KR200386032Y1 - 수중구조물 보수용 케이슨 조립체 - Google Patents

Abstract

본 고안은 교량의 기초부분인 교각과 우물통기초와 같은 수중구조물의 보수보강시 사용되는 케이슨 조립에 관한 것으로서, 특히, 케이슨과 브래킷 사이에 설치된 잭을 이용하여 케이슨 하단의 수밀가스켓을 수중구조물 바닥면에 강제 가압하도록 구성함으로써 수중구조물의 바닥면 평탄도에 관계없이 케이슨의 수밀력을 증대시킬 수 있고, 아울러 유속의 충돌에 따른 케이슨의 좌우유동을 방지할 수 있는 수중구조물 보수용 케이슨 조립체에 관한 것이다.

Description

수중구조물 보수용 케이슨 조립체 {Caisson assembly for repair a underwater structure}

본 고안은 교량의 기초부분인 교각과 우물통기초와 같은 수중구조물의 보수 보강시 사용되는 케이슨 조립체에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수중구조물의 바닥면 평탄도에 관계없이 케이슨의 수밀력을 증대시킬 수 있으며 아울러 유속의 충돌에 따른 케이슨의 좌우유동을 방지할 수 있는 수중구조물 보수용 케이슨 조립체에 관한 것이다.

일반적으로 하천, 강, 바다에 시공되어 있는 교량의 교각과 우물통기초는 장기간 수중에 있게 됨에 따라, 피복 콘크리트의 강도가 저하되거나, 재료분리와 피복부족으로 인해 철근이 노출되어 부식되는 현상, 유송물질과의 충돌과 와류현상으로 마모 침식되는 현상, 콘크리트의 중성화 현상 등이 발생되기 때문에 교각의 보수 보강작업이 요구된다.

이러한 교각의 보수 보강공법의 일예로서, 대한민국 공개특허공보 제2003-0013101호에서는 교각을 보수 보강할 때 부분적인 보수 보강이 아니 교각 전체를 보수 보강하고, 보수 보강한 후 콘크리트가 수중에 노출되지 않도록 함으로써, 교각에 추가적인 균열의 진행이나 새로운 이상현상이 발생되지 않고, 콘크리트가 노출되지 않아 교각의 내구연한을 증대시킬 수 있는 교각의 보수 보강 공법이 제시되어 있다.

즉, 종래의 교각 보수 보강 공법은 도 1에 도시한 바와 같이, 교각(21)의 주위에 수밀튜브(24)와 바라스트탱크(23), 버팀대(25)로 구성된 수밀성 케이슨(22)을 설치하고, 상기 교각(21)과 수밀성 케이슨(22) 사이의 물을 제거하며, 교각(21)의 표면에 묻은 이물질을 제거한 다음, 교각(21)의 높이와 외경보다 크게 패널(10)을 조립하여 설치하는데, 각 패널(10)의 연결부위에는 기밀재를 설치하여 물이 새지 않도록 하고, 패널(10)의 외측에서는 볼트가 체결부재(11)의 체결공에 삽입 관통된 다음 인접하는 다른 패널(10)의 체결공에 삽입 관통되도록 하고 너트를 체결하여 조립하며, 내측에서는 클립(14)의 결합돌기가 결합리브(13)의 결합공에 삽입된 다음 인접하는 다른 패널(10)의 결합리브(13)에 형성된 결합공에 삽입되도록 한 후, 클립(14)의 선단을 타격하여 인접하는 두 개의 결합리브(13)를 고정시키게된다.

이후, 조립된 패널(10)과 교각(21) 사이의 물을 완전 제거한 다음, 상기 교각(21)과 패널(10) 사이에 철근(20)을 배근한다. 아울러 서로 연결 조립된 패널(10)의 소정 일곳에 구멍을 뚫어 기밀너트(19)를 설치한 다음, 앵커볼트(18)를 기밀너트(19)에 삽입 관통시켜 체결하되, 상기 앵커볼트(18)의 선단은 교각(21)에 삽입 체결되도록 한다. 상기 앵커볼트(18)가 삽입 체결되는 교각(21)의 앵커볼트(18) 삽입부분에는 특수 약제를 투입시켜 교각(18)과 앵커볼트(18)가 견고히 체결되도록 한다.

다음으로, 패널(10)과 교각(21) 사이에 콘크리트를 타설하여 양생시키고, 수밀성 케이슨(22)을 제거하면 모든 공정이 완료되는 것이다.

상기와 같은 종래의 교각 보수 보강 공법은 케이슨(22)이 수중에 설치된 상태에서 케이슨(22)의 자중에 의해 수밀튜브(24)가 콘크리트로 이루어진 교각 바닥면에 압착됨으로 인하여 케이슨(22)의 수밀작용이 이루어지도록 되어 있다.

이와 같이 상기 케이슨(22)의 자중에 의해서만 수밀튜브(24)가 압박되는 구조를 갖기 때문에, 케이슨(22)과 교각(21) 바닥면 사이에 수밀이 제대로 이루어지지 못하는 경우가 발생되었고, 특히, 교각(21)의 바닥면이 평탄하지 않은 경우에는 수밀튜브(24)에 의한 수밀작용이 저하되어 케이슨(22)의한 물막이 기능이 상실되므로 이 후의 유지 보수비용이 많이 들게 되는 문제점이 있었다.

또한, 수중의 유송물질이나, 와류, 파압 등의 충돌로 인하여 케이슨(22)이 제 위치에 견고하게 지지되지 못하고 좌우로 흔들리게 되는 현상도 발생되어 케이슨(22) 설치에 따른 안정성이 위협받게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 케이슨과 브래킷 사이에 설치된 잭을 이용하여 케이슨 하단의 수밀가스켓을 수중구조물 바닥면에 강제 가압하도록 구성함으로써 수중구조물의 바닥면 평탄도에 관계없이 케이슨의 수밀력을 증대시킬 수 있고, 아울러 유속의 충돌에 따른 케이슨의 좌우유동을 방지할 수 있는 수중구조물 보수용 케이슨 조립체를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 수중구조물 보수용 케이슨 조립체는 수중구조물 외부에 배치되는 복수의 케이슨; 상기 케이슨과 상기 수중구조물 주위 바닥면 사이를 수밀하는 수밀부재; 상기 케이슨의 상부에 배치되며, 상기 수중구조물의 외면상에 설치되는 복수의 브래킷; 및 상기 브래킷과 상기 케이슨의 사이에 지지되며, 상기 케이슨을 수중구조물 주위 바닥면측으로 가압하는 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 브래킷은, 상기 가압부재가 지지되는 바닥부와; 상기 바닥부와 수직을 이루며 상기 수중구조물의 외면상에 지지되는 측벽부; 및 상기 바닥부와 상기 측벽부 사이를 연결하는 리브로 이루어지되, 상기 측벽부와 상기 수중구조물의 접촉면 사이에는 마찰부재가 개재된다.

이하, 본 고안의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 고안에 따른 케이슨 조립체의 주요구성을 도시한 분해 사시도이고, 도 3은 도 2의 케이슨 조립체가 교각 주위에 설치된 상태를 보여주는 단면도이다. 또한, 도 4는 도 3에서 케이슨 내부의 교각 주위에 철근이 배근된 모습을 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 4에서 케이슨 내부에 콘크리트가 타설된 모습을 보여주는 단면도이다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 고안에 따른 수중구조물(본 고안에서는 교각 및 우물통기초를 말하며, 이하 간단히 교각이라 함) 보수용 케이슨 조립체는 교각(160)의 외부에 배치되는 케이슨(100)과, 상기 케이슨(100)의 하단에 구비되는 수밀가스켓(150)과, 상기 케이슨(100) 상부측 교각(160)의 외면상에 설치되는 브래킷(200) 및 상기 브래킷(200)과 상기 케이슨(100)의 사이에 지지되는 유압잭(270)을 포함하여 구성된다.

상기 케이슨(100)은 교각(160)을 둘러싸는 원통형태의 외형을 가지며, 상기 교각(160)의 좌,우측에 대향하도록 배치되어 상호 조립되는 형태를 이루고 있다.

이때, 상기 케이슨(100)은 경우에 따라 2개 이상의 구조물로 등분되어 상호 조립되는 형태를 취할 수도 있다.

구체적으로, 상기 케이슨(100)은 한겹으로된 패널(panel) 형태를 이루고 있으며, 그 외면에는 도면에서 보는 것과 같이 가로 및 세로방향의 격자식으로 케이슨(100)의 보강을 위한 보강리브(122)가 형성되고, 상기 케이슨(100)의 상,하단과 좌,우단에는 케이슨(100)을 볼트 및 너트를 통해 상하방향 또는 좌우방향으로 조립시킬 수 있도록 볼트가 결합되는 다수의 결합공(123)(124)이 형성되어 있다.

이때, 상기 케이슨(100) 끼리 조립할 경우 상호 접합되는 좌,우단에 소정의 패킹재를 결합시켜 상호 조립함으로써 케이슨(100) 결합부위의 수밀이 이루어지도록할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 케이슨(100)은 수중에 침수되는 깊이에 따라 다수개 구비하여 그 상단 또는 하단을 볼트 및 너트 등으로 상하부로 연결하여 요구되는 길이에 맞도록 적절히 가변시켜 구성할 수도 있다.

한편, 상기 브래킷(200)은 케이슨(100)의 최상단으로부터 일정거리 이격된 위치에 있는 교각(160)의 외면상에 고정된다.

구체적으로, 상기 브래킷(200)은 바닥부(210)와, 상기 바닥부(210)에 대해 수직으로 세워져 상기 교각(160)의 외면상에 지지되는 측벽부(220)를 포함하여 구성된다.

상기 바닥부(210)와 상기 측벽부(220) 사이에는 브래킷(200)의 강도 보완을 위한 리브(230)가 설치되며, 이 리브(230)는 상기 바닥부(210)와 상기 측벽부(220)의 상호간을 수직으로 연결하도록 일정 간격으로 다수개 구비된다.

상기 브래킷(200)은 교각(160)의 외면에 맞닿은 상태에서 각 측벽부(220)에 형성된 볼트공(240)에 앵커볼트(250)를 삽입하여 교각(160)의 외면상에 설치하게 된다.

이때, 상기 브래킷(200)은 유압잭(270)의 설치 개수에 대응하여 다수개 구비될 수 있다.

한편, 상기 브래킷(200)과 상기 케이슨(100) 사이에는 상기 케이슨(100)을 하부측 방향으로 강제 가압할 수 있도록 하는 유압잭(270)이 설치된다.

본 고안에서는 도 2에 나타낸 바와 같이 3개의 유압잭(270)을 등간격으로 배치하여 3점 지지형태로 지지될 수 있도록 구성하고 있으나, 상기 유압잭(270)을 3개 이상 채용하여 지지될 수 있도록 구성할 수도 있다.

이러한 상기 유압잭(270)은 상기 케이슨(100)의 최상단과 상기 브래킷(200)의 바닥부(210) 저면에 지지될 수 있도록 하며, 상기 유압잭(270)의 재킹(jacking)작용에 의해 상기 케이슨(100)을 하부측 방향으로 적절히 가압되도록 한다.

이하, 상기한 케이슨 조립체의 구성을 적용한 교각(160)의 보수 보강 공법을 도 6의 순서도와 전술된 첨부도면들을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 케이슨(100)을 설치하기 전 단계로서 상기 케이슨(100)이 안착될 교각(160)의 바닥면(140)을 고르게 정리한다.(S510)

여기서, 상기 교각(160)의 바닥면(140) 정리를 위하여 상기 교각(160)의 바닥면(140)상에 레벨링콘크리트를 타설할 수도 있다.

이때, 상기와 같은 교각(160) 바닥면(140)을 정리하거나 레벨링콘크리트를 타설하는 단계(S510)는 본 고안의 설치공법에 있어서 반드시 요구되는 단계는 아니며 필요에 따라 수행하거나 생략할 수도 있다.

이와 같이 교각(160) 바닥면(140) 정리작업이 완료되면 다음으로 수면의 위에 위치한 상기 교각(160)의 외면에 브래킷(200)을 설치 고정하게 된다.(S520)

이때, 상기 브래킷(200)은 그 측벽부(220)상에 형성된 볼트공(240)에 앵커볼트(250)를 삽입한 후 교각(160)의 외면에 밖아 고정되도록 한다.

이렇게 상기 브래킷(200)이 교각(160)에 고정된 상태에서는 상하방향으로의 유동이 방지된다.

다음으로, 케이슨(100)을 수중에 침수시킨 후 볼트 및 너트를 통해 좌,우를 결합함으로써 교각(160)의 주위에 설치되도록 한다.(S530)

이렇게 케이슨(100)이 설치된 상태에서는 상기 케이슨(100)의 자중으로 인하여 하부측에 구비된 수밀가스켓(150)이 교각(160) 바닥면(140)과 맞닿아 케이슨(100)의 내,외부로 어느정도의 수밀이 이루어진 상태가 된다.

이때, 상술한 브래킷 설치단계(S520)와 케이슨 설치단계(S530)는 그 설치 순서를 서로 바꾸어 수행하는 것도 가능하다.

상기와 같이 케이슨(100)의 설치가 완료되면, 상기 케이슨(100)과 그 상측에 위치한 브래킷(200) 사이에 유압잭(270)을 삽입한 후 잭킹(jacking)작업을 통해 상기 유압잭(270)이 일정한 힘으로 브래킷(200)과 케이슨(100)을 동시에 가압할 수 있도록 한다.(S540)

이렇게 되면, 상기 브래킷(200)이 교각(160)에 상하방향으로의 움직임이 없도록 고정된 상태가 되기 때문에 케이슨(100)이 상대적으로 하측방향으로 눌려지게 되고, 이에 따라, 케이슨(100)의 하단에 있는 수밀가스켓(150)이 큰 압착력으로 교각(160)의 바닥면(140)을 압착하기 때문에 교각(160) 바닥면(140)이 평탄치 않아도 케이슨(100)의 수밀작용이 확고하게 이루어지게 된다.

또한, 이와 같은 상태에서는 케이슨(100)이 상하방향의 유동없이 견고하게 지지된 상태가 되기 때문에 수중 유속 및 파압에 의해 좌우방향으로의 하중이 인가되어도 흔들림 없이 견고한 고정상태를 유지하게 된다.

아울러, 상기와 같이 케이슨(100)이 설치된 상태에서는 케이슨(100)에 부력이 발생되어도 강제적인 억제력에 의해 케이슨(100)이 상부로 들어올려 지는 것이 방지될 수 있다.

이와 같이 유압잭(270)의 설치에 의해 케이슨(100) 내.외부로 완전한 수밀이 이루어지 상태에서 상기 케이슨(100) 내부에 채워져 있는 물을 양수기를 이용하여 양수하게 된다.(S550)

이어서, 상기 케이슨(100) 내부에 있는 물이 완전히 양수되어 건식상태로 되면 교각(160)의 주위에 철근(170)을 배근하고 앵커작업을 수행하게 된다.(S560)

이때, 상기 철근(170) 배근 및 앵커작업은 전술된 종래기술과 동일한 방법을 따르기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 별도로 하지 않는다.

상기와 같이 교각(160) 주위에 철근(170) 배근 작업이 완료되면, 케이슨(100)과 교각(160) 사이의 철근(170)이 배근된 공간에 콘크리트(180)를 타설하게 된다.(S570)

이와 같이 콘크리트(180)가 타설된 후 일정기간의 양생과정을 거쳐 굳게 되면, 다음으로, 케이슨(100)과 브래킷(200) 사이에 있는 유압잭(270)을 분리한 후 케이슨(100)을 해체하게 되면 교각(160)의 보수 보강작업이 최종적으로 완료되는 것이다.(S580)

상술한 본 고안에서는 케이슨(100)과 브래킷(200) 사이에 유압잭(270)이 설치된 구조를 일실시예로 들어 설명하였으나, 상기 유압잭(270) 이 외에 공압으로 작동되는 공압잭을 채용할 수도 있을 뿐 아니라, 이와 동등한 작용력을 행하는 기구적 구조물을 적용하여 구성할 수 있다.

또한, 본 고안의 일실시예에서는 브래킷(200)을 교각(160)에 고정하는 구조로서, 브래킷(200)을 앵커볼트(250)를 이용하여 교각(160)의 외면에 고정하는 방법을 채용하고 있지만, 이 외에 브래킷(200)이 좌우로 길게 형성될 경우 그 좌,우 결합부위에 별도의 결합공을 형성하고 교각(160)의 좌,우측에서 볼트 및 너트를 통해 상호 조립하여 교각(160)의 외면상에 고정시키는 구조를 채택할 수도 있다.

이러한 경우에는 브래킷(200)이 교각(160)에 설치된 상태에서 상하방향으로 미끄러지지 않도록 하기 위하여, 상기 브래킷(200)의 측벽부(220)와 상기 교각(160) 사이의 접합면상에 별도의 마찰부재(260)를 개재하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

상기한 구성의 본 고안에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.

케이슨과 브래킷 사이에 설치된 유압잭을 통해 케이슨을 하방으로 눌러줌으로써 케이슨 하단에 있는 수밀가스켓의 압착에 의해 케이슨과 교각 바닥면의 평탄도에 크게 영향을 받지 않고서도 케이슨 내,외부의 완전한 수밀이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 상기와 같은 유압잭에 의한 재킹작용을 통해 케이슨이 브래킷과 교각 바닥면 사이에서 견고한 고정상태를 유지하도록 되기 때문에 수중의 유송물질이나, 와류, 파압 등에 의한 충돌에 의해 케이슨이 좌우방향으로 흔들리거나 제 위치에 고정되지 못하여 발생되는 안전상의 문제도 극복할 수 있다.

아울러, 상기와 같이 유압잭을 통해 케이슨이 하방으로 강제적인 가압을 받기 때문에 케이슨이 설치되는 과정에서 부력에 의해 상부로 들어올려 지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 상기 브래킷을 바닥부와 측벽부 및 리브로 구성하고, 상기 측벽부와 교각의 접촉면 사이에 마찰부재를 개재함으로써, 상기 브래킷을 보다 간단한 구조로 견고하게 구현할 수 있고, 상기 마찰부재를 통해 브래킷과 교각의 접촉면 사이의 미끄럼 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 케이슨 조립체 설치구조를 도시한 단면도.

도 2는 본 고안에 따른 케이슨 조립체의 주요구성을 도시한 분해 사시도.

도 3은 본 고안에 따른 케이슨 조립체가 교각 주위에 설치된 상태를 보여주는 단면도.

도 4는 도 3의 케이슨 내부 교각 주위에 철근이 배근된 모습을 보여주는 단면도.

도 5는 도 4의 케이슨 내부에 콘크리트가 타설된 모습을 보여주는 단면도.

도 6은 본 고안에 따른 케이슨 조립체의 설치공법을 도식적으로 나타낸 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 케이슨 122 : 보강리브

123,124 : 결합공 140 : (교각의)바닥면

150 : 수밀가스켓 160 : 교각

170 : 철근 180 : 콘크리트

200 : 브래킷 210 : 바닥부

220 : 측벽부 230 : 리브

240 : 볼트공 250 : 앵커볼트

260 : 마찰부재 270 : 유압잭

Claims (2)

1. 수중구조물 외부에 배치되는 복수의 케이슨;

   상기 케이슨과 상기 수중구조물 주위 바닥면 사이를 수밀하는 수밀부재;

   상기 케이슨의 상부에 배치되며, 상기 수중구조물의 외면상에 설치되는 복수의 브래킷; 및

   상기 브래킷과 상기 케이슨의 사이에 지지되며, 상기 케이슨을 수중구조물 주위 바닥면측으로 가압하는 가압부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중구조물 보수용 케이슨 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 브래킷은,

   상기 가압부재가 지지되는 바닥부와;

   상기 바닥부와 수직을 이루며 상기 수중구조물의 외면상에 지지되는 측벽부; 및

   상기 바닥부와 상기 측벽부 사이를 연결하는 리브로 이루어지되,

   상기 측벽부와 상기 수중구조물의 접촉면 사이에는 마찰부재가 개재되는 것을 특징으로 하는 수중구조물 보수용 케이슨 조립체.