KR102374003B1 - 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 피암터널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 차도의 차량 진행방향을 따라 상호 이격 되도록 한 쌍의 기초구조물을 시공하는 단계(S10단계); 각 기초구조물의 상부에 수직방향으로 기둥 벽체를 시공하는 단계(S20단계); 각 기둥 벽체의 상단에 안치면이 마련된 연결형강을 일정 간격으로 노출되도록 코핑부를 시공하는 단계(S30단계); 복수의 단위 형강부재가 매립되되 상부면에 각 형강부재의 플랜지가 노출되면서 복수의 수평전단철근이 일정간격을 따라 돌출 형성되고 양단부에 매립된 단위 형강부재의 일부 구간이 연장되어 양단부로부터 노출되는 한 쌍의 연결부가 마련된 각형보를 양 코핑부의 연결형강 간마다 안치하는 단계(S40단계); 상기 각형보의 양단부에 각각 노출된 연결부와 상기 코핑부의 연결형강 간을 체결하여 각형보를 고정시키는 단계(S50단계); 상기 각형보 간에 형성되는 개구공간에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를 시공하는 단계(S60단계); 및 상기 한 쌍의 기초구조물 간에 철근의 배근과 콘크리트의 타설을 통해 하부슬래브를 시공하는 단계(S70단계)를 포함하는 것이 특징이다.

Description

원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 피암터널{Construction method of fiam tunnel using centrifugal casting ultra-high-strength square beam as superstructure and fiam tunnel constructed by the same}

본 발명은 원심성형으로 공장 제작되며 양단부에 타부재와의 연결을 위한 연결부가 합성된 초고강도(100MPa이상) 콘크리트 각형보를 현장으로 운반하여 기시공된 기둥벽체의 상부면에 거치하고, 기둥벽체 상단에 마련된 형강받침부재와 고장력 볼트로 체결 후 콘크리트를 타설하여 상부슬래브의 시공 및 기둥벽체와 일체화되게 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 피암터널에 관한 것이다.

일반적으로 도로 신설 또는 선형개량시의 대절토 사면은 잦은 붕괴 및 이로 인한 도로의 기능 상실은 물론 운전자에게 심리적 불안감을 갖게 할 뿐만 아니라 생태계 단절 및 파괴시키는 위협요인으로 작용한다. 피암터널은 이러한 요인을 개선하기 위한 가장 적극적인 방법이라 할 수 있다.

기존의 개착식 피암터널은 철근조립, 강재거푸집 설치 및 콘크리트 현장타설 및 양생 등의 일련의 과정으로 인하여 시공기간 증대 및 이로 인한 공사비 증가로 경제성이 부족하다는 인식이 있었다. 또한 현재 공용중인 도로에서는 절토 사면 붕괴 예방/차량 및 인명 보호를 위한 피암터널의 시공이 불가능한 단점이 있다.

그러나, 조립식 프리캐스트 부재를 이용한 피암터널은 철근조립 및 콘크리트 현장타설을 통한 기존 공법에 비하여 높은 경제성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 현재 공용중인 도로에서 교통의 흐름을 방해하지 않으면서 시공이 가능한 장점을 갖고 있다.

이러한 피암터널은 현재 품질관리 향상, 공정의 단순화 및 공기단축 등을 통한 피암터널의 경제성을 향상시키는 방안 가운데 가장 현실적인 대안이 프리캐스트를 이용한 조립식 피암터널 시공방법이라 할 수 있다.

국내에서 피암터널 시공은 초창기 RC라멘과 같이 동바리와 거푸집을 이용하여 콘크리트를 타설하는 공법에서 차량통행제한 등으로 인한 민원을 최소화하기 위하여 파형강판을 이용한 피암터널이 최근까지 많이 시공되었다.

그러나 파형강판을 이용한 피암터널 공법현장에서 시공 중 다수의 붕괴사고가 발생하면서 안전성 문제가 대두되고, 편토압, 누수 등의 문제까지 발생되면서 프리캐스트 PSC보를 이용한 합성형 라멘구조형식의 피암터널 공법이 많은 현장에서 적용되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-0892137호(2009.04.08.)

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 원심성형으로 공장 제작되며 양단부에 타부재와의 연결을 위한 연결부가 합성된 초고강도(100MPa이상) 콘크리트 각형보를 피암터널의 상부구조로 적용함으로써 시공 편의성의 향상과 시공 시간을 단축시킬 수 있으며 그에 따라 경제적인 효과가 도출될 수 있는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법 및 이에 의해 시공되는 피암터널을 제공하는 것이 목적이다.

상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 본 발명의 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법(이하 "본 발명의 시공방법"이라 칭함)은, 차도의 차량 진행방향을 따라 상호 이격 되도록 한 쌍의 기초구조물을 시공하는 단계(S10단계); 각 기초구조물의 상부에 수직방향으로 기둥 벽체를 시공하는 단계(S20단계); 각 기둥 벽체의 상단에 안치면이 마련된 연결형강을 일정 간격으로 노출되도록 코핑부를 시공하는 단계(S30단계); 복수의 단위 형강부재가 매립되되 상부면에 각 형강부재의 플랜지가 노출되면서 복수의 수평전단철근이 일정간격을 따라 돌출 형성되고 양단부에 매립된 단위 형강부재의 일부 구간이 연장되어 양단부로부터 노출되는 한 쌍의 연결부가 마련된 각형보를 양 코핑부의 연결형강 간마다 안치하는 단계(S40단계); 상기 각형보의 양단부에 각각 노출된 연결부와 상기 코핑부의 연결형강 간을 체결하여 각형보를 고정시키는 단계(S50단계); 상기 각형보 간에 형성되는 개구공간에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를 시공하는 단계(S60단계); 및 상기 한 쌍의 기초구조물 간에 철근의 배근과 콘크리트의 타설을 통해 하부슬래브를 시공하는 단계(S70단계);를 포함하는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 각형보는, 길이 방향을 따라 평행하게 2 분할되어 상호 결합 및 분리되는 상부형틀과 하부형틀로 구성되며 내부에 타설공간이 형성되는 원심회전거푸집을 포함하는 원심성형장치에 있어서, 상기 상부형틀의 일측과 타측에 각각 H형강을 배치하고 양 H형강 사이에 복수의 T형강을 일정 간격으로 배치 및 고정시키는 단계(S100단계); 상기 타설공간에서 단부마감플레이트를 각 H형강에 설정된 구간까지 삽입 배치하고, 각 H형강으로부터 이격된 위치에서 중앙부에 인장바가 형성된 정착플레이트를 배치한 후 타설공간의 길이방향을 따라 복수의 강연선 또는 복수의 강봉을 양 정착플레이트 간에 연결 및 고정시키는 단계(S200단계); 상기 상부형틀에 하부형틀을 상호 결합하고 상기 원심회전거푸집의 개구된 양단에 상기 정착플레이트의 인장바가 관통되도록 밀폐플레이트를 결합하며, 하부형틀에 형성되는 투입구를 통해 콘크리트의 투입 후 개폐플레이트를 결합하여 상기 투입구를 밀폐하는 단계(S300단계); 상기 밀폐플레이트를 관통하여 외부로 노출된 인장바를 인장시켜 상기 타설공간에서 정착플레이트의 유동에 의해 복수의 강연선 또는 복수의 강봉에 일괄적으로 프리스트레스가 도입되게 하는 단계(S400단계); 상기 원심회전거푸집을 회전 작동시켜 각형보의 중심부에 중공부가 형성되도록 원심 성형하는 단계(S500단계); 원심 성형이 완료된 상기 원심회전거푸집을 증기 건조하여 원심 성형된 각형보를 양생하는 단계(S600단계); 및 상기 원심회전거푸집의 상부형틀과 하부형틀을 분리시켜 타설공간으로부터 원심 성형된 각형보를 탈형 및 이적하는 단계(S700단계);를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 S100단계에서 상기 상부형틀은 상기 H형강 및 T형강의 플랜지가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 복수의 체결공이 관통 형성되고, H형강 및 T형강의 플랜지에는 상기 체결공과 대면하는 부위에 체결공을 관통하여 외부로 노출되는 체결볼트가 형성되어 상부형틀 외측에서 너트 체결로 고정 결합되며, 상기 S700단계에서 상기 상부형틀 해체 시 H형강 및 T형강의 플랜지 외측으로 체결볼트가 노출되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 S100단계에서 상기 상부형틀은 상기 H형강 및 T형강의 플랜지가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 일정 간격으로 복수의 절개공이 형성되고, H형강 및 T형강의 플랜지에는 상기 절개공과 대면하는 부위에 절개공을 관통하여 외부로 노출되는 수평전단철근이 결합되는 것이 특징이다.

하나의 예로써, 상기 S200단계에서 상기 단부마감플레이트의 테두리에는 탄성재질로서 외측으로 경사구배가 형성되는 밀림방지테두리가 구성되는 것이 특징이다.

또한 본 발명에서는 상술한 시공방법에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널을 제시한다.

이와 같은 본 발명은 원심성형으로 공장 제작되며 양단부에 타부재와의 연결을 위한 연결부가 합성된 초고강도(100MPa이상) 콘크리트 각형보를 현장으로 운반하여 기시공된 기둥벽체의 상부면에 거치하고, 기둥벽체 상단에 마련된 형강받침부재와 고장력 볼트로 체결 후 콘크리트를 타설하여 상부슬래브가 시공됨과 더불어 기둥벽체와 일체화되게 하는 바, 구조적으로 안정성을 확보할 수 있으며 상부슬래브의 시공 시 동바리가 필요하지 않아 시공이 간편하고 빠르게 이루어질 수 있게 하고, 고장력 볼트 체결로 우각부 강결 시공을 실시함에 있어 긴장력 도입과 같은 복잡한 추가 공정이 필요 없게 되므로 시공성과 경제성이 향상되며, 급속시공에 따라 교통량이 잦은 구역에서 민원발생을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

특히 원심성형을 통해 제작되는 각형보의 경우, 공장 제작으로 품질이 우수할 뿐만 아니라 수밀성이 높아 내구성이 우수하며, 인접한 기둥이나 상부슬래브 등의 부재와의 연결을 위한 단위 형강부재가 내부에 매립 및 합성되면서 수평전단철근만이 노출되어 도장이 최소화되며, 공장 제작에 따른 표준화로 본당 제작비가 저렴하여 생산성이 향상될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제조방법을 나타내는 블록도.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 제조방법을 공정별로 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 각형보의 제조방법을 나타내는 블록도.
도 4는 도 3의 제조방법에 의해 제조되는 원심성형 초고강도 각형보를 나타내는 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심성형장치를 나타내는 측단면도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 원심회전거푸집을 나타내는 사시도.
도 7a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 상부형틀을 나타내는 사시도.
도 7b는 본 발명의 일 실시 예에 따른 하부형틀을 나타내는 사시도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 형강부재와 그 결합 구조를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프리스트레스트 도입 구조를 나타내는 사시도.
도 10a 내지 도 10f는 본 발명의 일 실시 예에 따른 각형보의 제조방법을 공정별로 나타내는 도면.
도 11은 본 발명의 일 구성으로서 단부마감플레이트의 일 실시예를 나타내는 개략도.
도 12a 및 도 12b는 상부형틀이 해체된 상태에서 체결볼트가 노출된 상태를 나타내는 각 실시예.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 시공방법은 차도의 차량 진행방향을 따라 상호 이격 되도록 한 쌍의 기초구조물(3)을 시공하는 단계(S10단계)와, 각 기초구조물(3)의 상부에 수직방향으로 기둥 벽체(4)를 시공하는 단계(S20단계)와, 각 기둥 벽체(4)의 상단에 안치면(5-2)이 마련된 연결형강(5-1)을 일정 간격으로 노출되도록 코핑부(5)를 시공하는 단계(S30단계)와, 복수의 단위 형강부재(40)가 매립되되 상부면에 각 형강부재(40)의 플랜지가 노출되면서 복수의 수평전단철근(403, 413)이 일정간격을 따라 돌출 형성되고 양단부에 매립된 단위 형강부재(40)의 일부 구간이 연장되어 양단부로부터 노출되는 한 쌍의 연결부(420)가 마련된 각형보(1)를 양 코핑부(5)의 연결형강(5-1) 간마다 안치하는 단계(S40단계)를 포함한다.

이후, 상기 각형보(1)의 양단부에 각각 노출된 연결부(420)와 상기 코핑부(5)의 연결형강(5-1) 간을 체결하여 각형보(1)를 고정시키는 단계(S50단계)와, 상기 각형보(1) 간에 형성되는 개구공간에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(6)를 시공하는 단계(S60단계) 및 상기 한 쌍의 기초구조물(3) 간에 철근의 배근과 콘크리트의 타설을 통해 하부슬래브(7)를 시공하는 단계(S70단계)를 포함한다.

즉, 본 발명의 시공방법은 각형보(1)를 공장 생산한 후, 현장에서 기둥 벽체(4)를 포함하는 하부구조에 간결하게 고장력 볼트 등의 체결로 우각부를 연결함으로써 상부구조를 완성할 수 있는 시공방법이다.

구체적으로 도 2a 내지 도 2f를 참조하여 본 발명의 시공방법을 설명하면, 먼저 차도의 차량 진행방향을 따라 상호 이격 되도록 한 쌍의 기초구조물(3)을 시공하는 단계(S10단계)을 갖는다.

상기 기초구조물(3)은 각 기둥벽체(4)의 하중을 지지하기 위한 것으로, 피암터널이 시공될 대상 지반을 굴착한 후, 굴착 영역에 기초를 시공하고 시공된 기초가 매립되도록 굴착된 지반을 복토 및 다짐하되, 지면으로 기둥벽체(4)의 하단이 안치될 수 있는 지지면이 노출되도록 시공한다.

이러한 기초구조물(3)은 지반환경과 현장조건 등을 고려하여 공지의 다양한 재질과 시공 방법 중 적합한 하나를 선택할 수 있는 바, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 각 기초구조물(3)의 상부 즉 기초구조물(3)의 지지면에 수직방향으로 기둥 벽체(4)를 시공하는 단계(S20단계)를 갖는다.

피암터널의 폭이 크지 않을 경우 도 2a에 도시된 바와 같이 상기 기둥 벽체(4)는 이격된 양측에 각각 1개씩이 설치할 수 있으며, 상대적으로 폭이 클 경우에는 기둥 벽체(4)와 기둥 벽체(4) 사이에 하나 이상의 내측 기둥 벽체(미도시)를 추가로 설치할 수 있으며, 내측 기둥 벽체의 시공 시 이를 지지할 수 있는 기초구조물(3)도 함께 시공되어야 함은 당연하다.

즉 본 발명의 시공방법에서는 하부슬래브(7)를 먼저 시공하지 않고, 기둥벽체(4)의 시공을 위한 기초구조물(3)와 그 상부에 기둥벽체(4)를 시공하게 되는데, 이는 종래와 같이 기둥벽체(4)와 기둥벽체(4) 간 하부에 시공되는 하부슬래브를 먼저 시공하는 공법에 있어 양압력(부력)에 저항하기 위하여 그 슬래브의 단면두께를 크게 함으로써 발생하는 수화열 문제 및 단면두께 증가와 시공성 저하의 문제를 근본적으로 해결 할 수 있게 하는 것이다.

이후 도 2b에 도시된 바와 같이 각 기둥 벽체(4)의 상단에 안치면(5-2)이 마련된 연결형강(5-1)이 일정 간격으로 노출 형성된 코핑부(5)를 시공하는 단계(S30단계)를 수행한다.

상기 코핑부(5)의 연결형강(5-1)은 이하에서 설명하는 각형보(1)에 대한 가설공간을 제공하면서, 각형보(1)의 연결부(420)가 고장력 볼트를 통해 체결되어 고정될 수 있게 한다.

이때 상기 코핑부(5)는 현장 시공되거나 또는 공장에서 사전 제작되어 현장에서 상기 기둥 벽체(4)의 상부에 결합 및 일체화되는 것일 수 있으며, 연결형강(5-1)에는 상기 각형보(1)의 연결부(420)와의 볼트 체결을 위한 복수의 장공(5-3)이 형성된다.

이후 도 2c에 도시된 바와 같이 프리캐스트 각형보(1)를 양 코핑부(5)의 연결형강(5-1) 간마다 나란히 안치하는 단계(S40단계)를 수행한다.

여기서 본 발명의 시공방법에 사용되는 상기 각형보(1)는, 자중을 경감시키기 위하여 내부에 중공부(2)가 형성된 각형보(1)로서, 15m 이하의 길이로 제작될 수 있으며, 상기 코핑부(5)의 연결형강(5-1)에 일단의 연결부(420)가 거치 및 지지되도록 설치된다.

이러한 각형보(1)는 피암터널의 폭이 큰 경우 앞서 설명한 내측 기둥 벽체와 양측 기둥벽체(4) 사이에 횡방향으로 각각 거치하여 다경간 방식의 각형보를 연속적으로 설치할 수 있다.

한편 본 발명에서는 기존 PHC 말뚝의 원심성형 생산 공정을 부분적으로 활용하여 100MPa 이상의 콘크리트 강도가 발현되는 초고강도 프리스트레스 원심성형 각형보(1)를 공장 제조하는 예를 제시한다.

본 실시 예의 제조방법은 원심성형을 통해 각형보(1)를 제조함에 있어, 도 4 에 도시된 바와 같이 복수의 단위 형강부재(40)가 매립되도록 제조하되 상부면에 각 형강부재(40)의 플랜지(401, 411)가 노출되면서 복수의 수평전단철근(403, 413)이 일정간격을 따라 돌출 형성되게 하고, 양단부에 매립된 단위 형강부재(40)의 일부 구간이 연장되어 양단부로부터 각각 노출되는 한 쌍의 연결부(420)가 마련되도록 제조할 수 있다.

본 실시 예에 따른 각형보(1)의 제조방법은, 길이 방향을 따라 평행하게 2 분할되며 상호 결합 및 분리되는 상부형틀(100)과 하부형틀(110)로 구성되며 내부에 타설공간(11)이 형성되는 원심회전거푸집(10)을 포함하는 원심성형장치를 이용하여 각형보(1)를 제조하는 것으로, 도 3에 도시된 바에 의하면 상부형틀(100)의 일측과 타측에 각각 H형강(400)을 배치하고 양 H형강(400) 사이에 복수의 T형강(410)을 일정 간격으로 배치 및 고정시키는 단계(S100단계)와, 상기 타설공간(11)에서 단부마감플레이트(120)를 각 H형강(400)에 설정된 구간까지 삽입 배치하고, 각 H형강(400)으로부터 이격된 위치에서 중앙부에 인장바(131)가 형성된 정착플레이트(130)를 배치한 후 타설공간(11)의 길이방향을 따라 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)을 양 정착플레이트(130) 간에 연결 및 고정시키는 단계(S200단계)와, 상기 상부형틀(100)에 하부형틀(110)을 상호 결합하고 상기 원심회전거푸집(10)의 개구된 양단에 상기 정착플레이트(130)의 인장바(131)가 관통되도록 밀폐플레이트(20)를 결합하며, 하부형틀(110)에 형성되는 투입구(111)를 통해 콘크리트의 투입 후 개폐플레이트(112)를 결합하여 상기 투입구(111)를 밀폐하는 단계(S300단계)을 포함한다.

그리고 본 실시 예에 따른 각형보(1)의 제조방법은, 상기 밀폐플레이트(20)를 관통하여 외부로 노출된 인장바(131)를 인장시켜 상기 타설공간(11)에서 정착플레이트(130)의 유동에 의해 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 일괄적으로 프리스트레스가 도입되게 하는 단계(S400단계)와, 상기 원심회전거푸집(10)을 회전 작동시켜 각형보(1)의 중심부에 중공부(2)가 형성되도록 원심 성형하는 단계(S500단계)와, 원심 성형이 완료된 상기 원심회전거푸집(10)을 증기 건조하여 원심 성형된 각형보(1)를 양생하는 단계(S600단계) 및 상기 원심회전거푸집(10)의 상부형틀(100)과 하부형틀(110)을 분리시켜 타설공간(11)으로부터 원심 성형된 각형보(1)를 탈형 및 이적하는 단계(S700단계)를 포함한다.

즉 본 실시 예에 따른 각형보(1)의 제조방법(1)은, Ø1000mm 이상 대구경 PHC파일의 생산 방식인 원심성형 제작 방식을 활용하여 각형보(1)를 제조하는 것으로, 원심 성형을 통해 각형보(1)의 수밀성이 높아지게 될 뿐만 아니라, 단면이 조밀하여 내구성이 우수하며 100MPa 이상의 초고강도 콘크리트의 사용으로 강형을 대체할 수 있는 프리스트레스트 각형보(1)를 제조할 수 있게 되는 것이다.

특히 본 실시 예의 제조방법에서는 각형보(1)에 대한 원심 성형이 구현될 수 있도록 하는 원심성형장치를 이용하게 되는데, 상기 원심성형장치는 도 5에 도시된 바와 같이 원심회전거푸집(10)과 밀폐플레이트(20)와 회전수단(30) 및 복수의 단위 형강부재(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 원심회전거푸집(10)은 내부에 타설공간(11)이 형성되며 양단에 각각 상기 타설공간(11)과 연통하는 개구부(12)가 형성된다. 그리고 상기 원심회전거푸집(10)은 원심성형에 유리하도록 원통형 구조를 가질 수 있다.

예를 들면 상기 원심회전거푸집(10)은 길이방향을 따라 상호 대향하는 일면이 개구되는 공간부가 각각 마련되는 상부형틀(100)과 하부형틀(110)을 포함하며, 이들 상부형틀(100) 및 하부형틀(110)의 각 개구된 일면이 대면하도록 결합되어 상호 간의 공간부가 합쳐져 내부에 하나의 타설공간(11)이 형성될 수 있다.

이때 상기 타설공간(11)은 투입된 콘크리트의 양생을 통해 각형보(1)가 제조되는 공간으로, 원심회전거푸집(10)의 탈형을 고려하여 중앙부가 상대적으로 넓은 육각 단면 형상을 갖는 것이 바람직하다.

즉 상기 상부형틀(100) 및 하부형틀(110)의 각 공간부는 개구된 일면으로 갈수록 폭이 넓어지는 사다리꼴 형상의 단면으로 구성되어 상기 타설공간(11)이 육각 단면을 가질 수 있도록 함으로써, 향후 상부형틀(100)과 하부형틀(110)의 탈형 작업이 용이해질 수 있도록 하는 것이다.

이러한 원심회전거푸집(10)은 이하에서 설명하는 회전수단(30)이 연결되어 회전수단(30)으로부터 부여되는 회전력에 의해 어느 일 방향으로 회전하게 됨으로써, 중공부(2)가 구비되는 각형보(1)의 원심 성형이 이루어질 수 있게 된다.

또한 상기 원심회전거푸집(10)의 타설공간(11)으로 투입되는 상기 콘크리트는 초고강도(100MPa 이상) 콘크리트를 사용하여 강도가 보강되게 하는 것이 바람직하며, 장경간 구조에서 부여되는 하중과 장기처짐 등에 효율적으로 저항할 수 있도록 프리스트레스트가 도입될 수 있는 바, 이를 위해 상기 원심회전거푸집(10)의 타설공간(11)에는 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)이 정착될 수 있도록 한다.

본 실시 예의 각형보(1) 제조방법을 보다 구체적으로 설명하자면, 우선 상부형틀(100)의 일측과 타측에 각각 H형강(400)을 배치하고 양 H형강(400) 사이에 복수의 T형강(410)을 일정 간격으로 배치 및 고정시키는 단계(S100단계)를 갖는다.

이러한 단위 형강부재(40)는 도 8에 도시된 바와 같이 상기 상부형틀(100)의 일측과 타측에서 공간부의 바닥면에 플랜지(401)가 고정 결합되는 한 쌍의 H형강(400)과, 상기 한 쌍의 H형강(400) 사이에서 일정간격을 따라 공간부의 바닥면에 플랜지(411)가 고정 결합되는 복수의 T형강(410)을 포함한다.

즉 상기 H형강(400)과 T형강(410)은 상부형틀(100)의 개구된 일면을 통하여 상부형틀(100)의 공간부로 인입될 수 있으며, 공간부를 구성하는 복수의 내면 중 바닥면에 플랜지(401, 411)가 밀착되도록 결합됨으로써 각형보(1)의 일면에 단부가 노출될 수 있게 하는 것이다.

이때 상기 상부형틀(100)은 도 7a에 도시된 바와 같이 상기 H형강(400) 및 T형강(410)의 각 플랜지(401, 411)가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 일정 간격으로 복수의 체결공(101)이 관통 형성될 수 있으며, 이에 대응하여 상기 H형강(400) 및 T형강(410)의 플랜지(401, 411)에는 상기 체결공(101)과 대면하는 부위에 체결공(101)을 관통할 수 있는 체결볼트(402, 412)가 돌출 결합될 수 있다.

이에 공간부의 바닥면에 안치되는 H형강(400) 및 T형강(410)은 체결볼트(402, 412)가 상기 체결공(101)을 관통하여 외부로 노출됨으로써 상부형틀(100)의 외측에서 너트 체결을 통해 고정 결합될 수 있으며, 거푸집의 탈형 공정에서는 너트를 체결볼트(402, 412)로부터 분리시켜 제조된 각형보(1)로부터 상부형틀(100)의 분리가 가능하게 한다. 이러한 체결볼트(402, 412)는 도 12a 및 도 12b에서 보는 바와 같이 플랜지(401, 411)와 별도의 구성으로 형성되거나 일체의 구성으로 형성될 수 있다.

이렇게 상부형틀(100)을 해체한 후(S700단계)에는 상기 체결볼트(402, 412)가 플랜지(401, 411)에서 노출된 상태가 되어 이하에서 설명하는 수평전단철근(403, 413)과 같이 타부재 즉 상부슬래브(7)에 합성 시 수평전단 기능이 발현되도록 하는 것이다. 즉 상기 체결볼트(402, 412)는 상부형틀(100)에 H형강(400) 및 T형강(410)을 고정시키는 기능을 발현함과 동시에 해체 후에는 전단키로서 기능이 발현되도록 하는 것이다.

또한 상기 상부형틀(100)에는 상기 H형강(400) 및 T형강(410)의 플랜지(401, 411)가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 일정 간격으로 복수의 절개공(102)이 형성되고, 이에 대응하여 상기 H형강(400) 및 T형강(410)의 플랜지(401, 411)에는 상기 절개공(102)과 대면하는 부위에 절개공(102)을 관통하여 외부로 노출되는 수평전단철근(403, 413)이 돌출 결합될 수 있다.

상기 수평전단철근(403, 413)은 도 4에서 "ㄷ" 형상을 갖는 것으로 도시하고 있으나 본 발명이 이에 한정되지 않으며, 타부재와의 합성 시 수평전단 기능을 가질 수 있는 구조라면 어떠한 형상을 가져도 무방하다.

이처럼 상기 H형강(400) 및 T형강(410)은 타설공간(11)으로 타설되는 콘크리트의 양생 공정을 통해 도 4에 나타난 강재 합성 각형보(1)로 제조될 수 있으며, 특히 H형강(400) 및 T형강(410)의 각 플랜지(401, 411)에 수평전단철근(403, 413)이 돌출됨으로써 상부슬래브(4) 등과 같은 타부재와의 합성을 도모할 수 있게 된다.

그 다음으로 상기 타설공간(11)에서 단부마감플레이트(120)를 각 H형강(400)에 설정된 구간까지 삽입 배치하고, 각 H형강(400)으로부터 이격된 위치에서 중앙부에 인장바(131)가 형성된 정착플레이트(130)를 배치한 후 타설공간(11)의 길이방향을 따라 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)을 양 정착플레이트(130) 간에 연결 및 고정시키는 단계(S200단계)를 갖는다.

상기 S200단계를 구현하기 위하여 상기 원심회전거푸집(10)은, 상기 타설공간(11)의 단면과 동일한 판 구조를 가지면서 상기 H형강(400)의 단면과 동일하게 절개된 제 1관통공(121)이 형성되어 상기 타설공간(11)에서 각 H형강(400)의 설정된 구간까지 삽입 배치되는 한 쌍의 단부마감플레이트(120)를 더 포함한다.

상기 단부마감플레이트(120)는 각형보(1)의 단부를 마감하는 마구리판으로서의 기능을 수행하며, 특히 H형강(400)의 설정된 구간까지 삽입 배치됨에 따라 각형보(1)의 양단부에 H형강(400)의 일 구간이 노출되게 함으로써 상기 코핑부(5)의 연결형강(5-1)과의 이음을 위한 연결부(420)가 마련되게 제조할 수 있다.

이에 더하여 상기 단부마감플레이트(120)의 테두리에는 도 11에서 보는 바와 같이 탄성재질로서 외측으로 경사구배가 형성되는 밀림방지테두리(123)가 구성되도록 하는 것이 바람직하다. 즉 도면에서 보는 바와 같이 밀림방지테두리(123)가 단부마감플레이트(120)의 측단에서 직경이 커지는 경사구배(α)가 형성되는 형태로 단부마감플레이트(120)의 테두리에 부착이 되는 것이다.

상기 밀림방지테두리(123)는 고무 등 탄성재질을 사용하는 것이 타당하다.

상기 밀림방지테두리(123)의 형상에 기해 상기 단부마감플레이트(120)는 그 장착이 용이하며 견고한 장착이 가능하게 되는 것이고, 회전과정 및 인장과정에서 단부마감플레이트(120)가 외측으로 밀리는 것을 제어할 수 있게 되는 것이다. 특히 회전과정에서 단부마감플레이트(120)에 편심이 작용하는 경우 단부의 평활도가 유지되지 않는 것은 물론 강연선 등에 프리스트레스의 인가가 용이하지 않게 되는 바, 상기 밀림방지테두리(123)의 구성에 의해 단부마감플레이트(120)에 뒤틀림이 작용되는 것을 제어하는 것이다.

또한 상기 밀림방지테두리(123)가 구성되어 원심 회전 시 단부마감플레이트(120)와 원심회전거푸집(10) 간 마찰에 의한 소음도 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

상기 원심회전거푸집(10)은 상기 타설공간(11)의 단면과 동일한 판 구조를 가지고 상기 타설공간(11)에서 각 H형강(400)의 끝단으로부터 이격된 위치에 배치되는 한 쌍의 정착플레이트(130)를 더 포함한다.

상기 정착플레이트(130)는 상기 타설공간(11)의 육각 단면과 대응하는 판 형상으로 타설공간(11)에 배치됨에 따라 타설공간(11)의 길이방향으로 슬라이딩 유동이 가능하다.

그리고 상기 정착플레이트(130)는 외측면의 중심부에 상기 밀폐플레이트(20)를 관통하여 밀폐플레이트(20) 외측으로 노출되는 인장바(131)가 구성되어 있으며, 상기 타설공간(11)의 길이방향을 따라 평행하게 상호 이격되고 각 단부마감플레이트(120)에 형성되는 제 2관통공(122)를 통과하는 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)의 양 끝단은 한 쌍의 정착플레이트(130)에 고정되는 것이다.

즉 상기 원심회전거푸집(10)의 일측 및 타측 개구부(12)에 각각 결합된 밀폐플레이트(20)에는 상기 정착플레이트(130)의 인장바(131)가 노출되는 것으로, 이러한 인장바(131)는 볼트 구조를 가질 수 있으며, 밀폐플레이트(20)에서 너트(132)를 체결시켜 시계방향 회전에 의해 상기 정착플레이트(130)가 타설공간(11) 내에서 외측방향으로 유동함으로써, 한 쌍의 정착플레이트(130) 간에 연결된 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 일괄적으로 인장력이 부여되게 하는 바, 각형보(1)의 제조 공정 중 프리스트레스트가 도입될 수 있는 것이다.

그 다음으로, 상기 상부형틀(100)에 하부형틀(110)을 상호 결합하고 상기 원심회전거푸집(10)의 개구된 양단에 상기 정착플레이트(130)의 인장바(131)가 관통되도록 밀폐플레이트(20)를 결합하며, 하부형틀(110)에 형성되는 투입구(111)를 통해 콘크리트의 투입 후 개폐플레이트(112)를 결합하여 상기 투입구(111)를 밀폐하는 단계(S300단계)와, 상기 밀폐플레이트(20)를 관통하여 외부로 노출된 인장바(131)를 인장시켜 상기 타설공간(11)에서 정착플레이트(130)의 유동에 의해 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 일괄적으로 프리스트레스가 도입되게 하는 단계(S400단계)를 갖는다.

상기 밀폐플레이트(20)는 상기 원심회전거푸집(10)의 일측 및 타측에 마련된 개구부(12)에 각각 결합되어 상기 타설공간(11)을 밀폐하게 된다.

일 예로 상기 밀폐플레이트(20)는 상기 원심회전거푸집(10)의 양 개구부(12)의 둘레를 따라 형성되는 플랜지와 볼트 결합을 통해 체결 또는 분리될 수 있으며, 중심부에는 중공이 형성되어 정착플레이트(130)의 인장바(131)가 상기 타설공간(11)으로부터 관통되어 외부로 노출될 수 있게 한다.

상기 하부형틀(110)은 도 7b에 도시된 바와 같이 공간부와 연통하도록 원심회전거푸집(10)의 길이방향을 따라 일정 간격으로 마련되는 적어도 하나 이상의 투입구(111)와, 상기 투입구(111)가 개폐되도록 각 투입구(111)에 결합되는 개폐플레이트(112)를 포함한다.

상기 원심회전거푸집(10)은 상기 상부형틀(100)과 하부형틀(110)이 상호 결합된 상태에서 상기 하부형틀(110)에 마련된 투입구(111)를 통해 콘크리트를 투입할 수 있으며, 콘크리트의 투입 완료 후 상기 개폐플레이트(112)를 상기 투입구(111)에 볼트 체결시켜 노출된 투입구(111)를 밀폐할 수 있다.

한편 본 실시 예에서 제시되는 원심성형장치와 이를 이용한 제조방법에 의해 제조되는 각형보(1)는, 원심성형에 의하여 중공부(2)가 형성되는 바, 단면 강성을 확보하기 위하여 각형보(1)의 중공률을 최소 10% 이하로 제한할 수 있도록 제조하는 것이 바람직하다.

이에 따라 종래 PHC 파일의 제조 공정에서와 같이 빈배합의 콘크리트를 거푸집에 타설해서는 10% 이하의 중공률을 확보할 수 없기 때문에, 상술한 바와 같이 원심회전거푸집(10)에 별도의 콘크리트 투입용 투입구(111)를 마련하고, 굳지 않은 콘크리트의 슬럼프를 높여 타설량을 증가함으로써 각형보(1) 전체 단면의 중공률이 10% 이하로 유지되게 할 수 있는 것이다.

또한 상기 콘크리트는 앞서 언급한 바와 같이 초고강도(100MPa 이상) 콘크리트를 사용하여 각형보(1)의 강도를 확보하고, 장경간 구조에서 부여되는 하중과 장기처짐 등에 효율적으로 저항할 수 있도록 프리스트레스트가 도입되는 것이 바람직한 바, 상기 원심성형장치에서는 프리스트레스트 도입을 위한 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)이 거치되게 하면서 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 일괄적으로 인장력을 가할 수 있는 정착 구조를 가질 수 있다.

그 다음으로 상기 원심회전거푸집(10)을 회전 작동시켜 각형보(1)의 중심부에 중공부(2)가 형성되도록 원심 성형하는 단계(S500단계)를 갖는다.

이를 위해 회전수단(30)이 구성되어야 하는데, 상기 회전수단(30)은 상기 원심회전거푸집(10)을 선택된 일 방향으로 회전시켜 원심회전거푸집(10)의 타설공간(11)으로 투입 및 충진된 초고강도 콘크리트를 원심 성형한다.

일 예로 상기 회전수단(30)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 원심회전거푸집(10)의 하부로부터 이격된 위치에 설치되는 기초구조물(300)과, 상기 기초구조물(300)에 지지되도록 설치되면서 그 외주연이 상기 원심회전거푸집(10)의 외주연에 밀착되며, 도시된 바 없으나 구동모터로부터 회전력이 부여되어 상기 원심회전거푸집(10)을 회전시키는 한 쌍의 회전롤러(310)를 포함한다.

상기 한 쌍의 회전롤러(310)는 상기 원심회전거푸집(10)의 길이와 면적 등을 고려하여 원심회전거푸집(10)의 길이방향을 따라 적어도 2개소 이상 설치됨으로써 원심회전거푸집(10)의 안정적인 회전 구동을 도모한다.

그 다음으로 원심 성형이 완료된 상기 원심회전거푸집(10)을 증기 건조하여 원심 성형된 각형보(1)를 양생하는 단계(S600단계)와, 상기 원심회전거푸집(10)의 상부형틀(100)과 하부형틀(110)을 분리시켜 타설공간(11)으로부터 원심 성형된 각형보(1)를 탈형 및 이적하는 단계(S700단계)를 갖게 되는 것이다.

이하에서는 도 10a 내지 도 10f를 참조하여 본 실시 예에 따른 각형보(1)의 제조방법을 다시 한번 설명한다.

본 실시 예의 제조방법은 상술한 원심성형장치를 이용하여 각형보(1)를 제조하게 되는데 먼저 도면에 도시된 바 없으나, 원심회전거푸집(10)을 구성하는 상부형틀(100)과 하부형틀(110)을 분리한 후, 단위 형강부재(40)의 안치 및 결합을 위하여 상기 상부형틀(100)을 180도 회전시켜 상부형틀(100)의 공간부가 상부를 향하도록 위치시킨다.

그리고 상기 상부형틀(100)의 공간부에는 복수의 단위 형강부재(40)가 안치 및 결합되고 초고강도 콘크리트의 타설에 의하여 단위 형강부재(40)가 합성되게 하므로, 원심회전거푸집(10)의 탈형 과정에서 제조된 각형보(1)의 밀착면이 용이하게 박리될 수 있도록 상기 공간부에 박리제를 도포하는 것이 바람직하다.

이후 도 10a에 도시된 바와 같이 상부형틀(100)의 일측과 타측에 단위 형강부재(40)의 하나로서 각각 H형강(400)을 배치하고, 양측 H형강(400) 사이에는 복수의 T형강(410)을 일정 간격으로 배치한다.

상기 상부형틀(100)에는 복수의 체결공(101)과 절개공(102)이 형성되어 있는 바, 상기 H형강(400) 및 T형강(410)의 안치 시 상기 상부형틀(100)의 외부로 H형강(400) 및 T형강(410)의 체결볼트(402, 412)가 노출되며, 노출된 각 체결볼트(402, 412)에 너트를 체결시켜 H형강(400)과 T형강(410)을 고정시킨다.

다음으로 도 10b에 도시된 바와 같이 단부마감플레이트(120)를 안치된 각 H형강(400)에 설정된 구간까지 삽입 배치하고, 각 H형강(400)으로부터 이격된 위치에 정착플레이트(130)를 배치한 후 타설공간(11)의 길이방향을 따라 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)을 양 정착플레이트(130) 간에 연결 및 고정시킨다.

이후 상기 상부형틀(100)에 하부형틀(110)을 상호 결합하고, 상기 원심회전거푸집(10)의 개구된 양단에 상기 정착플레이트(130)의 인장바(131)가 관통되도록 밀폐플레이트(20)를 결합하며, 도 10d에 도시된 바와 같이 상기 하부형틀(110)에 형성되는 투입구(111)를 통해 초고강도 콘크리트의 투입하고 개폐플레이트(112)를 결합하여 상기 투입구(111)를 밀폐되게 한다.

그리고 도 10e에 도시되 바와 같이 상기 밀폐플레이트(20)를 관통하여 외부로 노출된 인장바(131)에 너트(132)를 나사 결합하고 시계 방향으로 회전시켜 양측 정착플레이트(130) 간을 인장시킴으로써, 상기 타설공간(11)에서 각 정착플레이트의 유동과 이에 연결된 복수의 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 일괄적으로 프리스트레스가 도입되게 한다.

도면에 도시된 바 없으나, 프리스트레스가 도입된 상태에서 상기 원심회전거푸집(10)에 연결된 회전수단(30)을 작동시켜 원심회전거푸집(10)의 회전으로 중공부(2)가 형성되도록 각형보(1)를 원심 성형하게 되며, 원심 성형이 완료된 원심회전거푸집(1)을 증기 건조하여 원심 성형된 각형보(1)를 양생하는 과정을 수행한다.

이때, 상기 회전수단(30)에 의한 원심 성형 과정에서는 구동모터의 회전속도를 저속에서 중속으로 다시 중속에서 고속으로 순차 진행시키는 것이 바람직하다.

마지막으로 도 10f에 도시된 바와 같이 증기 건조 과정을 거친 상기 원심회전거푸집(10)을 이동한 후, 상부형틀(100)과 하부형틀(110) 간을 연결하는 볼트와, 단위 형강부재(40)의 체결볼트(402, 412)에 체결된 너트 등을 분리하여 상부형틀(100)과 하부형틀(110)을 포함하는 원심회전거푸집(10)을 탈형한 후, 타설공간(11)으로부터 원심 성형된 각형보(1)를 이적하는 과정을 수행한다.

이와 같은 제조방법에 의해 제조되는 각형보(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 중공부(2)가 형성되면서 강연선 또는 복수의 강봉(140)에 의한 프리스트레스트가 도입되며, 상부면의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 복수의 수평전단철근(403, 413)이 노출되고, 양단부에는 각각 매립된 단위 형강부재(40)의 일부 구간이 노출되는 연결부(420)가 마련될 수 있는 것이다.

이에 따라 인접한 코핑부(5)나 상부슬래브(6) 등의 부재와의 연결을 위한 단위 형강부재(40)가 내부에 매립 및 합성되면서 수평전단철근(403, 413)만이 노출되어 도장이 최소화되며, 공장 제작으로 표준화하여 본당 제작비 저렴하여 생산성이 향상되는 효과가 도출되는 것이다.

한편 본 발명의 시공방법은 상술한 S40단계 이후, 상기 각형보(1)의 양단부에 각각 노출된 연결부(420)와 상기 코핑부(5)의 연결형강(5-2) 간을 체결하여 각형보(1)를 고정시키는 단계(S50단계)를 갖는다.

공장에서 제조되는 각형보(1)는 현장으로 운반 후 크레인 등을 통해 인양되어 그 일단부 즉 연결부(420)가 상기 코핑부(5)의 연결형강(5-2)에 안치될 수 있으며, 연결형강(5-2)에 형성된 장공(5-3)에 대면하도록 연결부(420)를 구성하는 H형강(400)의 플랜지에도 통공(421)을 형성한 후, 장공(5-3)과 통공(421)을 관통하는 고장력 볼트의 체결로 코핑부(5) 및 각형보(1) 간의 우각부 연결이 시공될 수 있다.

이와 같이 본 발명의 시공방법에서는 낙석 등으로부터의 직접적인 피해로부터 통행차량을 보호하는 상부구조에 기둥벽체(4)와 각형보(1)를 연결함에 있어, 고장력 볼트를 이용한 현장 이음으로 간단히 구축됨으로써 복잡한 추가공정이 불필요하며, 가설 후 바로 볼트를 이용하여 하부구조에 체결하여 전도에 대한 안전성도 별도의 장치없이 확보할 수 있게 되는 것이다.

이후 본 발명의 시공방법은 도면에 도시된 바 없으나, 상기 각형보(1) 간에 형성되는 개구공간에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(6)를 시공하는 단계(S60단계)와, 도 2e에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 기초구조물(3) 간에 철근의 배근과 콘크리트의 타설을 통해 하부슬래브(7)를 시공하는 단계(S70단계)를 수행한다.

이때 상기 각형보(1)는 앞서 설명한 바와 같이 상부면으로 노출되는 복수의 단위 형강부재(40)에 복수의 수평전단철근(403, 413)이 형성되어 있으므로, 각형보(1)에 상부슬래브(6)와의 합성을 위한 별도의 철근을 배근하지 않아도 되기 때문에 그에 따른 시공 편의성 향상과 시공 시간을 단축시킬 수 있게 된다.

다만 상기 상부슬래브(6)로서 함께 합성되는 우각부 즉 상기 기둥 벽체(4)의 상단 및 코핑부(5)의 상단에는 상기 수평전단철근과 결속될 수 있는 복수의 전단철근(5-4, 5-5)이 매립 및 노출되어야 함은 당연하다.

일반적으로 지하차도 또는 교량 등의 상부슬래브는 기초바닥판에 지지되도록 설치된 동바리 상부에 상부슬래브용 거푸집을 설치하고, 거푸집 위에 상부슬래브 형성을 위한 콘크리트를 타설하여 시공하였는 바, 이러한 종래 시공방법은 동바리 시공이 필연적이므로 그 시공성이 매우 저하되는 문제점이 있다.

그러나 본 발명의 시공방법에 의하면 원심 성형에 의해 제조되어 강성이 확보된 프리캐스트 각형보(1)를 일정간격으로 코핑부(5)의 상단에 안치 및 고정하고 이들 각형보(1) 사이의 개구공간에 거푸집을 설치하게 되는데, 그 거푸집이 각형보(1)에 얹어지도록 설치하게 된다.

즉 거푸집은 그 양단부가 이격되어 있는 각형보(1)에 지지되어 설치되는 것으로, 거푸집의 자중뿐 아니라 상부슬래브용 콘크리트의 자중은 각형보(1)에 의하여 지지 및 기둥벽체(4)로 전달되고, 이렇게 전달된 하중은 다시 기둥벽체(4)를 통해 굴착저면으로 전달될 수 있어 보다 효과적으로 상향의 양압력에 대해 저항할 수 있게 될 수 있으므로 달리 동바리 설치가 필요 없게 되는 것이다.

물론 이러한 거푸집은 각형보(1)의 종방향 이격거리를 고려하여 적절한 데크플레이트 형태의 거푸집을 이용할 수 있을 것이며, 상부슬래브(6) 형성을 위한 다른 거푸집이 사용될 수 있을 것이다.

뿐만 아니라, 본 발명의 각형보(1)는 상술한 바와 같이 상기 기둥벽체(4)와 라멘식으로 설치됨에 따라 지면 또는 하부슬래브(7)의 콘크리트면에 동바리를 설치하지 않기 때문에 시공 단계에 있어 상부슬래브(6)와 하부슬래브(7)의 콘크리트의 타설을 거의 동시에 진행할 수 있는 장점이 있기 때문에 시공 기간을 획기적으로 단축할 수 있게 된다.

위와 같이 거푸집이 설치되면 상부슬래브용 콘크리트를 타설하여 상부슬래브(6)의 시공이 완료되면 또는 상부슬래브(6)의 시공과 함께 이격된 양 기초구조물(3) 사이에 철근을 배근 및 결속시킨 후 기설계된 종단구배 또는 횡단구배에 기반하여 콘크리트를 타설함으로써 하부슬래브(7)를 완성할 수 있다.

이후 도 2f에 도시된 바와 같이 시공된 상부슬래브(6)의 상부면에는 모래 등을 포함하는 골재를 타설하여 충격완화층(9)을 형성하게 되고, 상기 하부슬래브(7)의 상부면에는 노면의 포장과 차선 경계를 위한 표시라인 등을 도포하여 노면포장층(8)을 형성하는 등 부대공사를 시공하여 피암터널의 시공이 완료된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 각형보 2 : 중공부
3 : 기초구조물 4: 기둥벽체
5 : 코핑부 5-1 : 연결형강
6 : 상부슬래브 7 : 하부슬래브
8 : 노면포장층 9 : 충격완화층
10 : 원심회전거푸집 11 : 타설공간
12 : 개구부 20 : 밀폐플레이트
30 : 회전수단 100 : 상부형틀
101 : 절개공 102 : 체결공
110 : 하부형틀 111 : 투입구
112 : 개폐플레이트 120 : 단부마감플레이트
121 : 관통공 130 : 정착플레이트
131 : 인장바 140 : 강연선 또는 강봉
400 : H형강 410 : T형강

Claims (6)

1. 차도의 차량 진행방향을 따라 상호 이격 되도록 한 쌍의 기초구조물을 시공하는 단계(S10단계);
   각 기초구조물의 상부에 수직방향으로 기둥 벽체를 시공하는 단계(S20단계);
   각 기둥 벽체의 상단에 안치면이 마련된 연결형강을 일정 간격으로 노출되도록 코핑부를 시공하는 단계(S30단계);
   복수의 단위 형강부재가 매립되되 상부면에 각 형강부재의 플랜지가 노출되면서 복수의 수평전단철근이 일정간격을 따라 돌출 형성되고 양단부에 매립된 단위 형강부재의 일부 구간이 연장되어 양단부로부터 노출되는 한 쌍의 연결부가 마련된 각형보를 양 코핑부의 연결형강 간마다 안치하는 단계(S40단계);
   상기 각형보의 양단부에 각각 노출된 연결부와 상기 코핑부의 연결형강 간을 체결하여 각형보를 고정시키는 단계(S50단계);
   상기 각형보 간에 형성되는 개구공간에 거푸집을 설치하고 콘크리트를 타설하여 상부슬래브를 시공하는 단계(S60단계); 및
   상기 한 쌍의 기초구조물 간에 철근의 배근과 콘크리트의 타설을 통해 하부슬래브를 시공하는 단계(S70단계);를 포함하되,
   상기 각형보는,
   길이 방향을 따라 평행하게 2 분할되어 상호 결합 및 분리되는 상부형틀과 하부형틀로 구성되며 내부에 타설공간이 형성되는 원심회전거푸집을 포함하는 원심성형장치에 있어서, 상기 상부형틀의 일측과 타측에 각각 H형강을 배치하고 양 H형강 사이에 복수의 T형강을 일정 간격으로 배치 및 고정시키는 단계(S100단계);
   상기 타설공간에서 단부마감플레이트를 각 H형강에 설정된 구간까지 삽입 배치하고, 각 H형강으로부터 이격된 위치에서 중앙부에 인장바가 형성된 정착플레이트를 배치한 후 타설공간의 길이방향을 따라 복수의 강연선 또는 복수의 강봉을 양 정착플레이트 간에 연결 및 고정시키는 단계(S200단계);
   상기 상부형틀에 하부형틀을 상호 결합하고 상기 원심회전거푸집의 개구된 양단에 상기 정착플레이트의 인장바가 관통되도록 밀폐플레이트를 결합하며, 하부형틀에 형성되는 투입구를 통해 콘크리트의 투입 후 개폐플레이트를 결합하여 상기 투입구를 밀폐하는 단계(S300단계);
   상기 밀폐플레이트를 관통하여 외부로 노출된 인장바를 인장시켜 상기 타설공간에서 정착플레이트의 유동에 의해 복수의 강연선 또는 복수의 강봉에 일괄적으로 프리스트레스가 도입되게 하는 단계(S400단계);
   상기 원심회전거푸집을 회전 작동시켜 각형보의 중심부에 중공부가 형성되도록 원심 성형하는 단계(S500단계);
   원심 성형이 완료된 상기 원심회전거푸집을 증기 건조하여 원심 성형된 각형보를 양생하는 단계(S600단계); 및
   상기 원심회전거푸집의 상부형틀과 하부형틀을 분리시켜 타설공간으로부터 원심 성형된 각형보를 탈형 및 이적하는 단계(S700단계);를 포함하는 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 S100단계에서 상기 상부형틀은 상기 H형강 및 T형강의 플랜지가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 복수의 체결공이 관통 형성되고, H형강 및 T형강의 플랜지에는 상기 체결공과 대면하는 부위에 체결공을 관통하여 외부로 노출되는 체결볼트가 형성되어 상부형틀 외측에서 너트 체결로 고정 결합되며,
   상기 S700단계에서 상기 상부형틀 해체 시 H형강 및 T형강의 플랜지 외측으로 체결볼트가 노출되는 것을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 S100단계에서 상기 상부형틀은 상기 H형강 및 T형강의 플랜지가 접하는 공간부의 바닥면을 따라 일정 간격으로 복수의 절개공이 형성되고, H형강 및 T형강의 플랜지에는 상기 절개공과 대면하는 부위에 절개공을 관통하여 외부로 노출되는 수평전단철근이 결합되는 것을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 S200단계에서 상기 단부마감플레이트의 테두리에는 탄성재질로서 외측으로 경사구배가 형성되는 밀림방지테두리가 구성됨을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널의 시공방법.
   
6. 제 1항, 제 3항 내지 제 5항 중 어느 한 항의 시공방법에 의해 시공되는 것을 특징으로 하는 원심성형 초고강도 각형보를 상부구조로 하는 피암터널.

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