KR101531799B1 - 수변구조물의 보수 보강 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수변구조물의 제방을 보수 보강하는 공법에 있어서: 상기 제방의 내제사면에 사석을 제거하고 고르게 다져서 평탄화 작업을 한 다음, 상기 사면의 흙이 응집하도록 안정화 하는 기초단계; 상기 사면의 하단에 누수를 차단하고, 압밀과 내진을 견디도록 지수벽을 구축하는 매설단계; 상기 사면의 표면에 누수를 차단하고, 붕괴를 방지하도록 차수층을 형성하는 지수단계; 상기 차수층의 표면에 미끄러짐을 방지하고, 유실을 방지하도록 보호층을 형성하는 성토단계; 및 상기 보호층의 표면에 침식과 붕괴를 방지하고, 난류를 억제하도록 피복층을 형성하는 피복단계;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라 본 발명은, 수변구조물을 재 축조하지 않고도 단기간에 저렴한 비용으로 보수 및 보강할 수 있고, 수려한 외관과 우수한 내구성으로 자연 친화적이면서도 반영구적인 수명을 제공하는 효과가 있다.

Description

수변구조물의 보수 보강 공법{Repair reinforcement method of the waterfront structure}

본 발명은 저수지나 하천과 같은 수변구조물을 보수하거나 보강하는 공법에 관한 것으로, 구체적으로는 누수되고 있거나 노후화된 기설 저수지나 하천과 같은 수변구조물에 차수역할과 함께 지진에 의한 지각의 변위나 압밀침하, 부등침하와 같은 자연적인 외력에 장기간 견딜 수 있도록 인위적인 제방의 사면을 보수 및 보강하는 공법에 관한 것이다.

통상, 오래되고 자연적으로 풍화된 저수지나 하천과 같은 수변구조물(waterfront structure)에는 보편적으로 여러 곳에서 누수가 되고, 제방의 사석이 이탈되거나 느슨한 상태인 경우가 허다하여 붕괴의 위험에 노출되어 있다. 이러한 저수지는 농업시설물만 아니라면 당장에라도 철거해야 할 것이나 논,밭농사에 있어서 없어서는 안 될 매우 중요한 구조물이며, 하천은 상류에서 하류로 흐르는 물의 흐름의 역할을 담당하여 하천 범람을 방지하는 극히 중요한 시설물이다.

특히 저수지는 노후화로 인한 문제를 해결하기 위해서 보수나 보강이 필요로 하지만 실질적으로 저수지를 다시 축조하지 않는 이상 완벽하게 보수·보강하는 방법이 없다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위한 다양한 방안이 모색되고 있는 실정이다.

일예로, 한국 등록특허공보 제10-0406874호 "흙 댐의 숭상 축조공법"에 의하면, 댐체의 경사면을 성토하고 다지기 및 숏크리트 처리하여 형성되는 사면의 정상부를 복토하고 다지기한 다음 상기 사면에 콘크리트 차수벽을 시공해 나가는 댐의 숭상 축조공법에 있어서, 기존 흙 댐의 댐체에서 상류의 수면과 접하는 면을 계단상으로 굴삭하고 숏크리트 처리하는 공정과, 상기 댐체의 하부를 가로지르는 방향으로 차집관을 강제압입시켜 매설하고 노출된 부분의 주변으로 유공관을 상호 연통되도록 교차 배열하는 공정과, 상기 댐체의 토대 해당 부분에 통상의 방법으로 프린츠를 타설하는 공정과, 상기 계단면에 통상의 방법으로 쇄석층을 쌓아 사면으로 형성되게 하는 공정을 포함하여 진행됨을 특징으로 하는 흙 댐의 숭상 축조공법을 제안하고 있다.

다른 일예로, 한국 등록특허공보 제10-1398915호 "흙댐의 보강공법"에 의하면, 기설(旣設) 흙댐(earth dam)의 보강공법에 있어서, 흙댐 제체(堤體)(10)의 하류측 사면 하단부를 절토하는 절토단계(S11)와; 절토단계(S11)에서 절토된 절토부에 제체(10)의 축제 재료보다 투수성이 양호한 투수성 입상체(粒狀體)인 필터재(20)를 포설한 후 정지(整地)하여 필터재(20)로 구성된 제체(10) 사면을 신설하는 성토단계(S21)와; 필터재(20)로 구성된 제체(10) 사면에 투수성 섬유제 시트인 필터시트(25)를 전개하는 전개단계(S31)와; 필터시트(25) 표면에 침식에 저항하는 피복층(30)을 구축하는 피복단계(S41)로 이루어짐을 특징으로 하는 흙댐의 보강공법을 제안하고 있다.

전자와 후자는 흙댐(저수지)을 대대적인 개축 또는 보수 없이도 흙댐을 단기간에 저렴한 비용으로 보수 및 보강할 수 있는 효과가 있다. 하지만, 전자와 후자가 제안하는 공법은 지진과 같은 지각의 변위나 지하가스, 압밀침하, 부등침하와 같은 자연적인 외력에 의한 지반 변위에는 매우 취약한 문제점이 있다. 즉, 보수 및 보강을 위해 사면에 포설되는 시트나 쇄석들은 서로 격리되어 있어서 경사도에 따라 미끌려 안정성이 파괴되거나 강도가 분산됨에 따라 손괴하기 쉽다. 특히, 사면에서 수면과 직접적으로 맞닿는 외곽층을 단순히 쇄석으로만 형성하고 있어서 장기적으로 파고에 의한 침하로 유실될 가능성이 상당한 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-0406874호 "흙 댐의 숭상 축조공법" 한국 등록특허공보 제10-1398915호 "흙댐의 보강공법"

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 수변구조물의 사면 누수를 차단하는 차수층을 토목섬유를 병행해서 형성함에 따라 높은 강도와 인장으로 사면에 전달되는 하중과 변형률을 분산시켜 전반적인 저수지의 안정성을 증가시키며 특히, 토목섬유 위에 접착제로 일체화함에 따라 외력에 의해 토목섬유가 미끌려 안정성이 파괴되거나 강도가 분산되어 손괴하는 것을 방지하는 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

또한 차수층 위에 설치할 콘크리트 블록이나 돌망태를 지지해줄 기반암까지의 지수벽의 시공으로 기초를 통한 누수현상도 억제할 수가 있고 수변구조물의 내제사면을 시설물화하여 수려한 외관을 제공하는데 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 수변구조물의 제방을 보수 보강하는 공법에 있어서: 상기 제방의 내제사면에 사석을 제거하고 고르게 다져서 평탄화 작업을 하여 상기 사면의 흙이 응집하여 누수를 차단하도록 안정화 하는 기초단계; 상기 사면의 하단에 누수를 차단하고, 압밀과 내진을 견디도록 지수벽을 구축하는 매설단계; 상기 사면의 표면에 누수를 차단하고, 붕괴를 방지하도록 차수층을 형성하는 지수단계; 상기 차수층의 표면에 미끄러짐을 방지하고, 유실을 방지하도록 보호층을 형성하는 성토단계; 및 상기 보호층의 표면에 침식과 붕괴를 방지하고, 난류를 억제하도록 피복층을 형성하는 피복단계;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예로서, 상기 지수벽은 지반 상에 깊이 3.5m까지로 매설되고, 높이 0.5m로 노출되며, 두께 30cm 이상으로 철근 콘크리트를 타설하거나 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block)을 연결하여 구축한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 지수벽은 2m∼4m 간격마다 지반을 천공하고, 상기 천공한 구멍 내에 철근파일과 콘크리트를 높이 0.5m로 노출되게 타설 또는 콘크리트 파일을 항타하여 구축한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예로서, 상기 지수벽은 지반 상에 서로 연결되는 시트파일을 높이 0.5m로 노출되게 항타 또는 압입하여 구축한 것을 특징으로 한다.

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본 발명의 또 다른 실시예로서, 상기 지수벽은 사면의 기울기에 따라 철근 콘크리트, 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block), 철근파일, 시트파일, H빔대, 그라우트재 중 어느 하나를 선택적으로 구축하거나 복합적으로 구축하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 차수층은 불투수성 토목섬유 또는 투수성 토목섬유 중 어느 하나를 단독으로 포설하거나 복합적으로 순차 포설한 다음, 접착제를 뿜칠 하여 형성한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예로서, 상기 불투수성 토목섬유는 EPDM계나 폴리에틸렌계의 수지매트 또는 PVC계나 HDPE계의 지오멤브레인 또는 벤토나이트나 점토로 이루어진 GCL매트 중에서 선택적으로 사용되고, 투수성 토목섬유는 1~10cm 망눈이 직조 또는 천공된 지오그리드, 지오네트, 부직포 중에서 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.

본 발명의 변형예로서, 상기 수지매트, 지오멤브레인, 지오그리드, 부직포는 와이어를 내장하는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 지수단계 이후에 차수층의 하단으로 부풀림과 말림을 방지하고, 지수벽과 연결되도록 쐐기블록을 압입하는 연결단계를 더 거치는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 의한 상기 피복단계 이후에 제방의 강도를 증가하도록 외제사면으로 피복층을 형성하는 보강단계를 더 거치는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예로서, 상기 피복층은 상호 연설할 수 있도록 십자형으로 타설된 콘크리트 블록 또는 개비온에 사석으로 채워진 돌망태 중 어느 하나를 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

이때, 본 발명에 의한 상기 콘크리트 블록은 철근과 함께 각 변마다 상호 구속할 수 있도록 노출되는 연결고리가 매설되고, 사면에서 자립으로 지탱할 수 있게 저면이 반수평으로 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 보강단계는 지표수의 유입에 따른 월류를 방지하도록 내제사면의 최정부에 파라펫벽을 더 구축하는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 저수지나 하천 제방을 재 축조하지 않고도 단기간에 저렴한 비용으로 보수 및 보강할 수 있고, 수려한 외관과 우수한 내구성으로 자연 친화적이면서도 반영구적인 수명을 제공한다.

둘째, 시공에 기초가 되는 사면의 흙 입자를 서로 응집하도록 안정제를 첨가함에 따라 누수의 차단 효과나 시공 과정에서 발생하는 붕괴나 침하를 방지할 수가 있다.

셋째, 사면의 하단에 지수벽을 구축함에 따라 차수층과 보호층 및 피복층을 안정적으로 지지할 수 있을 뿐만 아니라 침출수를 차단할 수가 있다.

넷째, 사면의 침출수를 차단하는 차수층은 토목섬유를 병행해서 형성함에 따라 높은 강도와 인장으로 사면에 전달되는 하중과 변형율을 분산시켜 전반적인 수변시설물의 안정성을 증가시켜 준다.

다섯째, 이중이나 삼중의 토목섬유를 접착제로 일체화함에 따라 외력에 의해 토목섬유가 미끌려 안정성이 파괴되거나 강도가 분산되어 손괴되는 것을 방지한다.

여섯째, 사면에서 수면과 직접적으로 맞닿는 외곽부분을 블록이나 돌망태로 적층함에 따라 사면의 불안정성을 억제해주고, 수변구조물의 외관을 수려하게 해준다.

일곱째, 블록들이 서로 맞물리도록 형성함에 따라 내부적으로 잠금 역할을 수행하고 저면을 반수평으로 형성하여 사면에서 자립으로 지탱할 수가 있어 전반적인 내구성을 증가시킬 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 저수지의 제방을 절단하여 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 기초단계를 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 매설단계를 나타내는 구성도.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 지수벽의 요부를 나타내는 단면도.
도 9 및 도 11은 본 발명에 따른 지수단계를 나타내는 구성도.
도 12는 본 발명에 따른 성토단계를 나타내는 구성도.
도 13은 본 발명에 따른 피복단계를 나타내는 구성도.
도 14 내지 도 16은 본 발명에 따른 피복층의 요부를 나타내는 구성도.
도 17 내지 도 19는 본 발명에 따른 보강단계를 나타내는 구성도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명은 기설 또는 신설 저수지, 하천과 같은 수변구조물(waterfront structure)의 제방(1)을 시공하는 공법에 관련되며 기초단계(S10), 매설단계(S20), 지수단계(S30), 성토단계(S40), 피복단계(S50)를 순차적으로 시공하여 제방(1)을 보수 보강하는 공법이다. 즉, 본 발명은 도 1처럼 제방(1)의 사면(10)상에 지수벽(20), 차수층(30), 보호층(40), 피복층(50)을 차례로 형성하여 제방(1)을 재 축조하지 않고도 단기간에 저렴한 비용으로 보수 및 보강할 수 있고, 수려한 외관과 우수한 내구성으로 자연 친화적이면서도 반영구적인 수명을 제공할 수 있는 공법이다. 한편, 도면에 도시된 지수벽(20), 차수층(30), 보호층(40), 피복층(50)은 발명의 이해를 돕기 위해서 다소 과장된 두께(크기)로 표시하였다.

먼저, 본 발명에 따르면 제방(1)의 내제사면(10)에 사석을 제거하고 고르게 다져서 평탄화 작업을 한 다음, 상기 사면의 흙이 응집하여 누수를 차단하도록 안정화 하는 기초단계(S10)를 거친다. 기초단계(S10)는 도 1처럼 후속하는 단계(S20)(S30)(S40)(S50)를 안전하고 신속하게 수행할 수 있도록 사면(10)을 정리해서 전반적인 강도와 내구성을 확보하도록 평탄화 및 안정화 과정을 수행한다.

평탄화 과정은 도 2처럼 사면(10)에 노출된 사석을 굴삭기로 제거하고 편평하도록 고르게 다져준다. 사면의 일부는 굴삭기로 다짐을 할 수가 없으므로 인력 다짐 및 고르기를 한다. 여기서 사석은 일부 후속 단계에서 필요하므로 제방(1)의 최정부에 모아두거나 외제사면(15)으로 이동 시켜둔다. 그리고 안정화 과정은 평탄화된 사면(10)에 장비나 인력으로 다져서 흙 입자들이 응집(고결)시켜 단단하게 해준다.

이때, 안정화 과정에서 사면(10)의 흙이 응집하도록 포졸란시멘트, 포틀란시멘트, 고로시멘트, 소일시멘트 중 어느 하나를 선택적으로 첨가하는 것이 좋다. 포졸란, 포틀란, 고로, 소일시멘트는 규조 토질 또는 규조토의 알루미늄질 세립자로서 수분을 만나면 상온에서 수산화칼슘과 화학적 반응을 일으켜 시멘트 성질을 가지도록 화합물을 형성한다. 이러한 시멘트를 사면(10)에 첨가하면 강도를 높일 수 있고 함수량 변화에 따른 강도저하를 억제할 수가 있다.

이와 같이, 시공에 기초가 되는 사면(10)의 흙 입자를 서로 응집하도록 안정제를 첨가함에 따라 누수의 차단 효과나 시공 과정에서 발생하는 붕괴나 침하를 방지할 수가 있다.

이어서 본 발명에 따르면 사면(10)의 하단에 누수를 차단하고, 압밀과 내진을 견디도록 지수벽(20)을 구축하는 매설단계(S20)를 거친다. 매설단계(S20)는 도 1 및 도 3처럼 저수지나 하천의 지표수가 제방(1)을 통해 누수 되는 것을 차단하고, 차수층(30)과 보호층(40) 및 피복층(50)을 안전하게 지지하도록 지수벽(20)을 구축한다.

이러한 지수벽(20)은 사면(10)의 기울기에 따라 철근 콘크리트(21), 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block), 철근파일(22), 시트파일(23), H빔대(24), 그라우트재(25) 중 어느 하나를 선택적으로 구축할 수가 있다.

철근 콘크리트(21)는 도 4처럼 지반 상에 깊이 3.5m까지로 매설되고, 높이 0.5m로 노출되며, 두께 30cm 이상으로 구축된다. 즉, 사면(10)과 지반이 만나는 지점에 깊이 3.5m까지, 두께 30cm 이상으로 굴착한다. 굴착이 완료되면 사면(10)으로부터 높이 0.5m 이상으로 노출 되도록 거푸집을 형성하고 철근과 함께 콘크리트를 타설하여 완성된다. 물론, 미리 완성된 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block, 도면 미도시)를 굴착된 지반에 연결하여 완성할 수도 있다.

철근파일(22)은 도 5a처럼 2m∼4m 간격마다 지반을 천공하고, 공 내에 기둥과 콘크리트를 높이 0.5m로 노출되게 타설하여 지수벽(20)을 구축한다. 이러한 철근파일(22)은 CIP공법(cast inplace pile)을 통해 구축되는데, 오거나 보링기로 천공한 공 내에 안정관이나 케이싱으로 처리하고, 철근과 함께 콘크리트를 타설하여 지중에 주열벽체를 형성하게 된다. 여기서 지반에 노출된 철근파일(22)은 부식을 방지하기 위해 콘크리트를 타설하거나 콘크리트 블록을 적층할 수도 있다. 물론, 미리 완성된 콘크리트 파일을 지반에 2m~4m 간격마다 항타하여 구축할 수도 있다.

시트파일(23)은 도 5b처럼 지반 상에 높이 0.5m로 노출되게 항타 또는 압입하여 지수벽(20)을 구축한다. 시트파일(23)은 판 형태로 양변이 서로 맞물려 연결되는 구조로 형성된다. 이러한 시트파일(23)은 항타 또는 압입방식으로 시공할 수가 있는데, 항타방식은 시트파일(23)을 바이브로 해머장비로 타격하여 지반 내에 구축하고 압입방식은 시트파일(23)을 유압장비로 압입하여 지반 내에 구축한다. 항타방식은 토질지수(N)가 50 이상에서도 적용이 가능한 장점은 있으나, 소음과 진동이 크다는 단점이 있다. 반면에 압입방식은 무소음 무진동인 장점은 있으나, 토질지수가 50 이하에만 적용이 가능한 단점이 있다. 구축 이후에 지반에 노출된 시트파일(23)은 부식을 방지하기 위해 콘크리트를 타설하거나 콘크리트 블록을 적층할 수도 있다.

이외에도 도 6a처럼 지반 상에 H빔대(24)를 가로(길이)방향으로 연설하거나 도 6b처럼 지반 내에 공극으로 그라우트재(25)를 주입하여 지수벽(20)을 구축할 수도 있다. H빔대(24)는 H형 강재를 지반과 사면이 만나는 지점으로 둘러지게 설치하고 그라우트재(25)는 차수가 필요한 지반의 국부 또는 전체적으로 주입한다.

한편, 지수벽(20)은 사면(10)의 기울기에 따라 철근 콘크리트(21), 철근파일(22), 시트파일(23), H빔대(24), 그라우트재(25) 중 어느 하나를 복합적으로 구축할 수도 있다. 예컨대, 도 7a처럼 철근 콘크리트(21)와 철근파일(22)을 병합하여 구축할 수도 있고 도 7b처럼 철근파일(22)과 그라우트재(25)를 병합하여 구축할 수도 있다. 또한, 도 8a처럼 시트파일(23)과 H빔대(24)를 병합하여 구축할 수도 있으며 도 8b처럼 H빔대(24)와 그라우트재(25)를 병합하여 구축할 수도 있다. 이밖에도 지수벽(20)은 다양한 조합과 병합수로 구축이 가능하다.

이와 같이, 사면(10)의 하단에 지수벽(20)을 구축함에 따라 차수층(30)과 보호층(40) 및 블럭층(50)을 안정적으로 지지할 수 있을 뿐더러 소정의 심도까지 누수를 차단할 수가 있다. 지수벽(20) 하부로의 누수(침출수)에 따른 지수는 쌍극자 전기탐사법의 조사에 의하여 그라우팅을 시행할 수도 있다.

이어서 본 발명에 따르면 상기 사면(10)의 표면에 누수를 차단하고, 붕괴를 방지하도록 차수층(30)을 형성하는 지수단계(S30)를 거친다. 지수단계(S30)는 도 1 및 도 9처럼 수변구조물의 담수가 제방(1)으로 누수 되는 것을 차단하면서도 지각의 변위나 자연적인 외력에 의한 지반 변위에도 충분히 견딜 수 있는 차수층(30)을 형성한다.

이러한 차수층(30)은 수변구조물의 지리적 특성(기후, 지진, 활동)을 고려하여 불투수성 토목섬유(31)와 투수성 토목섬유(32) 중 어느 하나를 단독으로 포설하거나 복합적으로 순차 포설한 다음, 접착제(33)를 뿜칠 하여 형성한다. 예컨대, 지리적으로 불안정한 경우에는 불투수성 토목섬유(31)와 투수성 토목섬유(32)를 순차적으로 포설한다. 포설 이후에는 접착제(33)를 뿜칠 하여 불투수성 토목섬유(31)와 투수성 토목섬유(32)를 일체화 한다. 따라서 외력에 의해 토목섬유(31)(32)가 미끌려 안정성이 파괴되거나 강도가 분산되어 손괴하는 것을 방지 할 수가 있다.

여기서 불투수성 토목섬유(31)를 단독으로 포설할 수가 있는데, 이 경우에는 접착제(33)를 뿜칠 할 필요성은 없다. 물론, 경우에 따라 불투수성 토목섬유(31)를 다중으로 포설하는 경우에는 접착제(33)를 뿜칠 해주는 것이 좋다. 또한, 불투수성 토목섬유(31)는 경우에 따라서 지진이나 압밀침하, 지하가스의 탈출에 대비하여 사면(10)에서 댐마루까지 포설하고 사면활동을 고려하여 면적대비 75%이상의 구멍을 형성할 수도 있다.

이러한 불투수성 토목섬유(31)로는 EPDM계나 폴리에틸렌계의 수지매트 또는 PVC계나 HDPE계의 지오멤브레인 또는 벤토나이트나 점토로 이루어진 GCL매트 중에서 선택적으로 사용되고, 투수성 토목섬유(32)로는 1~10cm 망눈이 직조 또는 천공된 지오그리드, 지오네트, 부직포 중에서 선택적으로 사용할 수가 있다. 불투수성 토목섬유(31)인 수지매트나 지오멤브레인 및 GCL매트는 사면(10)에 완벽한 차수를 부여하고, 투수성 토목섬유(32)인 지오그리드나 지오네트 및 부직포는 불투수성 토목섬유(31)의 강도를 보강해준다. 물론, GCL매트는 차수성과 강도성을 모두 충족하고 있어서 단독으로도 충분히 사용할 수가 있다. 그리고 수지매트, 지오멤브레인, 지오그리드, 부직포는 높은 강도와 인장력을 지니도록 Ø0.2cm 이상의 와이어를 내장한 것이 좋다.

이와 같이, 사면(10)의 누수를 차단하는 차수층(30)을 불투수성 및 투수성 토목섬유(31)(32)를 병행해서 형성함에 따라 높은 강도와 인장으로 사면(10)에 전달되는 하중과 변형율을 분산시켜 전반적인 수변구조물의 안정성을 증가시켜 준다.

한편, 본 발명에 따르면 지수단계(S30) 이후에 차수층(30)의 하단으로 쐐기블록(35)을 압입하는 연결단계(S35)를 더 거칠 수도 있다. 연결단계(S35)는 도 11처럼 차수층(30)이 사면(10)으로부터 부풀려지거나 말단이 말리는 것을 방지하도록 지수벽(20)과 차수층(30) 사이에 쐐기블록(35)을 압입해 준다. 쐐기블록(35)을 압입해주면 지수벽(20)과 차수층(30)이 서로 연결되어 하나의 차수를 형성되고, 차수층(30)의 표면을 평탄화하고 말단을 안정되게 마감할 수가 있다.

이어서 본 발명에 따르면 차수층(30)의 표면에 미끄러짐을 방지하고, 유실을 방지하도록 보호층(40)을 형성하는 성토단계(S40)를 거친다. 성토단계(S40)는 도 1처럼 피복층(50)을 안정적으로 지지하면서 파고에 의한 유실을 방지하도록 보호층(40)을 형성한다. 보호층(40)은 도 12처럼 쇄석(41)을 30cm∼100cm 이상의 두께로 포장한 다음, 필터매트(45)로 감싸 포설한 것이다. 쇄석(41)은 쇄석기로 파쇄한 자갈로서 피복층(50)의 하중을 안정적으로 지지하고, 마찰력을 부여해서 미끄러짐을 방지한다. 그리고 필터매트(45)는 쇄석(41)에 존재하는 점토질(극히 세립물질), 부유물질의 이탈을 방지할 뿐 아니라 작은 쇄석(41)의 유실을 방지해 준다. 그리고, 쇄석(41) 대신 깬잡석, 자갈모래, 강자갈 등이 사용될 수 있다.

이어서 본 발명에 따르면 보호층(40)의 표면에 침식과 붕괴를 방지하고, 난류를 억제하도록 피복층(50)을 형성하는 피복단계(S50)를 거친다. 피복단계(S50)는 도 1 및 도 13처럼 방수층(30)과 보호층(40)을 안정적으로 유지하도록 압박하고, 파고나 기타 외력으로부터 보호하도록 적층된다.

이러한 피복층(50)은 도 14처럼 상호 연설할 수 있도록 십자형으로 타설된 콘크리트 블록(51)이나 도 16처럼 개비온에 사석으로 채워진 돌망태(55) 중 어느 하나를 선택적으로 사용할 수가 있다. 콘크리트 블록(51)은 적층 시 서로 맞물려 내부적으로 잠금 역할을 수행해서 전반적인 내구성을 증가시킬 수가 있고, 돌망태(55)는 사석에 의한 자연 친화적인 심미감을 창출할 수가 있다.

이때, 콘크리트 블록(51)은 도 14a 및 도 15a처럼 Ø10cm 이상의 철근(51a)과 함께 각 변마다 상호 구속할 수 있도록 노출되는 연결고리(51b)가 매설되고, 사면(10)(15)에서 자립으로 지탱할 수 있게 저면이 반수평으로 형성할 수도 있다. 물론, 연결고리(55)를 제외하고 철근(51a)을 고리형태로 절곡해서 매설할 수도 있다. 이러한 콘크리트 블록(51)은 도 15b처럼 적층 도중 또는 완료된 이후에 별도의 강선으로 연결고리(51b)끼리 결속한다. 따라서 내부적으로 발생하는 잠금력이 증가되어 지반변위에 의한 붕괴를 방지할 수 있다. 그리고 콘크리트 블록(51)의 저면이 도 14c처럼 단차진 반수평으로 형성하면, 콘크리트 블록(51)이 사면(10)에서 내려갈려는 힘을 줄여 자립으로 지탱할 수가 있게 된다. 물론, 콘크리트 블록(51)은 십자형 외에 기성품으로 널리 이용되는 형상의 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block)을 사용할 수도 있다.

한편, 돌망태(55)를 사용할 경우에는 지수벽(20)과 상부 댐마루의 콘크리트 도로와 서로 연결하는 스테인레스 철선에 의해 고정할 수 있는 지지체로 활용되어야 한다. 돌망태(55)에 이용되는 모든 철선은 부식에 강한 스테인레스 재질을 사용하는 것이 좋다. 그리고 돌망태(55)에 채워지는 사석은 내제사면(10)에서 채취(제거)한 것을 이용하는 것이 바람직하다. 즉, 내제사면(10)에서 제거한 사석을 외제사면(15)으로 이동해서 개비온에 채우면 돌망태(60)를 신속하게 구축할 수가 있다. 외제사면(15)에 개비온 돌망태(55)가 완성되면 토우 드레인(toe-drain)처럼 사면(15)의 안정성도 증가하게 된다.

이와 같이, 사면(10)에서 수면과 직접적으로 맞닿는 외곽을 콘크리트 블록(51)이나 돌망태(55)로 적층함에 따라 사면(10)의 불안정성을 억제해주고, 수변구조물의 외관을 수려하게 해준다. 무엇보다 콘크리트 블록(51)을 서로 맞물도록 십자형으로 형성함에 따라 내부적으로 잠금 역할을 수행해서 전반적인 수변구조물의 내구성을 향상시킬 수가 있다.

이때, 본 발명에 따르면 피복단계(S50) 이후에 제방(1)의 강도를 증가하도록 외제사면(15)으로 피복층(50)을 형성하는 보강단계(S60)를 더 거칠 수도 있다. 보강단계(S60)는 도 17처럼 내제사면(10)처럼 외제사면(15)의 표면으로 콘크리트 블록(51)이나 돌망태(55)를 적층하여 제방(1)의 강도를 향상시켜 전반적인 수변구조물의 내구성을 증가시켜 준다. 예컨대, 피복단계(S50)에서 내제사면(10)으로 콘크리트 블록(51)을 사용하였다면, 외제사면(15)에는 내구성과 심미감을 동시에 창출하도록 돌망태(55)를 사용하는 것이 바람직하다. 물론, 경우에 따라 돌망태(55)를 도 18처럼 외제사면(15)의 하단(일부)에만 적층 또는 설치할 수도 있다.

한편, 보강단계(S60)는 도 19처럼 지표수의 유입에 따른 월류를 방지하도록 내제사면(10)의 최정부에 파라펫벽(60)을 더 구축할 수도 있다. 파라펫벽(60)은 벽체의 재료로 건식 제작한 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block), 일반 철근콘크리트 등 기타 딱딱한 판상체로 구축할 수가 있다. 이러한 파라펫벽(60)은 하부에 철근콘크리트 도로와 연계하여 설치하면 견고함이 더 우수할 것이다. 이러한 파라펫벽(60)은 경우에 따라서 외제사면(15)에 형성되는 피복층(50)과 함께 구축할 수도 있고, 피복층(50)을 제외하고 파라펫벽(60)만 독립적으로 구축할 수도 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

1: 제방 10: 내제사면 15: 외제사면
20: 지수벽 21: 철근 콘크리트 22: 철근파일
23: 시트파일 24: H빔대 25: 그라우트재
30: 차수층 31: 불투수성 토목섬유 32: 투수성 토목섬유
33: 접착제 35: 쐐기블록 40: 보호층
41: 쇄석 45: 필터매트 50: 피복층
51: 콘크리트 블록 51a: 철근 51b: 연결고리
55: 돌망태 60: 파라펫벽
S10: 기초단계
S20: 매설단계
S30: 지수단계
S35: 연결단계
S40: 성토단계
S50: 피복단계
S60: 보강단계

Claims (16)

1. 수변구조물의 제방을 보수 보강하는 공법에 있어서:
   상기 제방의 내제사면에 사석을 제거하고 고르게 다져서 평탄화 작업을 하여 상기 사면의 흙이 응집하여 누수를 차단하도록 안정화 하는 기초단계;
   상기 사면의 하단에 누수를 차단하고, 압밀과 내진을 견디도록 지수벽을 구축하는 매설단계;
   상기 사면의 표면에 누수를 차단하고, 붕괴를 방지하도록 차수층을 형성하는 지수단계;
   상기 차수층의 하단으로 부품림과 말림을 방지하고, 지수벽과 연결되도록 쐐기블록을 압입하는 연결단계;
   상기 차수층의 표면에 미끄러짐을 방지하고, 유실을 방지하도록 보호층을 형성하는 성토단계; 및
   상기 보호층의 표면에 침식과 붕괴를 방지하고, 난류를 억제하도록 피복층을 형성하는 피복단계;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지수벽은 지반 상에 깊이 3.5m까지로 매설되고, 높이 0.5m로 노출되며, 두께 30cm 이상으로 철근 콘크리트를 타설하거나 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block)을 연결하여 구축한 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 지수벽은 2m∼4m 간격마다 지반을 천공하고, 상기 천공한 구멍 내에 철근파일과 콘크리트를 높이 0.5m로 노출되게 타설 또는 콘크리트 파일을 항타하여 구축한 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 지수벽은 지반 상에 서로 연결되는 시트파일을 높이 0.5m로 노출되게 항타 또는 압입하여 구축한 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 지수벽은 지반 상에 H빔대를 가로방향으로 연설 또는 지반 내에 공극으로 그라우트재를 주입하여 구축한 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 지수벽은 사면의 기울기에 따라 철근 콘크리트, 프리캐스트 콘크리트 블록(Precast con'c block), 철근파일, 시트파일, H빔대, 그라우트재 중 어느 하나를 선택적으로 구축하거나 복합적으로 구축하는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
7. 삭제
8. 제1항에 있어서,
   상기 차수층은 불투수성 토목섬유 또는 투수성 토목섬유 중 어느 하나를 단독으로 포설하거나 복합적으로 순차 포설한 다음, 접착제를 뿜칠 하여 형성한 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
9. 제8항에 있어서,
   상기 불투수성 토목섬유는 EPDM계나 폴리에틸렌계의 수지매트 또는 PVC계나 HDPE계의 지오멤브레인 또는 벤토나이트나 점토로 이루어진 GCL매트 중에서 선택적으로 사용되고, 투수성 토목섬유는 1~10cm 망눈이 직조 또는 천공된 지오그리드, 지오네트, 부직포 중에서 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
10. 제9항에 있어서,
    상기 수지매트, 지오멤브레인, 지오그리드, 부직포는 와이어를 내장하는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
11. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 깬잡석, 자갈모래, 강자갈 중 어느 하나 또는 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
12. 제1항에 있어서,
    상기 피복단계 이후에 제방의 강도를 증가하도록 외제사면으로 피복층을 형성하는 보강단계를 더 거치는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
13. 제1항에 있어서,
    상기 피복층은 상호 연설할 수 있도록 십자형으로 타설된 콘크리트 블록 또는 개비온에 사석으로 채워진 돌망태 중 어느 하나를 선택적으로 사용되는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 콘크리트 블록은 철근과 함께 각 변마다 상호 구속할 수 있도록 노출되는 연결고리가 매설되고, 사면에서 자립으로 지탱할 수 있게 저면이 반수평으로 형성된 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
15. 제12항에 있어서,
    상기 보강단계는 지표수의 유입에 따른 월류를 방지하도록 내제사면의 최정부에 파라펫벽을 더 구축하는 것을 특징으로 하는 수변구조물의 보수 보강 공법.
16. 삭제

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