KR20150113514A - 높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반을 보강하기 위한 소일핀과 밧줄을 이용한 지반보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비탈면 높이가(5-15m이내) 그리 높지 않거나 지층이 토사 또는 붕적토인 지층은 대부분 표준기울기(1:1.0-1:1.5)로 절취하고 비탈면표면은 식생녹화(거적 덮기, Seed Spray) 정도로 시공되지만 일정기간이 경과하면 강우 시 활착 된 식생녹화비탈이 토사와 함께 밀려 내려와 차량통행 지장과 추가적인 비탈붕괴로 이어지는 사례를 방지하고자 시공초기부터 저비용으로 비탈면을 안정화시키고자 한 지반보강공법에 관한 것이다.

Description

높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반을 보강하기 위한 소일핀과 밧줄을 이용한 지반보강공법{Guid Apparatus for Soil Pin of reinforcing a slope}

본 발명은 높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비탈면 높이가(5-15m이내) 그리 높지 않거나 지층이 토사 또는 붕적토인 지층은 대부분 표준기울기(1:1.0-1:1.5)로 절취하고 비탈면표면은 식생녹화(거적 덮기, Seed Spray) 정도로 시공되지만 일정기간이 경과하면 강우 시 활착 된 식생녹화비탈이 토사와 함께 밀려 내려와 차량통행 지장과 추가적인 비탈붕괴로 이어지는 사례를 방지하고자 시공초기부터 저비용으로 비탈면을 안정화시키고자 한 지반보강공법에 관한 것이다.

일반적으로 산업이 발달함에 따라 단지조성이나 신도시건설과 도로 건설 등으로 산지와 같은 급경사지를 개발하는 것이 불가피한 실정이다.

따라서 토지의 이용도를 높이고 주거단지의 안정성과 쾌적성을 확보하면서 시공성, 경제성 및 환경 보전성을 충족시킬 수 있는 비탈면안정대책공법의 확립이 요구되고 있다.

비탈면 안정공법으로 가장 널리 이용되고 있는 소일 네일링 공법(그라우팅 포함)은 고가의 지반보강공법으로써 비탈면보강 및 지하 굴착면에 대한 유연한 지보등의 목적으로 유럽 및 미국지역에서 널리 활용되고 있다.

즉, 지반보강공법의 한 예로 사용되는 소일 네일링(그라우팅포함)공법은 지반에 삽입된 네일(강봉 또는 이형철근)에 의해 보강된 영역의 토체가 일체화된 중력식옹벽과 같이 작용한다는 기본개념을 바탕으로 비탈사면의 안정과 굴착면의 토유벽채(옹벽 및 흙막이벽체) 대용구조물로서 그 유용성이 입증되어 최근 우리나라에서도 그 적용이 확산되고 있다.

특히, 소일 네일링(Soil Nailing)공법에 대한 이론적 연구가 많이 진행된 영국, 프랑스, 독일, 호주, 미국등지에서는 비탈면은 물론 깊이가 20m이하인 지하굴착공사에도 널리 이용되고 있으며 이러한 소일 네일링 공법의 가장 큰 장점은 여타의 비슷한 목적으로 시공되는 공법에 비해 시공비용이 적게 든다는 것이다.

소일 네일링 공법은 비탈면이 파괴되려고 하는 활동력(Driving Force)을 이형철근콘크리트로 만든 소일 네일의 전단력 또는 인장력으로 보강하는 것으로 이때의 인장력을 지반과 이형철근 사이의 주변마찰력에 의해서 발생되며 그라우팅과 이형철근사이의 부착력이 클수록 비탈면의 보강효과가 우수하게 된다.

이와 같이 소일 네일링(Soil Nailing)공법은 비탈면높이가 다소 높거나(대략 15m이상) 활동예상 파괴선 직각 깊이가 5-15m정도에 적용되지만 비탈면높이가 그리 높지 않고(대략 5-15m이하) 활동예상 파괴선 직각 깊이가 대개 1-3m이하인 비탈면은 이제까지 비탈면 보강 없이 지층에 따른 표준기울기(1:1.0~1:1.5정도)로 비탈면 절취 후 비탈표면부에 식생녹화(거적 덮기, Seed Spray) 등으로 표면 녹화함으로써 강우시 비탈면 붕락 및 붕괴로 사후보강조치에 어려움이 있었다.

또한 공사기간중 강우를 만나거나 공용 개시후 비탈면에 식생이 녹화됐다하더라도 식생뿌리깊이가 얕아 강우 시 식생뿌리와 함께 토사가 밀려 내려와 배수구나 도로를 덮쳐 차량통행에 지장을 주고 있다.

따라서 비탈면높이가 그리 높지않은 비탈면은 공사비가 고가로 드는 사면보강공법을(안전율 증가공법) 채택하지 않는 관계로 공사중이거나 공사완료후 비탈면이 함몰 또는 붕락되어 비탈면이 무너져 내리면 사후 보강 조치하는 방법 등으로 주로 개비온 계단 옹벽 쌓기나, 콘크리트계단, 매트리스 개비온, 하천용 돌망태 등을 쌓으므로써 기술의 선 조치 미흡등 사후약방문 조치로 국민의 신뢰도에 흠집이 되며 비탈면환경 경관형성에 재해요인이 되고 있다.

한국 특허등록 제 1370880호

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 높이가 낮은 비탈면이라도 단위공사비가 적게 드는 Soil Pin으로 비탈면 내부를 지탱하고 비탈면표면은 표면탈락 및 붕괴세굴방지를 위해서 밧줄로 Pin두부를 격자 또는 마름모 형태로 연결하여 저비용으로 비탈면을 안정화시키는 최소한의 안전율 유지공법인 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 소일핀(Soil Pin)공법은 높이가 낮은 비탈면에 절취 장비인 백호우장비의 바켓 중량이나 브레이카로 절취와 병행하여(Top Down공법) Soil Pin을 누르거나 또는 충격으로 비탈면에 집어넣는 구조로써 그라우팅없이 어느 정도의 활동토괴중량을 지탱하는 저비용인 소일핀만으로 (합성강 인조 목재 또는 FRP재질등) 안전율유지공법 차원에서 지반을 지탱하고 소일핀 두부를 격자 또는 마름모 형태로 연결하여 저비용으로 비탈면을 안정화시킴과 동시에 표면식생붕락 및 함몰을 방지하는 지반보강공법인 것이다.

본 발명에 따른 본 공법의 효과로는 적은 비용으로 비탈면자체의 지반이 가지고 있는 전단강도에 의해 지탱할 수 있는 공용개시기간보다 더 길게 비탈면이 안정화유지기간이 길어질 수 있는 최소한의 안전율유지공법이며 표면식생붕락 및 함몰을 방지할 수 있는 효과가 있는 공법인 것이다.

또한 단위공사비가 적게 드는 Soil Pin으로 비탈면 내부를 지탱하고 비탈면표면은 밧줄로 Pin두부를 격자 또는 마름모 형태로 연결하여 저비용으로 비탈면을 안정화시킬 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 전개도.
도 4는 본 발명에 따른 소일핀의 상세도.
도 5는 본 발명에 따른 소일핀과 밧줄의 연결도.
도 6은 본 발명을 비탈면에 설치한 설치도.
도 7은 본 발명의 지반보강공법의 순서도

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하도록 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 도시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또한 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 순서도, 도 2는 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 단면도, 도 3은 본 발명에 따른 절취 병행 보강공법의 전개도, 도 4는 본 발명에 따른 소일핀의 상세도, 도 5는 본 발명에 따른 소일핀과 밧줄의 연결도, 도 6은 본 발명을 비탈면에 설치한 설치도이다.

도 1 내지 6에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 소일핀을 이용한 지반보강공법은 비탈면 높이가 그리 높지 않은 비탈면에 절취 장비인 백호우 바켓 중량이나 브레이카로 절취와 병행하여(Top Down공법) Soil Pin을 누르거나 또는 충격으로 비탈면에 집어넣는 구조로써 그라우팅 없이 어느 정도의 활동토괴중량을 지탱하는 저비용인 소일핀(합성강 인조 목재 또는 FRP재질등)만으로 안전율유지공법 차원에서 지반을 지탱하고 소일핀 두부를 밧줄로 연결하여 표면식생붕락 및 함몰을 방지하는 지반보강공법인 것이다.

이와 같이 높이가 낮은 비탈면이라도 단위공사비가 적게 드는 Soil Pin으로 비탈면 내부를 지탱하고 비탈면표면은 표면탈락 및 붕괴세굴방지를 위해서 밧줄로 소일핀 두부를 연결하는 형태가 격자 또는 마름모 형태로 되어 저비용으로 비탈면을 안정화시키는 최소한의 안전율 유지공법인 것이다.

본 발명의 소일핀은 도 4에 도시한 바와 같이 격자 또는 마름모 형태로 연결되어지는 밧줄(20)을 서로 연결할 수 있도록 상기 밧줄을 삽입하는 원형으로 천공된 고리부(22)가 형성되고, 상기 고리부가 천공된 소일핀 두부(24)에 길게 연장되는 말뚝(26)이 일체로 형성된 소일핀(21)으로 구성된 것이다.

상기 말뚝의 중심에는 강재(28)를 삽입하여 말뚝에 힘이 작용할 때 상기 강재가 외력에 저항하는 전단력이 발생하도록 한다.

이때 상기 말뚝은 그 길이를 3-5M로 적용하여 비탈면에 따라 최적의 길이를 갖는 말뚝을 사용하도록 한다.

도 3과 도5는 소일핀과 밧줄의 연결도를 나타낸 도면으로서 절취병행보강공법(Top Down 공법)으로 비탈면을 형성하여 상기 비탈면에 거적 또는 PVC코팅망이나 와이어매쉬를 깔아주고, 백호우 장비 또는 브레이커장비로 소일핀을 비탈면에 배치간격 1.2-2M간격으로 종방향 횡방향으로 설치하여 소일핀 두부(24)에 형성된 고리부(22)에 Ø30-50mm 밧줄을 사용하여 밧줄과 소일핀을 격자상 또는 마름모 형상으로 유지되도록 묶는다.

도 6은 비탈면에 설치한 개략도로서, 비탈면에 장착된 소일핀에 밧줄을 가로방향과 세로방향으로 연결하고, 비탈면 바닥면으로는 하부유공배수관인 수평배수관(30)을 설치하도록 한다.

상기한 수평배수관은 원통형 파이프의 중심을 기점으로 상부는 구멍이 형성되지 않고 하부는 하부유공관(32)을 천공하여 구성한다.

도 7은 본 발명의 지반보강공법의 순서도로서 사면을 절취 병행 보강하는 제1단계, 소일핀을 백호우장비 또는 브레이커장비로 사면을 절취하면서 삽입하는 제2단계, 도로 또는 단지에 근접한 바닥면에 수평배수관을 설치하는 제3단계, 절취된 사면에 거적 또는 PVC코팅망, 와이어매쉬등을 설치하는 제4단계, 삽입된 소일핀 두부에 밧줄을 이용하여 소일핀을 격자 또는 마름모 형상으로 묶는 제5단계로 구성된 것이다.

상기한 제1단계는 비탈면이 그리 높지 않거나 지층이 토사 또는 붕적토인 사면에 비탈면 절취 장비인 백호우 장비를 이용하여 비탈면을 표준기울기(1:1.0-1:1.5)로 절취한다.

절취된 사면에 백호의 장비의 바켓 중량이나 브레이카를 이용하여 소일핀을 비탈면에 종방향과 횡방향으로 1.2M-2.0M 배치간격을 유지하면서 소일핀을 비탈면에 집어넣는 단계를 시공한다.

따라서 그라우팅 없이 어느 정도의 활동토괴의 중량을(대개 활동 파괴예상 깊이 1-3m이내) 지탱하고 저비용인 소일핀(합성강인조목재 또는 FRP재질등)만으로 안전율 유지차원에서 지반 지탱이 가능하다.

소일핀 삽입시공을 거친 후 도로 또는 단지에 근접한 바닥면에 수평배수관을 설치하는 제3단계와 절취된 사면에 거적 또는 PVC코팅망, 와이어매쉬등을 설치하는 단계를 시공한다.

사면에 PVC 코팅망등 표면식생녹화를 위한 시공을 수행한 후 소일핀 두부를 밧줄로 서로 연결하여 격자 또는 마름모형태로 지반을 보강한다.

따라서 적은 비용으로 비탈면자체의 지반이 가지고 있는 전단강도에 의해 지탱할 수 있는 공용개시기간보다 더 길게 비탈면이 안정화유지기간이 길어질 수 있는 최소한의 안전율유지공법임에 틀림이 없는 것이다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지반보강공법의 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

20: 밧줄 21: 소일핀
22: 고리부 24: 소일핀 두부
26: 말뚝 28: 강재

Claims (3)

1. 격자 또는 마름모 형태로 연결되어지는 밧줄(20)을 서로 연결할 수 있도록 상기 밧줄을 삽입하는 원형으로 천공된 고리부(22)가 형성되고, 상기 고리부가 천공된 소일핀 두부(24)에 길게 연장되는 말뚝(26)이 일체로 형성된 소일핀(21)으로 구성된 것을 특징으로 하는 높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반을 보강하기 위한 소일핀.
2. 제 1항에 있어서, 상기 말뚝의 중심에 강재(28)를 삽입하여 말뚝에 힘이 작용할 때 상기 강재가 외력에 저항하는 전단력이 발생하도록 한 것을 특징으로 하는 높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반을 보강하기 위한 소일핀.
3. 사면을 절취 병행 보강하는 제1단계, 소일핀을 백호우 장비 또는 브레이커장비로 사면을 절취하면서 삽입하는 제2단계, 도로 또는 단지에 근접한 바닥면에 수평배수관을 설치하는 제3단계, 절취된 사면에 거적 또는 PVC코팅망, 와이어매쉬등을 설치하는 제4단계, 삽입된 소일핀 두부에 밧줄을 이용하여 소일핀을 격자 또는 마름모 형상으로 묶는 제5단계를 포함하는 높이가 낮고 토사 및 붕적토 비탈면의 지반을 지탱하기 위한 소일핀(Soil Pin)과 밧줄을 이용한 지반보강공법.

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