KR100386973B1 - 해상 기초 콘크리트 구조물 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 해상 기초 콘크리트 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 본 발명은 분할 제조된 다수의 거푸집 조각을 육상에서 제조하여 해상 기중기를 이용하여 해상에 박힌 다수의 철골 말뚝에 조립하고, 완성된 거푸집 내부에 교각의 기초 밑둥을 박고 콘크리트를 타설하여 제조된다.

이에 따라, 거푸집을 분할하여 육상에서 제조하기 때문에 소규모의 해상 기중기로도 리프팅이 가능하고 정밀한 시공이 가능할 뿐만 아니라 안정성도 확보하게 되고, 분할된 거푸집 조각들을 물때에 맞춰 조립해 나가기 때문에 해조류나 파랑에 구해받지 않고 작업이 이루어질 수 있어 작업 진척도가 빨라진다.

Description

해상 기초 콘크리트 구조물 및 이의 시공방법{THE SEA FLOOR BASE CONCRETE CONSTRUCTION AND METHOD OF BUILDING THE SAME}

본 발명은 해상 기초 콘크리트 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것으로서, 특히 해상을 통과하는 교량의 건설하기 위해 해상에서 세워지는 교각의 기초 콘크리트 구조물로서 하루의 상당시간이 수중에 잠기는 악조건에서도 효과적으로 기초 시공을 할 수 있는 구조물 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

교량은 험준한 자연환경을 극복하는 과정에서 계곡, 하천 또는 해상을 가로질러 이동로를 확보하는 구조물이다.

이러한 교량은 기본적으로 상판 구조물을 지지할 수 있는 지지점이 적어도 2곳 이상에서 고정되어야 하며, 교량이 길 경우나 하중을 견딜 수 있는 구조를 갖기 위해서는 다수의 교각 등이 설치되고 그 교각 위에 상판이 설치되는 것이다.

특히, 해상에 교량을 건설할 경우에는 파랑, 염분 및 해조류로 인한 작업의 어려움 뿐만 아니라 조수간만의 차가 10m정도인 서해안에서는 더욱더 작업상의 어려움이 뒤따른다.

장대교량이라 할 수 있는 서해대교는 총연장 7.31km로서 사장교, FCM교(Free Cantelever Method), 및 PSM교(Pre Segment Method)가 혼합되어 이루어지는데, 해상에 교각을 고정시키기 위해서 다수의 철골 말뚝을 박고 기초 콘크리트 구조물을 만든 후 그 위에 교각을 세우게 된다.

도 1에서는 종래의 기초 콘크리트 구조물을 사시도로 나타내고 있다.

도시된 기초 콘크리트 구조물(2)은 1교각당 전체 무게가 1600톤정도이며, 육상에서 하면과 측면으로 둘러처진 상자형으로 제조된다. 하판(4)에는 해상에 고정되는 철골 말뚝이 삽입되는 다수의 통공(6)이 형성된다. 철골 말뚝에는 구조물 받침용 하부 브라켓(도시 생략)이 설치되어 있다.

이와 같은 기초 콘트리트 구조물은 육상에서 제조된 기초 콘트리트 구조물을 해상 기중기를 이용하여 리프팅한 후 해상으로 옮겨 조립하게 된다.

그러나, 기초 콘트리트 구조물의 무게가 1600톤에 달하기 때문에 이러한 무게의 기초 콘트리트 구조물을 리프팅할 수 있는 기중기를 구하기가 용이하지 않고, 기중기를 쉽게 구한다 하더라도 현장까지 이동에 따른 운송비가 추가되는 문제점이 있다.

그리고, 이미 고정된 철골 말뚝에 기초 콘트리트 구조물의 통공을 맞춰야 하기때문에 시공이 정밀하지 않을 뿐만 아니라 안정성도 떨어지게 된다.

또한, 조수간만의 차가 심한 지역에서는 물때가 높아질 때 작업을 중단해야 하는 불편함이 따른다.

이와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 본 발명은 소규모의 해상 기중기로도 리프팅이 가능하면서도 시공의 안정성을 확보할 수 있고 물때에 맞춰 작업이 이루어져 해조류나 파랑에 구해받지 않고 작업이 이루어질 수 있는 해상 기초 콘크리트 구조물 및 이의 시공방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 해상 기초 콘크리트 구조물은, 다수의 철골 말뚝의 외주에 고정되는 하부 브라켓; 상기 하부 브라켓의 상면에 설치되는 차단용 링; 상기 철골 말뚝에 대응되는 홈이 형성되고 상기 차단용 링에 얹혀지며 상호 연결되어 하판과 측판을 갖는 박스형태로 형성되어지는 다수의 거푸집 조각으로 구성되는 기초 콘크리트 구조물; 상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 용접되어지되 상기 다수의 거푸집 조각의 상방 근접한 위치에 용접되는 지지링; 상기 지지링과 상기 철골 말뚝에 용접되는 상부 브라켓; 및 상기 다수의 철골 말뚝과 상기 다수의 거푸집 조각 사이에 채워지는 한편 상기 차단용 링에 의해 갇워지는 차단재로 이루어진다.

여기서, 상기 하부 브라켓의 하부에 다수의 스톱퍼가 용접되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 다수의 거푸집 조각 중 적어도 하나 이상에 물빠짐용 배수밸브가 설치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 해상 기초 콘크리트 구조물은 다음과 같은 방법에 의해 시공된다.

다수의 철골 말뚝을 교각이 세워질 위치에 고정 설치시키고, 상기 다수의 철골 말뚝 각각의 외주에 하부 브라켓을 설치시킨 후 상기 하부 브라켓의 상면에 차단용 링을 설치시키는 단계; 상기 다수의 철골 말뚝의 위치 선정에 부합되게 상기 다수의 거푸집 조각을 철근과 콘크리트를 이용하여 육상에서 분할 제조하되 각각의 거푸집 조각에 리프트용 훅과 거푸집 조각의 상호 연결용 조인트가 일체로 설치되어 제조되는 단계; 상기 다수의 거푸집 조각들의 정렬을 위한 기준선을 설치하는 단계; 양생된 상기 다수의 거푸집 조각의 리프트용 훅을 해상 기중기를 이용하여잡고 상기 하부 브라켓의 차단용 링에 얹히되 상기 기준선에 준하여 정렬시키는 단계; 물때가 빠진 때에 맞춰 상기 거푸집 조각과 철골 말뚝 사이에 무수축 급결 콘크리트인 차단재를 타설시키는 단계; 물때가 빠진 때에 맞춰 상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 지지링을 상기 다수의 거푸집 조각의 상방 근접한 위치에 용접시키고 상기 지지링과 상기 철골 말뚝에 상부 브라켓을 용접시키는 단계; 및 조립된 거푸집 조각의 내부에 콘크리트 타설과 함께 교각의 밑둥을 설치하여 양생시키는 단계들을 거쳐 시공된다.

도 1은 종래의 해상 기초 콘크리트 구조물을 도시한 사시도,

도 2는 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물을 일부 분해하여 도시한 사시도,

도 3은 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물을 도시한 측단면도,

도 4는 본 발명에 관련된 철골 말뚝의 일부를 도시한 측면도,

도 5는 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물의 시공과정 중 일부를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물의 일부를 도시한 측단면도,

도 7은 본 발명에 관련된 상부 브라켓의 용접된 부위를 도시한 사시도.

<< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >>

C..기준선

100..기초 콘크리트 구조물 120..다수의 거푸집 조각

122..홈 124..거푸집 조각의 측판

126..거푸집 128..상호 연결용 조인트

130..리프팅용 훅 132..물빠짐용 배수밸브

200..철골 말뚝 202..하부 브라켓

204..스톱퍼 206..차단용 링

208..차단재 210..지지링

212..상부 브라켓

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물을 일부 분해하여 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물을 도시한 측단면도이며, 도 4는 본 발명에 관련된 철골 말뚝의 일부를 도시한 측면도이고, 도 5는 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물의 시공과정 중 일부를 도시한 도면이며, 도 6은 본 발명에 관련된 해상 기초 콘크리트 구조물의 일부를 도시한 측단면도이고, 도 7은 본 발명에 관련된 상부 브라켓의 용접된 부위를 도시한 사시도이다.

본 발명의 해상 기초 콘크리트 구조물(100)은 분할 제조된 다수의 거푸집 조각(120)을 육상에서 제조한 후 해상 기중기를 이용하여 해상에 박힌 다수의 철골 말뚝에 조립하고, 완성된 거푸집 내부에 교각의 기초 밑둥을 박고 콘크리트를 타설하여 제조된다.

각 구성을 좀 더 상세히 설명하면, 다수의 철골 말뚝(200)은 해상의 암반에 고정되는 것으로, 철로 된 파이프 내부에 철근 및 콘크리트를 타설 양생하여 이루어졌으며, 해면 위로 철근이 돌출되게 시공된다.

이러한 철골 말뚝(200)의 각각에는 동일한 수평 기준선(C)으로 하부 브라켓(202)이 볼팅되어 설치되며, 하부 브라켓(202)의 하부에는 스톱퍼(204)가 용접되어져 하부 브라켓(202)이 더욱 견고하게 다수의 거푸집 조각(120)을 지지할 수 있게 한다.

하부 브라켓(120)의 상면에는 고무 재질의 차단용 링(206)이 설치되어 후술하는 차단재가 외부로 흘러 나가는 것을 방지함과 동시에 높아진 물때에 해수가 조립 완성된 기초 콘크리트 구조물(100) 내부로 유입되는 것을 방지한다.

다수의 거푸집 조각(120)은 육상에 마련된 제작장에서 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 분할로 제작되는 바, 철골 말뚝(200)에 대응되는 홈(122)이 형성되고 측판(124)의 측면과 하판(126)의 측면에는 상호 연결용 조인트(128)가 설치되며 하판(126)의 상면에는 리프팅용 훅(130)이 설치된다. 이러한 다수의 거푸집 조각(120)은 철골 말뚝(200) 위에서 조립되면 박스형태가 된다.

특히, 다수의 거푸집 조각 중 적어도 하나 이상에 물빠짐용 배수밸브(132)가 설치되어 기초 콘크리트 구조물(100)의 내부 청소시 청소에 사용되었던 물 빠짐으로 사용하는 한편, 조수가 차올라 기초 콘크리트 구조물(100) 내부로 유입된 해수를 빼낼때 사용한다.

그리고, 다수의 거푸집 조각(120)이 도 5에 도시된 바와 같이 해상 기중기(300)에 의해 철골 말뚝(200) 위에 옮겨지면 도 6에 도시된 바와 같이 차단용 링(206) 위에 거치됨으로써 거푸집 조각(120)의 하판(126)과 철골 말뚝(200)의 사이 및 거푸집 조각(120)의 하판(126) 하면과 하부 브라켓(202)의 사이에는 간극이 형성된다. 이 상태에서 간극 사이로 무수축 모르타르 및 콘크리트로 된 차단재(208)를 채워 넣고 양생시킨다.

이렇게 차단재(208)가 채워지고 나서 철골 말뚝(200)의 외주에 도 7에 도시된 바와 같이, 원반 형태의 지지링(210)이 용접되어지되 거푸집 조각(120)의 하판(126) 상면에 지지링(210)의 하면이 밀착된 상태에서 지지링(210)의 내주면이 철골 말뚝(200)에 용접된다.

그리고, 지지링(210)과 철골 말뚝(200)에는 상부 브라켓(212)이 용접되어 조수가 차오를 때 다수의 거푸집 조각(120)이 부력에 의해 떠오르려고 하는 것을 방지하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 해상 기초 콘크리트 구조물은 다음과 같은 시공방법에 의해 시공된다.

우선, 다수의 철골 말뚝(200)을 교각이 세워질 위치에 고정 설치시키고, 다수의 철골 말뚝(200) 각각의 외주에 하부 브라켓(202)을 설치시킨 후 하부 브라켓(202)의 상면에 차단용 링(206)을 설치시킨다.

이와는 별개 단계로, 다수의 거푸집 조각(120)의 제조단계는 다수의 철골 말뚝(200)의 위치 선정에 부합되게 다수의 거푸집 조각(120)을 철근과 콘크리트를 이용하여 육상에서 분할 제조하되 각각의 거푸집 조각에 리프트용 훅(130)과 거푸집 조각(120)의 상호 연결용 조인트(128)가 일체로 설치되어 제조되는 단계이다.

이어지는 단계로, 다수의 거푸집 조각(120)이 하부 브라켓(202)의 차단용 링(206)에 안착되었을 시 다수의 거푸집 조각(120)의 정렬을 위한 기준선(C)을 설치한다.

이어서, 양생된 다수의 거푸집 조각(120)의 리프트용 훅(130)을 해상 기중기(300)를 이용하여 잡고 상기 하부 브라켓(202)의 차단용 링(206)에 얹히되 상기 기준선(C)에 준하여 정렬시킨다.

다음 단계는 물때가 빠진 때에 맞춰 거푸집 조각(120)과 철골 말뚝(200) 사이에 무수축 급결 콘크리트인 차단재(208)를 타설시키는 단계이다.

타설 단계 이후에 상부 브라켓 용접단계는 물때가 빠진 때에 맞춰 다수의 철골 말뚝(200)의 외주에 지지링(210)을 다수의 거푸집 조각(120)의 상방 근접한 위치에 용접시키고 상기 지지링(210)과 상기 철골 말뚝(200)에 상부 브라켓(212)을 용접시키는 단계이다. 이때 본 발명의 특징에 따라 용접되는 지지링(210)과 상부 브라켓(212)은 조수가 차오를 때 기초 콘크리트 구조물(100)이 부력에 의해 떠올라 기준이 어긋나는 것을 방지한다.

마직막으로, 조립된 기초 콘크리트 구조물(100)의 내부에 콘크리트 타설과 함께 교각의 밑둥을 설치하여 양생시키면 해상 기초 콘크리트 구조물이 완성된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예는 종래의 문제점을 실질적으로 해소하고 있다.

즉, 거푸집을 분할하여 육상에서 제조하기 때문에 소규모의 해상 기중기로도 리프팅이 가능하고 정밀한 시공이 가능할 뿐만 아니라 안정성도 확보하게 된다.

또한, 분할된 거푸집 조각들을 물때에 맞춰 조립해 나가기 때문에 해조류나 파랑에 구해받지 않고 작업이 이루어질 수 있어 작업 진척도가 빨라진다.

Claims (4)

1. 해상에 고정되는 다수의 철골 말뚝과 교각을 연결시키는 기초 콘크리트 구조물에 있어서,

   상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 고정되는 하부 브라켓;

   상기 하부 브라켓의 상면에 설치되는 차단용 링;

   상기 철골 말뚝에 대응되는 홈이 형성되고 상기 차단용 링에 얹혀지며 상호 연결되어 하판과 측판을 갖는 박스형태로 형성되어지는 다수의 거푸집 조각으로 구성되는 기초 콘크리트 구조물;

   상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 용접되어지되 상기 다수의 거푸집 조각의 상방 근접한 위치에 용접되는 지지링;

   상기 지지링과 상기 철골 말뚝에 용접되는 상부 브라켓; 및

   상기 다수의 철골 말뚝과 상기 다수의 거푸집 조각 사이에 채워지는 한편 상기 차단용 링에 의해 갇워지는 차단재로 이루어지며,

   상기 다수의 거푸집 조각 내부에 교각의 기초를 위치시키고 상기 다수의 거푸집 조각 내부로 콘크리트를 타설시켜 양생시키는 것을 특징으로 하는 해상 기초 콘크리트 구조물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부 브라켓의 하부에 다수의 스톱퍼가 용접되는 것을 특징으로 하는 해상 기초 콘크리트 구조물.
3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다수의 거푸집 조각 중 적어도 하나 이상에 물빠짐용 배수밸브가 설치되는 것을 특징으로 하는 해상 기초 콘크리트 구조물.
4. 다수의 철골 말뚝의 외주에 고정되는 하부 브라켓; 상기 하부 브라켓의 상면에 설치되는 차단용 링; 상기 철골 말뚝에 대응되는 홈이 형성되고 상기 차단용 링에 얹혀지며 상호 연결되어 하판과 측판을 갖는 박스형태로 형성되어지는 다수의 거푸집 조각으로 구성되는 기초 콘크리트 구조물; 상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 용접되어지되 상기 다수의 거푸집 조각의 상방 근접한 위치에 용접되는 지지링; 상기 지지링과 상기 철골 말뚝에 용접되는 상부 브라켓; 및 상기 다수의 철골 말뚝과 상기 다수의 거푸집 조각 사이에 채워지는 한편 상기 차단용 링에 의해 갇워지는 차단재로 이루어지는 해상 기초 콘크리트 구조물을 시공함에 있어서,

   상기 다수의 철골 말뚝을 교각이 세워질 위치에 고정 설치시키고, 상기 다수의 철골 말뚝 각각의 외주에 하부 브라켓을 설치시킨 후 상기 하부 브라켓의 상면에 차단용 링을 설치시키는 단계;

   상기 다수의 철골 말뚝의 위치 선정에 부합되게 상기 다수의 거푸집 조각을 철근과 콘크리트를 이용하여 육상에서 분할 제조하되 각각의 거푸집 조각에 리프트용 훅과 거푸집 조각의 상호 연결용 조인트가 일체로 설치되어 제조되는 단계;

   상기 다수의 거푸집 조각들의 정렬을 위한 기준선을 설치하는 단계;

   양생된 상기 다수의 거푸집 조각의 리프트용 훅을 해상 기중기를 이용하여 잡고 상기 하부 브라켓의 차단용 링에 얹히되 상기 기준선에 준하여 정렬시키는 단계;

   물때가 빠진 때에 맞춰 상기 거푸집 조각과 철골 말뚝 사이에 무수축 급결 콘크리트인 차단재를 타설시키는 단계;

   물때가 빠진 때에 맞춰 상기 다수의 철골 말뚝의 외주에 지지링을 상기 다수의 거푸집 조각의 상방 근접한 위치에 용접시키고 상기 지지링과 상기 철골 말뚝에 상부 브라켓을 용접시키는 단계; 및

   조립된 거푸집 조각의 내부에 콘크리트 타설과 함께 교각의 밑둥을 설치하여 양생시키는 단계로 이루어진 해상 기초 콘크리트 구조물의 시공방법.