KR20120103804A - 친환경 사면 ｆｒｐ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법 - Google Patents

친환경 사면 ｆｒｐ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법 Download PDF

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KR20120103804A
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Abstract

본 발명은 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공에 관한 것으로, 사면의 토사가 유실되지 않도록 보강함은 물론 취급과 시공 등이 우수하고 뿐만 아니라 자연친화적 환경을 조성함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공은, 6개의 측판(11)이 평면에서 볼 때 내부에 상하로 관통하는 육각형의 식재홀(12)이 형성되도록 연결되어 이루어지며 유리섬유강화플라스틱을 재질로 하는 육각형 단면의 보호공 본체와; 상기 보호공 본체의 측판에 형성되는 하나 이상의 배수홀(13)과; 상기 보호공 본체의 일측 둘레부에 상기 식재홀을 향해 돌출 형성되며 상기 식재홀에 충진된 식생토가 상기 보호공 본체의 외부로 배출되지 않도록 하는 식생토누출 방지턱(14)을 포함하며, 상기 보호공 본체는 상기 측판들의 타측 단부에 하나 이상의 뾰족한 사면 삽입부(15)가 형성되며, 상기 사면 삽입부를 통해 상기 사면 삽입부 내지 측판이 상기 사면에 삽입 설치되고 상기 식재홀에 식생토가 채워져 초목이 식재되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 이용한 사면 보강 공법은, 사면(2)의 표면을 평평하게 정리하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 정리된 사면에 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공(10)을 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 설치된 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 식재홀(12)에 식생토를 채우고, 상기 식생토에 초목(1) 또는 씨앗을 식재하는 제3단계를 포함하며, 상기 제2단계에서는, 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 다수개 준비하여 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 상기 사면에 삽입 설치하면서 벌집 형태로 배열한다.

Description

친환경 사면 ＦＲＰ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법{ECO-FRIENDLY SLOPE FRP PITCHING AND SLOPE REINFORCING METHOD USING THIS}
본 발명은 사면 보호공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사면의 토사가 유실되지 않도록 보강함은 물론 취급과 시공 등이 우수하고 뿐만 아니라 자연친화적 환경을 조성할 수 있는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법에 관한 것이다.
경제개발과 더불어 이루어지는 사회자본의 개발, 도로, 댐, 택지조성 등으로 인하여 다량의 토사가 이동하고 절토 성토에 의하여 법면이 생성되며, 법면을 그대로 방치하여 두면 침식이나 붕괴의 원인이 된다.
또한, 토지조성, 도로, 철도공사 등에 수반하여 설치하는 사면은 그 연장, 면적이 크기 때문에 자연재해를 받기 쉽고, 귀중한 인명의 손실 및 가옥의 손실 등을 초래하여 산업, 국민생활에 불안을 가져오는 경우가 많다.
이와 같이, 도시의 인접한 산지 또는 도로 공사시 절개지 등에서 토사붕괴로 유실된 토사는 하수계통에 유입되어 하수관의 통수단면을 축소시켜 도로의 노면 및 지하주택을 침수시키는 원인으로 작용되고 있으며, 이에 대한 사면안정공법이 요구되고 있다.
사면안정공법으로 가장 널리 이용되고 있는 소일네일링(Soil Nailing) 공법은 숏크리트(Shotcrete)와 록볼트(Rock Bolt)를 이용하여 터널을 굴착하는 NATM(New Austrian Tunneling Method)에서 유래된 원지반보강공법(In-situ Reinforcement of Soil)이다.
소일네일링 공법은 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 향상 시키는 공법으로서, 인장응력, 전단응력 및 휨모멘트에 저항할 수 있는 보강재(Re-Bar) 즉, 네일을 지반내에 비교적 촘촘한 간격으로 삽입함으로써 원지반의 전체적인 전단 저항력과 활동 저항력을 증가시켜 사면의 안정을 확보함과 동시에 지반의 변위를 억제하는 공법이다.
우리나라의 현실은 법면 안정에 관한 인식이 부족하고 공법 역시 초보 단계를 벗어나지 못하고 그대로 방치하고 있는 경우가 많고, 법면의 안정에 비중을 두어 공사를 하게 되면 경관이 미흡하고 경관에 비중을 두어 공사를 하게 되면 불안정한 법면이 되는 경우가 많다.
일반적으로 사면의 토사 및 암반의 붕괴를 예방하기 위한 목적으로 사면에 숏크리트만을 도포하는 방법이 있으나, 이러한 방법은 시공방법이 환경친화적이지 못해 녹화공법을 선호하는 현대의 추세에 바람직하지 못할 뿐만 아니라 자연현상에 의해 쉽게 파손되는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 콘크리트 블록을 사면에 설치하여 사면의 토사 유실을 방지하는 기술들이 제안된 바 있다.
종래 콘크리트 블록은 재질의 특성상 자연 친화적이지 못하기 때문에 사면을 훼손하고, 시각적인 불쾌감을 주는 문제점이 있다.
그리고, 종래 콘크리트 블록은 공장에서 제작된 프리캐스트 콘크리트 블록으로서 자중에 의해 토사가 유실되지 않도록 하는 것으로, 중량이 매우 무겁기 때문에 운반과 시공이 어렵고, 작업자의 안전사고가 빈번히 발생되는 문제점이 있다.
그리고, 콘크리트 블록을 사면에 고정하기 위하여 별도의 앵커를 다수개 사용하여야 하므로 공기가 길어지고 비용이 비싸지는 문제점도 있다.
또한, 콘크리트 블록의 단점을 보완하기 위하여 콘크리트 블록의 중앙에 공간을 형성하여 상기 공간에 초목을 식재함으로써 사면을 친환경적으로 조성하려는 기술들이 있긴 하지만, 역시, 콘크리트 블록은 재질의 특성상 녹화용으로 식재된 초목의 성장을 방해하는 문제점도 있다.
특히, 종래 콘크리트 블록은 사면 내부에 삽입되는 방식이 아니라, 사면 표면에 올려진 상태이기 때문에 사면과의 결속력이 없으므로 콘크리트 블록 자체가 사면에서 유실되는 문제점이 있다.
또한, 콘크리트 블록은 넓은 면적이 사면에 지지되기 때문에 사면이 울퉁불퉁하면 콘크리트 블록과 사면 사이에 틈이 발생되어 토사가 유실되므로 사면의 정리작업이 오래 걸리고, 사면을 정리하였다고 하여도 콘크리트 블록과 사면 사이에 틈이 발생되어 토사가 유실되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 사면의 토사가 유실되지 않도록 보강함은 자연친화적 환경을 조성할 수 있는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법을 제공하려는데 목적이 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 사면 보호공의 중량을 가볍게 하여 시공이 용이하도록 하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사면 보호공이 자체 구조를 통해 사면에 설치되고, 별도의 앵커를 사용하더라도 앵커의 수량을 극소화하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 사면 보호공과 사면 간의 접촉면적을 줄여 사면 보호공이 사면에 견고하게 설치되면서 사면의 정리작업을 줄이려는데 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공은, 6개의 측판이 평면에서 볼 때 내부에 상하로 관통하는 육각형의 식재홀이 형성되도록 연결되어 이루어지며 유리섬유강화플라스틱을 재질로 하는 육각형 단면의 보호공 본체와; 상기 보호공 본체의 측판에 형성되는 하나 이상의 배수홀과; 상기 보호공 본체의 일측 둘레부에 상기 식재홀을 향해 돌출 형성되며 상기 식재홀에 충진된 식생토가 상기 보호공 본체의 외부로 배출되지 않도록 하는 식생토누출 방지턱을 포함하며, 상기 보호공 본체는 상기 측판들의 타측 단부에 하나 이상의 뾰족한 사면 삽입부가 형성되며, 상기 사면 삽입부가 상기 사면에 삽입되어 설치되고 상기 식재홀에 식생토가 채워지고 초목이 식재되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 이용한 사면 보강 공법은, 사면의 표면을 평평하게 정리하는 제1단계와; 상기 제1단계를 통해 정리된 사면에 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 설치하는 제2단계와; 상기 제2단계에 의해 설치된 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 식재홀에 식생토를 채우고, 상기 식생토에 초목 또는 씨앗을 식재하는 제3단계를 포함하며, 상기 제2단계에서는, 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 다수개 준비하여 다수의 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 벌집 형태로 배열하고, 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 삽입부를 상기 사면에 삽입하여 설치하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공 및 이를 이용한 사면 보강 공법에 의하면, FRP의 재질의 특성상 사면을 오염시키지 않으므로 사면을 자연친화적 분위기로 조성하고, 또한, 녹화용 초목이나 씨앗의 활발한 성장을 도모하여 사면을 오랫동안 녹화할 수 있다.
그리고, 보호공의 중량이 가벼워 작업자가 사면 보강 구조물을 안전하고 신속하게 시공할 수 있다.
그리고, 보호공이 사면 내부에 삽입되어 보호공과 사면이 일체로 합성됨으로써 보호공 자체의 유실과 사면 토사의 유실을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 보호공과 사면이 선접촉되어 사면의 정리작업이 단순화되므로 공기를 단축할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 시공 상태 측면도.
도 3은 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 시공 상태 정면도.
도 4a와 도 4b는 각각 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공에 적용된 사면 삽입부의 예시도.
도 5는 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 다른 예시도.
도 1 내지 도 3에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공(10)(이하 "보호공"이라 약칭함)은, 유리섬유강화플라스틱(ＦＲＰ, glass fiber reinforced plastic)을 재질로 하며, 유리섬유강화플라스틱은 유리섬유, 탄소섬유, 케블라 등의 방향족 나일론섬유와 불포화 폴리에스터?에폭시수지 등의 열경화성수지를 결합한 물질로서, 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공하기 쉽다는 것이 장점이 있다.
즉, 보호공(10)은 FRP를 재질로 함에 따라 중량이 기존 콘크리트 블록보다 가볍고 안료의 첨가를 통해 색상의 발현이 자유롭기 때문에 자연친화적 분위기를 조성하는 것이 용이하다.
본 발명 보호공(10)의 구조적 특징은 다음과 같다.
보호공(10)은 FRP의 재질의 특성과 함께 구조적으로 매우 안정감을 줄 수 있도록 평면에서 볼 때 6각형의 형태로 형성되고, 내부에 초목(1)이나 씨앗(이하에서는 "초목"을 예로 들어 설명함)을 식재하여 사면(2)을 녹화할 수 있도록 구성되는데, 6개의 측판(11)이 결합되어 이루어진 보호공 본체가 구성된다.
6개의 측판(11)은 동일한 크기로서 근접되는 것들과 동일한 각도로 이음되어 6각형의 형태로 형성된다. 즉, 측판(11)들의 내부에는 상하로 관통되는 식재홀(12)이 형성되는 것이다.
보호공(10)을 6각형 형태로 한 이유에 대해 설명하면 다음과 같다.
평면도형에서 가장 짧은 선으로 가장 넓은 면적을 그리려면 원이 되며, 다수의 원만을 이용하여 벌집처럼 여러 개의 구멍을 만들면 쪽매맞춤(테셀레이션 tessellation)이 안돼서 원들의 사이에 구조적으로 취약한 빈틈이 생기는 단점이 있고, 사면 보강 구조물인 보호공은 쪽매맞춤이 가능한 정삼각형이나 정사각형, 정육각형의 세 가지 방법만이 가능하다.
그런데 벌집처럼 쪽매맞춤에 의한 최소의 선으로 최대의 공간을 만들려면 정삼각형이나 정사각형보다는 정육각형의 경우가 튼튼한 강도 면에서 더욱 유리하다.
다시 말하면, 다수의 보호공들 사이에 틈이 발생되지 않도록 쪽매맞춤을 할 수 있는 형태는 정다각형 중에서 정삼각형, 정사각형, 정육각형이다. 이 중에서 정삼각형은 같은 크기의 공간을 만드는데 정육각형에 비해 재료가 많이 들고 정사각형은 정육각형에 비해 구조가 약하다. 따라서 최소의 재료로 가장 튼튼한 최적의 공간을 만들려면 정육각형이 가장 적합하다. 즉, 이러한 근거에 의해 보호공(10)은 정육각형태로 형성된 것이다.
측판(11)들은 각각 하나 이상의 배수홀(13)이 구비되어 사면(2)을 흐르는 물이 식재홀(12)에 유입되고, 식재홀(12) 내부의 물이 외부로 배출되도록 한다.
그리고, 식재홀(12)에 충진된 식생토가 외부로 누출되지 않도록 식생토누출 방지턱(14)이 형성된다.
식생토누출 방지턱(14)은 측판(11)들의 둘레부를 따라 식재홀(12)을 향해 돌출되도록 측판(11)의 두께보다 큰 단면적으로 형성되어 식생토(3)가 식재홀(12) 외부로 누출되지 않도록 한다. 식생토누출 방지턱(14)은 식생토(3)를 채우는 기준 위치의 기능도 겸할 수 있다.
본 발명의 보호공(10)은 별도의 앵커를 사용하지 않고 보호공(10)의 자체 구조만으로 설치되는 특징이 있으며, 측판(11)의 일측(사면(2)에 삽입되는 방향)에 사면 삽입부(15)가 형성된다.
사면 삽입부(15)는 단부로 갈수록 면적이 작아지는 뾰족한 형태이며, 예를 들어 산의 형태이다.
사면 삽입부(15)는 측판(11)에 하나 이상이 형성될 수 있으며, 사면(2)에 대한 삽입뿐만 아니라 구조적 보강을 위하여 근접되는 측판(11)들의 이음부를 향해 뾰족하게 형성(근접되는 측판(11)들의 이음부에서 산이 형성)되는 것이 바람직하다.
도 4a와 도 4b는 사면 삽입부(15)의 예를 보이기 위한 전개도로서, 도 4a와 같이, 사면 삽입부(15)는 하나의 측판(11)의 중앙부에서 산이 형성될 수 있고, 도 4b와 같이, 사면 삽입부(15)는 근접되는 측판(11)들의 이음부에서 산이 형성된다. 도 4b와 같은 구조에서는 근접되는 측판(11)의 이음부 면적이 크기 때문에 측판(11)들의 이음부에서 균일이나 손상이 적게 발생된다.
사면 삽입부(15)는 정면에서 볼 때 산의 형태인 것으로 한정되지 않고 두께다 단부로 갈수록 얇아지게 형성될 수도 있다.
도 5는 보호공(10)의 다른 예로서, 보호공(10)들을 설치할 때 근접되는 보호공(10)들 사이에 틈이 발생되지 않고 보호공(10)의 삽입이 용이하도록 측판(11)에는 슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)이 대칭으로 형성된다. 즉, 보호공(10)들을 하나씩 삽입할 때 이미 삽입되어 있는 보호공(10)과 삽입하려는 보호공(10)의 슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)을 맞춰 끼운 후 보호공(10)을 삽입하면 보호공(10)이 흔들림없이 삽입되고 틈이 생기지 않도록 한다. 슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)은 보호공(10)의 둘레부에 교대로 반복되면서 전체적으로 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 보호공(10)은 다수개가 사면(2)에 벌집 형태로 배열되며, 이는 하기의 사면 보강 공법을 통해 구체화한다.
본 발명에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 이용한 사면 보강 공법은 다음과 같다.
1. 사면 정리.
본 발명 보호공(10)을 설치할 때, 보호공(10)들이 동일한 평면을 형성하는 것이 바람직하며, 사면(2)에 큰 암석 등이 있으면 보호공(10)을 설치하지 못하고 보호공(10)들에 의한 보강 구조물의 평면이 울퉁불퉁할 것이므로 사면(2)을 평평하게 정리한다.
본 발명의 보호공(10)은 측판(11)과 사면 삽입부(15)가 사면(2)에 대해 선접촉(사면 삽입부(15)의 두께가 얇기 때문에 선접촉된다 할 수 있음)되므로 사면(2)의 표면을 종래 콘크리트 블록의 시공시보다 거칠게 정리하여도 무방하다.
2. 보호공(10) 시공.
보호공(10)을 사면(2)에 설치하여 벌집 형태의 보강 구조물(100)을 시공한다.
보강 구조물(100)은 다수의 보호공(10)이 각각 사면(2)에 삽입 설치되어 이루어지며, 근접되는 보호공(10)들의 외면이 서로 접하도록 설치하여야 한다.
사면 삽입부(15)가 사면(2) 위에 놓여지도록 보호공(10)의 위치를 잡고 보호공(10)을 사면(2)측으로 누르면, 사면 삽입부(15)에 의해 보호공(10)이 사면(2)에 삽입된다. 이때, 사면 삽입부(15)만 사면(2)에 삽입되도록 하거나 측판(11)의 일부분 또는 전부가 삽입되도록 한다. 도 2는 측판(11)까지 사면(2)에 삽입된 상태를 도시한 것이다.
슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)이 적용된 경우 근접되는 보호공(10)들이 슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)에 의해 흔들림없이 연결되면서 사면(2)에 삽입되어 보호공(10)의 삽입이 용이하고, 보호공(10)들간의 틈이 생기지 않도록 한다.
3. 식재.
보호공(10)의 식재홀(12)에 식생토(3)를 채우고 초목(1)을 식재한다.
한편, 본 발명은 보호공(10)의 사면 삽입부(15)가 사면(2)에 삽입되어 별도의 앵커를 사용하지 않아도 보호공(10)과 사면(2)이 일체로 합성되므로 보호공(10)의 유실을 방지하며, 만약을 위해 앵커(20)를 사용할 수 있다. 단, 본 발명에서 앵커(20)는 모든 보호공(10)에 설치되지 않고 보호공(10)에 의한 보강 구조물(100)에 일정 면적을 두고 설치된다. 보호공(10)은 앵커(20)를 위한 별도의 보스 등을 구성할 필요가 없으며, 앵커(20)는 식재홀(12)의 모서리부분에 설치된다.
이상의 공정을 통해 시공된 사면 보강 구조물(100)에 따르면, 다수의 보호공(10)이 상호 간에 틈을 형성하지 않으면서 벌집 구조로 형성되어 구조적으로 매우 안정감이 있으며, 보호공(10)의 두께가 얇아 사면(2)에서 보호공(10)이 차지하는 면적이 좁기 때문에 보호공(10)이 거의 보이지 않아 보호공(10)에 의한 거부감 등을 주지 않고 결국 초목(1)만 보이게 되므로 사면(2)을 자연친화적 분위기로 조성할 수 있다.
1 : 초목, 2 : 사면
3 : 식생토, 10 : 보호공
11 : 측판, 12 : 식재홀
13 : 배수홀, 14 : 식생토누출 방지턱
15 : 사면 삽입부, 16 : 슬라이드 돌기
17 : 슬라이드 홈, 20 : 앵커

Claims (5)

  1. 6개의 측판(11)이 평면에서 볼 때 내부에 상하로 관통하는 육각형의 식재홀(12)이 형성되도록 연결되어 이루어지며 유리섬유강화플라스틱을 재질로 하는 육각형의 보호공 본체와;
    상기 보호공 본체의 측판에 형성되는 하나 이상의 배수홀(13)과;
    상기 보호공 본체의 일측 둘레부에 상기 식재홀을 향해 돌출 형성되며 상기 식재홀에 충진된 식생토가 상기 보호공 본체의 외부로 배출되지 않도록 하는 식생토누출 방지턱(14)을 포함하며,
    상기 보호공 본체는 상기 측판들의 타측 단부에 형성되는 하나 이상의 뾰족한 사면 삽입부(15)를 포함하며, 상기 사면 삽입부를 통해 상기 사면에 삽입 설치되고 상기 식재홀에 식생토가 채워진 후 초목이나 씨앗이 식재되는 것을 특징으로 하는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 사면 삽입부는, 상기 6개의 측판 중에서 근접되는 측판들의 이음부에 저부를 향하는 산이 형성되도록 뾰족하게 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 측판은 하나 이상의 슬라이드 돌기(16)와 슬라이드 홈(17)이 대칭으로 형성되어 근접되는 측판과 끼움식으로 결합되는 것을 특징으로 하는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공.
  4. 사면(2)의 표면을 평평하게 정리하는 제1단계와;
    상기 제1단계를 통해 정리된 사면에 청구항 1 또는 청구항 2에 의한 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공(10)을 설치하는 제2단계와;
    상기 제2단계에 의해 설치된 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 식재홀(12)에 식생토(3)를 채우고, 상기 식생토에 초목(1) 또는 씨앗을 식재하는 제3단계를 포함하며,
    상기 제2단계에서는, 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 다수개 준비하여 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 상기 사면에 삽입 설치하면서 벌집 형태로 배열하는 것을 특징으로 하는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 이용한 사면 보강 공법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 제2단계에서는, 상기 다수의 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공 중에서 일정 면적을 두고 앵커(20)를 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공의 식재홀 안쪽에서 사면으로 설치하여 상기 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 고정하는 것을 특징으로 하는 친환경 사면 ＦＲＰ 보호공을 이용한 사면 보강 공법.
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