KR102123558B1

KR102123558B1 - 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법

Info

Publication number: KR102123558B1
Application number: KR1020190167806A
Authority: KR
Inventors: 이진길; 김민기
Original assignee: 이진길; 김민기
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-06-16

Abstract

본 발명은, 원통형으로 구성되며, 소정높이로 구성되는 측벽, 측벽의 하측과 피벗 가능하게 연결되며, 측벽을 따라 원주방향으로 구비되는 복수의 실링부 및 실링부를 피벗시킬 수 있도록 일측이 측벽에 연결되며, 타측이 실링부의 일측에 연결되는 복수의 구동부를 포함하며, 실링부는, 전개위치와 실링위치 사이에서 피벗 가능하게 구성되며, 전개위치에서 내측으로 기초말뚝이 통과할 수 있도록 구성되며, 실링위치에서 일측이 기초말뚝의 외면에 밀착되어 차수할 수 있도록 구성되는 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법은 기초말뚝에 설치 및 제거가 용이하며, 자동으로 차수할 수 있으므로 기중화 상태를 조성하는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다. 또한 PC 하우스간 연결시 수중 작업을 최소화여 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법{Tank allowing dry work for underwater framework for bridge construction and method of construction using that}

본 발명은 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공방법에 관한 것이며, 보다 상세하게는 설치 및 제거가 용이하여 효율적으로 시공할 수 있는 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법에 관한 것이다.

강, 호수 또는 바다와 같은 수중을 가로지르며 시공하는 교량공사는 교량을 파도나 바람의 영향으로부터 견고하게기 지지할 수 있도록 기초구조물을 구성해야 한다. 이러한 교량의 기초공사는 수중에서 이루어지는 특성상 효율적으로 운용하기 어려운 점이 있었다. 특히 수중으로 잠수부가 투입되어 수행해야 하는 작업들은 작업능력 및 작업속도에 한계가 있어 효율성이 떨어지고 있다.

최근 이러한 교량의 기초공사는 효율성을 높일 수 있는 방향으로 개선되고 있다. 구체적으로 효율성을 높이기 위해 가능한 작업환경을 인위적으로 기중화하여 공정을 수행하는 방향으로 기술개발이 이루어지고 있다. 기중화 상태에서는 작업자가 지상과 같은 환경에서 작업을 수행할 수 있으며, 중장비의 사용 또한 용이하게 이루어질 수 있으므로 가능한 최대의 공정을 기중상태 작업(Dry work)으로 수행하는 것이 바람직하다.

한편, 이러한 종래기술과 관련하여, 대한민국 등록특허 제0609732 호가 개시되어 있다. 그러나 이러한 종래기술은 기중상태를 조성하는 과정이 비효율적으로 수행되는 단점이 있었다.

대한민국 등록특허 제0609732호(2006. 08.09. 공고)

본 발명은 종래의 수중 교량 기초 시공에서 기중상태를 조성하는 과정을 효율적으로 수행할 수 있는 기중화탱크 및 PC 하우스를 이용하여 전체 공정의 효율성을 높일 수 있는 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기 과제의 해결 수단으로서, 원통형으로 구성되며, 소정높이로 구성되는 측벽, 측벽의 하측과 피벗 가능하게 연결되며, 측벽을 따라 원주방향으로 구비되는 복수의 실링부 및 실링부를 피벗시킬 수 있도록 일측이 측벽에 연결되며, 타측이 실링부의 일측에 연결되는 복수의 구동부를 포함하며, 실링부는, 전개위치와 실링위치 사이에서 피벗 가능하게 구성되며, 전개위치에서 내측으로 기초말뚝이 통과할 수 있도록 구성되며, 실링위치에서 일측이 기초말뚝의 외면에 밀착되어 차수할 수 있도록 구성되는 기중화탱크가 제공될 수 있다.

한편, 복수의 실링부는 실링위치에서 기초말뚝의 높이방향을 따라 소정길이로 연장되어 형성되는 가압부를 더 포함할 수 있다.

또한, 실링위치에서 기초말뚝과 가압부사이의 틈을 차수할 수 있도록 구성되는 실링패드를 더 포함할 수 있다.

한편, 복수의 실링부는, 측벽과 힌지로 연결될 수 있도록 구성되는 연결부 및 연결부로부터 내측 하방으로 경사를 두어 소정길이로 연장되는 연장부를 더 포함하며, 가압부는 연장부의 단부에 구비될 수 있다.

또한, 기중화탱크 내측에 기초말뚝에 설치되는 하부 브라켓이 임시로 안착될 수 있도록 측벽에 구비되는 하부 브라켓 거치부를 더 포함할 수 있다.

그리고, 구동부는 유압 실린더로 구성되며, 유압 실린더에 유압을 공급할 수 있도록 구성되는 유압 시스템을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따라 저면에 기초말뚝을 관입하는 단계, 기초말뚝이 내부로 삽입될 수 있도록 기초말뚝의 외경보다 큰 내경으로 구성되는 기중화탱크를 배치하는 단계, 기중화탱크의 하측에 구비된 실링부가 기초말뚝의 외면과 밀착될 수 있도록 실링부와 연결된 구동부를 구동하는 기중화탱크 차수단계, 기초말뚝의 상측 일부가 수면위로 노출될 수 있도록 기중화탱크와 기초말뚝 사이의 공간에 수용된 물의 적어도 일부를 외부로 배수하는 1차 배수 단계, 노출된 기초말뚝에 하부 브라켓을 설치하는 단계, 기중화탱크를 실링해제할 수 있도록 구동부를 구동하고, 기중화탱크를 제거하는 단계, PC 하우스를 이송하여 하부 브라켓에 안착시키는 단계, PC 하우스가 부상하는 것을 방지할 수 있도록 기초말뚝에 상부 브라켓을 설치하는 단계, PC 하우스 사이의 틈을 차수하는 제1 차수 단계, PC 하우스와 기초말뚝 사이의 틈을 차수하는 제2 차수 단계, PC 하우스 내에 수용된 물의 적어도 일부를 외부로 배수하는 2차 배수 단계, PC 하우스 사이를 용접하는 PC하우스 용접단계 및 PC 하우스에 교량 기초부를 시공하는 교량 기초부 시공단계를 포함하는 수중 교량 기초 시공 방법이 제공될 수 있다.

여기서, 기중화탱크는 원통형으로 구성되며, 소정높이로 구성되는 측벽, 측벽의 하측과 피벗 가능하게 연결되며, 측벽을 따라 원주방향으로 구비되는 복수의 실링부 및 실링부를 피벗시킬 수 있도록 일측이 측벽에 연결되며, 타측이 실링부의 일측에 연결되는 복수의 구동부를 포함하며, 실링부는, 전개위치와 실링위치 사이에서 피벗 가능하게 구성되며, 전개위치에서 내측으로 교량의 기초말뚝이 통과할 수 있도록 구성되며, 실링위치에서 일측이 기초말뚝의 외면에 밀착되어 차수할 수 있도록 구성될 수 있다.

한편, PC 하우스는 서로 인접하여 마주보는 PC 하우스의 일측면에 C형강이 구비되며, 제1 차수단계는, 연결플레이트를 서로 마주보는 C 형강의 상측면 각각의 복수의 지점에 가용접하는 PC 하우스 가용접 단계 및 연결플레이트에 형성된 주입구를 통해 발포수지를 충진할 수 있다.

또한, 주입구는 발포수지가 주입구를 통하여 역류하는 것을 방지할 수 있도록 역류방지밸브가 구비될 수 있다.

한편, 제2 차수단계는, 상부 브라켓과 하부 브라켓을 연결하는 강봉을 설치하는 강봉 설치 단계 및 기초말뚝과 PC 하우스 사이의 틈에 그라우팅하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, PC 하우스 용접단계는 연결플레이트와 가용접된 서로 마주보는 C 형강을 서로 용접할 수 있다.

본 발명에 따른 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법은 기초말뚝에 설치 및 제거가 용이하며, 자동으로 차수할 수 있으므로 기중화 상태를 조성하는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한 PC 하우스간 연결시 수중 작업을 최소화여 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 기중화탱크의 사시도이다.
도 2는 제1 실시예를도 다른 각도에서 바라본 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A를 따라 절개한 단면도이다.
도 4는 실링부를 확대하여 나타낸 확대사시도이다.
도 5는 제1 실시예인 기중화탱크의 사용상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예인 기중화탱크의 단면도이다.
도 7은 수중 교량 기초 공사 시공방법의 순서도이다.
도 8은 기초말뚝 관입단계의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 9는 기중화탱크 배치단계의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 10은 1차 배수단계의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 11은 하부 브라켓 설치단계의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 12a 및 12b는 기중화탱크가 전개위치로 전환될때의 개념을 나타낸 도면이다.
도 13은 각각의 기초말뚝에 하부 브라켓이 설치된 상태를 나타낸 개념도이다.
도 14는 PC 하우스 안착단계의 개념을 나타낸 개념도이다.
도 15는 복수의 PC 하우스가 기초말뚝에 안착된 개념을 나타낸 개념도이다.
도 16은 PC 하우스가 기초말뚝에 안착된 모습이 도시된 절개사시도이다.
도 17은 도 16의 I 부분을 확대하여 나타낸 확대절개 사시도이다.
도 18은 제1 차수단계의 개념을 나타낸 도면이다.
도 19a는 상부 브라켓이 설치단계의 개념을 나타낸 확대 평면도이다.
도 19b는 강봉설치단계의 개념을 나타낸 확대 단면도이다.
도 19c는 그라우팅 단계의 개념을 나타낸 확대 단면도이다.
도 20은 2차 배수단계를 나타낸 개념도이다.
도 21은 PC하우스 용접단계를 나타낸 확대절개 사시도이다.
도 22은 교량 기초부가 시동된 모습이 도시된 개념도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그리고 이하의 실시예의 설명에서 각각의 구성요소의 명칭은 당업계에서 다른 명칭으로 호칭될 수 있다. 그러나 이들의 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 변형된 실시예를 채용하더라도 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 각각의 구성요소에 부가된 부호는 설명의 편의를 위하여 기재된다. 그러나 이들 부호가 기재된 도면상의 도시 내용이 각각의 구성요소를 도면내의 범위로 한정하지 않는다. 마찬가지로 도면상의 구성을 일부 변형한 실시예가 채용되더라도 기능적 유사성 및 동일성이 있다면 균등한 구성으로 볼 수 있다. 또한 당해 기술 분야의 일반적인 기술자 수준에 비추어 보아, 당연히 포함되어야 할 구성요소로 인정되는 경우, 이에 대하여는 설명을 생략한다.

이하에서 기초말뚝(Pile)이란 땅속에 관입 지주로 하는 막대형상의 부재를 뜻하며, 이하에서의 물이란 해수, 담수 및 간수 중 어느 하나를 뜻함을 전제로 한다. 또한 수중교량이란 해저면, 강바닥 및 호수바닥 중 어느 하나로부터 기초말뚝을 관입하여 생성한 구조물로부터 지지되어 형성되는 교량을 뜻함을 전제로 설명하도록 한다.

이하에서는 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 기중화탱크에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 제1 실시예인 기중화탱크(1)의 사시도이며, 도 2는 제1 실시예를도 다른 각도에서 바라본 사시도이고, 도 3은 도 1의 A-A'를 따라 절개한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 기중화탱크(1)는 일측이 수중 저면에 관입되어 있는 기초말뚝(10)의 타측 일부가 삽입된 상태에서 기중상태(Dry work)로 조성할 수 있도록 구성된다.

본 발명에 따른 기중화탱크(1)는 측벽(100), 실링부(200), 구동부(300), 지지부 및 리프팅 프레임(270)을 포함하여 구성될 수 있다. 측벽(100)은 원통형상으로 구성되며, 소정높이로 형성되며, 내측에 기초말뚝(10)이 삽입될 수 있는 내경으로 구성될 수 있다. 측벽(100)의 높이는 기중화탱크(1)를 기초말뚝(10)에 설치하는 경우 하부 브라켓(12)이 설치되는 위치가 기중상태가 될 수 있도록 수면으로부터 기초말뚝(10)의 하부 브라켓(12)이 설치되는 위치까지의 거리 이상으로 결정될 수 있다. 측벽(100)은 기초말뚝(10)의 외면사이에서 작업자가 작업을 수행할 수 있는 공간이 확보되며, 하부 브라켓(12)이 설치될 수 있을 정도의 공간이 확보될 수 있는 내경을 갖도록 구성될 수 있다. 다만, 측벽(100)의 길이 및 내경은 전술한 조건을 만족하는 다양한 수치로 결정될결될 수 있으므로 구체적인 수치에 대한 설명은 생략하도록 한다.

측벽(100)의 재질은 기중화탱크(1)가 설치되고 내측에 수용된 물을 배수하는 경우 외측의 물로부터 작용하는 수압을 견딜 수 있도록 강성재질로 구성될 수 있다.

실링부(200)는 기중화탱크(1)의 설치와 차수를 용이하게 수행할 수 있도록 구성된다. 실링부(200)는 기중화탱크(1)가 설치되었을 때를 기준으로 측벽(100)의 하측에 연결될 수 있다. 실링부(200)는 전개위치와 실링위치 사이에서 위치가 전환되도록 각각의 실링부(200)의 일측이 측벽(100)과 피벗 가능하게 연결될 수 있다. 실링부(200)는 복수로 구성되며, 회전 대칭으로 구성될 수 있다. 일 예로 실링부(200)는 4개로 구성되어 회전방향으로 배치될 수 있다. 복수의 실링부(200)는 전개위치에서 각각의 실링부(200) 서로가 멀어지는 방향으로 벌어질 수 있고, 실링 위치에서 서로 끝단이 서로 밀착되도록 오므라들 수 있다. 실링부(200)는 전개위치에서는 하측으로 기초말뚝(10)이 삽입될 수 있을 만큼의 공간이 형성될 수 있도록 외측 방향으로 피벗되며, 실링 위치에서는 각 실링부(200) 사이의 공간이 기밀하게 밀착되어 서로 가압되도록 구성될 수 있다. 한편, 실링부(200)의 형상에 대하여는 차후 도 4를 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

한편, 도시되지는 않았으나, 복수의 실링부(200) 사이, 각각의 실링부(200)와 측벽(100) 사이에는 별도의 밀폐부재가 구비되어 기중화탱크(1) 내외부의 차수를 수행하도록 구성될 수 있다.

구동부(300)는 실링부(200)를 전개위치와 밀폐위치 사이에서 전환될 수 있는 힘을 제공한다. 구동부(300)는 기중화탱크(1)의 외측에서 측벽(100)의 일측 및 실링부(200)의 일측과 연결될 수 있다. 구동부(300)동부는 직선구동을 통해 실링부(200)의 회전이 이루어질 수 있도록 상측이 측벽(100)의 제1 구동부 연결부(310)와 핀으로 연결되며, 하측이 실링부(200)의 제2 구동부 연결부(320)와 핀으로 연결될 수 있다.

구동부(300)가 수축됨에 따라 실링부(200)는 밀폐위치로부터 전개위치로 전환되며, 반대로 구동부(300)가 신장되는 경우 전개위치로부터 밀폐위치로 전환된다.

구동부(300)는 복수로 구성되어 각각의 실링부(200)의 위치를 전환하도록 구성될 수 있다. 일 예로 구동부(300)는 실링부(200)의 개수에 대응하여 4개로 구성되며, 각각 회전반경으로 측벽(100)의 외면을 따라 90도 간격으로 배치될 수 있다. 구동부(300)는 일 예로 유압 실린더로 구성될 수 있으며, 구동부(300)는 리프팅 프레임(270)의 일측에 구비된 유압 공급부(330)로부터 유압을 공급받도록 구성될 수 있다. 유압 공급부(330)는 하나 이상의 구동부(300)와 유압라인으로 연결될 수 있으며, 복수로 구성될 수 있다. 각각이 유압을 공급하도록 구성될 수 있다. 한편, 도시되지는 않았으나, 유압 공급부(330)는 유압펌프펌브, 서보밸브, 유압탱크 등의 구성을 포함하여 구성될 수 있으며, 이와같은 유압을 공급하기 위한 구성은 일반적으로 널리 쓰이는 구성으로 이루어질 수 있으므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하도록 한다.

지지부(250, 260)는 기중화탱크(1)의 내측으로 기초말뚝(10)이 삽입되는 경우 위치정렬 상태를 유지할 수 있도록 구성될 수 있다. 지지부는 측벽(100)의 내측에서 수직방향 중심축을 바라보는 방향으로 연장되어 형성될 수 있다. 지지부(250, 260)는 회전방향을 따라 측벽(100)의 내측에 복수의 지점에 구비되어 기중화탱크(1)가 기초말뚝(10)에 설치되었을 때 수평방향으로의 위치가 변하지 않도록 구성될 수 있다. 복수의 지지부는 단부에 롤러가 구비될 수 있으며, 이는 기초말뚝(10)이 삽입될 때 롤러가 구름동작을 수행하여 접촉하는 구성들의 파손을 방지할 수 있다. 지지부(250, 260)는 복수의 단으로 구성될 수 있으며, 높이방향으로 상측에 구비된 제1 지지부(250), 하측에 구비된 제2 지지부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 제1 지지부(250)는 기중화탱크(1)가 기초말뚝(10)에 설치되었을 때 기중화탱크(1) 내측에 위치하는 기초말뚝(10)의 상측을 지지할 수 있도록 구성된다. 제2 지지부(260)는 기중화탱크(1) 내측에 위치하는 기초말뚝(10)의 길이가 길지 않은 경우라도 안정적으로 위치가 정렬될 수 있도록 제1 지지부(250)보다 하측에 구비될 수 있다.

리프팅 프레임(270)은 측벽(100)의 상측에 구비될 수 있으며, 외부의 크레인에 의해 거치될 수 있도록 구성된다. 리프팅 프레임(270)은 복수의 빔으로 구성될 수 있으며, 도 1에 도시된 바와 같이 두개의 장 프레임과 장 프레임 사이에 연결되는 단 프레임이 연결되어 구성될 수 있다. 리프팅 프레임(270)의 일측에는 복수의 인양러그(271)가 구비되어 외부의 크레인과 연결될 수 있다. 다만, 전술한 리프팅 프레임(270)의 구성은 일 예이며, 측벽(100)에 직접 형성되는 러그와 같이 외부의 크레인이 인양하기 위해 고정할 수 있는 다양한 구성으로 변형되어 실시될 수 있다.

도 4는 실링부(200)를 확대하여 나타낸 확대사시도이다.

각각의 실링부(200)는 연결부(210), 연장부(220) 및 가압부(230)를 포함하여 구성될 수 있다. 연결부(210)는 실링부(200)의 상측에 구비되며, 힌지로 구성되어 측벽(100)과 피벗(회동 또는 회전운동) 가능하게 연결된ㄹ 수 있다. 연결부(210)는 실링부(200)가 밀폐위치에서 전개위치로 피벗동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 실링부(200) 및 측벽(100)의 외측에 구비될 수 있다. 연장부(220)는 연결부(210)로부터 수직방향 중심축 방향으로 소정거리 연장되어 형성될 수 있다. 복수의 실링부(200)의 상측은 실링위치에서 서로 밀착되었을 때 원뿔의 일부형상이 될 수 있도록 구성될 수 있다.

가압부(230)는 밀폐위치에서 기초말뚝(10)의 외면을 가압하여 기중화탱크(1)의 내외부 사이에 차수를 수행할 수 있도록 구성된다. 가압부(230)는 연장부(220)의 끝단에서 하측방향으로 소정길이 연장되어 형성될 수 있다. 소정길이는 기초말뚝(10)의 외면과 가압부(230) 사이에 기밀성을 확보할 수 있는 길이로 형성될 수 있다. 가압부(230)는 복수의 실링부(200)가 밀폐위치에서 서로소리 기밀하게 밀착되는 경우 복수의 가압부(230)는 함께 원형 단면을 이루도록 구성될 수 있다. 복수의 가압부(230) 각각에는 탄성재질로 구성된 실링패드(240)가 구비되며, 복수의 실링부(200)가 밀폐위치로 전환되었을 때 복수의 실링패드(240)가 실질적으로 기초말뚝(10)의 외면과 접촉하여 차수를 수행하도록 구성될 수 있다.

이하에서는 도 5를 참조하여 기중화탱크(1)의 사용상태에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 설명의 편의를 위해 물에 대한 표현은 생략되어 있으나, 기초말뚝(10)은 수중에 있는 상태이며, 상단부가 수면위로 노출된 상태이다. 또한 설명의 편의를 위해 유압라인과 같은 구성요소가 생략되어 있다.

도 5는 제1 실시예인 기중화탱크(1)의 사용상태도이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 기초말뚝의 상측으로 기중화탱크(1)를 이송한다. 기중화탱크(1)는 전개상태에서 복수의 실링부(200)가 각각 반경방향으로 펼쳐져 있게 된다. 이후 도 5(b)에 도시된 바와 같이 기중화탱크(1)를 서서히 하강시켜 내측으로 기초말뚝(10)을 삽입시킨다. 이후 도 5(c)에 도시된 바와 같이 복수의 구동부(300)를 가압하여 복수의 실링부(200)를 밀폐위치로 오므라들게 하여 고정시켜 설치를 완료한다. 한편, 도시되지는 않았으나, 리프팅 프레임(270)의 하측에는 별도의 말뚝 고정러그가 구비될 수 있으며, 기초말뚝(10)의 일측과 연결되어 기중화탱크(1) 내부의 물을 배수한 이후 부력에 의해 상측방향으로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예인 기중화탱크의 단면도이다. 본 실시예는 전술한 실시예와 동일한 구성을 포함할 수 있으며, 동일한 구성에 대하여는 중복기재를 피하기 위해 그 설명을 생략하고 차이가 있는 구성에 대하여 설명하도록 한다.

도시된 바와 같이, 본 실시예에서는 기중화탱크의 내측에 하부 브라켓을 임시로 적재할 수 있는 하부 브라켓 거치부(101)가 구비될 수 있다. 하부 브라켓 거치부(101)는 측벽(100)에서 내측을 향하여 소정길이 돌출되어 있는 형상으로 구성될 수 있다. 다만 하부 브라켓 거치부(101)의 돌출길이는 내측으로 기초말뚝(10)이 통과할 수 있는 공간이 확보될 수 있는 길이로 결정될 수 있다. 하부 브라켓 거치부에(101)는 하부 브라켓(12)이 복수로 분할되어 있는 상태로 적재될 수 있다. 하부 브라켓(12)이 거치부에 거치된 상태로 기중화탱크(1)와 함께 이송되며, 기중화탱크(1)가 기초말뚝에 설치되면 작업자는 하부 브라켓 거치부(101)로부터 하부 브라켓(12)을 기초말뚝의 외면에 설치할 수 있게 된다. 이와 같이 구성된 경우 하부 브라켓(12)을 이송하기 위한 별도의 공정이 생략될 수 있어 전체공정이 간소화 될 수 있다.

이하에서는 도 7 내지 도 22를 참조하여 본 발명에 따른 제2 실시예인 기중화탱크(1)를 이용한 수중 교량 기초 공사 시공방법에 대하여 상세히 설명하도록 한다. 나아가, 도 7의 시공방법의 각 단계를 설명하기 위하여 도 8 내지 도 22를 참조하여 설명하도록 한다. 한편 이하의 도면에서는 설명의 편의를 위해 일부 구성을 확대하거나 축소하여 나타내었으며, 일부 요소가 과장되어 표현될 수 있다.

도 7은 수중 교량 기초 공사 시공방법의 순서도이다. 또한 도 8은 기초말뚝 관입단계의 개념을 나타낸 개념도이고, 도 9는 기중화탱크 배치단계의 개념을 나타낸 개념도이며, 도 10은 1차 배수단계의 개념을 나타낸 개념도이다. 도 11은 하부 브라켓 설치단계의 개념을 나타낸 개념도이고, 도 12a 및 12b 는 기중화탱크가 전개위치로 전환될 때의 개념을 나타낸 도면이다. 또한, 도 13은 각각의 기초말뚝에 하부 브라켓이 설치된 상태를 나타낸 개념도이다. 도 14는 PC 하우스 안착단계의 개념을 나타낸 개념도이고, 도 15는 복수의 PC 하우스가 기초말뚝에 안착된 개념을 나타낸 개념도이며, 도 16은 PC 하우스가 기초말뚝에 안착된 모습이 도시된 절개사시도이며, 도 17은 도 16의 I 부분을 확대하여 나타낸 확대절개 사시도이며, 도 18은 제1 차수단계의 개념을 나타낸 도면이며, 도 19a, 도 19b 및 도 19c는 제2 차수단계의 개념을 나타낸 도면이다. 도 20은 2차 배수단계를 나타낸 개념도이고, 도 21은 PC하우스 용접단계를 나타낸 확대절개 사시도이며, 도 22은 교량 기초부가 시동된 모습이 도시된 개념도이다.

도 6에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기중화탱크를 이용한 수중 교량 기초 공사 시공방법은 기초말뚝을 관입하는 단계(S100), 기중화탱크를 배치하는 단계(S200), 기중화탱크 차수단계(S300), 1차 배수 단계(S400), 하부 브라켓을 설치하는 단계(S500), 기중화탱크를 제거하는 단계(S600), PC 하우스를 안착시키는 단계(S700), 제1 차수단계(S800), 제2 차수단계(S900), 2차 배수 단계(S1000), PC 하우스를 용접하는 단계(S1100) 및 교량 기초부를 시공하는 단계(S1200)을 포함하여 구성될 수 있다.

기초말뚝을 관입하는 단계(S100)는 도 7에 도시된 바와 같이 저면에 복수의 기초말뚝을 관입하는 단계이며, 관입된 복수의 기초말뚝(10)은 상측이 수면위로 노출되는 길이로 설치될 수 있다. 한편, 복수의 기초말뚝은 후술할 PC 하우스가 설치될 수 있도록 수평방향으로 형성되는 배열로 관입될 수 있다.

기중화탱크를 배치하는 단계(S200)는 도 9(a)에 도시된 바와 같이, 수상크레인(1000)을 이용하여 기중화탱크(1)를 기초말뚝(10)의 상측으로 이송한 뒤 도 9(b)에 도시된 바와 같이 기중화탱크(1)를 하측으로 이동시켜 내측으로 기초말뚝(10)을 삽입시킨다. 이때 기중화탱크(1)의 높이는 이후 배수를 위해 측벽의 상단이 수면보다 높은 위치에 배치되도록 한다.

기중화탱크 차수단계(S300)는 도 10(a)에 도시된 바와 같이, 실링부(200)를 밀폐위치로 전환시키고 각각의 실링부(200) 사이, 그리고 실링패드(240)와 기초말뚝(10)의 외면사이를 기밀하게 밀착시키게 된다. 한편 밀폐가 원활하게 이루어지지 않은 경우 기중화탱크(1)의 위치를 다시 정렬하여 차수단계(S300)가 다시 수행될 수 있다.

1차 배수 단계(S400)는 도 10(b)에 도시된 바와 같이 기중화탱크(1) 내부에 수용되어 있는 물을 외부로 배수하는 단계에 해당한다. 일 예로 펌프를 이용하여 외부로 물을 배수할 수 있다. 이때 실링부(200)에서는 지속적으로 차수가 이루어지므로 펌프를 가동함에 따라 기중화탱크(1) 내부가 기중상태가 되어 건식으로 작업을 수행할 수 있는 상태가 된다.

하부 브라켓을 설치하는 단계(S500)는 도 11에 도시된 바와 같이 기초말뚝의 외면에 후술할 PC 하우스(20)가 지지될 수 있는 하부 브라켓(12)을 설치하는 단계에 해당한다. 하부 브라켓(12)은 PC 하우스(20)의 하측에서 PC 하우스(20)에 중력에 저항하는 외력을 제공하여 PC 하우스(20)가 설치된 위치가 낮아지지 않도록 제한한다. 하부 브라켓을 설치하는 단계(S500)는 기중화탱크(1) 내부가 건식환경이 조성된 상태에서 수행될 수 있다. 한편, 전술한 실시예에서와 같이 하부 브라켓은 기중화탱크 내측에 적재된 상태로 이송되며, 1차 배수 단계(S400)이후 기초파일의 외면에 설치될 수 있다.

기중화탱크를 제거하는 단계(S600)는 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이 하부 브라켓(12)을 설치한 이후 기중화탱크(1)를 기초말뚝(10)으로부터 제거하는 단계에 해당한다. 먼저 도 12(a)과 같이 수상크레인(1000)으로 리프링 프레임(270)을 거치한 이후 기중화탱크의 구동부(300)를 구동하여 전개위치로 전환시킨다. 이후 도 12(b)와 같이 기중화탱크(1)를 인양하여 제거하며, 이때 기중화탱크의 복수의 실링부(200)가 전개되었을 때 이미 설치된 하부 브라켓(12)과 간섭이 일어나지 않는 위치까지 전개시킨 상태에서 인양될 수 있다.

한편 전술한 기중화탱크 배치단계(S200) 내지 기중화탱크 제거 단계(S600)는 각각의 기초말뚝(10)에 대하여 수행될 수 있으며, 도 13에 도시된 바와 같이, 모든 기초말뚝에 하부 브라켓(12)이 설치될 때 가지 각각의 기초말뚝에 대하여 반복적으로 수행될 수 있다.

PC 하우스를 안착시키는 단계(S700)는 육상에서 제조된 PC 하우스를 기초말뚝1에 거치시키는 단계에 해당한다. 도 14(a)에 도시된 바와 같이, 수상크레인을 이용하여 육상으로부터 PC 하우스(20)를 이송하며, 도 14(b)와 같이 PC 하우스(20)를 하강시켜 기초말뚝의 하부 브라켓(120)상에 안착시키게 된다. 이때 하부 브라켓(120)과 PC 하우스 사이, 즉 하부 브라켓의 상면과 PC 하우스 저면 사이에는 차수패킹(packing) 부재가 설치되어 차수에 도움을 줄 수 있다.

이후 도 15와 같이 복수의 PC 하우스(20)를 안착시키게 된다. 이때 도 16에 도시된 바와 같이 PC 하우스의 단부 사이, PC 하우스와 기초말뚝 사이의 틈에 의해 누수가 발생할 수 있으며, 따라서 PC 하우스 내측 공간을 차수하기 위하여 제1 차수 단계(S800)와 제2 차수 단계(S900)가 수행될 수 있다. 제1 차수 단계(S800) 및 제2 차수 단계(S900)는 수중에서 이루어질 수 있다.

제1 차수 단계(S800)는 PC 하우스를 가용접하는 단계(S810) 및 발포수지 충진단계(S820)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 PC 하우스 사이의 연결이 필요한 단부를 살펴보면, 도 17에 도시된 바와 같이, 단부에는 차수철물 C 형강(30)이 구비되어 있으며, 서로 인접한 PC 하우스(20)에 서로 마주보는 방향으로 배치되도록 구성될 수 있다. 각 C 형강(30)의 상면은 상측으로 노출되도록 구성될 수 있다. C 형강은 PC 하우스의 두께 방향에서 상측으로 치우친 위치에 구비될 수 있다. 한편 C 형강(30)과 콘크리트 구조물인 PC 하우스 외벽(21) 간의 결합력을 강화시킬 수 있도록 C 형강의 단부는 서로 바라보는 방향으로 절곡된 걸림부(31)가 형성될 수 있다.

PC 하우스를 가용접하는 단계(S810)는 수중에서 PC 하우스(20) 간 C 형강(30)을 가용접하여 임시 고정하는 단계이다. 도 18(a)에 도시된 바와 같이, 연결플레이트(40)의 양측 단부가 서로 마주보는 C 형강(30)의 상면에 안착될 수 있도록 배치시키며, 양측 단부를 각각 서로 다른 C 형강(30)에 복수의 지점을 가용접한다. 가용접 비드(61)의 개수는 연결플레이트(40)가 임시적으로 거치되는 정도, 즉 후술할 발포수지(50)가 충진되며, PC 하우스 내측에 배수를 수행했을 때 누수가 되지 않을 정도로 구성되는 것이 바람직하다.

발포수지 충진단계(S820)는 도 18(b)에 도시된 바와 같이 연결플레이트(40)에 형성되어 있는 발포수지 주입구(41)를 통하여 발포수지(Expandable Polystyrene. EPS)(50)를 충진하여 C 형강(30) 사이를 차수하는 단계에 해당한다. 이때 충진된 발포수지가 주입구를 통하여 역류되지 않도록 발포수지 주입구에는 역류방지밸브가 구비될 수 있다. 본 단계 또한 PC 하우스를 가용접하는 단계(S810)와 마찬가지로 수중에서 이루어지게 된다. 한편, PC 하우스 사이의 차수는 이후 PC하우스를 용접하는 단계(S1100)를 통하여 완벽하게 차수가 이루어질 수 있다. 이에 대하여는 차후 설명하도록 한다.

제2 차수 단계(S900)는 안착된 PC 하우스와 기초말뚝 사이의 틈을 차수하기 위해 수행되며, 이때 PC하우스의 부상을 방지하기 위한 공정이 함께 수행될 수 있다.

제2 차수 단계(S900)는 부상방지 상부 브라켓 설치 단계(S910), 강봉 설치단계(S920) 및 그라우팅 단계(S930)를 포함하여 구성될 수 있다.

부상방지 상부 브라켓 설치 단계(S910)는 도 19a에 도시된 바와 같이, 기초말뚝에 상부 브라켓을 설치하여 PC 하우스가 부상되는 것을 방지할 수 있도록 PC 하우스의 하측 외벽의 상면에 밀착되어 설치될 수 있다. 상부 브라켓은 기초말뚝의 외면을 둘러가면서 복수의 지점, 예를 들어 45도 간격으로 8개의 지점에 설치될 수 있으며, 각각의 연결지점에 상부 브라켓이 2개씩 설치되어 PC 하우스의 부상 방지 기능을 확보할 수 있도록 구성된다.

강봉 설치단계(S920)는 도 19b에 도시된 바와 같이 상부 브라켓과 하부 브라켓을 연결하는 강봉을 설치하는 단계이다. 강봉 설치단계는 강봉의 하측을 하부 브라켓과 용접하여 고정하며, 상측이 상부 브라켓의 설치공을 통과한 상태에서 상측으로부터 조임 커플러를 체결하여 수행될 수 있다. 강봉 설치단계가 수행되면서 하부 브라켓과 PC 하우스 하측 외벽의 하면, 상부 브라켓과 PC 하우스 하측 하윽 외벽의 상면이 밀착되면서 PC 하우스를 기초말뚝상에 견고하게 고정할 수 있게 된다. 한편 강봉에는 조임 커플러가 과도하게 체결되는 것을 방지할 수 있도록 상부 브라켓과 하부 브라켓의 거리를 조절하는 스토퍼 커플러가 각각 구비될 수 있다.

그라우팅 단계(S930)는 도 19c에 도시된 바와 같이 PC 하우스와 기초말뚝 사이의 틈을 완벽하게 차수할 수 있도록 그라우팅을 수행하는 단계이다. 그라우팅 단계(S930)는 완벽한 차수가 이루어질 수 있도록 무수축 그라우팅으로 수행될 수 있다.

한편, 전술한 제1 차수단계(S800) 내지 제2 차수단계(S900)는 각각의 PC 하우스 사이, PC 하우스와 기초말뚝 사이를 차수할 수 있도록 반복적으로 수행될 수 있으며, 제1 차수단계(S800)와 제2 차수단계(S900)는 서로 순서와 무관하게 독립적으로 수행될 수 있다.

2차 배수 단계(S1000)는 각 PC 하우스의 연결부위 및 PC 하우스와 기초말뚝 사이가 차수된 경우 도 20에 도시된 바와 같이, PC 하우스(20) 내부에 수용된 물을 외부로 배수하는 단계에 해당하며, PC 하우스(20) 내부는 차수공정이 수행된 이후이므로 건식으로 작업이 가능하게 된다. 2차 배수 단계(S1000)는 도 20(b)와 같이 내부에 가용접된 PC 하우스(20)의 연결부위(II)가 노출될 때 까지 수행될 수 있다.

PC 하우스를 용접하는 단계(S1100)은 연결플레이트와 C 형상 사이에서 완벽한 차수가 이루어 질 수 있도록 용접하는 단계에 해당한다. 연결플레이트와 C 형강 사이가 완벽하게 차수될 수 있도록 경계선을 따라 용접 비드(62)를 형성시킨다.

이후 교량 기초부를 시공하는 단계(S1200)에서는 도 20에 나타난 바와 같이 연결된 PC 하우스 연결체 상에 교량 기초부를 타설하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 수중 교량 기초 시공용 기중화탱크 및 이를 이용한 수중 교량 기초 시공 방법은 기초말뚝에 설치 및 제거가 용이하며, 자동으로 차수할 수 있으므로 기중화 상태를 조성하는 시간과 비용을 획기적으로 절감할 수 있다.

또한 PC 하우스간 연결시 C 형강 및 연결플레이트를 이용하여 가용접단계를 통해 수중 작업을 최소화고, 다른 잔여 작업을 건식으로 수행할 수 있으므로 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.

1: 기중화탱크
100: 측벽 101: 하부 브라켓 거치부
200: 실링부
210: 연결부 220: 연장부
230: 가압부 240: 실링패드
250: 제1 지지부 260: 제2 지지부
270: 리프팅 프레임 271: 인양러그
300: 구동부
310: 제1 구동부 연결부 320:제2 구동부 연결부
330: 유압 공급부
10: 기초말뚝
11: 상부 브라켓 12: 하부 브라켓
13: 강봉 14: 차수패킹
15: 조임 커플러 16: 스토퍼 커플러
20: PC 하우스 21: PC 하우스 외벽
30: C 형강 31: 걸림부
40: 연결플레이트 41: 주입구
50: 발포수지
61: 가용접 비드 62: 용접 비드
70: 그라우팅
S100: 기초말뚝을 관입하는 단계
S200: 기중화탱크를 배치하는 단계
S300: 기중화탱크 차수단계
S400: 1차 배수 단계
S500: 하부 브라켓을 설치하는 단계
S600: 기중화탱크를 제거하는 단계
S700: PC 하우스를 안착시키는 단계
S800: 제1 차수단계
S810: PC 하우스 가용접 단계
S820: 발포수지 충진단계
S900: 제2 차수단계
S910: 부상방지 상부 브라켓 설치 단계
S920: 강봉 설치 단계
S930: 그라우팅 단계
S1000: 2차 배수 단계
S1100: PC하우스 용접단계
S1200: 교량 기초부를 시공하는 단계

Claims

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저면에 기초말뚝을 관입하는 단계;
상기 기초말뚝이 내부로 삽입될 수 있도록 상기 기초말뚝의 외경보다 큰 내경으로 구성되는 기중화탱크를 배치하는 단계;
상기 기중화탱크의 하측에 구비된 실링부가 상기 기초말뚝의 외면과 밀착될 수 있도록 상기 실링부와 연결된 구동부를 구동하는 기중화탱크 차수단계;
상기 기초말뚝의 상측 일부가 수면위로 노출될 수 있도록 상기 기중화탱크와 상기 기초말뚝 사이의 공간에 수용된 물의 적어도 일부를 외부로 배수하는 1차 배수 단계;
상기 노출된 기초말뚝에 하부 브라켓을 설치하는 단계;
상기 기중화탱크를 실링해제할 수 있도록 상기 구동부를 구동하고, 상기 기중화탱크를 제거하는 단계;
PC 하우스를 이송하여 상기 하부 브라켓에 안착시키는 단계;
상기 PC 하우스가 부상하는 것을 방지할 수 있도록 상기 기초말뚝에 상부 브라켓을 설치하는 단계;
상기 PC 하우스 사이의 틈을 차수하는 제1 차수 단계;
상기 PC 하우스와 상기 기초말뚝 사이의 틈을 차수하는 제2 차수 단계;
상기 PC 하우스 내에 수용된 물의 적어도 일부를 외부로 배수하는 2차 배수 단계;
상기 PC 하우스 사이를 용접하는 PC하우스 용접단계; 및
상기 PC 하우스에 교량 기초부를 시공하는 교량 기초부 시공단계를 포함하며,
상기 PC 하우스는 서로 인접하여 마주보는 상기 PC 하우스의 일측면에 C형강이 구비되며,
상기 제1 차수단계는,
연결플레이트를 서로 마주보는 상기 C 형강의 상측면 각각의 복수의 지점에 가용접하는 PC 하우스 가용접 단계; 및
상기 연결플레이트에 형성된 주입구를 통해 발포수지를 충진하는 발포수지 충진단계를 포함하는 수중 교량 기초 시공 방법.
제7 항에 있어서,
상기 기중화탱크는,
원통형으로 구성되며, 소정높이로 구성되는 측벽;
상기 측벽의 하측과 피벗 가능하게 연결되며, 상기 측벽을 따라 원주방향으로 구비되는 복수의 실링부; 및
상기 실링부를 피벗시킬 수 있도록 일측이 상기 측벽에 연결되며, 타측이 상기 실링부의 일측에 연결되는 복수의 구동부를 포함하며,
상기 실링부는,
전개위치와 실링위치 사이에서 피벗 가능하게 구성되며,
상기 전개위치에서 내측으로 교량의 기초말뚝이 통과할 수 있도록 구성되며,
상기 실링위치에서 일측이 상기 기초말뚝의 외면에 밀착되어 차수할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 교량 기초 시공 방법.
삭제
제8 항에 있어서,
상기 주입구는 상기 발포수지가 상기 주입구를 통하여 역류하는 것을 방지할 수 있도록 역류방지밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 수중 교량 기초 시공 방법.
제8 항에 있어서,
상기 제2 차수단계는,
상기 상부 브라켓과 상기 하부 브라켓을 연결하는 강봉을 설치하는 강봉 설치 단계; 및
상기 기초말뚝과 상기 PC 하우스 사이의 틈에 그라우팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 교량 기초 시공 방법.
제10 항에 있어서,
상기 PC 하우스 용접단계는 상기 연결플레이트와 상기 가용접된 서로 마주보는 C 형강을 서로 용접하는 것을 특징으로 하는 수중 교량 기초 시공 방법.