KR101503816B1

KR101503816B1 - 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법

Info

Publication number: KR101503816B1
Application number: KR1020130078643A
Authority: KR
Inventors: 김기현
Original assignee: 컨텍이앤씨 주식회사
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-03-18
Also published as: KR20150005179A

Abstract

포스트텐션(Post-tension) 방식으로 시공된 교량의 쉬스관(Sheath Tube)을 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트로 충진하는 진공 그라우팅(Vacuum Grouting) 공법에서, 중간 배기구를 이용하여 쉬스관 내의 잔류공기를 완전히 제거한 후 쉬스관 내부를 밀실하게 충진할 수 있고, 또한, 포스트텐션 방식으로 시공된 교량 시공시 진공 그라우팅 작업 중에 기설치된 잔류공기 측정센서에서 전송되는 데이터에 따라 그라우팅 품질관리를 수행함으로써, 교량의 준공 후 인장 PS 강재의 부식으로 인한 파단으로 교량이 붕괴되는 사고를 미연에 방지하고, 교량의 수명을 연장할 수 있으며, 또한, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 소형 단일 믹서기를 사용함으로써 PC 그라우트 주입 장비의 규모를 줄일 수 있는, 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법이 제공된다.

Description

포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법 {VACUUM GROUTING METHOD FOR FILLING POST-TENSIONED CONCRETE GROUT IN SHEATH TUBE OF POST-TENSIONED BRIDGE}

본 발명은 진공 그라우팅 공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 포스트텐션(Post-Tension) 방식으로 시공된 교량의 쉬스관(Sheath Tube)을 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트로 충진하는 진공 그라우팅(Vacuum Grouting) 공법에 관한 것이다.

최근 고속도로, 국도 및 지방도로에 PS(Pre Stressed) 강재(강연선 또는 강봉)를 이용한 프리스트레스트 콘크리트 교량이 활발하게 시공중에 있다. 이러한 프리스트레스트 콘크리트 교량은 프리스트레스의 도입 시기에 따라 프리텐션(Pre-Tension) 공법 및 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 구분되며, 여기서, 프리스트레스는 콘크리트의 취약적 결점을 보완하기 위해 인장응력이 생기는 부분에 미리 압축력을 주어 인장응력을 증가시키는 힘을 말한다.

구체적으로, 프리텐션(Pre-Tension) 공법은, PS 강재를 긴장한 상태에서 콘크리트의 타설 경화에 의해 프리스트레스가 도입되는 방식에 의해 해당 구조물에 압축력을 제공하는 공법을 말하며, 또한, 포스트텐션(Post-Tension) 공법은 교량이 설계된 긴장재(Tendon)의 선형에 따라 쉬스관을 매립한 후, 상부공 콘크리트를 타설 경화하고, 이후 쉬스관에 PS 강재를 삽입하여 유압잭으로 프리스트레스를 도입하는 공법으로서, 특히, PS 강재의 긴장 후 쉬스관 내의 빈 공간을 그라우트로 충진하여 교량을 완성시키는 공법을 말한다.

전술한 두 가지 프리스트레스 도입 방법 중에서 프리텐션 공법은 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)와 콘크리트가 공극 없이 밀착된 상태이지만, 포스트텐션 공법은 콘크리트를 타설한 다음에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입하고, 이후 그라우팅을 실시하므로, 시간의 경과에 따라 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호해야 할 쉬스관 내 그라우팅 상태가 불량해질 수 있다.

따라서 현재 프리스트레스트 콘크리트 교량의 건설은 거의 대부분 포스트텐션(Post-Tension) 공법으로 시공되었기 때문에 충분한 그라우팅이 이루어져야만 쉬스관 내의 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 보호할 뿐만 아니라 그 성능을 발휘할 수 있다.

한편, 도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면으로서, 도 1a는 포스트텐션 교량의 수직단면도이고, 도 1b 및 도 1c는 각각 도 1a의 A-A 라인을 절개선으로 하는 PSC 거더교 및 PSC Beam 교의 단면도이고, 도 1d는 도 1a의 B-B 라인을 절개선으로 하는 단면도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량(10) 내에는 쉬스관(20)이 삽입되어 있는데, 예를 들면, 도 1b 및 도 1c에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(10a) 및 PSC Beam 교(10b) 내에는 다수의 쉬스관(20)이 삽입되어 있다. 또한, 도 1d에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20) 내에는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)가 삽입되고, PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트(40)로 충진하게 된다.

여기서, PC(Post-tensioned Concrete) 그라우팅(Grouting)이란 쉬스관 또는 덕트(duct)에 삽입된 강연선을 긴장한 후, 이를 염화물과 같은 외부의 유해한 물질로부터 보호하기 위하여 시멘트계 재료를 사용하여 덕트를 밀실하게 채우는 작업을 말한다.

특히, 포스트텐션(PC) 구조물, 예를 들면, PC 교량(10)은 인위적으로 압축력을 재하하여 균열을 효율적으로 제어하기 때문에 RC(reinforce concrete) 구조물에 비하여 높은 내구성능을 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 하지만, 최근 해외에서는 PC 구조물의 부식피해 사례를 통해 PC 구조물(10)의 사용수명이 강연선(30)의 부식 방지와 직접적인 연관이 있다는 것이 인지되었다. 이에 따라 PC 구조물(10)의 내구성을 확보하기 위하여 설계, 재료, 상세 및 시공방법에 많은 개선이 수행되고 있으며, 특히, PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 보호하는 마지막 수단인 그라우트(40)는 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)의 부식을 방지할 수 있는 가장 효율적인 공정으로 인식되어 그 중요성이 강조되고 있다. 이는 그라우트(40) 공극의 발생을 방지하여 쉬스관(20)을 완전 충전한다면 PS 강재(강연선 또는 강봉)(30)를 외부 유해물질로부터 분리시킬 수 있어 부식이 발생하지 않기 때문이다.

예를 들면, 최근 해외의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 교량 붕괴사고의 가장 중요한 원인이 교량에서 PS 강재의 부식으로 규명된 사례가 다수 조사되어, 이에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한, 국내의 경우, 교량 준공이 30~40년이 경과된 프리스트레스트 교량의 상태는 균열, 백태, 철근노출 등 외형적인 보수보강이 지속적으로 이루어지고 있으며, PSC 거더교 또는 PSC Beam교는 준공 년한이 그 이상 경과되어 설계하중의 증가, 교량의 노후화에 따라 교량 내부의 인장 PS 강재 상태를 조사하지 못한 상태에서 교량의 외형적인 보강 방법에만 의존하고 있다.

한편, RC(Reinforce Concrete) 구조물의 부식(Corrosion)은 콘크리트 속 철근이 침투한 염화물 등과 반응하여 발생하는 산화(Oxidation) 현상을 의미한다. 이러한 RC 구조물 경우, 부식에 의해 구조적 결함이 생기기 전에 RC 구조물에서는 녹물발생, 박리현상 등의 사용성 문제가 발생하며 대부분 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미치지 않는다. 하지만, 상기 PC 구조물(10)의 부식은 수소원자가 철근분자에 침투하여 발생하는 응력부식(Stress Corrosion)의 형태인 수소취화(Hydrogen Embrittlement) 현상을 말한다. 이러한 현상은 주로 고강도 강재에서 발생하며, 이러한 피해가 누적될 경우 부식현상과 같은 녹물(rust)이나 균열과 같은 시각적 경고 없이 취성이 파괴되는 특징이 있다. 따라서 상기 PC 구조물(10)에서 부식이 진행될 경우, 손상에 대한 평가가 어려우나 손상이 누적될 경우, 구조물의 안전성에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.

한편, 최근 상기 그라우트 충진을 위해서 예를 들면, 일본 공개특허번호 제2002-309777호, 일본 공개특허번호 제2005-133397호, 일본 공개특허번호 제2006-132201호 및 일본 공개특허번호 제2010-222809호에 개시된 바와 같이, 진공 그라우팅 공법이 개발되고 있다.

도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.

종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량(10)의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 쉬스관(20)의 만곡부 등에서 그라우트(40)가 미충진되는 경우가 발생할 수 있고, 이에 따라, 도 3에 도시된 바와 같이, 쉬스관(20) 내에서 강연선(30)이 부식이 발생할 우려가 있다.

이러한 그라우팅 작업시 재료 및 시공방법에 대한 철저한 품질관리를 실시하여야 하나, 이를 준수하지 못하는 경우가 많으므로 불충분한 그라우트 충진은 쉬스관(20) 내의 공극을 형성하여 인장 PS 강재(30)의 부식을 초래하게 된다는 문제점이 있다. 또한, 그라우트의 물-시멘트비는 최대 50%로 규정되어 있지만, 그라우트 작업시 이를 판단할 근거가 없고 불확실하며, 작업을 수월하게 하기 위해 물의 비율을 높이므로 블리딩 현상이 발생하고, 이로 인한 공극도 다수 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

일본 공개특허번호 제2002-309777호(공개일: 2002년 10월 23일), 발명의 명칭: "PC 구조물의 덕트 내의 그라우트의 주입 충전 방법과 그라우트의 주입 충전 장치 및 그라우트 충전 확인용 덕트" 일본 공개특허번호 제2005-133397호(공개일: 2005년 5월 26일), 발명의 명칭: "PC 구조물의 케이블 쉬스관 내의 그라우트 주입 장치 및 그라우트 주입 공법" 일본 공개특허번호 제2006-132201호(공개일: 2006년 5월 25일), 발명의 명칭: "PC 구조물에 있어 진공 공정을 포함하는 케이블 쉬스관 내의 그라우트 주입 공법" 일본 공개특허번호 제2010-222809호(공개일: 2010년 10월 7일), 발명의 명칭: "기설 PC 구조물에 있어 케이블 쉬스관 내의 그라우트 재충전 방법"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 포스트텐션 방식으로 시공된 교량의 쉬스관을 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트로 충진하는 진공 그라우팅 공법에서 중간 배기구를 이용하여 쉬스관 내의 잔류공기를 완전히 제거한 후 쉬스관 내부를 밀실하게 충진할 수 있는, 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 포스트텐션 방식으로 시공된 교량 시공시 진공 그라우팅 작업 중에 기설치된 잔류공기 측정센서에서 전송되는 데이터에 따라 그라우팅 품질관리를 수행함으로써, 교량의 준공 후 인장 PS 강재의 부식으로 인한 파단으로 교량이 붕괴되는 사고를 미연에 방지하고, 교량의 수명을 연장할 수 있는, 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 소형 단일 믹서기를 사용함으로써 PC 그라우트 주입 장비의 규모를 줄일 수 있는, 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 포스트텐션 교량(Post-Tensioned Bridge)의 쉬스관(Sheath Tube) 내부 충진을 위한 진공 그라우팅(Vacuum Grouting) 공법에 있어서, a) 쉬스관의 배출구 및 상부면에 각각 형성된 배기구 및 중간 배기구를 막고 상기 쉬스관 내부를 밀폐시키는 단계; b) 상기 쉬스관 후단에 설치된 진공펌프를 가동하여 상기 쉬스관 내부를 진공 감압하는 단계; c) 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되는 단일 믹서기를 통해 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트를 압송 공급하는 단계; d) 주입펌프를 가동하여 주입호스를 통해 상기 쉬스관 내에 상기 PC 그라우트를 주입하는 단계; e) 상기 PC 그라우트가 배출호스에 도달시 상기 진공펌프를 정지하고, 상기 PC 그라우트의 주입을 정지시키는 단계; f) 상기 배기구 및 중간 배기구를 개방하여 상기 쉬스관 내의 잔류공기를 배출하는 단계; g) 상기 배기구 및 중간 배기구를 막고 상기 PC 그라우트를 재주입하는 단계; h) 상기 쉬스관 내부를 재가압하여 상기 PC 그라우트의 충진을 완료하는 단계를 포함하되, 상기 중간 배기구는 상기 쉬스관 내에 연결되어 상기 쉬스관 내의 잔류공기를 배기하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 f) 단계에서 상기 쉬스관의 주입구와 배출구 및 상기 중간 배기구에 잔류공기 측정센서를 설치하여 공기압으로 상기 쉬스관의 체적을 측정하여 적절한 PC 그라우트량을 미리 확인하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 c) 단계의 단일 믹서기는 1개의 믹서기로 상기 PC 그라우트를 교반하고, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 상기 PC 그라우트를 압송하는 소형 믹서기일 수 있다.

여기서, 상기 b) 단계에서 상기 쉬스관의 주입구 및 배출구에 각각 설치된 제1 및 제2 압력계)에 의해 상기 쉬스관 내의 감압 상태를 확인하고, 상기 쉬스관 내부를 -0.08~-0.09MPa까지 감압하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 e) 단계에서 상기 제1 및 제2 압력계가 -0.08~-0.09MPa 범위에 있도록 조절하고, 상기 배출호스를 통해 상기 PC 그라우트를 배출하고, 상기 PC 그라우트의 주입을 정지시킬 수 있다.

여기서, 상기 f) 단계에서 상기 잔류공기를 제거하기 위해 상기 잔류공기가 가장 많이 발생되는 곳에 상기 중간 배기구를 설치하고, 상기 중간 배기구에 진공 펌프 또는 진공기를 연결하여 상기 쉬스관 내의 잔류공기를 제거할 수 있다.

여기서, 상기 h) 단계에서 상기 쉬스관 내부를 0.5MPa까지 재가압하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 포스트텐션 방식으로 시공된 교량의 쉬스관을 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트로 충진하는 진공 그라우팅 공법에서 중간 배기구를 이용하여 쉬스관 내의 잔류공기를 완전히 제거한 후 쉬스관 내부를 밀실하게 충진할 수 있다.

본 발명에 따르면, 포스트텐션 방식으로 시공된 교량 시공시 진공 그라우팅 작업 중에 기설치된 잔류공기 측정센서에서 전송되는 데이터에 따라 그라우팅 품질관리를 수행함으로써, 교량의 준공 후 인장 PS 강재의 부식으로 인한 파단으로 교량이 붕괴되는 사고를 미연에 방지하고, 교량의 수명을 연장할 수 있다.

본 발명에 따르면, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 소형 단일 믹서기를 사용함으로써 PC 그라우트 주입장비의 규모를 줄일 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내의 그라우팅 미충진을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 종래의 기술에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 결함을 예시하는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법의 동작흐름도이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법에 사용되는 믹서기를 나타내는 정면도 및 측면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 a)는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법이 적용되는 PSC 거더교(300a)를 나타내고, 도 4의 b)는 PSC BEAM 교(300b)를 나타내며, 도 4의 c)는 PSC 거더교(300a) 또는 PSC BEAM 교(300b)에 적용되는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.

도 4의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, PSC 거더교(300a) 및 PSC BEAM교(300b)에는 각각 다수의 쉬스관(310)이 삽입되고, 상기 쉬스관(310) 내에 인장 PS 강재(강연선 또는 강봉)를 삽입한 후, 상기 쉬스관(310)을 PC 그라우트(400)로 충진하게 된다.

여기서, PC 그라우팅의 경우, 프리스트레스트 콘크리트 교량(PSC GIRDER 교량, PSC BEAM 교량) 시공시 이루어지는 수많은 작업공종 중 하나로서, 현장에서 작업 매뉴얼에 의해 이루어지는 공정이다. 여기서, PC 그라우트(400)는 시멘트, 물, 혼화제로 구성된다. 현재 그라우트는 약 40~45%의 물-시멘트비로 유동성 및 팽창성이 있는 혼화제를 시멘트 질량의 1% 비율로 배합하여 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 PC 그라우트는 프리스트레싱이 끝난 후 가능한 빨리 수행하여야 한다.

본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 도 4c에 도시된 바와 같이, 포스트텐션 방식 교량(300)의 쉬스관(310)의 전단 주입구 부분에 주입펌프(110)가 설치되고, 쉬스관(310)의 후단 배출구 부분에 진공펌프(190)가 설치되며, 상기 쉬스관(310)에 수직 방향으로 적어도 하나 이상의 중간 배기구(210)가 설치되며, 상기 중간 배기구(210)에 잔류공기 측정센서(220) 및 중간 배기구 개폐밸브(230)가 설치된다. 이때, 상기 중간 배기구(210)는 진공기(240) 또는 진공펌프에 의해 진공이 형성되고, 잔류공기를 배출할 수 있다. 또한, 상기 잔류공기 측정센서(220)는 상기 쉬스관(310)의 전단 주입구 부분 및 쉬스관(310)의 후단 배출구 부분에도 설치된다.

다시 말하면, 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 제거하기 위해 잔류공기가 가장 많이 발생 예상되는 곳에 중간 배기구(210)를 설치하여 상기 중간 배기구(210)에 진공기(240) 또는 진공 펌프를 연결하여 잔류공기를 제거할 수 있고, 이에 따라 밀실한 그라우트가 되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법에서, 먼저, 공기압으로 쉬스관(310)의 체적을 측정하여 적절한 그라우트량을 미리 확인함으로써 밀실한 그라우트가 될 수 있도록 하며, 또한, 쉬스관(310) 자체 또는 쉬스관 연결부의 틈새 여부를 확인할 수 있다.

또한, 공정관리 제어부(250)는 인장 PS 강재의 시종점 및 각 취약지점에 설치된 잔류공기 측정센서(220)의 각종 데이터를 통합적으로 제어 관리함으로써 진공 그라우팅 작업을 시스템화할 수 있다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법을 구체적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법의 동작흐름도이다.

먼저, 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템은, 믹서기(110), 호퍼(120), 주입펌프(130), 유량계(140), 제1 내지 제3 밸브(151~153), 주입호스(161), 배출호스(162), 제1 및 제2 전환밸브(171, 172), 제1 및 제2 압력계(181, 182), 진공펌프(190), 중간 배기구(210), 배기구(211), 잔류공기 측정센서(220), 중간 배기구 개폐밸브(230), 진공기(또는 진공펌프)(240) 및 공정관리 제어부(250)를 포함할 수 있다.

믹서기(110)는 2HP 인버터 그라우팅 믹서기로서, PC 그라우트(400)를 교반 형성하는 1개의 믹서기로서, 상기 PC 그라우트(400)를 교반하고, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 상기 PC 그라우트(400)를 압송하는 소형 믹서기일 수 있다. 즉, 기존의 믹서기(110)는 2개의 믹서기를 사용하였지만, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템의 경우, 소형화된 단일 믹서기(110)를 사용할 수 있으며, 상기 믹서기(110)에 대한 구체적인 설명은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 후술하기로 한다.

또한, 호퍼(120)는 상기 믹서기(110)에서 형성된 PC 그라우트(400)를 일시 저장한다. 여기서, 상기 PC 그라우트(400)는 현장에서 배합하지 않고, 밀실하게 그라우팅될 수 있도록 선배합(Pre-bag)한 제품을 사용하여 품질관리를 용이하게 수행할 수 있다.

주입펌프(130)는 상기 호퍼(120)에 저장된 PC 그라우트(400)를 유압을 사용하여 공급관을 따라 상기 쉬스관(310)에 주입하고, 유량계(140)는 상기 유압을 측정하고, 상기 주입펌프(130)에 적절한 유압이 제공될 수 있도록 한다.

제1 밸브(151)는 공급관에 연결되어 상기 공급관을 개폐하고, 제2 밸브(152)는 제1 압력계(181)의 하단에 설치되고, 제3 밸브(153)는 진공펌프(190)의 전단에 설치되어 개폐를 제어한다.

주입호스(161)는 상기 PC 그라우트(400)를 공급하기 위해 상기 쉬스관(310)의 주입구에 설치되고, 배출호스(162)는 상기 PC 그라우트(400)를 배출하기 위해 상기 쉬스관(310)의 배출구에 설치된다.

제1 전환밸브(171)는 상기 공급관 및 상기 주입호스(161)의 연결부에 설치되고, 제2 전환밸브(172)는 배출구 및 배기구(221)의 연결부에 설치된다.

제1 압력계(181)는 상기 쉬스관(310) 내에 공급되는 압력을 측정하고, 제2 압력계(182)는 상기 쉬스관(310)에서 배출되는 압력을 측정한다.

진공펌프(190)는 상기 쉬스관(310) 내부를 진공 형성하기 위해서 상기 쉬스관(310)의 배출구에 형성된다.

중간 배기구(210)는 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 제거하기 위해 잔류공기가 가장 많이 발생 예상되는 곳에 설치되고, 상기 중간 배기구(210)에 진공기(240) 또는 진공 펌프를 연결하여 잔류공기를 제거할 수 있고, 이에 따라 밀실한 그라우트가 되도록 한다. 또한, 배기구(211)는 상기 쉬스관(310) 내의 공기를 배기하도록 상기 쉬스관(310)의 배출구 부분에 설치된다. 즉, 상기 배기구(211)는

잔류공기 측정센서(220)는 상기 중간 배기구(210)에 설치되어 잔류공기를 측정한다. 또한, 상기 잔류공기 측정센서(220)는 상기 쉬스관(310)의 전단 주입구 부분 및 쉬스관(310)의 후단 배출구 부분에도 설치된다.

중간 배기구 개폐밸브(230)는 상기 중간 배기구(210)에 설치되어 상기 중간 배기구(210)를 개폐한다.

진공기(또는 진공펌프)(240)는 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배출할 수 있도록 상기 중간 배기구(210)에 진공을 형성한다.

공정관리 제어부(250)는 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템의 공정을 관리하고, 예를 들면, 상기 잔류공기 측정센서(220)에 연결되고, 상기 진공펌프(190) 및 주입펌프(130)의 작동을 제어할 수 있는데, 이때, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템에서, 소형화된 주입펌프(130) 및 진공펌프(190)를 사용한다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템에서, 상기 쉬스관(310)의 공극 부분의 정확한 체적 확인이 중요하므로 이를 공기압으로 측정할 수 있도록 공기압으로 쉬스관(310)의 체적을 측정하여 적절한 그라우트량을 미리 확인함으로써 밀실한 그라우트가 될 수 있도록 하며, 또한, 쉬스관(310) 자체 또는 쉬스관 연결부의 틈새 여부를 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 시스템에서, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 소형 단일 믹서기(110)를 사용함으로써 PC 그라우트 주입장비의 규모를 줄일 수 있다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 포스트텐션 교량(Post-Tensioned Bridge)의 쉬스관(Sheath Tube) 내부 충진을 위한 진공 그라우팅(Vacuum Grouting) 공법으로서, 크게, 주입준비 과정, 주입 과정, 배출 과정, 재주입 과정 및 재가압 과정을 거치게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 기존의 진공 그라우팅 공법에 비해서 배출 과정, 재주입 과정 및 재가압 과정이 추가적으로 수행된다. 즉, 중간 배기구(210)를 통해 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배기시킨 후에 PC 그라우팅이 실시된다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 주입준비 과정으로서, 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 막고 상기 쉬스관(310) 내부를 밀폐시킨다(S110).

다음으로, 주입준비 과정으로서, 상기 쉬스관(310) 후단에 설치된 진공펌프(190)를 가동하여 상기 쉬스관(310) 내부를 진공 감압한다(S120). 예를 들면, 상기 쉬스관(310)의 주입구 및 배출구에 각각 설치된 제1 및 제2 압력계(181, 182)에 의해 상기 쉬스관(310) 내의 감압 상태를 확인하고, 상기 쉬스관(310) 내부를 -0.08~-0.09MPa까지 감압한다.

다음으로, 주입 과정으로서, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되는 단일 믹서기(110)를 통해 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트(400)를 압송 공급한다(S130). 이때, 상기 단일 믹서기(110)는 1개의 믹서기로 상기 PC 그라우트(400)를 교반하고, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 상기 PC 그라우트(400)를 압송하는 소형 믹서기일 수 있다.

다음으로, 주입 과정으로서, 상기 믹서기(110)를 통해 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트(400)를 공급하고 주입펌프(130)를 가동하여 주입호스(161)를 통해 쉬스관(310) 내에 상기 PC 그라우트(400)를 주입한다(S140).

다음으로, 주입 과정으로서, 상기 PC 그라우트(400)가 배출호스(162)에 도달시 상기 진공펌프(190)를 정지하고, 상기 PC 그라우트(400)의 주입을 정지시킨다(S150). 구체적으로, 상기 배출호스(162)를 통해 제2 전환밸브(172)로 상기 PC 그라우트(400)를 배출하고, 상기 PC 그라우트(400)의 주입을 정지시킨다. 이때, 상기 제1 및 제2 압력계(181, 182)가 -0.08~-0.09MPa 범위에 있도록 조절하게 된다.

다음으로, 배출 과정으로서, 상기 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 개방하여 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배출한다(S160). 예를 들면, 상기 쉬스관(310)의 주입구와 배출구 및 상기 중간 배기구(210)에 잔류공기 측정센서(220)를 설치하여 공기압으로 상기 쉬스관(310)의 체적을 측정하여 적절한 PC 그라우트량을 미리 확인할 수 있다. 이때, 상기 중간 배기구(210)는 상기 쉬스관(310) 내에 연결되어 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배기하게 된다. 특히, 상기 잔류공기를 제거하기 위해 상기 잔류공기가 가장 많이 발생되는 곳에 상기 중간 배기구(210)를 설치하여 상기 중간 배기구(210)에 진공 펌프 또는 진공기(240)를 연결하여 상기 쉬스관(310)내의 잔류공기를 제거할 수 있다.

다음으로, 재주입 과정으로서, 상기 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 막고 상기 PC 그라우트(400)를 재주입한다(S170).

다음으로, 재가압 과정으로서, 상기 쉬스관(310) 내부를 재가압하여 상기 PC 그라우트(400)의 충진을 완료한다(S180). 예를 들면, 상기 쉬스관(310) 내부를 0.5MPa까지 재가압한다.

한편, 도 7a 및 도 7b는 각각 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법에 사용되는 믹서기를 나타내는 정면도 및 측면도이다.

도 7a 및 도 7b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법에 사용되는 믹서기(110)는, 믹서기 드럼(111), 개폐용 핸들(112), 믹서기 모터(113), 기어박스(114), 교반기(115), 감속기(116), 커버(117), 게이지(118) 및 펌프(119) 등을 포함하지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

구체적으로, 종래의 기술에 따른 진공 그라우팅 공법에 사용되는 2개의 믹서기로 작동되어 믹싱, 교반 및 압송을 순차적으로 진행하고 있는데, 이에 따라 전체 장비의 규모가 커지게 되는 문제점이 있었다. 하지만, 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은 1개의 믹서기로 상기 PC 그라우트(400)를 교반하고, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 상기 PC 그라우트(400)를 압송하는 소형화된 1개의 믹서기(110)를 사용한다.

결국, 본 발명의 실시예에 따른 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법은, 주입펌프로 공기를 주입하여 정확한 그라우트 예상량을 산출하고, 쉬스관 내부를 진공펌프로 진공 상태로 만든 후, 고품질의 그라우트로 밀실하게 충진하는 기술로서, 인장 PS 강재의 시종점 및 각 취약지점에 설치된 센서의 각종 데이터를 통합적으로 제어 관리함으로써 진공 그라우팅 작업을 시스템화할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

110: 믹서기
120: 호퍼
130: 주입펌프
140: 유량계
151: 제1 밸브
152: 제2 밸브
153: 제3 밸브
161: 주입호스
162: 배출호스
171: 제1 전환밸브
172: 제2 전환밸브
181: 제1 압력계
182: 제2 압력계
190: 진공펌프
210: 중간 배기구
211: 배기구
220: 잔류공기 측정센서
230: 중간 배기구 개폐밸브
240: 진공기(또는 진공펌프)
250: 공정관리 제어부
300: 포스트텐션 방식 교량
300a: PSC 거더교
300b: PSC BEAM교
310: 쉬스관
400: PC 그라우트

Claims

포스트텐션 교량(Post-Tensioned Bridge)의 쉬스관(Sheath Tube) 내부 충진을 위한 진공 그라우팅(Vacuum Grouting) 공법에 있어서,
a) 쉬스관(310)의 배출구 및 상부면에 각각 형성된 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 막고 상기 쉬스관(310) 내부를 밀폐시키는 단계;
b) 상기 쉬스관(310) 후단에 설치된 진공펌프(190)를 가동하여 상기 쉬스관(310) 내부를 진공 감압하는 단계;
c) 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되는 단일 믹서기(110)를 통해 PC(Post-tensioned Concrete) 그라우트(400)를 압송 공급하는 단계;
d) 주입펌프(130)를 가동하여 주입호스(161)를 통해 상기 쉬스관(310) 내에 상기 PC 그라우트(400)를 주입하는 단계;
e) 상기 PC 그라우트(400)가 배출호스(162)에 도달시 상기 진공펌프(190)를 정지하고, 상기 PC 그라우트(400)의 주입을 정지시키는 단계;
f) 상기 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 개방하여 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배출하는 단계;
g) 상기 배기구(211) 및 중간 배기구(210)를 막고 상기 PC 그라우트(400)를 재주입하는 단계;
h) 상기 쉬스관(310) 내부를 재가압하여 상기 PC 그라우트(400)의 충진을 완료하는 단계를 포함하되,
상기 중간 배기구(210)는 상기 쉬스관(310) 내에 연결되어 상기 쉬스관(310) 내의 잔류공기를 배기하며,
상기 b) 단계에서 상기 쉬스관(310)의 주입구 및 배출구에 각각 설치된 제1 및 제2 압력계(181, 182)에 의해 상기 쉬스관(310) 내의 감압 상태를 확인하고, 상기 쉬스관(310) 내부를 -0.08~-0.09MPa까지 감압하고,
상기 c) 단계의 단일 믹서기(110)는 1개의 믹서기로 상기 PC 그라우트(400)를 교반하고, 개폐용 핸들을 통해 개폐가 제어되어 상기 PC 그라우트(400)를 압송하는 소형 믹서기이며,
상기 h) 단계에서 상기 쉬스관(310) 내부를 0.5MPa까지 재가압하며,
상기 f) 단계에서 상기 쉬스관(310)의 주입구와 배출구 및 상기 중간 배기구(210)에 잔류공기 측정센서(220)를 설치하여 공기압으로 상기 쉬스관(310)의 체적을 측정하여 적절한 PC 그라우트량을 미리 확인하는 것을 특징으로 하는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 e) 단계에서 상기 제1 및 제2 압력계(181, 182)가 -0.08~-0.09MPa 범위에 있도록 조절하고, 상기 배출호스(162)를 통해 상기 PC 그라우트(400)를 배출하고, 상기 PC 그라우트(400)의 주입을 정지시키는 것을 특징으로 하는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법.
제1항에 있어서,
상기 f) 단계에서 상기 잔류공기를 제거하기 위해 상기 잔류공기가 가장 많이 발생되는 곳에 상기 중간 배기구(210)를 설치하고, 상기 중간 배기구(210)에 진공 펌프 또는 진공기(240)를 연결하여 상기 쉬스관(310)내의 잔류공기를 제거하는 것을 특징으로 하는 포스트텐션 교량의 쉬스관 내부 충진을 위한 진공 그라우팅 공법.