KR200364472Y1 - 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 경량의 자연석에 대해서 고정력 및 안정성을 부여하고자, 상부에서 인접한 자연석을 연결하고, 지지철선을 통해 지중에 매설된 고정판에 연결하는, 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물에 관한 것이다.

본 고안에 따른 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물은, 소정의 표면적을 갖는 판형상의 고정판으로 형성되고, 상기 고정판이 지중에 매설되어 상부로부터의 토압에 의해 고정력을 유지하는 고정수단; 인접한 자연석들을 연결하여 고정시키는 연결수단; 및 상기 고정수단에 하단이 연결되고, 상기 연결수단에 상단이 고정되고, 상부에서 연결된 자연석을 상기 연결수단을 통해 상기 고정수단으로 연결하여 지지하는 지지수단을 포함한다.

Description

하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물{Fixing plate structure forming united natural stone structure in river}

본 고안은 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 자연석 재료로 마감되는 하천 구조물의 고정력 및 내구성을 증진시키며, 하천의 유속에 의해 구조물이 해체되어 자연석이 유실되는 것을 방지하고자, 상부에 위치하는 인접한 자연석을 연결하고 지지철선을 통해 지중에 매설된 고정판에 연결하는 고정판 구조물에 관한 것이다.

하천의 자연석 구조물에는, 하천을 가로질러 담수용 공간을 형성하는 취입보 구조물, 하천의 경계를 형성하도록 사면으로 시공되는 호안 구조물 및 하천의 바닥에 시공되는 바닥면 구조물 등이 있다. 이와 같은 하천의 구조물에는 환경 오염을 줄이고자 자연친화적인 자연석 재료가 사용되며, 그 중에서도 대표적인 것으로는 암석, 자갈 등이 있다.

도 1a는 하천의 일체형 자연석 구조물에 해당하는 종래 취입보(100)의 단면을 도시한다. 종래 취입보(100)는 상류와 하류 사이에 차수벽(101)을 시공하여 담수용 공간(102)을 형성한다. 종래에는 콘크리트 구조체로 형성된 차수벽(101)을 시공하고, 그 주변의 바닥면 및 외부 환경은 자연석 재료를 이용하여 자갈(103) 위에 피복용 암석(104)을 적층시킴으로써 환경 오염을 최소화하였다.

도 1b는 하천의 일체형 자연석 구조물에 해당하는 종래 호안 구조물(110)의 단면을 도시한다. 종래 호안 구조물(110) 역시 자연친화적 환경을 조성하기 위하여 경사면을 따라 자연석 재료인 자갈(103)을 쌓고 그 위에 피복용 암석(104)으로 마감처리 하였다.

도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 종래의 자연석 구조물은 외장재로서 암석(104)과 같은 자연석을 이용하여 적층식 공법(중력식 공법)으로 이루어졌다. 우리나라 대부분의 산간하천에서는 하천경사가 급하기 때문에 유속(5~7m/sec)이 매우 빠르다는 특성이 있다. 또한, 우리나라는 장마 및 태풍과 같은 자연현상이 매년 찾아오기 때문에 이 때에는 유속이 몇 배 더 빨라지기도 한다. 그러나, 종래의 자연석 또는 환경블록 등을 이용하여 적층식 공법으로 시공된 현장의 경우 하천의 빠른 유속에 견디지 못하고 자연석이 유실된다는 문제점이 있었다.

또한, 자연석 적층식 공법에서는 내구력 향상 및 안정성 확보를 위하여 단위 면적당 중량이 큰 자연석을 마감재로 사용하였다. 따라서 재료의 중량화가 요구되는 자연석 적층 구조물은 상대적으로 중량이 많이 나가는 대량의 자연석 재료가 필요하였다. 그러나 이와 같은 재료는 구하기도 힘들 뿐더러 고가의 재료로서 자재 수급이 원활치 못하여 시공성이 낮고 많은 비용이 드는 문제점이 있었다. 또한, 자연석 재료인 암석은 자연에서 채취하여야 하므로 자연의 파괴 현상을 야기시키는 문제점도 있었다.

특히, 도 1b에 도시한 하천의 호안에 시공된 자연석이 유실되는 경우는 사면을 따라 구조물 자체가 붕괴되어 더 큰 재해를 불러올 수 있다는 큰 문제점이 있었다.

이에 본 고안의 출원인은 특허출원번호 10-2003-79222에 소개된 기술에서 비교적 적은 수의 암석을 사용하여 고정력을 증대시키는 지지봉 공법 및 꺽쇄 공법을 제시한 바 있다. 지지봉 공법은 인접한 암석들 사이를 수평봉을 통해 연결함으로써 고정력을 증가시켰다. 또한, 꺽쇄 공법은 인접한 암석의 하부에 앵커를 박고, 그 앵커를 지중에서 연결시켜 매설함으로써 고정력을 증가시켰다.

본 고안은 이에 착안하여 하천의 일체형 자연석 구조를 형성시키는 보다 개량된 수단으로서 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물을 제안한다.

상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 고안에 따른 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물은, 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 구조물에 있어서, 지중에 고정판을 매설하고, 상부의 인접하는 자연석을 연결하고, 매설된 고정판이 상부에 연결된 자연석을 고정 지지함으로써, 하천의 유속 및 침식과 같은 외부 변화에 대하여 작은 중량의 자연석을 이용하여 안정성과 내구성을 유지할 수 있는 고정판 구조물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1a는 종래 취입보에 적용되는 하천 구조물의 단면도.

도 1b는 종래 호안 구조물에 적용되는 하천 구조물의 단면도.

도 2a는 본 고안의 제 1실시예에 따른 고정판 구조물의 사시도.

도 2b는 본 고안의 제 1실시예에 따른 고정판 구조물의 단면도

도 3a는 본 고안의 제 2실시예에 따른 고정판 구조물의 사시도.

도 3b는 본 고안의 제 2실시예에 따른 고정판 구조물의 단면도.

도 4는 본 고안의 따른 고정판 구조물의 제 1 사용상태 단면도.

도 5은 본 고안의 따른 고정판 구조물의 제 2 사용상태 단면도.

도 6은 본 고안의 따른 고정판 구조물의 제 3 사용상태 단면도.

도 7은 본 고안의 따른 고정판 구조물의 제 4 사용상태 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 고정판 구조물 2 : 고정판

3 : 연결체인 4 : 전산볼트

5 : 와셔 6 : 너트

7 : 연결철선 8 : 지지철선

9 : 매듭철선 10 : 토사 유실 방지망

11 : 자갈 12 : 식생망

13 : 씨앗 14 : 세굴 방지망

15 : 돌망태 16 : 호안블록

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 고정판 구조물은,하천의 취입보 공사, 호안 공사 또는 바닥 공사 등에 설치되어 일체형 자연석 구조를 형성하는 구조물에 있어서, 소정의 표면적을 갖는 판형상의 고정판으로 형성되고, 상기 고정판이 지중에 매설되어 상부로부터의 토압에 의해 고정력을 유지하는 고정수단; 인접한 자연석들을 연결하여 고정시키는 연결수단; 및 상기 고정수단에 하단이 연결되고, 상기 연결수단에 상단이 고정되고, 상부에서 연결된 자연석을 상기 연결수단을 통해 상기 고정수단으로 연결하여 지지하는 지지수단;을 포함하여 이루어져, 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 바람직한 특징에 따르면, 상기 지지수단은, 전산볼트로 구성되어, 상기 연결수단 또는 상기 고정수단과 와셔 및 너트 체결을 통해 지지구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지수단은, 철선으로 구성되어, 상기 연결수단 또는 상기 고정수단에 철선을 묶어 고정하는 매듭시공을 통해 지지구조를 이루는 것을 특징으로 한다.

또한 , 상기 연결수단은, 체인, 철선 또는 고정막대인 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 구성된 본 고안에 따른 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물은, 환경친화적 조경 환경을 이루고자 시공되는 하천 구조물에 있어서, 외부 마감 재료로 쓰이는 암석들을 대상으로, 암석과 암석 사이를 고정판 구조물을 통해 연결시키고, 지중에 고정판을 고정시킴으로써 하천의 유속에도 암석의 유실 위험이 없으며, 상대적으로 적은 중량의 자연석 재료를 이용할 수 있어 시공비를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하, 이상과 같은 구성요소 들을 포함하여 이루어진 본 고안의 구성을 첨부 도면을 통하여 보다 구체적으로 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 고안의 제 1실시예에 따른 전산볼트 지지구조로 구성된 고정판 구조물을 도시한다. 제 1실시예에 따른 고정판 구조물(1)은 고정판(2), 연결체인(3), 전산볼트(4)가 일체형으로 연결되어 단위 구조체를 형성한다.

고정판(2)은 하천 구조물의 지중으로 매설되고, 상부의 토압에 의해 고정력을 유지하는 고정수단이다. 고정판(2)은 상부에서의 토압력을 받을 수 있도록 상하면이 소정의 표면적을 갖는 판형상으로서, 그 표면적이 넓을수록 지지면적이 확대되어 고정력은 증가한다.

연결체인(3)은 하천 구조물의 마감재료인 자연석재를 연결하는 연결수단이다. 체인(3)은 양단이 암석에 박혀짐으로써, 인접하는 암석을 서로 연결시키는 역할을 한다.

전산볼트(4)는 상부의 연결체인(3)과 하부의 고정판(3) 사이에 연결되어 상부의 암석들이 유실되지 않도록 내측의 지반에 지지시키는 지지수단이다. 전산볼트(4)의 하단은 고정판(2)과 와셔(5) 및 너트(6) 체결을 통해 고정된다. 또한, 그 상단은 지면 위로 노출되는 연결체인(3)을 수용한 상태에서 바깥쪽에 와셔(5)로 연결체인(3)을 지면으로 가압하고 너트(6) 체결을 통해 고정된다. 따라서, 연결체인(3)과 전산볼트(4)의 연결은 상부에 인접하는 자연석들을 지면에 대하여 내측으로 구속하는 결속력을 부여한다.

도 3a 및 도 3b는 본 고안의 제 2실시예에 따른 철선 지지구조로 구성된 고정판 구조물을 도시한다. 제 2실시예에 따른 고정판 구조물(1)은 고정판(2), 연결철선(7), 지지철선(8)이 일체형으로 연결되어 단위 구조체를 형성한다. 제 1실시예와 다른점은 인접한 자연석을 연결하는 연결수단과 연결수단을 고정판에 고정/지지하는 지지수단에 있다.

연결철선(7)은 인접한 자연석재를 연결하는 연결수단이다. 각각의 자연석재에는 고리(미도시)가 박혀지고, 연결철선(7)의 양단은 고리에 묶여짐으로써 상부의 암석들을 연결시킨다. 또한, 연결철선을 고정막대로 대체하여 고정하는 방식도 가능하다. 이 때에는 고정막대의 양단에 인접하는 암석에 박음으로써 연결시킨다.

지지철선(8)은 상부의 연결철선(7)과 하부의 고정판(3) 사이에 연결되어 상부의 암석들이 유실되지 않도록 내측의 지반에 지지시키는 지지수단이다. 지지철선(8)의 하단은 고정판(2)과 매듭철선(9)을 묶어서 고정된다. 또한, 그 상단 역시 지면위로 노출되는 연결철선(7)을 매듭철선(9)으로 묶음으로써 고정된다. 따라서, 매듭철선(9)의 매듭 묶음에 의한 연결구조는 연결철선(7)과 지지철선(8)을 고정하며, 상부의 인접하는 자연석들을 지면에 대하여 내측으로 구속하는 결속력을 부여한다.

본 고안의 실시예에 따른 고정판 구조물의 시공순서를 설명하면 다음과 같다:

고정수단(2)의 중심에 고정홀(21)을 형성시킨 후, 지지수단(4,7)의 하단을 고정홀(21)과 나사구조 또는 매듭구조에 의하여 연결되어 고정한다. 그 다음에 지지수단(4,7)의 하단을 고정하는 고정수단(2)을 지중에 매설하고, 인접하는 자연석은 연결수단(3,8)에 의해 연결한 다음, 연결수단(3,8)을 지지수단(4,7)의 상단에고정시킨다.

이하, 도 4 내지 도 7을 통해 본 고안에 따른 고정판 구조물에 대하여 호안 구조물을 예로 들어 설명한다.

도 4는 고정판 구조물의 제 1사용 상태에 따른 자연 식물의 식생 환경을 조성하는 호안 구조물 단면의 개략적 구조를 도시한다. 그 시공 순서는 다음과 같다.

1-1) 하천의 사면을 정리한다.

1-2) 고정판(2)에 지지철선(8)을 설치한 후 사면에 매설한다.

1-3) 토사 유실 방지망(10)을 설치한다.

1-4) 자갈(11)을 부설한다.

1-5) 씨앗(13)이 내장된 식생망(12)을 포설한다.

1-6) 세굴 방지망(14)을 포설한다.

1-7) 지지철선(8)의 상단과 세굴 방지망(14)을 고정한다.

1-8) 세굴 방지망(14) 위에 식생토를 부설한다.

제 1사용 상태에서는 씨앗이 내장된 식생망(야자섬유)(12)을 통해 사면을 마감하여 더욱 자연친화적인 호안 구조물을 시공한다.

도 5는 고정판 구조물의 제 2사용 상태에 따라서 돌망태(매트리스)로 이루어진 호안 구조물 단면의 개략적 구조를 도시한다. 그 시공 순서는 다음과 같다.

2-1) 하천의 사면을 정리한다.

2-2) 고정판(2)에 지지철선(8)을 설치한 후 사면에 매설한다.

2-3) 토사 유실 방지망(10)을 설치한다.

2-4) 돌망태(15)를 설치한다.

2-5) 지지철선(8)의 상단을 돌망태(15)에 고정한다.

제 2사용 상태에서는 연결수단이 연결하는 자연 석재로서 돌망태(15)를 사용하였다. 돌망태(15)는 철망 내부에 자연 석재를 내장하여 포장시킨 격자형 매트리스이다.

특히, 경량의 암석들을 자연석 재료로 이용하기 때문에 야기되는 호안 구조물의 안정성 문제는 본 고안에 따른 고정판 구조물을 통해 지반을 향하여 고정력을 증강시키기 해소될 수 있다. 따라서, 고정력의 증가로 인하여 돌망태의 두께는 보다 얇은 두께로 시공할 수 있다는 장점이 있다.

도 6은 고정판 구조물의 제 3사용 상태에 따라서 호안블록으로 이루어진 호안 구조물 단면의 개략적 구조를 도시한다. 그 시공 순서는 다음과 같다.

3-1) 하천의 사면을 정리한다.

3-2) 고정판(2)에 지지철선(8)을 설치한 후 사면에 매설한다.

3-3) 토사 유실 방지망(10)을 설치한다.

3-4) 호안블록(16)을 연결체인(3)으로 엮은 후 설치한다.

3-5) 지지철선(8)의 상단을 호안블록(16)의 연결체인(3)에 고정한다.

자연친화적인 원료로 규격화된 제품인 호안블록(16)을 통한 시공구조에 있어서도 본 고안에 따른 고정판 구조물을 이용하여 고정력을 증강시킬 수 있다. 특히, 종래의 호안블록 공법에서는 사면을 따라 호안블록(16)을 밀착시켜 시공하였으나, 제 3사용 상태에서는 연결수단(3)을 통해 인접하는 호안블록(16)의 사이를 연결시킴으로써 호안블록의 재료를 절감시킬 수 있다.

도 7은 고정판 구조물의 제 4사용 상태에 따라서 스톤망(stone net)으로 이루어진 호안 구조물 단면의 개략적 구조를 도시한다. 그 시공 순서는 다음과 같다.

4-1) 하천의 사면을 정리한다.

4-2) 고정판(2)에 지지철선(8)을 설치한 후 사면에 매설한다.

4-3) 토사 유실 방지망(10)을 설치한다.

4-4) 자갈(11)을 부설한다.

4-5) 상부에 암석(17)이 체결된 격자형의 스톤망(18)을 설치한다.

4-6) 지지철선(8)의 상단을 스톤망(18)에 고정시킨다.

전술한 바와 같이, 시공 재료로서 일정 중량을 갖는 암석을 구하기는 값도 비쌀 뿐더러 공급도 제한되어 구하기 어려운 실정이다. 특히 유속이 센 하천에 적용할 경우에는 중량이 많이 나가는 암석 재료를 많이 쌓아야 하기 때문에 시공성이 낮다는 단점이 있으며, 적합한 중량의 암석을 구하기 위해서는 자연에서 채취해야 하기에 또 다른 자연 파괴를 야기하고 한다.

이를 위해 전술한 제 2사용 상태에서는 돌망태 공법을 사용하였고, 제 4사용 상태에서는 스톤망 공법을 이용한다. 이들 공법의 특징은 입자가 작은 경량의 자연석을 마감재료로 사용할 수 있는 것이다.

스톤망 공법은 비교적 저가로 다량을 확보할 수 있는 소형의 자연석을 하부에 쌓고 상부에서 스톤망으로 보호함으로써 형성시킨다. 스톤망(18)의 상부에 위치하는 암석(17)은 그 하부에 앵커볼트(19)를 박아 고정된다..

전술한 제 1 내지 제 4사용 상태에서는 호안 구조물의 사면에 대한 시공예를 설명하였으나 본 고안에 따른 고정판 구조물은 교각 세굴방지 구조물, 하천 낙차공법으로 시공한 바닥 구조물, 바닥 보호용 구조물 등과 같은 하천 구조물의 시공에 널리 사용될 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물의 실시예가 구성된다. 본 고안의 기술적인 범위는 반드시 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술적 범위를 해치지 않는 범위에서 다양한 변형이나 응용예가 가능하다.

본 고안에 따른 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물은, 지중으로 토압력을 받아 고정되는 고정판을 매설하고, 지면 위에서 인접하는 자연석을 체인 또는 철선으로 연결시키고, 상부의 자연석 연결 구조를 지중의 고정판에 연결시킴으로써 상부의 자연석을 지면에 대하여 고정 지지함으로써 외부로 노출되는 자연석과 지면과의 고정력을 증강시킨다.

또한, 고정판 구조물에 의한 고정력이 확보됨에 따라 외부로 노출되는 자연석은 중량이 가벼운 자연석을 사용할 수 있기 때문에 중량이 무거운 자연석을 구하기 위하여 자연을 훼손시킬 필요가 없고 시공이 간편하다.

또한, 돌망태 공법 또는 스톤망 공법에서는 더욱 가벼운 자연석을 사용할 수 있고, 중량이 가벼운 자연석 재료는 확보가 용이하기 때문에 그에 따른 재료비 및 배송비와 같은 물류비 경감은 시공비용을 절감시키는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 하천의 취입보 공사, 호안 공사 또는 바닥 공사 등에 설치되어 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물에 있어서,

   소정의 표면적을 갖는 판형상의 고정판으로 형성되고, 상기 고정판이 지중에 매설되어 상부로부터의 토압에 의해 고정력을 유지하는 고정수단;

   인접한 자연석들을 연결하여 고정시키는 연결수단; 및

   상기 고정수단에 하단이 연결되고, 상기 연결수단에 상단이 고정되고, 상부에서 연결된 자연석을 상기 연결수단을 통해 상기 고정수단으로 연결하여 지지하는 지지수단;

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단은,

   전산볼트로 구성되어, 상기 연결수단 또는 상기 고정수단과 와셔 및 너트 체결을 통해 지지구조를 이루는 것을 특징으로 하는 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지수단은,

   철선으로 구성되어, 상기 연결수단 또는 상기 고정수단에 철선을 묶어 고정하는 매듭시공을 통해 지지구조를 이루는 것을 특징으로 하는 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 연결수단은,

   체인, 철선 또는 고정막대인 것을 특징으로 하는 하천의 일체형 자연석 구조를 형성하는 고정판 구조물