KR100515388B1 - 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량 시공을 위한 우물통 기초부를 형성하는 수중 콘크리트의 타설 작업시 수중 콘크리트를 투입하기 위한 공급 초기 과정에서는 물의 유입을 방지하고, 수중 콘크리트 투입하기 위한 공급 과정에서는 우물통 저면부에 투입되는 수중 콘크리트의 낙차 속도를 일정하게 조절하여 낙차 가속에 의한 시멘트 재료 분리 현상을 최소화할 수 있어 결과적으로 타설되는 우물통 기초부의 내구성을 대폭 향상시켜 줄 수 있도록 한 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비에 관한 것이다.

특히, 상,하부가 개구된 원형관체로 형성되어 있되, 개구된 상부에는 회전 모터와 이에 동력을 제공할 수 있는 발전기의 설치 고정을 이룰 수 있는 고정판넬과 크레인 연결 와이어가 연결 설치되어 있고, 개구된 하부 양측에는 부구와 수동 조정 와이어가 각각 연결 설치되어 있는 열림판이 이 개구부의 개폐를 이룰 수 있도록 절첩 동작이 가능하게 힌지 연결되어 있는 트레미관과;

상기, 트레미관 내에 삽입 위치되어 있되, 길이 방향에 걸쳐 스쿠류 회전 날개가 형성되어 있고, 상부 끝단에는 상기 회전 모터의 동력을 전달 시킬 수 있도록 연결 설치되는 회전 밸트와 연결을 이룰 수 있는 피니언 기어가 고정 설치되어 있으며, 상,하부에는 상기 트레미관 내주연에 접합되는 고정틀이 연결 설치되어 있는 회전축을 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비{FILLING UP EQUIPMENT OF UNDER WATER CONCRETE FOR BRIDGE PIER MOULD CONSTRUCTION}

본 발명은 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 본 발명은 교량 시공을 위한 우물통 기초부를 형성하는 수중 콘크리트의 타설 작업시 수중 콘크리트를 투입하기 위한 공급 초기 과정에서는 물의 유입을 방지하고, 수중 콘크리트 투입하기 위한 공급 과정에서는 우물통 저면부에 투입되는 수중 콘크리트의 낙차 속도를 일정하게 조절하여 낙차 가속에 의한 재료 분리 현상을 최소화할 수 있어 결과적으로 타설되는 우물통 기초부의 내구성을 대폭 향상시켜 줄 수 있도록 한 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비에 관한 것이다.

일반적으로 최근, 해양 개발의 추세에 따라 선진국에서는 수중 콘크리트 구조물의 수요 및 공사가 급증하고 있으며, 국내 여건 역시 삼면이 바다로 둘러싸여 항만, 해양 토목, 연육교 등 바다와 연관된 공사가 많고, 내륙에서도 치수 및 수리를 위한 토목 공사가 대부분이다.

현재 국내에서의 수중 콘크리트 공사는 밑 열림 상자(도 4참조) 및 포대 공법, 포대 콘크리트 공법, 버킷 공법, 펌핑 공법과 트레미관에 의한 트레미 공법(도 3참조), 유동성이 높은 모르카르 주입에 의한 프리팩트 공법에 의해 대부분 실시되고 있다.

국내에서는 가장 보편적으로 사용되고 있는 밑 열림 상자 및 포대 공법과 버킷 공법은 비교적 시공이 용이하고, 소규모 공사에는 적합할지 모르나 수중에서 시멘트, 모래, 골재 분리현상이 심해 양생후, 강도 발현율이 매우 낮아 정밀 시공이 어려우며, 콘크리트의 분리에 따른 수질오염이 크게 야기된다는 문제가 있다.

그리고, 미국에서 1947년에 개발된 프리팩트 공법은 굵은 골재를 미리 채워 넣은 후, 그 공극에 모르타르를 주입시켜 타설하는 공법으로서 대량 타설과 연속 주입 시공에는 적당하지만 이 공법 역시 분리형상을 완전히 방지할 수 없으며, 얇은 슬라브 구조물이나 소규모 공사에는 사용이 어려운 단점이 있다.

또한, 펌핑 공법과 트레미관에 의한 시공 방법은 비교적 밑 열림 상자나 버킷 공법에 비해 시멘트, 모래, 골재등의 분리현상을 저감시킬 수는 있지만, 시멘트의 분리 현상을 피할 수 없으며, 시공상에 있어서도 콘크리트의 이동 타설에 어렵고, 이용장비가 고가라는 단점이 있다.

이와 같이 종래의 공법에서 발생되는 시멘트, 골재의 분리 현상과 시공 기술 및 장비의 고도화에 따른 경비 상승 등의 문제점을 해결하기 위해 새로운 수중 콘크리트 타설 공법의 개발 필요성이 대두되었다.

이에 따라, 1974년 독일에서는 처음으로 수중에서의 시멘트 분리현상을 방지하기 위해 점성이 높은 수용성 고분자를 첨가한 시멘트 조성물을 사용하는 공법이 개발되었으며(서독 공고 특허 제2,326,647호), 최근 들어와서는 일본을 중심으로 불분리 혼화제를 이용한 수중 불분리 콘크리트의 개발 및 시공 기술 연구가 활발히 진행되고 있다.

예를 들면, 일본공개특허소 57-3,921호, 58,69,760호, 58-115,051호, 58-18,1754호, 60-251,159호, 61-21,949호, 62-1000,468호, 평2-271,947호에서는 수중 불분리 혼화제로 이용되고 있는 셀룰로스 에테르계와 아크릴계의 수용성 고분자 혼화제가 기재되어 있다.

참고로 지금까지 알려진 셀룰로스 에테르계의 불분리 혼화제는 비이온성이 메칠 셀룰로스(MC), 에틸 셀룰루스 (EC), 하이드록시에틸 셀룰로스 (HEC), 하이드록시 프로필 셀룰로스 (HPC), 하이드록시프로필 메칠 셀룰로스(HPMC), 라이드록시 에칠 메틸 셀로스(HEMC), 하이드록시 에칠 에칠 셀룰로스(HEEC)와 이온성의 카르복시 메치 셀룰로스(CMC)가 있다.

아크릴계 불분리 혼화제로서는 폴라아크릴 아마이드(PAA), 아크릴산소다, 폴리아크릴 아미드 부분 가수 분해물 등이 있고, 그 외에 폴리에칠렌옥사이드(PEO), 폴리비닐 알콜(PVA)등이 이용되고 있다.

현재, 일본공개특허에 기재되어 있는 셀룰로스 에스테르계 불분리 혼화제는 2,000~100,000cps 점도를 갖는 증점제에 공기발생억제를 위한 소포제를 소량 첨가하거나(일본공개특허 소 58-69,760호), 경화촉진제로 금속황산염이나 금속염화물을 첨가하는 방법(일본공개특허소 58-115,051), 강도증진을 위해 무수 또는 하소 명반석을 사용하는 방법(일본공개특허소 60-65,755), 분리저항성을 향상시키기 위해 셀룰로스 에트레르계와 아크릴계고분자나 폴리 에틸렌 옥사이드를 중량비로 혼합하여 사용하는 방법(일본공개특헝소 60-260, 453호, 60-251,159호, 63-206,344호) 등이 있으며, 수중콘크리트의 경화지연방지를 위해 셀룰로스 에테르의 일부를 술폰산 염기로 부분적으로 치환한 방법(일본공개특허소 61-21,949호)이 있다.

지금까지 나타난 대부분의 수중 공사용 불분리 혼화제의 주류는 비이온성 셀룰로스 에테르가 접하고 있으며, 이들의 개질이나 아크릴계와 혼합사용을 통해 불분리특성의 향상을 기하고 있다. 최근에 들어와서 점차 시공실정이 많아지고 있는 불분리 혼화제를 이용한 수중 콘크리트 타설방법은 기존의 공법에 비해 시공이 용이하고 공기를 단축시킬 수 있어 경제적이며, 고품질의 콘크리트를 얻을 수 있지만 몇가지 단점도 발생되고 있다.

셀룰로스 에테르계나 아크릴계 증점제를 기본 조성으로 하는 불분리혼화제를 사용함에 따라 발생되는 시공상의 문제점들로는 다량이 공기량 발생, 응결지연 및 초기강도 저하문제, 고점성으로 인한 작업성 불량등이 있으며, 이들을 증점제 자체만의 개질을 통해 해결하는데는 어느 정도 한계가 있다. 특히 이들이 주로 이용되는 해양 구조물에서 철근 콘크리트, 프리스트레스 콘크리트로의 적용을 고려한다면 콘크리트의 공강도화와 유동성의 확보가 중요한 관건이 된다.

그러나, 구조물의 고강도화를 위해 단위 시멘트 사용량이 증가될 경우 해수중에 포함된 염소이온의 확산에 의해 구조물의 침식현상, 매스 콘크리트에서 단열온도 상승문제가 제기될 수 있다. 따라서 사용시멘트와 혼화제량을 감소시키면서 요구하는 강도와 작업성을 확보하는 것이 바람직하다.

그러나, 이러한 노력들 역시도 종래의 공법에서 발생되는 시멘트, 골재의 분리 현상과 시공 기술 및 장비의 고도화에 따른 경비 상승 등의 문제점을 효과적으로 해결기에는 미흡한 점이 많아 새로운 수중 콘크리트 타설 공법의 개발 필요성이 계속 대두되었다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제들을 감안하여 이를 해결하고자 안출한 것으로, 그 목적은 교량 시공을 위한 우물통 기초부를 형성하는 수중 콘크리트의 타설 작업시 수중 콘크리트를 투입하기 위한 공급 초기 과정에서는 물의 유입을 방지하고, 수중 콘크리트 투입하기 위한 공급 과정에서는 우물통 저면부에 투입되는 수중 콘크리트의 낙차 속도를 일정하게 조절하여 낙차 가속에 의한 시멘트 재료 분리 현상을 최소화할 수 있어 결과적으로 타설되는 우물통 기초부의 내구성을 대폭 향상시켜 줄 수 있도록 한 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 고안의 구체적인 수단은,

상,하부가 개구된 원형관체로 형성되어 있되, 개구된 상부에는 회전 모터와 이에 동력을 제공할 수 있는 발전기의 설치 고정을 이룰 수 있는 고정판넬과 크레인 연결 와이어가 연결 설치되어 있고, 개구된 하부 양측에는 부구와 수동 조정 와이어가 각각 연결 설치되어 있는 열림판이 이 개구부의 개폐를 이룰 수 있도록 절첩 동작이 가능하게 힌지 연결되어 있는 트레미관과;

상기, 트레미관 내에 삽입 위치되어 있되, 길이 방향에 걸쳐 스쿠류 회전 날개가 형성되어 있고, 상부 끝단에는 상기 회전 모터의 동력을 전달 시킬 수 있도록 연결 설치되는 회전 밸트와 연결을 이룰 수 있는 피니언 기어가 고정 설치되어 있으며, 상,하부에는 상기 트레미관 내주연에 접합되는 고정틀이 연결 설치되어 있는 회전축을 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구성을 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명인 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비의 구성 상태를 도시한 분해 사시도이다.

참고로, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단될 경우에는 그 상세한 설명을 생략하였다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자와 운영자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도시된 바와 같이 상,하부가 개구된 원형관체로 형성되어 있되, 개구된 상부에는 회전 모터(11)와 이에 동력을 제공할 수 있는 발전기(12)의 설치 고정을 이룰 수 있는 고정 판넬(13)과 크레인 연결 와이어(14)가 연결 설치되어 있고, 개구된 하부 양측에는 부구(15)와 수동 조정 와이어(16)가 각각 연결 설치되어 있는 열림판(17)이 개폐를 이룰 수 있도록 절첩 동작이 가능하게 힌지 연결되어 있는 트레미관(10)이 형성되어 있다.

그리고, 상기 트레미관(10) 내에는 길이 방향에 걸쳐 스쿠류 회전 날개(21)가 형성되어 있고, 상부 끝단에는 상기 회전 모터(11)의 동력을 전달 시킬 수 있도록 연결 설치되는 회전 밸트(22)와 연결을 이룰 수 있는 피니언 기어(23)가 고정 설치되어 있으며, 상,하부에는 상기 트레미관(10) 내주연에 접합되는 고정틀(24)이 연결 설치되어 있는 회전축(20)이 삽입 설치되어 있다.

한편, 상기 트레미관(10)의 상부 양측에는 상기 수동 조정 와이어(16)를 가이드 고정할 수 있도록 탄성복원력이 우수한 가이드 막대(18)가 설치 구성되어 있다.

이와 같은 구성 요소를 참조하여 본 발명의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명인 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비의 사용 상태를 도시한 개략도이다.

먼저, 이를 이용하여 우물통 기초부를 타설하기 위한 수중 콘크리트의 타설 작업시에는 상기 트레미관(10)의 크레인 연결 와이어(14)를 크레인(1)에 연결 설치한 후 이를 우물통(5) 내로 이동시키면 된다.

이때, 상기 트레미관(10) 하부에 위치한 개구부 양측에 힌지 연결되어 있는 열림판(17)에 연결되어 있는 수동 조정 와이어(16)는 크레인(1)에 의해 당겨지게 되어 트레미관(10)의 하부에 위치한 개구 부위를 폐쇄하게 되고, 이와 동시에 상기 열림판(17)에 연결 설치된 부구(15)에 의해 우물통(5) 내로 삽입시 잔류된 물에 의한 부력 작용을 하게 되어 열림판(17)이 개구 부위를 견고히 밀착 폐쇄하게 된다.

그리고, 이러한 이동을 취한 이후에 상기 발전기(12)를 가동시키면 발전기(12)는 동력을 상기 회전 모터(11)에 전가하고 이러한 동력을 전달받게 되는 회전 모터(11)는 회전 가동함과 동시에 연결된 회전 밸트(22)를 통해 상기 트레미관(10) 내측에 설치되어 있는 회전축(20)을 회전시키게 된다.

이 상태에서 다량의 수중 콘크리트(6)를 싫은 펌프카(2)를 싫은 바지선(4)을 상기 우물통(5) 주변에 인접 위치시킨 후 이 펌프카(2)의 토출관(3)을 통해 상기 트레미관(10) 상부에 위치한 개구부에 수중 콘크리트(6)를 투입 공급하면 된다.

이때, 상기 수동 조정 와이어(16)는 크레인(1)에 의해 놓아지게 되어 상기 트레미관(10)을 통해 투입되는 수중 콘크리트(6)의 토압에 의해 열림판(17)이 자연스럽게 열리게 되므로 투입된 수중 콘크리트(6)가 우물통(5) 내부로 투입되는데 있어 아무런 장애를 제공하지 않게 된다.

한편, 상기 펌프카(2)에 의해 트레미관(10)으로 전달되는 수중 콘크리트(6)는 회동을 취하는 회전축(20)의 스쿠류형 회전날개(21)를 통해 수직으로 선회하며 일정 속도로 하강 이동하여 우물통(5) 내측에 투입되므로 투입되는 과정에서 낙차 가속도에 의한 시멘트 재료 분리 현상이 최소화될 수 있게 된다.

참고로 본 발명은 다양하게 변형 실시될 수 있고, 여러 가지의 형태를 취할 수 있으나 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다.

그러므로, 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 인정되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

이상에서 살펴 본 바와 같이 본 발명은 교량 시공을 위한 우물통 기초부를 형성하는 수중 콘크리트의 타설 작업시 수중 콘크리트를 투입하기 위한 공급 초기 과정에서는 물의 유입을 방지하고, 수중 콘크리트 투입하기 위한 공급 과정에서는 우물통 저면부에 투입되는 수중 콘크리트의 낙차 속도를 일정하게 조절하여 낙차 가속에 의한 시멘트 재료 분리 현상을 최소화할 수 있어 결과적으로 타설되는 우물통 기초부의 내구성을 대폭 향상시켜 줄 수 있도록 한 효과가 있다.

도 1은 본 발명인 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비의 구성 상태를 도시한 분해 사시도.

도 2는 본 발명인 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비의 사용 상태를 도시한 개략도.

도 3은 종래 트레미 공법의 문제점을 도시한 개략도.

도 4는 종래 밑 열림 상자 공법의 문제점을 도시한 개략도.

<도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 크레인 2 : 펌프카

3 : 토출관 4 : 바지선

5 : 우물통 6 : 수중 콘크리트

10 : 트레미관 11 : 회전 모터

12 : 발전기 13 : 고정 판넬

14 : 크레인 연결 와이어 15 : 부구

16 : 수동 조정 와이어 17 : 열림판

18 : 가이드 막대

20 : 회전축 21 : 스쿠류 회전 날개

22 : 회전 밸트 23 : 피니언 기어

24 : 고정틀

Claims (2)

1. 상,하부가 개구된 원형관체로 형성되어 있되, 개구된 상부에는 회전 모터(11)와 이에 동력을 제공할 수 있는 발전기(12)의 설치 고정을 이룰 수 있는 고정 판넬(13)과 크레인 연결 와이어(14)가 연결 설치되어 있고, 개구된 하부 양측에는 부구(15)와 수동 조정 와이어(16)가 각각 연결 설치되어 있는 열림판(17)이 이 개구 부위의 개폐를 이룰 수 있도록 절첩 동작이 가능하게 힌지 연결되어 있는 트레미관(10)과;

   상기, 트레미관(10) 내에 삽입 위치되어 있되, 길이 방향에 걸쳐 스쿠류 회전 날개(21)가 형성되어 있고, 상부 끝단에는 상기 회전 모터(1)의 동력을 전달 시킬 수 있도록 연결 설치되는 회전 밸트(22)와 연결을 이룰 수 있는 피니언 기어(23)가 고정 설치되어 있으며, 상,하부에는 상기 트레미관(10) 내주연에 접합되는 고정틀(24)이 연결 설치되어 있는 회전축(20)을 일체로 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비.
2. 제 1항에 있어서, 상기 상기 트레미관(10)의 외주연과 상부 양측에는 상기 수동 조정 와이어(16)를 가이드 고정할 수 있도록 탄성복원력이 우수한 가이드 막대(18)가 설치 구성됨을 특징으로 하는 교량 우물통의 수중 콘크리트 타설장비.