KR100758329B1 - 콘크리트 구조물의 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트나 모르타르 대신에 유실부 내에 발포 폴리우레탄 및 쇄석을 유실부에 충전하는 방법으로서, 폴리우레탄이 유실부가 있는 바닥의 지반에 충전되어 보강층을 형성하고, 콘크리트 구조물과 접착하여 바닥층, 방호벽 및 보강층을 만들고 나서, 유실부의 일부에 폴리우레탄이 채워진 보강층 위에 쇄석과 폴리우레탄을 번갈아 충전하는 방법을 제공하는 것이다.

폴리우레탄, 유실부, 방호벽, 콘크리트 구조물, 보강층, 폴리우레탄층, 쇄석층, 지반

Description

콘크리트 구조물의 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법{METHOD FOR REPAIRING THE SWEPT AWAY PARTS OF THE CONCRETE STRUCTURE}

도 1은 본 발명의 방법이 적용될 유실부의 상태를 도시한 개략적인 종단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따라 유실부를 보수하는 방법을 나타내는 개략적인 확대 종단면도.

미국특허 3,878,686호

일본 특개평9-228371호

일본 특개평11-323904호

본 발명은, 콘크리트 구조물, 특히 강이나 바다와 인접하는 지반을 보호하고 그 위를 이용하기 위한 콘크리트 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 강이나 바다의 유수 및 파도에 장기간 노출되어 그 콘크리트 구조물의 안에 있는 지반이 손상되어 형성된 유실부를 보수하는 방법에 관한 것이다.

이러한 유실부를 보수하는 종래기술의 하나는 미국특허 3,878,686호에 개시되어 있다. 이 종래기술은 폴리우레탄폼 형성 성분, 예를 들면 이소시아네이트 및 폴리올과, 팽창제, 예를 들면 압축 또는 액화 플루오로카본 가스를 제어 공급 및 혼합하여 폼형성 성분을 공극 부분에서 예비 팽창시키고, 유동성 밀폐 기포의 포말 폼 재료를 형성한 다음, 상기 유동성 폼 재료를 상기 공극으로 방출하여 상기 폼 재료가 교질화(겔화)되기 전에 상기 공극을 충전하는 지하 충전용 그라우팅 방법이다.

이러한 방법은 복잡한 장비가 동원되어야 할 뿐만 아니라 고가의 충전재료를 다량 투입해야 하는 단점이 있다. 특히 이러한 종래기술은 강이나 바다의 물이 계속 유출입되는 유수가 존재하는 콘크리트 구조물의 유실부를 보수하는 방법으로서는 적합하지 않다.

다른 종래기술은 일본 특개평9-228371호에 개시되어 있다.

이 종래기술은 지반 내 공동의 정부 근방에 지상에서 작은 구멍을 뚫은 공정과, 이 작은 구멍에 토사를 송입하여 이 지반내 공동의 대부분을 충전하는 공정과, 이 작은 구멍에서 부상성의 연질립상 골재를 함유하는 응고성 슬러리를 송입하여 이 지반에 공동의 나머지 부분을 충전하는 공정과, 필요에 따라 이 작은 구멍에서 침강성의 중질립상 골재를 송입하여 이 응고성 슬러리내에 혼입하는 공정과, 양생하여 이 지반 내 공동의 충전물을 응고 안정화시키는 공정을 순차 실시하는 기술이다.

이러한 종래기술은 토사를 송입하고 물을 부어 다지는 작업을 해야 하는 등 시공기간이 비교적 장기간이 될 뿐만 아니라 시멘트 등 충전재료의 유출에 의한 환경오염의 염려가 있어 강이나 바닷가의 콘크리트 구조물의 유실부를 보수공사하는 방법으로서는 적합하지 않다.

또 다른 종래기술은 일본 특개평11-323904호에 개시되어 있다.

이 종래기술은 지하 공동의 충전방법으로서, 지하 공동의 정부 근방에 지상으로부터 작은 구멍을 뚫는 공정과, 이 작은 구멍으로부터 골재와 유동화재를 포함하는 유동성 충전재, 또는 골재와 응결성 슬러리를 송입하여 지하 공동의 적어도 일부를 충전하는 공정을 실시하거나, 또는 이 작은 구멍으로부터 골재 및 발포 응결성 슬러리를 송입하여 이 지하 공동을 충전하는 공정과, 양생하여 이 지하 공동내의 충전물을 안정화시킴과 동시에 상기 발포 응결성 슬러리를 다공질 고화체에 전화하는 공정을 포함하는 것이다.

이러한 종래기술은 상기한 일본 특개평9-228371호를 개량한 것으로서, 이 역시 시공기간이 길고 환경오염에 대한 대책이 없어, 콘크리트 구조물의 유실부를 보수하는 방법으로서는 적합하지 않다.

본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고, 간단하고 저렴한 비용으로 최소한의 폴리우레탄을 소비하면서 신속하고 견고하게 콘크리트 구조물의 유실부를 보수하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 목적에 더하여, 환경 오염 없이 공사를 시공하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 콘크리트 구조물안에 형성된 유실부를 보수하는 방법으로서, 유실부의 발견을 위해 지하 구조 탐사를 행하거나, 출입구 또는 유실부의 개구를 통해 사람 및 장비 등이 출입하여 유실부의 상태를 조사하는 단계; 상기 조사한 상태 및 유실부 주변의 토질의 관측 데이터 등을 근거로, 상기 유실부의 보수에 필요한 재료를 준비하는 단계; 상기 콘크리트 구조물 바닥면과 마주하고 있는 지반을 콘크리트 구조물의 두께와 동일 또는 그 이상의 두께를 가지고, 일정한 깊이로 홀을 굴착하는 단계; 콘크리트 구조물의 돌출부의 수평방향 아래쪽을 폴리우레탄을 발포시켜 바닥층을 형성하는 단계; 지반 아래의 상기 홀의 바닥에 형성된 암반 또는 틈새에 폴리우레탄을 발포시켜, 상기 홀의 상단 레벨까지 상기 폴리우레탄을 충전하여, 방호벽의 베이스를 구축하고, 상기 폴리우레탄을 계속 발포시키면서 쌓아서 방호벽을 설치하여 유실부를 밀폐시키는 단계; 부실화된 지반을 강화하기 위해, 지표에서 일정한 깊이에 위치된 지반을 제외한 지반 위에, 상기 바닥층 위에, 그리고 상기 돌출부 위에 폴리우레탄을 발포시켜 도포하여 소정 두께를 가진 보강층을 형성하는 단계; 상기 보강층 위에 복수의 주입 구멍을 통해서 쇄석을 주입하고, 그 위에 일정한 두께로 폴리우레탄을 주입하고, 쇄석 및 폴리우레탄을 주입하지 않은 다른 복수의 주입 구멍을 통해 다시 쇄석을 주입하는 단계; 도로 하부와 상기 쇄석/폴리우레탄층 사이의 공간에 상기 폴리우레탄을 다시 주입 및 발포하여 도로 지지층을 형성하는 단계; 그리고 도로에 형성된 출입구 및 복수의 주입 구멍을 아스팔트나 시멘트로 마감하는 단계;를 포함하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법이다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 상기 구성에 더하여, 방호벽 전면에, 폴리우레탄용 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하고, 그 위에 주변환경색과 조화를 이룰 수 있는 공지의 폴리우레탄용 마감재인 공지의 코팅제를 도포하여 방호벽의 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법으로 이루어진다.

본 발명의 다른 면에 따르면, 상기 구성에 더하여, 유실부를 건조시키는 단계를 더 포함하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법으로 이루어진다.

(본 발명을 실시하기 위한 바람직한 실시형태)

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은, 각종의 콘크리트 구조물인 콘크리트 구조물과 지반의 면 사이에 형성된 유실부(20)를 나타낸 것이고, 유실부(20)는 하천이나 바다의 콘크리트 구조물(50)의 바닥면에 있는 지반(10)으로부터 콘크리트 구조물(50)의 안쪽에 있는 지반(10)의 위에 형성되고 있다(이러한 유실부는 반드시 하천이나 바다의 콘크리트 구조물의 유실부에만 한정되는 것은 아니고, 지상의 모든 콘크리트 구조물 안에 존재하는 유실부를 포함하는 개념이다). 상기 콘크리트 구조물(50)은 지반(10)상에서 유지되기 위해, 콘크리트 구조물(50)의 하부에서 안쪽으로 돌출한 돌출부(60)가 일체적으로 형성되어 있다. 하지만, 이것은 모든 콘크리트 구조물에 설치되어 있는 것은 아니다. 부재번호 30은 지표면이고, 부재번호 40은 콘크리트 구조물(50) 위에 설치된 도로와 같은 인공 건조물이다.

본 실시예에서 유실부(20)를 보수하기 위해 주로 사용되는 재질은 폴리우레탄과 자갈 같은 쇄석이다. 이 폴리우레탄은 신속하게 경화하는 성질을 갖추고 있어서, 현장시공에 있어 신속한 작업성 및 기밀성을 유지할 수 있다.

상기 유실부(20)의 보수 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.

유실부(20)의 발견을 위해, 지하 구조 탐사를 행하고, 사람이나 장비가 출입할 수 있는 출입구(70)를 도로(40)에 뚫고, 사람 및 장비 등이 출입하여 유실부(20)의 상태를 조사한다.

그리고, 유실부(20)의 보수에 필요한 재료를 준비한다.

콘크리트 구조물(50) 아래의 지반(10)을 일정 깊이로 홀(12)을 굴착한다. 이러한 일정한 깊이는 기초를 튼튼히 하기 위해서 암반층 이상의 깊이가 바람직하다. 이것은 또한, 콘크리트 구조물(50)을 보강하고 기초를 세우기 위한 베이스(13)를 형성하기 위한 것이다. 더욱이, 도 2에서는 홀(12)의 두께는 콘크리트 구조물(50)의 두께와 동일하게 도시되어 있으나, 그 두께보다 더 두껍게 해서 기초를 튼튼하게 하는 것도 바람직하다.

이렇게 홀(12)을 파서 베이스(13)를 형성하는 것은 그 암반 위에 폴리우레탄을 발포시켜 방호벽(64)을 기존 콘크리트 구조물(50)의 바닥과 암반에 일체적으로 고정시키기 위한 것이다.

그리고, 콘크리트 구조물(50)의 돌출부(60)의 수평방향 아래쪽을 폴리우레탄 을 발포시켜 바닥층(11)을 형성하여 이후에 설치될 방호벽(64)을 안쪽에서 강력하게 지지하게 한다.

홀(12)의 바닥에 형성된 암반과 그 틈새에 소정 시간이 경과 하면 폴리우레탄이 발포되게 하는 발포제와 혼합된 폴리우레탄을 홀(12)에 소정 높이까지 충전시키고 상기 혼합된 폴리우레탄을 발포시켜서, 홀(12)의 상단 레벨까지 충전시켜, 방호벽(64)의 베이스(13)를 구축하고, 상기 폴리우레탄에 순간적으로 상기 폴리우레탄을 발포시킬 수 있는 다른 발포제를 혼합하여, 계속해서 상기 베이스(13) 위에서, 상기 기존의 콘크리트 구조물(50)의 두께와 같은 두께로 콘크리트 구조물 바닥면과 긴밀하게 맞닿음 할 때까지 차곡차곡 상기 폴리우레탄을 발포시키면서 쌓아서, 방호벽(64)으로 파도 등의 유수에 대하여 유실부(20)를 완전히 밀폐시킨다.

여기에서, 상기 폴리우레탄은 콘크리트나 폴리우레탄에 고강력으로 접착될 수 있는 성질을 갖추고 있어서, 상기 콘크리트 구조물(50)의 하부와 이전 공정에서 구축된 바닥층(11)에 일체화되게 된다.

또한, 상기 폴리우레탄은 충전시 액상상태이며, 공지의 발포제를 첨가시키면, 시간이 경과함에 따라 발포되어서 양생된다. 즉, 액상의 상기 폴리우레탄에 소정시간이 지난 후에 발포되게 하는 발포제를 혼합하면, 화학반응이 일어나 소정시간이 지난 후 발포되어 팽창하고, 그 후 소정시간이 지나면, 양생이 되는 것이다. 소정이 시간이 지난 후 발포되게 액상의 상기 폴리우레탄과 발포제를 혼합한 후 그 혼합물을 상기 홀(12)에 충전시키면, 그 혼합물이 액상의 상태에서 상기 홀(12)에 있는 암반이나 틈새에 흘러 들어가게 되고, 소정시간이 경과 되면, 그 혼합물에서 화학반응이 일어나 발포작용이 일어나게 되어, 상기 암반이나 틈새에 유입되어 상기 암반이나 틈새에 일체화되면서, 부피확장되어, 방호벽(64)의 베이스(13)가 구축되게 된다. 이렇게 설치된 방호벽(64)은 그 베이스(13)가 상기 암반 또는 돌에 일체화되어 있고, 그 상부가 기존 콘크리트 구조물의 바닥면과 고접착력을 가지고 접착되어 있고, 그 배면이 상기 바닥층(11)에 의해 지지되기 때문에, 하천의 유수, 바다물의 파도나 밀물에 충격을 받아도, 기존 콘크리트 구조물과 물막이벽 상부 사이로 바닷물이 침투할 수 없고, 방호벽(64)의 베이스(13)와 암반 또는 돌들 사이로 바닷물이 침투할 수 없는 상태에서 안정적으로 기립자세로 지반(10)에 유지되게 된다.

상기 방호벽(64) 전면에, 폴리우레탄용 접착제를 도포하여 접착제층(61)을 형성하고, 그 접착제층(61) 위에 주변환경색과 조화를 이룰 수 있는 폴리우레탄용 마감재인 공지의 코팅제로, 일정 두께로 도포하여 방호벽(64)의 보호층(62)을 형성한다.

상기 공지의 코팅제는, 자외선을 차단하고, 외부충격에 대하여 탄성적으로 저항할 수 있는 성질을 가지고 있어서, 폴리우레탄재질의 방호벽(64)을 자외선으로부터 보호하여 방호벽(64)의 내구성을 증가시키고, 외부충격으로부터 상기 방호벽(64)을 보호한다.

이렇게 바닥층(11) 및 방호벽(64)이 완성되면, 유실부(20)의 습기를 제거한다. 즉, 아래에서 설명하는 폴리우레탄 충전시 그 접착성을 더욱 보장하기 위해 공지의 건조기를 사용하여 습기를 제거하는 것이 바람직하다.

그리고, 부실화된 지반(10)을 강화시키기 위해서, 지표(30)에서 아래 방향으로 일정 깊이, 바람직하게는, 300~400mm에 위치된 지반(10)을 제외하고(제외된 부분은 나중에 폴리우레탄으로 충전된다), 지반(10) 위에, 바닥층(11) 위에, 돌출부(60) 위에, 폴리우레탄을 발포시켜 도포하여 소정 두께를 가진 보강층(53)을 형성하고 나서, 콘크리트 구조물(50)의 배면이 보일 경우에, 지표면(30)에서 아래 방향으로 일정 깊이, 바람직하게는, 300~400mm에 위치된 콘크리트 구조물(50)의 배면을 제외한 안쪽에 상기 폴리우레탄을 발포시켜 도포하여, 소정 두께의 보강층(53)을 형성하여, 전체적으로 대략 V자 형상을 이룬다.

여기에서 상기 폴리우레탄은 도포시 액상상태이며, 공지의 발포제를 첨가시키면, 시간이 경과함에 따라 발포되어서 양생된다.

소정시간이 경과되면, 그 혼합물에서 화학반응으로, 발포작용이 일어나게 되고, 지반(10) 위에, 바닥층(11) 위에, 돌출부(60) 위에, 그리고 콘크리트 구조물(50)의 갈라진 틈새에 파고들어가서 상기 지반(10) 위에, 바닥층(11) 위에, 돌출부(60) 위에, 그리고 콘크리트 구조물(50)의 안쪽에서 폴리우레탄의 높은 접착력으로 일체화되면서, 부피 확장되어, 보강층(53)이 형성되게 되어, 부실화된 지반(10), 돌출부(60), 콘크리트 구조물(50) 하단부, 및 콘크리트 구조물(50)을 보강한다.

보강층(53) 위에, 복수의 채움용 구멍(80)을 통해서 자갈 등, 쇄석을 바람직하게 산(山)형상으로 주입한다. 이때, 산형상으로 쇄석을 주입하기 위해서 복수의 채움용 구멍(80)을 하나씩 건너 띄어 쇄석을 주입하는 것이 바람직하다. 일정한 높이로 쇄석을 쌓아 쇄석층(52)을 형성한 후 쇄석을 주입한 복수의 채움용 구멍(80)에 폴리우레탄을 일정 두께로 주입하여 도로 지지층(51)을 형성한다. 이때, 도 2에 도시한 바와같이, 상기한 도로 지지층(51)이 보강층(53)에 접하는 것이 바람직하다. 이것은 마치 트러스트형상으로 쇄석층(52)을 견고하게 유지할 수 있는 장점이 있으나, 본 발명은 그 형상에 있어서 여기에 한정하는 것은 아니다.

그리고, 상기한 바와 같이 주입한 구멍(80) 이외의 구멍(80)을 통해서 다시 쇄석을 일정 높이로 주입하고 그리고 다시 폴리우레탄을 쇄석의 골짜기부분을 메우고 도로의 아래를 모두 채운다. 이것은 고가의 재료인 폴리우레탄을 절약하면서 견고하게 유실부(20)를 충전하기 위한 것이다. 하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 임의의 주입방식이나 주입형상을 사용할 수 있다.

마지막으로, 도로에 형성된 상기 출입구(70) 및 복수의 채움용 구멍(80)을 아스팔트나 시멘트로 마감하여, 도로를 원래의 상태로 복구한다.

이와같이, 본 발명을 실시예들을 통해 설명하였지만, 본 발명은 이들 외에 여러가지 변형 및 수정이 가능하고, 특히 상기한 실시예의 순서를 적절히 바꾸어서 유실부를 보수하여도 되며, 이들 변형 및 수정은 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 권리범위에 속한다는 것은 자명한 것이다.

본 발명에 의하면, 저렴하면서도 신속하게 콘크리트 구조물의 유실부를 보수할 수 있으며, 더욱이 공사중 강이나 바다의 환경오염을 방지함으로써 환경보존에 월등한 효과를 나타낼 수 있어서 강이나 바다에 인접한 농어민들의 사업장 등의 보호에 월등한 효과가 있다.

Claims (3)

1. 콘크리트 구조물안에 형성된 유실부를 보수하는 방법으로서,

   유실부의 발견을 위해 지하 구조 탐사를 행하거나, 출입구 또는 유실부의 개구부를 통해 사람 및 장비 등이 출입하여 유실부의 상태를 조사하는 단계;

   상기 조사한 상태 및 유실부 주변의 토질의 관측 데이터 등을 근거로, 상기 유실부의 보수에 필요한 재료를 준비하는 단계;

   상기 콘크리트 구조물 바닥면과 마주하고 있는 지반을 콘크리트 구조물의 두께와 동일 또는 그 이상의 두께를 가지고, 일정한 깊이로 홀을 굴착하는 단계;

   콘크리트 구조물의 돌출부의 수평방향 아래쪽을 폴리우레탄을 발포시켜 바닥층을 형성하는 단계;

   지반 아래의 상기 홀의 바닥에 형성된 암반 또는 틈새에 폴리우레탄을 발포시켜, 상기 홀의 상단 레벨까지 상기 폴리우레탄을 충전하여, 방호벽의 베이스를 구축하고, 상기 폴리우레탄을 계속 발포시키면서 쌓아서 방호벽을 설치하여 유실부를 밀폐시키는 단계;

   부실화된 지반을 강화하기 위해, 지표에서 일정한 깊이에 위치된 지반을 제외한 지반 위에, 상기 바닥층 위에, 그리고 상기 돌출부 위에 폴리우레탄을 발포시켜 도포하여 소정 두께를 가진 보강층을 형성하는 단계;

   상기 보강층 위에 복수의 주입 구멍을 통해서 쇄석을 주입하고, 그 위에 일정한 두께로 폴리우레탄을 주입하고, 쇄석 및 폴리우레탄을 주입하지 않은 다른 복수의 주입 구멍을 통해 다시 쇄석을 주입하는 단계;

   도로 하부와 상기 쇄석/폴리우레탄층 사이의 공간에 상기 폴리우레탄을 다시 주입 및 발포하여 도로 지지층을 형성하는 단계; 그리고

   도로에 형성된 출입구 및 복수의 주입 구멍을 아스팔트나 시멘트로 마감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 유실부를 밀폐시키는 단계 이후에, 상기 방호벽 전면에, 폴리우레탄용 접착제를 도포하여 접착제층을 형성하고, 그 위에 주변환경색과 조화를 이룰 수 있는 공지의 폴리우레탄용 마감재인 공지의 코팅제를 도포하여 방호벽의 보호층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보강층을 형성하는 단계 이전에, 상기 유실부를 건조시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 구조물 안에 형성된 유실부를 보수하는 방법.

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