KR20090105549A - 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공방법 - Google Patents

파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 파형 강판 또는 파형 강관과 지오텍스타일을 이용하여 안정된 구조와 조속한 시공 및 원활한 도로통행을 이룰 수 있는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 도로 위에 설치되는 파형 강판 구조물; 상기 파형 강판 구조물과 도로 사면 사이에 충전되는 콘크리트 뒷 채움; 상기 콘크리트 뒷 채움의 상부에서 파형 강판 구조물 상단까지 형성되는 기초 성토부; 및 상기 기초 성토부와 파형 강판 구조물의 상단으로부터 상부측으로 설계 높이까지 형성되는 완충재;를 포함하고 상기 완충재는 설계 높이까지 그 높이가 높아지면서 점차 계곡 부로부터 그 높이가 줄어들어 사면에서 계곡 부로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 구조적으로 안정한 아치형의 피암 터널을 시공하고, 상재 하중 및 측압 등을 최소화하기 위해 토목섬유의 일종인 지오텍스타일을 이용한 포켓식 성토공법을 적용함으로써 공사비 절감, 공사기간의 단축, 도로 여유 공간 확보 등을 통한 효율성과 경제성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
파형 강관, 파형 강판, 지오텍스타일, 피암 터널, 산악 도로

Description

파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공 방법{Rock Shed by using Corrugated Steel Plate and Geotextile and the Construction Method thereof}
본 발명은 피암 터널 및 그 시공 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 낙석반사면이 매우 불안정한 지역 중 보강공법이나 보호공법의 적용이 용이하지 않거나, 사면의 안정화를 완벽히 확보할 수 없는 상황에서 기성품인 파형 강관 또는 파형 강판(이하, 간략하게 "파형 강판"으로만 기재한다)과 지오텍스타일을 이용하여 안정된 구조와 조속한 시공 및 원활한 도로통행을 이룰 수 있는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 대형 산맥과 같은 산악지역을 통과하는 도로에서 낙석방지를 위해 피암 터널이 활용되고 있으며, 도로뿐만 아니라 철도에서도 많이 활용되고 있다. 특히 철도 분야에서는 피암 터널이 예전부터 활용되어 왔으며, 최근에 급격한 산업화와 도시의 발달 등으로 산악도로가 증가하면서 피암 터널의 활용이 점차 증가하는 추세이다.
이와 같은 피암 터널(Rock Shed)은 강재나 철근 콘크리트 등으로 도로상에 셰드(Shed)를 설치하여 낙석을 셰드로 받아 내거나, 계곡으로 유도함으로써 낙석 발생에 따른 피해를 방지하는 사면 낙석방지공법이다. 또한 피암 터널은 낙석반사면이 급경사로 형성되어 매우 불안정한 지역 중 보강공법이나 보호공법의 적용이 용이하지 않거나, 사면의 안정화를 완벽히 확보할 수 없을 경우에 적용되고 있다.
이러한 피암 터널은 사면에서 계곡으로 경사진 지붕부와 지붕의 상부를 사면 낙석반에 정착시키는 앵커부, 지붕의 하부를 지지하는 기초부로 크게 구성되어 있으며, 피암 터널의 상부는 일정한 경사를 주어 낙하하는 낙석이나 토사가 셰드를 타고 도로 밖으로 흘러내릴 수 있도록 완충재(자갈, 폐타이어, EPS(Expanded Poly-Styrene) 등)를 두어 설계된다. 이때 낙하하는 낙석의 에너지와 피암 터널의 에너지 흡수 가능량을 고려하여 낙석의 충격에 버틸 수 있도록 설계된다.
최근 시행되는 피암 터널 시공은 운영중인 도로상에 설치되는 예가 많으므로 대부분 공장 제작용 상자형으로 설계되며, 이러한 구조물은 상재 하중 및 측방토압을 그대로 구조물이 받게 되므로 구조물의 벽체를 매우 두껍게 설치해야 하는 단점이 있다. 또한, 현장 타설 구조물의 경우 시공할 수 있는 콘크리트 타설 제한으로 말미암아 시공속도의 지연이 발생되며, 콘크리트 타설시 건조수축균열, 열팽창 등의 영향으로 그 품질과 신뢰성이 떨어진다.
특히 종래의 피암 터널에 사용되는 상자형 콘크리트는 자체 강도가 발휘되 면 토압이나 수압에 대한 저항력을 가지게 되지만, 구조적으로는 상재 하중 및 측면토압의 집중으로 장기적인 관점에서는 유지관리의 어려움이 발생되며, 공사비의 과대, 공사기간의 장기화 등의 문제점이 발생된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은
피암 터널 조성시 구조적으로 강성이 우수한 아치형의 파형 강판을 적용하여 종래의 콘크리트 구조물에 비해 구조적으로 안정되고 견고한 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공 방법을 제공함에 있다.
그리고 본 발명은 다른 목적으로서 파형 강판 측면 및 상단에 지오텍스타일 성토공법을 적용하여 상재 하중의 경감 및 측압 감소, 공사기간 단축을 이룰 수 있어서 종래 공법보다 효율성 및 경제성을 제고(提高)시킬 수 있는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널 및 그 시공 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 낙석방지를 위해 도로에 설치되는 피암 터널에 있어서,
도로 위에 설치되는 파형 강판 구조물;
상기 파형 강판 구조물과 도로 사면 사이에 충전되는 콘크리트 뒷 채움;
상기 콘크리트 뒷 채움의 상부에서 파형 강판 구조물 상단까지 형성되는 기초 성토부; 및
상기 기초 성토부와 파형 강판 구조물의 상단으로부터 상부측으로 설계 높이까지 형성되는 완충재;를 포함하고 상기 완충재는 설계 높이까지 그 높이가 높아지면서 점차 계곡 부로부터 그 높이가 줄어들어 사면에서 계곡 부로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 파형 강판 구조물은 그 양측 하단에 기초 콘크리트부를 형성한 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 콘크리트 뒷 채움은 사면측에 배수구를 설치하여 사면으로부터 유입되는 지하수를 배제시키는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 기초 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 기초 성토부는 사면 측에 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재는 파형 강판 구조물의 최상단 부근에서 계곡 부쪽으로 고정핀을 통해 연결된 EPS(Expanded Poly-Styrene) 블록을 지오텍스타일로 감싼 다단의 EPS 완충부와, 사면쪽으로 지오텍스타일을 이용하여 토사를 포켓식으로 감싼 다단의 토사 완충부를 포함하고, 상기 각각의 EPS 완충부의 지오텍스타일 끝단은 상기 각각의 토사 완충부의 지오텍스타일 하단에 위치하여 고정되는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 EPS 완충부는 각각 3겹의 지오텍스타일을 사용하여 외부 훼손을 방지하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재는 EPS 완충부와 토사 완충부의 상부에 상부 성토부를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 상부 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 상부 성토부는 성토재를 포함하는 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재는 사면 측에 설계 높이까지 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 파형 강판 구조물의 입,출구부 주변 완충재 부분에는 보강토 옹벽을 설치하여 성토재의 유실을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널을 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 낙석방지를 위해 도로에 설치되는 피암 터널의 시공 방법에 있어서,
도로에 파형 강판 구조물을 설치하는 단계;
상기 파형 강판 구조물의 설치 후, 사면과 파형 강판 구조물의 사이에 콘크리트 뒷 채움을 실시하는 단계;
상기 콘크리트 뒷 채움의 상부에 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계;
상기 기초 성토부와 파형 강판 구조물의 상단으로부터 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계; 및
상기 완충재가 설계 높이까지 완성되었는지를 판별하는 단계;를 포함하고 상기 완충재는 설계 높이까지 그 높이가 높아지면서 점차 계곡 부로부터 그 높이가 줄어들어 사면에서 계곡 부로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 파형 강판 구조물을 설치하는 단계는 도로에 기초 터파기 공사 및 기초 콘크리트를 타설하는 것을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 콘크리트 뒷 채움을 실시하는 단계는 사면과 파형 강판 구조물 사이의 폭 3 m까지 콘크리트로 뒷 채움을 실시하고, 사면 측에 배수구를 설치하여 사면으로부터 유입되는 지하수를 배제하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘할 수 있도록 단계별로 적층하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계는 사면 측에 조 골재에 의한 배수층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 하는 것을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 파형 강판 구조물의 최상단 부근에서 계곡 부쪽으로 고정핀을 통 해 연결된 EPS 블록을 지오텍스타일로 감싼 다단의 EPS 완충부를 시공하고, 사면쪽으로 지오텍스타일을 이용하여 토사를 포켓식으로 감싼 다단의 토사 완충부를 시공하며, 상기 각각의 EPS 완충부의 지오텍스타일 끝단은 상기 각각의 토사 완충부의 지오텍스타일 하단에 위치하여 고정되도록 시공하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 EPS 완충부는 각각 3겹의 지오텍스타일을 사용하여 EPS 블록을 에워싸는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 EPS 완충부와 토사 완충부의 상부에 상부 성토부를 시공하는 공정을 추가 포함하고, 상기 상부 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 다단으로 적층하는 공정을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 상부 성토부의 상부에 성토재를 시공하는 공정을 추가 포함하 는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 사면 측에 설계 높이까지 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 하는 공정을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
또한 본 발명은 바람직하게는 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 파형 강판 구조물의 입,출구부 주변 완충재 부분에서 보강토 옹벽을 설치하여 성토재의 유실을 방지하는 공정을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법을 제공한다.
본 발명에 의하면 종래의 시공순서인 거푸집 제작, 철근 배근, 콘크리트 타설 등을 단계적으로 실시하지 않고, 기성품으로 제작한 파형 강판 구조물을 설치한 후, 지오텍스타일을 이용하여 완충재를 설치함으로써 종래 방법에 비해 급속 시공이 가능하고, 월등한 품질을 확보할 수 있는 효과가 얻어진다.
그리고 본 발명에 의하면, 공장 제작이 가능하고, 무게가 가벼운 파형 강판으로 콘크리트 상자형 구조물보다 구조적으로 안정한 아치형의 피암 터널을 시공하고, 상재 하중 및 측압 등을 최소화하기 위해 토목섬유의 일종인 지오텍스타일을 이용한 포켓식 성토공법을 적용함으로써 종래의 방식에 비하여 공사비 절감, 공사기간의 단축, 도로 여유 공간 확보 등을 통한 효율성과 경제성을 높일 수 있는 효과가 얻어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널(1)은 낙석방지를 위해 사면(100)과 계곡 부(150)가 위치된 산악 도로(180)에 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 설치된다.
본 발명의 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널(1)은 도로(180) 위에 설치되는 파형 강판 구조물(10)을 포함하는데, 상기 파형 강판 구조물(10)은 그 양측 하단에 기초 콘크리트 부(12)를 형성하여 도로(180)에 안정적으로 구축된다.
또한 필요한 경우 파형 강판 구조물(10)은 그 측면에 창문(16)을 포함할 수 있다. 여기에서 본 발명의 피암 터널(1) 구축에 사용되는 상기 파형 강판 구조 물(10)은 공장에서 사전 제작할 수 있는 파형 강관(Corrugated Steel Pipe), 파형 강판(Corrugated Steel Plate)을 의미하며, 이와 같은 구조를 통하여 구조적 강도 측면에서 유리한 아치형 단면으로 제작된다. 이와 같은 파형 강판 구조물(10)은 종래의 콘크리트 구조에 비해 두께를 크게 줄여서 도로(180)의 여유 공간을 크게 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 훨씬 안정적인 단면을 형성할 수 있다. 또한, 파형 강판 등과 같은 기성품으로 구조체를 제작하면, 공장에서 현장으로 완제품을 운송하여 조립시공이 가능하므로 공기의 단축 등 경제적으로 많은 이점이 있다.
상기 파형 강판 구조물(10)은 터널형 단면으로 제작장에서 사전에 제작된 통상적인 구조물을 의미하며, 다르게는 "파형 강관 구조물"이란 용어로 대체 사용될 수 있음을 알려둔다.
그리고 본 발명의 피암 터널(1)은 상기 파형 강판 구조물(10)과 도로 사면(100) 사이에 충전되는 콘크리트 뒷 채움(20)을 포함한다. 상기 콘크리트 뒷 채움(20)은 파형 강판 구조물(10)의 조립이 완성되면, 사면(100)과 파형 강판 구조물(10)의 사이 폭 3 m 까지 콘크리트로 타설하여 실시한다. 이때, 콘크리트 뒷 채움(20)의 상부 면에는 사면(100) 측에 배수구(22)를 설치하여 사면(100)으로부터 유입되는 지하수를 배제토록 한다.
또한 상기 콘크리트 뒷 채움(20)의 상부에는 기초 성토부(30)가 형성되는데, 이는 파형 강판 구조물(10) 상단까지 형성된다. 상기 기초 성토부(30)는 지오텍스타일(32)을 포설하고 그 위에 대략 1m의 두께로 성토(35)를 실시한 후, 지오 텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일(32)이 인장력을 발휘하도록 구성된 것이다.
상기 기초 성토부(30)는 분리재, 보강재, 여과재 기능이 입증된 지오텍스타일(Geotextile)(32)을 이용하여 토사를 감싸는 형태로 제작함으로써 파형 강판 구조물(10)에 미치는 상재 하중 및 측방토압을 분산하여 경량화하는 장점이 있다.
그리고 사면(100) 측으로는 즉 사면(100)과 기초 성토부(30)의 사이에는 조 골재에 의한 배수 층(37)을 형성하고, 사면(100)으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구(22)로 유도되도록 한다.
또한 본 발명은 상기 기초 성토부(30)와 파형 강판 구조물(10)의 상단으로부터 상부측으로 설계 높이(H)까지 형성되는 완충재(40)를 포함한다. 상기 완충재(40)는 도 2에 도시된 바와 같이, 파형 강판 구조물(10)의 최상단 부근에서 계곡 부(150) 쪽으로 다단의 EPS(Expanded Poly-Styrene) 완충부(45)가 형성되고, 사면(100) 쪽으로 다단의 토사 완충부(50)가 구비되는데, 상기 각각의 EPS 완충부(45)는 고정핀(42)을 통해 연결된 EPS 블록(47)을 지오텍스타일(49)로 감싼 구조로 이루어지고, 상기 각각의 토사 완충부(50)는 지오텍스타일(52)을 이용하여 토사(54)를 포켓식으로 감싼 구조로 이루어진다.
또한 상기 각각의 EPS 완충부(45)는 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 그 지오텍스타일 끝단(49a)이 상기 각각의 토사 완충부(50)의 지오텍스타일(52) 하단에 위치하여 고정되는 구조이다. 이와 같은 경우, 상기 토사 완충부(50)와 EPS 완 충부(45)들은 각각 나란하게 배치되는 구조인데, 상기 토사 완충부(50)는 기초 성토부(30)와 유사한 형태로 지오텍스타일(52)이 토사(54)를 감싸고, 상기 EPS 완충부(45)는 각각 3겹의 지오텍스타일(49)을 사용하여 EPS 블록(47)들을 감싼 다음, 각각의 토사 완충부(50)의 지오텍스타일 하부(52)로 그 끝단(49a)이 삽입되어 지지된다. 이와 같이 상기 EPS 완충부(45)는 3겹의 지오텍스타일(49)을 사용하므로써 외부 충격으로부터 훼손을 방지할 수 있는 구조이다.
그리고 상기 완충재(40)는 다단으로 적층된 EPS 완충부(45)와 토사 완충부(50)의 상부에 상부 성토부(60)를 추가 포함한다. 상기 상부 성토부(60)는 상기 기초 성토부(30)와 유사하게 지오텍스타일(62)을 포설하고 그 위에 성토(64)를 실시한 후, 지오텍스타일(62)을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일(62)이 인장력을 발휘하도록 구성되며, 상기 EPS 완충부(45)와 토사 완충부(50)의 상부에 위치된다.
또한 본 발명은 상기 상부 성토부(60)는 그 상부에 성토재(70)를 포함할 수 있는데, 이는 사면(100)과 상부 성토부(60)를 경사지게 잇는 형태로 토사가 포설된다.
이와 같이 상기 기초 성토부(30)위에 형성되는 완충재(40)는 다단으로 적층된 EPS 완충부(45), 토사 완충부(50), 그 상부에 적층되는 다단의 상부 성토부(60)와 성토재(70)들의 적층형태가 사면(100)으로부터 계곡 부(150)측으로 경사지게 형성된다. 즉 상기 완충재(40)는 도 1에 도시된 바와 같이, 그 높이가 기초 성토부(30)로부터 상부측으로 높아지면서 점차 계곡 부(150)로부터 그 높이가 줄어들어 사면(100)에서 계곡 부(150)로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 구조이다.
이와 같은 완충재(40)는 파형 강판 구조물(10)의 측면 및 상부에서 분리재, 보강재, 여과재 기능이 입증된 지오텍스타일(Geotextile)을 이용하여 토사 및 EPS 블록들을 각각 감싸는 형태로 제작하고 다단 적층함으로써 파형 강판 구조물(10)에 미치는 상재 하중 및 측방토압을 분산하여 구조물을 경량화하는 장점이 있다. 또한, 종래의 피암 터널 시공시 사면부에 시공되는 보강공법 및 벽면처리공법 등이 지오텍스타일을 이용한 성토공법으로 인하여 생략되는 이점이 얻어진다.
한편 상기에서 완충재(40)는 사면(100) 측의 설계 높이(H)까지 조 골재에 의한 배수 층(80)을 형성하는데, 이는 기초 성토부(30)의 조 골재에 의한 배수 층(37) 상부에 연이어서 형성되고, 사면(100)으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구(22)로 유도되도록 구성된다. 또한 상기 완충재(40)는 파형 강판 구조물(10)의 입,출구부 주변에 보강토 옹벽(미 도시)을 설치하여 파형 강판 구조물(10)의 입,출구부 전후로 성토재의 유실을 방지하도록 구성된 것이다.
이하, 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법(200)에 대해 단계적으로 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법(200)은 도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 도로(180)에 파형 강판 구조물(10)을 설치하는 단계(210)가 이루어진다. 이와 같은 단계(210)는 도로(180)의 양측에 기초 터파기 공사 및 기초 콘크리트 부(12)를 타설하여 기초를 마련하고, 그 위에 파형 강판 구조물(10)을 조립하여 파형 강판 구조물(10)의 양단부가 기초 콘크리트 부(12) 위에서 지지되도록 한다.
그리고 다음으로는 상기와 같이 파형 강판 구조물(10)의 설치 후, 사면(100)과 파형 강판 구조물(10)의 사이에 콘크리트 뒷 채움(20)을 실시하는 단계(220)가 이루어진다. 이와 같은 콘크리트 뒷 채움(20)을 실시하는 단계(220)는 사면(100)과 파형 강판 구조물(10) 사이의 폭 3 m까지 콘크리트로 뒷 채움(20)을 실시하고, 사면(100) 측에 배수구(22)를 설치하여 사면(100)으로부터 유입되는 지하수를 외부로 배제하게 된다.
또한 다음으로는 상기 콘크리트 뒷 채움(20)의 상부에 기초 성토부(30)를 파형 강판 구조물(10) 상단까지 시공하는 단계(230)가 이루어진다. 이와 같은 단계(230)는 콘크리트 뒷 채움(20)의 상부에 지오텍스타일(32)을 포설하고 그 위에 성토(35)를 실시한 후, 지오텍스타일(32)을 포켓식으로 폐합시켜 상재 하중에 의해 지오텍스타일(32)이 인장력을 발휘할 수 있도록 에워싼 다음, 이를 단계별로 차례차례 적층하게 된다. 이때 상기 지오텍스타일(32)의 내부에 담기는 성토(35) 높이는 대략 1m의 높이로 이루어진다.
그리고 이와 같이 상기 기초 성토부(30)를 파형 강판 구조물(10) 상단까지 시공하는 과정에서 사면(100) 측에 조 골재에 의한 배수 층(37)을 형성하게 되며, 이와 같은 조 골재는 사면(100)으로부터 유입되는 지하수가 하부로 통과하여 콘크리트 뒷 채움(20) 상의 배수구(22)로 유도되도록 한다.
이와 같이 기초 성토부(30)의 성토 높이가 파형 강판 구조물(10)의 상단까지 시공되어 평탄면이 나타나면, 다음으로 상기 기초 성토부(30)와 파형 강판 구조물(10)의 상단으로부터 완충재(40)를 상부측으로 설계 높이(H)까지 시공하는 단계(240)가 이루어진다. 이 단계(240)에서 완충재(40)는 파형 강판 구조물(10)의 최상단 부근에서 계곡 부(150) 쪽으로 고정핀(42)으로 연결한 EPS 블록(47)을 지오텍스타일(49)로 감싸고, 감싼 지오텍스타일의 끝단(49a)이 토사(54)를 포켓식으로 감싼 지오텍스타일(52)의 하단에 위치하여 고정되도록 한다. 즉 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 파형 강판 구조물(10)의 최상단 부근에서 계곡 부(150) 쪽으로 고정핀(42)을 통해 연결된 EPS 블록(47)을 지오텍스타일(49)로 감싼 다단의 EPS 완충부(45)를 시공하고, 이와 나란하게 사면(100) 쪽으로 지오텍스타일(52)을 이용하여 토사(54)를 포켓식으로 감싼 다단의 토사 완충부(50)를 시공한다.
이때 상기 각각의 EPS 완충부(45)의 지오텍스타일 끝단(49a)은 상기 각각의 토사 완충부(50)의 지오텍스타일(52) 하단에 위치하여 도 3에 도시된 바와 같이, 토사 완충부(50)의 하중에 의해서 고정되도록 시공되는 것이다.
여기에서 상기 EPS 완충부(45)는 각각 3겹의 지오텍스타일(49)을 사용하여 EPS 블록(47)을 에워싸는 것이며, 그로 인하여 외부 충격으로부터 훼손이 방지되는 구조이다.
또한 상기와 같이 완충재(40)를 상부측으로 설계 높이(H)까지 시공하는 단계(240)에서 본 발명은 상기 EPS 완충부(45)와 토사 완충부(50)의 상부에 상부 성토부(60)를 시공하는 공정을 추가 포함한다. 즉 상기 EPS 완충부(45)와 토사 완충부(50)의 상부에 지오텍스타일(62)을 포설하고 그 위에 성토(64)를 실시한 후, 상기 지오텍스타일(62)을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일(62)이 인장력을 발휘하도록 다단으로 적층 시공한다. 이와 같은 상부 성토부(60)는 마치 기초 성토부(30)와 유사한 방식으로 시공되며, 이와 같은 상부 성토부(60)에는 상기 EPS 완충부(45)가 위치하지 않는다.
그리고 상기 상부 성토부(60)의 상부에는 성토재(70)를 시공하는 공정을 추가 포함한다. 상기 성토재(70)는 사면(100)과 상부 성토부(60)를 경사지게 잇는 형태로 토사가 포설된다.
또한 본 발명은 상기와 같이 완충재(40)를 상부측으로 설계 높이(H)까지 시공하는 단계(240)에서 사면(100) 측으로는 설계 높이(H)까지 조 골재에 의한 배수 층(80)을 형성하여 사면(100)으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구(22)로 유도되도록 한다. 이와 같이 완충재(40)의 축조 공정에서 시공되는 조 골재는 그 하부측의 기초 성토부(30)에서 시공되는 조 골재의 상부측에 연이어서 시공되며, 그에 따라서 사면(100)으로부터 유입되는 지하수가 콘크리트 뒷 채움(20) 상부의 배수구(22)로 원활하게 유도되도록 한다.
이와 같이 완충재(40)가 시공되면 다음으로 상기 완충재(40)가 설계 높이(H)까지 완성되었는지를 판별하는 단계(250)가 이루어지고, 원하는 설계 높이(H)의 사면(100)에 도달하기까지 지속적으로 완충재(40)가 축조되는데, 이러한 완충재(40)는 기초 성토부(30)와 파형 강판 구조물(10)의 상부측으로 향하여 점차 그 높이가 높아지면서 계곡 부(150)로부터 그 높이가 줄어들어 사면(100)에서 계곡 부(150)로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 구조로 축조되는 것이다.
그리고 이와 같이 상기 완충재(40)를 상부측으로 설계 높이(H)까지 시공하게 되면 상기 파형 강판 구조물(10)의 입,출구부 주변 완충재(40) 부분에서 보강토 옹벽(미 도시)을 설치하고 완충재(40)를 위하여 축조된 성토재(70)의 유실을 방지하는 것이다.
상기와 같이 시공된 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널(1)은 파형 강판 구조물(10) 대신에 기성품의 파형 강관을 사용할 수도 있으며, 이는 파형 강판과 거의 동일한 형상을 지니고 있고, 아치형 구조로 형성하게 되면 상재 하중을 분산시키는 효과가 있다. 대신 파형 강관은 상대적으로 파형 강판보다 얇아서 하중에 대한 저항력이 약한 단점이 있지만, 이러한 단점을 보완하기 위해 본 발명에서는 토목섬유의 일종인 지오텍스타일을 이용한 성토공법을 적용하여 상재 하중 및 측방토압을 경량화하기 때문에 그 영향을 최소화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 종래의 시공순서인 거푸집 제작, 철근 배근, 콘크리트 타설 등을 단계적으로 실시하지 않고, 기성품으로 제작한 파형 강판 구조물(10)을 설치한 후, 지오텍스타일을 이용하여 완충재(40)를 설치함으로써 종래 방법에 비해 급속 시공이 가능하고, 구조적으로 안정된 월등한 품질을 확보할 수 있다.
그리고 본 발명은 공장 제작이 가능하고, 무게가 가벼운 파형 강판으로 콘크리트 상자형 구조물보다 구조적으로 안정한 아치형의 피암 터널을 시공하고, 상재 하중 및 측압 등을 최소화하기 위해 토목섬유의 일종인 지오텍스타일을 이용한 포켓식 성토공법을 적용함으로써 종래의 방식에 비하여 공사비 절감, 공사기간의 단축, 도로 여유 공간 확보 등을 통한 효율성과 경제성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명의 실시 예를 다양하게 수정 또는 변경 시킬 수 있을 것이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 실시 예의 수정 또는 설계변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.
도 1은 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공 정면도;
도 2는 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공 상태를 도시한 일부 절개 사시도;
도 3은 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널에 구비된 지오텍스타일을 이용한 성토층 조성을 도시한 단면도;
도 4는 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공 방법을 단계적으로 도시한 플로우 챠트이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1..... 본 발명에 따른 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널
10.... 파형 강판 구조물 12.... 기초 콘크리트 부
20.... 콘크리트 뒷 채움 22.... 배수구
30.... 기초 성토부 32.49,52,62.... 지오텍스타일
35,64.... 성토 37,80.... 배수 층
40.... 완충재 42.... 고정 핀
45.... EPS 완충부 47.... EPS 블록
50.... 토사 완충부 54.... 토사
60.... 상부 성토부 70.... 성토재
100... 사면 150.... 계곡 부
180... 산악 도로
200... 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법
210... 도로에 파형 강판 구조물을 설치하는 단계
220... 콘크리트 뒷 채움을 실시하는 단계
230... 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계
240... 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계
250... 완충재가 설계 높이까지 완성되었는지를 판별하는 단계
H..... 설계 높이

Claims (23)

  1. 낙석방지를 위해 도로에 설치되는 피암 터널에 있어서,
    도로 위에 설치되는 파형 강판 구조물;
    상기 파형 강판 구조물과 도로 사면 사이에 충전되는 콘크리트 뒷 채움;
    상기 콘크리트 뒷 채움의 상부에서 파형 강판 구조물 상단까지 형성되는 기초 성토부; 및
    상기 기초 성토부와 파형 강판 구조물의 상단으로부터 상부측으로 설계 높이까지 형성되는 완충재;를 포함하고 상기 완충재는 설계 높이까지 그 높이가 높아지면서 점차 계곡 부로부터 그 높이가 줄어들어 사면에서 계곡 부로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 파형 강판 구조물은 그 양측 하단에 기초 콘크리트부를 형성한 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 콘크리트 뒷 채움은 사면측에 배수구를 설치하여 사 면으로부터 유입되는 지하수를 배제시키는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기초 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기초 성토부는 사면 측에 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  6. 제1항에 있어서, 상기 완충재는 파형 강판 구조물의 최상단 부근에서 계곡 부쪽으로 고정핀을 통해 연결된 EPS 블록을 지오텍스타일로 감싼 다단의 EPS 완충부와, 사면쪽으로 지오텍스타일을 이용하여 토사를 포켓식으로 감싼 다단의 토사 완충부를 포함하고, 상기 각각의 EPS 완충부의 지오텍스타일 끝단은 상기 각각의 토사 완충부의 지오텍스타일 하단에 위치하여 고정되는 것임을 특징으로 하는 파 형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  7. 제6항에 있어서, 상기 EPS 완충부는 각각 3겹의 지오텍스타일을 사용하여 외부 훼손을 방지하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  8. 제6항에 있어서, 상기 완충재는 EPS 완충부와 토사 완충부의 상부에 상부 성토부를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  9. 제8항에 있어서, 상기 상부 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  10. 제9항에 있어서, 상기 상부 성토부는 성토재를 포함하는 것을 특징으로 하 는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  11. 제6항에 있어서, 상기 완충재는 사면 측에 설계 높이까지 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 구성된 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  12. 제1항에 있어서, 상기 파형 강판 구조물의 입,출구부 주변 완충재 부분에는 보강토 옹벽을 설치하여 성토재의 유실을 방지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널.
  13. 낙석방지를 위해 도로에 설치되는 피암 터널의 시공 방법에 있어서,
    도로에 파형 강판 구조물을 설치하는 단계;
    상기 파형 강판 구조물의 설치 후, 사면과 파형 강판 구조물의 사이에 콘크리트 뒷 채움을 실시하는 단계;
    상기 콘크리트 뒷 채움의 상부에 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계;
    상기 기초 성토부와 파형 강판 구조물의 상단으로부터 완충재를 상부측으 로 설계 높이까지 시공하는 단계; 및
    상기 완충재가 설계 높이까지 완성되었는지를 판별하는 단계;를 포함하고 상기 완충재는 설계 높이까지 그 높이가 높아지면서 점차 계곡 부로부터 그 높이가 줄어들어 사면에서 계곡 부로 향해 낮아지는 하향 경사면을 형성하는 것을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 파형 강판 구조물을 설치하는 단계는 도로에 기초 터파기 공사 및 기초 콘크리트를 타설하는 것을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 콘크리트 뒷 채움을 실시하는 단계는 사면과 파형 강판 구조물 사이의 폭 3 m까지 콘크리트로 뒷 채움을 실시하고, 사면 측에 배수구를 설치하여 사면으로부터 유입되는 지하수를 배제하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  16. 제13항에 있어서, 상기 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후 지오텍스타일을 포 켓식으로 폐합시켜 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘할 수 있도록 단계별로 적층하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 기초 성토부를 파형 강판 구조물 상단까지 시공하는 단계는 사면 측에 조 골재에 의한 배수층을 형성하여 사면으로부터 유입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 하는 것을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  18. 제13항에 있어서, 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 파형 강판 구조물의 최상단 부근에서 계곡 부쪽으로 고정핀을 통해 연결된 EPS 블록을 지오텍스타일로 감싼 다단의 EPS 완충부를 시공하고, 사면쪽으로 지오텍스타일을 이용하여 토사를 포켓식으로 감싼 다단의 토사 완충부를 시공하며, 상기 각각의 EPS 완충부의 지오텍스타일 끝단은 상기 각각의 토사 완충부의 지오텍스타일 하단에 위치하여 고정되도록 시공하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 EPS 완충부는 각각 3겹의 지오텍스타일을 사용하여 EPS 블록을 에워싸는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 EPS 완충부와 토사 완충부의 상부에 상부 성토부를 시공하는 공정을 추가 포함하고, 상기 상부 성토부는 지오텍스타일을 포설하고 그 위에 성토를 실시한 후, 지오텍스타일을 포켓식으로 폐합시켜 층을 이루고 상재 하중에 의해 지오텍스타일이 인장력을 발휘하도록 다단으로 적층하는 공정을 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 상부 성토부의 상부에 성토재를 시공하는 공정을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  22. 제18항에 있어서, 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 사면 측에 설계 높이까지 조 골재에 의한 배수 층을 형성하여 사면으로부터 유 입되는 지하수가 하부 배수구로 유도되도록 하는 공정을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
  23. 제13항에 있어서, 상기 완충재를 상부측으로 설계 높이까지 시공하는 단계는 상기 파형 강판 구조물의 입,출구부 주변 완충재 부분에서 보강토 옹벽을 설치하여 성토재의 유실을 방지하는 공정을 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 파형 강판과 지오텍스타일을 이용한 피암 터널의 시공방법.
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