KR20030011206A - 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강재 전면틀과 식생매트를 이용하여 옹벽전면을 마감처리하고 전면틀 배면의 성토부에 지오그리드 보강재를 설치하여 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 식물의 생육환경을 조성하는 보강토 옹벽에 관한 것으로,

상하로 연결되는 복수의 수직평강재(11)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(12)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(10)과, 상기 전면틀(10)의 배면에 부착되는 식생매트(20)와, 상기 전면틀(10)의 소정높이마다 장착되는 결속부재(30)에 연결되면서 배면측 성토부(A)내로 연장되어 매설되는 보강재로 구성되어, 전면틀 (10)과 함께 성토재와 보강재의 마찰저항으로 토압을 분담하여 보전되고 식생매트 (20)를 통해 전면의 식생을 유도하도록 된 옹벽에 있어서, 상기 보강재는 가로띠 (41)와 세로띠(42)가 일연체로 연속·반복되는 그물망 형태의 지반강화용 지오그리드(40)가 사용되며, 그 지오그리드(40)가 상기 전면틀(10)에 장착되는 결속부재 (30)에 연결되면서 성토부(A)속에 수평하게 포설되어서 성토재의 강도를 증가시키며, 상기 성토재는 양질의 토사를 사용하여 그 안에 매립되는 상기 지오그리드(40)가 손상되지 않고 보전되게 한 것을 특징으로 하는 기술구성을 제공한다.

Description

강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽{Reinforced Earth Retaining-Wall for using Steel-Frame and Geogrid}

본 발명은 자연적으로 형성되거나 도로·철도·하천제방 등의 조성에 따른 사면을 보호하여 토사의 붕괴나 유출을 방지하기 위한 옹벽에 관한 것으로, 특히 강재 전면틀과 식생매트를 이용하여 옹벽전면을 마감처리하고 전면틀 배면의 성토부에 지오그리드로 된 보강재를 설치하여 구조적인 안정성을 확보하는 동시에 식물의 생육환경을 조성하는 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽에 관한 것이다.

우리나라의 경우 지금까지 도로·철도의 사면, 공원지역의 비탈면이나 하천제방, 해안도로 등의 옹벽을 공사함에 있어서, 토양안정과 경사면보호라는 측면을 최우선으로 중요시하여 전면을 철근콘크리트 구조물이나 콘크리트제 블록 또는 콘크리트제 패널로 마감한 옹벽이 주류를 이루고 있다.

이러한 콘크리트류 옹벽들은 성토재의 배면 측방토압을 상쇄시켜 전도를 방지하기 위한 조치가 필수적으로 요구되므로 대개의 경우 배면 성토부의 내부에 보강부재를 매립한 보강토 공법을 사용하고 있다.

종래, 위와 같이 성토부의 내부에 보강부재를 매립한 보강토 옹벽 중 대표적인 예로서 도1의 도시와 같은 블록식 보강토 옹벽이 알려져 있다.

이 보강토 옹벽은 콘크리트제 블록재(1)들을 기초콘크리트 위에 단계별로 적층시킨 구성의 전면으로 축조된다.

그리고, 블록재(1)들의 배면측에는 띠형상의 강판보강재(2)들을 일정간격마다 고정하고, 이 강판보강재(2)들을 성토부(3)쪽으로 수평하게 연장시켜 매립하고 있다.

이와 같이 성토부(3) 속에 매립된 강판보강재(2)는 성토재의 토압에 의해 그 위치가 보전되므로 블록재(1)들로 축조된 옹벽을 성토측으로 인장하게 되어 측방 토압에 의한 옹벽의 전도를 방지하게 된다.

하지만, 상기와 같이 콘크리트제 블록을 이용하여 전면을 축조하고 있는 종래의 보강토 옹벽은 블록재들의 중량이 크기 때문에 운반이 어렵고 현장에서의 시공이 어려운 것은 물론, 자재 구입비용이 높아 전체적인 공사비가 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

그리고, 콘크리트 블록 자체에 배수기능이 없어 자갈 등으로 뒷채움공사를 실시하고는 있으나, 배수가 원활하게 이루어지지 않아 수압에 의해 붕괴될 위험성이 상존하는 등 구조적인 안정성을 확보하는데 큰 어려움이 있었다.

더욱이, 콘크리트 블록에 의한 옹벽구조물은 현장주변의 자연환경과 전혀 조화되지 않는 회색의 외관을 제공하여 도회경관을 크게 해치고 있으며, 원래의 도로변이나 하천의 자연 생태계와는 이질적이어서 식물이나 미생물·소동물 등의 자연 생태환경을 악화시키는 요인이 되고 있다.

또한, 상기와 같이 성토부 보강용으로 사용되는 강판보강재는 절첩할 수 없기 때문에 운반이 곤란하며, 필요한 마찰력을 얻기 위해서는 10m이상 길이의 보강재가 필요하게 되는 경우가 있는데, 이 경우 보강재들을 연결해야 하므로 시공이 까다로울 뿐만 아니라, 성토재와 강판보강재와의 사이에 충분한 마찰력을 얻는데 어려움이 있어 옹벽의 구조적 안정성을 확보하는데 실패하는 등 여러 문제점이 있었다.

이에 따라, 최근 상기한 바와 같은 콘크리트제 블록식 보강토 옹벽에서 나타나는 제반 문제점을 해결하기 위해, 일본국 공개특허공보 평9-328761호에서 강재 전면틀로 옹벽의 전면을 구축하고 성토부의 보강재로서 체인을 사용하고 있는 기술을 개시한 바 있다.

이 선행기술에 의한 옹벽구조는 도2a 및 도2b의 도시와 같이, 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(4a)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(4b)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(4)과, 상기 전면틀(4)의 배면측에 부착되는 식생매트(5)와, 상기 전면틀(4)에서 수직평강재(4a)들의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부 (6)내에 수평하게 뻗은 상태로 매설되는 체인보강재(7)로 구성된 것을 기술구성상의 특징으로 하고 있다.

이와 같이 구성되는 선행기술은 격자형의 강재 전면틀(4)과 식생매트(5)를통해 옹벽전면의 식생을 유도하고, 성토재와 체인보강재(7)의 마찰저항으로 옹벽전면을 지지한다.

따라서, 상기와 같이 구성된 선행기술에 의하면, 옹벽전면을 이루는 강재 전면틀과 식생매트의 구성자재가 콘크리트 블록에 비해 현저히 가볍기 때문에 운반이 용이하고, 현장에서 효율적인 작업이 가능하다.

특히, 옹벽 전면에 식물의 정착 및 생육에 유리한 기반을 조성하여 줌으로써 녹화를 달성하는 환경친화적인 토목구조물을 제공하는 장점이 있다.

그러나, 본 출원인이 상기한 선행기술을 현장에 도입시킨 결과 몇가지 부분에서 미흡한 점이 나타났다.

그 미흡한 점들 중 하나는, 상기한 선행기술은 옹벽의 설계높이에 따라 여러단계로 나누어서, 하부 1개층의 전면틀(4)을 설치하고, 그 전면틀(4)의 수직평강재 (4a)에 체인보강재(7)를 연결하여 배면측으로 늘어뜨리고, 그 체인보강재(7)의 후단에 금속제로 된 지압앵글(8)를 걸어 놓고, 또한 체인의 중간중간에 강봉(9)을 가로로 질러 놓고, 전면틀(4)의 배면에 성토한 다음, 그 상부에서 위와 같은 방식으로 반복시공하게 되는데, 성토부를 보강하기 위한 방법상에서 문제가 있다.

즉, 상기한 선행기술은 체인보강재의 후단에 금속제 지압앵글을 걸어 놓고, 이에 더하여 체인보강재의 중간 중간에 강봉을 일일이 삽입하여 보강하기 때문에, 이들의 시공이 복잡하고 공력이 과도하게 소요되며 공사기간이 길어지는 문제점이 있었다.

그리고, 금속재 보강재들의 특성상 유연성이 적고 듬성듬성 배치할 수 밖에 없기 때문에 옹벽 전면을 성토부 측으로 인장하여 지지하는 마찰 저항력 및 상부하중을 감당하기 위한 토사 보강효과를 만족스럽게 얻을 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 체인보강재·지압앵글·강봉 등은 모두 금속으로 제작되는데, 그것들 자체가 고가일 뿐만 아니라, 설치 후 이들의 부식을 방지하기 위해 특수하게 아연도금된 것을 사용해야 하므로 자재 제작비가 더욱 상승하여 성토재의 보강효과에 비해 매우 비경제적인 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 녹화가 가능하도록 강재 전면틀로 구축되어지는 보강토 옹벽에 있어서, 전면틀의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부내에 매설되는 보강재로서 유연성이 좋고 토사 보강효과가 높으며 구입비가 저렴한 지오그리드를 사용하는 동시에 지오그리드를 전면틀에 견고하면서도 안전하게 구속시켜 뒷채움 성토재의 불규칙한 침하가 발생되거나 또는 큰 인장력이 가해지더라도 지오그리드가 결속부재로부터 분리되지 않게 함으로써, 시공이 편리하고 경제적이면서 옹벽구조물의 안정성을 보장하여 주기 위한 강재 전면틀과 지오그리드를 이용한 보강토 옹벽을 제공하는데 있다.

도1은 종래 콘크리트 블록과 강판보강재를 이용한 보강토 옹벽의 일측단면도

도2a 및 도2b는 종래 선행기술에 의한 강재 전면틀과 체인보강재를 사용한 보강토 옹벽의 도면

도3a는 본 발명의 제1실시예에 의한 보강토 옹벽의 일측단면도

도3b는 본 발명의 제1실시예에 의한 보강토 옹벽의 발췌사시도

도4a는 본 발명의 제2실시예에 의한 보강토 옹벽의 일측단면도

도4b는 본 발명의 제2실시예에 의한 보강토 옹벽의 발췌사시도

도5a는 본 발명의 제3실시예에 의한 보강토 옹벽의 일측단면도

도5b는 본 발명의 제3실시예에 의한 보강토 옹벽의 발췌사시도

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10:전면틀 11:수직평강재 12:수평봉강재

20:식생매트 21:철그물망 30:결속부재

31:걸고리 40:지오그리드 41:가로띠

42:세로띠 51:걸침봉 52:긴결재

A:성토부

본 발명에 의한 보강토 옹벽은, 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(11)와좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(12)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(10)과, 상기 전면틀(10)의 배면에 부착되는 식생매트(20)와, 상기 전면틀(10)의 소정높이마다 장착되는 결속부재(30)에 연결되면서 배면측 성토부(A)내로 연장되어 매설되는 보강재로 구성된다는 점에 있어서는 종래 일본국에서 알려진 선행기술과 기술적 개념을 같이 한다.

다만, 본 발명은 상기 보강재로서 가로띠(41)와 세로띠(42)가 일연체로 연속·반복되는 그물망 형태의 지반강화용 지오그리드(40)가 사용되며, 그 지오그리드 (40)가 상기 전면틀(10)에 장착되는 결속부재(30)에 연결되면서 성토부(A)속에 수평하게 포설되어서 성토재의 강도를 증가시키며, 상기 성토재는 양질의 토사를 사용하여 그 안에 매립되는 상기 지오그리드(40)가 손상되지 않고 보전되게 한 것을 기술구성상의 기본적인 특징으로 한다.

이와 같은 특징의 기술구성을 갖는 본 발명은 전면틀과 함께 인장력에 강하고 유연성이 좋은 지오그리드를 흙속에 수평으로 설치하여 성토재의 강도를 증가시킨 합성구조체로서, 뒷채움 흙과 지오그리드간 마찰 저항력으로 토압을 분담하여 옹벽을 보전하고, 식생매트를 통해 전면의 식생을 유도하여 준다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 실시예들에 따른 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3a 내지 도5b에는 본 발명의 실시예들에 따른 보강토 옹벽이 도시되어 있으며, 이들 각 실시예에 의한 도면들에서 동일한 명칭이 부여되는 구성요소는 동일한 부호로 표시하였다.

본 발명에 따른 보강토 옹벽을 실시함에 있어서, 강재 전면틀(10)은 흙이 무너져 내리는 것을 방지하기 위해 보강토의 전면에 설치되는 구조부로서, 그 조립부재인 수직평강재(11) 및 수평봉강재(12)는 아연 도금된 금속제를 사용한다.

식생매트(20)는 식생을 주도적으로 유도하기 위하여 설치되는 것으로서 지오그리드(geogrid)가 포함되어 있으며, 전면틀(10)의 조립을 완료한 후, 전면틀(10)의 배면에 먼저 철그물망(21)을 설치하고 나서, 그 철그물망(21)의 배면에 결속시켜 부착한다.

결속부재(30)는 금속으로 만들어지며 내부식성에 강하도록 그 표면을 아연도금 처리한다.

이 결속부재(30)는 전면틀(10)의 수직평강재(11)들에 그 일단부가 볼트체결되어 장착되고 성토부쪽으로 위치하는 타단부에는 걸고리(31)가 구비된다.

지오그리드(40)는 전면틀(10)에 연결해서 옹벽 구조물의 계획에 따라 뒷채움 흙속에 적당한 길이로 배치하여 자체의 인장강도와 흙과의 마찰력으로 토압에 저항하여 주는 구성재이다.

이 지오그리드(40)는 각종 토목공사에서 지반강화, 지반처리, 콘크리트 처리전의 토양보강 등으로 사용되는 일반적인 합성수지제 보강재이다.

도3a 및 도3b에는 본 발명에 따른 보강토 옹벽의 제1실시예가 도시되어 있다.

본 실시예는 전면틀(10)에 지오그리드(40)를 연결·고정함에 있어서, 걸고리 (31)가 구비된 결속부재(30)를 이용하여 그 걸고리(31)가 성토부쪽으로 위치되게 한 후 일단부를 수직평강재(11)에 볼트체결하여 놓고, 결속부재(30)의 걸고리(31)에 지오그리드(40)의 가로띠(41)를 직접 걸어 놓는 형태로 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 한다.

상기에서 지오그리드(40)는 두 번째 칸의 가로띠(41)를 걸고리(31)에 걸어 놓는 것이 바람직하다. 그 이유는 과도한 인장력에 의해 혹시 걸고리(31)에 먼저 걸려진 가로띠(41)가 끊어지더라도 앞칸의 가로띠(41)가 걸고리(31)에 걸쳐지도록 하기 위함이다.

본 실시예와 같이 지오그리드(40)를 결속시킨 구조는 시공이 간단하고 편리한 이점이 있다.

도4a 및 도4b에는 본 발명에 따른 보강토 옹벽의 제2실시예가 도시되어 있다.

본 실시예는 전면틀(10)에 지오그리드(40)를 연결·고정함에 있어서, 걸고리 (31)가 구비된 결속부재(30)를 이용하여 그 걸고리(31)가 성토부쪽으로 위치되게 한 후 일단부를 수직평강재(11)에 볼트체결한 다음, 지오그리드(40)의 세로띠(42)에 걸침봉(51)을 엇갈리게 끼워서 꿰어 놓고, 그 걸침봉(51)을 상기 결속부재(30)의 걸고리(31)에 걸어 놓는 형태로 지오그리드(40)를 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 한다.

이와 같이 지오그리드(40)를 결속시킨 구조는 지오그리드(40)에 국부적인 집중응력이 작용되지 않도록 걸침봉(51)이 분산하여 줌으로써, 보다 견고한 결속력을 얻을 수 있는 장점이 있다.

도5a 및 도5b에는 본 발명에 따른 보강토 옹벽의 제3실시예가 도시되어 있다.

본 실시예는 전면틀(10)에 지오그리드(40)를 연결·고정함에 있어서, 걸고리 (31)가 구비된 결속부재(30)를 이용하여 그 걸고리(31)가 성토부쪽으로 위치되게 한 후 일단부를 수직평강재(11)에 볼트체결하여 놓고, 지오그리드(40)의 일측 단부를 일정부분 접어서 겹친 후, 겹쳐진 후단부분 세로띠(42)들에 긴결재(52)를 엇갈리게 끼워서 꿰어 놓고, 겹쳐진 선단부분 사이에 걸침봉(51)을 가로지른 후, 그 걸침봉(51)을 상기 결속부재(30)의 걸고리(31)에 걸어 놓는 형태로 지오그리드 (40)를 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 한다.

본 실시예에 의한 지오그리드(40)의 결속구조는 사용부재와 작업공정이 다소 많이 소요되나, 지오그리드(40)에 국부적인 집중응력이 작용되지 않게 걸침봉(51)이 1차적으로 분산시켜 줄 뿐만 아니라, 세로띠들에 꿰어지는 긴결재(52)가 2차적인 구속력을 제공함으로써, 지오그리드의 앞부분에 가해지는 응력을 최대한 분산시켜 파손되는 것을 방지하므로, 옹벽고가 높거나 경사가 가파른 옹벽 등 큰 인장력이 가해지는 장소에서 유리하다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

옹벽 전면에의 식생이 가능하여 환경친화적인 구조물을 제공할 수 있으며, 또한 전면 격자틀 및 지오그리드로 구성된 보강체로서 부등침하에 대한 내성이 강하다.

유연성이 좋고 토사보강 효과가 큰 지오그리드 보강재가 사용되므로 높은 인장강도, 흙과의 큰 마찰저항 등을 가져 보다 안정된 옹벽을 제공한다.

또한, 옹벽높이가 증가할수록 횡방향 구속응력이 커져 구조적으로 안전하며, 체인보강재에 비해 가격이 아주 저렴한 지오그리드 보강재를 사용하므로 높이에 따른 단가 상승요인이 상대적으로 적어 대단히 경제적이다.

강재 전면틀과 지오그리드 보강재의 시공이 간단하고 용이하며 기후나 환경변화에 상관없이 최소인력으로 저면에서 상부까지 동일 작업을 하므로 공사기간이 대폭 단축된다.

또, 구조체 전면이 필터기능을 가진 격자망으로 이루어지기 때문에 전면 개방에 의한 자연배수가 이루어지므로 지하수 피해가 전혀 없다.

특히, 본 발명은 전면틀의 소정높이마다 연결되어 배면측 성토부내에 매설되는 지오그리드 보강재를 견고하면서도 안전하게 구속시켜 뒷채움 성토재의 불규칙한 침하가 발생되거나 또는 큰 인장력이 가해지더라도 지오그리드가 파손되거나 결속부재로부터 이탈되지 않게 함으로써, 옹벽 구조물의 안정성을 보장하여 주는 매우 유용한 발명이다.

Claims (4)

1. 상하로 연결되는 복수의 수직평강재(11)와 좌우로 연결되는 복수의 수평봉강재(12)가 격자형상으로 조립 설치되는 전면틀(10)과, 상기 전면틀(10)의 배면에 부착되는 식생매트(20)와, 상기 전면틀(10)의 소정높이마다 장착되는 결속부재(30)에 연결되면서 배면측 성토부(A)내로 연장되어 매설되는 보강재로 구성되어, 전면틀 (10)과 함께 성토재와 보강재의 마찰저항으로 토압을 분담하여 보전되고 식생매트 (20)를 통해 전면의 식생을 유도하도록 된 옹벽에 있어서,

   상기 보강재는 가로띠(41)와 세로띠(42)가 일연체로 연속·반복되는 그물망 형태의 지반강화용 지오그리드(40)가 사용되며, 그 지오그리드(40)가 상기 전면틀 (10)에 장착되는 결속부재(30)에 연결되면서 성토부(A)속에 수평하게 포설되어서 성토재의 강도를 증가시키며, 상기 성토재는 양질의 토사를 사용하여 그 안에 매립되는 상기 지오그리드(40)가 손상되지 않고 보전되게 한 것을 특징으로 하는 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽.
2. 제1항에 있어서, 상기 결속부재(30)는 상기 수직평강재(11)들에 그 일단부가 볼트체결되어 장착되고 성토부쪽으로 위치하는 타단부에는 걸고리(31)가 구비되며, 상기 지오그리드(40)는 상기 결속부재(30)의 걸고리(31)에 그 가로띠(41)를 걸어 놓는 형태로 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 하는 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽.
3. 제1항에 있어서, 상기 결속부재(30)는 상기 수직평강재(11)들에 그 일단부가 볼트체결되어 장착되고 성토부쪽으로 위치하는 타단부에는 걸고리(31)가 구비되며, 상기 지오그리드(40)는 그 세로띠(42)에 걸침봉(51)을 엇갈리게 끼워서 꿰고 그 걸침봉(51)을 상기 결속부재(30)의 걸고리(31)에 걸어 놓는 형태로 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 하는 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽.
4. 제1항에 있어서, 상기 결속부재(30)는 상기 수직평강재(11)들에 그 일단부가 볼트체결되어 장착되고 성토부쪽으로 위치하는 타단부에는 걸고리(31)가 구비되며, 상기 지오그리드(40)는 그 일측 단부를 일정부분 접어서 겹치고 겹쳐진 후단부분 세로띠(42)들에 긴결재(52)를 엇갈리게 끼워서 꿰고 겹쳐진 선단부분 사이에 걸침봉(51)을 가로지르고 그 걸침봉(51)을 상기 결속부재(30)의 걸고리(31)에 걸어 놓는 형태로 연결하여 구속시킨 것을 특징으로 하는 강재 전면틀과 지오그리드 보강재를 사용한 보강토 옹벽.