KR20000044699A - 일체식 교대 교량의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 중, 소형 교량에 적용할 수 있는 일체식 교대 교량의 시공방법에 관한 것으로 기존 교량의 교대에서 온도 및 외적 환경요인의 변화에 따라 교량 상부구조의 신축 변위를 처리하기 위하여 설치되는 교대부의 신축이음장치 및 베어링을 사용하지 않고 교량을 시공하는 건설공법이다. 따라서 상부구조에서 발생되는 온도신축 변위는 신축이음장치를 사용하지 않는 대신에 교대와 파일로 흡수 처리할 수 있도록 교대부 기초 말뚝을 강재 H 말뚝을 약축 혹은 강축으로 일렬 시공하여 신축 변위에 대한 말뚝의 유연성을 최대한 확보하도록 하였다. 일체식 교대 형상은 사각형상을 가지게 하는 동시에 기존의 교대와 비교시 작은 구체를 사용함으로써 동시에 교대 배면에 발생하는 토압에 의한 저항력을 최소화하여 신축 변위를 처리하기 용이한 조건을 제공하여 기존 교량에서 문제시 되었던 교대부 신축이음장치와 베어링을 제거할 수 있을 뿐만 아니라 교량의 공용수명을 연장하고 특히, 주형과 교대가 일체로 시공되므로 종래의 교대보다 하중분배 효과가 탁월하여 도로를 횡단해서 시공해야 하는 오버브리지(Over Bridge) 건설시 매우 유리한 장점을 갖고 있다. 또한 시공성, 경제성, 내진성 및 유지관리 측면에서도 기존 교량공법에 비해 많은 장점이 있어 교량건설 산업상 매우 유용한 발명이다.

Description

일체식 교대 교량의 시공방법

본 발명은 중, 소형 교량에 적용할 수 있는 일체식 교대 교량의 시공방법에 관한 것으로, 기존 교량의 교대에서 온도 및 외적 환경요인의 변화에 따라 교량 상부구조의 신축변위를 처리하기 위하여 설치되는 교대부의 신축이음장치 및 베어링을 사용하지 않고 교량을 시공하는 건설공법이다. 따라서 신축이음장치를 사용하지 않는 대신에 상부구조에서 발생되는 온도신축 변위를 교대와 파일로 흡수처리 할 수 있도록 기존 교량과는 다른 교대 구조형식을 가지고 있다. 즉 교대부 기초 말뚝은 강재 H 말뚝을 약축 혹은 강축으로 일렬 시공함으로써 말뚝의 유연성을 최대한 확보하는 방안과 더불어 교대 형상은 기존의 교대와 비교시 사각형상의 작은 구체를 가지게 하여 교대 배면에 발생하는 토압에 의한 저항력을 최소화하여 신축변위 처리가 용이한 조건을 제공함으로써 기존 교량에서의 많은 문제점을 내포하고 있는 교대부 신축이음장치와 베어링을 제거하여 교량의 공용수명을 연장하고 유지관리가 쉬운 일체식 교대 교량의 시공방법을 나타내었다.

도 1과 도 2에서 도시한 종래의 일반교량은 다열 지지말뚝(110)을 설치한 후 말뚝 위로 벽체(역T형) 형식의 교대(120)를 완성한다. 이러한 기존 교대에는 신축이음장치(160)와 베어링(150)을 설치하게 되며 베어링 상부에는 주형(130)을 거치하고 슬래브(140)와 교대흉벽에 신축이음장치(160)를 설치한다. 이때 교각이 존재하는 경우에는 교각(180) 상부에 베어링을 설치한 후 주형(130)을 거치하게 된다. 일반 교량의 교대의 경우 대부분 교대 자체의 하중과 예상되는 작용 수평력에 의한 변위를 허용하지 않기 위하여 다열의 지지말뚝(110)을 사용하여 설계가 이루어지며 베어링과 신축이음장치를 이용하여 주형과 슬래브에 발생되는 변위가 독립적인 거동으로 교대에 전달되지 않도록 설계, 시공되어 있다.

그러나, 이러한 종래의 조인트 교량에 사용하는 교대는 앞서 언급한 바와 같이 사하중, 활하중, 교대에 발생하는 흙의 자중 및 토압에 저항하도록 설계가 되므로 교대(120) 구체의 크기가 매우 클 뿐만 아니라 교대 구체가 부동(不動)의 구조물이므로 변위 발생을 허용치 않으며 또한 이러한 상부하중 및 자중을 교대가 지지하기 위하여 다열의 지지말뚝(110)을 사용하게 된다.

또한 교대(120)에 위치하는 신축이음장치는 파손되기 쉬우며 일단 손상이 발생시에는 누수 및 오염물질을 통과시키는 역할을 하고 이로 인하여 신축이음부의 파손 및 하면에 위치하는 베어링의 부식을 가속화하여 베어링의 노후화 및 작동불량을 유발한다. 또한 파손된 신축이음장치(160)는 부가적으로 차량 주행감의 저하 및 발생되는 단차로 인하여 교량 구조물에 충격 하중을 반복적으로 가하게 된다.

베어링(150) 및 신축이음장치(160)의 시공은 고도의 정밀성을 요하는 작업 공정으로 베어링을 설치하는 주형의 하면은 교량의 종, 횡방향 기울기 및 프리스트레싱에 의한 캠버(Camber)를 고려한 설계 및 정밀 시공을 필요로 한다. 그러나 현재 국내 실정은 이러한 조건을 만족하지 못하여 신축이음장치 및 베어링의 파손이 사용중인 대부분의 교량에서 조사되고 있는 실정이다.

기존 교량에서는 교대(120)와 접속 슬래브(200)의 연결부를 다웰바(210)를 사용하고 있으므로 뒷채움의 침하 및 반복적인 과적하중 재하시 이 부분에 틈이 벌어져 교대(120) 및 접속슬래브(200)에 균열 및 부분적으로 파손이 발생하는 문제점이 존재한다

따라서, 본 발명은 상기의 많은 문제점을 해결할 수 있는 방안으로서 중, 소형 교량의 교대부에서 온도변화에 따른 교량의 신축 변위를 처리하기 위하여 종래에 사용하는 신축이음장치와 베어링을 제거하고 중, 소형 교량에 대하여 교대와 주형을 일체로 시공하여 온도에 의한 신축 변위를 교대 기초 말뚝으로 사용되는 H 말뚝의 유연한 거동으로 변환함으로써 구조물의 피해를 최소화하고 기존 교량의 교대 공사와 비교시 시공비가 절감되며 공기를 단축시킬 수 있다. 뿐만 아니라 유지관리에 매우 취약한 교량 부재 요소인 베어링과 신축이음장치를 사용하지 않음으로써 교량 수명을 연장할 수 있는 일체식 교대 교량의 시공방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 일반 교량을 도시한 구성도.

도 2는 도 1의 일반 교량의 교대 부분을 도시한 단면도.

도 3는 본 발명의 실시 예인 일체식 교대 교량의 시공방법을 나타내는 개략적인 구성도.

도 4는 도 3의 일체식 교대 교량의 교대부를 도시한 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10: 강재 H 말뚝 20: 하부 교대벽체

30,130: 주형(거더) 40: 상부 교대벽체

45,125: 교대 50: 탄성고무판(Elastomeric Pad)

60,190: 뒷채움 70: 배수관

80, 200: 접속슬래브 90: 연결철근

100, 140: 상부 슬래브 110: 교대말뚝

120: 교대 150:베어링

160: 신축이음장치 180: 교각

210: 다웰바

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일체식 교대 교량의 시공방법 설치 교량의 교대 양측의 제방 성토 작업을 실시한 후 교대 기초 말뚝으로 사용되는 강재 H 말뚝(10)을 지지층까지 항타하는 시공단계와; H 말뚝 두부에 하부 교대벽체(Pile Cap)(20)를 타설하고 주형(Girder) 거치시 주형(30)과 상부 슬래브(100)의 하중을 교대에 적절히 분배하여 안정성을 확보하기 위해 탄성고무판(Elastomeric Pad)(50)을 설치 후 주형을 거치하는 시공단계와; 주형 거치 후 상부 교대벽체(40) 콘크리트 타설을 실시하여 주형(30)을 교대(45)와 일체화하는 시공단계와; 토압 영향을 적게하는 뒷채움재료의 사용과 더불어 뒷채움 배수를 위하여 저면부에 설치되는 배수관(70) 시공단계와; 접속 슬래브(80)와 교대의 연결철근(90) 시공단계; 교량의 신축변위로 인한 영향이 도로부에 전달되지 않도록 접속 슬래브 후면에 교량의 변위를 처리하기 위해 설치하는 변위허용 채움 조인트의 시공단계로 이루어진 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예을 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 일반 교량을 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1의 일반 교량의 교대 부분을 상세히 도시한 단면도이고, 도 3는 본 발명의 실시 예로 일체식 교대교량의 시공방법을 나타내는 개략 구성도이고, 도 4는 도 3의 일체식 교대교량의 교대부를 도시한 사시도이다. (미설명 부호 A: 강축, B: 약축)

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일체식 교대 교량의 시공 방법은 교량 양측 교대 제방부의 성토 공정을 우선적으로 실시하는 시공단계; 교대를 지지하기 위하여 사용되는 기초 말뚝으로 강재 H 말뚝(10)을 지지층까지 항타 관입하는 시공단계와; H 말뚝 두부에 하부 교대 벽체(Pile Cap)(20)를 설치하고 그 위에 주형(30)과 상부 슬래브(100)의 하중을 교대에 적절히 분배함과 동시에 주형 거치시 안정성을 확보하기 위해 탄성고무판(50)을 설치 후 주형을 거치하는 시공단계; 주형 거치후 상부 교대벽체(40) 콘크리트 타설을 실시하여 주형(30)을 교대(45)와 일체화하는 시공단계와; 토압저항을 적게하는 뒷채움재료의 사용과 더불어 뒷채움(60) 저면에 장착되는 배수관(70) 시공단계와; 접속 슬래브(80)와 교대의 연결철근(90) 시공단계; 교량의 신축변위로 인한 영향이 도로부에 전달되지 않도록 접속 슬래브 후면에 신축변위를 처리하기 위해 설치하는 변위허용 채움 조인트(Cyclic Control Plug Joint)의 시공단계로 이루도록 시공된다.

상기의 교대 제방부 시공단계는 계획고까지 성토된 지반의 안정 및 잔류침하에 대한 확인을 위하여 소정의 대기기간을 갖도록 한다. 성토부의 이상 유무가 확인된 후, H형 말뚝(10)을 지지층까지 항타 관입한다. 말뚝은 변위에 필요한 유연성을 확보하기 위하여 일반적으로 일렬로 시공한다. 또한 필요에 따라 H형 말뚝은 차량 진행방향에 대하여 약축(B)으로 시공(H형 강재의 복부판이 교량진행방향과 수직)할 수 있다.

충분한 설계 허용지지력을 확보할 수 있을 때까지 말뚝을 항타한 후, 말뚝의 머리(두)부를 매입하여 하부 교대 벽체(1차 교대부)(20)를 콘크리트를 타설한다. 하부 교대 벽체의 양생이 끝난 후, 주형(30)이 거치되는 하부 벽체 교대 상부에 탄성고무판(Elastomeric Pad)(50)을 설치하고 교각이 존재하는 교량에서는 기존의 베어링(150)을 설치한 후에 주형(30)을 거치한다.

주형(30)이 거치된 후에 각 지간 내 중간 가로보 및 상부 슬래브(100)를 완성한 후 주형이 교대부(45)에 매입되도록 상부 교대벽체(40) 콘크리트를 일체로 타설한다. 상부 교대벽체(100)의 콘크리트 타설시 교대와 접속 슬래브(80)의 일체 거동을 위한 연결철근(90)을 미리 돌출하여 배근하도록 한다.

교대 벽체의 시공이 완료된 후에는 뒷채움 작업 실시전 양쪽 교대 벽체 후면의 저면부에 유공 배수관(70)을 설치한다. 교대와 접속 슬래브(80)는 일시에 타설되는 구조물이 아니므로 시공이음이 존재하게 된다. 시간이 경과하면서 이러한 시공이음 혹은 교대 제방 법면을 경유하여 교대 뒷채움부(60)에 우수가 침투하게 되며 따라서 유공 배수관의 설치는 이렇게 침투된 우수가 뒷채움부에 누적됨이 없이 교량 밖으로 신속히 배수하여 수압에 의한 토압 영향을 최소화하도록 하였다. 유공 배수관이 설치된 후에는 뒷채움을 시공한다. 일체식 교대 교량은 기존 교량의 교대(45)와 상이하게 교대 벽체가 변위를 가지므로 뒷채움 재료로 입자가 크고 점착력이 작고 내부 마찰각이 큰 재료를 사용한다. 뒷채움 시공은 양쪽 교대에서 동시에 시공한다.

뒷채움 다짐 후에는 뒷채움 다짐면 상부와 접속 슬래브 하부면의 원활한 이동을 위하여 비닐막(폴리에틸렌 쉬트)를 설치한다.

비닐막 설치 후에는 상기 설명한 교대 연결철근을 사용하여 교대와 접속 슬래브와 연결하여 콘크리트로 타설한다. 즉, 교대 배면에서 돌출된 연결철근을 접속 슬래브 타설시 일체로 연결하여 시공한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 일체식 교대 교량은 주형과 교대를 일체화하여 온도 변위에 의한 변위를 교대 기초 파일의 유연한 거동이 조절하도록 시공하게 되므로 교대의 변위를 허용하지 않는 종래의 기존 교대와는 전혀 다른 교량 구조물의 시공 방법으로 일체식 교대 교량에서 주형과 교대를 일체화함으로써 공기, 시공비 및 유지관리 비용을 탁월하게 줄일 수 있으므로 우수한 성능을 보장받을 수 있게 된다.

예컨대, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정하지 아니하며, 중, 소형 교량에 있어서 1경간이나 2, 3경간에 국한하지 않는다.

본 발명은 상기 실시 예을 통하여 설명한 바와 같이, 중, 소형 교량에 대하여 교대부 온도변화에 따른 교량의 신축변위를 처리하기 위하여 설치되는 고가(高價)의 신축이음장치 및 베어링을 사용하지 않으므로 기존 교량 공법과 비교시 공사비가 절감될 뿐만 아니라 시공이 쉽고 공기가 단축되는 효과가 있다. 또한 공사비 측면에서 일체식 교대는 기존 교량의 교대와 비교시 그 크기가 매우 감소하게 되므로 이로 인한 자재비 및 인건비를 크게 감할 수 있다. 또한 일체식 교대 교량은 주형과 교대가 일체로 시공되므로 종래의 교대보다 하중분배가 탁월하며 도로를 횡단해서 시공해야 하는 오버브리지(Over Bridge)건설시 매우 유리한 조건을 갖고 있다. 또한 지진시에도 주형이 넘어지거나 탈락되는 염려가 없으므로 내진성에도 탁월한 효과가 있다. 특히 일체식 교대 교량은 기존 교량의 교대와 비교할 때 거의 모든 면에서 유리하고 유지관리 또한 쉬운 효과가 있으므로 교량건설 산업상 매우 유용한 발명이다.

Claims (3)

1. 교량 양측 교대 제방부의 성토 공정을 우선적으로 실시하는 시공단계; 교대를 지지하기 위하여 사용되는 기초 말뚝으로 강재 H 말뚝(10)을 지지층까지 항타 관입하는 시공단계와; H 말뚝 두부에 하부 교대 벽체(Pile Cap)(20)를 설치하고 그 위에 주형(30)과 상부 슬래브(100)의 하중을 교대에 적절히 분배함과 동시에 주형 거치시 안정성을 확보하기 위해 탄성고무판(50)을 설치 후 주형을 거치하는 시공단계; 주형 거치후 상부 교대벽체(40) 콘크리트 타설을 실시하여 주형(30)을 교대(45)와 일체화하는 시공단계와; 토압저항을 적게하는 뒷채움재료의 사용과 더불어 뒷채움(60) 저면에 장착되는 배수관(70) 시공단계와; 접속 슬래브(80)와 교대의 연결철근(90) 시공단계; 교량의 신축변위로 인한 영향이 도로부에 전달되지 않도록 접속 슬래브 후면에 신축변위를 처리하기 위해 설치하는 변위허용 채움 조인트(Cyclic Control Plug Joint)의 시공단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 시공방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 일체식 교대 교량의 교대(45)시공시, 기존 교량의 교대에서 온도에 의한 변위를 허용하기 위하여 사용되었던 교대부의 신축이음장치(160) 및 베어링(150)을 제거하고 하부 교대 벽체 상부에 탄성 고무받침(50)을 이용하여 주형을 거치한 후 상부 교대벽체 타설시 주형이 교대에 매입되도록 콘크리트를 타설하는 시공단계 및 상부교대 벽체(40)와 접속 슬래브(80)를 일체화하기 위하여 종래의 다웰바(210)를 사용하지 않고 뒷채움 침하로 인한 변위에 효율적인 저항을 할 수 있도록 절곡("ㄱ"형)철근(90)을 사용하는 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 시공방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 일체식 교대 교량의 시공 단계의 뒷채움(60) 시공방법은 교대 벽체 후면 뒷채움부의 하부 저면에 유공 배수관(70)을 설치하여 교대(45)와 접속 슬래브(80)의 시공이음 혹은 교대 벽면을 통하여 교대 뒷채움부에 침투한 우수를 뒷채움부(60)에 누적되지 않도록 교량 밖으로 신속히 배수하여 수압의 영향을 최소화하고 뒷채움부의 침하를 방지하는 시공단계 및 뒷채움의 재료로 입자가 크고 점착력이 작으며 내부 마찰각이 큰 재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 일체식 교대 교량의 시공방법.