KR101216511B1 - 일체식 교대 교량의 교대 시공방법 - Google Patents

일체식 교대 교량의 교대 시공방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일체식 교대 교량의 교대 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높고 넓은 형하공간이 필요한 경우에도 적용 가능한 일체식 교대 교량의 교대 시공방법에 관한 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 교대 시공 위치에 성토 작업을 실시하는 단계; 성토 상단부에서 일정 깊이로 선굴착한 후 말뚝을 항타하고 성토 상단부에 일정 깊이로 선굴착된 부분과 말뚝 사이의 공간에는 모래를 채우는 단계; 지반 위로 돌출된 말뚝에 말뚝의 상단부가 일정 길이로 노출되도록 케이싱 관을 삽입하는 단계; 케이싱 관의 높이까지 케이싱 교대를 시공하는 단계; 및 케이싱 교대의 상면에 고무패드를 설치한 다음 본교대를 시공하는 단계를 포함하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법이 제시된다.

Description

일체식 교대 교량의 교대 시공방법{Method for constructing a abutment of integral abutment bridge}
본 발명은 일체식 교대 교량의 교대 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 높고 넓은 형하공간이 필요한 경우에도 적용 가능한 일체식 교대 교량의 교대 시공방법에 관한 것이다.
일체식 교대 교량은 일반 조인트 교량에서 필수적으로 사용되는 교대의 신축이음장치와 교좌장치(교량 받침)를 제거하고 상부구조와 교대가 일체로 연결되어 상부구조의 온도변화에 의한 신축을 일렬로 시공된 파일의 유연한 거동과 교대의 배면토로 흡수, 처리함으로써 신축변위를 조절하는 교량으로서 무조인트 교량의 한 구조형식이다.
도 5는 일체식 교대 교량의 대표적인 구조형식을 나타낸 것이다.
일체식 교대 교량의 중요 구조요소는 높이가 낮은 교대(200, stub-type abutment), 무다짐 뒤채움(300), 일렬 파일기초(400), 접속슬래브(500), 받침슬래브(600), 신축조절장치(700, Cyclic control joint) 및 교대 앞사면(800) 등을 들 수 있고, 일반 조인트 교량과 비교할 때 구조형식상의 가장 큰 차이점은 상부구조와 교대의 일체구조화에 있다.
도 6은 일체식 교대 교량의 시공과정을 간략하게 순서대로 나타낸 것이다.
먼저 도 6의 (a)에서와 같이 교대부 위치에 성토 작업을 실시한다. 다음으로 (b)에서와 같이 성토 상단부를 일정 깊이로 굴착한 후 말뚝(400, H형강 말뚝)을 항타 또는 매입한다. 다음으로 (c)에서와 같이 1차 교대 벽체 콘크리트(200a)를 타설한다. 1차 교대 벽체(200a)는 말뚝(400) 머리가 매입되도록 시공되며 상면에는 상부구조(교량 거더 또는 빔)가 거치된다. 다음으로 (d)에서와 같이 거더(900)를 거치한다. 적용 가능한 거더(900)로는 이미 널리 사용되고 있는 프리플렉스 빔(Preflex beam), 피에스씨 빔(Prestressed concrete beam, PSC 빔)을 포함하여 이 분야에서 공지된 임의의 교량용 거더가 사용될 수 있다. 다음으로 (e)에서와 같이 바닥판(910) 및 2차 교대 벽체 콘크리트(200b)를 타설한다. 이때 날개벽이 동시에 시공된다. 다음으로 (f)에서와 같이 교대 배면의 뒤채움(300)을 실시한다. 마지막으로 (g)에서와 같이 교대(200)와 접속 슬래브(500)를 연결 시공한다.
상부구조와 교대가 일체화된 일체식 교대 교량은 일반 조인트 교량에 비해 설계가 단순하고, 신축이음장치 및 교량 받침이 불필요하므로 초기 공사비 및 유지관리비 감소되며, 종방향 하중 저항력이 증가되는 장점이 있다.
반면에 교대 배면의 작용토압을 감소시키기 위해 높이가 낮은 교대를 적용하고 교축방향 변위 발생에 대한 교대 및 말뚝의 안정성 확보를 위해 교대 앞사면을 둠에 따라 높고 넓은 형하공간(교량 하부 공간)이 필요한 경우에는 적용상 제한이 따른다는 단점이 있다.
본 발명은 높이가 낮은 교대 및 교대 앞사면으로 인해 높고 넓은 형하공간이 필요한 경우 적용상 제한이 따랐던 일체식 교대 교량의 적용상의 제한을 해소할 수 있는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 교대의 높이가 증가하더라도 교대와 일체화된 상부구조의 단부에 발생하는 부모멘트의 크기를 효과적으로 최소화시킬 수 있는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 교대 높이를 증가시키기 위해 적용된 케이싱 교대 배면의 토압이 증가되는 것을 효과적으로 완화시킬 수 있는 일체식 교대 시공방법을 제시하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 일체식 교대 교량의 교대를 신속하게 시공할 수 있는 방법을 제시하는 것이다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 교대 시공 위치에 성토 작업을 실시하는 단계; 성토 상단부에서 일정 깊이로 선굴착한 후 말뚝을 항타하고 성토 상단부에 일정 깊이로 선굴착된 부분과 말뚝 사이의 공간에는 모래를 채우는 단계; 지반 위로 돌출된 말뚝에 말뚝의 상단부가 일정 길이로 노출되도록 케이싱 관을 삽입하는 단계; 케이싱 관의 높이까지 케이싱 교대를 시공하는 단계; 및 케이싱 교대의 상면에 고무패드를 설치한 다음 본교대를 시공하는 단계를 포함하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법이 제시된다.
본 발명이 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 케이싱 교대를 시공하고 본교대를 시공하기 전에 케이싱 교대의 배면에 보강재를 설치한 후 일정 폭으로 잡석을 시공하고 그 외측으로 흙을 성토한 다음 흙을 다짐장비를 이용해 다짐하는 과정을 반복해 케이싱 교대의 배면에 뒤채움을 실시하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 케이싱 교대는 현장에서 거푸집을 조립하고 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 시공될 수 있다.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 케이싱 관 삽입 및 케이싱 교대 시공은, 직사각형 벽체 형상으로서 말뚝의 간격에 대응하여 일정 간격으로 말뚝 삽입공이 형성된 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대의 말뚝 삽입공에 말뚝이 삽입되도록 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대를 양중장비를 이용해 설치하는 방법으로 동시에 시공될 수 있다.
본 발명은 일체식 교대 교량의 적용상의 제한을 극복하여 높고 넓은 형하공간이 필요한 경우에도 일체식 교대 교량을 적용할 수 있도록 한다.
또한 높은 형하공간을 확보하기 위해 적용된 옹벽형식의 케이싱 교대를 본교대와 수평으로 분리함으로써 상부구조의 단부 부모멘트의 발생량을 효과적으로 최소화시킬 수 있다. 즉, 라멘형식의 교량에서는 교대의 높이가 증가함에 따라 상부구조와 대비한 교대의 상대적인 강성이 증가함으로써 단부 부모멘트가 증가하여 휨모멘트 저항용 철근량이 증가하는데, 본 발명에서는 교대를 상부구조와 일체화되는 본교대와 본교대와 수평으로 분리된 케이싱 교대로 분리함으로써 단부 부모멘트의 발생량을 효과적으로 최소화시킬 수 있고 이에 따라 케이싱 교대와 본교대의 휨모멘트 저항용 철근량을 절감할 수 있다.
또한 높아진 교대 높이에 따라 증가되는 교대 배면 토압을 효과적으로 저감할 수 있다. 또한 교대를 프리캐스트 콘크리트화함으로써 공기를 크게 단축시킬 수 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 따른 일체식 교대 교량의 교대 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 시공된 교대가 적용된 일체식 교대 교량을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 케이싱 교대의 뒤채움 구조를 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대를 나타낸 사시도이다.
도 5는 일체식 교대 교량의 대표적인 구조형식을 나타낸 것이다.
도 6은 일체식 교대 교량의 시공과정을 간략하게 순서대로 나타낸 것이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 일체식 교대 교량의 교대 시공방법을 순서대로 나타낸 것이다.
먼저, (a)에서와 같이 교대 시공 위치에 성토 작업을 실시한다.
다음으로, (b)에서와 같이 성토 상단부에서 일정 깊이로 말뚝 직경 이상으로 선굴착한 후 말뚝(11)을 항타한다. 말뚝(11)으로는 H-말뚝이 바람직하나 교량의 전장에 따라 강관말뚝, PHC말뚝, 기성콘크리트말뚝을 사용할 수도 있다. 말뚝(11)의 시공방법은 지반 조건, 주변 환경 및 경제성을 고려하여 항타 또는 이 분야에서 공지된 매입공법 중 임의로 선택되어 시공될 수 있다. 성토 상단부에 일정 깊이로 선굴착된 부분과 말뚝 사이의 공간에는 모래(11a)를 채워 말뚝(11)과 원지반을 분리함으로써 말뚝(11)이 유연하게 거동할 수 있도록 한다.
다음으로, (c)에서와 같이 지반 위로 돌출된 말뚝(11)에 케이싱 관(12)을 삽입한다. 케이싱 관(12)은 지반 위로 돌출된 말뚝의 상단부가 일정 길이로 노출될 수 있는 길이를 가진다. 케이싱 관(12)은 후술하는 케이싱 교대(13, 또는 헛교대)와 말뚝이 직접 접촉되지 않고 서로 분리되어 말뚝이 유연하게 거동할 수 있는 공간을 만들기 위한 것이다. 케이싱 관(12)과 말뚝(11) 사이의 공간에도 모래(11a)를 충전할 수 있다. 케이싱 관(12)의 재질에는 제한이 없으며 강관 또는 플라스틱관이 선택적으로 적용될 수 있다. 케이싱 관(12)으로는 케이싱 교대(13) 콘크리트와의 합성효과를 높이기 위해 주름관이 사용될 수 있다.
다음으로, (d)에서와 같이 케이싱 교대(13)를 시공한다. 케이싱 교대(13)는 상부구조와 일체화되어 상부구조의 신축변위를 말뚝으로 전달하는 기능을 하는 본교대가 아니라 보다 높은 형하공간을 확보하기 위해 교대의 높이를 높일 목적으로 사용되는 헛교대이다. 또한 케이싱 교대(13)는 일종의 직립형 옹벽으로서 종래 일체식 교대 교량에서 요구되었던 교대 앞사면을 불필요하게 한다. 케이싱 교대(13)는 말뚝(11)의 상단부가 노출되도록 케이싱 관(12)의 높이까지만 시공되며 현장에서 콘크리트를 타설하여 시공된다.
마지막으로, 케이싱 교대(13)의 시공이 완료된 후 즉 케이싱 교대 콘크리트가 충분히 경화한 후 (e)에서와 같이 케이싱 교대(13)의 상부에 본교대(15)를 시공한다. 본교대(15)에는 말뚝(11)의 상단부가 일정 깊이로 매입된다. 따라서 온도변화에 의해 상부구조에 발생하는 신축변위는 본교대(15)를 통해 말뚝(11)으로 전달되고 말뚝(11)의 유연한 거동으로 흡수, 조절하게 된다.
본교대(15)로부터 케이싱 교대(13)로 시공시 본교대의 자중인 수직하중만이 전달되고 시공후 부모멘트나 차량하중 등은 전달되지 않도록 이들을 분리하기 위해 본교대(15)와 케이싱 교대(13) 사이에는 고무 패드(14)가 설치된다.
한편, 본교대(15) 시공 후 거더(20)가 본교대(15)에 거치되며 그 이후의 바닥판(30) 및 2차 교대 벽체 콘크리트 타설, 본교대(15) 배면의 뒤채움 및 교대(15)와 접속 슬래브(40)의 연결 시공 등은 종래의 일체식 교대 교량의 시공과정에 동일하다. 또한 본교대와 거더를 일체구조화하기 위한 시공방법 역시 종래의 일체식 교대 교량의 시공과정에 동일하다. 이상에서 설명한 시공과정을 통해 시공된 일체식 교대 교량을 도 2에 나타내었다.
이상에서 설명한 것처럼 본 발명에서는 케이싱 교대를 적용하여 높고 넓은 형하공간의 확보가 가능하다. 즉, 케이싱 교대를 적용함으로써 말뚝의 유연성을 확보하면서 교대 높이를 증가시킬 수 있고 교축방향 변위 발생에 대한 교대 및 말뚝의 안정성 확보를 위해 요구되던 교대 앞사면의 기능을 일종의 직립형 옹벽인 케이싱 교대가 대체함으로써 교대 앞사면이 불필요하게 되며 교량의 거더 길이를 짧게 할 수 있어 경제적이고 넓은 형하공간을 확보할 수 있다. 그러나 교대의 높이가 증가함에 따라 교대 배면의 수동토압이 증가되는 단점이 있다. 이를 해소하기 위해 본 발명에서는 아래에서 설명하는 것처럼 케이싱 교대의 배면에 보강재를 설치하여 수동토압을 완화한다.
도 3은 본 발명에 따른 케이싱 교대의 뒤채움 구조를 상세하게 나타낸 단면도이다.
도 3에서와 같이 케이싱 교대(13)의 배면에 보강재(131)를 설치한 후 일정 폭으로 잡석(132)을 시공하고 그 외측으로 흙(133)을 성토한 다음 흙(133)을 다짐장비를 이용해 다짐하는 과정을 반복해 케이싱 교대(13)의 배면에 뒤채움을 실시한다. 보강재(131)는 인장력이 큰 스트립(폭이 좁고 길이가 긴 부재) 형상으로서 소재는 강재, 알루미늄, 플라스틱 또는 합성섬유가 될 수 있으며 보강재와 흙 사이의 마찰작용으로 토압을 감소시키게 된다. 따라서 케이싱 교대의 뒤채움부는 보강토 옹벽에서와 같이 보강재로 보강된 구조가 되고 잡석은 일종의 완충구간을 형성하므로 케이싱 교대로 전달되는 토압을 완화시킬 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대를 나타낸 사시도이다.
도 4에서와 같이 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대(13a)는 대략 직사각형 벽체 형상으로서 말뚝의 간격에 대응하여 일정 간격으로 말뚝 삽입공(135)이 형성되어 있다. 말뚝 삽입공(135)의 형상에는 제한이 없으며 삽입된 말뚝이 유연하게 거동할 수 있도록 필요한 공간을 확보할 수 있는 형상이면 된다. 그리고 배면에는 뒤채움 흙을 보강하기 위한 보강재를 설치하기 위한 고리(136)가 형성되어 있다.
이처럼 케이싱 교대의 시공 공기를 단축시키기 위해 케이싱 교대는 공장에서 미리 제작된 프리캐스트 콘크리트 부재가 될 수 있다. 이 경우 케이싱 관을 삽입하는 공정은 불필요하게 되며 말뚝 삽입공이 형성된 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대를 말뚝이 말뚝 삽입공에 삽입되도록 양중장비를 이용해 설치하는 것으로 케이싱 교대를 간편하게 시공할 수 있다.
위에서 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
11: 말뚝
12: 케이싱 관
13: 케이싱 교대
14: 고무패드
15: 본교대
20: 거더
30: 바닥판
40: 접속 슬래브

Claims (4)

  1. 교대 시공 위치에 성토 작업을 실시하는 단계;
    성토 상단부에서 일정 깊이로 선굴착한 후 말뚝을 항타하고 성토 상단부에 일정 깊이로 선굴착된 부분과 말뚝 사이의 공간에는 모래를 채우는 단계;
    지반 위로 돌출된 말뚝에 말뚝의 상단부가 일정 길이로 노출되도록 케이싱 관을 삽입하는 단계;
    케이싱 관의 높이까지 케이싱 교대를 시공하는 단계; 및
    케이싱 교대의 상면에 고무패드를 설치한 다음 본교대를 시공하는 단계를 포함하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    케이싱 교대를 시공하고 본교대를 시공하기 전에 케이싱 교대의 배면에 보강재를 설치한 후 일정 폭으로 잡석을 시공하고 그 외측으로 흙을 성토한 다음 흙을 다짐장비를 이용해 다짐하는 과정을 반복해 케이싱 교대의 배면에 뒤채움을 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    케이싱 교대는 현장에서 거푸집을 조립하고 철근을 배근한 후 콘크리트를 타설하여 시공되는 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    케이싱 관 삽입 및 케이싱 교대 시공은,
    직사각형 벽체 형상으로서 말뚝의 간격에 대응하여 일정 간격으로 말뚝 삽입공이 형성된 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대의 말뚝 삽입공에 말뚝이 삽입되도록 프리캐스트 콘크리트 케이싱 교대를 양중장비를 이용해 설치하는 방법으로 동시에 시공되는 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 교대 시공방법.
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