KR101993403B1 - 스트립형 섬유보강재와 블록 사이의 연결용 연결부재, 이를 구비한 보강토옹벽 및 그 시공 방법 - Google Patents

Abstract

전방 옹벽 벽체를 이루는 복수의 블록과, 블록에 고정되는 연결부재와, 일부가 연결부재에 결속되며 후방 토층 사이에 매립되는 스트립형 섬유보강재를 구비하여 이루어지는 보강토옹벽에 있어서, 연결부재는 커넥터와, 커넥터의 좌우 측방에 각각 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 회전가능하게 설치되는 블록연결부와 커넥터에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부를 구비하여, 블록 가운데 하단의 두 개의 블록이 좌, 우 횡방향으로 서로 인접하게 놓인 상태에서 커넥터는 상기 두 개의 블록 중간에 위치하고 좌, 우의 블록연결부는 두 개의 블록 상면과 블록의 상단에 놓이는 적어도 하나의 블록의 하면 사이에 위치하여 고정되고, 섬유보강재는 섬유보강재 연결부에 결속되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽 및 그 시공 방법과 이를 위한 연결부재가 개시된다.
본 발명에 따르면 보강토옹벽을 시공, 형성함에 있어서 간편하게 시공할 수 있고, 이런 시공을 통해서도 안정적으로 보강토옹벽을 시공, 유지할 수 있고, 보강토옹벽 및 그 시공 방법과 여기에 적합하게 사용될 수 있는 연결부재를 제공할 수 있다.

Description

스트립형 섬유보강재와 블록 사이의 연결용 연결부재, 이를 구비한 보강토옹벽 및 그 시공 방법{connector between block and stripe type textile reinforcement, retaining wall having the same and method of making the retaining wall}

본 발명은 토목구조 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토층과의 마찰력 및 결합력을 높일 수 있는 섬유보강재를 포함하는 보강토옹벽 및 그 시공 방법과 보강토옹벽의 섬유보강재와 블록 사이의 연결에 사용되는 연결부재에 관한 것이다.

토목공사에는 토목 구조물의 형태를 유지시키고 기능을 유지할 수 있도록 돕는, 다양한 재료로 만들어진 다양한 형태의 토목공사용 보강재가 사용될 수 있다. 이러한 토목공사용 보강재는 금속이나 다양한 섬유 및 합성수지의 결합, 압출성형, 피복 등에 의해 제조될 수 있으며 섬유보강재의 경우, 크게 직포형 및 부직포형 지오텍스타일, 지오멤브레인, 지오그리드, 지오네트, 지오매트, 지오메쉬 및 지오컴포지트 관련 제품으로 구분될 수 있다.

옹벽이란 토압력에 저항하여 흙이 무너지지 않게 세워지는 벽체를 말하는 것으로 중력식 옹벽, 역T형 및 L형 옹벽, 뒷부벽식 옹벽, 앞부벽식 옹벽 등의 콘크리트옹벽 형식과 최근에 사용실적이 많은 형식인 보강토 옹벽은 금속이나 섬유 재질의 보강재를 적당한 간격으로 배치하여 성토함으로써 옹벽과 같은 지지구조를 형성하게 된다.

주로 성토부에 적용되는 보강토 옹벽은 크게 콘크리트 패널을 사용하는 패널식 보강토 옹벽과 소형 블록을 사용하는 블록식 보강토 옹벽으로 구분할 수 있으며, 패널식은 보강재로 금속스트립 또는 띠형 섬유보강재를 사용하고 블록식에는 보강재로 대개 지오그리드가 적용되며 일부 띠형 섬유보강재가 적용되기도 한다.

보강토옹벽 시공의 한 예로서, 전면벽체가 토체구조물에 안정적으로 고정되도록 하기 위하여 바 형태의 수직부재와 수평부재가 직교되게 교차되어 전면벽틀이 만들어지고, 상기 수평부재 내측에 두께가 얇고 긴 형상의 금속 스트립들이 일정간격마다 체결되어 토체구조물 속에 앵커 고정됨으로써 보강토 옹벽이 형성되어진다.

금속재 스트립을 사용하는 경우, 전면벽 후방의 토체구조물에 앵커 고정되는 스트립을 전면벽틀에 견고하게 결합시키기 위하여 스트립의 일측을 U자형상으로 절곡하여 중첩형성시켜 볼트로 체결시키는 방법을 사용하였으나, 현실적으로 U자형상으로 절곡 성형하는 것은 시공이 어려워 시공상의 불편을 초래하는 문제점이 있었고, 스트립과 토사간에 별도의 마찰력이 형성되지 않아 토체구조물간의 분리현상 및 침하현상 등이 발생되며, 충분한 마찰력의 확보를 위하여 스트립의 길이를 연장시킬 경우에는 스트립을 절첩할 수 없기 때문에 운반이 곤란하며, 토체구조물의 부피가 크게 확대될 수밖에 없으므로 시공성 및 경제성이 크게 떨어지는 등의 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-0801480호에는 '옹벽의 지오그리드 결합구조'가 개시된다. 여기서는 도1과 같이 전면벽 후면의 수평부재에 지오그리드가 결합된 구조가 개시된다. 여기서는 전면벽이 보다 안정적으로 지면과 동체화되도록 하기 위하여 전면벽의 후면에 수직부재와 수평부재가 볼트 결합되고, 수평부재 내측으로 지오그리드가 결합됨으로써 토사와의 마찰력이 증가되어 전면벽이 토체구조물에 보다 안정적으로 고정되도록 하였다. 단, 여기서는 지오그리드를 전면벽에 고정하기 위해 결합 부속물이 다수 필요하고 시공이 번거로워지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허 제10-0302139호에는 '조립식 보강토 옹벽의 보강재 시공방법 및 당김기구'가 개시된다. 여기서는 여러 가닥의 폴리에스테르 섬유가 폴리에틸렌으로 피복성형된 롤형 띠 섬유보강재가 개시되고, 도2와 같은 중간 시공 형태를 보여준다.

여기서는 기존에 100∼150m 정도의 긴 띠가 두루마리 상태로 감겨져 설치작업시 보강재를 손으로 당겨서 풀어야 하고, 보강재를 보강토체 전방부인 옹벽 벽체의 연결부와 연속하여 핀으로 지그재그 형태로 결속시키기 위해 보강토체 후방엔 전방부인 옹벽 벽체와 평행하게 다수의 임시고정핀을 박아 연속하여 임시고정바를 설치하므로 인력 및 자재의 손실이 있었고, 보강재 연결 후 발생된 각각의 접힌 부분들의 느슨한 부분을 펴주기 위해 많은 작업이 필요하고, 수작업으로 보강재를 감싸 잡고 당기게 되므로 보강재의 두께 및 폭 증대가 어렵다는 점을 고려하고 고른 작업 시행을 위해 당김기구를 사용하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0615472호에는 도3과 같이 띠형 섬유보강재(10)의 선단부(F)가 좌우로 인접하는 2개 또는 그 이상의 블록에 형성된 보강재 삽입홈(22)에 동시에 연계하여 끼워진 것이 개시된다. 도시된 바와 같이 이 띠형 섬유보강재(10)는 개별적으로 설치되거나 지그재그식으로 연속하여 설치될 수 있다. 띠형 섬유보강재(10)가 연속하여 지그재그식으로 설치되는 경우 띠형 섬유보강재(10)의 후단부(R)는 선단부(F)에서와 동일하게 다중으로 접혀 반원형으로 세워진 상태에서 보강토체(30) 내부에 매립됨으로써 후단부(R)에서 수동지지저항력을 보유할 수 있도록 한다.

그러나, 섬유보강재가 블록 홈에 직접 결합되는 이런 형태는 보강토옹벽 내의 부분적인 토층 침하가 없고, 옹벽 벽체를 이루는 블록이 횡으로 뻗는 경우는 별 문제가 없으나, 일반적인 경우에서 벗어나 인접 도로의 선형이 급한 곡선을 이루어 옹벽이 심한 곡면을 형성해야 하거나, 토층 침하가 일부 발생하는 경우, 섬유보강재와 블록이 닿는 곳에서 섬유보강재가 꺾이는 형태를 이룰 수 있고, 특히 섬유보강재와 닿는 블록 부분이 각진 형태를 이루는 경우, 섬유보강재에 응력이 집중되어 부분적인 손상이나 파단의 염려가 커질 수 있다. 이런 연결부에서의 손상이나 파단은 전면블록의 균열 및 과도한 수평변위 등의 문제를 일으킬 수 있고, 심한 경우 구조물 붕괴의 원인이 될 수 있다.

기존의 연결방식은 보강재에 부분적인 손상의 원인이 되며, 이로 인해 블록과 보강재 간의 일체화가 저해되어 전면블록의 균열 및 돌출이 야기된다. 따라서 보다 안정한 블록식 보강토옹벽의 시공을 위해서는 새로운 형태의 연결방식이 요구되고 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0188122호의 '조립식 보강토 옹벽 지지용 띠형 보강재'에서는 기존의 띠형 섬유보강재가 섬유심재를 합성수지가 덮고 있는 단순한 띠형으로 이루어져 보강재의 길이에 비해 요구되는 마찰력이 작아 보강재 사용이 늘어나고 낭비가 뒤따르는 문제점을 언급하며, 보강재의 설치공간이 짧은 시공현장에서 사용할 경우 옹벽지지력이 감소되어 안전성이 저하되는 문제점도 언급하고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0378079호, 대한민국 공개특허 제10-2008-0053033호, 대한민국 등록특허 제10-0911150호 등에는 섬유로 보강된 보강부와, 합성수지로 이루어지고 길이 방향으로 배열된 다수의 천공구멍을 가지는 비보강부가 폭방향으로 번갈아 위치하며 길이 방향으로 길게 형성된 도4과 같은 섬유보강재가 개시된다.

띠형 섬유보강재로 보강토 옹벽을 시공할 때에는 흙과의 마찰력을 위해, 섬유보강재를 폭방향으로 매우 촘촘히 설치하고 섬유보강재 후단이나 중간중간에 섬유보강재를 토층에 안정적으로 고정시키기 위한 고정부재를 사용하거나, 후면 끝단에 U자형의 수동저항체를 형성하고 있다.

그러나, 이런 방법에 따른 섬유보강재와 흙과의 단순 접촉만으로는 표면마찰 저항력을 충분히 확보할 수 없고, 또한, 이런 방법에서는 토층부의 다짐작업시 U자형의 수동저항체가 온전히 형성되기도 어렵고 수동저항 역할을 수행하기에 한계가 있다.

따라서, 섬유보강재와 흙과의 마찰력을 개선시키기 위해 마찰 저항력이 향상된 새로운 형태의 섬유보강재를 적용할 필요가 있고, 앞서도 살펴보듯이 기존 방식에서는 블록과 섬유보강재 사이의 결합에서도 여러 문제가 발생할 수 있으므로 보강토옹벽의 안정성을 위해 전면 벽체인 블록과 섬유보강재를 견고하게 연결할 수 있는 방법이 요구된다.

대한민국 등록특허 제10-0801480호 대한민국 등록특허 제10-0302139호 대한민국 등록특허 제10-1087270호 대한민국 등록실용신안 제20-0188122호 대한민국 등록특허 제10-0615472호 대한민국 등록특허 제10-0378079호 대한민국 공개특허 제10-2008-0053033호 대한민국 등록특허 제10-0911150호

본 발명은 상술한 종래의 보강토옹벽 및 그 시공 방법의 문제점을 해결 혹은 경감하기 위한 것으로, 간편하게 시공할 수 있고, 이런 시공을 통해서도 안정적으로 보강토 옹벽을 유지할 수 있도록 하는 보강토옹벽 및 그 시공 방법과 여기에 적합하게 사용될 수 있는 연결부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 토층과의 마찰저항력을 향상시켜 토체구조물의 안정성을 확보하고, 보강토옹벽의 전면벽체인 블록과 섬유보강재 간의 결합부의 안정성과 효율성을 높일 수 있도록 하는 보강토옹벽 및 그 시공 방법과 이에 사용될 수 있는 연결부재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보강토옹벽은, 전방 옹벽 벽체를 이루는 복수의 블록과, 블록에 고정되는 연결부재와, 일부가 연결부재에 결속되며 후방 토층 사이에 매립되는 스트립형 섬유보강재를 구비하여 이루어지는 보강토옹벽에 있어서,

연결부재는 커넥터와, 커넥터의 좌우 측방에 각각 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 회전가능하게 설치되는 블록연결부와 커넥터에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부를 구비하여,

상기 블록 가운데 하단의 두 개의 블록이 좌, 우 횡방향으로 서로 인접하게 놓인 상태에서 커넥터는 상기 두 개의 블록 중간에 위치하고 좌, 우의 블록연결부는 상기 두 개의 블록 상면과 블록의 상단에 놓이는 적어도 하나의 블록의 하면 사이에 위치하여 고정되고, 섬유보강재는 섬유보강재 연결부에 결속되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 하단의 두 개의 블록의 상면에는 하방으로 뻗는 홀이나 종 홈이 있고, 상단의 적어도 하나의 블록의 하면에는 상방으로 뻗는 홀이나 종 홈이 있으며, 연결부재의 블록연결부의 단부에는 각각 상하로 뻗는 상향 연결가지와 하향 연결가지가 구비되어, 하향 연결가지는 연결형 블록의 하방으로 뻗는 홀이나 종 홈에 삽입되고, 상향 연결가지는 상단에 있는 블록의 하면에서 상방으로 뻗는 홀이나 종 홈에 삽입될 수 있다.

본 발명에서 복수의 블록 가운데 적어도 일부 블록은 상면의 횡방향 양 측에는 횡으로 뻗는 횡 홈(groove)이 설치된 연결형 블록이고, 블록연결부는 횡 홈에 삽입 설치되는 것일 수 있다.

본 발명에서 섬유보강재 연결부의 후단은 섬유보강재가 폭방향으로 접히지 않은 상태로 감기거나 걸릴 수 있도록 횡방향으로 뻗는 선형 강체부를 구비하며, 커넥터를 중심으로 상하방향 회전이동 가능하게 상기 커넥터에 결합되는 것일 수 있다.

본 발명에서 섬유보강재는 연결부재로부터 후방으로 길게 뻗도록 설치되며, 보강부와 비보강부가 횡방향 혹은 폭방향으로 번갈아 위치하도록 이루어지며, 보강부는 길이 방향으로 길게 뻗는 섬유심재와 섬유심재를 감싸는 합성수지층을 구비하고, 비보강부는 합성수지층을 구비하되 길이 방향으로 배열되는 천공구멍을 가지고, 천공구멍은 횡방향으로의 폭이 종방향으로의 폭보다 큰 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.

본 발명에서 섬유보강재의 비보강부는 보강부에 비해 폭이 적어도 2~5 배가 되며, 횡방향 전체 폭은 150 내지 300mm로 형성되고, 연결부재에 고정되지 않은 섬유보강재의 나머지 부분은 토층과의 결합 부재 없이 옹벽 벽체로부터 멀어지도록 후방으로 펼쳐진 상태로 토층에 매립되는 것일 수 있다.

본 발명의 보강토옹벽의 블록과 섬유보강재를 연결하는 연결부재는,

일방으로 전방 옹벽 벽체를 이루는 블록과 연결되며 다른 일방으로 후방 토층 사이에 매립되는 스트립형 섬유보강재와 결속되는 보강토옹벽용 연결부재에 있어서, 커넥터와, 커넥터의 좌우 측방에 각각 상기 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 회전가능하게 설치되는 블록연결부와, 상기 커넥터에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부를 구비하여 이루어질 수 있다.

본 발명의 연결부재에서 블록연결부의 단부에는 각각 상하로 뻗는 상향 연결가지와 하향 연결가지가 구비되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 연결부재에서 섬유보강재 연결부의 후단은 섬유보강재가 폭방향으로 접히지 않은 상태로 감기거나 걸릴 수 있도록 횡방향으로 뻗는 선형 강체부를 구비하며, 커넥터를 중심으로 상하방향 회전이동 가능하게 커넥터에 결합되는 것일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 보강토옹벽 시공 방법은,

복수의 하단 블록을 설치하는 단계, 하단 블록의 서로 인접한 두 블록 사이에 연결부재를 설치하는 단계, 복수의 하단 블록 및 연결 부재 위로 복수의 상단 블록을 설치하는 단계, 복수의 하단 블록에 맞는 레벨로 하단 토층을 형성하는 단계, 하단 토층 위에 상기 하단 블록 후방으로 섬유보강재를 설치하면서 섬유보강제 일부를 상기 연결 부재의 후단에 결속하는 단계, 하단 토층 및 섬유보강재 위로 상부 토층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어진다.

본 발명에 따르면 보강토옹벽을 시공, 형성함에 있어서 간편하게 시공할 수 있고, 이런 시공을 통해서도 안정적으로 보강토옹벽을 시공, 유지할 수 있다.

본 발명에 따르면 옹벽이 급한 곡면을 형성하거나, 시공후 토층 침하가 일부 발생하는 경우에도 본 발명의 연결부재를 사용하여 안정적으로 보강토옹벽을 형성하고 유지할 수 있다.

본 발명에서 천공 모양이 횡방향이 더 크도록 특화된 스트립형 섬유보강재를 이용하면 토층과 섬유보강재 사이의 종합적 마찰력을 증가시킬 수 있으므로, 종래의 보강토옹벽에 비해 보강토옹벽을 훨씬 간편하게 시공할 하면서도 안정적으로 보강토옹벽을 유지할 수 있다

도1 내지 도3은 종래의 보강토 옹벽 시공방법을 설명하기 위한 시공 상태 사시도,
도4은 종래의 스트립형 섬유보강재의 일 형태를 나타내는 평면도,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강토옹벽의 구조를 설명하기 위한 분해 사시도,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 보강토옹벽의 구조를 설명하기 위한 평면도,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재의 블록연결부의 동작을 설명하기 위한 평면도,
도8은 본 발명의 일 실시예에 따른 연결부재의 섬유보강재 연결부의 동작을 설명하기 위한 측면도,
도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 보강토옹벽의 토층 침하시의 양상을 설명하기 위한 측단면도이다.

이하 도면을 참조하면서 구체적 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도5를 참조하면, 옹벽이 설치될 부분의 하부는 도시되지 않은 기초 콘크리트층(미도시)이 설치된 후 그 위에 제1층 블록(110) 혹은 하단 블록이 블록과 블록 사이에 틈이 없도록 하여 횡으로 배열된다. 각 블록의 전방에 가까운 위치이면서 폭이 가장 큰 부분의 상면 및 하면에는 횡방향으로 횡 홈(120)이 형성되어 있다. 횡 홈(120)에는 대략 좌측단에서 1/4 및 3/4 위치에 상면 횡 홈과 하면 횡 홈을 위 아래로 연결하는 종 홀(130)이 형성되어 있다.

이 상태에서 연결부재(200)가 제1층 블록(110) 위에 설치된다. 연결부재(200)는 인접한 두 블록 사이에 위치하는 커넥터(210)와 이 커넥터의 좌우 측방에 각각 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 위에서 볼 때 도7과 같이 회전가능하게 설치되는 블록연결부(220)와, 이 커넥터(210)에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부(230)를 구비하여 이루어진다. 섬유보강재 연결부(230)는 도8에 도시된 것과 같이 커넥터(210)를 중심으로 상하방향 회전이동 가능하게 커넥터에 결합된다.

이런 회전이동 가능한 결합을 위해 가령, 커넥터에는 구형 홈이 형성되고, 블록연결부와 섬유보강재 연결부의 커넥터와의 연결단부는 이 구형 홈에 대응하는 구체로 형성되고, 구체가 구형 홈에 압입된 형태를 이룰 수 있다.

블록연결부(220)의 각 단부에는 각각 상하로 뻗는 상향 연결가지와 하향 연결가지로 이루어진 연결가지(240)가 구비된다. 섬유보강재 연결부(230)의 후단에는 도5 및 도6에 도시된 것과 같이 섬유보강재 연결부의 일부를 구성하는 이등변 삼각형 고리가 있고, 삼각형 밑변에 해당하는 횡으로 뻗는 부분에는 섬유보강재 일부가 폭방향으로 접히지 않은 상태로 감기거나 걸려 결속될 수 있다. 섬유보강재가 결속되도록 횡방향으로 뻗는 부분을 선형강체부(235)라 할 수 있다.

블록연결부(220)는 커넥터(210) 좌 우측 블록(110)의 상면 횡 홈(120)에 안착되어 적어도 일부 두께가 상면 횡 홈(120)에 삽입된 상태를 이룬다. 각 블록연결부(220) 끝단에 있는 연결가지(240)의 하향 연결가지는 상면 횡 홈(120)의 종 홀(130)에 삽입되어 고정된다. 종 홀(130)과 연결가지(240) 사이에는 어느 정도 유격이 존재한다.

따라서, 블록(110)이 횡방향 직선상으로 배열되는 경우는 물론이고 횡방향으로 약간의 경사 각도를 가지면서 곡선상으로 배열될 때에도 블록(110) 사이의 유격과 종 홀(130)과 연결가지(240) 사이의 유격 등을 이용하여 블록(110)에 연결부재(200)를 결합시킬 수 있다.

연결부재(200)가 제1층 블록(110) 위에 설치된 상태에서 제2층 블록(310) 혹은 상단 블록을 설치한다. 여기서는 제1층 블록(110)의 인접한 두 블록 사이에 제2층 블록(310)의 중심이 오도록 겹쳐 쌓기를 하여 도6의 점선으로 표시된 블록과 같이 놓이는 것으로 한다.

연결부재(200)의 두 블록연결부(220)의 끝단에 있는 연결가지(240) 중 상향 연결가지는 제2층 블록(310)의 하면의 횡 홈에 있는 두 종 홀(330)에 삽입된다. 이런 방식으로 제2층 블록(310)이 설치되면, 연결부재(200)의 섬유보강재 연결부(230)를 위쪽으로 회전시켜 일시적으로 제2층 블록(310) 하면에 고정한 상태로 둔다.

이런 방식으로 옹벽을 이룰 블록을 필요한 높이만큼 반복하여 쌓아 형성할 수 있다.

일단 제1층 블록(110)이 쌓이면 그 후방으로 물빠짐이 좋은 큰 입자의 자갈층이나 잡석층(150)을 일정 폭 형성하고, 다시 그 후방으로 입자가 작은 흙더미를 공급하고 평탄화와 다짐 작업을 통해 하단 토층(160)으로 형성할 수 있다. 하단 토층(160) 형성은 물론 제2층 블록(310)이나 제3층 블록(미도시)을 형성한 뒤에도 형성할 수 있다.

하단 토층(160)을 형성한 뒤에는 연결부재의 고정을 풀고 선형강체부(235)에 스트립형 선형보강재(500)를 결속시킨다.

선형보강재(500)는 연결부재(200)로부터 종래의 도3의 하단 토층에 설치된 선형보강재와 같이 단순히 직후방으로 길게 뻗도록 설치될 수도 있고, 종래의 도2에서 보이듯이 선형강체부를 휘감은 상태로 두 부분이 서로 일정 각을 이루도록 후방으로 길게 뻗도록 설치될 수 있으며, 여기서는 도6에 보듯이 후자의 형태를 이루는 것으로 한다.

또한, 선형보강재(500)의 후단도 도3의 하단 토층에 설치된 것과 같이 자유단으로 할 수도 있고, 도6의 선형강체부와의 결속과 같이 후단에서도 별도 부재를 휘감으면서 연결되어 선형보강재 전체가 위에서 볼 때 지그재그 형태를 이루도록 할 수도 있다.

여기서 스트립형 선형보강재(500)는 보강부와 비보강부가 횡방향 혹은 폭방향으로 번갈아 위치하도록 이루어지며, 보강부는 길이 방향으로 길게 뻗는 섬유심재와 섬유심재를 감싸는 합성수지층을 구비하고, 비보강부는 합성수지층을 구비하되 길이 방향으로 배열되는 천공구멍을 가지고, 천공구멍은 횡방향으로의 폭이 종방향으로의 폭보다 크게 형성되어 있다. 섬유보강재의 비보강부는 보강부에 비해 폭이 2~5배가 되며, 횡방향 전체 폭은 150 내지 300mm로 형성된다.

하단 토층(160) 위에 스트립형 선형보강재를 설치한 후에는 상단 토층을 형성한다. 물론, 상단 토층은 제2층 블록이 이미 형성된 상태에서 설치한다. 각 토층을 형성할 때에는 흙을 쏟아붇고 상면을 평평하게 고르면서 압력을 가해 다짐작업을 한다.

상단 토층 위로 다시 스트립형 선형보강재를 설치하고 다음 상단 토층을 형성하는 과정을 전체 토층이 옹벽에 맞추어 원하는 높이에 이를 때까지 되풀이하게 된다.

이런 스트립형 섬유보강재를 사용하면 천공구멍은 상부 토층과 하부 토층이 서로 연결된 부분을 이루고, 천공구멍을 통해 흙기둥이 지나는 형태가 된다. 옹벽에서 전방으로 토압이 작용하여 스트립형 섬유보강재가 길이방향으로 힘을 받을 경우, 천공구멍을 채우는 토층 혹은 흙기둥은 스트립형 섬유보강재가 길이방향으로 움직이는 것에 저항하게 된다. 이런 억제력은 토층과 직접 닿아 토층에 길이방향 힘을 작용시키는 천공구멍의 내면 면적에 비례하고, 더 정확하게는 이 내면 면적 가운데 옹벽을 향하는 성분의 면적에 비례하므로 천공구멍의 횡방향 폭이 클수록, 천공구멍의 깊이가 깊을수록, 천공구멍의 숫자가 많을수록 커져 종래의 스트립형 섬유 보강재에 비해 큰 억제력을 가질 수 있고, 옹벽이 전방으로 튀어나오는 배부름 현상이 발생하거나, 옹벽 자체 변형이 지나쳐 옹벽이 파괴되는 것을 효과적으로 막을 수 있다.

또한, 천공구멍을 종방향보다 횡방향으로 길게 형성함에 의해 보강재의 비보강부의 폭이 확대되고 스트립형 섬유보강재(500))의 전체 폭이 확대되는 경우, 단위 길이당 접촉면적이 증가하여 토압에 의한 스트립형 섬유보강재(500)의 마찰력이 증가되면서, 스트립형 섬유보강재(500)의 종방향 이동(길이방향 이동) 을 억제하여 옹벽이 변형되거나 붕괴하는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

도9는 본 발명의 실시예를 이루는 보강토옹벽을 길이 방향으로 수직하게 자른 단면을 나타내는 측단면도이다.

여기서는 하단 블록(110) 위에 상단 블록(310)이 놓이고, 상단 블록(310) 하면의 횡 홈과 하단 블록의 상면의 횡 홈(120) 사이에 커넥터(210) 및 블록연결부(미도시)가 설치되고, 커넥터(210) 후방에 결합된 섬유보강재 연결부(230)는 커넥터(210)를 중심으로 도면상 시계방향으로 회전 이동하여 섬유보강재 연결부(230) 후방 끝단의 선형강체부(235)가 정상 위치보다 다소 아래로 이동한 것을 볼 수 있다.

이런 이동은 보강토옹벽 형성 후에 블록으로 이루어진 옹벽은 그 높이를 유지한 상태로 후방 토층(160, 360)이 전반적으로 침하되어 아래로 이동하여 이루어진 것이다. 이런 침하는 기반 토양층의 침하때문에 발생할 수도 있고, 각 토층의 다짐 작업이 충분하지 않아 하단 토층들이 압착되면서 그 상부 토층들이 차례로 침하되어 발생한 것일 수도 있다.

블록과 토층 사이의 잡석층(150, 350) 혹은 자갈층은 블록과 토층 사이에서 다소 경사진 형태를 가지고 있으며, 하단 토층(160) 위에 있는 섬유보강재(500)도 토층 침하와 함께 아래로 이동되어 있다.

이런 경우, 연결부재의 섬유보강재연결부(230)의 선형강체부(235)는 잡석층(150,350) 및 토층(160, 360) 하강에 의해 섬유보강재(500)와 함께 아래로 이동되고, 커넥터(210)와의 연결단은 블록(110, 310)이 침하되지 않은 상태이므로 그 높이가 유지된다. 결국 섬유보강재 연결부(230)는 전방에서 후방으로 가면서 아래로 이동되어 경사진 형태를 이루고 있다.

그러나, 이런 경우라도 커넥터(210)와 섬유보강재 연결부(230) 사이의 결합이 충분한 범위에서 회전이동이 자유롭게 이루어질 수 있는 결합이므로 연결부재나 섬유보강재(500)의 훼손과 같은 문제는 없게 된다.

더욱이, 연결부재의 블록연결부와 블록 사이에는 횡 홈이나 종 홀과 연결부재 사이에는 유격이 있으므로 이들 부분의 결속 상태를 그대로 유지하고 연결부재의 큰 변형이나 파손을 억제하는 역할을 할 수 있다. 마찬가지로 선형강체부(235)와 섬유보강재 사이의 결속도 섬유보강재(500)의 별다른 훼손 없이 유지될 수 있다.

한편, 연결부재는 그 기계적 강도를 고려하여 금속 선재나 봉재로 주로 이루어지지만 금속 대신에 충분한 강도를 가지고 쉽게 부러지지 않는 고강도 섬유강화플라스틱(FRP) 재질로 이루어질 수도 있다. 연결부재의 자체 탄성 및 강성으로 인하여 보강토 옹벽의 결합관계가 유지되는 측면도 있다.

즉, 이상의 실시예들에서 연결부재는 횡으로 배열된 인접 블록을 서로 결합시키고, 상단 블록과 하단 블록 사이의 상호 위치를 일정 범위 내에서 유지시키며, 블록과 섬유보강재 사이에서 이들을 서로 결합시키는 역할을 하며, 섬유보강재는 후방 보강토와의 마찰에 의해 보강토와 옹벽 사이의 결합을 견고하게 유지하는 역할을 하여 결국, 보강토옹벽 전체를 이루는 블록, 섬유보강재, 보강토가 비록 일정 범위에서 서로 위치가 변화할 수 있지만 큰 변화를 방지하여 구조를 안정적으로 유지시키는 역할을 하게 된다.

한편, 제1층 블록과 제2층 블록 혹은 하단 블록과 상단 블록 사이의 결합을 견고히 하거나, 같은 층을 이루는 횡방향으로 배열된 블록들 사이의 결합을 견고히 하기 위해 이들 사이에 후속적으로 모르타르나 기타 접착층을 더 개재시킬 수 있다.

섬유보강재의 천공구멍은 이상 실시예에서는 타원 혹은 트랙 형태를 보이고 있지만, 다이아몬드형(마름모꼴), 직사각형 등도 물론 가능하다.

섬유보강재에서 연결부재의 섬유보강재 연결부와 결속되지 않은 나머지 부분은 블록 후방으로 직선으로 길게 펼쳐져 하부 토층의 상면에 그대로 놓인 채 별다른 토층과의 결합부재에 의한 결합 없이 단순히 상부 토층으로 덮여 일종의 자유단을 형성할 수 있다. 이런 자유단 상태가 가능한 것은 본 실시예의 섬유보강재가 폭이 넓고, 천공구멍도 횡방향 폭이 길이방향 폭보다 넓어 토층과의 마찰 결합력이 우수하기 때문이다.

단, 상부 토층(360)을 형성하기 전에 하부 토층(160) 위에 놓인 스트립형 섬유보강재(500)의 자유단을 임시적으로 고정하기 위해 하부 토층 상면에 옹벽을 위한 각 층 블록이 배열된 횡방향과 평행하게 달리는 자유단 고정 선재(미도시)가 설치될 수 있다. 이 고정 선재는 자체가 자유단을 고정할 뿐이며 하부 토층과 섬유보강재를 결합시키지는 않도록 이루어진다.

이러한 섬유 보강재는 보강부에서는 각 가닥이 폴리에스터 필라멘트사로 이루어지고 다수 가닥의 섬유가 결합되어 몇 본으로 구분되는 섬유심재를 이루고, 섬유심재는 합성수지층으로 덮여 있다. 비보강부는 섬유심재가 없이 합성수지층만으로 이루어진다. 섬유심재의 두께만큼 보강부가 비보강부보다 더 두껍게 형성되어 보강부와 비보강부의 경계에는 단차가 형성될 수도 있지만, 본 실시예에서 섬유심재는 합성수지층에 매몰되고 보강부와 비보강부가 별다른 단차 없이 실질적으로 같은 두께로 형성된다.

섬유심재용 섬유로는 폴리에스테르(PET) 등 유기 합성섬유가 많이 사용되지만 높은 인장강력, 낮은 인장변형률과 낮은 크리프 변형 특성을 갖는 다른 고강도 섬유(아라미드, 탄소섬유, 유리섬유 등)를 단독 또는 폴리에스테르 섬유와 함께 복합으로 사용할 수 있다.

합성수지층을 이루는, 섬유심재를 충분히 보호할 수 있는 내시공성 합성수지로는 고밀도폴리에칠렌(HDPE)가 주로 사용되지만 저밀도폴리에칠렌, 폴리프로필렌 등 폴리올레핀 계열의 합성수지나, 또 다른 재질의 가령 PVC 등 가소성 합성수지가 사용될 수 있다. 이때, 내시공성을 위해 심재를 충분히 보호받도록 고분자 합성수지가 피복되는 것이 바람직하다.

이런 섬유보강재는 섬유심재와 함께 합성수지를 압출가공하는 것에 의해 주로 이루어질 수 있다. 이때 섬유심재 혹은 섬유심재를 이루는 섬유가닥(원사)은 길이 방향으로 당겨진 상태로 합성수지와 함께 압출되고 냉각되어 스트립형 섬유보강재를 형성한 것일 수 있으며, 이런 조건을 통해 본 발명의 스트립형 섬유보강재는 신율을 줄이고, 인장강도를 증가시킬 수 있다.

압출기에서는 히터를 이용하여 130~220℃ 정도로 LLDPE, LDPE, HDPE, PP 등 고분자수지를 용융시켜고 스크류를 통해 용융된 합성수지를 밀어 섬유심재에 피복시킬 수 있다.

이상에서는 한정된 실시예를 통해 본 발명을 설명하고 있으나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 설명된 것일 뿐 본원 발명은 이들 특정의 실시예에 한정되지 아니한다.

따라서, 당해 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 토대로 다양한 변경이나 응용예를 실시할 수 있을 것이며 이러한 변형례나 응용예는 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

110, 310: 블록 120, 320: 횡 홈
130, 330: 종 홀 150, 350: 잡석층
160, 360: 토층 200: 연결부재
210: 커넥터 220: 블록연결부
230: 섬유보강재 연결부 235; 선형강체부
240: 연결가지

Claims (10)

1. 전방 옹벽 벽체를 이루는 복수의 블록과, 상기 블록에 고정되는 연결부재와, 일부가 상기 연결부재에 결속되며 후방 토층 사이에 매립되는 스트립형 섬유보강재를 구비하여 이루어지는 보강토옹벽에 있어서,
   상기 연결부재는 커넥터와, 상기 커넥터의 좌우 측방에 각각 상기 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 회전가능하게 설치되는 블록연결부와 상기 커넥터에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부를 구비하며,
   상기 블록에서 상면에는 하방으로 뻗는 홀이나 종 홈이 있고, 하면에는 상방으로 뻗는 홀이나 종 홈이 있으며, 상면의 횡방향 양 측에는 횡으로 뻗는 횡 홈(groove)이 설치되고,
   상기 연결부재의 상기 블록연결부의 단부에는 각각 상하로 뻗는 상향 연결가지와 하향 연결가지가 구비되어, 상기 하향 연결가지는 상기 블록의 하방으로 뻗는 홀이나 종 홈에 삽입되고, 상기 상향 연결가지는 상기 블록의 상단에 있는 블록의 상방으로 뻗는 홀이나 종 홈에 삽입되고,
   두 개의 상기 블록이 좌, 우 횡방향으로 서로 인접하게 놓인 상태에서 상기 커넥터는 상기 블록들 중간에 위치하고 좌, 우의 상기 블록연결부는 상기 횡 홈에 삽입 설치되어 좌, 우의 상기 블록 상면과 상기 블록의 상단에 놓이는 블록의 하면 사이에 위치하여 고정되고,
   상기 섬유보강재는 상기 섬유보강재 연결부에 결속되어 상기 연결부재로부터 후방으로 길게 뻗도록 설치되며, 보강부와 비보강부가 횡방향 혹은 폭방향으로 번갈아 위치하도록 이루어지며, 상기 보강부는 길이 방향으로 길게 뻗는 섬유심재와 상기 섬유심재를 감싸는 합성수지층을 구비하고, 상기 비보강부는 합성수지층을 구비하되 길이 방향으로 배열되는 천공구멍을 가지고, 상기 천공구멍은 횡방향으로의 폭이 종방향으로의 폭보다 크고, 상기 비보강부는 상기 보강부에 비해 폭이 적어도 2~5배가 되며, 상기 섬유 보강재는 횡방향 전체 폭은 150 내지 300mm로 형성되고,
   상기 연결부재에 고정되지 않은 상기 섬유보강재의 나머지 부분은 상기 토층과의 결합 부재 없이 상기 옹벽 벽체로부터 멀어지도록 후방으로 펼쳐진 상태로 토층에 매립되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부재의 상기 섬유보강재 연결부의 후단은 상기 섬유보강재가 폭방향으로 접히지 않은 상태로 감기거나 걸릴 수 있도록 횡방향으로 뻗는 선형 강체부를 구비하며, 상기 선형 강체부는 상기 커넥터를 중심으로 상하방향 회전이동 가능하게 상기 커넥터에 결합되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽.
5. 삭제
6. 삭제
7. 일방으로 전방 옹벽 벽체를 이루는 블록과 연결되며 다른 일방으로 후방 토층 사이에 매립되는 스트립형 섬유보강재와 결속되는 보강토옹벽용 연결부재에 있어서,
   커넥터와, 상기 커넥터의 좌우 측방에 각각 상기 커넥터를 중심으로 좌우로 뻗으며 회전가능하게 설치되는 블록연결부와 상기 커넥터에서 후방으로 뻗는 섬유보강재 연결부를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽용 연결부재.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 블록연결부의 단부에는 각각 상하로 뻗는 상향 연결가지와 하향 연결가지가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽용 연결부재.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
   상기 섬유보강재 연결부의 후단은 상기 섬유보강재가 폭방향으로 접히지 않은 상태로 감기거나 걸릴 수 있도록 횡방향으로 뻗는 선형 강체부를 구비하며, 상기 선형 강체부는 상기 커넥터를 중심으로 상하방향 회전이동 가능하게 상기 커넥터에 결합되는 것을 특징으로 하는 보강토옹벽용 연결부재.
10. 복수의 하단 블록을 설치하는 단계,
    상기 하단 블록의 서로 인접한 두 블록 사이에 제 7항 내지 제8항 중 어느 하나에 따른 연결부재를 설치하는 단계,
    상기 복수의 하단 블록 및 상기 연결 부재 위로 복수의 상단 블록을 설치하는 단계,
    상기 복수의 하단 블록에 맞는 레벨로 하단 토층을 형성하는 단계,
    상기 하단 토층 위에 상기 하단 블록 후방으로 섬유보강재를 설치하면서 상기 섬유보강재 일부를 상기 연결 부재의 후단에 결속하되 상기 섬유보강재는 상기 연결부에 결속되어 상기 연결부재로부터 후방으로 길게 뻗도록 설치되며, 보강부와 비보강부가 횡방향 혹은 폭방향으로 번갈아 위치하도록 이루어지며, 상기 보강부는 길이 방향으로 길게 뻗는 섬유심재와 상기 섬유심재를 감싸는 합성수지층을 구비하고, 상기 비보강부는 합성수지층을 구비하되 길이 방향으로 배열되는 천공구멍을 가지고, 상기 천공구멍은 횡방향으로의 폭이 종방향으로의 폭보다 크고, 상기 비보강부는 상기 보강부에 비해 폭이 적어도 2~5배가 되며, 상기 섬유보강재는 횡방향 전체 폭은 150 내지 300mm로 형성된 것을 사용하는 단계,
    상기 연결부재에 고정되지 않은 상기 섬유보강재의 나머지 부분은 상기 토층과의 결합 부재 없이 상기 옹벽 벽체로부터 멀어지도록 후방으로 펼쳐진 상태로 상기 하단 토층 및 상기 섬유보강재 위로 상부 토층을 형성하는 단계를 구비하여 이루어지는 보강토옹벽 시공 방법.

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