KR101858407B1

KR101858407B1 - 말뚝기초와 연결되는 프리캐스트 구조물 설치 방법

Info

Publication number: KR101858407B1
Application number: KR1020170135120A
Authority: KR
Inventors: 채봉철
Original assignee: 채봉철
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-05-15

Abstract

본 발명은 해상이나 하천에 시공되는 교량의 말뚝기초와 이와 결합되는 프리캐스트 구조물(풋팅기초) 결합방법에 관한 것이다. 종래에는 말뚝기초를 시공을 하고 프리캐스트 구조물(일명:피씨 하우스)을 해상 기중기선으로 인양 거치 방법을 사용하고 있다. 본 발명에서는 부체에 선적된 프리캐스트 구조물의 관통구를 통해 말뚝기초를 시공하고, 고정수단으로 고정함으로써 장비의 투입과 가설 구조물의 설치를 절감할 수 있어 공기와 공사비 면에서 큰 이익을 얻을 수 있다.

Description

말뚝기초와 연결되는 프리캐스트 구조물 설치 방법{Method of connection of Pre-cast structure with pile foundation}

본 발명은 하천이나 해상에 설치되는 기초 구조물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 말뚝기초와 결합되는 프리캐스트(Pre-Cast, PC) 구조물로, 교량의 기초나 해상에서 선박의 접안 시설로 사용되는 구조물에 있어, 말뚝기초와 결합하는 프리캐스트 구조물의 시공 순서와 시공방법을 제공하고자 한다.

수상에 설치되는 교량의 기초를 시공하기 위해서는 종래의 기술에서는 먼저 말뚝기초를 시공하고, 그 위에 프리캐스트 구조물을 얹고 말뚝기초와 프리캐스트 구조물을 철근으로 결합을 하고 현장에서 콘크리트를 타설을 하고 있다.

대한민국 등록 특허 제 10-1646027 호의 "수중에서의 파일 캡 형성을 위한 피씨 하우스 시공방법 및 피씨 하우스 설치구조"을 보면, 말뚝 기초를 먼저 시공을 하고 피씨 하우스를 인양하여 설치하는 방법을 제시하고 있다.

종래의 방법의 문제점은 강재 빔으로 자켓 가설 프레임을 만들어서 말뚝을 시공을 하고, 시공된 말뚝기초에 프리캐스트 구조물을 얹는 방법을 사용한다.

프리캐스트 구조물을 시공된 말뚝에 설치 시공을 하기 위해서는 해상 크레인을 이용하여 상기 구조물을 인양, 운반하여 말뚝에 끼워 맞추는 거치 작업을 실시를 한다. 먼저 시공된 다수의 말뚝기초에 프리캐스트 구조물의 위치를 정확히 맞춰야 하는 시공상 번거로움이 있다.

그리고, 프리캐스트 구조물의 규모가 커질 때는 여러 조각으로 나눠서 말뚝 기초 위에 설치를 하고, 여러 조각에 대해서 각각의 이음부에 거푸집 설치와 철근 조립, 현장 콘크리트 타설이라는 추가 작업이 필요하게 된다.

KR

10-1646027

B1

본 발명은 종래 교량기초를 시공하는데 있어, 말뚝기초를 먼저 시공을 함으로써 공정이 복잡해짐으로서 발생하는 시공성과 경제성의 여러가지 문제점을 해결하고자, 해상에서 부체 위에 프리캐스트 구조물을 싣고 시공 위치로 이동한 상태에서, 프리캐스트의 관통구를 통해 말뚝기초를 시공을 함으로써, 해상 기중기선를 배제하고 말뚝기초와 프리캐스트 구조물을 신속하게 결합하고자 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는, 수상에서 프리캐스트(Pre-Cast,이하 PC) 구조물과 말뚝기초가 결합하는 구조물에 있어서, 상기 PC구조물에는 말뚝기초가 통과하는 다수의 관통구가 있고, 수면에 떠있는 부체에 선적이 되고, 상기 관통구들 중 최소 두 개 이상은 부체의 밖에 위치하여 수면과 대향하도록 선적을 하거나 상기 부체 위에서 상기 PC구조물을 이동하여 상기 관통구가 상기 부체 밖으로 나오게 하는 공정; 상기 선적된 PC구조물과 부체를 측량시스템을 통하여 시공 위치로 유도를 하는 공정; 상기 부체에 선적되어 있는 상태에서 상기 PC구조물의 관통구를 통해 항타수단으로 말뚝기초를 수중 지반에 고정하는 공정; 상기 말뚝 기초를 지중에 설치 후에 고정수단을 이용하여 상기 PC구조물을 말뚝기초에 고정한 후에 수위 차를 이용하거나, 또는 부체 내의 발라스팅 공간에 물을 채우거나, 또는 유압설비를 작동하는 것 중 어느 하나 이상의 방법으로 상기 PC구조물에서 부체를 분리하여 이동하는 공정; 상기 PC구조물에서 부체를 분리 이동한 후, 상기 말뚝기초에 설치된 상기 고정수단을 이용하여 상기 PC구조물을 고정한 후, 상기 PC구조물의 높이를 상기 고정수단을 이용하여 조정하는 공정; PC구조물(10)에서 부체(20)를 분리 이동한 후, 나머지 관통구(11)에 말뚝기초(12)를 시공하는 공정; PC구조물(10)과 말뚝기초(12)를 철근 콘크리트(50)로 결합 일체화하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로하는 말뚝기초와 연결되는 프리캐스트(PC)구조물 설치 방법이 제공된다.

본 발명에 의하면, 말뚝을 시공하는 데 필요한 가이드 자켓 프레임의 제작 설치 공정을 생략할 수 있고, 해상이나 하상의 말뚝기초와 이와 연결되는 프리캐스트 구조물을 시공하는데 있어, 프리캐스트 구조물을 인양하는 해상 장비 또한 배제하는 효과가 있다.

그리고 본 발명에 의하면 프리캐스트 구조물이 크더라도 여러 조각으로 만들어 시공할 필요가 없어, 공사비를 절약하고 공기를 단축할 수 있다.

또한, 프리캐스트 구조물 내의 관통구에만 결합 작업을 할 경우, 현장 콘크리트 타설 물량이 대폭 줄어들어 추가로 공기단축과 공사비를 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 다양한 프리캐스트 구조물의 사시도,
도 2는 부체에 선적된 프리캐스트 구조물의 예시 사시도.
도 3은 프리캐스트 구조물에 말뚝기초를 시공하는 예시도,
도 4는 시공된 말뚝기초에 프리캐스트 구조물을 고정하는 예시도,
도 5는 나머지 관통구에 말뚝기초를 시공하는 예시도,
도 6은 말뚝기초와 프리캐스트 구조물을 결합하는 예시도.

이하, 첨부된 도면을 활용하여 본 발명의 기술적 사상을 설명한다. 종래의 기술과 가장 큰 차별화는 종래에는 말뚝을 시공하기 위해 가이드 자켓이 필요했다. 그리고 가이드 자켓을 이용하여 말뚝기초(12)를 한뒤, 해상 기중기선을 이용하여 프리캐스트 구조물(10)을 인양하여 말뚝기초(12)의 상단에 구멍을 맞춰 설치를 한다.

그러나 본 발명은 종래의 가이드 자겟의 역활을 프리캐스트 구조물(10)이 대신하고, 구체적으로는 프리캐스트 구조물이 부체에 선적된 상태에서 구조물(10)의 내부의 관통구(11)에 직접 말뚝기초(12)를 시공하여, 종래의 방법에서 필요한 가이드 자켓과 해상크레인을 생략하는 방법을 제공하는 것이 목적으로, 이하 첨부된 도면을 이용하여 구체적인 작업 방법을 설명하고자 한다.

도 1에서는 다양한 프리캐스트 구조물(10)(이하, PC구조물)을 예시한다. PC구조물(10)은 교량의 풋팅 기초의 형상을 하며, 말뚝기초(12)가 관입할 수 있는 관통구(11)를 갖는다. PC구조물(10)은 육상에서, 통상의 명칭인 피씨 하우스 구조물로 제작되고, 현장에서 PC구조물(10)의 관통구 또는 PC구조물(10)의 내부에 철근 조립과 콘크리트 타설하여 구조물을 완성한다.

이렇게 제작된 PC구조물(10)은 부체(20)에 선적되게 된다. 도 2에서는 PC구조물(10)이 선적된 모습을 도시하고 있다. PC구조물(10)이 선적될 때는 PC구조물(10)의 두 개 이상의 관통구(11)가 부체(20) 밖으로 배치되거나, 부체(20)에 선적된 후 PC구조물(10)을 이동하여 관통구(11)를 부체(20) 밖으로 이동하는 방법이 있다.

또한, 부체의 형상은 다양한 크기의 PC구조물(10)을 선적하기 위해 부체(20)에 요철 만들거나, 복수개의 부체를 결합시켜, PC구조물의 관통구(11)가 부체(20) 밖으로 설치되는 것이 바람직하다.

그리고, 부체(20)에 설치된 와이어를 포함하는 윈치 시스템(25)를 작동하여 부체(20)를 정밀하게 유도하는 게 바람직하며, 이때 사용되는 측량시스템(22)에는 GPS 또는 광파기측량을 활용하여 상기 PC구조물(10)을 측량의 오차 범위 내로 유도를 할 수 있다.

이렇게 유도된 PC구조물(10)은 항타수단(30)을 이용하여 말뚝기초(12)를 PC구조물(10)의 관통구(11)를 통하여 시공을 한다. 도 3에서는 항타수단(30)을 도시하고 있고, 더불어 항타수단(30)으로 말뚝기초(12)를 시공한 후 PC구조물(10)과 부체(20)를 분리하기 위한 수단을 도시한다.

항타수단(30)으로는 말뚝기초(12)에 외력을 주어 지중에 관입을 하는 햄머(31)가 있다. 햄머(31)의 종류로는 바이브로 햄머, 타격햄머로 크게 구별이 되며, 현장 사정에 따라 선택을 하여 말뚝기초(12)를 지중에 관입을 할 수 있다. 그리고 햄머(31)을 지지하는 크레인(32)이 있으며, 해상에서 크레인을 태우는 작업선(33)이 있다. 현장 여건에 따라 상기 작업선(33)을 대신하여 가설교량(미도시) 또는 캔티트레블러(Cantitraveller, 미도시)를 설치하여 크레인을 운영할 수 있고, 부체(20)에 크레인과 PC구조물(10)을 태워 작업을 할 수 있다.

또한, PC구조물(10)의 관통구(11) 주변에 강재 프레임(미도시)을 추가 설치하면, 말뚝기초(12)를 항타할 때 말뚝기초(12)의 수직도를 좀더 정밀하게 유지할 수 있어 말뚝 위치의 정확성을 높일 수 있다.

말뚝기초(12)가 항타되어 지중에 고정이 되면, 후술 될 고정수단(40)을 이용하여 PC구조물(10)과 말뚝기초(12)를 결합하고, 부체(20)를 PC구조물(10)에서 분리하게 된다.

도 3에 도시된 분리 수단으로는 부체(20) 내의 발라스팅 공간(21)에 물을 채워 부체(20)를 하향이동을 시키거나, 해상에서 조위의 변화에 따라 수위차(23)를 이용하거나, 부체(20) 위에 설치되어 PC구조물(10)을 받치는 유압설비(22)를 작동시키는 방법 중에서 어느 하나 이상을 이용하여 PC구조물(10)에서 부체(20)를 분리하는 것이 바람직하다.

도 4에서는 항타된 말뚝기초(12)와 PC구조물(10)을 고정하는 고정수단(40)을 도시하고 있다.

고정수단(40)으로는 PC구조물(10)의 하단에 설치되는 브라켓(45)이 있다. 브라켓(45)은 말뚝기초(12)의 외주면을 감싸며 설치가 되고, 브라켓(45)을 지지하는 방법으로는 말뚝기초(12)에 용접부(46)를 형성하거나, 말뚝기초(12)와 수직연결재(43)을 설치하여 브라켓(45) 위의 하중을 말뚝기초(12)에 전달을 하는 것이 바람직하다.

여기서, 브라켓(45)과 수직 연결재(43)를 결합하여 말뚝기초(12)에 연결하는 방법으로는 수직 연결재(43)를 말뚝기초(42)에 용접을 하거나, 말뚝기초(12) 상단의 헤드빔(42)에 수직 연결재(43)을 용접 또는 기계적으로 결합하는 방법을 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 말뚝기초(12) 상단에 헤드빔(42)를 설치를 하고, PC구조물(10)에 설치된 결합장치(44)에 수직연결재(43)를 결합하여 PC구조물(10)의 하중을 말뚝기초(12)로 전달하는 방법이 있을 수 있다.

그리고 일 예로는 헤드빔(42) 상단에 유압실린더(41)를 설치를 하여, 수직연결재(43)의 길이를 조정하여 PC구조물(10)의 높이를 조정하는 방법을 제시한다.

이때 유압실린더(41)의 위치는 시공의 편의성에 따라 PC구조물(10)의 결합장치(44)에 위치하는 것을 더 포함하는 것이 바람직하다.

더불어, 도 4의 A1, A2, A3은 다양한 형태의 브라켓(45)의 형태의 예를 도시하며, 상기 브라켓(45)은 관통구(11)에 그라우팅 또는 콘크리트를 타설할 때 거푸집 역할 또는 해수가 관통구(11)로 올라오는 것을 막는 기능을 추가하여 이용할 수 있다.

여기서, 브라켓(45)은 강재 또는 철근 콘크리트를 재료로해서 제작되는 것이 바람직하다.

그런데 철근 콘크리트 재료의 브라켓(45)의 경우에는 브라켓(45)의 내주면과 말뚝기초(12)의 외주면 사이에 공간이 형성되는데, 이 공간에 그라우팅 또는 모르타르를 채움으로써 브라켓(45)을 고정하여 PC구조물(10)의 하중을 지지하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.

도 5에서는 PC구조물(10)내의 나머지 관통구(11)에 대해서 말뚝기초(12)를 시공하는 실시 예를 도시하고 있다.

부체(20)가 지지하던 PC구조물(10)의 하중을 선 항타된 말뚝기초(12)의 고정수단(40)이 지지하고, 말뚝기초가 시공되지 않은 나머지 관통구(11)에 대해서 현장타설 말뚝기초(12) 시공 작업을 할 수 있다.

여기서, PC구조물(10)을 지지하는 말뚝기초(12)에 대해서 말뚝기초(12)의 품질을 확인 방법으로 고정수단(40)을 이동하면서, 말뚝기초(12)를 하나씩 완성하는 방법을 더 포함하는 것이 바람직하다.

도 6에서는 말뚝기초(12)와 PC구조물(10) 사이의 결합 방법을 도시하고 있다. PC구조물 관통구(11)를 통하여 시공된 말뚝기초(12)는 말뚝기초 내에서 연장된 상향 방향 철근과 PC구조물(10) 내의 횡방향 철근을 공지의 방법인 커플러나 용접, 겹이음의 방법 중 어느 하나로 결합하고 콘크리트를 타설하는 것이 바람직하다.

도6의 B1~B4는 PC구조물(10) 관통구(11) 내에서 말뚝기초(12)와 PC구조물(10)을 결합하는 실시 예를 도시하고 있고, 도6의 C1,C2는 피씨 하우스 타입의 PC구조물(10) 내에서 철근(51)과 콘크리트(52)를 이용한 철근 콘크리트(50) 결합방법을 도시하고 있다.

10 : 프리캐스트(Pre-Cast,PC) 구조물, PC구조물
11 : 관통구
12 : 말뚝기초
20 : 부체
21: 발라스트 공간 22: 유압설비 23: 수위차 25: 윈치시스템
30 : 항타수단
31: 햄머 32: 크레인 33: 작업선
40 : 고정수단
41: 유압실린더 42: 헤드빔 43: 수직연결재 44: 결합장치
45: 브라켓 46: 용접부
50 : 철근 콘크리트
51: 철근 52: 콘크리트

Claims

수상에서 말뚝기초(12)와 연결되는 철근 콘크리트로 된 프리캐스트(Pre-Cast,이하 PC) 구조물 설치 방법에 있어서, 상기 PC구조물(10)에는 말뚝기초(12)가 통과하는 다수의 관통구(11)가 있고, 수면에 떠있는 부체(20)에 선적이 되되,
상기 관통구(11)들 중 최소 두 개 이상은 부체(20)의 밖에 위치하여 수면과 대향하도록 선적을 하거나, 상기 부체 위에서 상기 PC구조물(10)을 이동하여 상기 관통구(11)가 상기 부체(20) 밖으로 나오게 하는 공정;
상기 선적된 PC구조물(10)과 부체(20)를 측량시스템(22)을 통하여 시공 위치로 유도를 하는 공정;
상기 부체(20)에 선적되어 있는 상태에서 상기 PC구조물(10)의 관통구를 통해 항타수단(30)으로 말뚝기초(12)를 수중 지반에 고정하는 공정;
상기 말뚝 기초(12)를 지중에 설치 후에 고정수단(40)을 이용하여 상기 PC구조물(10)를 상기 말뚝기초(12)에 고정하는 공정;
상기 고정수단(40)으로 PC구조물(10)을 말뚝기초(12)에 고정한 후에 수위 차를 이용하거나, 또는 부체(20) 내의 발라스팅 공간에 물을 채우거나, 또는 유압설비를 작동하는 것 중 어느 하나 이상의 방법으로 상기 PC구조물(10)에서 부체(20)를 분리하여 이동하는 공정;을 포함하되,
상기 PC구조물(10)의 관통구(11)에 말뚝기초(12)를 시공하는 공정;
상기 PC구조물(10)에서 부체(20)를 분리 이동한 후, 상기 말뚝기초(12)에 설치된 상기 고정수단(40)을 이용하여 상기 PC구조물(10)을 고정한 후, 상기 PC구조물(10)의 높이를 상기 고정수단(40)을 이용하여 조정하는 공정;
상기 PC구조물(10)의 높이를 조정한 후, 상기 PC구조물(10)과 말뚝기초(12)를 철근 콘크리트(50)로 결합 일체화하는 공정;을 포함하는 말뚝기초와 연결되는 프리캐스트(PC)구조물 설치 방법.
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