KR20040037909A - 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부 침하 방지공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 등의 배면에 실시하는 뒷채움 공사에 관한 것으로, 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법을 개시한다. 본 발명은 구조물 배면에 뒷채움 공사를 실시함에 있어 뒷채움재로서, a) 모래질 흙과 시멘트를 혼합하여 조성한 소일 시멘트(soil cement), b) 흙과 생석회를 혼합하여 조성한 생석회 혼합기층, c) 흙속에 고화제 약액을 혼합하는 고화토체, d) 저강도 콘크리트로 이루어지는 고화처리 재료 군에서 어느 하나의 재료를 선택적으로 사용해 구조물의 뒷채움부를 비압축성으로 시공하는 것을 특징으로 하는 것과, 상기 뒷채움부의 성토경사를 구조물 상단쪽에서 성토부 하단쪽으로 하향 경사지게 축조하여 상부층보다 하부층이 점차적으로 넓은 사다리꼴 형상으로 형성함을 특징으로 하는 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법을 제공한다. 본 발명에 의하면 비압축성재료로 뒷채움부가 이루어짐으로써, 침하가 원천적으로 발생되지 않으므로 구조물과 접속도로 사이에 단차가 발생되지 않게 되고, 뒷채움부와 연결되는 일반 도로 조성지반측의 성토체 침하가 다소 발생하더라도 노면구배가 부드럽고 자연스럽게 형성되며, 종래 공법에 비해 시공이 간단하고 공기를 단축시킬 수 있다.

Description

고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부 침하 방지공법{A Constructing Method for Preventing the Sinking of the Back Filling in the Civil Structure for using Solidify Treatment}

본 발명은 하천이나 계곡을 건너 교량의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 등의 구조물을 시공한 후 그 구조물의 배면에 실시하는 뒷채움 공사에 관한 것으로, 특히 구조물 배면의 뒷채움부를 고화(固化)처리하여 비압축성을 갖도록 시공함으로써 뒷채움부의 침하를 근본적으로 막아주고 구조물과 접속도로 사이의 단차발생을 방지하여 주기 위한 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법에 관한 것이다.

하천이나 계곡을 건너는 교량을 건설하는 과정에서 교량 상부구조물의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 등의 구조물을 시공하게 된다.

이러한 구조물의 시공이 완료되면 인접도로와 접속되는 구조물의 배면을 토사로 뒷채움하여 연결하게 된다. 이때 토사로 뒷채움되는 구간은 다짐토공을 실시하는 것이 일반적인 공법이다.

그러나 토사로 뒷채움한 구간은 시간이 경과함에 따라 상당량의 침하가 발생하며 이로 인해 구조물과 일반 도로와의 접속부에 단차 또는 요철이 발생되어 차량 통행시 구조물에 충격을 주는 등 악영향을 끼치게 된다.

따라서 구조물과 일반 도로가 접속되는 부분의 구조물 수명을 단축시킴은 물론, 통행 차량에게도 충격과 진동을 주어 불쾌감을 주게 되며, 심한 경우 차량파손이나 교통사고의 원인으로 작용하게 된다.

구조물 뒷채움 성토구간의 침하 원인을 살펴보면 뒷채움재인 토사의 특성상 다짐토공을 실시하였다 하더라도 공기와 수분 일탈에 의한 잔류 침하요인이 남아 있기 때문이다.

즉, 토립자 사이에는 공기와 수분이 존재하는데, 이 수분과 공기는 다짐에 의해서 어느 정도까지는 배출시킬 수 있으나 완전하게 없애는 것은 불가능하며, 특히 뒷채움부는 시공의 특성상 장소가 협소하기 때문에 적절한 다짐장비의 진입이 어렵고 양호한 다짐을 기대할 수 없어 잔류 침하요인이 많이 남게 된다.

따라서, 위와 같은 잔류 침하요인은 시공후 시간이 경과하면서 서서히 제거되므로 교대나 암거·옹벽등의 구조물과 일반 도로가 접속되는 구간은 시공 완료후 상당한 시간이 소요되더라도 구조물 뒷채움부의 침하에 의한 피해로부터 벗어날 수 없게 된다.

위와 같은 침하에 대비하여 쓰이는 종래의 방법은 구조물 뒷채움 구간에 접속슬래브를 설치하는 방법이 주로 이용되고 있다.

예컨대 교량의 경우 종래 방법은 도1의 도시와 같이 교대 구조물과 접속되는 일반 도로측의 성토체(1)를 우선 시공하고, 그 성토체(1)와 교량의 양끝을 받치기 위한 교대 구조물(2) 사이의 뒷채움부(3)에 토사로 다짐토공을 실시하고, 교대 구조물(2)위에 일단을 걸치면서 뒷채움부(3) 위로 연장되는 접속슬래브(4)를 설치한 후, 그 위에 포장층(5)을 시공하는 방법이다.

그러나, 이렇게 시공된 구조물도 뒷채움부의 침하가 발생됨에 따라 접속슬래브의 파손이 발생되고 심한 요철 및 단차가 계속 발생되는 것으로 보아 구조물 뒷채움을 완벽하게 공사하기 위한 근본적인 대비책은 아닌 것이 분명하다.

이에 따라, 본 발명은 교량의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 등의 구조물 뒷채움부에서 나타나는 제 문제점들을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 구조물 배면의 뒷채움부를 고화처리하여 비압축성을 갖도록 시공함으로써 뒷채움부의 침하를 근본적으로 막아주고 구조물과 접속도로 사이의 단차발생을 방지하여 주기 위한 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 고화 뒷채움부를 구조물 상단쪽에서 성토부 하단쪽으로 하향 경사지게 축조함으로써, 만일의 경우 뒷채움부와 연결되는 도로 성토체의 침하가 다소 발생하더라도 노면구배가 부드럽고 자연스럽게 형성될 수 있게 하여주고, 고화토체의 성토구배에 따라 토압이 수평·수직으로 분산되어 구조물에는 현저한 토압의 감소가 일어나 역학적으로 대단히 안정된 구조물의 시공이 가능해지는 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지공법을 제공하는데 있다.

도1은 종래 방법에 의한 교대의 뒷채움부를 나타낸 시공예시도

도2 내지 도4는 본 발명에 따른 교대 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법을 단계적으로 나타낸 시공예시도

도5는 본 발명에 따른 옹벽 구조물 뒷채움부의 시공예시도

도6은 본 발명에 따른 암거 구조물 뒷채움부의 시공예시도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

11: 구조물 12: 1차 성토체

13: 뒷채움부 14: 2차 성토체

15: 포장층

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법은 교량의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 구조물 배면의 뒷채움 공사를 실시함에 있어서, 구조물의 뒷채움재로서, a) 모래질 흙과 시멘트를 혼합하여 조성한 소일 시멘트(soil cement), b) 흙과 생석회를 혼합하여 조성한 생석회 혼합기층, c) 흙속에 고화제 약액을 혼합하는 고화토체, d) 빈배합(lean mix)을 통해 저강도 콘크리트로 이루어지는 고화처리 재료 군에서 어느 하나의 재료를 선택적으로 사용해 구조물의 뒷채움부를 비압축성으로 시공하는 것을 특징으로 한다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명은 비압축성을 갖도록 고화처리되는 뒷채움부를 접속되는 일반 도로 조성지반 쪽으로 하향 경사지게 고화토체를 축조하여 상부층보다 하부층이 점차적으로 넓은 사다리꼴 형상으로 형성함을 특징으로 하는 기술 구성을 제공한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명은 구조물 뒷채움 구간을 고화처리하여 비압축성을 갖도록 시공하기 때문에 근본적으로 구조물 뒷채움 구간에서 침하가 발생되지 않아 구조물과 접속도로의 연결지점에서 단차가 발생될 염려가 없다.

또한, 뒷채움부의 쌓기 경사를 종래와 반대로 시행하여 일반 도로 조성지반측 보다 구조물측의 성토두께를 얇게 시공하기 때문에 만약의 경우 성토체의 침하가 일어나더라도 구조물측의 침하가 일반 도로측보다 상대적으로 덜 일어나 완만한 도로구배를 이루게 된다.

또한 역학적으로 종래 구조물에 수평으로 작용하던 토압이 본 발명에 따르면 수평·수직으로 분산 작용하게 되어 구조물에 작용하는 토압을 현저히 감소시키게 된다.

따라서, 본 발명에 의하면 구조물과 일반 도로가 접속되는 부분의 구조물 수명을 오랫동안 유지시켜 줄 뿐만 아니라, 통행 차량의 안전을 보장하여 줄 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 기술구성을 본 발명의 시공예들에 따른 첨부도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

도2 내지 도4는 본 발명에 따른 교대 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법을 교량의 양끝을 받치기 위한 교대 구조물에 적용한 상태를 단계적으로 나타낸 시공예시도이고, 도5는 본 발명을 옹벽 구조물에 적용한 상태의 시공예시도이며, 도6은 본 발명을 암거 구조물에 적용한 상태를 나타낸 시공예시도이다.

본 발명에 의한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법은 우선 도2의 도시와 같이, 구조물(11)의 시공을 완료한 후 일반 도로 조성지반부측에 다짐 성토하여 1차 성토체(12)를 축조한다.

이때, 1차 성토체(12)는 일반 도로 조성지반쪽에서 구조물(11)쪽을 향해 하향 경사지게 축조한다.

다음으로 도3의 도시와 같이 구조물(11)의 배면과 1차 성토체(12) 사이의 뒷채움부(13)에 비압축성을 갖도록 고화처리되는 재료를 이용해 뒷채움 작업을 실시한다.

이때, 뒷채움부(13)는 성토경사를 구조물 상단쪽에서 성토부 하단쪽으로 하향 경사지게 축조하여 상부층보다 하부층이 점차적으로 넓은 사다리꼴 형상으로 형성한다.

고화처리되는 뒷채움재로서는 소일 시멘트(soil cement), 생석회 혼합기층, 약액혼합 고화토체 또는 저강도 콘크리트등의 4가지 중에서 현장조건과 경제성 등을 고려하여 선별 적용한다.

상기 소일 시멘트는 모래질 흙과 시멘트를 혼합하여 조성한 것으로, 흙의 종류·입자크기·구성비율 등에 따라 배합비율이 달라지나 보통의 사질토 경우 흙:시멘트 90%:10%의 중량비율로 배합하여 사용하는 것이 적절하다.

상기 생석회 혼합기층은 흙과 생석회를 혼합하여 조성한 것으로, 흙:생석회 4∼5:1의 중량비율로 배합하여 사용한다.

상기 약액 혼합 고화토체는 흙속에 규산소다 용액 등의 약액을 혼합하여 고결시키는 것으로, 이 방법은 다른 고화처리 공법보다 고가여서 광범위한 장소에는 적합하지 않으나, 강도발현이 빠르고 타 방법보다 큰 강도를 기대할 수 있으므로 본 발명이 적용되는 곳과 같이 소규모 공사에서는 가장 바람직한 고화처리 방법이라 할 수 있다.

상기 저강도 콘크리트는 통상 토목이나 건축공사에서 바닥부분의 정지작업에서 사용되는 버림 콘크리트 수준으로 빈배합하여 조성한 것을 사용한다.

위와 같은 방법을 통해 뒷채움부(13)의 축조가 완료되면 도4의 도시와 같이 뒷채움부(13)와 1차 성토체(12) 사이에 삼각 형상으로 형성된 나머지 공간부에 다짐성토하여 2차 성토체(14)를 축조하며(현장 조건에 따라서는 고화처리되는 뒷채움부와 2차성토를 동시에 시행할 수도 있음), 접속철근콘크리트슬래브 시공없이 구조물(11)의 뒷채움부(13)와 1,2차 성토체(12)(14)의 상부에 포장층(15)을 시공하여 구조물과 접속되는 구간의 도로공사를 완료한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하 방지공법은 구조물 배면의 뒷채움부를 고화처리하여 비압축성을 갖도록 시공함으로써, 뒷채움부의 침하가 원천적으로 발생되지 않으므로 구조물과 접속도로 사이에 단차가 발생되지 않게 된다.

또한, 구조물의 뒷채움부를 접속되는 일반 도로 조성지반 쪽으로 하향 경사지게 축조함으로써, 만일의 경우 뒷채움부와 연결되는 일반 도로 조성지반측의 성토체 침하가 다소 발생하더라도 노면구배가 부드럽고 자연스럽게 형성된다.

또한, 종래의 공법에서는 구조물에 가해지는 토압이 수평으로 작용되나, 본 발명에 의한 공법으로 시공하면 고화토체의 성토구배에 따라 토압이 수평·수직으로 분산되어 구조물에는 현저한 토압의 감소가 일어나 역학적으로 대단히 안정된 구조물의 시공이 가능하게 된다.

아울러, 본 발명은 구조물과 일반 도로의 접속구간에 접속슬래브의 시공이 필요없게 되므로 종래 공법에 비해 시공이 간단하고 공사기간이 크게 단축된다.

따라서, 본 발명에 의하면 구조물 접속구간의 도로 포장층은 물론 구조물에통과 차량에 의한 충격이 발생되지 않게 되므로 구조물 수명을 대폭적으로 연장시킬 수 있는 효과가 있으며, 통과차량의 부드러운 주행을 유도하여 운전자의 불안감을 해소시켜 줄 뿐만 아니라, 교통 안전을 증진시킬 수 있고, 공기가 짧아 공사비를 절감할 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 하천이나 계곡을 건너는 교량의 양끝을 받치기 위한 교대나 암거·옹벽 구조물 배면의 뒷채움 공사를 실시함에 있어서,

   상기 구조물의 뒷채움재로서, a) 모래질 흙과 시멘트를 혼합하여 조성한 소일 시멘트(soil cement), b) 흙과 생석회를 혼합하여 조성한 생석회 혼합기층, c) 흙속에 고화제 약액을 혼합하는 고화토체, d) 빈배합(lean mix)을 통해 저강도 콘크리트로 이루어지는 고화처리 재료 군에서 어느 하나의 재료를 선택적으로 사용해 구조물의 뒷채움부를 비압축성으로 시공하는 것을 특징으로 하는 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법.
2. 제1항에 있어서, 상기 뒷채움부를 구조물과 접속되는 일반 도로 조성지반 쪽으로 하향 경사지게 축조하여 상부층보다 하부층이 점차적으로 넓은 사다리꼴 형상으로 이루어지게 함을 특징으로 하는 고화처리를 이용한 구조물 뒷채움부의 침하방지 공법.