KR100647784B1 - 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물 및 그 축조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선로 연변의 사면 구조물 또는 노반 구조물을 성토 시공함에 있어 단섬유를 혼입한 보강토체를 구축하여 이를 지오그리드로 포설하여 배면토체에 연장 매입하므로서 횡방향 토압에 대한 안정성 증대와 함께 시공의 편의성과 경제성을 제고토록 한 것이다.

옹벽, 보강블럭, 단섬유 보강토체, 배면토체, 지오그리드

Description

옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물 및 그 축조 방법{monofilament fiber compounded retaining wall and manufacture thereof}

도 1a 및 도 1b는 종래의 옹벽용 보강 성토 구조물의 실시예들을 보인 일측단면도.

도 2는 본 발명에 따른 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물의 일실시예를 보인 일측단면도.

도 3은 본 발명에 따른 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물의 축조 방법을 순차적으로 도시한 예시도.

도 4는 본 발명에 따른 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물의 외관을 시공한 측단면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

2,32: 식생면 4,14,24: 평면보강재

6,16: 성토물 10,40: 옹벽체

22: 단섬유 보강토체 23: 단섬유 보강토층

25: 앞자락 26: 배면토체

27: 배면토층 28: 철로노반

29: 보강블럭

본 발명은 선로 연변의 사면 구조물 또는 노반 구조물을 구축함에 있어 옹벽용으로 시공되는 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물 및 그 축조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 옹벽용 성토 구조물을 이루는 외곽부에 단섬유가 혼입된 보강토체를 구축하되, 상기 단섬유 보강토체를 지오그리드 등으로 포설하여 배면토체에 연장 매입되도록 한 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물 및 그 축조 방법에 관한 것이다.

기존의 옹벽용 성토 구조물은, 도 1a에 도시된 바와 같이, 식생면(2)으로 처리되는 비교적 완만한 경사면이 형성되도록 다짐방식으로 성토하면서 지오텍스타일이나 지오그리드 등과 같은 평면보강재(4)를 적의 개소에 매입, 앵커함으로써 성토물(6)로 성토된 구조물의 취약성, 즉 수평응력으로 작용하는 토압에 의한 변형을 일부 억제토록 하거나, 도 1b에 도시된 바와 같이, 외측에 내력벽으로 기능하는 옹벽체(10)를 블록이나 콘크리트체 등으로 축조한 다음 그 후방을 자갈이나 토사 등의 성토물(16)로 뒷채움하면서 역시 지오그리드 등의 평면보강재(14)를 매입하여 구축하였다.

그러나, 종래 방식의 성토 구조물은 어느 경우이든 성토 구조물에 지오그리드와 같은 평면보강재만을 사용하였기 때문에 수평방향으로의 토압에 효과적으로 대처하기 위하여서는 다음과 같은 구조적인 한계를 감수할 수 밖에 없었다.

즉, 도 1a에서와 같이, 외곽에 별도의 내력용 옹벽체를 구축하지 않고 토사와 지오그리드 등의 평면보강재 만으로 성토 구조물을 축조하는 경우에는 수평방향으로 작용하는 성토물의 토압을 흡수 분산시키기 위하여서 필연적으로 옹벽의 사면이 완만한 경사면으로 이루어질 수 밖에 없으며, 이는 과도한 면적을 차지하게 되어 결과적으로 용지 활용면에서 비경제적인 문제점이 있었다.

또한, 이와 같은 문제를 불식하기 위하여, 도 1b에 도시된 바와 같이, 외곽에 별도의 내력용 옹벽체를 구축하는 경우에는 뒷채움용 토사의 토압에 충분히 견딜 수 있도록 옹벽체의 두께를 키우거나 배근용 철근 또는 앵커용 철근 등이 부가적으로 소요되는 등 공사비의 증대 요인으로 작용하였다.

뿐만 아니라, 이상과 같은 종래 방식의 성토 구조물에서는 다짐효과, 전단저항, 내부 마찰력, 점착력 등을 증대시키기 위하여 성토 재료에 대한 엄격한 표준시방이 적용되고 있으며, 예컨대 한국건설기술연구소에서는 뒷채움채의 선정기준으로 최대입경이 25.4cm이하 200번체 통과량이 15%이내, 최소기준으로서의 마찰각은 25°보다 커야 한다고 규정하고 있으며, 각국의 일반기준에서도 대부분 200번체 통과량이 15% 이내가 되어야 한다고 규정하고 있다.

이러한 성토재료에 대한 엄격한 기준은 성토 구조물에서의 토압의 영향을 가급적 줄여 구조물의 안전성을 담보하기 위한 것이나, 특히 200번체의 통과향이 15% 이내가 되어야 한다는 의미는 현장 배출토의 사용이 그 만큼 제한된다는 점에서 이 또한 공사비의 증대요인이 될 뿐 아니라, 시공의 편의성도 훼손되는 문제점이 있었 다.

본 발명은 상기와 같은 종래 방식의 문제점을 고려하여 성토층에 의해 야기되는 토압의 영향을 가급적 줄임으로써 그 외곽이 수직이나 급격한 경사각을 갖는 단면을 이루면서도 구조적으로 자립 안정될 수 있는 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물 및 그 축조 방법을 제공함에 일차적인 목적이 있으며, 또한, 이를 별도의 외곽 구조물이 설치되는 옹벽체의 뒷채움용 성토 구조물에 적용하는 경우 경제적인 단면이나 구조 및 다양한 외관을 갖는 옹벽체로 설계될 수 있도록 함에 부차적 목적이 있다.

그리고, 현장에서 배출되는 토사를 보다 많이 활용할 수 있도록 구조적으로 해결함으로써 시공의 편의성 및 경제성을 제고함에 이차적 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 기술적 특징에 의해 달성된다.

외곽부에 단섬유를 혼입한 보강토, 즉 단섬유 보강토체(22)를 소정의 높이와 두께로 다짐방식에 의해 적층 형성하되, 적정 개소의 적층면에 지오그리드와 같은 평면보강재(24)를 역시 같은 방식으로 형성되는 후방의 배면토체(26)에 연장 포설하여서 구성됨을 기본적인 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 포설된 평면보강재(24)의 앞자락(25)이 개별 단섬유 보강토층(23)을 전면에서 감싸도록 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의거 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 성토 구조물을 철로 노반 구조물에 적용한 예시도로서, 별도의 옹벽체를 설치하지 않은 경우를 도시하고 있다.

도시된 바와 같이, 성토 구조물의 외곽부에는 단섬유 보강토체(22)가 형성되어 있는 바, 상기 단섬유 보강토체(22)는 성토 높이나 성토재의 토질에 따라 폭 1.5 내지 5m 범위, 두께는 20cm 정도의 개별 단섬유 보강토층(23)을 다짐방식에 의거 순차 적층하여 구축된다.

보강토에 사용되는 단섬유는 길이 2 내지 7㎝ 정도의 폴리프로필렌계 수지와 같은 합성섬유사로서 0.2% 정도의 중량비로 흙에 혼합 사용함이 바람직하며, 여기에 사용하는 흙은 적정한 함수비를 갖는 현장토 중에서 200번체의 통과량이 40% 이하의 것까지 사용할 수 있다.

이들 단섬유는 다양한 크기의 흙 입자와 함께 혼합되어 다져지는 과정에서 보강토체 내부의 점착력과 결착력을 증대시켜 구조물의 형태성과 안정성을 강화시키는 역할을 수행하며 그 결과 종래 현장토 중 200번체 통과량이 15% 이하이던 선별기준을 40%까지 상향시킬 수 있게 되었다.

상기 단섬유 보강토체(22)의 후방에는 바로 인접하여 단섬유 보강토층(23)과 같은 동일방식에 의거 배면토층(27)이 순차 적층되어 구축되는 배면토체(26)가 형 성된다.

이들 단섬유 보강토체(22)와 배면토체(26)에는 적정 개소의 적층면에 지오그리드나 지오텍스타일 등과 같은 평면보강재(24)가 포설되어 있으며, 특히 본 실시예에서는 평면보강재(24)의 앞자락(25)이 개별 단섬유 보강토층(23)의 전면을 감싼 형태로 포설하도록 구성되므로서 외벽의 형태성 증대와 함께 전단지지력을 강화하도록 되어 있다.

결과적으로, 본 발명의 성토 구조물은 상술한 바와 같이 단섬유 보강토체(22)와 배면토체(26) 그리고 평면보강재(24)가 서로 긴밀하게 연결되어 복합적인 구조를 이루고 있고, 그로 인한 상승작용에 기인하여 토압에 의한 수직, 수평응력에 보다 안정적으로 거동하는 성토 구조물로 기능하게 되는 것이다.

도면중 미설명부호 28은 철로노반을 나타낸 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 성토 구조물의 축조순서를 차례로 나타낸 예시도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 성토 구조물은 기초터파기를 실시하고 쇄석 등을 깔고 다진 후 가설물인 보강블럭(29)을 거치하는 제 1단계(S10)와, 설치된 보강블럭(10)의 후방에 인접하여 단섬유 보강토층(23)을 일정 두께만큼 깔고 다진 후 바로 인접하여 일반토를 깔아 배면토층(27)을 같은 방식으로 깔고 다지는 제 2단계(S20)와, 상기 제 2단계(S20)를 반복 시공하는 제 3단계(S30)와, 지오그리드와 같은 평면보강재(24)를 시공도면과 일치하는 설계높이로 반복 형성된 토층 상에 깐 후, 평면보강재(24)의 뒷부분은 배면토층(27)의 후방으로 잡아당겨 임시고정을 시키고, 그 앞자락(25)은 보강블럭(29) 앞으로 당겨 놓은 후 다시 제 2단계(S20)와 같이 단섬유 보강토층(23)을 다진 후 그 전면부를 감싼 상태로 단섬유 보강토층(23) 상에 덮어 깐 다음, 상기 제 2단계(S20)의 배면토층(27)을 형성하여 평면보강재를 포설하는 제 4단계(S40)와, 상기 제 2단계(S20)와 제 3단계(S30) 및 제 4단계(S40)를 수차 반복 시공하여 설계상의 높이까지 성토 완료하는 제 5단계(S50)와, 성토 완료 후 가설물인 보강블럭(29)을 철거하는 제 6단계(S60)로 이루어진다.

이상과 같이, 축조되는 성토 구조물의 외벽은 벽면의 침식을 방지하기 위하여, 도 4a에서와 같이, 그대로 식생면(32) 처리를 하거나, 도 4b에서와 같이, 비내력용 벽돌이나 블록 등의 옹벽체(40)로 마무리함으로써 다양한 형태의 외관을 연출할 수 있다.

또한, 본 발명은 내력용 벽체인 콘크리트 옹벽이나 견치돌 옹벽의 뒷채움용으로 이용할 수 있으며, 이러한 경우에는 옹벽체에 가해지는 토압을 현저히 줄일 수 있어 보다 경제적 단면의 옹벽 설계가 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명은 단섬유가 혼입되어 형태성과 결착력이 우수한 단섬유 보강토체를 성토 구조물의 외곽에 축조시킴과 동시에 그 후방에 일반토로서 배면토체를 형성하고, 이들을 지오그리드와 같은 평면보강재로 포설함으로써 서로 긴밀하게 연결되는 복합적인 구조를 이루게 되며, 따라서, 토압에 의한 수직, 수평 응력에 보다 안정적으로 거동하는 성토 구조물로 기능하게 되므로 다음과 같은 기술적 효과가 수반된다.

첫째, 콘크리트 옹벽과 같은 별도의 옹벽 구조물을 구축하지 않더라도 외곽 단면, 즉 옹벽면을 수직이나 경사각이 큰 자립형 성토 구조물로 축조 가능하므로 용지면적을 경제적으로 활용할 수 있는 이점이 있다.

둘째, 여러 재질로 비내력 옹벽을 부가적으로 축조할 수 있어 옹벽 구조물의 외관을 다양화시킬 수 있는 이점이 있다.

셋째, 콘크리트 옹벽과 같은 내력벽의 뒷채움으로 본 발명을 적용하는 경우에는 보다 경제적인 단면의 설계가 가능하여 공사비를 절감할 수 있는 이점이 있다.

넷째, 현장토를 사용함에 있어 그 허용기준이 보다 완화될 수 있어 현장토의 사용량이 확대되므로 결과적으로 시공의 편의성 및 경제성이 제고되는 이점이 있다.

이상과 같은 기술효과를 갖는 본 발명은 비단 철도관련 시설물 뿐 아니라 각종 토목 건축용 옹벽 구조물에도 동일하게 적용할 수 있는 것이므로 본 발명과 그 기술적 구성을 같이 하는 한 이러한 옹벽 구조물 또한 본 발명의 권리범위를 벗어날 수 없음은 당연하다.

Claims (3)

1. 사면 또는 노반의 옹벽용 성토 구조물을 구성함에 있어서,

   상기 성토 구조물의 외곽부에 합성수지계의 섬유사를 흙과 혼합한 개별 단섬유 보강토층(23)으로 적층된 단섬유 보강토체(22)에 인접하여 그 후방에 배면토체(26)를 적층 형성함과 아울러,

   적정 개소에 지오그리드나 지오텍스타일과 같은 평면보강재(24)의 앞자락(25)이 상기 단섬유 보강토층(23)의 전면을 감싸면서 덮는 구조로 포설하도록 구성되는 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물.
2. 삭제
3. 사면 또는 노반의 옹벽용 성토 구조물을 축조함에 있어서,

   기초와 가설물인 보강블럭(29)을 거치하는 제 1단계와;

   상기 보강블럭(29) 후방에 단섬유 보강토층(23)과 배면토층(27)을 깔고 다져 토층을 형성하는 제 2단계와;

   상기 제 2단계를 반복 시공하는 제 3단계와;

   상기 토층 상에 지오그리드나 지오텍스타일과 같은 평면보강재(24)의 앞자락이 상기 단섬유 보강토층(23)의 전면을 감싸면서 덮는 구조로 포설하는 제 4단계와;

   상기 제 2단계 내지 제 4단계를 반복 시공하여 성토를 완료하는 제 5단계와;

   성토 완료 후 가설물인 보강블럭(29)을 철거하는 제 6단계를 포함하여 구축되는 옹벽용 단섬유 보강복합 성토 구조물의 구축 방법.

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