KR100854338B1 - 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교각기초의 형태에 따라서 육상에서 제작하여 수중의 바닥 토사지반 상면에 안착되는 사각 또는 원형판체로 외측 상면에는 빙둘러서 상부로 돌출되되 상면중심측이 하부로 요부형성된 강널말뚝거치홈을 갖는 전단키돌부가 형성되고, 중심측에는 일정간격으로 파일설치홀이 형성되며, 파일설치홀을 가로지르는 격자형상의 수평콘크리트보강보가 형성되는 프리캐스트저면패널과; 상기 프리캐스트저면패널의 파일설치홀을 관통하여 파일 지지지반인 기초암반에 천공고정되되 외주연과 파일설치홀 사이에는 저면패널기초와 강관파일을 고정시켜 주는 원형차수재인 연결브라켓이 설치되는 강관말뚝과; 상기 프리캐스트저면패널의 전단키돌부에 차수그라우팅작업으로 밀폐고정되게 삽입안착되는 판체로, 내외측에는 각각 상부로 수직절곡되는 내외측판이 각각 형성되되 상단부에는 각각 내외측체결홀이 형성되며, 내외측판 사이에는 지수판이 안착고정되는 선단보호캡과; 기립된 수직판부를 갖고, 수직판부의 하단에는 ㄴ형강이 용접고정되며, 수직판부 좌우측단에서 외측으로 사선절곡된 좌우측날개부를 갖고, 좌우측날개부 선단에는 절곡체결부를 갖되 수직판부가 상기 선단보호캡의 내외측판 사이에서 내측체결홀과 외측체결홀에 순차적으로 기립되어 선단의 절곡체결부로 체결연장되며, 일측 우측날개부 선단과 인접된 타측 좌측날개부 선단에는 체결홀을 갖는 체결용ㄴ형강이 수평으로 용접고정되어 체결홀을 관통한 체결볼트로 상기 선단보호캡 내외측판의 내외측체결홀에 체결고정되어 가물막이벽을 형성하는 강널말뚝과; 상기 프리캐스트저면패널 상면을 수중불분리콘 크리트로 타설하고, 수중펌프로 상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽 내부의 물을 빼며, 수중불분리콘크리트 상면에 수평을 조절하는 레벨링콘크리트를 타설하고, 그 상면에 교각기둥을 지지하도록 타설되는 교각기초콘크리트와; 상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽을 해상크레인으로 해체하여 상기 프리캐스트저면패널과 상기 교각기초 주변을 사석채움으로 되메우는 세굴방지용 사석을 구비하는 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 강널말뚝을 프리캐스트에 거치식으로 설치함으로써 공사기간이 단축되고 시공비용이 절감되며, 강널말뚝에 의해 우수한 차수성을 갖고, 설치 및 해체가 보다 용이하며, 자재수급과 제작이 용이할 뿐만 아니라 자재의 재활용이 우수하게 이루어지는 효과가 있다.

프리캐스트저면패널, 강관말뚝, 선단보호캡, 강널말뚝, 교각기초콘크리트, 세굴방지용 사석

Description

거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조{Construction structure of open caisson cofferdam using holding type sheet pile}

본 발명은 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 강널말뚝을 프리캐스트에 거치식으로 설치함으로써 공사기간이 단축되고 시공비용이 절감되며, 강널말뚝에 의해 우수한 차수성을 갖고, 설치 및 해체가 보다 용이하며, 자재수급과 제작이 용이할 뿐만 아니라 자재의 재활용이 우수하게 이루어지는 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조에 관한 것이다.

일반적으로 육상조건에서 건설되는 교량보다 강이나 바다를 횡단하는 교량은 수상에서 공사를 하여야 함으로 작업에 제약조건이 많고, 하부기초의 수중공사가 불가피함으로 공사비가 고가이다.

또한, 최근에는 수중공사를 줄이기 위해 교각간의 길이를 장경간화함으로써 하부기초 규모가 커짐으로 하부기초의 형식 및 가설공법에 따라 많은 공사비 차이를 보이고 있다.

일반적으로 수심이 낮은 곳은 흙으로 가도와 축도를 축조하여 하부를 시공하므로 공사에 큰 지장이 없으나, 수심이 깊은 강이나 바다에서는 가도와 축도가 어 려워 하부기초의 시공에는 물막이공법을 병행한다.

하부기초의 지지층인 암반층이 지면에서 바로 존재하는 경우와 암반층 위에 토사가 두껍게 존재하는 경우에 따라 하부기초형식 및 물막이공법이 다르게 된다.

암반층이 바로 존재하는 경우는 거치식 우물통기초와 직접기초가 적용되며, 토사층이 깊이 존재하는 경우에는 말뚝기초와 침설식 우물통이 적용된다.

거치식 및 침설식 우물통기초에는 일반적으로 강재거푸집을 이용하여 물막이를 하며, 말뚝기초인 경우는 강널말뚝공법과 피씨하우스(PC HOUSE) 공법이 주로 적용된다.

강재거푸집을 이용하는 물막이는 수심보다 높게 육상에서 강재 우물통 거푸집을 제작하여 수상 운반 및 기초위치에 침설 거친시킨 후 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하여 시공하는 공법으로 강재 거푸집은 사장시키는 것이며, 강널말뚝공법은 바지선 위에서 강널말뚝을 소요깊이만큼 지반에 박아 측면 및 하부의 내부유입수를 차단하여 말뚝의 상단에 설치되는 기초슬래브를 육상조건에서 시공하는 공법이며, 피씨하우스공법은 말뚝의 상단이 수면위로 노출이 되도록 하여 기초슬래브 시공이 육상작업이 되도록 하는 공법으로 조수간만의 차가 많이 발생하는 바다에 주로 적용한다.

그러나, 이러한 종래의 물막이공법은 많은 건설비용과 작업공기가 발생하는 문제점이 있는 것인바, 상기 강널말뚝공법은 수상에서 토사층에 강널말뚝을 근입시켜야 하므로 항타비용과 많은 작업시간이 소요되는 문제점이 있었고, 침설식 우물통은 불필요한 강재거푸집 사용으로 공사비가 고가이며, 피씨하우스공법은 강널말 뚝공법의 말뚝기초가 지반에 매입되어 지반이 수평변위에 저항하는 반면, 피씨하우스공법의 말뚝기초는 수면에 노출이 되어 지반의 수평저항에 효과가 없어 강널말뚝공법의 말뚝개수보다 더 많은 말뚝을 박아야 하므로 기초규모가 필요 이상으로 비대하며 기초의 노출로 미관이 좋지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 강널말뚝을 프리캐스트에 거치식으로 설치함으로써 공사기간이 단축되고 시공비용이 절감되며, 강널말뚝에 의해 우수한 차수성을 갖고, 설치 및 해체가 보다 용이하며, 자재수급과 제작이 용이할 뿐만 아니라 자재의 재활용이 우수하게 이루어지는 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조를 제공함에 그 목적이 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 교각기초의 형태에 따라서 육상에서 제작하여 수중의 바닥 토사지반 상면에 안착되는 사각 또는 원형판체로 외측 상면에는 빙둘러서 상부로 돌출되되 상면중심측이 하부로 요부형성된 강널말뚝거치홈을 갖는 전단키돌부가 형성되고, 중심측에는 일정간격으로 파일설치홀이 형성되며, 파일설치홀을 가로지르는 격자형상의 수평콘크리트보강보가 형성되는 프리캐스트저면패널과;

상기 프리캐스트저면패널의 파일설치홀을 관통하여 파일 지지지반인 기초암반에 천공고정되되 외주연과 파일설치홀 사이에는 저면패널기초와 강관파일을 고정시켜 주는 원형차수재인 연결브라켓이 설치되는 강관말뚝과;

상기 프리캐스트저면패널의 전단키돌부에 차수그라우팅작업으로 밀폐고정되게 삽입안착되는 판체로, 내외측에는 각각 상부로 수직절곡되는 내외측판이 각각 형성되되 상단부에는 각각 내외측체결홀이 형성되며, 내외측판 사이에는 지수판이 안착고정되는 선단보호캡과;

기립된 수직판부를 갖고, 수직판부의 하단에는 ㄴ형강이 용접고정되며, 수직판부 좌우측단에서 외측으로 사선절곡된 좌우측날개부를 갖고, 좌우측날개부 선단에는 절곡체결부를 갖되 수직판부가 상기 선단보호캡의 내외측판 사이에서 내측체결홀과 외측체결홀에 순차적으로 기립되어 선단의 절곡체결부로 체결연장되며, 일측 우측날개부 선단과 인접된 타측 좌측날개부 선단에는 체결홀을 갖는 체결용ㄴ형강이 수평으로 용접고정되어 체결홀을 관통한 체결볼트로 상기 선단보호캡 내외측판의 내외측체결홀에 체결고정되어 가물막이벽을 형성하는 강널말뚝과;

상기 프리캐스트저면패널 상면을 수중불분리콘크리트로 타설하고, 수중펌프로 상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽 내부의 물을 빼며, 수중불분리콘크리트 상면에 수평을 조절하는 레벨링콘크리트를 타설하고, 그 상면에 교각기둥을 지지하도록 타설되는 교각기초콘크리트와;

상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽을 해상크레인으로 해체하여 상기 프리캐스트저면패널과 상기 교각기초 주변을 사석채움으로 되메우는 세굴방지용 사석을 구비하는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명은 강널말뚝을 프리캐스트에 거치식으로 설치함으로써 공사기간이 단축되고 시공비용이 절감되며, 강널말뚝에 의해 우수한 차수성을 갖고, 설치 및 해체가 보다 용이하며, 자재수급과 제작이 용이할 뿐만 아니라 자재의 재활용이 우수하게 이루어지는 효과가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의해 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 시공이 마무리된 모습을 보인 측단면도이고, 도 2는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 시공시 가물막이벽이 프리캐스트저면패널에 고정설치된 모습을 보인 요부확대 측단면도이며, 도 3은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 강널말뚝과 선단보호캡의 체결모습을 보인 분리 사시도와 평면도이고, 도 4는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 프리캐스트저면패널이 시공된 모습을 보인 측단면도이며, 도 5는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 프리캐스트저면패널의 모습을 보인 평면도와 측단면도이고, 도 6은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 선단보호캡에 강널말뚝이 체결되는 모습을 보인 요부확대 측단면도이며, 도 7은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 가물막이벽 내부의 물을 뽑아내는 모습을 보인 측단면도이고, 도 8은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 교각기둥과 교각기초콘크리트를 시공한 모습을 보인 측단면도이다.

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

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

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

본 발명의 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조는, 수중의 바닥 토사지반(2)에 강관말뚝(20)으로 고정설치되는 프리캐스트저면패널(10)와, 프리캐스트저면패널(10)의 파일설치홀(13)을 관통하여 기초암반(도시않음)에 고정시키는 강관말뚝(20)과, 프리캐스트저면패널(10)에 삽입고정되어 강널말뚝(40)을 고정시키는 선단보호캡(30)과, 선단보호캡(30) 내측에서 좌우측으로 연속결합되어 가물막이벽(1)을 이루는 강널말뚝(40)과, 교각기둥(51)을 프리캐스트저면패널(10) 상면에서 고정시키는 교각기초콘크리트(50)와, 교각기초콘크리트(50) 주변의 프리캐스트저면패널(10)을 사석채움으로 되메우기하는 세굴방지용 사석(60)으로 구성된다.

상기 프리캐스트저면패널(10)은 교각기초의 형태에 따라서 육상에서 제작하여 수중의 바닥 토사지반(2) 상면에 안착되는 사각 또는 원형판체로, 외측 상면에는 빙둘러서 상부로 돌출되되, 상면 중심측이 하부로 요부형성된 강널말뚝거치홈(12)을 갖는 전단키돌부(11)가 형성되고, 중심측에는 일정간격으로 원형인 파일설치홀(13)이 형성되며, 파일설치홀(13)을 가로지르는 격자형상의 수평콘크리트보강보(14)가 형성된다.

상기 강관말뚝(20)은 상기 프리캐스트저면패널(10)의 파일설치홀(13)을 관통하여 파일 지지지반인 기초암반(도시않음)에 천공고정되되, 외주연과 파일설치홀(13) 사이에는 저면패널기초인 수중불분리콘크리트(54)와 강관파일인 강관말뚝(20)을 고정시켜 주는 원형차수재인 연결브라켓(21)이 설치되어 밀폐된다. 원형차수재인 연결브라켓(21)은 도 1 및 도 2 그리고 도 7에 명확하게 도시된 바와 같이, 파일설치홀(13) 상면에서 파일설치홀(13)에 고정설치된 강관말뚝(20) 외주연을 감싸 수중불분리콘크리트(54)의 건조전까지 강관말뚝(20)과 파일설치홀(13) 사이 틈새의 차수를 이루는 링체로 강관말뚝(20) 외주연에 억지끼움으로 고정되어 수중불분리콘크리트(54)에 매립고정된다.

상기 선단보호캡(30)은 상기 프리캐스트저면패널(10)의 전단키돌부(11)에 차수그라우팅(34) 작업으로 밀폐고정되게 삽입안착되는 판체로, 내외측에는 각각 상부로 수직절곡되는 내외측판(31,32)이 각각 형성되되, 상단부에는 각각 내외측체결홀(31a,32a)이 형성되며, 내외측판(31,32) 사이에는 지수판(33)이 안착고정된다.

상기 강널말뚝(40)은 기립된 수직판부(41)를 갖고, 수직판부(41)의 하단에는 내부지압용인 ㄴ형강(42)이 용접고정되되, 경우에 따라서는 ㄴ형강(42) 대신에 지수차단용철판(도시않음)을 사용할 수 있으며, 수직판부(41) 좌우측단에서 외측으로 사선절곡된 좌우측날개부(43,43a)를 갖고, 좌우측날개부(43,43a) 선단에는 절곡체결부(44,44a)를 각각 갖되, 수직판부(41)가 상기 선단보호캡(30)의 내외측판 (31,32)사이에서 내측체결홀(31a)과 외측체결홀(32a)에 순차적으로 기립되어 선단의 절곡체결부(44,44a)로 연속적으로 체결연장되며, 일측 우측날개부(43a) 선단과 인접된 타측 좌측날개부(43) 선단에는 중심에 체결홀(46a)을 갖는 체결용ㄴ형강(46)이 수평으로 용접고정되어 체결홀(46a)을 관통한 체결볼트(46b)로 상기 선단보호캡(30) 내외측판(31,32)의 내외측체결홀(31a,32a)에 체결고정되어 가물막이벽(1)을 형성하되, 가물막이벽(10)이 원형인 아닌 사각형체일 때에는 그 모서리 내측면에 각각 띠장(47)을 형성하고 내부보강에는 스트러트(버팀보,도시않음)를 형성 시킴이 바람직하다. 또한, 강널말뚝(40)은 경우에 따라서 선단보호캡(30) 없이 프리캐스트저면패널(10)의 전단키돌부(11)에 차수그라우팅(34) 작업으로 밀폐고정되게 삽입안착시킬 수도 있는바, 이럴 경우 해체시에는 전단키돌부(11) 선에서 수중용접으로 하단을 절단시킨다.

상기 교각기초콘크리트(50)는 상기 프리캐스트저면패널(10) 상면을 수중불분리콘크리트(54)로 타설하고, 수중펌프로 상기 강널말뚝(40)으로 이루어진 가물막이벽(1) 내부의 물(53)을 빼어내며, 수중불분리콘크리트(54) 상면에 레벨링콘크리트(52)를 타설하고, 그 상면에 교각기둥(51)을 지지하도록 타설된다.

상기 세굴방지용 사석(60)은 상기 강널말뚝(40)으로 이루어진 가물막이벽(1)을 해상크레인으로 해체하여 상기 프리캐스트저면패널(10)과 상기 교각기초콘크리트(50) 주변을 사석채움으로 되메워서 된다.

이와 같은 본 발명은, 일체식 프리캐스트저면패널(10)을 육상제작 및 인양하여 기초슬래브 하단인 수중의 토사지반(2)에 거치시키고, 그 위에 미리 제작된 강널말뚝(40)으로 연속체결시켜 벽체를 이루는 가물막이벽(1)을 안착고정시킴으로써, 측면 및 하부에서 내부로 유입되는 물을 차단하여 말뚝기초 및 교각기둥(51) 설치를 건식공간에서 작업함으로써 시공성 및 품질관리가 우수하고, 경제적으로 매우 저렴하게 이루어진다.

이러한 본 발명은 운반 및 거치가 용이하도록 자중을 최소화하여 육상에서 일체로 제작하는 프리캐스트저면패널(10)을 지반 하부의 유입수 차단용으로 사용하는 것이다.

또한, 물막이용 벽체인 가물막이벽(1)을 기존의 흙막이용인 강널말뚝(40)을 이용하여 육상에서 미리 제작하여 일체식 프리캐스트저면패널(10)에 거치시키는 것이고, 일체식 프리캐스트저면패널(10)에 강널말뚝벽을 거치할 수 있도록 하는 강관말뚝거치홈(12)과 수평하중에 저항하도록 하는 전단키인 전단키돌부(11)를 미리 설치하여 강널말뚝(40)의 안전성을 확보할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 시공이 마무리된 모습을 보인 측단면도,

도 2는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 시공시 가물막이벽이 프리캐스트저면패널에 고정설치된 모습을 보인 요부확대 측단면도,

도 3은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 강널말뚝과 선단보호캡의 체결모습을 보인 분리 사시도와 평면도,

도 4는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 프리캐스트저면패널이 시공된 모습을 보인 측단면도,

도 5는 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 프리캐스트저면패널의 모습을 보인 평면도와 측단면도,

도 6은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 선단보호캡에 강널말뚝이 체결되는 모습을 보인 요부확대 측단면도,

도 7은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 가물막이벽 내부의 물을 뽑아내는 모습을 보인 측단면도,

도 8은 본 발명 실시 예인 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조의 교각기둥과 교각기초콘크리트를 시공한 모습을 보인 측단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : 가물막이벽 2 : 토사지반

10 : 프리캐스트저면패널 11 : 전단키돌부

12 : 강널말뚝거치홈 13 : 파일설치홀

14 : 수평콘크리트보강보

20 : 강관말뚝 21 : 연결브라켓

30 : 선단보호캡 31,32 : 내외측판

31a,32a : 내외측체결홀 33 : 지수판

34 : 차수그라우팅

40 : 강널말뚝 41 : 수직판부

42 : ㄴ형강 43,43a : 좌우측날개부

44,44a : 절곡체결부 46 : 체결용ㄴ형강

46a : 체결홀 46b : 체결볼트

47 : 띠장

50 : 교각기초콘크리트 51 : 교각기둥

52 : 레벨링콘크리트 53 : 물

54 : 수중불분리콘크리트

60 : 세굴방지용 사석

Claims (1)

1. 교각기초의 형태에 따라서 육상에서 제작하여 수중의 바닥 토사지반 상면에 안착되는 사각 또는 원형판체로 외측 상면에는 빙둘러서 상부로 돌출되되 상면중심측이 하부로 요부형성된 강널말뚝거치홈을 갖는 전단키돌부가 형성되고, 중심측에는 일정간격으로 파일설치홀이 형성되며, 파일설치홀을 가로지르는 격자형상의 수평콘크리트보강보가 형성되는 프리캐스트저면패널과;

   상기 프리캐스트저면패널의 파일설치홀을 관통하여 파일 지지지반인 기초암반에 천공고정되되 외주연과 파일설치홀 사이에는 저면패널기초와 강관파일을 고정시켜 주는 원형차수재인 연결브라켓이 설치되는 강관말뚝과;

   상기 프리캐스트저면패널의 전단키돌부에 차수그라우팅작업으로 밀폐고정되게 삽입안착되는 판체로, 내외측에는 각각 상부로 수직절곡되는 내외측판이 각각 형성되되 상단부에는 각각 내외측체결홀이 형성되며, 내외측판 사이에는 지수판이 안착고정되는 선단보호캡과;

   기립된 수직판부를 갖고, 수직판부의 하단에는 ㄴ형강이 용접고정되며, 수직판부 좌우측단에서 외측으로 사선절곡된 좌우측날개부를 갖고, 좌우측날개부 선단에는 절곡체결부를 갖되 수직판부가 상기 선단보호캡의 내외측판 사이에서 내측체결홀과 외측체결홀에 순차적으로 기립되어 선단의 절곡체결부로 체결연장되며, 일측 우측날개부 선단과 인접된 타측 좌측날개부 선단에는 체결홀을 갖는 체결용ㄴ형강이 수평으로 용접고정되어 체결홀을 관통한 체결볼트로 상기 선단보호캡 내외측 판의 내외측체결홀에 체결고정되어 가물막이벽을 형성하는 강널말뚝과;

   상기 프리캐스트저면패널 상면을 수중불분리콘크리트로 타설하고, 수중펌프로 상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽 내부의 물을 빼며, 수중불분리콘크리트 상면에 수평을 조절하는 레벨링콘크리트를 타설하고, 그 상면에 교각기둥을 지지하도록 타설되는 교각기초콘크리트와;

   상기 강널말뚝으로 이루어진 가물막이벽을 해상크레인으로 해체하여 상기 프리캐스트저면패널과 상기 교각기초 주변을 사석채움으로 되메우는 세굴방지용 사석을 구비하는 거치식 강널말뚝 가물막이 설치구조.

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