KR20030025366A - 조립식 강재틀을 이용한 성토방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법은 강재철물 및 지반에서 토출된 돌 및 암석 등을 이용하여 옹벽을 시공하고 성토하는 방법에 관한 것으로서, 시공이 빠르고 환경 친화적인 성토방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 기저면 상에 단면이 사각형을 이루는 강재틀(20)로 이루어진 옹벽층(10a)을 설치하고 강재틀의 내부에 충전재(80)를 채우는 단계와, 옹벽층(10a)이 설치된 높이까지 성토하는 단계와, 인장응력과 내식성 및 토사와의 마찰계수가 큰 띠형 부재로 이루어진 텐던(tendon)(70)을 강재틀(20)의 상부에 연결하여 성토지(1) 쪽으로 전개한 후에 토사 속에 매립하는 텐던설치단계 및, 옹벽층(10a) 위에 부가적인 옹벽층(10b)을 적층하고 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하고, 옹벽층(10a) 및 부가적인 옹벽층(10b)의 설치단계는 형강으로 이루어진 프레임(21, 22, 23)들을 서로 볼트조임하여 횡단면이 평행사변형을 이루는 육면체의 외곽을 형성하는 단계 및, 육면체의 상면을 제외하고 옹벽의 외면을 이루는 면을 포함하는 적어도 한 면 이상에 충전재(80)의 통과를 저지할 수 있는 스크린(31)을 설치하는 단계를 포함하는 성토방법이 제공된다.

Description

조립식 강재틀을 이용한 성토방법{Soil accumulation method with assembly steel frame}

본 발명은 옹벽에 관한 것이며, 특히, 조립식 강재틀을 포함한 옹벽을 이용하여 성토하는 방법에 관한 것이다.

옹벽(擁壁; Retaining Wall)이란 토압력에 저항하여 흙이 무너지지 않게 세워지는 벽체를 말하며, 일반적으로 지표지반의 안정된 경사보다 가파른 경사로 흙을 쌓거나 또는 산을 깎을 때에 발생하는 지반붕괴를 막기 위해 만든 구조물이다.

이런 종래의 옹벽 종류로는 블록쌓기 옹벽과, 중력(重力)식 콘크리트 옹벽 및, 특수 철근 콘크리트 옹벽이 있는데, 그 첫번째로 블록쌓기 옹벽은 예로부터 널리 쓰이는 축벽(築壁)이 그것에 속하며, 현재는 콘크리트 블록을 이용하여 시공한다.

두번째로, 중력식 콘크리트 옹벽은 콘크리트 자체의 중량으로 지반의 붕괴를 막아내는 구조인데, 비교적 높이가 낮은 경우에 채택되며, 세번째로, 특수 철근 콘크리트 옹벽은 옹벽의 높이가 커져서 중력식 콘크리트 옹벽으로는 경제적이지 않거나 벽면을 수직으로 하여 용지(用地)의 이용을 유리하게 할 필요가 있을 경우에 이용되며, 역T형식, 부벽식(扶壁式; L자형) 등의 여러가지 형식이 있다. 이 외에도 강판이나 목책을 이용한 간이옹벽 등이 있다.

이런 종래의 콘크리트를 이용한 옹벽은 풍수해에 의해 붕괴되는데, 이는 옹벽 뒷면의 지반에 빗물이 침투하여 그 지반을 연약하게 함으로써, 옹벽에 가해지는 토압력이 커져 옹벽이 붕괴되는 것으로서, 이런 붕괴의 문제점을 예방하기 위해 옹벽에 배수구를 형성한다.

한편, 콘크리트로 시공된 옹벽은 돌 및 암석을 적층하여 시공한 옹벽보다는 내구성이 우수하나, 콘크리트 옹벽을 시공하기 위해서는 트럭믹서를 이용하여 콘크리트를 타설하여야 한다.

그러나, 콘크리트 옹벽을 시공하는 경우에는 현장작업이 많아지기 때문에 현장조건에 따라 많은 제약을 받는다. 이런 제약들 중에 가장 큰 제약은 옹벽의 시공현장까지 트럭믹서의 진입이 어렵다는 것이며, 특히 산기슭에 옹벽을 설치하기 위해서는 트럭믹서의 진입이 불가능하여 현장믹서를 하여야 하는데, 이런 현장믹서는 콘크리트의 혼합이 치밀하지 않아 품질저하를 야기하는 단점이 있다.

설사, 트럭믹서의 출입이 용이하다 하더라도 시공현장에서는 콘크리트 타설을 위한 거푸집 등의 부대설비가 필요하며, 현장작업이 많아짐으로써 전체 시공기간이 길어지게 된다는 단점이 있다.

그리고, 이런 콘크리트 옹벽을 산이나 계곡에 설치하였을 때에는 콘크리트에 동식물이 서식할 수 없어 자연과 친화되지 못한다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 시공이 간편하여 신속하게 시공할 수 있으며, 환경친화적인 조립식강재틀을 이용한 성토방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 강재틀을 이용한 옹벽을 나타낸 단면사시도이고,

도 2는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 강재틀을 경사각으로 적층한 옹벽의 단면도이고,

도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 강재틀의 분해사시도이고,

도 4는 도1 및 도 2에 도시된 강재틀들이 측면으로 연결된 관계를 나타낸 사시도이고,

도 5는 도 4에 도시된 강재틀에 체결되는 보강띠 및 체결편의 결합관계를 나타낸 분해사시도이며,

도 6은 도 4에 도시된 강재틀의 스크린의 형상을 나타낸 정면도이다.

♠도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♠

1 : 성토지 10 : 옹벽

20 : 강재틀 21 : 제1 L형강

22 : 제2 L형강 23 : 제3 L형강

25 : 강봉 31 : 측면 스크린

32 : 하면 스크린 33 : 브레이싱부

50 : 체결편 70 : 보강띠

앞서 설명한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 성토시에 안정구배 이상의 구배를 갖는 성토면의 토사를 보존하기 위한 옹벽을 설치하면서 성토하는 방법에 있어서, 기저면 상에 단면이 사각형을 이루는 강재틀로 이루어진 옹벽층을 설치하고 강재틀의 내부에 충전재를 채우는 단계와, 옹벽층이 설치된 높이까지 성토하는 단계와, 인장응력과 내식성 및 토사와의 마찰계수가 큰 띠형 부재로 이루어진 텐던(tendon)을 강재틀의 상부에 연결하여 성토지 쪽으로 전개한 후에 토사 속에 매립하는 텐던설치단계 및, 옹벽층 위에 부가적인 옹벽층을 적층하고 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하고, 상기 옹벽층 및 부가적인 옹벽층의 설치단계는, 형강으로 이루어진 프레임들을 서로 볼트조임하여 횡단면이 평행사변형을 이루는 육면체의 외곽을 형성하는 단계 및, 상기 육면체의 상면을 제외하고 옹벽의 외면을 이루는 면을 포함하는 적어도 한 면 이상에 상기 충전재의 통과를 저지할 수 있는 스크린을 설치하는 단계를 포함하는 성토방법이 제공된다.

양호하게는 상기 텐던설치단계에서는 옹벽으로부터 이격된 성토면 상에 앵커를 설치하고 텐던으로 강재틀의 상부와 앵커를 연결한다.

좀 더 양호하게는 상기 부가적인 옹벽층의 설치단계에서는 상층의 강재틀의 하면을 하층의 강재틀의 상면으로부터 성토지 쪽으로 이동시켜 적층함으로써 하층의 강재틀의 적어도 일부가 노출되도록 배치한다.

또한, 본 발명의 상기 옹벽층 및 부가적인 옹벽층의 설치단계는, 상기 강재틀의 적어도 한 면 이상에서 대각선방향의 두 모서리를 강봉으로 연결하는 단계 및, 인접한 강재틀의 프레임을 서로 연결하는 단계를 부가적으로 포함한다.

아래에서, 본 발명에 따른 조립식 강재틀을 이용한 성토방법의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 강재틀을 이용한 옹벽을 나타낸 단면사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 한 실시예에 따른 강재틀을 경사각으로 적층한 옹벽의 단면도이고, 도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 강재틀의 분해사시도이고, 도 4는 도1 및 도 2에 도시된 강재틀들이 측면으로 연결된 관계를 나타낸 사시도이고, 도 5는 도 4에 도시된 강재틀에 체결되는 보강띠 및 체결편의 결합관계를 나타낸 분해사시도이며, 도 6은 도 4에 도시된 강재틀의 스크린의 형상을 나타낸 정면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 직육면체의 강재틀(20)과, 상기 직육면체의 측면과 하면에 설치되는 스크린(31, 32) 및, 상기 강재틀(20)의 내부에 충전하는 돌 및 암석 등의 충전재(80)를 포함한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 강재틀(20)은 12개의 제1 L형강(21; 21H, 21V, 21L)의 단부들이 연결되어 육면체를 형성하는데, 이때, 제1 L형강(21)의 안쪽면은 직육면체의 강재틀(20)의 내부를 향하도록 연결된다. 그리고, 이런 제1 L형강(21)이 상호 연결된 부위에는 커버부(29)가 제1 L형강(21)의 연결부위를 감싼 상태로 제1 L형강(21)에 체결된다.

이런 강재틀(20)의 4측면에는 다수 개의 제2 L형강(22)이 강재틀(20)의 4측면의 상부와 하부의 제1 L형강(21H, 21L)과 볼트체결되어 4측면을 따라 평행하게 고정된다. 여기에서, 제2 L형강(22)들은 측면 스크린(31)의 부재가 된다.

그리고, 강재틀(20)의 하면에 위치한 4개의 제1 L형강(21L)에는 다수 개의 제3 L형강(23)들이 강재틀(20)의 폭방향으로 평행하게 강재틀(20)의 길이를 따라 배치되며, 제1 L형강(21)과 제3 L형강(23)은 볼트체결에 의해 고정된다. 여기에서 제3 L형강(23)들은 하면 스크린(32)의 부재가 된다.

한편, 앞에서 측면 스크린(31)으로 제2 L형강(22)이 사용된다고 설명하였으나, 강재틀(20)이 배치되는 위치에 따라 강재틀(20)의 길이의 양단면 중에 어느 한 단면 또는 양단면 모두 측면 스크린(31)을 대신하여 브레이싱부(33)가 대치된다. 브레이싱부(33)는 강재틀(20)의 내부를 대각선으로 강봉(25)이 연결하는 것으로서, 강재틀(20)의 내구성을 향상시키기 위해 사용되는 부재이다.

여기에서, 강재틀(20)의 배치관계는 옹벽(10)을 설치하기 위해 기초 지반공사가 완료된 지면에 강재틀(20)을 위치시킨다. 그리고, 강재틀(20)의 양단 측면끼리 밀착 고정한 후에 옹벽(10)의 길이의 1단 옹벽(10a)을 형성하고, 1단 옹벽(10a)의 상부에 다른 층의 강재틀(20)을 적층하여 2단 옹벽(10b)을 형성한다. 이와 같이 여러 단을 적층하여 최종 옹벽(10)의 높이를 형성한다. 이때, 강재틀(20)의 양단면끼리 만나는 부위에는 브레이싱부(33)가 설치되고, 강재틀(20)들 끼리의 접촉이 이루어지지 않는 부위에는 제2 L형강(22)에 의해 측면스크린(31a)을 형성한다. 이는 강재틀(20)의 내부에 돌 및 암석(80) 등의 충전재(80)가 강재틀(20)로부터 배출되지 않도록 하기 위해서 이다.

한편, 도 5의 (a)는 강재틀의 하면 제1 L형강(21L)과 보강띠가 결합되는 상태를 나타낸 분해사시도이고, 도 5의 (b)는 강재틀의 제2 L형강(22)에 보강띠가 결합되는 상태를 나타낸 분해사시도이다.

도 5의 (a)와 (b)에 도시된 바와 같이, 성토지(1)와 접하는 강재틀(20)의 제1 L형강(21)과 제2 L형강(22)에는 한 쌍의 관통공(26, 27)들이 각각 형성되고, 이런 한 쌍의 관통공(26, 27)들은 강재틀(20)의 하면 중에서 성토지(1)와 접하는 제1 L형강(21L)과 제2 L형강(22)에 각각의 길이방향을 따라 형성된다.

이런 한 쌍의 관통공(26)에는 보강띠(Tendon)(70)의 선단이 체결된다. 즉, 보강띠(70)의 선단에 형성된 한 쌍의 관통공(76)이 강재틀(20)의 하면에 위치한 제1 L형강(21L)의 관통공(26)과 대응하게 위치하며, 이런 관통공들(26, 76)에 삽입된 볼트(91)에 너트(92)가 체결되어 고정된다.

그리고, 강재틀(20)의 측면에 위치한 제2 L형강(22)에 형성된 관통공(27)에는 L형상의 체결편(50)이 고정된다. 이런 체결편(50)의 일면과 타면에는 한 쌍의 관통공(52, 53)이 형성되는데, 일면에 형성된 관통공(52)은 제2 L형강(22)에 형성된 관통공(27)과 맞대응한 상태에서 볼트(91)가 삽입되고, 이런 볼트(91)에 너트(92)를 체결하여 고정한다. 그리고, 체결편(50)의 타면에 형성된 관통공(53)에는 보강띠(70)의 선단에 형성된 한 쌍의 관통공(76)과 대응한 위치에서 볼트와 너트를 체결하여 고정한다.

그리고, 이런 보강띠(70)는 성토(1)의 사이에 위치하여 하부로 가해지는 토압력에 의해 고정되며, 이런 보강띠(70)에 의해 옹벽(10)은 보강된다.

앞에서는 체결편(50)을 이용하여 보강띠(70)의 선단과 강재틀(20)을 체결한다고 하였으나, 도면에는 도시되어 있지 않지만, 체결편(50)을 사용하지 않고, 직각으로 절곡된 보강띠(70) 선단을 강재틀(20)에 볼트와 너트로 체결할 수 있다.

그리고, 적층되는 강재틀(20)에 의해 형성된 옹벽(10)을 보강하기 위해 강재틀(20)로부터 성토되는 방향 쪽으로 소정의 거리에 앵커(도면에 도시안됨)를 설치하고, 보강띠(70)의 선단을 강재틀(20)에 체결한 후에 보강띠(70)의 후단을 앵커에 체결하여 옹벽(10)을 보강할 수 있다.

이상과 같이 구성된 조립식 강재틀을 이용한 성토방법에 대하여 상세히 설명하겠다.

우선, 성토하기 위해 옹벽(10)이 위치할 지반을 다지고 정리한다. 그런 후에, 정리된 지반 위에서 제1 L형강(21; 21H, 21V, 21L)과, 제2 L형강(22)과, 제3 L형강(23) 및 브레이싱부(33)를 앞에서 설명한 바와 같이 조립하여 강재틀(20)을 형성한 후에 1단 옹벽(10a)을 형성한다. 그리고, 1단 옹벽(10a)을 형성하는 강재틀(20)의 내부에는 돌 및 암석 등의 충전재(80)를 충전한 후에, 1단 옹벽(10a)의 높이만큼 성토한다. 이때, 강재틀(20)에 보강띠(70)를 설치하여 적층되는 성토하는 토사 사이에 보강띠(70)를 매립한다.

한편, 1단 옹벽(10a)의 높이만큼 성토한 후에는 1단 옹벽(10a)의 상면에서 강재틀(20)을 조립하여 2단 옹벽(10b)을 형성한다. 이때, 1단 옹벽(10a)의 상면으로부터 직립하게 2단 옹벽(10b)을 조립하여 배치한다. 한편, 또 다른 적층방식으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 2단 옹벽(10b)이 1단 옹벽(10a)의 상면으로부터 소정의 거리만큼 성토지(1) 방향으로 이동하여 배치될 수 있는데, 이는 성토되는 토압 등을 고려하여 시공의 안전성을 유지하는 범위 내에서 가능하다.

이와 같이, 1단 옹벽(10a)의 상면에 2단 옹벽(10b)이 조립되어 적층되었을 때에, 2단 옹벽(10b)의 내부에 돌 및 암석 등의 충전재(80)를 충전하고, 2단 옹벽(10b)의 높이만큼 성토한다. 이때에도 2단 옹벽(10b)의 강재틀(20)에 보강띠(70)를 체결하여 적층되는 토사 사이에 매립한다.

이와 같은 단계를 반복하여 성토하고자 하는 높이까지 옹벽(10)을 쌓는다. 이와 같은 방식으로 적층되는 옹벽(10)의 외면 즉, 성토지(1)의 반대쪽면은 마치 계단과 같은 형식으로 각 강재틀(20)의 상면의 일부가 노출된다.

강재틀(20)의 내부에는 돌 및 암석 등의 충전재(80)가 충전되어 있기 때문에, 상기와 같이 하단 강재틀(20)의 상면이 계단식으로 노출부위에는 식생이 가능하며, 직립하여 적층된 강재틀(20)의 측면에도 식물을 식생할 수 있다.

한편, 도 6의 (a)와 (b) 및 (c)에 도시된 바와 같이, 강재틀(20)의 측면 스크린(31)은 다양한 형태로 구성될 수 있다. 도 6의 (a)는 도 1 및 도 2에 도시된 강재틀(20)의 측면 스크린(31)을 나타낸 정면도이고, 도 6의 (b)는 허니콤 구조를 갖는 강재틀(20)의 측면 스크린(31)을 나타낸 정면도이다. 그리고, 도 6의 (c)는 격자구조를 갖는 강재틀(20)의 측면 스크린(31)을 나타낸 정면도이다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법은 콘크리트를 사용하지 않고 시공현장에서 조립하여 시공할 수 있으므로, 시공이빠르고, 자재의 운반 등에 효율적이라는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법에서 강재틀의 내부에는 돌 및 암석 등의 충전재가 충전됨으로써, 성토지에 침수된 물은 강재틀을 통해 용이하게 배출됨으로써, 성토지에서 발생하는 수압을 감소시켜 옹벽의 안정성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법에서 강재틀의 내부에는 돌 및 암석 등의 충전재가 충전됨으로써, 공사현장에서의 토사량을 최소화시키는 것과 강재틀에 식물들이 식생할 수 있어 환경친화적이라는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법은 콘크리트에 비해 연성이 큰 강재를 이용함으로써, 부등침하 및 내진성에 강하다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 조립식 강재틀을 이용한 성토방법에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (4)

1. 성토시에 안정구배 이상의 구배를 갖는 성토면의 토사를 보존하기 위한 옹벽을 설치하면서 성토하는 방법에 있어서,

   기저면 상에 단면이 사각형을 이루는 강재틀로 이루어진 옹벽층을 설치하고 강재틀의 내부에 충전재를 채우는 단계와,

   옹벽층이 설치된 높이까지 성토하는 단계와,

   인장응력과 내식성 및 토사와의 마찰계수가 큰 띠형 부재로 이루어진 텐던(tendon)을 강재틀의 상부에 연결하여 성토지 쪽으로 전개한 후에 토사 속에 매립하는 텐던설치단계 및,

   옹벽층 위에 부가적인 옹벽층을 적층하고 상기 단계들을 반복하는 단계를 포함하고,

   상기 옹벽층 및 부가적인 옹벽층의 설치단계는,

   형강으로 이루어진 프레임들을 서로 볼트조임하여 횡단면이 평행사변형을 이루는 육면체의 외곽을 형성하는 단계 및,

   상기 육면체의 상면을 제외하고 옹벽의 외면을 이루는 면을 포함하는 적어도 한 면 이상에 상기 충전재의 통과를 저지할 수 있는 스크린을 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 성토방법.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 텐던설치단계에서는 옹벽으로부터 이격된 성토면 상에 앵커를 설치하고 텐던으로 강재틀의 상부와 앵커를 연결하는 것을 특징으로 하는 성토방법.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 부가적인 옹벽층의 설치단계에서는 상층의 강재틀의 하면을 하층의 강재틀의 상면으로부터 성토지 쪽으로 이동시켜 적층함으로써 하층의 강재틀의 적어도 일부가 노출되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 성토방법.
4. 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 있어서,

   상기 옹벽층 및 부가적인 옹벽층의 설치단계는,

   상기 강재틀의 적어도 한 면 이상에서 대각선방향의 두 모서리를 강봉으로 연결하는 단계 및,

   인접한 강재틀의 프레임을 서로 연결하는 단계를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 성토방법.