KR100664705B1

KR100664705B1 - 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법

Info

Publication number: KR100664705B1
Application number: KR1020050034569A
Authority: KR
Inventors: 문지훈; 송영한
Original assignee: (주)다인건설; (주) 한길산업
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2007-01-09
Also published as: KR20060112129A

Abstract

본 발명은 교대나 교각을 지지하고 있는 지반의 약화를 방지하기 위해 하상을 보호할 수 있는 블록을 제조 및 설치하여 하천 바닥의 전단력을 증가시키고, 유수력에 안정 상태를 도모하도록 한 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하상 보호용 블록은 전체적으로 사각형상의 블록으로 이루어지되, 상기 블록의 전후면에서 소정의 두께 및 높이로 전방과 후방으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 전후면 돌출부와; 상기 블록의 좌우면 양단부에서 소정의 두께 및 폭으로 좌측과 우측방향으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 좌우측면 돌출부와; 상기 블록의 가운데 부분이 상하로 관통됨과 동시에 소정의 단면 형상으로 이루어진 식생공간부와; 상기 블록의 식생공간부의 전후좌우에서 소정의 두께 및 높이로 상향으로 일체로 수직으로 돌출 형성되는 상면 돌출부와; 상기 블록의 하면 가운데에는 상기 상면 돌출부가 삽입되도록 소정의 깊이 및 넓이로 내측으로 요입 형성되는 하면 요홈부로 구성되어, 블록끼리 상하 전후좌우로 맞물려 결합되도록 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 하상 보호용 블록 시공방법은 하상의 소정의 위치를 일정하게 고르고 정리하는 단계; 상기 하상에 청구항 1의 블록을 설치하되, 블록간을 상하 전후좌우로 맞물림 결합으로 횡적 또는 층상으로 설치하는 단계; 상기 설치된 블록의 상면을 다지는 단계로 이루어짐을 특징으 로 한다.

하상, 보호, 블록

Description

하상 보호용 블록 및 이의 시공방법{The block for the river bed protection, and the construction method of this}

도 1은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 정면 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 정면도,

도 3은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 배면 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 측면도,

도 6은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 분리 사시도.

-도면의 주요부분에 대한 부호의 설명-

110: 전면 돌출부 120: 후면 돌출부

210: 좌측면 돌출부 220: 우측면 돌출부

310: 식생공간부 410: 상면 돌출부

412: 경사면 420: 하면 요홈부

500: 연결부 510: 연결공

610: 관통공 B: 블록

R: 하상

본 발명은 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 특히 교대나 교각을 지지하고 있는 지반의 약화를 방지하기 위해 하상을 보호할 수 있는 블록을 설치하여 하상의 안정상태를 도모하도록 한 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 자연하천 및 인공수로는 하상이 유수력의 영향에 의해서 침식 또는 세굴이 발생되고, 구조물의 단면이 급변하는 지점 그리고 하상 재료가 변화되는 구간에 하천은 국부, 세로 및 침식에 노출되어 이로 인하여 하상 저하 수공구조물의 파괴, 하상 재료의 유실이 발생할 수 있어 유속 또는 유수력이 최대 허용 값을 초과하는 하천구간에는 세로 및 침식방지를 위한 하상 보호공이 요구되고 있는 실정이다.

여기서, 상기한 하상 보호공은 다양한 재료 및 형태로 사석, 돌망태 콘크리트 쇄석, 프리캐스트 콘크리트 옹벽 등이 있으며, 가장 일반적인 하상 보호를 위한 재료는 사석을 투여하고 있다.

특히, 상기 사석 및 돌망태는 비교적 저렴한 초기 비용 및 시공성이 양호하기 때문에 가장 널리 사용되고 있으나, 유수력에 대한 저항력에 한계가 있으며, 유지관리의 어려움, 홍수잔해의 침적, 인위적인 손실 및 파괴의 문제점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 교대나 교각을 지지하고 있는 지반의 약화를 방지하기 위해 하상을 보호할 수 있는 블록을 제조 및 설치하여 하천 바닥의 전단력을 증가시키고, 유수력에 안정 상태를 도모하도록 한 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 정면 사시도이며, 도 2는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 배면 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 평면도이며, 도 5는 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 측면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 하상 보호용 블록을 도시한 분리 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 하상 보호용 블록은 전체적으로 사각형상의 블록(B)으로 이루어지되, 상기 블록(B)의 전후면에서 소정의 두께 및 높이로 전방과 후방으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 전후면 돌출부(110, 120)와; 상기 블록(B)의 좌우면 양단부에서 소정의 두께 및 폭으로 좌측과 우측방향으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 좌우측면 돌출부(210, 220)와; 상기 블록(B)의 가운데 부분이 상하로 관통됨과 동시에 소정의 단면 형상으로 이루어진 식생공간부(310)와; 상기 블록(B)의 식생공간부(310)의 전후좌우에서 소정의 두께 및 높이로 상향으로 일체로 수직으로 돌출 형성되는 상면 돌출부(410)와; 상기 블록(B)의 하면 가운데에는 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되도록 소정의 깊이 및 넓이로 내측으로 요입 형성되는 하면 요홈부(420)로 구성되어, 블록(B)끼리 상하 전후좌우로 맞물려 결합되도록 구성된다.

여기서, 상기 전후면 돌출부(110, 120)는 블록(B)의 전면에 형성되는 전면 돌출부(110)와 후면 돌출부(120)는 동일 수평선상으로 위치됨과 동시에 동일한 크기로 형성된 구조이다.

또한, 상기 좌우측면 돌출부(210, 220)는 좌측면 양단부에 가운데 일정한 폭을 두고 좌측면 돌출부(210)가 2개 형성되고, 우측면에는 좌측면 돌출부(210)와 동일한 수평선상으로 좌측면 돌출부(210)와 동일한 크기로 우측면 돌출부(220)가 2개 형성된 구조이다.

그리고, 상면 돌출부(410)는 원뿔, 삼각뿔, 다각뿔, 원뿔대, 삼각뿔대, 다각뿔대, 원기둥, 삼각기둥, 다각기둥 중 어느 하나의 형상으로 블록(B)의 상면에 돌출 형성되며, 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되는 하면 요홈부(420)는 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되도록 블록(B)의 하면으로부터 내측으로 상면 돌출부(410)의 형상과 동일한 형상으로 하면 요홈부(420)가 요입 형성된 구조이다.

또한, 상기 상면 돌출부(410)는 일정한 각도로 상단으로부터 하단으로 갈수록 너비가 넓어지면서 경사면(412)이 형성되며, 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되는 하면 요홈부(420)는 상기 상면 돌출부(410)와 동일한 형상으로 형성된 구조이다.

특히, 상기 상면 돌출부(410)는 4개로 구성된다.

이는 블록(B)의 설치시 하단에 설치된 상면 돌출부(410)상에 상단의 하면 요홈부(420)를 용이하게 적층 설치하기 위함이다.

또한, 상기 좌우측면 돌출부(210, 220)에는 각 단위 블록(B)간을 연결시키기 위해 연결공(510)이 형성된 연결부(500)가 일체로 형성된 구조이다.

그리고, 상기 식생공간부(310)는 십자형, 원형, 사각형, 삼각형중 어느 하나 의 단면 형상으로 형성된 구조이다.

또한, 상기 식생공간부(310)의 주변부에는 블록(B)의 상하를 관통하는 관통공(610)이 형성된 구조이다.

즉, 본 발명에 따른 하천 보호용 블록은 전후면 돌출부(110, 120), 좌우측면 돌출부(210, 220), 식생공간부(310), 상면 돌출부(410) 및 하면 요홈부(420)가 일체로 이루어진 단위블록(B)으로서, 이들 단위 블록(B)을 하상에 다수개를 종횡 및 적층시켜 일체로 된 블록매트를 시공하는 것이다.

여기서, 상기 하천용 보호 블록(B)은 유수저항에 견딜 수 있는 자체중량 및, 굴요성, 내구성을 증진시켜야 하며, 또한 블록(B)끼리 서로 물리게 하여 전체적으로 일체로 되도록 시공되어야 하며, 블록(B)의 단위 체적 중량은 하도특성, 수리특성, 세로 및 활동에 대한 안전성을 고려하여 선정하여야 하며, 블록(B)의 단위 체적중량과 유속, 수면구배, 수류력 및 하상 재료와의 상관관계는 통계 사례를 기본적으로 참조하여 제작한다.

1) 유속별 콘크리트 블록 중량

구분	고수시 단면 평균유속(m/s)
구분	2 미만	2∼4 미만	4
이형 콘크리트 블록 중량(ton)	0.5∼2	1∼4	2

2) 유속과 블록 중량

단면 평균유속(m/s)	블록 중량(ton)
2 미만 2∼3 3∼4 4∼5 5 이상	0.5∼2 0.5∼2 2∼3 3 4 이상

3) 수면구배와 블록 중량

수면구배	블록 중량(ton)
1/2000 미만 1/2000∼1/1000 1/1000∼1/500 1/500∼1/300 1/300 이상	0.5∼2 0.5∼2 2∼3 3 3 이상

4) 소류력(수면구배×수심)과 블록 중량

소류력(l×h)×10^-2	블록 중량(ton)
0.5 미만 0.5∼1.0 1.0∼2.0 2.0∼3.0 3.0 이상	0.5∼2 0.5∼2 2∼3 3 3 이상

5) 하상재료와 블록 중량

하상 경사별 평균 입경(㎜)	블록 중량(ton)
2 2∼30 30∼100 100 이상	0.5∼2 0.5∼2 2∼3 3

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 하천 보호용 블록은 블록(B)끼리 맞물림 형식의 블록(B)이며, 가장 효율적이고, 경제적인 블록(B) 형상을 나타내며 설치 및 시공이 간단하다.

또, 블록(B) 설치 후 수류에 안전성이 있으며, 육상 시공이 가능하며, 기초지반을 고르게 굴착 다시 메우며 시공 가능하다.

본 발명에 따른 하상 보호용 블록(B)은 아래와 같은 상세한 구조검토 및 여러 가지 제반 조건에 맞게 검토되어 제작된다.

즉, 상기한 블록(B)의 모양 및 형상은 여러 가지 구조검토 결과 안정된 상태와 필요한 중량을 계산을 토대로 제작된다.

구조 검토를 통한 본 발명에 따른 하천 보호용 블록의 해석

1) 활동에 대한 안전 검토

R> F

여기서 R : 저항력(t)

F : 유수력(t)

W : 블록의 소요중량(t)

C_D: 저항계수 (C_D≒1.0)

r_w: 유수의 단위 체적 중량( r_w=1.0t/㎥)

r_c: 블록의 단위 체적 중량(r_c=2.3t/㎥)

ε: 차폐 계수

s : 투명 면적 (㎡)

v : 유수면적의 평균유속 (m/sec)

g : 중력 가속도 (g=9.8m/sec²)

2) 전도에 대한 안정검토

여기서 X, Y : 모멘트 팔의 길이(m)

일반적으로 블록의 경우 X〉 Y이므로

따라서 블록의 소요중량은 활동에 대한 안전성 검토에서 산정한다.

3) 유수력 및 저항력 산정

유속산정은 Mainning의 평균 유속공식에 의하여 산정한다.

Mainning공식

여기서 V : 유수단면의 평균유속(m/sec)

R : 경심(m) (R=유수단면적(A)/윤변(P) 하폭이 넓을 때 R≒h

I : 수면경사(하상경사)

Q : 유량(㎥/sec)

B : 하폭(m)

n : Mainning의 조은계수 (하천시설기준)

유수력은 다음 식에 의하여 산정한다.

여기서 F : 유수력(t)

C_D: 저항계수 (C_D≒1.0)

r_w: 유수의 단위 체적(r_w=1.0t/㎡)

ε : 차폐계수(1개인 경우 ε=1.0, 여러 개인 경우 ε≒0.35~0.40)

v : 유속(m/sec)

g : 중력가속도 (g=9.8m/sec²)

s : 투명면적(㎡)

블록의 형상 및 유수방향에 의한 투명면적 s는 아래 그림에서와 같이 산정한다.

저항력은 다음 식에 의하여 산정한다.

여기서 R: 저항력(t)

μ : 마찰계수 (μ≒0.8)

r_c: 블록의 단위 체적 중량(r_c=2.3t/㎡)

v : 블록의 체적(㎥)

w : 블록의 공기 중에서의 중량 (t)

실제 모델링에 의한 해석

1) 블록을 혼성제 마운드 피복공으로 사용할 경우

1. 설계조건

전면 파고 : H = 6m

주기 : T = 10.8sec

마운드 전면 수심 : h=10m

마운드에서의 수심 : d=5.5m

마운드의 폭 : B =7.0m

2. 계산

h=10m에서 파장 L=100.7m

따라서 블록의 안전 중량은 브레브너와 토넬리식에 대하여

여러 가지 형상 및 조건에 따라 설치 가능

가) 경사제 사면 피복공 사용

나) 하천의 호안 근고공 사용

다) 수심이 있는 호안 근고공 사용

시공 직후의 하상변화 모양

1) 시공 직후

블록(B)의 변화가 없다.

2) 유량증가시 변화

선단부 및 후미부 세굴방지 블록(B) 자중에 의해 굴요성 작용

3) 유량 감소상태

유량감소로 선단부 및 후미부 골재 등 퇴적 블록(B) 사이에 골재 유입 안정

이하, 상기한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 하상 보호용 블록의 시공에 대해 설명한다.

본 발명에 따른 하상 보호용 블록 시공방법은 하상(R)의 소정의 위치를 일정하게 고르고 정리하는 단계; 상기 하상(R)에 청구항 1의 블록(B)을 설치하되, 블록(B)간을 상하 전후좌우로 맞물림 결합으로 횡적 또는 층상으로 설치하는 단계; 상기 설치된 블록(B)의 상면을 다지는 단계를 순차적으로 시행하여 하상에 하상 보호용 블록을 시공함을 특징으로 한다.

또한, 상기 블록(B)의 상면을 다진 후 식생공간부(310)에 토사를 채우는 단계를 추가한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 하상 보호용 블록 및 이의 시공방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명은 균일한 재질과 형상의 블록을 비교적 저렴한 비용으로 제작 설치하여 빠른 유속이 발생하는 수로에서도 신뢰성 있게 사용할 수 있는 부재이다.

둘째, 본 발명은 블록끼리 물림 형식의 블록이며, 가장 효율적이고, 경제적인 블록 형상을 나타내며 설치 및 시공이 간단하다.

셋째, 본 발명은 하상에 블록 시공 후 유수력에 대한 저항력이 우수하며, 유지관리가 용이하며, 홍수잔해의 침식, 인위적인 손실 및 파괴의 문제점 없다.

넷째, 본 발명은 하상에 블록 시공 후 수류에 안전성이 있으며, 육상 시공이 가능하며, 기초지반을 고르게 굴착 다시 메우며 시공이 가능하다.

다섯째, 본 발명은 사석 침투시 수로에 안정효과가 크며, 블록 사이에 식물 및 식생이 가능한 친환경적인 공법이다.

Claims

전체적으로 사각형상의 블록(B)으로 이루어지되, 상기 블록(B)의 전후면에서 소정의 두께 및 높이로 전방과 후방으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 전후면 돌출부(110, 120)와;

상기 블록(B)의 좌우면 양단부에서 소정의 두께 및 폭으로 좌측과 우측방향으로 일체로 수평으로 돌출 형성되는 좌우측면 돌출부(210, 220)와;

상기 블록(B)의 가운데 부분이 상하로 관통됨과 동시에 소정의 단면 형상으로 이루어진 식생공간부(310)와;

상기 블록(B)의 식생공간부(310)의 전후좌우에서 소정의 두께 및 높이로 상향으로 일체로 수직으로 돌출 형성되는 상면 돌출부(410)와;

상기 블록(B)의 하면 가운데에는 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되도록 소정의 깊이 및 넓이로 내측으로 요입 형성되는 하면 요홈부(420)로 구성되어,

블록(B)끼리 상하 전후좌우로 맞물려 결합되도록 구성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항에 있어서,

상기 전후면 돌출부(110, 120)는 블록(B)의 전면에 형성되는 전면 돌출부(110)와 후면 돌출부(120)는 동일 수평선상으로 위치됨과 동시에 동일한 크기로 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항에 있어서,

상기 좌우측면 돌출부(210, 220)는 좌측면 양단부에 가운데 일정한 폭을 두고 좌측면 돌출부(210)가 2개 형성되고, 우측면에는 좌측면 돌출부(210)와 동일한 수평선상으로 좌측면 돌출부(210)와 동일한 크기로 우측면 돌출부(220)가 2개 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항에 있어서,

상면 돌출부(410)는 원뿔, 삼각뿔, 다각뿔, 원뿔대, 삼각뿔대, 다각뿔대, 원기둥, 삼각기둥, 다각기둥 중 어느 하나의 형상으로 블록(B)의 상면에 돌출 형성되며, 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되는 하면 요홈부(420)는 상기 상면 돌출부(410)가 삽입되도록 블록(B)의 하면으로부터 내측으로 상면 돌출부(410)의 형상과 동일한 형상으로 하면 요홈부(420)가 요입 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항 또는 제 3항에 있어서,

상기 좌우측면 돌출부(210, 220)에는 각 단위 블록(B)간을 연결시키기 위해 연결공(510)이 형성된 연결부(500)가 일체로 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항 또는 제 4항에 있어서,

상기 상면 돌출부(410)는 일정한 각도로 상단으로부터 하단으로 갈수록 너비가 넓어지면서 경사면(412)이 형성되며,

상기 상면 돌출부(410)가 삽입되는 하면 요홈부(420)는 상기 상면 돌출부(410)와 동일한 형상으로 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항, 제 4항, 제 6항 중 어느 한항에 있어서,

상기 상면 돌출부(410)는 4개로 구성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항에 있어서,

상기 식생공간부(310)는 십자형, 원형, 사각형, 삼각형중 어느 하나의 단면 형상으로 구성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
제 1항 또는 제 8항에 있어서,

상기 식생공간부(310)의 주변부에는 블록(B)의 상하를 관통하는 관통공(610)이 형성됨을 특징으로 하는 하상 보호용 블록.
하상(R)의 소정의 위치를 일정하게 고르고 정리하는 단계;

상기 하상(R)에 청구항 1의 블록(B)을 설치하되, 블록(B)간을 상하 전후좌우로 맞물림 결합으로 횡적 또는 층상으로 설치하는 단계;

상기 설치된 블록(B)의 상면을 다지는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 하 상 보호용 블록 시공방법.
제 10항에 있어서,

상기 블록(B)의 상면을 다진 후 식생공간부(310)에 토사를 채우는 단계를 추가함을 특징으로 하는 하상 보호용 블록 시공방법.