블록형태로 제작하여 적층하는 방식으로 옹벽을 형성하기 때문에 약 5m이상 적층시 구조적인 문제점에 의해 안전성이 확보되지 못함으로써 그 이상 높이로는 옹벽을 형성하지 못하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법은 소일네일링 및 연결부재를 이용하여 옹벽 높이를 5m 이상 최대 8m까지 적층하여 시공할 수 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 블록식 옹벽 시공시 소일네일링의 위치에 맞게 블록식 옹벽과 소일네일링을 연결하는 연결부재를 이동시킬 수 있는 구성으로 제작하여 시공성을 향상시킬 수 있도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소일네일링이 적용되는 위치의 블록식 옹벽 배면에 콘크리트를 타설하여 블록식 옹벽과 소일네일링을 연결하는 연결부재의 부식 방지와 더불어 블록식 옹벽을 높은 위치까지 적층하더라도 구조적 안정성 및 안전성을 확보할 수 있도록 하는데 있다.

본 발명은 계획된 높이에 설치되는 블록식 옹벽과 소일네일링이 연결부재에 의해 연결된 구조로 이루어져 있어 구조적 안전성 및 안정성을 향상시켜 옹벽 높이를 최대 8m까지 적층하여 시공할 수 있다.

또한, 소일네일링과 이와 연결될 블록식 옹벽 간의 설치 위치에 오차가 발생하더라도 이동 가능한 연결부재가 구성되어 있어 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 연결부재가 배치된 공간내에 콘크리트를 타설 및 양생시켜 형성된 콘크리트 보강층을 형성하여 블록식 옹벽과 절토사면에 고정된 소일네일링을 일체화시켜 구조적인 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.

아울러, 콘크리트 보강층 내에 다수의 투수관을 형성하여 유입되는 물을 외부로 배출될 수 있도록 함으로써 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 블록식 옹벽 시공방법을 도시한 블록도.
도 2는 본 발명에서의 제1 단계를 도시한 상태도.
도 3은 본 발명에서 제2 단계를 도시한 상태도.
도 4는 본 발명에서 제3 단계를 도시한 상태도.
도 5는 본 발명의 제4 단계에서 블록식 옹벽을 적층한 상태를 도시한 상태도.
도 6은 본 발명의 제4 단계에서 투수성 채움재를 채우는 상태를 도시한 상태도.
도 7은 본 발명의 제4 단계에서 다짐면을 채우는 상태를 도시한 상태도.
도 8은 본 발명에서의 블록식 옹벽의 구조를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명에서 연결부재를 대략적으로 도시한 평면도.
도 10은 본 발명에서 제5 단계를 도시한 상태도.
도 11은 본 발명에서 제6 단계를 도시한 상태도.
도 12는 본 발명에서 제 7단계를 도시한 상태도.

이하, 첨부된 도면을 이용하여 본 발명의 시공방법에 대해 보다 구체적으로 살펴보도록 한다.

본 발명은 도 1에서와 같이 블록식 옹벽을 설치하고자 하는 위치의 절토사면에 소일네일링을 설치하는 제1 단계와, 블록식 옹벽을 설치할 지반을 터파기 하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서의 터파기한 공간 내의 바닥면에 채움 및 레벨링을 실시하여 블록식 옹벽을 배치하기 위한 기초면을 형성하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 형성한 기초면에 블록식 옹벽의 적층시 최 하단에 배치하는 블록식 옹벽 설치 후 블록식 옹벽의 배면 바닥면에 유공관 및 투수성 채움재를 먼저 설치하고, 그 이후 블록식 옹벽을 다단형태로 적층하되, 일정 높이만큼 블록식 옹벽을 적층한 후에는 블록식 옹벽의 배면과 절토사면 사이에 투수성 채움재를 채움작업하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 블록식 옹벽 및 투수성 채움재를 적층하는 과정을 반복하여 시공하되, 구조계산을 통해 산출된 높이에 적층되는 블록식 옹벽들의 배면에는 갈고리 철근 및 이에 결합하는 수평바를 형성하고, 절토사면에 고정 결합하는 소일네일과 갈고리 철근에 결합된 수평바를 연결할 수 있는 연결부재를 형성하여 일정 높이에 있는 블록식 옹벽을 고정시키는 제5 단계와, 상기 제5 단계에서 소일네일링 및 연결부재에 의해 고정된 블록식 옹벽들의 배면에 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 보강층을 형성하는 제6 단계와, 상기 제6 단계 이후 계획된 높이까지 블록식 옹벽 및 투수성 채움재를 적층하여 시공을 완료하는 제7 단계로 이루어져 있다.

- 제1 단계 -

본 단계는 도 2에서와 같이 블록식 옹벽(1)을 설치하고자 하는 위치의 절토사면(2)에 소일네일링(30)을 설치하는 단계이다.

이러한, 소일네일링(30)의 설치는 다른 소일네일링공법과 유사하게 절토사면(2)의 일부 구간을 천공한 후 소일네일링(30)을 삽입하는 과정이 이루어지게 되며, 이때에, 소일네일링(30)과 절토사면(3)과의 고정력 발생을 위해 소일네일링(30)을 천공에 삽입한 후 천공에 콘크리트를 타설을 실시할 수 있다.

여기서, 상술한 소일네일링(30)가 설치되는 높이 위치는 시공 전 구조계산을 통해 산출된 높이에 설치하도록 한다.

- 제2 단계 -

본 단계는 도 3에서와 같이 블록식 옹벽(1)을 설치하기 위한 공간을 터파기하는 단계이다.

여기서, 상기 터파기는 설계도면에 명시된 깊이까지 실시하여 과도한 터파기기 되지 않도록 주의를 기울이되 안정구배를 유지하여야만 한다.

- 제3 단계 -

본 단계는 상술한 제2 단계에서 터파기한 공간에 도 4에서와 같이 기초면(3)을 형성하기 위한 단계이다.

본 단계를 실시하기 위해서 제2 단계에서 터파기한 공간 내에 잡석 등을 깔거나 또는 기초 콘크리트를 타설하도록 한다.

특히, 상술한 기초면(3)은 그 상측으로 다수의 블록식 옹벽(1)이 적층되는 구간이다.

따라서, 블록식 옹벽(1)이 적층되었을 때에 이를 지지할 수 있을 정도의 지지력을 형성하도록 구조계산을 통해 기초면(3)을 형성하여야 한다.

또한, 상술한 기초면(3)에는 전술한 바와 같이 블록식 옹벽(1)이 적층되는 만큼 평탄화 작업이 이루어져야 함은 당연한 것이다.

- 제4 단계 -

본 단계는 상기 제3 단계에서 형성한 기초면(3)에 블록식 옹벽(1)을 적층하되, 블록식 옹벽(1) 배면으로 투수성 채움재(5)를 채워놓는 단계이다.

즉, 도 5에서와 같이 기초면(3)의 상측면에 하단석인 블록식 옹벽(1)을 배치한다. 이때에, 최 하부층의 블록식 옹벽(1)은 옹벽설치시 안정성에 결정적인 영향을 미칠 수 있기 때문에 선형과 수평의 레벨링을 확보할 수 있도록 매우 주의하여 시공이 이루어져야 한다.

한편, 상기와 같이 하단석인 블록식 옹벽(1)의 배치가 완료되면 그 위에 동일한 형태로 이루어진 블록식 옹벽(1)을 적층하는 작업을 추가로 실시하게 된다.

추가의 블록식 옹벽(1)의 조적시공은 기 시공된 블록식 옹벽(1)의 상단을 깨끗하게 청소를 실시한 후 선형과 수평을 주의하여 실시하여야만 한다.

상기와 같이 블록식 옹벽(1)의 일부 적층이 완료되면 도 6에서와 같이 절토사면(2)과 블록식 옹벽(1)의 배면 사이 공간에 투수성 채움재(5)를 블록식 옹벽(1)이 적층된 높이만큼 적층하여 형성하도록 한다.

본 발명에서의 투수성 채움재(5)는 배수가 원활히 이루어질 수 있도록 입도가 20 ∼ 40mm인 자갈과 같은 골재를 채워넣는 단계이다.

이러한, 투수성 채움재(5)는 1회 포설두께는 30cm이내, 1층 다짐 후 두께가 20cm이내가 되도록 하며, 이때에, 다짐밀도는 95%이상이 되도록 다짐관리를 실시하여야만 한다.

한편, 투수성 채움재(5)는 물이 투수할 수 있을 정도의 입도로 형성된 관계로 채움작업시 다짐이 원활히 이루어질 수 없게 될 수 있다.

이에 본 발명에서는 도 7에서와 같이 절토사면(3)과 투수성 채움재(5) 사이에 무근콘크리트를 타설 및 양생하여 다짐면(6)을 더 형성할 수 있다.

또한, 상술한 투수성 채움재(5)의 하부에는 투수성 채움재(50)의 채움 이전에 투수된 물이 유도되어 이동할 수 있는 유공관(5a)을 설치하여 하부에 물이 고이지 않도록 할 수 있다.

그 이후에는 순차적으로 블록식 옹벽(1) 적층 후 그 배면에 투수성 채움재(5)를 채움 및 다짐하는 작업을 반복적으로 실시하여 본 단계를 완료할 수 있다.

- 제5 단계 -

본 단계는 상술한 제4 단계에서의 블록식 옹벽(1)의 적층 및 투수성 채움재(5)의 채움작업을 반복적으로 실시하되, 구조계산에 의해 계획된 높이에 배치될 블록식 옹벽(1) 후면에는 투수성 채움재(5)를 채우것 대신 도 8에서와 같이 하나 이상의 갈고리 철근(1a)을 형성하고, 이 갈고리 철근(1a)에 끼워지는 수평방향으로 연장되는 수평바(10)를 결합하여 절토사면(2)에 고정 결합되어 있는 소일네일링(30)과 블록식 옹벽(1)에 결합된 수평바(10)를 연결하기 위한 연결부재(20)를 결합하여 계획된 높이에 형성되는 블록식 옹벽(1)을 고정시킬 수 있도록 하기 위한 단계이다.

더욱 구체적으로는, 블록식 옹벽(1)을 적층하여 5m를 초과한 높이로 옹벽을 형성하기 위한 단계로, 5m 초과시 구조적 안정성 및 안전성을 확보할 수 있는 높이 위치의 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)을 연결할 수 있는 위치를 계산하여 이를 연결시킴으로써 기존 블록식 옹벽(1)을 통해 구현할 수 없었던 높이까지 옹벽을 설치할 수 있도록 하기 위한 단계인 것이다.

특히, 본 발명에서는 앞서 설명한 바와 같이 블록식 옹벽(1)의 갈고리 철근(1a)에 수평바(10)가 끼워지고, 이 수평바(10)에 소일네일링(30)을 결합할 수 있는 연결부재(20)를 결합하는 구조로 이루어져 있다.

따라서, 소일네일링(30)과 블록식 옹벽(1) 사이의 위치가 일부 오차가 있다 할지라도 수평바(10) 내에서 연결부재(20)가 이동할 수 있는 구조로 이루어져 있어 오차에 의한 시공성이 저하되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 상기 수평바(10)와 소일네일링(30)을 결합하기 위한 연결부재(20)는

절토사면(2)에 소일네일링(30)을 시공한 이후에 블록식 옹벽(1)을 적층하고, 구조계산을 통해 얻은 높이 위치에 배치되는 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)을 연결부재(20)를 이용해 연결하여 일체화시켜 구조적 안정성을 향상시키게 된다.

이때에, 상기 연결부재(20)는 도 9에서와 같이 봉 형태로 이루어진 수평바(10)에 용이하게 끼움 결합될 수 있도록 스프링 형태로 이루어진 스파이럴 철근(21)이 형성되어 있고, 이 스파이럴 철근(21)에 결합하는 고리형태로 이루어진 철재고리(22)가 형성되며, 상기 철재고리(22)의 일측으로는 봉형태의 강봉(23)이 형성되어 있으며, 이 강봉(23)의 단부에 형성된 나사산(23a)에 의해 소일네일링(30)에 결합되어 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)을 연결할 수 있는 구조로 이루어져 있다.

상기와 같은 구조로 이루어진 연결부재(20)는 수평바(10) 내에서 수평바(10)가 연장된 방향으로의 이동이 가능하여 소일네일링(30)과의 수평 위치가 맞지않을 경우 수평바(10)가 연장된 방향으로 연결부재(20)의 스파이럴 철근(21)을 이동시킴으로써 이를 해결할 수 있고, 또한, 수평바(10) ↔ 스파이럴 철근(21), 스파이럴 철근(21) ↔ 철재고리(22)의 결합이 상, 하 방향으로 회전 가능한 형태로 결합되어 있어 현장 여건상 소일네일링(30)이 설치된 위치와 블록식 옹벽(1)의 설치위치에 오차가 발생하더라도 손쉽게 이를 보정하여 도 10에서와 같이 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)을 일체화시켜 지지력 및 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 작용효과를 얻을 수 있다.

- 제6 단계 -

본 단계는 상기 제5 단계에서 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)을 연결하는 연결부재(20)가 형성된 공간에 콘크리트를 타설 및 양생시켜 콘크리트 보강층(40)을 형성하여 그 공간 내에 배치된 연결부재(20)의 구조적 안정성 및 외부 환경에 의한 부식을 방지함은 물론, 해당 위치의 블록식 옹벽(1)의 지지력을 향상시킬 수 있도록 하기 위한 단계이다.

특히, 상기 공간 내에 배치되는 연결부재(20)에는 스파이럴 철근(21)이 포함되어 있는데, 이러한, 스파이럴 철근(21)은 스프링 형태로 형성되어 있어 콘크리트 보강층(40) 형성을 위해 타설하는 콘크리트가 그 사이로 스며들어가 결합력을 더욱 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.

여기서, 상기 콘크리트 보강층(40)에는 다수의 투수관(41)을 형성하여 투수성 채움재(5)를 통해 물의 배수가 원활히 이루어질 수 있도록 하는 것이 좋다.

- 제7 단계 -

본 단계는 상기 제5, 6단계에서 구조계산을 통해 산출되었던 높이 위치의 상측으로 제4 단계에서와 마찬가지로 블록식 옹벽(1) 및 투수성 채움재(5)를 계획된 높이만큼 적층하여 옹벽 시공을 마무리하기 위한 단계이다.

한편, 본 발명에서는 제3 단계 이후 절토사면(2)과 투수성 채움재(5)가 채워지는 하측면으로 부직포(4)를 더 형성하여 시공할 수도 있다.

상기와 같은 단계를 거쳐 시공된 옹벽은 계획된 높이에 설치되는 블록식 옹벽(1)과 소일네일링(30)이 연결부재(20)에 의해 연결된 구조로 이루어져 있어 구조적 안전성 및 안정성을 향상시켜 더 높은 위치까지 블록식 옹벽(1)을 적층시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

특히, 상술한 바와 같이 소일네일링(30)의 설치위치와 구조계산을 통해 산출된 높이 위치에 있는 블록식 옹벽(1) 간의 오차가 발생하더라도 이들을 결합하는 결합부재(20)가 이동 가능한 형태로 구성되어 있어 시공성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

더욱이, 연결부재(20)가 배치된 공간내에 콘크리트를 타설 및 양생시켜 형성된 콘크리트 보강층(40)을 형성하여 블록식 옹벽(1)과 절토사면(2)에 고정된 소일네일링(30)을 일체화시켜 구조적인 안정성을 더욱 향상시킬 수 있다.

아울러, 콘크리트 보강층(40) 내에 다수의 투수관(41)을 형성하여 상부에서 유입되는 물을 하부로 이동시키고, 이렇게 이동한 물은 유공관(5a)을 통해 외부로 배출될 수 있도록 하여 이 또한 구조적 안정성을 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있게 된다.

1 : 블록식 옹벽 1a : 갈고리 철근
2 : 절토사면
3 : 기초면
4 : 부직포
5 : 투수성 채움재 5a : 유공관
6 : 다짐면
10 : 수평바
20 : 연결부재
21 : 스파이럴 철근 22 : 철재고리 23 : 강봉 23a : 나사산
30 : 소일네일링
40 : 콘크리트 보강층 41 : 투수관

Claims (5)

1. 블록식 옹벽을 설치하고자 하는 위치의 절토사면에 소일네일링을 설치하는 제1 단계;
   블록식 옹벽을 설치할 지반을 터파기 하는 제2 단계;
   상기 제2 단계에서의 터파기한 공간 내의 바닥면에 채움 및 레벨링을 실시하여 블록식 옹벽을 배치하기 위한 기초면을 형성하는 제3 단계;
   상기 제3 단계에서 형성한 기초면에 블록식 옹벽의 적층시 최 하단에 배치하는 블록식 옹벽 설치 후 블록식 옹벽의 배면 바닥면에 유공관 및 투수성 채움재를 먼저 설치하고, 그 이후 블록식 옹벽을 다단형태로 적층하되, 일정 높이만큼 블록식 옹벽을 적층한 후에는 블록식 옹벽의 배면과 절토사면 사이에 투수성 채움재를 채움작업하는 제4 단계;
   상기 제4 단계에서 블록식 옹벽 및 투수성 채움재를 적층하는 과정을 반복하여 시공하되, 구조계산을 통해 산출된 높이에 적층되는 블록식 옹벽들의 배면에는 갈고리 철근 및 이에 결합하는 수평바를 형성하고, 절토사면에 고정 결합하는 소일네일과 갈고리 철근에 결합된 수평바를 연결할 수 있는 연결부재를 형성하여 일정 높이에 있는 블록식 옹벽을 고정시키는 제5 단계;
   상기 제5 단계에서 소일네일링 및 연결부재에 의해 고정된 블록식 옹벽들의 배면에 콘크리트를 타설 및 양생하여 콘크리트 보강층을 형성하는 제6 단계;
   상기 제6 단계 이후 계획된 높이까지 블록식 옹벽 및 투수성 채움재를 적층하여 시공을 완료하는 제7 단계;로 이루어져 있으며,
   상기 제4 단계에서의 연결부재는, 블록식 옹벽 배면에 형성된 갈고리 철근 내에 삽입하는 수평바에서 수평방향으로 이동가능하도록 결합되어 있는 스파이럴 철근이 형성되며, 상기 스파이럴 철근에 결합하는 원형 형상의 철재고리 및 소일네일과 철재고리를 연결하는 강봉으로 구성되어 소일네일의 위치에 따라 수평바에서 수평방향으로의 이동 및 상, 하 방향으로 방향을 조정하여 블록식 옹벽과 소일네일을 연결하는 것에 특징이 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 3단계 이후 절토사면과 채움재가 채워지는 하측면으로는 부직포를 형성하는 단계가 더 포함되어 있는 것에 특징이 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 제2 단계 및 제6 단계에서의 투수성 채움재는 입도가 20 ∼ 40mm인 것에 특징이 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서, 상기 제6 단계에서 콘크리트 타설시 콘크리트를 기준으로 상, 하로 물이 이동할 수 있는 투수관을 형성한 상태로 콘크리트를 타설 및 양생하는 것에 특징이 있는 가변형 연결구조와 소일네일링을 이용한 블록식 옹벽의 시공방법.

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