KR102120849B1 - 프리캐스트 콘크리트 암거 설치구조 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 PC암거와 파일이 일체로 접합되어 동시에 거동할 수 있도록 이루어진 PC암거 설치구조 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 PC암거 설치구조는 지중에 설치되는 파일; 상기 파일의 두부를 보강하기 위하여 파일의 중심부에 형성된 공간부 및 파일의 두부 외측으로 연장되어 설치되는 두부보강부재; 상기 파일의 외측 및 지반에 타설되는 버림 콘크리트; 하부벽에 고정홀 및 주입구가 형성되며 상기 버림 콘크리트에 안착된 상태로 상기 파일의 상부면에 거치되는 PC암거; 상기 PC암거의 연결홀과 파일의 상부쪽 내부 공간부에 설치되는 고정부재; 상기 두부보강부재 및 고정부재를 파일에 고정시켜 PC암거와 파일을 일체화시켜주기 위하여 파일의 상부쪽 중심부에 타설되는 몰탈; 을 포함하는 PC암거 설치구조를 제공한다.

Description

프리캐스트 콘크리트 암거 설치구조 및 방법{INSTALLATION STRUCTURE AND METHOD OF PRECAST CONCRETE CULVERT}

본 발명은 프리캐스트 콘크리트 암거 설치구조 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프리캐스트 콘크리트 암거와 파일이 일체로 접합되어 동시에 거동할 수 있도록 이루어진 프리캐스트 콘크리트 암거 설치구조 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 도시의 도로 하부 등에는 전력구, 통신구, 수로 등과 같은 암거(Culvert) 구조물이 많이 설치되어 있다.

이와 같은 암거는 지중을 굴착한 후 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하는 방식으로 시공을 하거나, 또는 공장에서 프리캐스팅 공법으로 프리캐스트 콘크리트 암거(Precast Concrete Culvert: PC암거)를 단위부재로 제작하고 이를 운송수단으로 시공현장으로 운반하여 시공하고 있다.

PC암거는 시공성, 경제성, 품질 확보 면에서 유리하므로 대부분의 경우 PC암거를 이용한 시공방법으로 암거를 설치하고 있다.

PC암거는 공장에서 일정한 크기의 블록형태로 제작하고 이를 시공현장으로 운반하여 연결하는 방식으로 설치한다. 이때 시공현장에서는 PC암거가 설치될 장소의 지반을 굴착하는 작업을 병행하게 된다.

그리고 PC암거 설치를 위하여 지반을 굴착하면서 PC암거가 시공된 후 지반침하 등이 발생하여도 암거 구조물이 변위를 일으키지 않도록 지중에 파일을 설치할 수 있다.

파일의 상부에는 철근이 노출되며, 이 노출철근에 구조용 철근을 배근한 후 레벨용 콘크리트 및 그 상부에 기초콘크리트를 타설하여 양생시킨 다음, 기초콘크리트 상부면을 따라서 PC암거를 연결하면서 거치하는 방식으로 PC암거를 설치하게 된다.

그러나 이와 같이 설치된 PC암거는 기초콘크리트 상부면에 안착된 상태이므로 지진이나 차량 통행 등으로 인한 진동 및 외력에 의하여 측면방향으로 쉽게 유동하여 설치된 상태를 유지하지 못하고 변형될 수 있다. 그러면 PC암거들 사이의 연결부에 틈이 생겨 수밀성이 저하된다.

즉, 파일로 인하여 PC암거는 수직 방향으로 침하되지는 않지만 측면방향으로는 충분히 유동될 가능성이 있다.

또한 파일의 상부에 레벨용 콘크리트 및 기초콘크리트를 타설하여 양생한 다음 PC암거를 설치하는 방식이므로 시공성이 좋지 않아 경제적이지 못하고, PC암거가 파일과 접합되지 않아 일체로 거동하지 못하므로 구조적으로 취약하다.

한국 실용신안등록 제20-0452669호

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 PC암거와 파일이 일체로 접합되어 동시에 거동할 수 있도록 이루어진 PC암거 설치구조 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 제안하는 PC암거 설치구조는 지중에 설치되는 파일; 상기 파일의 두부를 보강하기 위하여 파일의 중심부에 형성된 공간부 및 파일의 두부 외측으로 연장되어 설치되는 두부보강부재; 상기 파일의 외측 및 지반에 타설되는 버림 콘크리트; 하부벽에 고정홀 및 주입구가 형성되며 상기 버림 콘크리트에 안착된 상태로 상기 파일의 상부면에 거치되는 PC암거; 상기 PC암거의 연결홀과 파일의 상부쪽 내부 공간부에 설치되는 고정부재; 상기 두부보강부재 및 고정부재를 파일에 고정시켜 PC암거와 파일을 일체화시켜주기 위하여 파일의 상부쪽 중심부에 타설되는 몰탈; 을 포함하는 PC암거 설치구조를 제공한다.

상기 두부보강부재는 파일캡 또는 보강철근으로 이루어질 수 있으며, 상기 PC암거의 하부벽에 형성된 고정홀은 인서트너트로 형성될 수 있다.

상기 인서트너트는 PC암거의 하부벽 두께보다 짧게 이루어지고, 인서트너트의 상,하단부와 연결되는 PC암거의 하부벽 상하부에는 상,하부개방홈이 각각 형성된다. 상기 인서트너트는 하부벽에 배근된 보강철근에 고정될 수 있다.

상기 PC암거의 하부벽에 형성된 하부개방홈은 상기 주입구와 연통될 수 있도록 형성된다.

상기 고정부재는 볼트 또는 외주연부에 숫나사부가 형성된 연결봉으로 이루어질 수 있다.

또한 본 발명은 a) PC암거가 설치될 부분을 따라서 지중에 파일을 설치하는 단계; b) 상기 파일의 내부 공간부를 이용하여 파일에 두부보강부재를 설치하는 단계; c) 상기 파일이 설치된 지반에 버림 콘크리트를 타설하는 단계; d) 상기 두부보강부재를 파일에 고정시키기 위하여 파일 내부에 1차로 몰탈을 주입하는 단계; e) 하부벽에 고정홀 및 주입구가 형성된 PC암거를 상기 버림 콘크리트에 안착시켜 상기 파일의 상부쪽에 거치하는 단계; f) 상기 PC암거의 연결홀과 파일의 상부쪽 내부 공간부에 고정부재를 설치하는 단계; g) 상기 f)단계에서 설치된 고정부재를 통하여 파일과 PC암거를 일체화시키기 위하여 PC암거의 하부벽에 형성된 주입구를 이용하여 상기 고정부재가 위치한 파일의 공간부에 2차로 몰탈을 주입하는 단계; 를 포함하는 PC암거 설치방법을 제공한다.

상기 d)단계에서는 두부보강부재의 하부쪽만 고정시키기 위하여 파일의 상부쪽 공간부를 제외하고 몰탈을 주입할 수 있다.

본 발명에 의한 PC암거 설치구조 및 방법은 PC암거의 하부벽이 파일과 일체로 결합되어 PC암거와 파일이 일체로 거동할 수 있으므로 지반 침하 및 진동 등이 발생하여도 PC암거의 변위를 방지할 수 있다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 PC암거 설치방법에 따라서 PC암거의 설치작업이 순차적으로 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 PC암거 설치구조 및 방법에 제공되는 두부보강부재를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 PC암거 설치구조 및 방법에 제공되는 PC암거의 저면도 및 고정홀을 설명하기 위한 부분 확대도이다.
도 4는 도 1e의 A-A선 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 PC암거 설치구조 및 방법에 제공되는 고정부재를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1a 내지 도 1g는 본 발명에 따른 PC암거 설치방법에 따라서 PC암거의 설치작업이 순차적으로 진행되는 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 먼저 도 1a에서와 같이 뒤에서 상세하게 설명되는 PC암거(2)가 설치될 바닥면을 따라서 지중에 파일(4)을 설치한다.

파일(4)은 기초지반의 붕괴나 부등침하의 영향에 의해 PC암거(2)가 변위되는 것을 방지하는 역할을 수행하는 부재로서, 이러한 파일(4)은 일정 간격을 유지하며 타설 공법이나 압입공법 등과 같이 통상적인 방법을 이용하여 설치할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.

또한 파일(4)을 설치할 때 그 위치는 추후공정으로 파일의 상부쪽에 거치되는 PC암거(2)의 하부벽에 형성된 인서트너트(14) 중심부가 내부 공간부에 위치하도록 설치한다.

파일(4)은 두부가 지표면보다 약간 돌출된 높이로 설치하거나 또는 설치 후 돌출된 두부를 절단하여 정리하면 된다.

이러한 파일(4)은 내부가 공간부로 형성된 통상적인 철근콘크리트 파일 또는 이와 유사한 종류의 파일이 사용될 수 있으며, 이러한 파일은 예를 들어 PHC 파일(Pretensioned Spun High Strength Concrete Piles) 등이 사용될 수 있다.

이와 같이 지반에 파일(4)이 설치되면 도 1b와 같이 파일(4)의 두부를 보강하기 위하여 파일(4)의 중심부에 형성된 공간부에서 파일(4)의 두부 외측으로 연장되는 두부보강부재를 설치한다.

두부보강부재는 도 2a와 같이 두부보강용 파일캡(6a)으로 이루어지거나 또는 도 6b와 같이 두부보강 철근(6b)으로 이루어질 수 있다.

이때 두부보강용 파일캡(6a)의 하단부 및 두부보강 철근(6b)의 하단부에는 막음판(8a)(8b)이 각각 설치되어 추후공정으로 두부보강부재인 파일캡(6a) 또는 철근(6b)을 파일(4)과 일체화시키기 위하여 파일(4)의 내부공간부에 몰탈을 타설할 때 막음판(8a)(8b)에 의하여 두부보강부재가 설치된 부분만 몰탈이 타설될 수 있도록 되어있다.

파일(4)의 두부에 두부보강부재가 설치되면 도 1c와 같이 파일(4)의 외측 및 지반에 버림 콘크리트(10)를 타설하여 양생한다.

버림 콘크리트(10)는 PC암거(2)가 설치되는 바닥면의 높이를 설계높이로 맞추면서 PC암거(2)가 안정적으로 놓일 수 있도록 시공되는 부재로서, 버림 콘크리트(10)를 타설할 때 파일(4)의 두부는 매몰되지 않고 외부로 돌출된 상태로 위치하도록 타설한다.

이렇게 버림 콘크리트(10)가 타설된 후 소정의 시간이 경과하여 양생되면, 도 1d와 같이 두부보강부재인 파일캡(6a) 또는 철근(6b)을 파일(4)에 고정시키기 위하여 파일(4) 내부에 몰탈(12)을 주입하는 공정을 행한다.

이때 주입되는 몰탈(12)은 막음판(8a)(8b)에 막혀 그 상부쪽 공간부에만 채워지고 하부쪽 공간부에는 주입되지 않는다. 그리고 이렇게 몰탈(12)을 주입할 때 두부보강부재의 하부만 몰탈(12)에 매입되고 상부는 매입되지 않도록 타설한다.

이렇게 몰탈(12)을 타설한 후 일정시간이 경과하여 양생되면, 두부보강부재인 파일캡(6a) 또는 철근(6b)은 몰탈(12)을 매개로 파일(4)에 고정된다.

이와 같이 PC암거의 설치를 위한 사전작업이 설치현장에서 진행될 때, 공장에서는 PC암거(2)를 블록단위로 제작한다. PC암거(2)는 도 1e에서와 같이 내부가 공간으로 이루어진 사각박스 형상의 단면으로 이루어진다.

PC암거(2)는 일정한 크기와 길이로 이루어진 블록단위로 제작되어 각각의 PC암거(2)를 서로 접합하면서 연결하여 설치할 수 있도록 되어있다.

PC암거(2)를 제작할 때 양단부의 접합면에는 서로 대응되는 돌기와 홈(미도시)이 형성되어 서로 긴밀하게 면접하면서 접합될 수 있고, 또한 PC암거(2)의 접합면에는 수밀성을 확보하기 위하여 도시되지 않은 지수판 등이 제공될 수 있다.

또한 PC암거(2)를 제작할 때 PC암거(2)를 파일(4)과 일체로 고정시키기 위하여 그 하부벽에는 고정홀을 형성할 수 있는데, 이 고정홀은 도 3에서와 같이 인서트너트(14)로 이루어질 수 있다.

인서트너트(14)는 PC암거(2) 하부벽에 매입으로 고정될 수 있으며, 인서트 너트(14)를 더욱 견고하게 고정하기 위하여 PC암거(2) 내부에 보강철근(18)을 배근하고 이 보강철근(18)에 인서트너트(14)를 고정시켜 설치할 수 있다.

인서트너트(14)는 PC암거(2)의 하부벽 두께보다 짧게 이루어지고, 인서트너트(14)의 상,하단부와 연결되는 PC암거(2)의 하부벽 상하부면에는 상,하부개방홈(16a)(16b)이 각각 형성된다. 상기 상,하부개방홈(16a)(16b)은 PC암거(2)의 하부벽에서 함몰된 구조로 각각 형성되어 뒤에서 상세하게 설명되는 인서트너트(14)에 고정되는 고정부재(22a)(22b)의 두부는 PC암거(2)에서 돌출되지 않고 설치되고, 또 파일(4)의 두부는 하부개방홈(16b)에 끼워져 PC암거(2)의 하부벽 내부로 진입된 성태로 설치된다.

또한 PC암거(2)를 파일(4)의 상부에 설치한 후 PC암거(2)와 파일(4)이 일체화될 수 있도록 파일(4)의 두부 쪽 공간부로 몰탈을 주입하기 위하여 PC암거(2)의 하부에는 주입구(20)가 형성된다. 이 주입구(20)는 PC암거(2)를 제작할 때 인서트너트(14) 주변으로 관로를 매입하여 마련할 수 있다.

주입구(20)의 시작단은 PC암거(2)의 하부벽 상부면에 위치하고 끝단부는 하부개방홈(16b)에 위치하도록 설치한다.

이와 같이 제작된 PC암거(2)는 운송수단을 이용하여 시공현장으로 운반한 다음, 크레인 등을 이용하여 PC암거(2)를 인상시킨 후, 도 1e에서와 같이 버림 콘크리트(10)에 안착시키면서 파일(4)의 상부쪽에 거치한다.

이러한 공정을 진행할 때 PC암거(2)에 하부벽에 형성된 인서트너트(14) 중심부가 파일(4)의 내부 공간부에 위치하도록 진행한다.

이렇게 파일(4)의 상부쪽에 거치된 PC암거(2)는 하부벽에 형성된 하부개방홈(16b)에 파일(4)의 두부 및 그 외부로 노출된 파일캡(6a) 또는 철근(6b)으로 이루어진 두부보강부재가 수용된다.

이러한 공정이 완료되면 도 1f와 같이 PC암거(2)의 인서트너트(14)와 파일(4)의 상부쪽 내부 공간부를 연결하는 고정부재를 설치한다.

고정부재는 도 5a와 같이 볼트(22a)로 이루어지거나 도 5b와 같이 외주연부에 숫나사부가 형성된 연결봉(22b)으로 이루어질 수 있다. 고정부재가 연결봉(22b)으로 이루어질 경우 연결봉(22b)의 상부면에는 드라이버 등이 삽입될 수 있는 홈을 형성할 수도 있다.

이러한 고정부재(22a)(22b)를 인서트너트(14)에 나사체결 방식으로 견고하게 설치할 수 있으며, 이렇게 설치된 고정부재(22a)(22b)의 상부는 PC암거(2)에 고정된 상태에서 하부는 파일(4)의 상부쪽 공간부 내부로 위치한다.

이렇게 설치된 고정부재(22a)(22b)의 두부는 PC암거(2) 하부벽에 형성된 상부개방홈(16a)에 의하여 PC암거(2)에서 돌출되지 않고 설치될 수 있다. 이에 따라 PC암거(2)의 내벽면을 돌출되는 부분 없이 형성할 수 있다.

이렇게 고정부재(22a)(22b) 설치작업이 완료되면 도 1g와 같이 PC암거(2)의 하부벽에 형성된 주입구(20)를 통하여 파일(4)의 두부쪽에 형성된 공간부에 몰탈(24)을 주입한다.

주입구(20)를 통하여 주입되는 몰탈(24)은 그 이전에 타설된 몰탈(12)과 이어져 연결되면서 파일(4)의 상부 공간부 및 PC암거(2)의 하부벽에 형성된 하부개방홈(16b)을 모두 채울 수 있도록 주입한다. 그리고 계속하여 PC암거(2)의 하부벽에 형성된 상부개방홈(16a) 에도 몰탈을 타설하여 상부개방홈(16a)을 PC암거(2)의 내벽면과 같은 면으로 형성하면 된다.

이렇게 타설된 몰탈(24)이 소정의 시간이 경과하여 양생되면 PC암거(2)의 하부벽은 고정부재(22a)(22b)의 상부가 인서트너트(14)에 고정된 상태로 고정부재(22a)(22b)의 하부 및 두부보강부재(6a)(6b)는 몰탈(24)을 매개체로 파일(4)과 일체로 접합되면서 일체화된다. 그리고 파일(4)의 두부는 하부개방홈(16b)에 끼워져 PC암거(2)의 하부벽 내부로 진입된 상태에서 PC암거(2)의 하부벽과 일체화된다.

이에 따라 시공이 완료된 PC암거(2)는 파일(4)과 일체로 접합되어 PC암거(2)는 파일(4)과 일체로 거동할 수 있으므로, 예를 들어 지진이나 차량 통행 등으로 인한 지반 침하 및 진동 등이 발생하여도 PC암거(2)의 변위를 방지할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예가 예시를 목적으로 설명되어 있으나 이에 제한되지는 않으며, 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것도 가능하다.

2: PC암거
4: 파일
6a, 6b: 두부보강부재
8a, 8b: 막음판
10: 버림 콘크리트
12, 24: 몰탈
14: 인서트너트
16a, 16b: 상,하부개방홈
18: 보강철근
20: 주입구
22a, 22b: 고정부재

Claims (9)

1. 지중에 설치되는 파일;
   상기 파일의 두부를 보강하기 위하여 파일의 중심부에 형성된 공간부 및 파일의 두부 외측으로 연장되어 설치되는 두부보강부재;
   상기 파일의 외측 및 지반에 타설되는 버림 콘크리트;
   하부벽에 고정홀 및 주입구가 형성되며 상기 버림 콘크리트에 안착된 상태로 상기 파일의 상부면에 거치되는 PC암거;
   상기 PC암거의 고정홀과 파일의 상부쪽 내부 공간부에 설치되는 고정부재;
   상기 두부보강부재 및 고정부재를 파일에 고정시켜 PC암거와 파일을 일체화시켜주기 위하여 파일의 상부쪽 중심부에 타설되는 몰탈;
   을 포함하고,
   상기 PC암거의 하부벽에 형성된 고정홀은 인서트너트로 이루어지고,
   상기 인서트너트는 PC암거의 하부벽 두께보다 짧게 이루어지고, 인서트너트의 상,하부와 연결되는 PC암거의 하부벽 상부 및 하부에는 상,하부개방홈이 각각 형성되고,
   상기 PC암거의 하부벽에 형성된 하부개방홈은 상기 파일의 두부가 끼워질 수 있도록 함몰된 구조로 이루어져 파일의 두부는 하부개방홈에 삽입된 상태로 PC암거와 일체화되고,
   상기 주입구는 PC암거의 내부쪽 하부벽에서 시작되어 하부개방홈과 연통되도록 이루어진 PC암거 설치구조.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 두부보강부재는 파일캡 또는 보강철근으로 이루어진 것을 특징으로 하는 PC암거 설치구조.
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 인서트너트는 하부벽에 배근된 보강철근에 고정된 것을 특징으로 하는 PC암거 설치구조.
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정부재는 볼트 또는 외주연부에 숫나사부가 형성된 연결봉으로 이루어진 것을 특징으로 하는 PC암거 설치구조.
   
   
8. 삭제
9. 삭제

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