KR20170075497A - 비탈어깨식 사방댐 시공방법 - Google Patents

Abstract

비탈어깨식 사방댐 시공방법을 제공한다.
본 발명은 계곡 또는 하천에 터를 파는 터파기단계; 상기 터파기단계에서 형성된 부지에 콘크리트 모르타르를 사용하여 기초지반을 형성하는 지반형성단계; 상류측에 저수된 물이 하류측으로 월류되는 월류부와, 사면에 매입되어 고정되도록 상기 월류부의 좌우양측에 형성되는 좌우한쌍의 댐어깨부를 구비하는 본체댐을 기초지반에 구비하는 본체댐성형단계; 및 상기 좌우한쌍의 댐어깨부를 사면으로 덮어 매입하는 마무리단계;를 포함하고, 상기 좌우한쌍의 댐어개부에 형성되는 천단부의 경사도는 상기 사면의 기울기를 고려하여 결정한다.

Description

비탈어깨식 사방댐 시공방법{Method for Constructing the Debris Barrier with Slope Shoulder}

본 발명은 비탈식 어깨를 갖는 사방댐을 시공하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세히는 상류측에 저수된 물이 하류측으로 원활하게 월류배수하면서 본체댐의 내구성을 높일 수 있는 비탈어깨식 사방댐 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 하상구배(河床勾配)가 큰 계곡에서는 급류가 강바닥을 파고 양쪽 산기슭을 깎아서 산사태를 유발하므로 이를 방지하고 급류를 따라 토석(土石)이 하류로 흘러 내려가는 것을 방지하기 위해서 사방(砂防)댐을 건설하게 된다.

이렇게 산간계곡 등의 수해방지용으로 설치하는 사방댐은 크게 2가지 종류로 구분할 수 있는데, 하나는 중력식 댐인 콘크리트 사방댐으로, 이러한 콘크리트 사방댐은 통상 댐의 상류에서 흘러 내려오는 물과 토석을 가두어 댐 하류의 피해를 예방하는 기능을 수행하게 된다.

다른 하나는 유목방지용 댐인 버트리스 사방댐(Buttress Dam)으로, 이러한 버트리스 사방댐은 산간계곡 등의 상류에서 산사태가 발생하여 뿌리채 뽑힌 유목(流木)이 떠 내려와 댐에 걸려서 댐 하류의 유로를 변경시키거나 교량에 걸려 유로를 변경시켜 인명과 주택 및 농경지에 피해를 주는 것을 방지하는 기능을 수행한다.

(특허문헌 1) KR10-0994578 B1

특허문헌 1에는 계곡의 경사면에 매입되는 좌우한쌍의 어깨부와, 중앙부에 함몰형성된 노치부에 유목이나 토석류를 차단할 수 있도록 스크린을 구비하는 사방댐을 개시하고 있다.

그러나, 이러한 종래의 사방댐은 스크린에 의해서 유목이나 토석류가 하류측으로 유입되어는 것을 방지하는 장점은 있으나 본체댐의 상류측 하상에 퇴적되는 퇴적물에 의해서 댐기능이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 댐어깨부의 천단부에 대한 경사도를 사면측으로 기울어지면서 높게 설계함으로써 상류측에 저수된 물이 하류측으로 원활하게 월류배수하면서 본체댐의 내구성을 높일 수 있는 비탈 어깨식 사방댐 시공방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 본 발명의 바람직한 실시예는 계곡 또는 하천에 터를 파는 터파기단계; 상기 터파기단계에서 형성된 부지에 콘크리트 모르타르를 사용하여 기초지반을 형성하는 지반형성단계; 상류측에 저수된 물이 하류측으로 월류되는 월류부와, 사면에 매입되어 고정되도록 상기 월류부의 좌우양측에 형성되는 좌우한쌍의 댐어깨부를 구비하는 본체댐을 기초지반에 구비하는 본체댐성형단계; 및 상기 좌우한쌍의 댐어깨부를 사면으로 덮어 매입하는 마무리단계;를 포함하고, 상기 좌우한쌍의 댐어개부에 형성되는 천단부의 경사도는 상기 사면의 기울기를 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 비탈어깨식 사방댐 시공방법을 제공한다.

상기한 바와 같은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 사면에 매입고정되는 댐어깨부의 천단부를 사면측으로 경사지게 구비함으로써 홍수시 상류측에서 하류측으로 내려오게 되는 월류수나 토석류에 의한 파손이나 마모를 방지하여 댐구조물의 사용수명을 연정하고, 유지보수비를 절감할 수 있다.

(2) 사방댐의 상류측에 퇴사되는 퇴적물의 상황에 따라 변하는 편류를 최소화함으로써 홍수시 댐어깨부에서 월류되는 유수 및 토석류에 의한 하류측에서의 세굴현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법에 의해서 시공된 비탈어깨식 사방댐의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법에 의해서 시공된 비탈어깨식 사방댐의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법에 의해서 시공된 비탈어깨식 사방댐의 측면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법에 의해서 시공된 비탈어깨식 사방댐의 시공상태도이다.
도 5a 내지 도 5c 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시공방법에서 댐어깨부에 대한 설계 모식도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 구조 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 구성 요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 비탈어깨식 사방댐 시공방법은 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 터파기 단계, 지반형성단계, 본체댐성형단계 및 마무리단계를 포함한다.

상기 터파기단계 시공대상인 유로가 상류측에서 하류측으로 형성되는 계곡 또는 하천의 경사면과 바닥면을 파내어 주변 지형을 정리하는 것이다.

그리고 상기 지반형성단계는 터파기단계를 통하여 형성된 부지의 지반에 기초 잡석을 깔아 다짐한 후 상기 본체댐(110)이 축조되는 부분에 기초 콘크리트 모르타르를 타설하여 상부면이 평탄한 기초지반(101)을 형성하는 것이다.

또한, 상기 본체댐 성형단계는 상기 기초지판에 댐시공용 성형틀을 설치한 다음 상기 성형틀에 콘크리트 모르타를 공급하여 양생함으로써 상류측에 저수된 물이 하류측으로 월류되는 월류부(111)와, 좌우양측 사면에 매입되는 좌우한쌍의 댐어깨(112)를 포함하는 본체댐(110)을 상기 기초지반에 시공하는 것이다.

상기 댐어깨부(112)의 상단부인 천단부는 상기 월류부의 내측면으로부터 일정각도 경사지게 연장되는 제1경사면(112a)과, 상기 제1경사면으로부터 사면측으로 일정각도 경사지게 연장되는 제2경사면(112b) 및 상기 제2경사면으로부터 사면측으로 일정각도 경사지게 연장되는 제3경사면(112c)을 포함한다.

여기서, 상기 제1,2 및 3경사면(112a,112b,112c)으로 이루어지는 댐어깨부(112)의 천단부는 상기 사면의 기울기를 고려하여 전체적인 기울기인 경사도를 결정할 수 있다.

이때, 상기 본체댐(110)의 하류측에는 상기 월류부를 넘어서 하류측으로 흐르는 하류흐름을 제어할 수 있도록 좌우한쌍의 측벽(122)로 이루어지는 배수부(120)를 구비할 수 있다.

최종적으로, 상기 마무리단계는 좌우한쌍의 댐어깨부(112)를 사면의 토양으로 덮어 매입하여 고정함으로써 사방댐을 시공하는 것을 종료하게 된다.

한편, 평상시 유수나 토석의 유하에 노출되는 사방댐에 있어서는 본체댐 시설의 장수명화나 본체댐 시설의 파손에 따른 재해를 방지하기 위해서 월류부를 통해 하류측으로 월류되는 월류수의 처리가 매우 중요하다.

이러한 월류수에 대한 대책공법 중의 하나로서 본체댐(110)의 중앙에 형성되어 상류측에 저장된 물이 월류되는 월류부(110)와, 상기 월류부의 좌우양측에 상대적으로 높은 위치에 형성되어 사면에 매입되는 댐어개부(112)로 이루어지는 콘크리트 사방댐(100)에서 상기 댐어깨부(112)의 천단부에 대한 물매인 경사도의 조절에 따른 방수로 단면형상의 변화를 부여하는 것이 효율적이다.

즉, 사방댐의 설계시 사면측으로 경사도가 증가하도록 댐어깨부의 천단부에 대한 설계를 반영함으로써, 월류수나 토석류의 영향을 강하게 받는 댐어깨부의 마모를 방지하고 내구성을 향상시킬 수 있으며, 사방댐 대수면의 퇴사상황에 따라 변하는 편류(偏流)로부터 유수나 토석류의 월류에 따른 하류부의 세굴과 피해를 저감할 수 있다.

특히 이러한 대책은 토석류 유하방향을 고려할 경우나 굴곡부의 외측(공격사면, 수충부)에서 상당히 효과적일 것으로 기대된다. 나아가 곡선형을 취할 경우 주변 경관과의 위화감도 다소 해소할 수 있다.

상기 댐어깨부는 홍수시 상류측의 물이 하류측으로 월류하지 않도록 하면서 저수기능을 수행하는 것을 원칙으로 하여 충분히 견고하게 해야 한다.

이에 따라, 상기 댐어깨부의 천단부는 토석류 대책 사방댐의 경우 계상물매 정도, 그 외의 사방댐에서는 상류의 퇴사물매나 그 이상으로 하고, 특히 굴곡부에 시공하는 사방댐의 凹형 기슭(굴곡부 외측)의 어깨 높이는 凸형 기슭(굴곡부 내측)의 높이보다 높게 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 콘크리트 사방댐의 본체댐(110) 좌우양측에 형성되는 댐어깨부(112)는 비월류를 원칙으로 하기 때문에 사전설계된 홍수위 이상의 안전한 높이를 갖도록 시공되어야 하며, 사면에 충분히 일정깊이 관입하여 배치됨으로써 구조적으로도 견고하게 시공되어야 한다.

특히 홍수시 상류측에서 흘러 유입되는 토석류가 사방댐의 본체댐에 부딪히면서 발생하는 충격력이 예상되는 경우에는 댐어깨부를 보다 두껍게 설계되어야 하며 이상 수위에서는 댐어깨부를 월류하는 경우도 있으므로 설계상 주의가 필요하다.

또한, 상류측에서 하류측으로 유입되는 토석류는 큰 운동에너지와 함께 직진성을 갖고 있기 때문에 굴곡부에서도 직진하게 되며, 홍수류도 굴곡부의 외측에서는 수위가 상승하는 경우가 많다.

따라서 댐어깨부에서의 홍수나 토석류의 월류를 방지하기 위해 굴곡부의 외측 기슭은 충분한 높이를 확보할 필요가 있다.

즉, 상기 댐어깨부(112)는 홍수발생시 월류하지 않도록 함을 원칙으로 하여 예상되는 외력에 대하여 안전한 구조로 하기와 같은 설계기준을 토대로 설계되어야 하는 것이다.

(1) 댐어깨부의 천단부에 대한 물매인 경사도는 토석류 대책 사방댐에서 현 계상물매 정도로 하고, 이외에는 상류의 평상시 퇴사물매 정도로 하며, 산기슭(능선부)에서는 수평으로 한다.

(2) 댐어깨의 물매길이(勾配長)는 산기슭(地山, 사면부)까지를 원칙으로 한다. 다만 지형상 댐어깨가 길어지는 경우에는 평상시 퇴사물매의 분모값까지로 한다.

이때, 댐어깨부 높이의 상한값은 토석류 대책 사방댐의 경우 5.0m 이하를 원칙으로 한다.

한편, 본체댐의 댐어깨부에 형성되는 천단부의 물매길이(勾配長)를 결정하는 방법은 다음과 같다.

첫번째 결정방법은 평상시 퇴사물매는 1/50 이고, L₁=80m 인 사방댐의 설계시, 도 5a 에 도시한 바와 같이, I < L₁의 경우 L = I 로 한다.

여기서, n: 댐어깨의 물매, I: 평상시의 퇴사물매(현 계상물매의 1/2)의 분모값, L: 댐어깨의 물매를 준 구간의 수평길이, L₁: 방수로 어깨에서 산기슭 기초부까지의 수평길이

단, 평상시 퇴사물매(I)를 횡단방향으로 연장했을 때 도 5b 에 도시한 바와 같이, 산기슭인 사면과의 교점에서 댐어깨부의 높이는 계획수심 hm 이상으로 한다.

두번째 결정방법은, 평상시 퇴사물매 1/40이고, L₁=30m인 사방댐의 설계시 도 5c 에 도시한 바와 같이, I > L₁의 경우, 물매를 준 길이는 산기슭(사면)에 최저 1.0m 정도 관입하고, 다음은 레벨(Level)로 한다.

(3) 굴곡부에 있어서 사방댐의 댐어깨부 높이는 편류(偏流)를 고려하여 결정한다.

(4) 댐어깨부의 천단부 폭은 방수로 천단(댐둑마루)폭과 같게 한다.

이때, 중경암(中硬岩)·경암(硬岩)의 관입부에 있어서 방수로의 천단(댐둑마루)폭과 같게 할 경우 자연경관 및 환경적 측면에서 현저한 영향이 있을 때에는 별도로 고려할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

110 : 사방댐
111 : 월류부
112 : 댐어깨부
112a,112b,112c : 제1,2 및 3경사면
120 : 배수부
122 : 측벽

Claims (1)

1. 계곡 또는 하천에 터를 파는 터파기단계;
   상기 터파기단계에서 형성된 부지에 콘크리트 모르타르를 사용하여 기초지반을 형성하는 지반형성단계;
   상류측에 저수된 물이 하류측으로 월류되는 월류부와, 사면에 매입되어 고정되도록 상기 월류부의 좌우양측에 형성되는 좌우한쌍의 댐어깨부를 구비하는 본체댐을 기초지반에 구비하는 본체댐성형단계; 및
   상기 좌우한쌍의 댐어깨부를 사면으로 덮어 매입하는 마무리단계;를 포함하고,
   상기 좌우한쌍의 댐어개부에 형성되는 천단부의 경사도는 상기 사면의 기울기와 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 비탈어깨식 사방댐 시공방법.

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