보강토옹벽의 모든것

균열 검토 목적

우리나라의 지형은 평지보다 산악지가 많아 토지를 효율적으로 이용하기 위하여 옹벽을 많이 사용해 왔습니다.

기존의 중력식 콘크리트 옹벽의 기술력을 바탕으로 최근에는 우수한 경제성과 자유로운 형상, 공사 기간을 단축시킬 수 있는 공법으로 지오그리드를 이용한 블록식 보강토 옹벽에 의한 구조물 시공이 증가하는추세입니다.

특히 전원주택단지와 도로,택지등 다양한곳에서 보강토옹벽이 시공되고 있습니다.

이러한 사회적 추세로 인해 많은 보강토옹벽이 시공되다보니 다양한 하자도 많이 많이 발생하고 있습니다. 그 가운데 시공후 발생할 수 있는 블록 균열 및 부등침하에 대한 구조적 안전성에 대해 이야기 해보고자 합니다.

먼저 일반적인 보강토 옹벽의 원리와 전면블럭의 역할에 대해 알아 보겠습니다.

포스팅마다 반복되는 내용이지만 중요한 문제이기에 다시 한번 정리 해보겠습니다.

보강토 공법의 원리 및 전면 블록의 역할

일반적으로 철근콘크리트 옹벽은 그 자체의 중량과 강성에 의하여 토압에 저항하는 구조물입니다.

그러나 블록식 보강토 옹벽의 기본원리는 뒷채움 토사(흙)에 보강재(지오그리드,Geogrid)를 포설하여 일체화 되게 충분한 다짐을 실시함으로서 발생되는 마찰력을 극대화 시켜 토체의 역학적 성질을 개선하여 하나의 완벽한 단일 구조체를 형성하는 공법입니다.

블록식 보강토 옹벽은 철근콘크리트 옹벽에 비하여 유연한 구조로 볼수 있으며 외부 충격이나 진동에 강한 구조체입니다.

일반적인 토류벽 구조물과는 달리 보강토 옹벽에 있어서는 흙과 보강재 사이의 마찰력이 토압에 저항하므로 전면블록에 작용하는 수평토압은 무시 할 정도로 미미하며 옹벽 설계시에도 전면블록에 대한 강도계산은 하지 않습니다.

구조계산시 프로그램이나 수계산으로 보강토옹벽구조물 안정성 검토시에 블록 강도를 넣는칸이 없다는 이야기입니다.

즉 수식에 들어가지 않는다는 말씀입니다.

보강토 옹벽에 있어서 벽체를 구성하는 전면블록은 보강재에 비하여 구조물자체 안정에 역학적으로 중요한 역할을 하지 않습니다.

블록 배면의 뒷채움재 유실을 방지하고 보강재를 연결시켜 구조물 외관상의 시각적 효과를 높이는 것이 주된 역할로 볼수 있습니다.

따라서 제 개인적으로는 보강토 블록의 균열이 발생에 따른 구조물 안정에는 아무런 영향이 없는 것으로 생각되나 미관상 이유로 균열부분에 대한 보수를 실시하고 있는 실정입니다.

보강토 블럭에 가장 많이 발생하는 균열에대해  발생 원인에 대해 정리 해보겠습니다.

블록의 균열 발생원인

보강토 블록의 균열 발생에는 다음과 같이 4가지 형태로 종종 발생되고 있으며 그 유형을 분석해 보면 다음과 같습니다.

표로 정리했습니다.

위에서 언급한 내용외에도 보강토 옹벽에서 블럭 자체균열은 다양한 원인이 있습니다. 블럭 균열발생시 정확한 원인분석이 우선입니다.

지난번 이야기 했듯이 전도를 동반한 균열이나 배부름 발생시 블럭틈이 벌어져 골재가 빠져나올정도로 큰 균열, 침하 허용기준을 벗어난 부등침하를 동반한 보강토블럭 균열은 위에서 언급한 내용과 다를수 있습니다.

오늘은 보강토옹벽이 변형 또는 파손됐을 경우 보수방법에 대해 간략하게 이야기 하고자 합니다.

최근 장마철이 지난후에 많은 하자가 발생합니다.옹벽 다짐관리를 잘못한경우 배수관리를 잘못한경우 등 다양한 하자가 발생되고 있습니다.보강토옹벽은 최소기준만 지켜줘도 하자가 적은 안정적인 구조물인데 쉽게 생각하는경우가 많아 안타깝습니다.

보강토 옹벽을 보면 블록 틈사이로 물이 나오거나 균열그리고 배부름 현상,옹벽이 앞쪽으로 넘어가는 전도,구조물 전체가 움직이는 활동 등의 손상을 보게됩니다.

이럴 경우 손상부위에 대해 보수 또는 보강을 해야 합니다.

가장 먼저 손상된 원인을 찾아야 합니다.당연한 이야기겠지만 원인을 알아야 적절한 조치를 취할수 있기 때문입니다.

-보강토 옹벽이 침하되어 구조물이 변형된 경우

버팀벽 옹벽 + 앵커에 의한 변위 억제 방법 등을 고려해볼수 있습니다.허용침하량 10~20cm이내 일경우라도 지속적인 침하관리를 하여야 합니다.이때 주의할점은 보강토오벽 기초부로 물이 침투되는가도 반드시 검토 해봐야 합니다.

-보강토 옹벽의 배부름 현상

많이 발생하는 손상 사례입니다.

국부적으로 배부름현상이 발생한 경우에는 원인을 규명하여 즉각적인 보수 보강을 해야합니다.

예를 들어 시공중에 굴삭기 또는 덤프트럭이 보강토 블록 뒤쪽으로 접근한 경우 점근지점에 일부 블록이 밀려 배부름 현상이 발생할수 있습니다.

이럴 경우 발생지점 블럭을 철거 하고 재시공 합니다.

실제로 현장에서 시공시는 블록만 철거후 재 시공하는경우가 많습니다.주의할점으로는 뒤채움 다짐을 제대로 안할 경우 또 다른 문제가 발생할수 있습니다.대책은 토사로는 뒤채움다짐이 어렵기때문에 혼합석또는 필터층으로  25mm쇄석을 채우기도 합니다. 

전반적인 배부름 현상은 보강토 옹벽이 연성 구조물임을 감안하여 보강토 벽체의 허용변위(0.03H)내인 경우에는 지속적인 변위 계측을 실시하여 그 결과에 따라 보수 보강 여부를 판정합니다.

주의할점은 허용기준 이내라 하더라도 부등침하또는 전도를 동반하는 경우는 별도의 대책이 필요합니다.

예를 들어 보강토블럭 틈사이가 벌어져 속채움골재가 유실되는경우는 다른 문제입니다.

-옹벽배면 상부지반에 균열이 발생한 경우

진행성의 유무를 판단하여 균열의 진행을 억제하는 손상조치가 이루어지도록 해야합니다.

이런 경우 현장에서 경험해보면은 동절기 공사로 보강토옹벽 뒷채움과 배면 토사 조인트 부위가 균열이 발생하는경우가 있었습니다.

다짐정도 차이가 있을수 있어서입니다.

반드시 보강토 뒷채움구간과 지오그리드 뒤쪽 배면토사구간을 계단식으로 층따기해서 다짐정도를 맞추는 것이 좋습니다.

보통 절취구간에 보강토블럭을 시공하는 경우 발생합니다.

또한 성토부(쌓기부)에도 발생하기도 합니다. 원래는 보강토옹벽 뒷채움 토사와 배면토 즉 도로일 경우 노체나 노상을 같이 시공해서 올라와야 합니다.

그렇제 않고 노체를 먼저 시공을 해놓고 보강토옹벽을 나중에 시공하는 경우 조인트 부위에 균열이 가는경우가 있습니다.

건축현장에도 건축업체와 토목업체가 달라 서로 본인의 일을 우선하려 하기 때문에 발생하기도 합니다.

안정적인 구조물을 만들기 위해 시공업체간 다짐작업과 시공순서에 대한 협조가 필요한 지점입니다.

전원주택에 보강토옹벽을 시공할경우도 많이 발생하는 문제입니다.특히 보강토 다짐시 10톤 진동롤러로 다져야 하는데 여러 가지 문제로 작은롤러로 다질 경우 조인트부위 다짐이 어려울수 있습니다.

이런 조인트부위 균열부위는 물이 침투되지 않도록 균열부위를 걷어낸후 다짐작업을 해야합니다. 

특히 물이 모이는곳이라면 다른곳으로 유도하는 작업을 해야합니다.

반복되는 이야기지만 보강토옹벽은 토압고려가 당연히 1순위지만 경험상 배수관리를 잘못해 보강토옹벽이 무너지는 경우가 많습니다.

-쌓기부에 변형이 발생한 경우

기초지반의 지지력 저하가 원인인경우가 많으므로 기초지반의 지지력 증대방법에 대한 검토가 필요합니다.

-비탈면 하단부 변형

비탈면 하부에는 쌓기부 하중의 영향을 크게 받아 압축변형 혹은 국부전단 파괴 등의 변형이 생깁니다.

이러한 변형이 발생한 옹벽에 대해서는 마대쌓기, 층간 보강재의 부설 등으로 비탈면의 강성을 높이는 방안을 검토해야합니다.

마찬가지로 이곳에도 물이 모이는곳이 있다면 반드시 배수로를 설치해 물이 보강토체 내 또는 보강토 옹벽 기초부에 침투되지 않도록 해야 합니다.

-보강토 블록 전면 균열

균열이 산발적으로 나타나고 균열 폭이 작은 경우는 균열 보수를 실시하고 균열이 연속적 이거나 균열 폭이 큰 경우에는 원인 규명 후 전반적인 보수 ․ 보강을 실시해야합니다.

보강토옹벽 구조물에서 균열에 대한 허용폭은 일반 콘크리트 옹벽구조물에 비해 여유가 있습니다. 균열허용폭을 전문가들은 2mm까지 보는경우도 있습니다.

따라서 미관을 고려해 균열보수를 하는 경우가 많습니다.

그러나 배부름과 전도를 동반한 균열에 대해서는 반드시 원인을 찾아 근본적인 보강조치를 해야 합니다. 

하자별로 구체적인 보수방법에 대해서는 다음에 알아보겠습니다.

오늘은 보강토옹벽 구조물의 유지관리 방법에 대해 알아보겠습니다.

보강토옹벽 구조물은 블록과 보강재 그리고 뒷채움 토사 다짐으로 이루어진 구조물입니다.

일반적으로  보강토 옹벽은 지반에 설치된 보강재와 토사 사이의 강도를 증진시킨 공법입니다.

토사로 이루어진 구조물이라 보강토 옹벽 배면에 물이 침투하게 되면 시설물의 안정에 치명적인 영향을 주게 됩니다. 

따라서 보강토옹벽 구조물의 유지관리의 핵심은 옹벽 배면에 외부  물의 배수와  물이 보강토체내로 침투되는 것을 억제해야 합니다.

보강토 옹벽 배면 또는 전면에 물이 침투할 경우 보강토 옹벽시설의 변형 및 손상이 발생합니다.

특히, 전면부 배부름, 전면판의 유실 및 이격, 전면판의 국부적 파손 및 균열은 보강토 옹벽시설의 대표적 손상의 사례라 할수 있습니다.

보강토 옹벽 유지관리시 이러한 사항에 유의하여 점검, 유지관리 대책을 수립하여 시행하도록 해야 합니다.

그러면 보강토옹벽 점검사례를 들어 보겠습니다.

보강토 옹벽의 점검 사례

도로현장에 블럭식보강토 옹벽으로  시공한 구조물 점검 사례를 소개 합니다.

이현장은  보강토옹벽 설치구간 배면부가 절취부이며 전면부에 하천개거가 설치되어 있습니다.

우수침투시 원활한 배수를 위해 배면 절성토 경계부와 전면블럭 하단부에 맹암거도 설치 했습니다. 또한 하천부 우수 침투로 인한 지반의 연약화 방지를 위해 기초를 콘크리트 기초로 설계 및 시공한 현장입니다.

먼저 보강토 옹벽시설의 점검은 콘크리트 옹벽시설의 점검에 준하여 실시합니다. 

보강토 옹벽은 다른 콘크리트 옹벽과 달리 옹벽전면이 블록으로 연결되어  있어 지하수 침투에 의한 배면토압의 증대로 돌출(배부름)이 발생할 수 있습니다.

따라서 보강토옹벽 점검시 반드시 배부름 현상이 있는지 확인을 합니다.

일례로 배면의 보강재와 옹벽 전면판의 결속불량으로 전면판이 돌출하는 경우가 발생 될 수 있습니다.

국부적 응력 집중에 의해 전면판에 균열이 발생하고 이탈되는사례(모서리 등에서 벌어짐 현상)가 있습니다.

점검구간은 옹벽 높이가 높고 옹벽상부 법면길이가 길어 점검시에는 우수 침투로 인한 변위 발생여부를 체크했습니다.

다른 구간도 보강토 옹벽시설 배면의 지표수 및 지하수 침투에 의한 옹벽전면부의 전도가 발생할수 있어 이러한 사항에 착안하여 점검했습니다. 

보강토 옹벽의 점검항목 및 내용

침하 및 활동이 발생한지점은

추가로 상부상재하중 유무를 확인,측방이동확인, 지오그리드의 과도한변형의 발생 여부와 보강재의 국부적인 파단 및 인발 상태를 확인해야 합니다.

배면 및 기초지반의 부등침하도 확인해야 합니다.

전면판 유실 및 이격지점은

지오그리드와 전면판의 연결부 탈락 여부를 확인해야 합니다.충격 또는 손상에 의한 파손진행상태와 전면판 변형에 의한 이격 발생여부를 확인해야합니다.

보강토블럭 파손, 손상 및 균열지점은 

낙석 및 차량충돌에 의한 파손의 발생여부확인 및 뒤채움 재료의 풍화로 인한 재료적 결함을 확인해야 합니다.

또한 지오그리드의 파손으로 인한 내구성 저하와 지오그리드의 국부적인 파단 및 인발의 발생여부도 확인이 필요합니다. 

이상으로 보강토옹벽 점검방법에 대해 알아봤습니다.

- 보강토 벽면 변위 관리 -

벽면공의 시공관리는 설치된 전면벽의 직선상에 주의하여 최종적으로는 정밀도 높은 벽체를 갖는 구조물이 되도록 하는데 있습니다.

특히 벽면근처에서 뒤채움 흙을 다질때는 벽면이 크게 변형하지 않도록 조심해야합니다. 보강토블럭으로 이루어진 보강토옹벽은 흙구조물이기 때문에 벽면 변위 발생은 필연적으로 생긴다고 봐야 합니다.

문제는 벽면 변위값이 허용값이내에 들도록 관리하는것이 중요합니다.

지금까지의 시공실적으로부터 토목섬유 보강토 옹벽이 연직선에 대하여 0.03H(H는 옹벽높이)또는 30CM정도의 시공오차가 발생하여도 충분히 안정한 것으로 평가되고 있습니다.

이값을 벽면변위의 허용값으로 추천합니다.

다만 연직벽체의 경우 정면 변위가 발생하면 시각적인 불안감이 생기므로 사전에 시공오차를 감안하여 앞으로 기울어지지않도록 시공관리에 철저를 기울여야 합니다.

-지오그리드 보관방법 -

일반적으로 사용되는 토목섬유 보강재는 롤상태로 반입되기대문에 운반및 보관에 는 큰공간을 필요로 하지 않습니다.

그러나 보관기간에 보강재 특성이 떨어지나 파손이 생기지 않도록 주의할 필요가 있습니다.

특히 지오그리드는 자외선에 약하므로 야외에 장시간 두지 않도록 하고 지오텍스타일과 같이 흡수 보수성이 있는 보강재는 우수에 의한 침투가 없는 장소에 보관하여야 합니다.

시공할때는 토목섬유 보강재 포설후 곧바로 뒤채움흙의 포설다짐을 시공해 합니다. 토목섬유 보강재와 벽면공이 연결시 보강재가 국부적으로 꺽이지 않도록 해 보강재의 부분적인 강도저하나 파손이 생기지 않도록 해야합니다.

 
보강토옹벽에 대해 궁금한것이 있다면 언제라도 043-211-2977로 연락주세요. 아는범위내에서 성의껏 답변드리겠습니다.

보강토블럭의 특징 및 시공방법

오늘은 보강토 옹벽중 블록식 옹벽에 대해 알아보겠습니다.

보강토블럭은 크게 블록식 옹벽과 판넬식 옹벽으로 구별합니다.

블록식옹벽은 성토부에 시공하는 옹벽과 절토부 즉 깍기부에 시공하는 절토부 옹벽으로 분류 합니다.

대부분 전원주택에 시공하는 보강토옹벽은 블록식 성토부 옹벽으로 보시면 됩니다.

먼저 보강토옹벽의 원리에 대해 알아 보겠습니다.

보강토옹벽은 흙과 흙 사이에 지오그리드나 띠형 보강재 같은 토목섬유 보강재를 넣어 토사를 안정시켜 수직으로 옹벽이 유지하도록 하는 구조물입니다.

쉽게 이야기 하면 토사로 이루어진 구조물이라 생각하면 됩니다.

물론 전면에는 보강토 블록이 시공됩니다.

보강토옹벽은 기존의 콘크리트 옹벽에 비해 시공이 간편하고 공사기간이 단축되는 장점이 있습니다.동절기에도 토사가 동결되지 않는다면 시공이 가능합니다. 또한 다른 구조물에 비해 유연한 구조물입니다.

경제성도 좋습니다.

일반적으로 5M 이상 되는 옹벽 시공비를 비교해보면 보강토옹벽이 콘크리트 옹벽에 비해 시공비가 저렴합니다.

유연한 구조물이라서 예전에는 보강토블럭 하단에 기초 콘크리트를 시공하지 않았습니다.

잡석 15 CM 만 깔고 레벨링 개념으로 시공했습니다.

최근에는 대부분 현장에서 보강토 블록에 기초 콘크리트를 타설합니다.

기초 콘크리트 폭은 50~100cm 높이는 20~30cm로 시공합니다.

유연한 구조물이지만 부등침하로 인한 블록의 균열이 발생할수 있어 기초지반 지지력도 확보하고 콘크리트도 시공하는 추세입니다.

보강토 옹벽가운데 일부구간이 침하가 되어도 보강토옹벽 구조물에는 영향이 크지 않습니다. 기준에는 도로부 보강토옹벽 허용침하량을 20~30cm로 규정합니다. 실제적으로 연약지반이 발생하여 기초 지지력 및 침하량 검토시에는 기준을 10cm로 보고 있습니다.

중요구조물을 보강토 옹벽 상단에 시공할경우 경우 5CM로 보는 경우 도 있습니다.

이것은 현장 기술자와 설계기술자가 현장 여건에 맞춰 판단할 문제입니다.

반복되는 이야기지만 보강토옹벽은 보강재와 흙과의 마찰에 의해 저항하는 구조물입니다.

따라서 전면블럭은 크게 영향을 주지않는다 하지만 실제현장에서는 블럭보다는 전면블럭과 보강재개 연결재로 연결된 경우 하자가 적습니다.

중요한것은 보강토블럭의 가장 중요한 요소인 다짐을 철저하게 했을 때 하자가 적습니다.

보강토옹벽의 장점은 산악지지와 같이 땅에 제한이 있는 장소에 수직으로 쌓을수 있습니다.

수직이라 해서 전면경사를 0도로 시공하면 안전성에 문제가 생길수 있습니다.

높이10M 옹벽을 수직으로 시공하면 전면에서 보면 넘어오는 느낌이 들정도로 위압감을 느낄수 있습니다.

초창기에 들어온 핀형식 블록은 8도로 시공할수있도록 핀구멍이 블록 뒤쪽에 있습니다.

대부분의 관공사나 민간공사일 경우 보가토 블록을 쌓는 이유가 부지 확보이기에 이렇게 보강토블럭 전면경사를 8도로 시공하는경우는 많지 않습니다.

일반적으로 전면블럭 경사를 1~3도로 유지하는 추세입니다.

보강토 전면경사를 3도 기울기로 시공할경우 옹벽 1M 올라갈 경우 뒤로 5.24cm 밀려 시공한다 생각하면 됩니다.

다음에는 하자를 줄이는 보강토옹벽의 시공관리에 대해 좀 더 구체적으로 알아보겠습니다.

보강토블럭 위 울타리 설치법

오늘은 보강토블럭 상단에 휀스나 울타리를 설치시 시공방법에 대해 알아보겠습니다.

일반적으로 보강토옹벽 위에 울타리를 설치하는경우가 많습니다.

옹벽을 쌓는다는 것은 높이차이가 있기에 당연히 보강토블럭식 옹벽 위에는 보호시설을 해야합니다.

많은방법이 있지만 보강토블록식옹벽 설계와 시공전문가 입장에서 정리해보겠습니다.

먼저 보강토옹벽은 블록 하나 하나가 쌓여 형성된 구조물입니다. 즉 블록 하나하나는 큰힘을 발휘하지못합니다.

그래서 블록 뒤에 지오그리드라 하는 토목용 보강재를 포설합니다. 다짐도 당연히 철저히 해야합니다.

이렇게 한단 한단씩 층다짐을 해 쌓아 5m옹벽을 설치했을 경우에 알아보겠습니다.

높이 5m옹벽은 결코 작은 높이는 아닙니다. 아파트 2층 높이로 상당히 높습니다.

마무리를 해야하는데 이때 가장 어려운 문제가 블록위에 울타리를 설치하는경우입니다.

도로일 경우 가드레일을 설치합니다. 전원주택에는 매쉬휀스를 설치합니다.

아파트단지인 경우 디자인휀스를 보강토옹벽 상단에 설치하는경우가 많습니다.

여기에서 가장큰 문제는 보강토 블록 가드레일이나 휀스를 버틸 힘이 없다는것입니다.

전원주택을 지을경우 비용을 줄이려고 블록 상단에 설치하는 마감블럭 상단에 셋트앙카로 매쉬휀스를 고정하는경우가 많습니다.

대부분 이방법을 사용합니다.

그러나 이방법은 위험한 방법입니다. 휀스가 바람또는 외부의 힘으로 충격을 받을 경우 마감블럭과 함께 넘어갈수 있습니다.

마감블럭과 아래에 있는 일반블럭접착력이 작아 마감블럭이 떨어지는경우가 많습니다.

심지어 에폭시로 마감블럭을 고정했다하더라도 그아래 블록과 함께 넘얼갈수 있습니다.

전원주택 보강토블럭시공시 가장 큰 문제라 생각합니다. 관에서 발주하는공사는 이렇게 하지 않습니다.

보강토블럭상단에 울타리 설치하는하는법을 3가지 방법으로 정리해보겠습니다.

첫번째 마감블럭을 시공하기전에 마지막 상단블럭사이에 콘크리트를 치는경우입니다.

즉 블록과 콘크리트가 일체화 된 줄기초가 형성되게 합니다.

이곳에 셋트앙카를 설치후 매쉬휀스를 설치합니다. 물론 이런경우에는 차량충격을 고려하지않은 학교나 아파트단지드에 많이 시공합니다.

두 번째 마감블럭을 시공후 바로 뒤에 줄기초를 시공하거나 울타리 기초자리만 파서 독립기초를 만드는 경우입니다. 독립기초 타설시 몰탈 1-2포로 하는경우도 있습니다. 이경우도 차량충격은 버틸수 없습니다.전원주택에 많이 시공합니다.

세 번째 마감블럭을 정상적으로 설치한후에 마감블럭을 코아채취기로 뚫어 그속에 레미탈을 넣고 울타리 지주를 세우는 경우입니다.

마감블럭위에 셋트앙카 설치하는것보다 힘을 받으나 차량충격에는 버티기 어렵습니다.

네 번째 관공사에서 시공하는 방법입니다.

무조건 보강토블럭 에서1m 떨어진 지점에 휀스나 가드레일을 설치해야합니다. 이때도 가드레일 하단에 콘크리트를 타설해야 차량충격에 버틸수 있다 합니다.

비용이 많이들어가고 부지확보가 어렵다는 단점이 있지만 가장확실한 방법입니다.

일반적으로 전원주택이나 일반주택에는 첫번째나 두 번째 방법으로 하는 것을 추천합니다.

비용과 시간이 들더라도 조금만 신경쓰면 안전한 울타리가 되리라 봅니다.

모쪼록 평화로운 전원주택생활을 위해 짓는 보금자리를 안전한 보강토블럭으로 시공하기를 바라는 마음으로 정리해봤습니다.

보강토블럭의 종류

지난해 많은 비로 전원주택단지나 도로옆 보강토옹벽이 무너진 것을 많이 볼수 있었습니다.

보강토블럭 옹벽을 전문으로 설계 시공하는 기술자 입장에서 마음이 좋지 않았습니다.

설계가 잘못인지 시공이 잘못인지는 판단하기 어렵더라도 보강토옹벽 자체가 대단히 안정적인 구조물임에도 쉽게 무너져 버리니 일반인이 보기에 부정적인 인식이 많아 진 것이 사실입니다.

보강토블럭이 우리나라에 처음 들어온게 90년대 후반으로 알고 있습니다. 그때만 해도 전문적인 업체가 없어 미국설계기준을 따라 설계와 시공을 했습니다.

2000년 초반부터 본격적으로 전국적으로 많은 도로나 택지에 보강토블럭 시공을 했습니다.우리나라 시방서와 설계지침도 만들어졌습니다.

처음에는 관공서에서 발주하는 공사가 대부분을 차지했고 점점 민간공사에도 조금씩 시공을 해 지금은 관공사보다 민간공사가에서 더 많이 시공하고 있습니다.

요즘은 전원주택단지에는 옹벽을 보강토블럭으로 시공하는 경우가 많습니다.

이제 보강토블록의 종류에 대해 알아 보겠습니다.

보강토블럭에는 여러 가지 종류가 있지만 오늘은 3가지 종류에 대해 간단하게 알아보겠습니다. 핀 형식, 콘크리트 컨넥터 형식, 전단키 형식입니다.

첫번째, 우리나라에 처음 도입된 것으로 알려진 핀형식입니다.

블록과 블록을 길이 13cm의 고강도 유리 섬유핀으로 연결하는 방식입니다. 모양은 둥근 형태의 막대기 형태입니다.

블록에 있는 핀구멍 위치에 따라 보강토 전면경사를 조정 할수 있는 장점이 있습니다.

또한 블록과 그리드를 일체화 시킬수 있어 다른 블록에 비해 안정성 측면에서 유리하다 할수 있습니다.

높이가 낮은 1.5m 이하인 옹벽인 경우 그리드를 깔지 않고도 안정성을 확보할수 있습니다.

물론 보강토옹벽 상부에 큰하중이 작용하지 않을경우에 해당합니다.

연결핀이 들어가다 보니 단가가 비싼 것이 단점입니다. 

이전 글에서 언급했던 강성그리드에 적합합니다. 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 그리드는 전단키형식으로 시공하기가 어렵습니다.

두 번째, 보강토블럭과 블록을 콘크리트 컨넥터로 연결하는 방식입니다.

블록을 쌓는 과정에서그리드가 깔리는 높이에서는 콘크리트 재질인 휭커타입으로 그리드를 연결한 형식입니다.

재질이 콘크리트 인지라 컨넥터가 잘 깨지는 단점이 있습니다. 보강토옹벽 시공시나 자재 이동시 주의해야 합니다.

연결재가 필요한 강성그리드에 많이 사용합니다. 초창기에 많이 사용한 형식입니다. 요즘에는 컨넥터와 전단키를 조하한 형식의 블록도 생산합니다.

세 번째, 블록 하단부나 상단에 볼록하게 혹처럼 나와있는 전단키 형식의 블록입니다.

요즘 대부분 민간공사는 이 형식의 블럭으로 시공한다해도 과언이 아닙니다.

핀이 안 들어가기에 자재단가가 저렴합니다. 또한 시공속도도 당연히 빠릅니다. 핀을 연결하는 시간이 단축돼서입니다.

블록상부에 그리드를 올려놓고 상부블럭 자중으로 결속되는 형식입니다.

시공을 제대로 하지 않을 경우 핀형식 옹벽보다 전도될 가능성이 큽니다. 설계방식은 3가지 형식의 블럭이 모두 큰 차이가 없습니다.

간단하게 보강토블럭의 종류에 대해 알아봤습니다. 물론 판넬식블럭과 절토부에 시공하는 블록, 식생블럭, 매쉬형블럭, 축조블럭 등 많은 블록이 있습니다.

제 판단으로는 블록보다는 보강토옹벽 구조물에서 가장 중요한 것이 지오그리드와 시공관리입니다.

실제적으로 전면에 보강토블럭은 구조적인 관점에서 볼 때 큰 문제가 안됩니다. 가장 중요한 것이 지오그리드와 뒷채움토사 다짐관리, 그리고 배수관리입니다.

보강토 옹벽은 배면에 토압을 토사와 지오그리드의 마찰력과 지오그리드의 인장강도로 버티는 구조물입니다.

대부분의 관공사에서는 현장 품질관리실에서 다짐도 측정을 해가며 관리를 하고 있지만 민간공사인 경우 다짐관리를 하기 어려운게 현실입니다.

일반적으로 민간공사에서는 보강토블럭도 저가를 찾고 지오그리드도 검증되지 않은 저가의 제품을 찾습니다.

더구나 시공단가는 제대로 층 다짐관리를 해가며 시공할 수 없을 정도의 단가입니다.

뒤에 쌓는 토사의 다짐완료상태를 30cm 이내로 토사를 쌓고 시공해야하지만 민간공사는 어렵습니다.

다음에는 보강토블럭 시공중 뒷채움 다짐방법에 대해 알아보겠습니다.

지오그리드 인장강도 

보강토옹벽에서 중요한 부분을 차지하는 지오그리드의 인장강도에 대해 알아본다.

일반적으로 건설업에 종사하는 사람들조차 보강토옹벽 시공금액을 산출할때 보강토옹벽 전면에서 보이는 면적으로만 산출한다.

그러나 이것은 대단히 잘못된것이다.

블럭면적이 같다 하더라도 옹벽 높이와 배면에 성토하중에 따라 그리드 길이와 간격이 달라진다. 즉 옹벽이 높으면 높을수록 블럭 단위면적당 그리드 수량이 많이 들어간다. 

높은 강도의 그리드도 많이 들어간다. 이것을 알고 있다면 단순하게 보강토 옹벽을 높이를 모르는 상태에서 견적을 뽑는다는 것은 문제가 있다. 

옹벽의 장기적인 안전을 생각한다면 블럭보다 지오그리드에 관심을 두고 검토해야 한다. 특히 옹벽 상단에 건물을 지을경우에는 단가싼곳보다는 제대로 된 설계업체와 시공업체체를 찾아 적절한 비용을 지급하고 시공해야 한다.

지오그리드에서 우선 고려되야 할것은 토체내에서 유발되는 하중과 그리드 사이의 인장강도 사이의 관계에 의한 안정성 평가이다.

지오그리드 장기설계인장강도 평가하는 방법은 그리드를 광폭인장시험에서 나온 최대 인장강도를 모든 감소계수의 합으로 나눈 값이다.

감소계수에는 시공시 손상계수,화학적 분해에 대한 감소계수, 생물학적 분해에 대한 감소가 있다. 

크리프에 대한 감소계수도 있다. 이가운데 가장 중요한것은 크리프에 대한 감소계수라 할수 있다.

일반적으로 우리가 알고있는 지오그리드 강도라 함은 극한강도이다. 

오늘의 핵심은 설계인장강도는 연성그리드 일경우 보통 극한강도의 약 50%로 이루어진다는 것이다.

인장강도 시험을 했을경우 극한강도가 6t/m일 경우 3t/m 정도로 설계인장강도를 추정할 수 있다.

내구성,화학성,시공손상계수를 시험한 데이터가 있다면 반드시 적용해야함은 당연하다. 크리프 시험결과도 반영해야한다. 

크리프 감소계수를 시험할경우 최대인장강도의 20%,30%,40%,60%를 하중조건으로 하여 10,000시간 이상의 하중을 재하해야 한다.

크리프 변형률이 10%미만으로 점근할때의 하중을 크리프 하중으로 규정한다.

단기 가속시험은 ASTM D 6992에 규정돼 있다.

일반적으로 크리프 시험을 하기위한 여건이 되지 않아 단기 크리프 시험으로 대체하는경우가 많다.

내시공성 시험은 실제 현장 조건을 반영해야하기에 시간과 경비가 많이 들어간다.

ASTM-D 5815-95에 규정돼 있다.

내구성시험은 화학저성 손상과 생물학적 손상에 대해 평가한다. 감속계수 가운데 가장 작은 비중을 차지한다.실제로도 현장에서 화학적 손상이나 미생물에 의한 강도손실은 거의 발생하지 않는다.

보강토옹벽 설계시 요구되는 시험이 있다. 성토재와 지오그리드간의 인발시험과 대형직접 전단시험이 있다.

블럭과 지오그리드의 연결강도 시험도 있다. 블럭과 블럭 사이의 마찰강도 시험도 해야 한다. 

이모든 시험을 해서 나온 결과 값과 앞서 이야기 한다 보강재 감소계수 시험결과를 가지고 보강토옹벽을 설계해야 한다.

설계시 적용하는 프로그램도 많은 종류가 있다.

미국 Adma eng 에서 공급하는 MSEW3.0 프로그램을 많이 사용한다. 이방법은  FHWA 설계법을 따른다. NCMA 설계법을 따르는 SR-Wall 설계법도 있다.

외국산 지오그리드 제조사나 보강토회사에서 자체 개발한 프로그램도 사용한다.

물론 개인이 수계산을 쉽게 하기 위해 만든 프로그램도 있다.

최근에는 보강토 설계회사에서 MSEW3.0 프로그램을 대부분 사용한다.상부에 띠하중이나 집중하중 등 하중적용시 다양한 데이터를 넣을수 있어 편리 하다. 

또한 해석모드를 사용시 그리드 길이와 간격을 인위적으로 조정이 가능해 최적의 설계값을 찾을수 있어 편리하다.

다음에는 보강토옹벽과 블럭의 종류에 대해 알아보겠습니다.

지오그리드의 종류

보강토옹벽에서 중요한 요소인 지오그리드에 대해 알아보겠습니다.

보강토옹벽에서 어떤 그리드를 사용하는지는 꼭 체크해야 할 부분입니다. 옹벽의 안전을 위해서 저렴한 제품만 사용하지말고 제대로 된 제품을 사용해야 합니다.

일반적으로 전원주택에 시공하는 보강토옹벽에는 저가의 그리드가 많이 사용되는게 현실입니다.

그러면 지오그리드에는 어떤 것이 있는지 두가지로 알아보겠습니다.

지오그리드는 일반적으로 강성그리드와 연성그리드로 구별합니다.

물론 강봉이나 띠형그리드, 와이어매쉬형태의 그리드도 있습니다. 어느것이 품질이 좋고 어느것은 사용하면 안되는지는 현장의 여건을 보고 제품의 품질을 보고 적절한 그리드를 사용하면 됩니다.

물론 설계당시 검토한 물성치를 가진 그리드를 사용해야함은 당연합니다.

오늘은 고밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 일축신장형 그리드와 폴리에스테르로 이루어진 격자형 그리드에 대해 알아보겠습니다.

먼저 강성그리드라 불리는 일축신장형그리드는 제조시 사전에 신장을 가해 생산합니다. 따라서 시공시 신장변형이 최소화 됩니다.

시공시 자외선에 의한 손상을 방지하기 위하여 원료자체에 카본을 첨가 하기도 합니다. 화학적, 생물학적, 자외선에 강하며 부식 우려가 없습니다.

블록의 주재료인 Cement 성분에서 배출될 수 있는 Calcium Hydroxide(ca(oH)2)에 대해 안정성이 있습니다. 토양 PH에 대한 제한성도 적습니다.

입도에 따른 제한이 연성그리드에 비해 적습니다. 시공손상계수가 작다고 할 수 있습니다.

다음으로 연성그리드라 불리는 격자형 그리드는 폴리에스테르를 제직하여 원단으로 만든후 pvc로 코팅하여 제작한 결합형 그리드입니다.

일체형이 아닌 가로,세로를 엮은 결합형(WIWK형)으로 신장변형이 큽니다. 블럭과의 결합력이 취약하므로 마찰력을 극대화 시키기가 어렵습니다.

보강토 다짐시 뒷채움 토사 가운데 임도가 큰 돌이 섞여있을 경우 PVC코팅에 손상이 발생할수 있습니다. 화학적 및 생물학적으로 피해를 볼수 있습니다.

지오그리드 가로 및 세로 교점부분의 강도가 매우 약합니다. 따라서 상호결속력이 매우 적습니다.

단위면적당 단가가 강성그리드에 비해 저렴합니다.

재질이 폴리에스테르이고 격자형이어서 토사와 그리드 마찰력은 강한편이라 할 수 있습니다.

폴리에틸레으로 이루어진 강성그리드는 미끌러워 마찰력이 작습니다. 강성그리드 끼리 겹칠 경우는 더욱 작습니다.

강성그리드는 폭이 주로 1~1.5m로 제작됩니다. 연성그리드는 2~4m로 길이는 50m로 제작됩니다.

최근 중국에서 수입해오는 제품도 많이 있습니다.

지오그리드에서 가장 중요한 것은 장기인장강도라 할 수 있습니다.

다음에는 지오그리드의 장기 인장강도에 대해 알아보겠습니다.

지오그리드 시공방법

보강토옹벽의 생명이라 할수 있는 토목용보강재인 지오그리드에 대해 알아보고자 합니다.

먼저 지오그리드 시공방법을 보도록 하겠습니다.

지오그리드는 경사방향으로 설치해야 합니다. 옹벽 전면을 바라보고 토압을 받는 방향으로 생각하면 됩니다.

최소 주응력방향을 보강하는 것으로 봅니다. 일반적으로 지오그리드 규격을 구분시 격자형인경우 6T/3T, 8T/3T 10T/3T 등으로 나눌 수 있습니다.

이때 6T 가 경사강도입니다. 두께가 6t가 아니라 극한인장강도가 6t/m입니다. 3T는 위사강도로 토압과 직각방향으로 보면 됩니다.

지오그리드 시공순서를 알아보겠습니다.

먼저 앞글에서 언급한대로 보강토옹벽에 대한 기초지반 지지력을 확보합니다.

이어 거푸집 설치후 보통 0.3m 두께와 1.0m 폭으로 기초콘크리트를 타설합니다.

어느정도 양생한후 기초콘크리트위에 1단 블록을 설치합니다. 뒷채움 다짐을 합니다.

구조계산에 의해 나온 결과에 따른 강도와 길이로 지오그리드를 설치합니다.

일반적으로 보강토 옹벽하단에 높은 인장강도의 지오그리드가 포설됩니다. 

그리드길이는 설계도면에 명시한대로 잘라야 합니다.

상부에 하중이 작용하지 않을시 보통 옹벽 높이의 70%의 길이로 그리드가 포설됩니다.

지오그리드는 뒷부분을 못으로 고정시켜야 합니다.

못으로 고정시키는 이유는 뒷채움토사 포설시 그리드가 움직이지 않도록 잡아주기 위함입니다.

지오그리드 경사의 인장강도가 인장강도의 기준이 됩니다. 따라서 옹벽이 토압을 받는방향인 경사방향으로 지오그리드를 포설해야합니다.

한층의 지오그리드가 포설되면 뒷채움 토사를 포설합니다. 양질의 사질토사로 시공해야합니다.

노상토사 기준정도의 토사면 무난하리라 봅니다.

다짐완료후 토사두께가 20~30cm정도로 양질의 토사를 포설합니다. 보강토블럭의 두께에 따라 조정할수 있습니다.

보강토블럭은 두께가 20~25cm정도로 생산됩니다. 요즘은 두께가 30cm로 생산하는 블록도 있습니다.

다짐작업후에 다짐도 시험시 최소 95% 이상의 다짐도를 확보해야 합니다.

폴리에스테르 재질로 이루어진 지오그리드인경우는 횡적 겹침을 5~10cm 정도로 시공합니다.

고밀도폴리에틸렌으로 이루어진 지오그리드인 경우 횡적으로 겹쳐서 시공해서는 안됩니다.

곡선부에 지오그리들 시공할경우는 특별한방법으로 시공해야 합니다.

일반적으로 지오그리드와 보강토 뒷채움토사의 마찰력을 확보하기 위해 지오그리드가 중첩되게 시공해서는 안됩니다.

곡선구간에는 한층을 포설후 다음그리드가 중첩돼 포설할경우 양질의 토사를 5~7cm 정도 평평하게 포설해 지오그리드의 마찰력을 확보해야 합니다.

블록위에 지오그리드가 겹칠 경우 지오그리드 두께만큼 올라가게 되므로 블록을 수평으로 맞추기 어렵습니다.

이럴 경우 수평으로 맞추기위해 겹치는 부분을 절단하여도 지오그리드의 인장력과는 연결성에는 문제가 없습니다.

지오그리드를 포설후 토사를 포설하지 않은 상태에서 건설장비가 주행해서는 안됩니다.

다음은 지오그리드의 종류에 대해 알아보겠습니다.