KR20150026163A - 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 친환경 사면 안정공법 - Google Patents

식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 친환경 사면 안정공법 Download PDF

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Abstract

식생 격자 보강 매트는 경사면에 고정되며, 격자 형상을 갖는 지오네트망; 지오네트망 상에 격자 형상으로 배치되며 합성수지 실이 엉킨 구조로 형성된 지오매트 입체망; 및 상기 지오네트망 상에 배치되며 상기 격자 구조로 형성된 상기 지오매트 입체망을 선택적으로 덮는 지오그리드망을 포함한다.

Description

식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 친환경 사면 안정공법{OMIT}
본 발명은 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법에 관한 것으로, 절개된 사면, 하천변 호안, 해안의 제방을 축조 및 정비할 때, 사면 격자 구조의 주요자재인 지오그리드, 지오네트 및 지오매트를 사용하여 사면 격자 보강 매트 구조체를 형성하고, 형성된 격자 구조체 내외 공간에 식물종자를 포함하는 식생기반재와 사질토 및 마그네슘계 안정 처리재에 섬유보강재를 혼합한 개량토를 충전함으로서, 개량토와 지오그리드, 지오매트, 지오네트가 복합적으로 기능하는 유연한 구조의 식생 격자 보강 매트 구조물을 축조하는, 친환경 사면 안정공법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 산업단지, 주거단지, 도로공사, 하천정비공사의 기초 공사로 형성되는 절성토 사면은 자연재해에 특히 취약하다.
특히, 절성토 사면은 집중 호우에 의한 붕괴가 빈번하여 인명 및 재산의 손실 등이 발생 되기 쉽기 때문에 절성토 사면을 안정화시키는 공법이 꾸준히 개발되고 있다.
절성토 사면의 안정 공법으로는 잔디식재, 씨앗 뿜어 붙이기, 식생 네트, 매트 및 볏짚 거적 덮기, 격자 블록 붙이기, 숏크리트, 낙석 방지망 등이 있다.
사면 보강 공법으로서는 네일, 록 볼트, 지반 앵커, 억지 말뚝 등이 있고, 사면 구조물 공법으로서는 돌망태 옹벽, 돌 쌓기, 블록 및 패널식 보강토 옹벽 등이 일반적으로 활용되고 있다.
대표적 사면 안정 공법 중 암절토 사면의 대표적인 보강 공법인 소일 네일링공법은 숏크리트와 록 볼트를 이용하여 터널을 굴착하는 원지반 보강공법이다.
소일 네일링 공법은 자연사면이나 굴착에 의한 인공사면의 안정성을 향상 시키는 공법으로서, 인장응력, 전단응력 및 휨 모멘트에 저항할 수 있는 보강재, 즉, 네일을 지반 내에 비교적 촘촘한 간격으로 삽입함으로써 원지반의 전체적인 전단 저항력과 활동 저항력을 증가시켜 사면의 안정을 확보함과 동시에 지반의 변위를 억제하는 공법이다.
소일 네일링 공법은 대부분 환경친화적이지 않고 자연현상에 의해 쉽게 파손되는 문제가 있다.
한편, 절성토 사면 보호공법으로서 능형 철망을 이용하여 사면을 덧씌우고, 지역에 따라 인위적인 식생을 유도하기 위해서 능형 철망 위로 녹생토 등을 분사하거나 사면에 씨줄을 설치하는 식생 네트 매트 공법이 활용되고 있으나, 능형 철망을 사면에 설치하는 방법은 사면이 우수나 바람에 의한 침식에 지속적으로 노출되기 때문에 부분적인 붕괴가 발생하는 문제점을 갖는다.
또한, 능형 철망 위로 녹생토 등을 분사하는 방법은 사면이 급경사인 경우에는 사용할 수 없는 지리적 제약을 갖는다. 또한, 녹생토 등이 사면이 잘 부착되도록 하기 위해서 바인더(접착제) 등을 사용해야 하기 때문에 흙이 경화되고 이로 인해서 수분이 흡수되지 않아서 식물이 고사 되고 지반에 균열이 발생 되어 사면의 안정에 기여를 하지 못하는 문제점을 갖는다.
또한, 절성토 사면 보호 및 녹화 공법으로서 시드 스프레이 공법이 사용되고 있다.
시드 스프레이 공법의 경우 녹화를 하고자하는 사면에 식물의 씨앗을 뿜어 붙혀 씨앗으로부터 발아된 식물을 통해 사면 보호 및 녹화가 이루어지도록 하는 방법으로, 이러한 공법을 통해 사면에 녹화를 하는 경우 씨앗이 사면에 뿌리를 내리기 전에 강우에 의해 살포된 씨앗이 유실되거나 사면의 침식 등에 의해서 사면의 보호 및 녹화의 효과를 얻기 어려울 뿐만 아니라 사면의 토양이 유실되지 않은 경우에도 사면 토양의 안정적인 수분 공급 및 유지가 어려워, 초기 식물 발아에 지장을 초래 함으로서 녹화의 목적을 달성하기 어려운 문제점을 갖는다.
또한, 절성토 사면의 보호 공법으로서, 콘크리트 격자를 사면에 형성하고 격자 내에 종자를 포함하는 식생 기반재를 살포하는 방법이 활용되고 있다.
콘크리트 블록 및 모르타르 블럭을 이용한 사면의 보호 공법에 따르면, 각 블럭을 단순히 격자형태로 배치한 후 법면에 일부를 매설하여 법면 상에 고정되도록 한 것으로서, 각 블럭들 간 상호 결속력이 약하면서 각 블럭들의 자중이 무겁기 때문에, 장마로 인한 성토지 토사 유실시 법면을 따라 흘러내리는 토사와 함께 블럭들이 법면으로부터 이탈되거나 유실되는 문제점이 발생될 수 있다.
또한, 콘크리트 현장 타설식 사면 격자 보호 공법은, 시공전 사면의 굴곡진 부분을 필히 평탄하게 정리 해야함은 물론 시공 후에도 콘크리트 격자 배열 상태가 불규칙할 수 있는 문제가 발생할 수 있으며, 거푸집을 이용하는 경우 거푸집을 굴곡진 면에 설치하기 어렵고, 지반의 단차로 인한 공동이 형성되는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 절성토 사면의 보호 공법으로서 콘크리트 격자 공법을 응용한 섬유 거푸집 공법이 개발되어 있다.
섬유 거푸집 공법의 경우 호안 또는 사면에 흙의 붕괴를 방지하기 위하여 사용하는 토목 섬유로 제작한 섬유 거푸집을 사면에 설치하고, 그 내부에 콘크리트 모르타르 등을 주입시켜, 설치된 섬유 거푸집 형태의 콘크리트 블록이 형성 되도록 한 사면 보호용 텍스타일 공법으로서, 이 공법에 사용되는 섬유거푸집은 육상은 물론 수중에서도 가설 물막이 또는 물 푸기 등이 필요 없고 약간의 굴곡이 있는 토사면에도 용이하게 시공할 수 있는 장점이 있는 것에 반하여, 호우나 흐르는 물의 빠른 유속으로 인하여, 격자 공간 식생 부위에서 흙의 결속력이 떨어져 토사 분리 및 세굴 현상이 심하게 나타날 수 있는 문제점이 있다.
또한, 섬유 거푸집의 내부에 콘크리트 모르타르 주입시 격자 형태의 주입통로가 교차하는 통로 교차부에 과도한 주입 압력이 집중하게 되고, 이로 인해 통로 교차부 등에서 섬유 거푸집의 터짐 현상이 발생 되는 문제점이 있다.
본 발명은 절성토 사면을 침식으로부터 보호함과 동시에 사면 격자를 포함한 전체 사면에 식생이 이루어질 수 있도록 함으로써, 사면의 안정성과 외관을 함께 향상시킬 수 있는 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 섬유보강 개량토와 지오네트망, 지오매트 입체망, 지오그리드가 복합적으로 기능 하는 유연한 구조의 사면 격자 구조로 되기 때문에 탄성과 신축성을 향상시켜 흙의 경화 및 균열 등을 방지할 수 있는 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 부식이 발생하지 않고, 경량으로 콤팩트하기 때문에 내구성 및 시공성이 향상되고, 현장에서의 폐기 처리물이 전혀 없기 때문에 그 처리에 필요한 작업이나 비용을 줄일 수 있으며, 시공이 간단하여 이산화탄소 배출량이 대폭 삭감되고, 환경 부하 저감에 유효한 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일실시예로서, 식생 격자 보강 매트는 경사면에 고정되며, 격자 형상을 갖는 지오네트망; 지오네트망 상에 격자 구조로 배치되며 합성수지 실이 엉킨 구조로 형성된 지오매트 입체망; 및 상기 지오네트망 상에 배치되며 상기 격자 구조로 형성된 상기 지오매트 입체망을 선택적으로 덮는 지오그리드망을 포함한다.
식생 격자 보강 매트의 상기 지오매트 입체망은 탄성 및 신축성을 갖는 폴리아미드계 나일론사, 플라스틱사를 3차원 입체 그물 형상으로 엉키게 형성하여 형성되며, 지오매트 입체망은 바(bar) 형상으로 형성된다.
식생 격자 보강 매트의 상기 지오그리드망은 강성의 플라스틱 지오그리드망 및 연성의 텍스타일 지오그리드망 중 어느 하나를 포함한다.
식생 격자 보강 매트의 상기 지오그리드망은 고강도 토목섬유로 제작되며, 상기 고강도 섬유의 표면에는 PVC, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지가 코팅된다.
식생 격자 보강 매트는 상기 지오네트망, 지오매트 입체망 및 지오그리드망에 충전되며 식물 종자 및 보수재를 포함하는 식생기반재, 개량토가 혼합된 혼합물을 더 포함한다.
식생 격자 보강 매트의 상기 식생기반재는, 코코피트 40~50 중량%, 왕겨 및 볏짚 15~25 중량%, 숯 10~20 중량%, 톱밥 8~13 중량%, 보수재 1~2 중량%을 포함한다.
식생 격자 보강 매트의 상기 개량토는 사질토 및 마그네슘계 안정 처리제 및 섬유보강제를 포함하며, 상기 마그네슘계 안정 처리제는 천연 마그네사이트 광물로부터 추출 및 해수로부터 제조된 해수 마그네시아에 황산 마그네슘을 혼합하여 형성되고, 상기 섬유보강제는 셀룰로오즈 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 미네랄 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함한다.
식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정공법은, 시공할 사면에 토목섬유 재질의 지오네트망을 상기 사면 전체에 설치하고, 상기 사면과 상기 지오네트망을 연결 고정하는 단계; 상기 지오네트망 상에 합성수지 실이 엉킨 구조로 형성된 바(bar) 형상의 지오매트 입체망을 격자 구조로 형성하고 상기 지오네트망과 상기 지오매트 입체망을 상호 연결 고정하는 단계; 상기 지오매트 입체망을 선택적으로 덮는 지오그리드망을 상기 지오네트망 상에 격자로 형성하는 단계; 및 식물종자를 포함하는 식생기반재와 개량토가 혼합된 혼합물을 상기 지오네트망, 상기 지오매트 입체망 및 상기 지오그리드망에 뿜어 붙여 충전하는 단계를 포함한다.
상기 지오그리드망을 형성하는 단계 및 상기 혼합물을 충전하는 단계 사이에, 상기 지오그리드망을 상하좌우로 당겨 상기 지오매트 입체망을 상기 사면 쪽으로 압박하여 상기 지오매트 입체망을 상기 사면에 밀착시킨 후 상기 지오그리드망을 사면에 고정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법에 의하면, 본 발명에 따른 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법은, 절개된 사면을 침식으로부터 보호함과 동시에 사면에 식생이 이루어질 수 있도록 함으로써 사면의 안정성과 외관을 함께 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용재료의 특성상 녹이 슬지 않고, 경량으로 콤팩트하기 때문에 내구성 및 시공성이 향상되고, 현장에서의 폐기 처리물이 전혀 없기 때문에 그 처리에 필요한 작업이나 비용을 줄일수 있는 효과가 있다.
또한, 시공이 간단하여 이산화탄소 배출량이 대폭 삭감되고, 사면 격자를 포함하는 전면 녹화가 가능하며, 환경부하 저감에 유효한, 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트의 외관 사시도이다.
도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3은 도 1의 지오네트망의 평면도이다.
도 4는 도 1의 지오매트 입체망의 사시도이다.
도 5는 도 1의 지오그리드망의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정공법의 순서도이다.
도 7 내지 도 9는 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정공법의 단계별 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트의 외관 사시도이다. 도 2는 도 1의 I-I' 선을 따라 절단한 단면도이다. 도 3은 도 1의 지오네트망의 평면도이다. 도 3b는 도 3a의 II-II' 단면도이다. 도 4는 도 1의 지오매트 입체망의 사시도이다. 도 5는 도 1의 지오그리드망의 사시도 이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 식생 격자 보강 매트(100)는 지오네트망(10), 지오매트 입체망(20) 및 지오그리드망(30)을 포함한다.
도 3을 참조하면, 지오네트망(10)은 감겨진 상태로 보관되어 시공 및 운반시에는 취급성을 크게 향상시키고, 시공 후 사면이 녹화되어 안정화된 후에도 부식되지 않고 사면에 남아서 지속적으로 토양의 유실을 방지하는 역할을 한다.
한편, 사면 토사의 결속력을 증대시키고 호우 등에 의해서 각각의 식생부위에서 발생하는 토사 세굴 및 침식을 억제시킬 수 있도록 하기 위하여 지오네트망 (10)은 앵커(16)에 의하여 사면에 견고하게 고정된다.
지오매트 입체망(20)은 지오네트망(10) 상에 배치된다. 지오매트 입체망(20)은 사면에 격자 구조를 형성함과 동시에 사면의 토사를 잡아주는 역할을 한다.
지오매트 입체망(20)은 지오네트망(10) 상에, 평면상에서 보았을 때, 격자 형상으로 배치되며, 지오네트망(20)은 합성수지 실이 엉킨 구조(성긴 구조)로 형성된다.
지오매트 입체망(20)은 바(bar) 형성으로 형성되며, 지오매트 입체망(20)은 폴리아미드계 나일론사 또는 플라스틱사를 이용하여 탄성과 신축성을 갖도록 제작된다.
지오매트 입체망(20)은, 예를 들어, 나일론사 또는 플라스틱사가 상호 엉킨 구조에 의하여 3차원의 입체 그물 형상을 가지며, 지오매트 입체망(20)은 가로 방향 및 세로 방향으로 일정 간격 및 일정 두께로 형성된다.
구체적으로, 폴리아미드계 나일론사 또는 플라스틱사로 이루어진 지오매트 입체망(20)은 입체적으로 무질서하게 엉킨 구조(성긴 구조)로 배치되어 사면의 흙을 잡아주는 역할을 한다.
지오매트 입체망(20)은 소정의 탄성과 신축성을 가지도록 만들어진 것이기 때문에, 지오매트 입체망(20)은 후술 될 지오그리드(30)에 의해서 사면쪽으로 압박될 경우에 지오매트 입체망(20)은 사면에 견고하게 밀착될 수 있다.
지오매트 입체망(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 3차원의 입체 그물 형상으로 형성된다.
본 발명의 일실시예에서, 지오매트 입체망(20)은 침식방지를 위해 사용되던 콘크리트, 사석돌망태에 비해 경량이고 신축성과 탄성이 큰 장점을 갖고, 지오매트 입체망(20)에는 토사 또는 흙이 통과될 수 있는 다수의 공간이 형성되어 있기 때문에, 식물종자를 포함하는 후술 될 식생기반재와 개량토를 포함한 혼합물이 상기 공간을 통해서 사면에 용이하게 충전 및 결착 된다.
도 5를 참조하면, 지오그리드망(30)은 지오네트망(10) 상에 배치되며, 지오그리드망(30)은 지오네트망(10) 상에 격자 형상으로 형성된 지오매트 입체망(20)을 선택적으로 덮는다. 지오매트 입체망(20)은 지오그리드망(30)에 의하여 덮이기 때문에 지오매트 입체망(20)은 지정된 위치로부터 움직이지 못하게 된다.
지오그리드망(30)은 가로방향으로 배치된 복수 개의 가로 부재와 세로방향으로 배치된 복수 개의 세로 부재가 서로 결합 되어 형성된다.
토목 섬유를 포함하는 지오그리드망(30)은 철망과 유사한 강도를 갖고, 부식되지 않으며, 가볍고 유연성이 있기 때문에 굴곡이 있는 사면에서도 들뜨지 않고 사면에 밀착된다.
또한, 지오그리드망(30)은 사면 보강, 지반 보강, 옹벽 보강 등에 특히 적합하며, 지오그리드망(30)은 제조방법 및 재료에 따라 강성의 플라스틱 지오그리드망(30)과 연성의 텍스타일 지오그리드망(30)으로 구분된다.
강성의 플라스틱 지오그리드망(30)은, 예를 들어, 압출기를 통하여 압출된 고분자 시트를 일정 간격으로 구멍을 뚫은 후 일축 또는 이축으로 연신 하여 제조할 수 있다. 이와 다르게, 지오그리드망(30)은 고분자 수지를 스트립 형태로 압출 연신한 경방향 스트립과 위방향 스트립을 평면적인 격자 형태로 만든 다음, 경방향 스트립과 위방향 스트립을 레이저 또는 마찰열을 이용하여 접착시키는 방법으로 형성될 수 있다.
텍스타일 지오그리드망(30)은 고강도 섬유를 이용하여 격자 형태의 직물을 제작한 후, PVC, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 등의 수지로 피복하여 제조할 수 있다.
지오그리드망(30)은 지오네트망(10)에 결합 되며, 지오그리드망(30)은 핀, 실, 케이블 타이 등에 의하여 지오그리드망(30)은 지오네트망(10)에 결합 될 수 있다.
도 2를 다시 참조하면, 사면의 안정 및 식생 녹화를 위하여, 식물종자 및 보수재를 포함하는 식생기반재와 사질토 및 마그네슘계 안정처리재에 섬유보강재를 혼합한 개량토를 포함하는 혼합물(40)이 지오네트망(10), 지오매트 입체망(20) 및 지오그리드망(30)에 의하여 형성된 공간 내외 및 사면 공간에 제공된다.
개량토는 마사토, 현지토 및 마그네슘계 안정처리재에 매우 가는 지름을 갖는 짧은 길이의 섬유보강재를 혼합한 것으로서, 개량토는 식생기반재와 함께 사면에 설치된 지오그리드망(30), 지오매트 입체망(20), 지오네트망(10)의 공간 내외 및 사면에 제공되어 채워진다.
마그네슘계 안정처리재는, 연성재료로서 천연에서 얻을 수 있는 친환경 소재인 마그네시아를 주원료로 황산마그네슘 등을 혼합하여 제조된다.
마그네시아는 마그네사이트(MgCO3)를 포함하는 광물로부터 또는 해수(바닷물)를 이용하여 제조될 수 있으나, 해수로부터 제조된 해수 경소 마그네시아를 사용이 바람직하다.
해수 경소 마그네시아는 해수에 용해되어 있는 마그네슘 이온을 가성소다, 소석회, 하소된 돌로마이트 등을 작용시켜 수산화마그네슘으로 침전 후 700℃ 내지 1200℃의 온도에서 소성 시켜 얻는 것으로, 비중 3.60, 녹는점 2,500℃의 물성을 가질 수 있다.
해수 경소 마그네시아는 열팽창율이 낮아 식생기반재 및 개량토의 조성물의 균열 발생을 방지 또는 억제하는 작용을 하며, 가시광선 및 근자외선에 대한 반사능이 매우 크기 때문에 지오매트 입체망(20), 지오그리드망(30) 및 지오네트망(10)의 손상을 방지하며, 시멘트계 고화재에 함유되어 있는 6가 크롬 등의 중금속을 함유하지 않아 재활용이 가능한 친환경적인 특징을 갖는다.
섬유보강재는 셀룰로오즈 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 미네랄 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상이 사용되며, 섬유보강재는 식생기반재 및 개량토의 균열을 방지할 수 있는 역할을 한다.
한편, 식생기반재는 활착하는 식물뿌리에 양분과 수분을 공급하여 식물이 원활하게 식생 할 수 있도록 한다.
식생기반재는 코코피트 40~50 중량%, 왕겨 및 볏짚 15~25 중량%, 숯 10~20 중량%, 톱밥 8~13 중량%, 보수재 1~2 중량%를 배합하여 형성된다.
상기의 성분들 중 코코피트, 톱밥, 왕겨 및 볏짚은 그 자체가 다량의 유기물을 함유하고 있어 식물의 식생을 위한 영양분을 공급할 수 있음은 물론 특히, 다량의 공극을 형성하고 있기 때문에 강우 등으로 인한 우수가 침투하는 경우 수분을 흡수하여 장기간 저장 및 이를 식물 뿌리에 제공할 수 있음은 물론 수분에 함유된 오염물질을 흡착하는 필터기능을 수행한다.
상기 성분들 중 숯의 경우는 물을 정화하는 정화 기능을 갖고 있기 때문에, 식생기반재층을 통과하는 물을 정화 시키는 역할도 수행한다.
식생기반재는 다량의 유기물을 함유함은 물론 다공질의 공극을 형성하는 성분들을 이용한 보습 및 보비성으로 식물뿌리에 충분한 수분과 양분을 공급함은 물론 오염물질을 흡착하여 침투수를 정화 시키는 작용도 수행할 수 있게 된다.
보수재는 통상의 무기계 보수재 또는 고흡수성 폴리머를 혼합한 것으로서, 보수재는 자체 무게의 100배 이상의 물을 빠르게 흡수하여 팽창한 후 흡수한 수분을 서서히 방출하면서 수축하는 성질이 있기 때문에 식물에 대한 지속적인 수분 공급이 가능하여, 갈수기 식생식물의 생육에 필요한 수분을 확보하는 데 용이하며, 아울러 수분의 흡수 및 방출과 동시에 그 부피가 팽창 및 수축하여 토양의 경화를 방지하므로 뿌리의 활착을 돕고, PH농도가 거의 중성에 가까워 자연환경에 무해하며, 반복적인 수분 흡수와 방출이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정공법의 순서도이다. 도 7 내지 도 9는 일실시예에 따른 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정공법의 단계별 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 먼저, 시공 대상인 사면의 심하게 돌출된 부분 또는 파여진 부분을 평탄화 작업 없이 굴곡면이 존재하는 채로 간단한 면 정리한다.
이어서, 사면 토사의 결속력을 증대시키고 호우 등에 의해서 각각의 식생부위에서 발생하는 토사 세굴 및 침식을 억제 시킬 수 있도록 하기 위하여 도 3에 도시된 바와 같이 격자 형상을 갖는 지오네트망(10)을 사면에 설치하고 지오네트망(10)을 앵커(16)등을 이용하여 사면에 고정한다.(단계 S10)
지오네트망(10)은, 폴리에스테르 재질의 연성 그리드로 만들어서, 시공 및 운반시에는 감아서 간편하게 취급할 수 있으며, 시공 후 사면이 녹화되어 안정화된 후에도 남아서 지속적으로 토양의 유실을 방지한다.
도 6 및 도 8을 참조하면, 지오네트망(10)이 사면에 설치된 후, 지오네트망(10) 상에는 사면의 격자 구조 형성과 사면의 토사를 잡아주기 위해 도 4에 도시된 지오매트 입체망(20)이 설치된다(단계 S20).
지오매트 입체망(20)은 나일론사 또는 플라스틱사를 이용하여 탄성과 신축성을 가지며, 지오매트 입체망(20)은 3차원의 입체 그물 형상으로 엉킨 구조(성긴 구조)로서 지오네트망(10) 상에 격자 구조로 가로 세로 일정 간격 및 일정 두께로 설치되며 지오매트 입체망(20)은 지오네트망(10)에 핀, 앵커 등에 의하여 결합 된다.
지오네트망(10) 상면에 격자 구조로 설치되는 지오매트 입체망(20)은, 폴리아미드계 나일론사 또는 플라스틱사가 입체적으로 무질서하게 배치되어 사면의 흙을 잡아주는 역할을 한다.
지오매트 입체망(20)은 소정의 탄성과 신축성을 갖기 때문에, 지오매트 입체망(20)의 상면에 설치되는 지오그리드망(30)에 의하여 사면쪽으로 압박될 경우 사면에 견고하게 밀착된다.
지오매트 입체망(20)은 도 4에 도시된 바와 같이 3차원의 입체 그물 형상을 갖기 때문에 침식방지를 위해 사용되던 콘크리트, 사석돌망태에 비해 경량이고 신축성과 탄성이 크다.
또한, 지오매트 입체망(20)에는 흙이 통과될 수 있는 다수의 공간이 형성되기 때문에, 식물종자를 포함하는 식생기반재와 개량토를 지오네트망(10), 지오매트 입체망(20) 및 지오그리드망(30)에 의하여 형성된 공간 내외에 제공하여 채울 때 상기 공간을 통해서 사면에 용이하게 충전 및 결착 할 수 있다.
도 6 및 도 9를 참조하면, 지오매트 입체망(20)이 지오네트망(10) 상에 형성된 후, 지오매트 입체망(20)에는 선택적으로 도 5에 도시된 지오그리드망(30)이 덮힌다.(단계 S30)
사면 격자 구조체의 보강과 지오매트 입체망(20)을 감싸기 위한 지오그리드망(30)은 철망과 유사한 강도를 가지고, 부식되지 않으며, 가볍고 유연성이 있기 때문에 굴곡이 있는 사면에서도 들뜨지 않고 사면에 밀착될 수 있다.
구체적으로, 지오그리드망(30)은 강성 플라스틱 지오그리드 또는 연성 텍스타일 지오그리드로서, 가로방향으로 배치된 복수 개의 가로부재와 세로방향으로 배치된 복수 개의 세로부재가 서로 결합 되어 이루어지며, 지오그리드망(30)은 지오매트 입체망(20)과 핀, 연결 타이 등에 의하여 연결된다.
지오네트망(10), 지오매트 입체망(20)이 사면에 밀착될 수 있도록 하기 위해서, 지오그리드망(30)은 상하좌우로 당겨지고 이로 인해 지오매트 입체망(20)은 사면쪽으로 압박된다.
격자 구조의 지오매트 입체망(20) 상면에 씌워져 설치되는 지오그리드망(30)은 철사와 유사한 강도를 가지고, 부식되지 않으며, 가볍고 유연성이 있기 때문에 굴곡이 있는 사면에서도 들뜨지 않고 사면에 밀착될 수 있다.
지오그리드망(30)은 사면 보강, 지반 보강, 옹벽 보강 등을 위해서 사용되는 것으로서, 그 제조방법 및 재료에 따라 강성의 플라스틱 지오그리드망과 연성의 텍스타일 지오그리드망을 포함한다.
플라스틱 지오그리드망은 압출기를 통하여 압출된 고분자 시트를 일정 간격으로 구멍을 뚫은 후 일축 또는 이축으로 연신 하여 제조된다. 이와 다르게, 플라스틱 지오그리드망은 고분자 수지를 스트립 형태로 압출 연신한 경방향 스트립과 위방향 스트립을 평면적인 격자 형태로 만든 다음 경방향 스트립과 위방향 스트립을 레이저 또는 마찰열을 이용하여 접착시키는 방법으로 제조될 수 있다.
텍스타일 지오그리드망은 고강도 섬유를 이용하여 격자 형태의 직물을 제직다음, PVC, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 등의 수지로 코팅 또는 피복하여 제조될 수 있다. 지오그리드망(30)은 핀, 실, 케이불 타이 등에 의하여 지오네트망(10)에 결합 된다.
도 2 및 도 6을 참조하면, 사면의 안정 및 식생 녹화를 위하여, 식물종자 및 보수재를 포함하는 식생기반재와 사질토 및 마그네슘계 안정처리재에 섬유보강재를 혼합한 개량토를 포함하는 혼합물(40)은 지오네트망(10), 지오매트 입체망(20), 지오그리드망(30)에 의하여 형성된 공간 내외 및 사면 공간에 제공되어 채워진다.(단계 S40)
혼합물(40)을 이루는 개량토는 마사토, 현지토 및 마그네슘계 안정처리재에 가는 지름의 짧은 섬유보강재를 혼합한 것으로서, 식생기반재와 함께 사면에 설치된 지오그리드망(30), 지오매트 입체망(20) 및 지오네트망(10) 공간 내외 및 사면 공간에 제공된다.
혼합물(40)을 이루는 마그네슘계 안정 처리재는, 연성재료로서 천연에서 얻을 수 있는 친환경 소재인 마그네시아를 주원료로 황산마그네슘 등을 혼합하여 제조된다.
본 발명의 일실시예에서, 마그네시아는 마그네사이트(MgCO3) 광물로부터 또는 해수(바닷물)에서 제조될 수 있으며, 해수로부터 제조된 해수 경소마그네시아의 사용이 바람직하며, 해수 경소마그네시아는 해수에 용해되어 있는 마그네슘 이온을 가성소다, 소석회, 돌로마이트 등을 작용시켜 수산화마그네슘으로 침전 후 700℃~1,200℃의 온도에서 소성 시켜 얻는 것으로, 비중 3.60, 녹는점 2,500℃의 물성을 나타낸다.
본 발명의 일실시예에서, 경소 마그네시아는 열팽창율이 낮아, 식생기반재 및 개량토의 조성물의 균열 발생을 억제하는 작용을 하며, 가시광선 및 근자외선에 대한 반사능이 매우 크기 때문에, 설치된 지오매트망(10) 및 지오그리드망(20)의 손상 억제 및 방지 효과를 얻을 수 있고, 시멘트계 고화재에 함유되어 있는 6가 크롬 등의 중금속을 함유하지 않아, 재활용이 가능하다.
섬유보강재는 셀룰로오즈 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 미네랄 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 사용하며, 이러한 섬유보강재는 뿜어 붙여진 식생기반재 및 개량토의 균열 등을 방지할 수 있다.
한편, 식생기반재는 활착하는 식물뿌리에 양분과 수분을 공급하여 식물이 원활하게 식생할 수 있도록 하는 조성된다.
식생기반재는 코코피트 40~50 중량%, 왕겨 및 볏짚 15~25 중량%, 숯 10~20 중량%, 톱밥 8~13 중량%, 보수재 1~2 중량%를 배합하여 이루어질 수 있다. 상기의 성분들 중 코코피트, 톱밥, 왕겨 및 볏짚은 그 자체가 다량의 유기물을 함유하고 있어 식물의 식생을 위한 영양분을 공급할 수 있음은 물론 특히, 다량의 공극을 형성하고 있기 때문에 강우 등으로 인한 우수가 침투하는 경우 수분을 흡수하여 장기간 저장, 이를 식물 뿌리에 제공할 수 있음은 물론, 수분에 함유된 오염물질을 흡착하는 필터기능을 수행할 수 있게 된다.
상기 성분들 중 숯의 경우는 물을 정화하는 정화 기능이 있기 때문에, 식생기반재층을 통과하는 물을 정화 시킬 수 있다.
이와 같이 상기 식생기반재는 다량의 유기물을 함유함은 물론 다공질의 공극을 형성하는 성분들을 이용한 보습 및 보비성으로 식물뿌리에 충분한 수분과 양분을 공급함은 물론 오염물질을 흡착하여 침투수를 정화 시킬 수 있다.
한편, 혼합물(40)에 포함된 보수재는 통상의 무기계 보수재 또는 고흡수성 폴리머를 혼합한 것으로서, 자체 무게의 100배 이상의 물을 빠르게 흡수하여 팽창한 후, 흡수한 수분을 서서히 방출하면서 수축하는 성질이 있기 때문에 식물에 대한 지속적인 수분 공급이 가능하여, 갈수기 식생식물의 생육에 필요한 수분을 확보하는 데 용이하며, 아울러 수분의 흡수 및 방출과 동시에 그 부피가 팽창 및 수축하여 토양의 경화를 방지하므로 뿌리의 활착을 돕고, PH농도가 거의 중성에 가까워 자연환경에 무해하며, 반복적인 수분 흡수와 방출이 가능하여 장기간 효과를 지속하는 특성을 가진다.
이상에서 상세하게 설명한 바에 의하면, 본 발명에 따른 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법은, 절개된 사면을 침식으로부터 보호함과 동시에 사면에 식생이 이루어질 수 있도록 함으로써 사면의 안정성과 외관을 함께 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용재료의 특성상 녹이 슬지 않고, 경량으로 콤팩트하기 때문에 내구성 및 시공성이 향상되고, 현장에서의 폐기처리물이 전혀 없기 때문에 그 처리에 필요한 작업이나 비용을 줄일수 있는 효과가 있다.
또한, 시공이 간단하여 이산화탄소 배출량이 대폭 삭감되고, 사면 격자를 포함하는 전면 녹화가 가능하며, 환경부하 저감에 유효한, 식생 격자 보강 매트 및 이를 이용한 사면 안정공법을 제공하는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
100...식생 격자 보강 매트 10..지오네트망
20...지오매트 입체망 30...지오그리드망
40...혼합물

Claims (9)

  1. 경사면에 고정되며, 격자 형상을 갖는 지오네트망;
    지오네트망 상에 격자 구조로 배치되며 합성수지 실이 엉킨 형상으로 된 지오매트 입체망; 및
    상기 지오네트망 상에 배치되며 상기 격자 구조로 형성된 상기 지오매트 입체망을 선택적으로 덮는 지오그리드망을 포함하는 식생 격자 보강 매트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 지오매트 입체망은 탄성 및 신축성을 갖는 폴리아미드계 나일론사, 플라스틱사를 3차원 입체 그물 형상으로 엉키게 형성하여 형성되며, 지오매트 입체망은 바(bar) 형상으로 형성된 식생 격자 보강 매트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 지오그리드망은 강성의 플라스틱 지오그리드망 및 연성의 텍스타일 지오그리드망 중 어느 하나를 포함하는 식생 격자 보강 매트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 지오그리드망은 고강도 토목섬유로 제작되며, 상기 고강도 토목섬유의 표면에는 PVC, 역청, 아크릴, 라텍스 및 고무계 수지가 코팅된 식생 격자 보강 매트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 지오네트망, 지오매트 입체망 및 지오그리드망에 제공되며 식물 종자를 포함하는 식생기반재 및 개량토가 혼합된 혼합물을 더 포함하는 식생 격자 보강 매트.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 식생기반재는, 코코피트 40~50 중량%, 왕겨 및 볏짚 15~25 중량%, 숯 10~20 중량%, 톱밥 8~13 중량%, 보수재 1~2 중량%을 포함하는 식생 격자 보강 매트.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 개량토는 사질토 및 마그네슘계 안정 처리제 및 섬유보강제를 포함하며,
    상기 마그네슘계 안정 처리제는 천연 마그네사이트 광물로부터 추출 및 해수로부터 제조된 해수 마그네시아에 황산 마그네슘을 혼합하여 형성되고,
    상기 섬유보강제는 셀룰로오즈 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 미네랄 섬유, 폴리에스테르 섬유 및 폴리프로필렌 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 식생 격자 보강 매트.
  8. 시공할 사면에 토목섬유 재질의 지오네트망을 상기 사면 전체에 설치하고 상기 사면과 상기 지오네트망을 연결 고정하는 단계;
    상기 지오네트망 상에 합성수지 실이 엉킨 구조로 형성된 바(bar) 형상의 지오매트 입체망을 격자 구조로 형성하고 상기 지오네트망과 상기 지오매트 입체망을 상호 연결 고정하는 단계;
    상기 지오매트 입체망을 선택적으로 덮는 지오그리드망을 상기 지오네트망 상에 형성하는 단계; 및
    식물종자를 포함하는 식생기반재와 개량토가 혼합된 혼합물을 상기 지오네트망, 상기 지오매트 입체망 및 상기 지오그리드망에 제공하는 단계를 포함하는 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정 시공방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 지오그리드망을 형성하는 단계 및 상기 혼합물을 제공하는 단계 사이에, 상기 지오그리드망을 상하좌우로 당겨 상기 지오매트 입체망을 상기 사면 쪽으로 압박하여 상기 지오매트 입체망을 상기 사면에 밀착시킨 후 상기 지오그리드망을 사면에 고정하는 단계를 더 포함하는 식생 격자 보강 매트를 이용한 사면 안정 시공방법.
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