옹벽

3. 종류

옹벽은 사용 재료, 구조, 시공 방법 등에 따라 다양하게 분류된다.

3. 1. 재료에 따른 종류

3. 2. 구조에 따른 종류

• '''중력식 옹벽'''은 무거운 재료로 만들어져 그 무게로 뒤쪽 흙의 압력에 저항한다. 대부분 하부가 앞으로, 상부가 안쪽으로 기울어진 사선형 구조로 안정성을 높인다.
• '''공(空)쌓기식 옹벽'''은 돌이나 콘크리트 블록을 쌓고 그 사이에 시멘트나 모르타르를 채우지 않은 것이다. 간단한 구조로, 조경 등에 쓰인다.
• '''연결 쌓기식 옹벽'''은 돌이나 콘크리트 블록 사이에 시멘트나 모르타르를 채워 넣어 견고하게 연결한 것이다. 큰 규모의 경우 하부에 콘크리트를 타설하여 기초를 튼튼하게 한다.
• 켜쌓기식과 연결 쌓기식 모두 중력식의 일부로 볼 수 있다.
• 경사면에 직접 시공할 수 없는 경우, 경사면에서 떨어진 곳에 옹벽을 세워 붕괴 시 흙을 받아내는 '''대기식 옹벽'''도 있다.
• 지반이 안정적인 경우, 옹벽만으로 자립하지 않고 지반에 기대는 형태로 콘크리트를 타설하는 '''기댐식 옹벽'''도 있다.

• '''캔틸레버식 옹벽'''은 철근 콘크리트로 만든 L자형 또는 역T자형 구조이다. 큰 기초 부분을 가지고, 뒤쪽에서 수평으로 벽을 미는 힘이 기초 부분을 들어 올리는 힘으로 변환되도록 설계되었다. 기초 부분은 옹벽이 지지하는 사면에 묻혀 사면 자체의 무게로 눌리는 구조이다.
• 강한 힘에 견디기 위해 수평 기초 부재와 수직 벽 부재를 연결하는 부벽을 붙이기도 한다.
• 중력식보다 재료가 적게 들고, 터파기량이 적으며, 공장에서 제작하여 품질이 안정적이고 공기를 단축할 수 있다.

• '''부벽식 옹벽'''은 캔틸레버식 옹벽에 부벽을 추가한 형식이다.

3. 3. 시공 방법에 따른 종류

높은 강널말뚝 벽은 뒤쪽의 토양에 앵커를 박아 케이블이나 로드로 벽과 연결한다. 앵커는 토양이 붕괴될 경우 붕괴될 것으로 예상되는 면보다 안쪽에 박는다.

앵커식 옹벽은 위에 언급된 모든 스타일로 건설될 수 있으며, 옹벽 뒤의 암반이나 토양에 케이블 또는 기타 버팀대를 앵커로 사용하여 추가적인 강도를 제공한다. 일반적으로 앵커는 보링 등으로 매설되며, 케이블을 여기에 연결하거나 압력을 가한 콘크리트를 주입하여 토양 중에 뿌리와 같은 구조를 형성한다.^[1] 기술적으로 복잡하지만, 높은 하중이 예상되거나 옹벽 자체가 가늘고 그렇지 않으면 너무 약할 경우 매우 유용하다.^[1]

보어 파일 옹벽은 일련의 보어 파일을 조립한 다음 과도한 흙을 굴착하여 건설한다.^[2] 프로젝트에 따라 보어 파일 옹벽은 일련의 토류 앵커, 보강 빔, 토질 개선 작업 및 숏크리트 보강층을 포함할 수 있다.^[2] 이 시공 기술은 시트 파일링이 유효한 시공 솔루션이지만 말뚝 박는 기계로 생성되는 진동이나 소음 수준이 허용되지 않는 시나리오에 사용되는 경향이 있다.^[2]

우물 정자 조립 옹벽은 콘크리트, 목재, 강철 등으로 제작된 우물 정자 모양의 틀을 쌓아 올리고, 그 안에 쇄석 등을 채워 넣은 것이다.^[3] 투수성이 뛰어나기 때문에 용수 등이 많은 장소에 사용한다.^[3]

4. 기타 토류 기술

소일 네일링은 흙 절개면, 굴착 또는 옹벽을 비교적 가느다란 요소(일반적으로 강철 보강근)를 삽입하여 보강하는 기술이다. 철근은 일반적으로 미리 뚫린 구멍에 삽입된 후 그라우트로 채워지거나 동시에 뚫고 그라우팅된다. 일반적으로 약간 아래쪽으로 기울여 긴장되지 않은 상태로 설치된다. 표면에는 경성 또는 연성 전면(종종 살포 콘크리트) 또는 고립된 소일 네일 헤드가 사용될 수 있다.^[11]

옹벽 자체만으로 구성되지 않고 옹벽에 직접 작용하는 토압을 감소시키는 여러 시스템이 존재한다. 이러한 시스템은 다른 옹벽 유형과 함께 사용되는 경우가 많지만, 일부는 시각적인 목적으로만 사용되기도 한다.

5. 옹벽 설계 및 시공 시 고려 사항

옹벽은 흙 덩어리를 제자리에 유지하도록 설계된 구조물로, 토사의 안식각을 초과하는 지반 고도 변화가 발생할 때 토압에 저항한다.^[1] 지하실 벽도 옹벽의 일종이지만, 일반적으로는 상단에 측면 지지대가 없는 캔틸레버 옹벽을 지칭한다.^[2] 옹벽은 느슨한 토양이나 수압에 의해 생성되는 측압에 저항해야 한다.^[3]

옹벽 설계 및 설치 시 가장 중요한 고려 사항은 중력으로 인해 유지된 재료가 경사면 아래로 이동하려는 경향을 인식하고 대응하는 것이다. 이는 벽 뒤에 토압을 생성하며, 유지된 재료의 내부 마찰 각도(phi)와 점착력(c), 그리고 유지 구조가 겪는 움직임의 방향과 크기에 따라 달라진다. 토압은 벽 상단에서 0이고 균질한 지반에서 가장 낮은 깊이에서 최대 값으로 비례하여 증가한다. 토압은 적절하게 처리하지 않으면 벽을 앞으로 밀거나 뒤집을 수 있다. 또한 벽 뒤에 있는 모든 지하수가 배수 시스템에 의해 소실되지 않으면 벽에 수압을 가한다. 총 압력 또는 추력은 균일한 높이의 길이 방향으로 뻗어 있는 경우 가장 낮은 깊이에서 3분의 1 지점에서 작용하는 것으로 추정할 수 있다.^[5]

벽의 설계 값으로 압력을 제한하기 위해 벽 뒤에 적절한 배수를 하는 것이 중요하다. 배수 재료는 수압을 줄이거나 제거하고 벽 뒤의 재료의 안정성을 향상시킨다. 건식 석조 옹벽은 일반적으로 자체 배수된다.

국제 건축 규정(IBC)은 옹벽이 전도, 미끄러짐, 과도한 기초 압력 및 수압 상승에 대한 안정성을 보장하도록 설계되어야 하며, 측면 미끄러짐 및 전도에 대해 1.5의 안전율로 설계되어야 한다고 규정한다.^[6]

옹벽의 재료를 공장 등에서 생산하여 현장으로 가져와 조립하는 것을 통틀어 프리캐스트식 옹벽이라 부르고, 현장에서 콘크리트를 타설하는 등 건설하는 것을 현장 타설 옹벽이라 부른다.

일본 도로 협회의 '도로 토공 - 옹벽공 지침(2012년도판)'에 따르면, 옹벽의 구조체에 사용하는 콘크리트의 최소 설계 기준 강도는 무근 콘크리트가 18N/mm² 이상, 철근 콘크리트가 21N/mm² 이상으로 정하고 있다.

지방 자치 단체에 따라 사양서에서 현장 타설 콘크리트 구조물의 표준 설계 기준 강도 등을 정하고 있다. 무근 콘크리트의 중력식 옹벽의 설계 기준 강도는 18N/mm², 철근 콘크리트는 24N/mm²로 규정하는 경우가 많다.

옹벽의 상단에 부속 시설로서 가드레일을 설치하는 공사의 경우, "가드레일을 옹벽 상단에 직접 설치하는 경우에는 매입 깊이를 40cm 이상으로 하고, 보강근을 배치하는 것을 원칙으로 한다"(도로 토공 - 옹벽공 지침)라는 규정이 있다. 따라서 보강근을 넣지 않고 시공하면 단면 결손으로 이어진다.

6. 사진

참조

_[1] 서적 Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code https://books.google[...] John Wiley & Sons 2006
_[2] 서적 Simplified Design of Masonry Structures https://books.google[...] John Wiley and Sons 1991
_[3] 서적 Time-Saver Standards for Architectural Design https://books.google[...] McGraw-Hill 2005
_[4] 서적 Commercial Installation Manual for Allan Block Retaining Walls https://www.allanblo[...] Allan Block Corporation 2011
_[5] 서적 Large Retaining Wall Tests Engineering News Record Feb. 1, March 8, April 19
_[6] 문서 2006 International Building Code Section 1806.1
_[7] 웹사이트 Segmental Retaining Walls http://www.ncma.org/[...] National Concrete Masonry Association 2008-03-24
_[8] 웹사이트 Dry Stack Retaining Walls https://www.australi[...] Australian Landscape Supplies 2023-08-12
_[9] 서적 Theoretical Soil Mechanics John Wiley and Sons
_[10] 간행물 3D numerical investigation of the effect of wall penetration depth on excavations behavior in sand 2018-06
_[11] 이미지 JPG image http://geostone.com/[...] geostone.com
_[12] 간행물 Research and Innovation: Seismic Performance of Various Geocell Earth-retention Systems http://geosynthetics[...]
_[13] 문서 Time-Saver Standards for Architectural Design McGraw-Hill 2005
_[14] 문서 Building Codes Illustrated: A Guide to Understanding the 2006 International Building Code (Building Codes Illustrated) Wiley 2006
_[15] 서적 Large Retaining Wall Tests Engineering News Record Feb. 1, March 8, April 19
_[16] 문서 2006 International Building Code Section 1806.1
_[17] 웹사이트 Segmental Retaining Walls http://www.ncma.org/[...] National Concrete Masonry Association 2008-03-24