KR101330145B1 - 교량구조물의 교축방향 이동 시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벤트프레임시스템이 설치된 레일트랜스포터부 상에 교량구조물을 일체로 고정하여 교량의 교축방향으로 교량구조물을 수평 이동시켜 일괄 해체 및 교체하는 공법에 관한 것으로서, 특히 지반이 불량한 하천이나 깊은 계곡에 위치하는 교량의 해체 및 교체작업을 신속하게 하는데 적합한 교량구조물의 교축방향 이동시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템은, 하부벤트부; 레일트랜스포터와, 벤트프레임시스템과, 상기 벤트프레임시스템의 상면에 상부연결판이 고정설치되는 레일트랜스포터부; 상부프레임과, 상기 상부프레임에 교량의 상부구조물과 교각을 레일트랜스포터부에 일체화시키기 위한 교량구조물 고정유닛과, 상기 상부프레임의 캔틸레버부 슬라이딩 방지를 위해 상부연결판에 체결되는 슬라이딩방지용 볼트가 구비되는 상부구조 일체화 고정부;를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따른 급속 교량교체공법은 하부벤트부 설치단계; 격자형 상부 프레임 설치단계; 레일트랜스포터부 안착단계; 상부구조물 고정단계; 기존교량 상부구조물 상승단계; 기존교량 상부구조물 운반단계; 기존교량 상부구조물 해체 철거단계; 기존교량 교각부 해체 철거단계; 및 신설교량 설치단계;를 포함하여 교량구조물을 일괄 해체 및 교체할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

교량구조물의 교축방향 이동 시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법{longitudinal direction bridge structures carrying system and rapid replacing method of the bridge using the same}

본 발명은 벤트프레임시스템이 설치된 레일트랜스포터부 상에 교량구조물을 일체로 고정하여 교량의 교축방향으로 교량구조물을 수평 이동시켜 일괄 해체 및 교체하는 공법에 관한 것으로서, 특히 지반이 불량한 하천이나 깊은 계곡에 위치하는 교량의 해체 및 교체작업을 신속하게 하는데 적합한 교량구조물의 교축방향 이동시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법에 관한 것이다.

일반적으로 60,70년대에 건설된 교량구조물의 경우 시간에 따른 노후화 및 교통량의 증가로 인해 더 이상의 보수보강방법에 의해서는 교량의 공용수명을 보장하지 못해 기존교량을 해체하여 철거하고, 기존교량위치에 신설교량을 설치하는 경우가 증가하고 있으며, 또한 중동 IC 교량 화재사고와 같은 화재피해나 홍수에 의한 교량 피해와 같은 여러 가지 원인에 의해 사회적 재난사고 발생시 긴급 교량 교체작업이 요구되는 경우에 가장 중요한 점은 최단시간에 신속하고 안전하게 기존교량을 철거하고 그 위치에 신설교량을 대체시켜 본래의 기능을 갖도록 회복시키는 것이다. 이러한 교량의 급속 해체 및 교체공법으로 일본이나 미국 등 선진 외국에서는 SPMT(Self Propelled Modular Transporter)를 이용한 교량의 일괄 해체 및 교체공법이 주로 적용되어 왔다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, SPMT는 다축 플랫폼(platform)(110) 시스템으로 구성되는 대형 운반 차량장비로서 컴퓨터에 의해 무선 조정되며, 주로 교량과 같은 대형구조물 운반에 주로 쓰이는 장비이다. 이 공법은 도 1에서와 같이 SPMT 장비 상에 벤트프레임시스템(120)을 설치하여 기존교량의 상부구조물(B1)을 교축직각방향으로 SPMT 차량(100)으로 이동하여 일괄 해체 철거하고 미리 준비된 신설교량의 상부구조물(B2) 또한 교축직각방향 이동에 의해 일괄 설치하는 방법이다. 도 3에서와 같이, 미국 Utah주 I-80 교량 교체사례와 같이 SPMT 장비를 이용한 교량 교체공법이 적극 적용되고 있는 실정이다.

그러나 SPMT 장비를 이용한 교량의 일괄 해체 및 교체공법은 교량 하부구조의 제약조건이 없을 때, 즉 비교적 평탄한 평지일 때만 적용 가능한 공법으로 교량 하부구조가 지반이 불량한 하천이나 계곡인 경우에는 그 적용이 어렵다. 하천인 경우에는 대형장비인 SPMT 진입이 불가하고 계곡인 경우에는 장비 진입 도로를 만들기 위해서 방대한 산림훼손 및 토공량의 과다로 이 공법을 적용하기가 어렵다. 주지하는 바와 같이 대부분의 교량은 교량의 설치 목적상 지반이 불량한 하천이나 계곡 등에 주로 설치되는 관계로 SPMT를 이용한 일괄 해체 및 교체는 그 적용에 한계가 있다. 따라서 미국과 같이 평지가 많은 지형적 특성으로 인해 도로교차가 많은 지역에서는 SPMT를 이용한 교량의 일괄해체 및 교체가 긴급교량 교체공사로서 좋은 대안이 되지만 하천이나 계곡이 많은 지형특성이 있는 우리나라와 같이 적용에 한계를 가짐으로 인해 국내 지형적 특성을 고려한 교량의 일괄 해체 및 교체공법 기술개발이 끊임없이 요구되어 왔다. 전술한 바와 같이 SPMT를 이용한 교량교체공법은 하천 상에 위치하는 교량에는 적용이 어려운데 이는 교량의 교축직각방향으로 하천과 같은 장애물이 하부에 통과하기 때문이며, 이 공법은 비교적 평탄한 평지에서 교량의 교축직각방향으로 장비 이동이 가능한 경우에 적용가능하다. 따라서 첫 번째 기술개발에 요구되는 조건은 교축직각방향으로 SPMT 장비 이동이 불가한 교량에서의 교량 일괄 해체 및 교체를 위한 대안을 찾는 일이며, 이러한 경우에 유일한 대안으로 교량의 교축직각방향이 아닌 교축방향 이동에 의한 교량교체공법을 고려해야 한다는 것이다. 두 번째로 SPMT를 이용한 교량의 상부구조물을 일괄 이동하는 방법은 다축 플랫폼(110) 시스템으로 구성되는 SPMT에 벤트프레임시스템(120)이 연결되고 벤트프레임시스템(120) 상에 교량의 상부구조물(B1)(B2)이 안착되어 밑에서 중량물을 지지하는 하부지지방식으로 운반되는 시스템으로 되어 있는데 이는 교축방향 이동에서는 교량의 교각이 상부구조물(B1)(B2)의 하방에 위치되어 있어 SPMT 차량(100)이 이동을 할 수 없게 되므로 적용할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 기존교량 해체에서 상부구조물(B1)이 철거되고 난 후 교량의 하부구조물을 해체 철거하여야 하는데 하천 상에 위치하는 교량 교각을 해체하는 방법으로 가장 많이 쓰는 방법은 다이아몬드 와이어쏘(diamond wiresaw)에 의해 콘크리트를 여러 개의 세그먼트(segment)로 절단하고 절단된 콘크리트 세그먼트를 크레인에 인양 하역하여 처리하는 공법이 주로 사용되고 있다. 그러나 상기 공법은 코핑과 교각을 여러 개의 세그먼트로 분할 절단하여 처리하여야 하므로 해체에 많은 비용과 시간이 소요된다는 문제점이 있다.

일본국 공개특허공보 특개2006-233574(2006.09.07. 공개)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 교량 하부에 하천이 흐르는 경우나 계곡과 같은 지형적 제약을 가지는 지반이 불량한 위치에 존재하는 교량을 벤트프레임시스템이 설치된 레일트랜스포터부 상에 교량의 상부구조물을 일체로 고정하여 교량의 교축직각방향이 아닌 교축방향으로 상부구조물을 수평 이동시켜 신속하게 일괄 해체 및 교체할 수 있도록 하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템은, 하천을 비롯한 지반이 불량한 위치에서 레일트랜스포터 이동을 위한 복선레일을 교량의 양측으로 설치하기 위해 지반에 고정설치되는 하부벤트부; 상기 하부벤트부 상에 설치되는 레일트랜스포터와, 상기 레일트랜스포터의 상면에 설치되는 벤트프레임시스템과, 상기 벤트프레임시스템의 상면에 다공 형태의 너트홀이 형성된 상부연결판이 고정설치되는 레일트랜스포터부; 상기 레일트랜스포터부의 상부연결판 상면에 캔틸레버부가 위치되고 교량구조물을 교축방향으로 이동시키기 위해 교량의 상부구조물과 교각의 상면에 설치되는 상부프레임과, 상기 상부프레임에 교량의 상부구조물과 교각이 각각 고정되며 상기 교량의 상부구조물과 교각에 레일트랜스포터부를 일체화시키기 위한 상,하부 육각너트, 스터드볼트 상부판, 스터드볼트, 스터드볼트 하부판으로 이루어지는 교량구조물 고정유닛과, 상기 상부프레임의 캔틸레버부 슬라이딩 방지를 위해 상부연결판의 다공 형태 너트홀에 체결되는 슬라이딩방지용 볼트가 구비되는 상부구조 일체화 고정부;를 포함하여 구성된다.

상기 스터드볼트는 기존교량을 해체할 경우 교량의 상부구조물과 교각의 코핑부에 코어 천공 후 상부프레임과 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 스터드볼트는 기존교량이 있던 위치에 신설교량으로 교체할 경우 교량의 상부구조물과 교각의 코핑부에 하부측이 매입 형태로 설치되고 돌출된 상부측이 상부프레임과 각각 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 상부프레임은 격자형 또는 H형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 벤트프레임시스템(70)은 유압실린더와 높이조절용 스크류잭 중 적어도 어느 하나를 이용하여 높낮이가 조절되는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 급속 교량교체공법은, 교량구조물의 교축방향 이동을 위한 복선레일이 설치되는 하부벤트부를 교량의 양측으로 설치하는 하부벤트부 설치단계; 상기 교량구조물을 레일트랜스포터부와 일체화시키기 위해 교량구조물 고정유닛의 스터드볼트가 설치되는 위치에 코어를 천공하고 격자형 상부 프레임을 설치하는 격자형 상부 프레임 설치단계; 상기 레일트랜스포터부를 하부벤트부 상에 안착시키고 격자형 상부프레임의 캔틸레버부를 정확히 위치시키는 레일트랜스포터부 안착단계; 상기 격자형 상부프레임과 기존교량의 상부구조물(B)을 제1항의 교량구조물 고정유닛으로 연결하여 레일트랜스포터부와 일체화시키는 상부구조물 고정단계; 상기 레일트랜스포터부와 일체화된 기존교량의 상부구조물을 레일트랜스포터부의 유압시스템에 의해 상승시키는 기존교량 상부구조물 상승단계; 상기 레일트랜스포터부의 유압시스템에 의해 기존교량의 상부구조물이 상승된 상태에서 교량의 교축방향으로 레일트랜스포터를 이용하여 기존교량의 상부구조물을 이동시켜 파쇄처리장 또는 후방 제작장 중 적어도 어느 하나의 원하는 장소의 위치까지 수평 이동하는 기존교량 상부구조물 운반단계; 원하는 장소의 위치까지 이동된 상기 기존교량의 상부구조물을 레일트랜스포터부의 유압시스템에 의해 원하는 위치에 하강시켜 해체 철거하는 기존교량 상부구조물 해체 철거단계; 교량의 교각을 상기 상부구조물과 동일한 방법으로 상기 교량구조물 고정유닛으로 코핑부에 H형 상부프레임을 연결하여 레일트랜스포터부와 일체화시킨 후 교량의 교축방향으로 원하는 장소의 위치까지 이동시켜 해체 처리하는 기존교량 교각부 해체 철거단계; 및 상기 기존교량이 있던 위치에 신설교량의 상부구조물 및 교각을 상기 교량구조물 고정유닛으로 상부프레임에 각각 연결하여 레일트랜스포터부와 일체화시킨 후 상기 기존교량의 이동방향에 대하여 역방향으로 수평 이동시킨 다음 레일트랜스포터부의 유압시스템에 의해 정확히 하강시켜 안착시키는 신설교량 설치단계;를 포함하여 교량구조물을 일괄 해체 및 교체할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법에 의하면, 종래에는 선진국에서 주로 교량의 급속교체공법으로 사용하는 SPMT를 이용하는 교량의 일괄 해체나 교체방법이 비교적 평탄한 평지를 가지는 지형에서 교축직각방향 이동에 의한 교량의 해체나 교체만 가능하였으나, 벤트프레임시스템이 장착된 레일트랜스포터부를 이용함으로써 교량의 지형적 제약을 없애고 교량구조물의 상부구조물 및 교각의 코핑부와 레일트랜스포터부를 격자형 및 H형 상부프레임과 교량구조물 고정유닛으로 일체화시켜 교량을 세그먼트로 나누어 운반하는 것이 아니라 교량을 교축방향의 수평 이동에 의해 일괄적으로 급속 해체 및 교체할 수 있는 효과가 있다.

특히 지반이 불량한 하천이나 계곡에 위치하는 교량이라든가 철도나 전철이 통과하는 오버패스(overpass) 교량의 신속한 일괄 해체 및 교체가 가능하므로 공기 단축 및 이에 따른 공사비 절감과 교통 차단을 최소화할 수 있고, 지형적 환경 영향의 감소 및 교량 구간내 해체 및 교체 작업의 최소화로 작업자의 안전성을 개선할 수 있는 유용한 효과가 있다.

도 1은 종래의 SPMT 차량 장비를 이용한 교축직각방향 교량교체공법을 나타낸 도면.
도 2는 종래의 SPMT 차량을 나타낸 사시도로서, (a)는 SPMT 장비의 상승상태를 나타낸 도면, (b)는 SPMT 장비의 하강상태를 나타낸 도면.
도 3은 종래의 SPMT 차량 장비를 이용한 미국 Utah주 I-80 교량의 상부구조물 교체사례를 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에 따른 급속 교량교체공법을 설명하기 위한 도면.
도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템을 설명하기 위한 도면들.
도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 교량구조물의 상부구조 일체화 고정부를 설명하기 위한 도면들.

이하, 본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템 및 이를 이용하는 급속 교량교체공법에 대한 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세하게 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.

또한, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있고, 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략한다.

도 4는 본 발명에 따른 급속 교량교체공법을 설명하기 위한 도면이고, 도 5 내지 도 10은 본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템을 설명하기 위한 도면들이며, 도 11 및 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 교량구조물의 상부구조 일체화 고정부를 설명하기 위한 도면들이다.

도 4는 본 발명에 따른 급속 교량교체공법의 전체 개요도를 나타낸 것으로, 지반이 불량한 하천이나 계곡 상에 위치하는 기존교량을 상부구조물(B) 일체화 방식에 의한 레일트랜스포터부(2)를 이용해 교축방향으로 교량구조물 전체를 일괄 이동하여 주로 파쇄처리장이나 후방 제작장 역할을 하는 육상까지 운반 이동하여 신속히 파쇄 처리한다. 기존 교량의 파쇄처리가 끝난 후 동일한 위치에서 신설교량을 일괄 조립하여 해체와 동일한 방식에 의해 신설교량을 하천이나 계곡까지 기존교량의 이동방향에 대하여 역방향으로 이동하여 신설교량을 신속히 일괄 교체한다.

기존교량의 일괄 해체 및 교체를 3단계의 시공순서로 나타내면, 1단계로 상부구조 일체화 고정부(3) 설치, 2단계로 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 교량구조물 전체를 상승시킨 후 이동하는 단계, 3단계로 최종 원하는 위치까지 이동한 후 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)의 하강에 의해 교량구조물을 안착시키는 단계로 구성된다. 1단계의 상부구조 일체화 고정부(3) 설치에 대해서는 도 5 내지 도 8에 나타내었으며, 2단계와 3단계의 유압시스템(50) 상승 및 하강에 대해서는 도 9 (a) 및 (b)에 나타내었다.

도 5에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 교량구조물의 교축방향 이동시스템은 지반이 불량한 하천이나 계곡과 같은 지형적 영향을 해결하기 위해 지반에 고정설치되는 하부벤트부(1)와, 교량구조물의 수평이동 및 상승, 하강이 동시에 되는 레일트랜스포터부(2)와, 교량의 교각에 방해를 받지 않고 교량구조물의 교축방향 이동을 하기 위한 상부구조 일체화 고정부(3)로 구성된다.

우선, 교량의 교축방향, 즉 교량의 길이방향 양측에 레일트랜스포터(40)로 교량구조물을 운송할 수 있도록 하부벤트부(1)가 설치된다.

하부벤트부(1)는 전체적인 교량의 운반높이를 고려하여 레일트랜스포터(40)로 교량구조물을 운송할 수 있는 높이에 맞추어 다수의 하부벤트(10)가 지반에 항타 등에 의해 고정설치되고, 하부벤트(10)의 상면에 복수레일설치용 연결빔(20)이 고정설치된다. 상기 연결빔(20)의 형태는 신속하고 손쉬운 설치가 가능하도록 건설 현장에서 주로 쓰는 H빔의 형태로 사용하는 것이 바람직하며, 상기 연결빔(20)의 상면에 레일트랜스포터(40)를 교축방향으로 이동하기 위한 복선레일(30)이 고정설치된다.

레일트랜스포터부(2)는 교량의 교축방향 운반높이를 고려하여 레일트랜스포터(40)의 상면에 가설 벤트프레임시스템(70)이 적층으로 조립 설치되며, 상기 가설 벤트프레임시스템(70)의 형태는 다이아몬드 A형, 원형, 채널형 등 다양한 형태로 제작될 수 있다. 이때, 상기 벤트프레임시스템(70)은 후술하는 유압실린더(55)와 높이조절용 스크류잭(60) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 높낮이를 조절하게 된다.

상기 벤트프레임시스템(70)의 상면에는 다공 형태로 너트홀(81)이 형성된 상부연결판(80)이 고정설치된다. 상기 상부연결판(80)은 교량구조물을 교축방향으로 운반 이동시 발생할 수 있는 슬라이딩(sliding)을 방지하고, 상부구조물(B)의 하중을 레일트랜스포터부(2)에 원활하게 전달하기 위함이다.

또한, 상기 상부연결판(80)은 상부구조 일체화 고정부(3)의 캔틸레버부(470)와 결합하게 되며, 상기 캔틸레버부(470)의 결합의 형태는 다수의 슬라이딩방지용 볼트(460)에 의해 체결된다.

상기 레일트랜스포터(40)는 레일전동대차(45)에 교량구조물의 상승 및 하강을 위해 도 9에 나타낸 바와 같이 유압실린더(55)와 받침프레임(56)으로 이루어지는 유압시스템(50)이 설치되는 것이 특징이며, 통상의 레일전동대차(45)와 유압시스템(50)을 합쳐서 레일트랜스포터라 칭하며, 상기 레일트랜스포터(40)의 상면에 다수의 높이조절용 스크류잭(50)이 설치된다.

상부구조 일체화 고정부(3)는 교량구조물의 교축방향 이동을 위해 교량슬래브 바닥판이나 PSC Beam 구조나 U형 타입의 철도 하로교 등의 상부구조물(B)과 레일트랜스포터부(2)를 일체화시키기 위한 장치로서, 격자형 상부프레임(90)과 교량구조물 고정유닛(300) 및 슬라이딩방지용 볼트(460)로 구성되며, 상기 교량구조물 고정유닛(300)은 도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이 스터드볼트체결용 상,하부 육각너트(310), 스터드볼트 상부판(320), 스터드볼트(330), 스터드볼트 하부판(340)으로 이루어져 있다.

상기 상부구조 일체화 고정부(3)는 기존교량을 해체할 경우, 도 10의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 스터드볼트(330)가 설치될 위치에 먼저 코어를 천공하여 스터드볼트 삽입공(360)을 형성한 후 격자형 상부프레임(90)을 상부구조물(B)의 상면에 설치한다. 바람직하게는 시공의 효율성을 고려하여 상부구조물(B)의 하면까지 코어를 완전 관통하여 스터드볼트 삽입공(360)을 뚫어야 하며 완전 관통된 상기 스터드볼트 삽입공(360)에 스터드볼트(330)를 설치한 후 상기 격자형 상부프레임(90)의 상면에 스터드볼트 상부판(320)을 위치시켜서 스터드볼트(330)의 상단부에 끼우고 상기 스터드볼트(330)의 하단부에 스터드볼트 하부판(340)을 각각 끼운 후 육각너트(310)로 토크렌치(도시생략)를 이용하여 체결하면 상부구조물(B)이 견고하게 지지고정된다.

또한 신설교량으로 교체할 경우, 도 10의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이 해체가 아닌 신설인 관계로 관통형 코어를 천공할 수 없으므로 스터드볼트(330)의 하단부에 스터드볼트 하부판(340)을 끼운 후 육각너트(310)를 체결하여 신설교량 제조시 스터드볼트(330)의 하부측이 매몰되게 스터드볼트(330)를 매입형 형태로 설치하게 된다. 상기 신설교량은 도시는 하지 않았지만 통상적으로 동바리를 설치하고 거푸집을 제작한 다음 철근을 배근하고 콘크리트를 타설한 후 양생하여 제조하게 된다. 상기 매입형 형태로 설치된 스터드볼트(330)는 신설교량 제조시 철근을 배근할 때 철근에 결속한 후 콘크리트를 타설하여 양생함으로써 하부측이 매입되도록 설치되며, 신설교량 교체 후 외부로 돌출된 부분을 그라인더(G)로 절단 처리하게 된다. 이때, 상기 격자형 상부프레임(90)은 상부구조물(B)의 교량구조물의 폭보다 반드시 크게 설치되어 상부구조물(B)을 지지하여 운반할 수 있는 캔틸레버부(470)를 구성하여야 하며, 전술한 바와 같이 상기 캔틸레버부(470)는 관통공(91)을 통해 상부연결판(80)과 슬라이딩방지용 볼트(460)로 체결된다.

도 11은 본 발명에 따른 상부구조 일체화 고정부에 의한 전형적인 교량구조물의 설치 예를 나타낸 것으로, PSC Beam교의 경우 PSC 거더를 후방 제작장에서 일괄 제작하여 신설 이동하거나 철도교 하로형교의 주거더나 도로교의 연석 부분에 스터드볼트(330)를 매입형 형태로 상부구조물(B)에 설치하여 신설교량으로 교체를 하는 등의 방법이 있을 수 있으며, 이때 상기 스터드볼트(330)는 충분한 인발력을 확보할 수 있도록 매입길이 및 스터드볼트 상,하부판(320)(340)의 크기를 결정하는 것이 바람직하다.

도 12에 나타낸 바와 같이 교량의 교각 해체는 먼저 코핑부(C)에 코어를 천공하여 스터드볼트 삽입공(360)을 형성한 후 H형 상부프레임(95)을 코핑부(C) 상면에 설치하고 교량구조물 고정유닛(300)을 이용하여 교각의 코핑부(C)와 H형 상부프레임(95)을 일체화시키고 난 다음 상기한 상부구조물(B) 운반과 동일한 방법으로 해체 처리한다. 따라서, 종래의 다이아몬드 와이어쏘 절단 해체 공법에서와 같이 교각 본체를 여러 개의 세그먼트로 분할하지 않고 일괄해체가 가능하게 되어 교량의 하부구조물 해체에 소요되는 비용과 시간을 절감할 수 있다.

이와 같이 구성되는 교량구조물의 교축방향 이동 시스템을 이용하는 본 발명에 따른 급속 교량교체공법에 대하여 상세히 설명한다.

기존교량을 해체하여 철거할 경우, 1단계로 교량의 해체 및 교체에 대한 계획을 수립한다. 상기 계획은 공사 전, 공사 중, 공사 후를 포함하는 종합적인 계획을 의미하며, 공사 전 계획으로는 사전에 공사기간 중의 기상 조건, 지형조건, 공사장 주변의 민원 발생 여부, 통신관과 같은 지하매설물의 유무 확인을 포함하여 철저한 사전조사로 안전하면서도 경제적인 공사계획을 수립한다. 특히, 해체 및 교체공사와 같은 건설공사는 진동, 소음, 비산먼지와 같은 문제로 인해 주변 민원발생으로 인한 공사중단사례가 빈번하므로 이에 대한 세심한 주의를 기울여 계획을 수립하여야 한다. 또한 공사 중 계획으로는 운반체 이동에 따르는 안전문제, 인력배분 문제, 장비운용의 문제, 폐기물의 파쇄 및 처리방법에 대한 계획을 수립하고, 아울러 볼트 홀의 위치나 운반높이에 따르는 벤트프레임시스템(70)의 설치 높이에 대해서도 정밀한 측량을 토대로 오차를 최소화하여야 한다. 즉 높이조절용 스크류잭(60)의 높이, 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)의 상승높이를 전체적으로 고려하여 가설 벤트프레임시스템(70)의 설치 높이를 결정하여야 한다. 공사 후 계획으로는 해체공사를 할 때 기존교량에 대한 콘크리트 구조물을 파쇄하여 폐기물 처리하므로 사후 유지관리가 필요 없지만 신설되는 교체공사는 공사 후에 공사에 따른 신설교량의 파손 여부, 균열 발생 여부 등을 면밀히 체크하여 필요하다면 보강조치를 실시하는 계획을 수립한다. 2단계로 교량의 하부에 교량구조물의 교축방향 이동을 위하여 교량의 길이방향 양측에 다수의 하부벤트(10)를 수직으로 설치하고, 상기 하부벤트(10)의 상면에 복선레일설치용 연결빔(20) 및 레일트랜스포터 이동용 복선레일(30)을 설치한다. 3단계로 레일트랜스포터(40)에 상부구조물(B) 지지를 위한 벤트프레임시스템(70) 및 높이조절용 스크류잭(60)이 설치된 레일트랜스포터부(2)를 하부벤트부(1) 상에 안착시킨다. 4단계로 교량구조물의 상부에 코어를 천공하고 격자형 상부프레임(90) 또는 H형 상부프레임(95)을 설치한 후 교량구조물 고정유닛(300)으로 상부구조물(B)을 일체화시키고, 아울러 레일트랜스포터부(2)의 상부연결판(80)과 상부프레임(90)(95)의 캔틸레버부(470)를 슬라이딩방지용 볼트(460)로 체결 연결한다. 5단계로 해체될 교량의 상부구조물(B) 전체를 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 원하는 운반 높이까지 상승시킨다. 6단계로 교량의 상부구조물(B) 전체가 상승된 상태에서 상부구조물(B)을 교축방향으로 해체처리장이나 후방 제작장 중 적어도 어느 하나의 원하는 장소의 위치까지 이동시킨다. 7단계로 교량의 상부구조물(B) 전체를 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 하강시켜 원하는 장소의 위치에 안착시킨 후 브레이커나 크러셔와 같은 콘크리트 구조물 파쇄장비(도시생략)를 이용하여 해체 처리한다. 8단계로 교량의 교각을 상기의 상부구조물(B)과 동일한 방법으로 교각의 코핑부(C)를 교량구조물 고정유닛(300)으로 일체화시킨 후 원하는 장소의 위치까지 이동시켜 해체 처리한다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 기존교량의 해체 철거가 종료되면 신설교량으로 교체 작업할 경우 기존교량의 해체 작업과 동일한 방법에 의해 행한다. 본 발명에 따른 레일트랜스포터부(2)와 교량의 상부구조물(B)을 교량구조물 고정유닛(300)으로 일체화시켜 교축방향 수평이동에 의한 신설교량 교체 작업이 기존교량 해체 작업과 다른 점은 도 10에 나타낸 바와 같이 교량구조물 고정유닛(300)을 코어 천공에 의해 스터드볼트 삽입공(360)을 형성하여 결합하는 방식이 아닌 매입형 형태로 하여 상부구조 일체화 고정부(3)를 형성한다는 점이며, 이에 대한 실시예는 도 11에 나타내었다. 상기 신설교량 교체 작업의 경우에 교대 및 교각의 시공이 선행되어야 하는데 이는 최근 건설현장에서 많이 적용되고 있는 조립식 교각의 형태로 시공할 수도 있으나, 이는 본 발명의 범주를 벗어나는 영역이라고 판단되어 구체적인 설명을 생략한다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

1 : 하부벤트부 2 : 레일트랜스포터부
3 : 상부구조 일체화 고정부
10 : 하부벤트 20 : 연결빔
30 : 복선레일 40 : 레일트랜스포터
45 : 전동레일대차 50 : 유압시스템
55 : 유압실린더 56 : 받침프레임
60 : 높이조절용 스크류잭 70 : 벤트프레임시스템
80 : 상부연결판 81 : 너트홀
90, 95 : 상부프레임 91 : 관통공
300 : 교량구조물 고정유닛 310 : 육각너트
320 : 스터드볼트 상부판 330 : 스터드볼트
340 : 스터드볼트 하부판 360 : 스터드볼트 삽입공
460 : 슬라이딩방지용 볼트 470 : 캔틸레버부
B : 상부구조물 C : 코핑부
G : 그라인더

Claims (6)

1. 하천을 비롯한 지반이 불량한 위치에서 레일트랜스포터(40) 이동을 위한 복선레일(30)을 교량의 양측으로 설치하기 위해 지반에 고정설치되는 하부벤트부(1);
   상기 하부벤트부(1) 상에 설치되는 레일트랜스포터(40)와, 상기 레일트랜스포터(40)의 상면에 설치되는 벤트프레임시스템(70)과, 상기 벤트프레임시스템(70)의 상면에 다공 형태의 너트홀(81)이 형성된 상부연결판(80)이 고정설치되는 레일트랜스포터부(2);
   상기 레일트랜스포터부(2)의 상부연결판(80) 상면에 캔틸레버부(470)가 위치되고 교량구조물을 교축방향으로 이동시키기 위해 교량의 상부구조물(B)과 교각의 상면에 각각 설치되는 상부프레임(90)(95)과, 상기 상부프레임(90)(95)에 교량의 상부구조물(B)과 교각이 각각 고정되며 상기 교량의 상부구조물(B)과 교각에 레일트랜스포터부(2)를 일체화시키기 위한 상,하부 육각너트(310), 스터드볼트 상부판(320), 스터드볼트(330), 스터드볼트 하부판(340)으로 이루어지는 교량구조물 고정유닛(300)과, 상기 상부프레임(90)(95)의 캔틸레버부(470) 슬라이딩 방지를 위해 상부연결판(80)의 다공 형태 너트홀(81)에 체결되는 슬라이딩방지용 볼트(460)가 구비되는 상부구조 일체화 고정부(3);를 포함하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 스터드볼트(330)는 기존교량을 해체할 경우 교량의 상부구조물(B)과 교각의 코핑부(C)에 코어 천공 후 상부프레임(90)(95)과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스터드볼트(330)는 기존교량이 있던 위치에 신설교량으로 교체할 경우 교량의 상부구조물(B)과 교각의 코핑부(C)에 하부측이 매입 형태로 설치되고 돌출된 상부측이 상부프레임(90)(95)과 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 상부프레임(90)(95)은 격자형 또는 H형 중 어느 하나의 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 벤트프레임시스템(70)은 유압실린더(55)와 높이조절용 스크류잭(60) 중 적어도 어느 하나를 이용하여 높낮이가 조절되는 것을 특징으로 하는 교량구조물의 교축방향 이동시스템.
6. 교량구조물의 교축방향 이동을 위한 복선레일(30)이 설치되는 하부벤트부(1)를 교량의 양측으로 설치하는 하부벤트부 설치단계;
   상기 교량구조물을 레일트랜스포터부(2)와 일체화시키기 위해 교량구조물 고정유닛(300)의 스터드볼트(330)가 설치되는 위치에 코어를 천공하고 격자형 상부 프레임(90)을 설치하는 격자형 상부 프레임 설치단계;
   상기 레일트랜스포터부를(2) 하부벤트부(1) 상에 안착시키고 격자형 상부프레임(90)의 캔틸레버부(470)를 정확히 위치시키는 레일트랜스포터부 안착단계;
   상기 격자형 상부프레임(90)과 기존교량의 상부구조물(B)을 제1항의 교량구조물 고정유닛(300)으로 연결하여 레일트랜스포터부(2)와 일체화시키는 상부구조물 고정단계;
   상기 레일트랜스포터부(2)와 일체화된 기존교량의 상부구조물(B)을 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 상승시키는 기존교량 상부구조물 상승단계;
   상기 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 기존교량의 상부구조물(B)이 상승된 상태에서 교량의 교축방향으로 레일트랜스포터(40)를 이용하여 기존교량의 상부구조물(B)을 이동시켜 파쇄처리장 또는 후방 제작장 중 적어도 어느 하나의 원하는 장소의 위치까지 수평 이동하는 기존교량 상부구조물 운반단계;
   원하는 장소의 위치까지 이동된 상기 기존교량의 상부구조물(B)을 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 원하는 위치에 하강시켜 해체 철거하는 기존교량 상부구조물 해체 철거단계;
   교량의 교각을 상기 상부구조물(B)과 동일한 방법으로 상기 교량구조물 고정유닛(300)으로 코핑부(C)에 H형 상부프레임(95)을 연결하여 레일트랜스포터부(2)와 일체화시킨 후 교량의 교축방향으로 원하는 장소의 위치까지 이동시켜 해체 처리하는 기존교량 교각부 해체 철거단계; 및
   상기 기존교량이 있던 위치에 신설교량의 상부구조물(B) 및 교각을 상기 교량구조물 고정유닛(300)으로 격자형 및 H형 상부프레임(90)(95)에 각각 연결하여 레일트랜스포터부(2)와 일체화시킨 후 상기 기존교량의 이동방향에 대하여 역방향으로 수평 이동시킨 다음 레일트랜스포터부(2)의 유압시스템(50)에 의해 정확히 하강시켜 안착시키는 신설교량 설치단계;를 포함하여 교량구조물을 일괄 해체 및 교체할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 급속 교량교체공법.

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