KR100738488B1 - 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨설치구조 - Google Patents

프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨설치구조 Download PDF

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    • E02D23/16Jointing caissons to the foundation soil, specially to uneven foundation soil

Abstract

본 발명은 수심이 깊은 강이나 바다의 연약지반에서 교량의 가설시, 교각의 기초부분이 수상으로 노출되지 않고 수중의 연약지반 상부에서 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초(RCD 파일)의 상단에 프리캐스트 콘크리트 블록을 지지하는 브라켓을 설치하고, RCD 파일과 상부구조물을 레벨링 콘크리트 타설용 거푸집 기능과 RCD 파일이 삽입되는 유도공이 형성된 프리캐스트 콘크리트 블록을 거치하며, 브라켓에 설치되는 철근보강대를 설치 및 지상에서 조립된 보강철근을 설치한 후 콘크리트 상면에 지수재 설치용 홈이 형성되도록 레벨링 콘크리트를 타설하고, 지수재 설치용 홈에 지수재를 설치 후 케이슨을 설치하여 수중에서 건식 시공방법을 통하여 고품질의 교각기초 설치 공사를 수행할 수 있는 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조에 관한 것이다.
케이슨, 프리캐스트 콘크리트 블록, 브라켓, 연약지반, 교각

Description

프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조 {Pier basis caisson structure using a precast concrete block}

도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조를 도시한 상태도,

도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조를 도시한 분해 사시도,

도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초의 시공방법을 도시한 사시도,

도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록 지지용 브라켓을 도시한 사시도이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100: 암반층 110: 연약지반

120: RCD 파일 130: 교각기초

150: 프리캐스트 콘크리트 블록 170: 레벨링 콘크리트

180: 지수재 삽입홈 190: 지수재

200: 브라켓 210: 날개판

220: 두부고정부 230: 지압판

240: 지수판 270: 철근보강대

300: 케이슨

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서해안과 남해안등 조수간만의 차가 큰 해안에서 교량 시공시 평균해수면(M.S.L)에 근접하여 설치된 파일 캡의 시공으로 인하여 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초(RCD 파일)의 희생강관이 대기중에 노출되어 부식으로 인한 강도저하, 환경문제가 발생하는 문제점과; 수심이 깊은 구간에서 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초(RCD 파일)이 구속되지 않은 개별적인 구조로서 수중에 노출되는 구간의 높이가 높아짐으로 지진 및 기타 외력에 대한 구조적인 손상유발 가능성이 커지는 문제점을 해결할 수 있도록 연약지반의 상부에 근접하여 케이슨을 설치하여 건식으로 고품질의 교각기초 구조물의 시공이 가능한프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로, 강이나 바다에 가설되는 교량 기초의 시공방법은 다양하나 수심이 깊은 강이나 바다의 연약지반에서 교량의 가설시에는 일반적으로 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초 즉, RCD 파일과 파일 캡(pile cap : PC house, steel house)을 적용하고 있으며, 국내의 시공사례로는 서해대교(PC house) 및 광안대교(steel house) 등이 있다.

또한, 상기 파일 캡은 콘크리트 타설을 위한 거푸집 형태에 따라서 피씨 하우스(PC house) 방법과 스틸 하우스(steel house)방법으로 구분되며, 이 중 상기 피씨 하우스 방식이 시공성, 경제성, 미관 및 유지관리 등이 우수한 것으로 평가되고 있다.

하지만, 상기의 방법들은 평균해수면(M.S.L)에 근접하여 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초(RCD 파일)의 상부에 피씨 하우스(PC house) 또는 스틸 하우스(steel house)를 거치하고 교각기초 구조물을 시공하는 방법으로서, 상기 문제점을 해결할 수 있는 근본적인 대안이 되지 못하고 있다.

그리고, 강이나 바다에 가설되는 교량 기초의 시공방법 중 수심이 깊은 강이나 바다에서 연약지반층이 크지않은 경우에는 연약지반층의 토사를 제거하고 암반층이 노출되도록 하고, 발파작업과 레벨링 콘크리트 타설 작업을 통하여 레벨링 작업을 수행한 후 강재 케이슨을 설치하여 건식 작업으로서 고품질의 교각기초 구조물을 시공하는 방법이 적용되기도 하지만, 연약지반층이 큰 경우에는 연약지반층 토사의 제거작업 및 케이슨 기초 레벨링 콘크리트의 타설이 불가하여 적용되지 못하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 평균해수면(M.S.L)에 근접하여 희생강관을 이용한 대구경 콘크리트 말뚝기초(RCD 파일)의 상부에 피씨 하우스(PC house) 또는 스틸 하우스(steel house)를 거치하고 교각기초 구조물을 시공함으로써 발생하는 강재부식 및 미관 미고려 등의 문제점과 연약지반층이 큰 경우에 연약지반층 토사의 제거작업 및 케이슨 기초 레벨링 콘크리트의 타설이 지반지지력 부족으로 인해 시공이 불가하여 적용되지 못하였던 문제점을 해소하기 위한 방안으로서 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용하여 연약지반에 근접한 위치에서 케이슨을 설치하여 건식 시공으로 고품질의 교각기초 구조물을 시공할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 육상에서 제작되어 수중에서 RCD 파일의 상단부에 설치되는 프리캐스트 콘크리트 블록의 안정적인 거치 및 지지와 현장설치가 용이한 철근보강재가 포함된 브라켓을 적용하여, 수상에서 제작 및 조립된 재료를 수중에서 단순설치작업만으로 시공할 수 있도록 함으로써 수중 용접작업등 품질확보가 용이하지 않은 작업을 최소화하여 고품질의 교각기초 구조물 시공방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130) 케이슨(300) 설치구조는 시공위치 및 현황조사 측량을 포함하는 사전조사 후 육상에서 브라켓(200) 및 프리캐스트 콘크리트 블럭(150)과 케이슨(300)을 제작하는 단계; 시공위치의 암반층(100)에 근입되도록 RCD 파일(120)의 희생강관을 설치하고 연약지반(110) 상단의 브라켓(200) 설치부 하면까지 말뚝기초용 콘크리트를 타설하고 브라켓(200) 설치높이에서 희생강관을 절단하는 단계; RCD 파일(120)의 절단된 희생강관 상단부에 철근보강대(270)가 조립되지 않은 브라켓(200)을 거치하는 단계; 브라켓(200)의 지압판(230) 상면에 지수판(240)을 설치 하고 육상에서 제작된 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 크레인과 바지선으로 운반하여 브라켓(200)의 지압판 위에 올려지는 형태로 설치하는 단계; 프리캐스트 콘크리트 블록(150) 상면에 노출된 브라켓(200)에 철근보강대(270)을 조립하고, 육상에서 조립된 보강철근을 운반하여 설치하고,ㅊ홈(180)에 지수재(190)를 설치하고 육상에서 제작된 케이슨(300)을 크레인과 바지선으로 운반하여 설치하고 케이슨(300) 내부에 배수작업 후 교각기초(130) 구조물 시공을 수행하는 단계; 크레인 및 바지선을 이용하여 케이슨(300)을 해체하고 교각기초(130) 구조물 시공을 마감하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이 구성에 의하면, 수심이 깊은 강이나 바다의 연약지반(110) 지역에서 수중의 연약지반층에 근접하여 교각기초(130)의 시공이 가능하여 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 국토의 3면이 해상과 접해 있으며 서해안와 남해안에 많은 섬으로 이루어진 다도해 지역의 개발을 통하여 국토이용을 극대화할 수 있을 것이다.

상기에서 프리캐스트 콘크리트 블록(150)은 레벨링 콘크리트(170) 타설용 거푸집 기능을 위하여 외주면 전체에 돌출된 단면을 형성하고, 내부면에는 연약지반(110)에 근접한 위치에 절단되고 브라켓(200)이 설치된 RCD 파일(300)의 상단부가 삽입될 수 있도록 유도공이 형성되는 형태를 포함하여 제작된다.

상기에 있어서, 브라켓(200)은 RCD 파일(300)의 상단 희생강관 두부에 삽입되는 형태로 설치되는 두부고정부(220)와; 두부고정부(220) 상부에 "ㄱ"자 형태로 올려져 용접되고 하면에는 "ㄴ"자 형태의 지지부가 구성되고, 중간부에 철근보강대(270) 조립용 볼트 설치를 위한 홀이 구성되는 형태로서 두부고정부(220)의 측방 외주면에 일정 간격으로 배치되는 날개판(210)과; 날개판(210)의 지지부에 얹혀지는 형태로 설치되어 프리캐스트 콘트리트 블록(150)과 레벨링 콘크리트(170)의 하중을 날개판(210)을 통하여 두부고정부(220)가 설치된 RCD 파일(300)에 안정적으로 전달될 수 있도록 해주는 지압판(230)과; "ㄷ"자 형태로 강판을 구성하고 막힌 면에는 날개판(210)에 구성된 형성된 홀과 동심을 이루도록 조립용 볼트 설치용 홀이 구성되며, 열려진 양측 날개면에는 철근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입공이 구성되고 철근이 삽입되어 고정된 형태로 제작되는 철근보강대(270)로 이루어진다.

상기에 있어서, 지수재 삽입홈(180)을 형성할 수 있는 형상틀은 원형 또는 다각형의 강재를 프리캐스트 콘크리트 블록(150)의 내주 면에 일정거리를 이격시키고, 레벨링 콘크리트(170) 상부면 보다 낮은 위치에 위치하도록 고정 설치하여 레벨링 콘크리트(170) 타설 양생 후 형상틀을 해체하면 형상틀 설치 부위에 원형 또는 다각형의 지수재 삽입홈(180)이 형성되는 구성으로 이루어진다.

또한, 상기 레벨링 콘크리트(170)는 수중 불분리 혼화제가 배합된 수중 불분리 콘크리트를 타설하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130) 케이슨(300) 설치구조를 도시한 상태도 이고, 도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130) 케이슨(300) 설치구조를 도시한 분해 사시도 이고, 도 3 내지 도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130)의 시공방법을 도시한 사시도 이고, 도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록(150) 지지용 브라켓(200)을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 2는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 설치구조를 전체적으로 보여주기 위한 것으로, 본 실시예에 따른 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130) 케이슨(300) 설치구조의 시공방법은 먼저, 시공위치 및 현황조사 시추(boring)측량을 포함하는 사전조사를 시행하여 상세한 시공계획 및 제작도면을 작성한다. 도 1에 도시한 바와 같이 RCD 파일(120)의 하부는 암반층(100)에 일정부분 매입되어 상부 구조물의 하중을 지지하여야 하므로 정확한 사전조사는 전체 작업공정 중 꼭 필요한 부분이다.

상기, 사전조사 단계가 완료되면 시공위치와 근접한 해안에 바지선이 접안할 수 있도록 접안시설을 마련하고, 육상에 마련된 작업장에서 브라켓(200), 프리캐스트 콘크리트 블럭(150), 케이슨(300)을 제작하는 단계와 시공위치에서 RCD 파일(120)의 희생강관을 설치하는 작업단계가 이루어진다.

여기서, 브라켓(200)의 제작은 RCD 파일(120)의 희생강관 두부에 삽입되도록 설치되는 두부고정부(220)를 제작하고, 두부고정부(220) 상부면에 "ㄱ"자 형태로 걸쳐지도록 설치되는 날개판(210)을 일정 간격을 두고 용접하여 설치는데, 날개판(210)에는 철근보강대(270) 조립용 볼트 체결을 위한 홀을 구성하여야 하며, 용접작업은 전체적인 용접이 아닌 날개판(210)이 탈락하지 않는 강도로 가용접 설치하여 전체적인 용접으로 인한 변형이 발생하지 않도록 하고, 날개판(210)의 외주면과 지압판(230)의 내주면이 만나도록 원형의 판형재 내부가 원형으로 천공된 형태 의 지압판(230)을 삽입되는 형태로 설치한 후에 두부고정부(220)와 날개판(210)과 지압판(230)이 접촉하는 부분을 전체적으로 용접하여 제작한다. 즉, 전체적인 가조립을 통하여 용접시 발생하는 뒤틀림 등의 변형을 방지하며 제작품질을 확보하는 것이다.

이와같이, 브라켓(200)의 몸통 부분의 제작이 완료되면 "ㄷ"자 형태로 강판을 구성하고 막힌 면에는 날개판(210)에 구성된 형성된 홀과 동심을 이루도록 조립용 볼트 설치용 홀이 구성되며, 열려진 양측 날개면에는 철근이 삽입되어 고정될 수 있는 삽입공이 구성되고 철근이 삽입되어 고정된 형태로 철근보강대(270)를 제작하는 단계가 수행된다.

또한, 프리캐스트 콘크리트 파일(150)의 제작은 레벨링 콘크리트(170) 타설용 거푸집 기능을 위하여 외주면 전체에 돌출된 단면을 형성하고, 내부면에는 연약지반(110)에 근접한 위치에 절단되고 브라켓(200)이 설치된 RCD 파일(300)의 상단부가 삽입될 수 있도록 유도공이 형성되는 형태를 포함하여 제작되는 것으로, 현장에서 RCD 파일(120)의 희생강관이 설치된 후 정확한 희생강관의 위치를 측량하여 유도공이 정확한 위치에 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 케이슨(300)의 제작은 프리캐스트 콘크리트 블럭(150)의 상부면에 타설되는 레벨링 콘크리트(170)의 상부면 지수재 삽입홈(180)에 설치된 지수재(190)에 정확히 안착될 수 있도록 정확한 검토를 통하여 제작한다.

상기와 같이, 육상에서의 제작공정이 완료되면 도 3에 도시한 바와 같이 현장의 막뚝기초용 콘크리트가 타설되고, 연약지반에 근접한 위치에서 브라켓을 설치 할 수 있도록 절단된 RCD 파일(120)의 상부면에 철근보강대(270)가 조립되지 않은 브라켓(200)을 거치하고 지수판(240)을 설치하는 작업단계; 도 4에 도시한 바와 같이 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 브라켓(200)의 지압판(230)에 얹혀지는 형태로 설치하는 작업단계; 도 5에 도시한 바와 같이 브라켓(200)에 철근보강대(270)를 설치하고 보강철근 배근 및 지수재 삽입홈(180)을 형성할 수 있는 형상틀을 설치하는 작업단계; 도 6에 도시한 바와 같이 수중 불분리 콘크리트를 이용하여 레벨링 콘크리트(170)를 타설하는 작업단계; 도 7에 도시한 바와 같이 케이슨(300)을 설치하고 배수작업을 통하여 건식 작업으로서 교각기초(130) 구조물 시공을 시행하는 작업단계; 도 8에 도시한 바와 같이 케이슨(300)을 해체하여 교각기초(130) 구조물 시공을 완료하는 것으로 본 발명의 프리캐스트 콘크리트 블록(150)을 이용한 교각기초(130) 케이슨(300) 설치구조의 시공은 완료된다.

이 구성에 의하면, 수심이 깊은 강이나 바다의 연약지반(110) 지역에서 수중의 연약지반층에 근접하여 교각기초(130)의 시공이 가능하여 구조적 안정성을 확보할 수 있고, 국토의 3면이 해상과 접해 있으며 서해안와 남해안에 많은 섬으로 이루어진 다도해 지역의 개발을 통하여 국토이용의 극대화 할 수 있을 것이다.

또한, 시공품질 확보가 어려운 수중에서의 작업을 최소화하기 위하여 육상에서 제작된 브라켓과 프리캐스트 콘크리트 블록, 케이슨을 바지선과 크레인으로 운반하여 설치하는 단순 조립작업으로 구성된 작업방법으로서 고품질의 교각기초 구조물의 시공이 가능하다.

Claims (4)

  1. 수심이 깊은 강이나 바다의 연약지반(110)에서 교량의 가설에 있어서;
    수면위가 아닌 수중의 연약지반(110)에 근접한 위치에서 RCD 파일(120)의 희생강관을 절단하고 육상에서 제작된 브라켓(200)을 운반하여 설치하는 단계;
    브라켓(200)의 지압판(230)에 프리캐스트 콘크리트 블록(150)의 유도공이 삽입되는 형태로 설치하는 단계;
    프리캐스트 콘크리트 블록(150)의 유도공 상부로 돌출된 브라켓(200)에 철근보강대(270) 및 철근을 조립하고 지수재 삽입홈(180)을 형성할 수 있는 형상틀을 설치하는 단계;
    수중 불분리 콘크리트를 이용하여 레벨링 콘크리트(170)를 타설하는 단계;
    지수재 삽입홈(180)에 지수재(190)를 설치하고 케이슨(300)을 설치하고 배수 후 건식 작업으로 교각기초(130) 구조물을 시공하는 단계;
    케이슨(300)을 해체하고 교각기초(130) 구조물의 시공을 완료하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조.
  2. 제 1항에 있어서, 프리캐스트 콘크리트 블록(150)은 수면위가 아닌 수중의 연약지반(110)에 근접한 위치에 설치되는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조.
  3. 제 1항에 있어서, 교각기초(130) 구조물 시공은 수중의 연약지반(110)에 근접한 위치에 설치된 프리캐스트 콘크리트 블록(150)의 상부에 레벨링 콘크리트(170)를 타설하고 케이슨(300)을 설치하여 건식 시공이 가능한 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조.
  4. 제 1항에 있어서, 지수재 삽입홈(180)은 레벨링 콘크리트(170) 타설 전 지수재 삽입홈(180)을 형성할 수 있는 형상틀을 설치하여 형성하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 콘크리트 블록을 이용한 교각기초 케이슨 설치구조.
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