KR101125072B1 - 경관을 고려한 보강토 옹벽공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흙채움 마대와 지오그리드로 옹벽을 구성함과 동시에 흙채움 마대의 전면에 조경석을 이용하여 외부경관을 수려하게 할 수 있는 흙채움 마대 및 지오그리드를 이용한 보강토 옹벽공법에 관한 것으로, 지반 위에 지오그리드를 배치하는 단계; 상기 지오그리드의 상부 일측에 제1 흙채움 마대를 배치하는 단계; 상기 지오그리드의 상측으로 상기 제1 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 다짐토를 채워 제1층을 형성하는 단계; 상기 제1층의 상측으로, 일단부가 상기 제1 흙채움 마대의 상측에 배치되고 타단부가 지지플레이트에 고정되는 와이어를 배치하는 단계; 상기 제1층의 제1 흙채움 마대 및 상기 와이어의 상측으로 제2 흙채움 마대를 배치하는 단계; 및 상기 제2 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 상기 제1층의 상측으로 다짐토를 채워 제2층을 형성하여 새로운 지반을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 와이어의 타단에 조경석을 와이어고정수단에 의해 고정하는 것을 특징으로 한다.

Description

경관을 고려한 보강토 옹벽공법{Reinforced earth retaining wall method in consideration of landscape}

본 발명은 조경석을 이용한 자연친환경 보강토 옹벽공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흙채움 마대와 지오그리드로 옹벽을 구성함과 동시에 흙채움 마대의 전면에 조경석을 이용하여 외부경관을 수려하게 할 수 있는 흙채움 마대 및 지오그리드를 이용한 보강토 옹벽공법에 관한 것이다.

일반적으로 토목 또는 건축 현장은 암반부 또는 대지를 절개함에 따라 형성되는 절토부의 절개면에 대한 보강이나 지반을 성토하는 과정에서 고도가 다른 영역 간에 발생되는 성토부의 토사체와 경사면에 대한 보강이 고려되어야 한다.

절토부는 임의적인 절개에 의하여 형성된 경사를 갖는 절개면에 대한 구조물이며, 성토부는 성토하는 과정에서 고도차로 형성되는 토사체와 경사면에 대한 구조물이다.

여기에서 상기 절개면 및 경사면은 다양한 방법으로 보강을 위한 시공 방법이 제시될 수 있다. 이 중 성토부에는 특히 안전성과 경제성 뿐만 아니라 외적 미관을 고려한 조경이 고려된 보강 시공 방법이 적용되어야 한다.

일반적으로 성토부의 토사체와 경사면을 보강하기 위하여, 콘크리트 타설을 이용한 옹벽 구조물, 또는 자연석이나 인공석을 이용한 돌벽 구조물이 제시될 수 있다.

그러나, 콘크리트 타설을 이용한 옹벽 구조물은 설치대상 경사지 및 암반 등의 형태에 대응한 유연성 및 가변성이 부족하다. 그리고, 유연성 및 가변성을 해결하기 위해서는 지지기반이 필요한데 지지기반을 확보하기 위해서는 상당한 공간이 필요하다. 또한 이러한 공간의 확보는 뒷채움 작업 등을 많이 필요로 하며, 그에 따라서 공사기간이 연장되고, 공사 비용이 많이 소요된다. 그리고, 차후 옹벽 구조물의 부분적인 파손이 발생된 경우, 이의 보수가 곤란하며, 미관을 고려한 조경적인 측면을 충족시키기 어렵다.

또한, 자연석 또는 인공석을 이용한 돌벽 구조물의 경우 조경적인 측면이 충족되고, 경사면에 대응한 유연성 및 가변성이 확보될 수 있으나, 성토와 더불어 돌을 쌓는 경우 자연석 또는 인공석이 직립 상태로 유지되기 어렵고, 다단으로 쌓는 경우 고도로 숙련된 시공자가 아닌 경우 자연석 또는 인공석이 쉽게 무너질 수 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 본 발명의 목적은, 흙채움 마대와 지오그리드로 옹벽을 구성함과 동시에 흙채움 마대의 전면에 조경석을 이용하여 외부경관을 수려하게 할 수 있는 흙채움 마대와 지오그리드 및 조경석을 이용한 보강토 옹벽공법을 제공하는 데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지반 위에 지오그리드를 배치하는 단계; 상기 지오그리드의 상부 일측에 제1 흙채움 마대를 배치하는 단계; 상기 지오그리드의 상측으로 상기 제1 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 다짐토를 채워 제1층을 형성하는 단계; 상기 제1층의 상측으로, 일단부가 상기 제1 흙채움 마대의 상측에 배치되고 타단부가 지지플레이트에 고정되는 와이어를 배치하는 단계; 상기 제1층의 제1 흙채움 마대 및 상기 와이어의 상측으로 제2 흙채움 마대를 배치하는 단계; 및 상기 제2 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 상기 제1층의 상측으로 다짐토를 채워 제2층을 형성하여 새로운 지반을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 와이어의 타단에 조경석을 와이어고정수단에 의해 고정하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법이다.

추가적으로, 상기 지오그리드의 일단을 그리드고정수단에 의해 상기 조경석과 연결할 수 있다.

또, 상기 제1 흙채움 마대 또는 제2 흙채움 마대와 상기 조경석 사이에 형성되는 공간에는 식생토를 채우고, 상기 식생토에 식생식물을 심는 조경작업을 통해 경관을 아름답게 할 수 있다.

또, 상기 제1 흙채움 마대는 마대고정수단에 의해 상기 지오그리드에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 제1 흙채움 마대 또는 제2 흙채움 마대는 들어올릴 수 있는 파지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또, 상기 마대고정수단은, 상기 흙채움 마대의 하부 모서리에 형성되는 날개부와, 상기 날개부에 형성되는 관통홀과, 상기 관통홀과 상기 지오그리드를 꿰는 고정로프를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 상기 마대고정수단으로써, 상기 흙채움 마대의 하부 모서리에 형성되는 복수의 고리부와, 상기 지오그리드의 횡선을 감싸고 돌출된 고리부를 관통하여 가로지르는 고정로드를 포함할 수 있다.

본 발명을 통하여, 저렴한 마대(麻袋) 및 지오그리드와 와이어를 이용하여 붕괴된 사면을 신속히 채우고, 사면의 전단강도를 상승시킬 수 있다.

또, 조경석을 확실하고 안정적으로 배치할 수 있고, 마대와 조경석의 주위에 식생이 가능하여 아름다운 조경을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 흙채움 마대 및 와이어를 이용한 보강공법을 설명하는 단면도이다.
도 2는 도 1에서 흙채움 마대, 지오그리드, 및 와이어의 상호 위치를 설명하는 사시도이다.
도 3은 도 1에 사용된 흙채움 마대의 사시도이다.
도 4는 도 1에서 조경석과 와이어의 연결모습을 설명하는 개략도이다.
도 5는 흙채움 마대의 다른 예를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 1에서 조경석과 지오그리드의 연결모습을 설명하는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 흙채움 마대 및 와이어를 이용한 보강공법의 응력해석을 설명하는 단면도이다.
도 8은 도 4에서 연결부의 다른 예의 사시도이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 하기의 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 기반 위에 지오그리드(400)를 배치한다. 상기 지오그리드(400)로는 금속재질 또는 섬유재질을 사용할 수 있다. 이 때, 도 1에 도시된 바와 같이, 조경석(110)를 설치하기 위하여, 조경석(110)이 배치될 위치에는 그 하측으로 상기 조경석(110)의 침하를 방지하기 위하여 기초층(140)을 콘크리트 등을 이용하여 미리 타설하는 것이 바람직하다. 상기 조경석(110)으로는 자연석 또는 인공석을 사용할 수 있다.

그리고, 상기 지오그리드(400)가 배치된 상태에서, 상기 지오그리드(400)의 상측으로 제1 흙채움 마대(200)가 배치된다. 상기 흙채움 마대(200)는 최종적으로 외부에서 보이는 상기 조경석(110)에 근접하도록 배치시킨다. 이러한 흙채움 마대(200,202)는 연속적으로 쌓여 옹벽을 형성하게 된다.

상기 흙채움 마대(200)는 내부에 흙이나 폐석 등으로 채울 수 있다. 상기 흙채움 마대(200)를 대략 육방체로 형성시키고 지퍼와 같은 체결부(250)에 의해 내부공간을 폐쇄하는 것에 의해, 상기 흙채움 마대(200)는 블럭과 같이 쌓을 수 있게 된다. 상기 흙채움 마대(200)에는 파지부(240)를 형성하여, 크레인 등에 의해 상기 흙채움 마대(200)를 운반할 수 있도록 한다.

상기 흙채움 마대(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 지오그리드(400)에 마대고정수단에 의해 고정될 수 있다. 이 때, 상기 마대고정수단은 도 3에 도시된 바와 같이 상기 흙채움 마대(200)의 하부 모서리에 형성되는 날개부(220)와, 상기 날개부(200)에 형성되는 관통홀(230)과, 상기 관통홀(230)과 상기 지오그리드(400)를 꿰는 고정로프(410)를 포함할 수 있다. 이 때, 상기 날개부(220)는 상기 흙채움 마대(200)의 양측 모서리부에 형성되며, 상기 관통홀(230)은 상기 날개부(220)에 금속의 링을 장착하여 형성시킬 수 있다. 따라서, 상기 고정로프(410)로 상기 관통홀(230)과 상기 지오그리드(400)를 감아 꿰는 것에 의해 상기 흙채움 마대(200)와 상기 지오그리드(400)를 상호 고정시키는 것이 가능하다. 하나의 고정로프(410)로 상기 관통홀(230)과 상기 지오그리드(400)를 연속적으로 감아 꿰는 것도 가능하고, 복수의 고정로프(410)로 각 관통홀(230)마다 상기 지오그리드(400)와 엮는 것도 가능하다.

또 다른 마대고정수단으로써, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 흙채움 마대(200)의 하부 모서리에 형성되는 복수의 고리부(260)와, 상기 지오그리드(400)의 횡선을 감싸고 돌출된 고리부(260)의 관통고리(262)를 관통하여 가로지르는 고정로드(270)를 포함하여 이루어지는 것도 가능하다. 좀 더 상술하면, 상기 고리부(260)를 상기 지오그리드(400)의 횡선을 아래방향을 지나 위방향으로 감싸면서 상측으로 관통고리(262)를 돌출시키고, 복수의 관통고리(262)를 상기 고정로드(270)가 관통하는 것에 의해, 상기 고정로드(270)가 상기 지오그리드(400)에 걸려서 상기 흙채움 마대(200)는 상기 지오그리드(400)에 고정될 수 있다.

상기 제1 흙채움 마대(200)의 배치 및 고정이 완료되면, 상기 지오그리드(400)의 상측으로 다짐토(100)를 공급한다. 상기 다짐토(100)는 상기 흙채움 마대(200)와 높이가 같아질 때까지 채워진다. 이 결과, 상기 제1 흙채움 마대(200)와 상기 다짐토(100)는 제1층(102)을 형성한다.

상기 제1층(102)의 상측으로 와이어(300)를 배치한다. 상기 와이어(300)는 일단부가 상기 제1 흙채움 마대(200)의 상측에 배치되며, 상기 제1 흙채움 마대(200)보다 외부로 돌출되는 것도 가능하다.

상기 와이어(300)의 타단에는 도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이 지지플레이트(310)가 배치된다. 상기 지지플레이트(310)는 상기 와이어(300)의 단부가 관통할 수 있는 2개의 홀이 형성되며, 상기 홀을 통과한 상기 와이어(300)의 단부는 와이어고정부(320)에 의해 고정된다. 상기 와이어고정부(320)는 공지의 기구로써, 2개의 판재 사이에 상기 와이어(300)과 그 단부를 서로 인접시키고 나사 등의 체결수단으로 고정시키는 것으로 고정시킨다.

상기 지지플레이트(310)는 수직한 방향으로 세워지기 때문에, 다짐토(100)가 채워진 이후에는, 상기 와이어(300)이 타단 방향으로 힘이 작용해도, 상기 다짐토(100)에 대해 압축력이 발생돼서, 상기 와이어(300)의 인발은 불가능한 상태가 된다.

상기 와이어(300)의 일단부는 조경석(110)과 연결된다. 이에 대해서는 아래에서 다시 설명한다.

그리고, 다시 상기 와이어(300)의 상측으로 제2 흙채움 마대(202)를 배치한다. 상기 흙채움 마대(202)는 안정적으로 설치될 수 있도록, 상기 제1 흙채움 마대(200)의 상측에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 제2 흙채움 마대(202)는 상기 제1 흙채움 마대(200)와 동일한 것을 사용할 수 있다.

상기 제1 흙채움 마대(202)의 배치가 완료되면, 상기 제1층(102)의 상측으로 다짐토(100)를 공급한다. 상기 다짐토(100)는 상기 제2 흙채움 마대(202)와 높이가 같아질 때까지 채워진다. 이 결과, 상기 제2 흙채움 마대(202)와 상기 다짐토(100)는 제2층(104)을 형성하여, 상기 제2층(104)의 상면은 새로운 지반이 된다.

위와 같이, 상기 제1층(102)과 상기 제2층(104)의 형성과정을 반복적으로 수행하는 것에 의해, 상기 제1 및 제2 흙채움 마대(200,202)가 옹벽과 같은 형태를 가지게 된다.

상기 흙채움 마대(200,202)를 쌓아올릴 때, 흙채움 마대(200,202) 위에 다른 흙채움 마대(200,202)를 쌓아 올리는 것이 하중을 하측의 상기 흙채움 마대(200,202)가 받을 수 있어서 바람직하다.

그리고, 상기 조경석(110)은 상기 와이어(300)의 일단부와 와이어고정수단에 의해 고정시킨다. 상기 조경석(110)과 상기 와이어(300)의 타단과의 고정은, 상기 흙채움 마대(200)를 쌓아올리는 과정 중에 이루어질 수도 있고, 일단 옹벽을 모두 완성한 후에 이루어지는 것도 가능하다. 따라서, 상기 조경석(110)의 설치순서를 자유롭게 할 수 있으며, 상기 조경석(110)을 교체할 경우에도 마찬가지로, 특정의 조경석(110) 만을 교체하는 것도 가능하다.

상기 조경석(110)과 상기 와이어(300)의 타단의 연결은 상기 조경석(110)에 설치되는 연결부(112)에 상기 와이어(300)를 와이어고정수단으로 고정시키는 것으로 이루어진다. 상기 연결부(112)는 상기 조경석(110)에 삽입고정되는 삽입부(116)와 상기 삽입부(116)와 일체이고 상기 조경석(110)의 외부로 노출되는 링부(114)를 포함한다. 상기 연결부(112)는 후크와 같은 형태로 형성되는 것도 가능하다. 따라서, 상기 링부(114)에 상기 와이어(300)의 타단을 걸어 와이어고정부(330)로 고정시키는 것으로, 상기 조경석(110)과 상기 와이어(300)은 서로 연결된다. 또, 상기 연결부(112)에 스크류를 설치하고, 상기 와이어(300)의 타단에도 스크류를 일체로 고정하고, 양자를 양측에 암나사가 형성된 커플러로 고정시키는 와이어고정수단을 고려하는 것도 가능하다. 이외에도 상기 조경석(110)과 상기 와이어(300)의 타단의 연결은 다양한 공지의 기술로 이루어질 수 있다.

상기 연결부(112)는 상기 조경석(110)의 내부에 삽입되므로, 상기 연결부(112)에 작용하는 인장력에 의해 상기 연결부(112)가 상기 조경석(110)으로부터 빠질 우려가 있다. 따라서, 도 7에 도시된 바와 같은 연결부(150)와 같이, 상기 조경석(110)을 관통하는 방식을 사용하면, 상기 조경석(110)의 표면에 대한 압축력으로 상기 연결부(112)를 지지하게 되므로, 보다 안정적인 와이어(300) 또는 지오그리드(400)와의 연결이 가능하다. 상기 연결부(150)는 상기 와이어(300) 또는 지오그리드(400)를 향하도록 돌출되는 링부(152)와, 상기 링부(152)에 연결되고 상기 조경석(110)을 관통하여 외부로 노출되며 노출되는 부분에 나사부(156)가 형성되는 연결로드(154)와, 상기 나사부(156)가 통과할 수 있는 구멍이 형성되서 상기 조경석(110)의 표면에 맞닿는 연결플레이트(160)와, 상기 나사부(156)와 결합하여 상기 연결플레이트(160)의 표면에 맞닿는 너트(158)을 포함하여 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 링부(152)로 전해지는 힘은 상기 연결로드(154)를 통해 상기 너트(158) 및 상기 연결플레이트(160)를 매개로 상기 조경석(110)의 표면에 전달된다.

따라서, 상기 조경석(110)이 외측으로 넘어지려 하는 힘이 상기 와이어(300)에 작용해도, 상기 지지플레이트(310)가 다짐토(100)에 대해 발생되는 압축력에 의해 상기 조경석(110)은 안정적으로 제 위치를 유지할 수 있다.

또, 상기 조경석(110)은 상기 지오그리드(400)에 그리드고정수단에 의해 고정되는 것도 가능하다. 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 그리드고정수단은 상기 조경석(110)에 설치되는 연결부(112)에 걸리는 제1후크(344)와, 상기 지오그리드(400)의 단부에 고정되는 그리드로드(410)에 걸리는 제2후크(342)와, 상기 제1후크(344)와 상기 제2호크(342)의 각각의 단부에 형성된 수나사와 연결되도록 양측에 암나사부를 가지는 그리드커플러(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 조경석(110)과 상기 지오그리드(400)의 연결은 필요에 따라 이루어질 수 있다.

상기 조경석(110)이 설치되면, 상기 흙채움 마대(200)와의 사이에 공간이 형성될 수 있다. 이 공간에는 식생토(130)를 채우고, 식생식물(120)을 식생하는 것에 의해 자연친화적인 옹벽의 형성이 가능하다.

이하에서는 도 7을 참조하여, 본 발명에 의해 완성된 보강토 옹벽의 응력해석에 대해 설명한다.

상기 제1 및 제2 흙채움 마대(200,202)는 1차토압(C)을 지탱하여, 벽체 형성을 가능하게 한다. 그리고, 상기 지오그리드(400)와 상기 와이어(300)는 가상파괴면(A)를 통해 흙채움 마대에 전달되는 토괴 붕괴력을 상기 지오그리드(400)와 상기 와이어(300)의 정착력 및 인장력으로 저항하게 된다.

또, 상기 와이어(300)의 타단부에는 지지플레이트(310)가 연결되므로, 상기 지지플레이트(310)에 의한 수동저항이 수동저항선(B)을 따라 발생한다. 상기 수동저항선(B)은 전단력이 최소가 되는 대략 45도로 나타난다.

따라서, 붕괴토압보다 상기 지오그리드(400)와 상기 와이어(300)의 마찰저항과 상기 지지플레이트(310)의 수동저항의 합이 크면, 구조역학적으로 안정하게 될 수 있다. 그러므로, 상기 지지플레이트(310)의 단면적, 상기 지오그리드(400)의 설치면적 및 상기 와이어(300)의 길이를 붕괴토압으로부터 설계하는 것이 가능하다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100: 다짐토 102: 제1층
104: 제2층 110: 조경석
112,150: 연결부 114,152: 링부
154: 연결로드 156: 나사부
158: 너트 160: 연결플레이트
116: 삽입부 120: 식생식물
130: 식생토 140: 기초층
200,202: 흙채움 마대 210: 마대몸체
220: 날개부 230: 관통홀
240: 파지부 250: 체결부
260: 고리부 262: 관통고리
270: 고정로드 300: 와이어
310: 지지플레이트 320,330: 와이어고정부
340: 그리드커플러 342: 제2후크
344: 제1후크 400: 지오그리드
410: 고정로프

Claims (7)

1. 지반 위에 지오그리드를 배치하는 단계;
   상기 지오그리드의 상부 일측에 제1 흙채움 마대를 배치하는 단계;
   상기 지오그리드의 상측으로 상기 제1 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 다짐토를 채워 제1층을 형성하는 단계;
   상기 제1층의 상측으로, 일단부가 상기 제1 흙채움 마대의 상측에 배치되고 타단부는 지지플레이트에 고정되는 와이어를 배치하는 단계;
   상기 제1층의 제1 흙채움 마대 및 상기 와이어의 상측으로 제2 흙채움 마대를 배치하는 단계; 및
   상기 제2 흙채움 마대의 높이와 동일하도록 상기 제1층의 상측으로 다짐토를 채워 제2층을 형성하여 새로운 지반을 형성하는 단계를 포함하고,
   상기 와이어의 타단에 조경석을 와이어고정수단에 의해 고정하고,
   상기 제1 흙채움 마대는 마대고정수단에 의해 상기 지오그리드에 고정되는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 지오그리드의 일단을 그리드고정수단에 의해 상기 조경석과 연결하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 흙채움 마대 또는 제2 흙채움 마대와 상기 조경석 사이에 형성되는 공간에는 식생토를 채우는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.
   
4. 삭제
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제1 흙채움 마대 또는 제2 흙채움 마대는 들어올릴 수 있는 파지부가 형성되는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 마대고정수단은, 상기 흙채움 마대의 하부 모서리에 형성되는 날개부와, 상기 날개부에 형성되는 관통홀과, 상기 관통홀과 상기 지오그리드를 꿰는 고정로프를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 마대고정수단은, 상기 흙채움 마대의 하부 모서리에 형성되는 복수의 고리부와, 상기 지오그리드의 횡선을 감싸고 돌출된 고리부를 관통하여 가로지르는 고정로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 보강토 옹벽공법.

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