KR100362615B1 - 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보강보수공법 - Google Patents

Abstract

본발명은 교대구조물이 설치된 배면 성토지반의 침하현상으로 인하여 통과차량의 충격하중에 의한 접속슬래브의 균열방지등 구조물의 내구성과 차량의 주행성을 제고시키기 위하여, 교대구조물 배면에 설치된 접속슬래브 하부 공극부에 그라우트재를 충진시키는 보수공법으로서, 특히 교대구조물의 파손없이 구조물의 안정성을 유지하면서, 또한 주행중인 차량의 통행에 지장을 주지 않고서도 시공이 가능한 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보강보수공법에 관한 것으로서, 교대구조물 최초구축시 교대구조물의 좌우 날개벽(5)의 상부측 소정위치에 낙개벽(5)을 관통하는 슬리브관(12)들을 미리 매설한후 마개(13)로 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄시켜 놓고, 보수시 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄하고 있는 마개(13)를 뺀 다음, 이 슬리브관(12)들의 구멍(14)내로 그라우트 주입장치를 삽입하고, 그 주입장치를 통해 그라우트재를 주입시켜 접속슬래브(7)의 하부 공극부(V)를 밀실하게 충진시켜 경화시킴으로써, 구조물의 안정성을 확보하고, 시공중 교통통제가 필요없으며, 또한 공사기간의 단축과 공사비가 절약되는 보수공법이다.

Description

교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보강보수공법{A Repairing Method of Underground Voids of Approach Slab in Abutment Constructure}

본발명은 교대구조물이 설치된 배면 성토지반의 침하현상으로 인하여 통과차량의 충격하중에 의한 접속슬래브의 균열방지등 구조물의 내구성과 차량의 주행성을 제고시키기 위하여 교대구조물 배면에 설치된 접속슬래브 하부 공극부에 그라우트재를 충진시키는 보수공법으로서, 특히 교대구조물의 파손없이 구조물의 안정성을 유지하면서, 또한 주행중인 차량의 통행에 지장을 주지 않고서도 시공이 가능한 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보강보수공법에 관한 것이다.

통상적으로 교량을 구축함에 있어서, 교량의 상부구조물로부터 작용하는 교통하중 및 사하중을 지반으로 전달하여 지지해 주는 교각 또는 교대등의 하부구조물과, 교각 또는 교대의 상부에 교좌장치를 설치하여 교각과 교각사이, 또는 교각과 교대사이에 상판등의 상부구조물을 구축하게 된다.

그리고, 일반도로와 교량의 연결부인 교대구조물의 배면에는 뒷채움으로 성토층을 형성한 후, 교량에 접속되는 슬래브로써 콘크리트판을 설치하고, 그후 상판 및 접속슬래브 위로 아스팔트의 포설 및 다짐을 하여 포장층을 형성함으로써 차량 및 사람의 통행이 가능토록 교량을 구축하게 된다.

여기에서 교대는 교량의 양끝에 설치되는 구조물로서, 그 기능은 하천에서 흐르는 물로부터의 수압에 견디면서 하천변 도로지반의 세굴현상의 방지와, 지반으로부터 작용하는 토압을 지지하고 그 위에 재하되는 교통하중등의 연직하중을 기초지반에 전달하도록 하는 옹벽구조물과 일부 유사한 기능을 갖고 있다.

이와 같은 교대구조물(A)은 하천변의 지반에 설치되어 일반도로에서 교량으로 접속되는 구조물로서, 각종 외력의 작용에 따른 구조물의 전도, 활동, 침하에 대한 안정성을 확보하도록 구축되어야 하는데, 도1에서 도시하는 바와 같이, 하부구조로서의 교대기초부(1), 주체부(2), 주체부의 상측 전면에 상판이 얹혀져서 지지되는 교좌장치가 설치되는 보받침(3)과, 그 배면의 상측에서 도로로부터 접속되는 슬래브를 지지하는 접속슬래브 지지부(4), 좌우 양측 방향에서 지반을 보호하기 위한 날개벽(5)등의 구조로 이루어져 있다.

이와 같은 구조로 이루어진 교대구조물(A)에는 교량상판과 일반도로 사이에서 차량이 도로에서 교량으로 이동하는 구간에 통과차량에 의한 충격을 최소화하고, 운전자로 하여금 주행성 및 안전운전을 제공하기 위하여 접속슬래브를 설치하게 되는데, 이 접속슬래브를 설치하기 전에 교대구조물의 배면에 뒷채움의 성토재를 채워 다짐을 하여 성토층(6)을 구축한 후, 그 성토층 위에 접속슬래브 지지부(4)에 지지되는 접속슬래브(7)인 콘크리트판을 설치하게 된다.

그런데, 이 접속슬래브(7)의 콘크리트판 주변부로부터 우수의 침입등에 의하여 성토층(6)의 침하현상이 발생하게 되어 콘크리트판과 성토층사이에 공극부(V)가 형성되어지며, 더욱이 성토재의 뒷채움시의 다짐불량으로 인하여 성토재의 처짐현상으로 공극부가 더 확대되어지는 현상이 발생된다.

이와 같은 공극부(V)가 형성되어지면 접속슬래브(7)상에 재하되는 교통하중의 반복적인 충격으로 인하여 접속슬래브의 균열에 의한 파손 뿐만 아니라, 도로 노면도 침하하게 되어 차량통행시 덜컹거리게 되어 차량의 주행성이 불량하게 될 뿐만 아니라, 교대구조물로서의 제기능을 발휘하지 못하게 된다.

여기에서 공극부(V)가 형성되는 가장 큰 원인으로서, 교대구조물 시공후 교대구조물의 배면에 뒷채움되는 성토재를 채워 성토층을 구축함에 있어서, 이 성토층에 채워지는 성토재를 구석구석 확실하게 다질 수 없으므로, 즉 교대구조물의 배면에서는 토공구간의 로울러 다짐과 같은 동일한 다짐효과를 기대할 수 없는 성토층의 다짐불량을 들 수 있다.

토공구간과 동일한 다짐을 할 수 없는 이유는 다짐시공시 로울러의 장비가 교대구조물의 구석구석까지 근접하여 다질 수 있어야 하는데, 작업공간이 협소하여 작업시 제약이 따르고, 교대구조물의 손상염려로 이를 보호하기 위해서는 로울러 장비가 구조물로부터 이격되어 작업을 하게 되므로 충분한 성토층의 다짐작업이 이루어지지 않기 때문이다.

또한, 접속슬래브의 주변틈사이로 침투되는 우수등의 침입으로 침투된 우수는 성토재사이의 공극을 메꾸어 줄 뿐만 아니라, 교대구조물의 단면형태로 인하여 그 배면이 물을 담아놓는 수조의 역할을 하기 때문에 배수처리가 원활하지 못하여 침투된 우수가 고여 있게 되고, 이 고인 물에 의하여 지반이 더욱 연약하게 되어 이에 따라 성토층의 처짐현상으로 공극부를 확대시키는 요인이 되며, 나아가서 노면침하의 현상을 유발시키는 원인이 된다.

즉, 도2에 도시하는 바와 같이, 교대구조물의 배면은 뒷채움한 성토재의 다짐불량 또는 우수의 침입, 수조의 역할을 하는 단면형태로 인하여 교량시공 완료후 성토재위에 설치된 접속슬래브를 지지하고 있는 성토층(6)의 침하현상이 발생하게 되며, 그 결과 접속슬래브(7)의 하부에 공극부(V)를 형성하여 성토층의 붕괴 또는 지지력저하로 접속슬래브의 균열 및 파손으로 이어져 결국에는 노면침하가 이루어져 차량주행에 지장을 주게 되어 교대구조물 본래의 제기능을 발휘하지 못하게 된다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 종래에는 보수하여야 할 교대구조물의 공사구간의 전후 차선을 차단하여 차량통행을 통제한 후, 도3의 도시와 같이, 접속슬래브(7)의 상부의 포장층(8)에서 수직으로 천공기로 드릴링을 하여 수직구멍(9)을 뚫은 후에, 이 천공된 수직구멍(9)내로 그라우트재(G)를 주입시켜 공극부(V)를 채워준 후, 다시 천공된 수직구멍을 메꾸고 노면을 재복구하는 형태의 보수방법을 사용하여 왔다.

상기와 같은 종래기술에 따른 보수방법은 노면상부에서 수직으로 구멍을 천공하여 시공하기 때문에 구조적 안정성·시공성·경제성등과 관련되어 여러 가지의 문제점들이 발생된다.

첫째, 상기의 종래기술에 따른 보수방법은 기시공된 교대구조물의 상부로부터 수직구멍을 천공하는 작업, 즉 아스팔트등의 포장층과 접속슬래브의 콘크리트판을 뚫어야 하는 작업으로 포장층과 콘크리트판의 구조물에 손상을 주게 될 뿐만 아니라, 천공시 포장층과 콘크리트판의 강도로 인하여 단시간내에 천공작업이 이루어지지 않는 문제점이 있다.

둘째, 상기의 보수방법은 교대구조물의 수직상부에서 천공작업을 하면서 보수하는 관계로 작업의 안전을 위하여 공사구간의 차선을 통제하여야만 하고, 또한 작업공간을 확보하여야 하는 관계로 운행되는 차량통행에 불편을 주게 되어 교통체증을 가중시키게 되는 문제점이 있다.

셋째, 공사구간 현장에서 포장층과 접속슬래브의 콘크리트판을 천공기로 뚫는 관계로 천공작업시 먼지를 많이 발생시켜 비산됨으로써 환경공해를 일으킬 뿐만 아니라, 작업환경도 열악한 상태에서 이루어지고, 또한 그 주변을 통과하는 차량들에 혐오감을 주게 되는 문제점이 있다.

넷째, 공극부에 충진재를 충진시킨 후, 천공된 부분의 노면에 대하여 다시 원상복구해야 하는 번거로운 작업, 예를 들면 천공부분에 대한 콘크리트양생, 아스팔트등의 재포장작업을 해야 하며, 기타 현장보수로 인하여 보수후 일정한 품질을 확보하기 위해서는 교통통제가 필수적으로 뒤따르게 되어 그만큼 공사기간이 길어질 뿐만 아니라, 복구후의 노면보수흔적이 나타남으로 인하여 도로미관을 해치게 되는 문제점등이 있다.

본발명은 상기와 같은 종래기술들의 문제점들을 해결하여 교량구조물에 미치는 충격을 완화하고 운전자의 주행에 대한 위험을 제거하는 동시에 구조물의 내구성 및 시공의 효율성을 높혀주는 보수방법을 제공하고자 하는데 있다.

먼저, 기가설된 교량에 대한 보수방법으로서, 교대배면의 접속슬래브 하부에형성된 공극부에 그라우트재를 충진주입시킴에 있어 교대구조물의 날개벽 후방의 도로지반 측방에서 접속슬래브의 하측으로 수평방향으로 천공기로 수평구멍을 뚫어 PVC관을 끼운 후, 이 PVC관을 통하여 그라우트재를 주입시키는 보수방법이 있다.

이 보수방법은 천공작업시 교대구조물에 영향을 주지 않고, 또한 차량통행에 지장을 주지 않으면서 실시하는 보수보강공법이다.

상기 보수방법과 달리 천공작업도 하지 않고 보수가 가능한 방법으로 교량을 처음 구축할 때부터 교량의 사후관리를 고려한 설계 및 시공으로 교대구조물의 측방 날개벽에 슬리브관을 미리 매설하여 마개로 구멍을 폐쇄시켰다가, 추후 보수가 필요할 때 마개를 빼고 슬리브관의 구멍을 통하여 그라우트재를 주입시키는 보수보강공법이 가장 바람직하다.

따라서, 본발명의 목적은 접속슬래브의 파손 및 도로노면의 침하를 방지하기 위하여 교대구조물에 손상을 주지 않고 접속슬래브의 하부지반에 형성된 공극부를 밀실하게 채움으로써 교대구조물의 안정성을 확보하여 주는 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보수보강공법을 제공하는데 있다.

본발명의 다른 목적은 차량의 통행을 통제하지 않고서도 보수시공이 가능할 뿐만 아니라, 보수방법이 간편하여 시공의 효율성을 높혀줌으로써 전반적인 공사기간을 단축시켜 주는 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보수보강공법을 제공하는데 있다.

본발명의 또다른 목적은 도로노면을 훼손시키지 않고서도 보수시공이 가능할 뿐만 아니라, 그에 따라 공사비를 절감시켜 주며, 또한 먼지발생등의 환경공해를 저감시키면서 시공이 가능하도록 한 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보수보강공법을 제공하는데 있다.

도1은 교량의 교대구조물의 배면 사시도

도2는 교대구조물 배면의 성토층 침하현상으로 공극부를 나타내는 측단면도

도3은 종래기술에 따른 교대구조물 배면의 그라우팅 구조에 대한 측단면도

도4는 본발명의 제1실시예에 따른 측단면도

도5는 본발명의 제1실시예에 따라 그라우트재를 채우는 상태의 평단면도

도6은 본발명의 제2실시예에 따라 그라우트재를 채우는 상태의 평단면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:교대기초부 2:주체부 3:보받침

4:접속슬래브 지지부 5:날개벽 6:성토층

7:접속슬래브 8:포장층 9:수직구멍

10:수평구멍 11:PVC관 12:슬리브관

A:교대구조물 G:그라우트재 V:공극부

이하, 본발명의 기술적 구성에 대하여 설명한다.

본발명은 교대구조물 최초구축시 교대구조물의 좌우 날개벽(5)의 상부측 소정위치에 낙개벽(5)을 관통하는 슬리브관(12)들을 미리 매설한후 마개(13)로 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄시켜 놓고, 보수시 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄하고 있는 마개(13)를 뺀 다음, 이 슬리브관(12)들의 구멍(14)내로 그라우트 주입장치를 삽입하고, 그 주입장치를 통해 그라우트재를 주입시켜 접속슬래브(7)의 하부 공극부(V)를 밀실하게 충진시켜 경화시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본발명의 특징에 의하면, 상기의 공극부내에서 경화되는 그라우트재가 단단한 하나의 덩어리체가 그 내부에 일체로 형성됨으로써 이에 접속슬래브(7)가 견고하게 지지되도록 하는 기능을 하게 되어 구조물의 내구성을 제고시켜 주게 된다.

또한, 교통을 통제한 후 시공하였던 종래기술과 달리, 본발명에서는 교대구조물의 날개벽 측방에서, 즉 차량통행에 방해가 되지 않는 위치에서 보수할 수 있게 됨으로써 단시간 내에 용이하게 시공작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 작업중에도 차량들을 원활하게 소통시킬 수가 있다.

이하, 본발명의 보강보수공법에 대해 첨부된 도면을 참고로 하여 보다 구체적으로 설명한다.

도6에는 본발명에 따른 보강보수공법을 적용한 시공예가 도시되어 있다.이 도면의 도시와 같이, 본발명은 우선 교대구조물 최초구축시 교대구조물의 좌우 날개벽(5)의 상부측 소정위치에 슬리브관(12)들을 관통시켜 미리 매설하고 마개(13)로 슬리브관(12)의 구멍(14)을 폐쇄시켜 놓는다. 이때, 슬리브관(12)은 그 구멍(14)을 이루는 내주면에 암나사홀이 형성된 것을 사용하고 마개(13)는 볼트를 사용한다.

이 상태에서 교량의 사용중 접속슬래브의 하부지반에 공극부(V)가 발생되어 보수가 필요한 경우, 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄하고 있는 마개(13)를 빼고, 이 구멍(14)들을 통하여 주입장치를 삽입한다.

그리고나서, 주입장치를 통해 하여 그라우트재를 주입시켜 접속슬래브의 하부 공극부(V)를 밀실하게 충진시킨다. 이때 사용되는 주입장치의 선단 토출구에는 그라우트재 토출시 막히지 않도록 철망이 부착된 것을 사용한다. 또한, 그라우트재는 유동성이 좋은 것을 사용한다.

다음, 다시 마개(13)로 구멍(14)을 폐쇄시킨 후, 충진되어진 그라우트재를 경화시킴으로써 작업을 마무리한다.

이와 같은 본발명은 교대구조물 최초 구축시 추후 보수를 고려하여 날개벽에 슬리브관들을 미리 매설시킴으로써 천공작업을 하지 않고서도 보수시공이 가능할 뿐만 아니라, 교통통제를 전혀 할 필요가 없는 바람직한 방법이라 할 수 있다.

또한, 교대구조물의 공극부에 그라우트재를 주입하여 성형시킴으로써 접속슬래브의 지지력을 확보하게 되어 교대구조물의 균열방지 및 파손을 예방하게 되며, 더 나아가서 신축이음장치의 보호도 가능하게 되며, 그 위로 주행하는 차량의 주행성도 양호하게 이루어진다.

한편, 도3 내지도5에는 교대의 날개벽(5)의 단부로부터 후방으로 일정거리 떨어진 도로지반반의 좌우측방 일정위치에서 소정의 간격을 두고 천공기에 의하여 접속슬래브(7)의 하측 공극부쪽으로 지반을 대략 수평으로 천공하여 수평구멍(10)들을 형성시킨 후, 접속슬래브(7)의 하부에 형성된 공극부(V) 그라우트재를 주입·경화시켜 보수하는 시공예가 도시되어 있다.

이 시공예에서, 천공되는 수평구멍(10)들은 각각의 구멍이 노견을 기준으로 서로 상이한 각도로 형성함으로써 그 선단부들이 공극부(V)상에서 서로 떨어져 분포되게 한다. 이는 추후 공극부(V)에 주입되는 그라우트재(G)를 골고루 채워주기 위함이다.

천공작업이 완료되면 도5에서 도시하는 바와 같이, 천공된 수평구멍내로 소정길이의 PVC관(11)을 끼워 그 선단부 주입구가 공극부에 위치되도록 끼움작업을 실시하게 된다. 이때 사용되는 PVC관(11)의 선단부는 그라우트재 토출시 막히지 않도록 철망이 부착된 토출구가 있으며, 그 후단부에는 그라우트재의 이송이 용이하도록 주입장치의 이송파이프와 나사식으로 끼워지는 캡이 부착되어 있다.

이후, 도5에서 도시되는 바와 같이, PVC관(11)의 내부를 통하여 그라우트재(G)를 주입하는 단계로서, 각각의 PVC관들이 노견을 기준으로 서로 상이한 각도로 설치되어 그라우트재를 주입시킴으로써 그 선단부가 공극부(V)에서 서로 이격 분포되어 고압펌프의 주입장치에 의하여 그라우트재가 공극부(V)에서 구석구석 골고루 채워지게 된다. 이때, 공극부(V)에 채워지는 그라우트재(G)는 유동성이 좋은 것을 사용하는 것이 바람직하다.

접속슬래브(7)의 하부에 형성된 공극부(V)를 밀실하게 충진시키게 되면 지반내의 수평구멍에 끼워진 PVC관(11)은 빼내지 않고 충진재를 채운 상태에서 그대로 지반속에 매설한 상태로 둘 수도 있으며, 그라우트재를 주입하면서 채워진 상태를 확인하면서 빼내도 된다.

위와 같이 교대의 날개벽(5)으로부터 일정거리 떨어진 좌우측방 도로지반 위치에서 천공작업을 하는 근본적인 이유는 기가설된 교대구조물과 노면을 파손하지 않고, 또한 공사구간의 교통통제를 하지 않고서도 시공이 가능하게 하기 위함이다. 또한, 날개벽으로부터 일정거리를 떨어짐으로 인하여 천공시 교대구조물의 손상을 방지할 수가 있고, 또한 좌우측방의 도로지반이 비교적 강도가 약하여 지반의 천공작업이 용이하게 이루어져서 시공성을 높혀 주게 되며, 또한 경제적으로도 시공이 가능하게 되기 때문이다.

따라서 이와 같은 보수 방법도 공극부내에서 경화되는 그라우트재(G)가 단단한 하나의 덩어리체를 형성하게 됨으로써 접속슬래브(7)가 견고하게 지지되도록 하는 기능을 하게 되어 구조물의 내구성을 제고시켜 주게 된다. 또한, 교통을 통제한 후 시공하였던 종래기술과 달리, 교대구조물의 날개벽 후방에서, 즉 차량통행에 방해가 되지 않는 위치에서 보수할 수 있게 됨으로써 단시간 내에 용이하게 시공작업을 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 작업중에도 차량들을 원활하게 소통시킬 수가 있다.

상기와 같이 구성되는 본발명은 교대구조물의 후방에서 도로의 측방지반을 천공하여 그라우트재를 주입하는 보수형태 또는 교대구조물 구축시 날개벽에 미리 매설된 슬리브관들을 통하여 그라우트재를 주입하는 보수형태를 취하기 때문에 교대구조물의 손상, 즉 포장층 및 접속슬래브의 손상을 주지 않고서도 접속슬래브의 하부에 형성되는 빈공간부를 밀실하게 채움으로써, 교대구조물의 안정성을 유지하면서 보수가 가능하며, 또한 구조물의 내구성을 높혀주는 효과가 있다.

또한, 본발명은 차량의 통행을 제한하면서 보수하던 종래의 보수방법과 달리, 차량의 통행을 통제하지 않아도 보수시공이 가능할 뿐만 아니라, 또한 강도가 약한 지반을 천공하기 때문에 천공작업이 간편하게 이루어짐으로써 작업시간을 단축시켜 주게 되어 능률적으로 시공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 접속슬래브 하부의 공극부가 밀실하게 채워짐으로써 도로지반의 침하를 방지하게 되며, 그에 따라 도로 및 교량사이에서 단차가 없어지므로 신축이음장치의 보호가 가능하게 되어 충격 및 진동을 방지하여 도로에서 교량으로의 진출입이 스무스하게 이루어지는 주행성이 양호한 효과가 있다.

또한, 도로노면을 훼손시키지 않고서도 보수시공이 가능할 뿐만 아니라, 그에 따른 자재절약으로 공사비를 절감시켜 주며, 또한 먼지발생등의 환경공해를 저감시키면서 시공이 가능하도록 한 효과가 있다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본발명의 보수공법은 도로노면상에서 차량통행의 제한과, 구조물의 일부 파손, 먼지비산, 시공후의 원상 재복구 및 교통체증으로불편을 주었던 종래의 보수방법과 달리, 교통통제를 하지 않고서, 또한 구조물을 파손하지 않고서도 접속슬래브의 하부에 형성된 공극부를 그라우트재로 밀실하게 충진 경화시킴으로써 접속슬래브의 지지력을 확보하여 구조물의 내구성을 높혀주는 매우 유용한 발명이다.

Claims (2)

1. 교대구조물 최초구축시 교대구조물의 좌우 날개벽(5)의 상부측 소정위치에 낙개벽(5)을 관통하는 슬리브관(12)들을 미리 매설한후 마개(13)로 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄시켜 놓고, 보수시 슬리브관(12)들의 구멍(14)을 폐쇄하고 있는 마개(13)를 뺀 다음, 이 슬리브관(12)들의 구멍(14)내로 그라우트 주입장치를 삽입하고, 그 주입장치를 통해 그라우트재를 주입시켜 접속슬래브(7)의 하부 공극부(V)를 밀실하게 충진시켜 경화시키는 것을 특징으로 하는 교량 접속슬래브의 하부지반 공극부의 보강보수공법.
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