KR20040011572A

KR20040011572A - 교량의 성능개선 및 보수 보강 공법

Info

Publication number: KR20040011572A
Application number: KR1020040001673A
Authority: KR
Inventors: 박호완
Original assignee: 태백산업주식회사
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2004-02-05
Also published as: KR100467647B1

Abstract

본 발명은 교량의 성능개선 및 보수 보강 공법에 관한 것으로, 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부 구조의 보수 및 보강부위를 판단하여 시공을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 보수 및 보강 공법에 따라 시공한 다음, 그 결과를 검증하여 시공을 완료하는 특징이 있다.

본 발명은 크게 네 단계의 공정으로 구성되는 바, 교량의 상태를 측정하여 보수 및 보강이 필요한 부위를 파악하는 검사 공정(S1)과, 교량의 상부 및 하부구조에 보수 및 보강 개소가 확정되면, 이에 따른 보수 및 보강할 수 있도록 선처리 및 기초를 준비하는 제반 준비공정(S2)과, 상기 준비된 재료를 이용하여 교량의 슬래브(100)와 P.C빔(200), 난간(300), 교좌(301) 및 교각(400)을 보수 및 보강하는 시공 공정(S3)과, 시공된 각 부위의 성능개선 및 보수 보강 효과를 검증하는 검증 공정(S4)으로 구성되어 노후된 교량을 종합적으로 성능개선 및 보수 보강하도록 구성된다.

상기와 같이 본 발명은, 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부 구조의 보수 및 보강부위를 판단하여 시공방법을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 성능개선 및 보수 보강공법에 따라 선택적으로 시공한 다음, 그 결과를 검증하도록 함으로써 노후된 교량을 효율적으로 성능개선 및 보수 보강할 수 있는 효과가 있다.

Description

교량의 성능개선 및 보수 보강 공법 { The repair and reinforcement method for a bridge }

본 발명의 교량의 성능개선 및 보수 보강공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부 구조의 성능개선 및 보수 보강부위를 판단하여 시공을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 성능개선 및 보수 보강공법에 따라 시공한 다음, 그 결과를 효과 검증하도록 하는 총괄적인 교량의 성능개선 및 보수 보강공법에 관한 것이다.

일반적으로 슬래브, P.C빔 교각의 내하력을 측정하기 위해서는 슬래브, P.C빔 하면에 비계틀을 설치하고 그 위에서 변위계 및 변형률계를 설치 재하시험을 함으로써 변위, 변형률 측정기에서는 많은 잡음과 오차가 발생하고 설치와 철거의 번거로움이 있고 또, 교각의 내하력을 조사하기 위해 다시 반복 설치 측정 ·철거 등의 2중 작업으로 상당한 번거로움과 많은 경비가 소요되었다.

또, 철근 콘크리트 교량은 장기간 사용함에 따라 다양한 원인에 의해 노후 현상이 발생하게 되는 바, 그 원인을 살펴보면, 우선 상부 구조의 경우에는 산업이 발달하고 교통량이 증가됨에 따라 최초 건설 시 통과 하중보다 큰 하중이 작용하게 되어 슬래브 및 P.C빔에 균열과 처짐 현상이 발생하게 되며, 교량 난간 및 교좌의 경우에도 장기간 사용함에 따라 부식 및 노후현상이 발생되고, 교각의 경우에는 외부의 충격과 빠른 유속에 의한 지속적인 마찰로 인한 세굴과 그에 따른 하부기도의 지지력의 상실, 자연재해로 인한 파괴, 수직오염과 중성화로 인한 콘크리트의 부실, 시공 불량으로 인한 하자 등으로 인해 교각의 노후 현상이 발생하게 되어, 이를 지속적으로 성능개선 및 보수보강하지 않게 되면 교량이 붕괴되거나 난간에 충돌한 차량이 교량 밖으로 떨어지거나, 교명주 설명판에 직접 충돌하여 위험에 처하게 된다.

이와 같이 손상된 상부 및 하부 구조를 보강하기 위해서는 다양한 형태의 성능개선 및 보수 보강공법이 시행되고 있는 바, 우선 슬래브 성능개선 및 보수 보강공법은 먼저 교량 슬래브의 저면 표면의 오염 층과 불량부(박리, 공극, 부식 등)를 그라인더로 제거하고, 균열이나 손상된 단면을 에폭시 수지 등으로 주입한 후, 탄소섬유시트를 접착용 수지로 부착하는 바, 상기 콘크리트 표면에 부착되는 탄소섬유시트는 콘크리트 표면 전체에 부착하면서 탄소섬유시트의 이음부분이 있을 때는 그 이음부분을 서로 10cm정도씩 겹쳐지도록 부착하였으므로, 탄소섬유시트를 교량의 저면 전체에 부착한 후에는 도장작업을 하였고, 또, 저인장강도(200kg ·f/㎟이하)의 탄소판을 교량의 저면 전체에 하지정리 후 평활 작업을 거쳐 액상의 에폭시 프라이머를 도포하고 저인장강도의 탄소판을 교량저면 전체에 부착시켰다. 이때, 액상의 에폭시 프라이머의 점도가 맞지 않아 흘러내려 상당히 지저분하고 또 탄소판이 떨어지지 않도록 지지대를 만들기 위해 65 ~ 75㎜의 앵커볼트를 삽입하기 위한 천공으로 콘크리트의 강도 저하가 우려되고 양생 후 마감도장으로 교량의 균열에 대한 보수작업을 완료하였다.

그러나 상기와 같은 종래의 슬래브 보수보강공법은, 교량의 상부로부터 스며든 물이 배수되지 못하고 콘크리트 내부에 고이게 되므로 철근이 쉽게 부식되며, 보수보강 후에 균열의 계속적인 진행여부를 관측할 수 없는 문제점을 내포하고 있었다.

한편, P.C빔의 노후 시 사용되는 성능개선 및 보수보강공법은, 주로 포스트 텐션 공법이 시행되고 있으며, 이는 P.C빔의 양단측면에 다수개의 관통공을 천공하고 이에 철근을 관통시킨 후, 이들 철근의 양단에 보강철근을 용접 또는 결속하여 철근골조를 형성한 다음, 긴장부재를 구성하는 쉬스관에 삽입된 다수개의 강연선을 쐐기형 정착구에 결합하여 이 정착구를 철근골조에 고정하며, 빔의 측면에 다수개 P.C빔의 길이에 따라 새들을 고정 설치하여 쉬스관이 새들의 걸림턱 하부에 걸릴 수 있도록 한 상태에서 각 강연선을 유압잭에 고정하고 유압잭을 작동시켜 상기 강연선을 당겨 긴장시키면, 강연선이 당겨지면서 긴장력에 대한 수직상방 분력이 새들을 밀어 올리게 되고, 이에 따라 P.C빔의 처짐이 보강되고 빔 단면의 인장측 균열이 밀착되도록 함으로써 P.C빔의 보수 및 보강을 완료하였다.

그러나 상기와 같은 공법은 P.C빔을 관통하는 무수히 많은 홀이 새롭게 형성되어야 하는 것이므로 P.C빔의 강도가 약화되는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 강연선의 보강작업을 실시한 후에도 P.C빔의 연결이 이루어지지 않음에 따라 낙교 방지 및 내진에 대한 보강은 이루어지지 않는 문제점이 있는 것이었다.

또한, 종래의 교량 양측에 설치된 난간은, 등간격으로 다수의 지주를 고정 설치한 후, 그 지주의 상단에는 가드빔을 설치하고, 그 하측의 지주 중간에는 가드레일을 설치하였으나, 상기 지주 중간에 설치된 가드레일은 철판을 두 개의 돌출부를 갖도록 형성하여 지주에 고정한 것이므로 교량 위를 달리던 차량이 과속운전이나 졸음운전 또는 결빙에 의한 미끄러짐 등으로 인하여 난간에 부딪히면, 난간의 가드빔과 가드레일이 충돌하는 차량의 충격을 이기지 못하고 심하게 파손되거나 지주에서 떨어져 나가게 될 뿐만 아니라, 이로 인하여 차량은 교량의 아래로 떨어지고, 또 교량난간-교명주(설명판)-가드레일이 분리되어 있어 교명주(설명판)에 직접 충돌하거나 블로킹 현상으로 인한 큰 충격이 발생함으로써 운전자와 동승자가 사망하는 등의 대형사고로 이어지는 문제점을 내포하고 있었다.

교좌도 계속 유지관리 등이 부족하여 장시간 사용 시 부식 ·노화현상이 발생하여 교좌의 작동이 원활하지 못해 구조물에 큰 부작용이 발생하는 문제점이 발생하므로 이를 교체하기 위해 유압잭을 사용하여 슬래브 또는, P.C빔을 인상시켜 교좌 보수 및 교체공사가 이루어졌다. 이때 슬래브 중간부분이 약 2%정도의 캔버가 있어 솟음 작용이 발생하고 교량 양가의 연석부와 난간의 무게가 있어 슬래브는 양가 쪽이 무겁고 중앙 쪽이 가벼움과 동시에 솟음 작용으로 인해 중앙유압잭이 먼저 작동 인상 후 중앙 유압잭의 유압밸브를 잠궈서 중간 유압잭의 작동을 제어 후 양가쪽 유압잭을 작동시켜 슬래브 양가를 인상시킴으로써 슬래브에 종 ·횡균열이 발생하여 구조적으로 불안하고 슬래브 저면이 균열발생으로 콘크리트의 노화가 급격히 진행되는 문제점이 있었다.

한편, 종래 교각의 성능개선 및 보수 보강공법은 기설된 교각에 앵커체를 앵커시키고, 철제 또는 FRP제 거푸집을 설치한 다음, 철근을 배근하고 콘크리트를 타설하여 확장부를 형성하는 성능개선 및 보수보강공법을 주로 시행하였다.

이와 같이 종래의 기초 보강공법은 하부파일 또는 우물통 보강을 통한 원천적인 기초보강을 행하는 것이 아니라, 단순히 손상부를 보강하거나 하부 기초를 확장하여 지지력을 향상하는 정도로 보강함으로써 임시방편적인 보강은 가능하나 원천적인 보강이 이루어질 수 없을 뿐만 아니라 보강 후의 효과 검증 공정이 없어 얼마나 보강되었는지 불확실하였고 알 수 없었다. 특히 보강공사 후 2차 세굴이 일어나거나 집중호우나 홍수 시 와류 현상으로 하부기초가 드러나게 되는 경우 결과적으로 확장부에 의한 자중의 중가와 그에 따른 교량침하의 촉진과 붕괴의 위험을 더욱 가중시키게 되는 문제점을 내포하고 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 슬래브 P.C빔 교각의 검사 및 효과 검증공정을 각 1회 재하시험으로 위 세 가지 공정을 1회재하시험으로 내하력을 평가할 수 있는 무선의 검사측정장비를 개발하여 경비절감, 공정의 간소화를 이루고, 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부구조의 성능개선 및 보수보강부위를 종합적으로 판단하여 시공을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 성능개선 및 보수보강공법에 따라 시공한 다음, 그 결과를 검증하도록 함으로써 노후된 교량을 효율적으로 성능개선 및 보수보강 할 수 있음을 목적으로 한다.

성능개선 및 보수보강이 필요한 교량의 슬래브의 경우에는 슬래브의 하부에 탄소섬유시트를 등간격이 되도록 부분적으로 부착함으로서 교량의 붕괴를 예방하고, 또 다른 방법으로는 특수공장 제품의 고인장강도(300kg ·f/㎟이상)의 탄소판을 5cm ~ 100cm의 등간격 폭으로 몰탈형의 에폭시 퍼티로 하지정리 후 도포하고, 고인장강도의 탄소판을 등간격으로 부착, 또 탄소판 지지대가 필요 없어 슬래브 콘크리트의 강도저하 우려가 없고, 공정도 간단하고 경비 절감효과가 있고 또, 교량내부로 스며든 빗물이 배수 및 증발될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 교량이 보수된 후에도 균열의 진행상태를 쉽게 확인할 수 있도록 함을 목적으로 한다.

또한, P.C빔을 장기간 사용함에 따라 발생되는 처짐을 펴서 보완할 수 있도록 함으로서 균열 발생을 방지하며, 기 발생된 균열의 진행을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, P.C빔의 교정 및 보강작업을 위하여 P.C빔에 새로운 홀을 천공하는 것을 완전히 없애고 서로 근접한 P.C빔을 동시에 교정 및 보강함으로써 교정작업 후에 P.C빔의 강도가 저하되는 것을 방지하고 P.C빔들이 강연선 스크루에 의해 서로 연결되어 교량 상판이 부분적으로 무너지는 것을 방지할 수 있음은 물론 내진 역학도할 수 있도록 함을 또 다른 목적으로 한다.

한편, 교량 난간의 성능개선 및 보수 보강공사의 경우에는, 다수의 지주 상단에 가드빔을 설치함과 동시에 그 하측의 지주 중간에는 세 개의 돌출부를 갖는 튜블러 쓰리 빔으로 교량난간을 설치하고 지주 재부는 연석부 상부 철근과 보강철심으로 연결 후 연석부에서 지주 재부로 약 30cm정도 콘크리트를 타설, 충진 시켜줌으로써 지주와 연석부가 연결효과가 있어 고속주행 중 차량이 난간에 부딪혀도 난간의 가드빔과 튜블러 쓰리 빔이 지주에서 떨어지는 것을 방지하고 지주의 파손을 최소화할 뿐만 아니라, 이로 인하여 차량이 교량의 아래로 떨어지는 것을 방지할 수 있고 교명주의 무거운 콘크리트 기둥을 없애 상판의 사하중을 줄이고 튜블러 트라이 빔과 W빔, 가드레일을 서로 연결시켜줌으로써 교명주에 직접 충돌하거나 블로킹 현상을 방지하여 인명의 손실을 최소화함을 목적으로 한다.

또, 교좌 보수 및 교체공사의 경우에는 슬래브를 완전 균등인상이 이루어지도록 전자밸브(솔레노이드가 장착)와 위치센서를 메인 컴퓨터로 제어하여 0.1mm씩 인상시킨 후 완전 균등인상이 이루어진 것을 점검 후 반복 작동시킴으로 메인 컴퓨터에 설정된 높이만큼 완전균등 인상시켜 슬래브에 균열 발생이 일어나지 않도록 함을 목적으로 한다.

또한, 교각의 성능개선 및 보수보강 경우에는, 교량의 교각 하부 기초 주위에 보강 강관 파일을 항타한 후, 기설된 하부 기초에 앵커체를 앵커시킨 다음, 거푸집을 설치하고 그에 보강 콘크리트를 타설하여 일체화함으로써 교각의 지지력을 향상시킴을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 공정 순서도

도 2a, 도 2b는 종래 슬래브와 P.C 빔의 검사 공정을 도시한 측면도

도 3은 본 발명의 검사 및 검증 공정을 도시한 측면도

도 4a는 본 발명 P. C 빔의 제반 준비공정을 도시한 사시도

도 4b는 본 발명 P. C 빔의 제반 준비공정을 도시한 상세도

도 5는 본 발명 난간의 제반 준비공정을 도시한 측단면도

도 6은 본 발명 교좌의 보수 및 교체 준비공정을 도시한 정면도

도 7은 본 발명 교각의 제반 준비공정을 도시한 측면도

도 8a는 본 발명 슬래브의 시공 공정을 도시한 측면도

도 8b는 본 발명 슬래브의 시공 공정을 도시한 저면도

도 8c는 본 발명 슬래브의 또 다른 시공 공정을 도시한 측면도

도 9a 및 도 9b는 본 발명 P.C빔의 시공 공정을 도시한 사시도

도 10a, 도 10b 및 도 10c는 본 발명 난간의 시공 공정을 도시한 사시도

도 11은 본 발명 교좌의 보수 및 교체 시공공정을 도시한 측면도

도 12는 본 발명 교각의 시공 공정을 도시한 측단면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

100 : 슬래브 110 : 변위센서 111 : 변형률센서

120 : 무선 수신기 121 : 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터

130 : 프라이머 140 : 접착용 수지 150 : 탄소섬유시트

160 : 함침용 수지 170 : 마감도장 180 : 콘크리트 표면

200 : P.C빔 210 : 강연선 220 : 빔홀

221 : 강봉 222 : 홀 225 : 캡 커플링

230 : 실린더 240 : 조정 브라켓

241 : 조정 브라켓 고정편 250 : 고정 브라켓 251 : 가이드편

260 : 스크루 261 : 조절너트 262 : 고정너트

300 : 난간 301 : 교좌 310 : 지주

311 : 앵커 볼트 312 : 보강 철심 313 : 시멘트 몰탈

320 : 튜블러 트라이 빔 교량난간 321 : 정면 부재

321a : 돌출부 322 : 후면 부재 323 : 볼트

324 : W빔 가드레일 325 : 교량난간과 가드레일의 연속화

326 : 교명주 330 : 고정 볼트 340 : 가드빔

400 : 교각 410 : 항타기 411 : 드롭 해머

412 : 붐대 413 : 도르래 414 : 와이어

420 : 가이드 430 : 보강 강관 파일

440 : 하부 기초 441 : 앵커체 442 : 철근

450 : 확장부 460 : 진동 센서 470 : 유압잭

471 : 위치센서 472 : 위치센서 케이블 473 : 메인 컴퓨터

474 : 전자밸브 475 : 유압 게이지 476 : 유압 펌프

477 : 유압관 478 : 피이드 백관 S1 : 검사 공정

S2 : 제반 준비공정 S3 : 시공 공정 S4 : 검증 공정

본 발명은 교량의 성능개선 및 보수보강공법에 관한 것으로, 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부 구조의 성능개선 및 보수 보강부위를 판단하여 시공을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 성능개선 및 보수 보강공법에 따라 시공한 다음, 그 결과를 검증하여 시공을 완료하는 특징이 있다.

본 발명은 크게 네 단계의 공정으로 구성되는 바, 교량의 상태를 측정하여 성능개선 및 보수보강이 필요한 부위를 파악하는 검사 공정(S1)과, 교량의 상부 및 하부구조에 성능개선 및 보수보강 개소가 확정되면 이에 따른 성능개선 및 보수 보강할 수 있도록 선처리 및 기초를 준비하는 제반 준비공정(S2)과, 상기 준비된 재료를 이용하여 교량의 슬래브(100), P.C빔(200), 난간(300), 교좌(301) 및 교각(400)을 성능개선 및 보수 보강하는 시공공정(S3)과, 시공된 각 부위의 성능개선 및 보수 보강효과를 검증하는 검증 공정(S4)으로 구성되어 노후된 교량을 종합적으로 성능개선 및 보수 보강하도록 구성된다.

이하 본 발명의 실시 예를 도면을 통해 살펴보면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 공정 순서도를 나타낸 것으로 전체적으로 네 공정으로 구성되며, 제 1공정은 교량의 상태를 측정하는 검사 공정(S1)으로서, 우선 교각(400)사이를 연결하는 슬래브(100)와 P.C빔(200) 및 교각(400)의 검사 공정(S1)을 도 3을 통해 살펴보면, 슬래브(100)와 P.C빔(200)의 하부에 변위센서(110), 변형률센서(111) 및 교각(400), 고정단 바로 아래지점과 하부기초(440) 상단에 진동센서(460)를 각각 설치한 후 차량의 통행을 차단하고, 예를 들어 시험 중량에 상당하는 골재를 적재한 트럭 등의 이동하중을 통과시킴에 따라 발생하는 변위, 변형률, 진동량을 무선 수신기(120)를 통해 받아들여 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터(121)에 기록하며 이 모든 검사 공정(S1)을 진동 및 변위, 변형률센서와 무선 수신기(120) 및 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터(121)로 무선 수신기(120)를 통해 슬래브(100)와 P.C빔(200) 및 교각(400)의 검사공정(S1)을 단 1회 재하시험으로 이루어져 컴퓨터 프로그램에 의해 분석하고, 교각(400)의 상태를 육안으로 관찰하여 교각(400)의 붕괴여부와 교각(400) 하단의 세굴정도 등을 종합적으로 파악하여 성능개선 및 보수보강 여부를 판단하도록 한다.

그 후, 행해지는 제 2공정은 제반 준비공정(S)으로서, 우선 상기 검사 공정(S1)을 완료하여 성능개선 및 보수 보강이 필요한 곳이 확정되면, 이에 따른 성능개선 및 보수 보강 재료를 준비하는 바, 우선 슬래브(100)의 성능개선 및 보수보강이 필요한 경우에는 콘크리트 표면의 불량부를 제거하고 균열 및 손상된 부분을 보수하는 바탕처리작업을 한 후, 에폭시계 수지인 주제와 경화제, 용제 및 경화촉진제를 혼합한 용제 스타일의 프라이머(130)를 0.6kg/㎡가 표준 도포량이 되도록 탄소섬유시트 부착폭과 등간격이 되도록 4 ~ 6회 도포하여 1 ~ 2시간 정도 충분히양생시키고, 또 다른 방법으로는 특수공장 제품의 고인장강도(300kg ·f/㎟이상)의 탄소판을 설계된 형태에 따라 5cm ~ 10cm의 등간격 폭으로 몰탈형의 에폭시 퍼티를 하지정리 후 도포하고 고인장강도의 탄소판을 등간격으로 부착하며, 또 탄소판 지지대가 필요 없어 슬래브 콘크리트의 강도저하 우려가 없고, 공정도 간단하고 경비 절감효과가 있다.

한편, P.C빔(200)의 성능개선 및 보수 보강이 필요한 경우의 제반 준비공정(S2)은 도 4a에 도시된 바와 같이 인접된 P.C빔(200)을 강연선(210)을 이용하여 상호 연결하는 것으로서, 이는 P.C빔(200)의 양단에 미리 형성되어 있는 빔홀(220)에 강봉(221)을 삽입하되, 강연선(210)을 삽입할 수 있도록 양단에 홀(222)이 형성된 강봉(221)은 빔홀(220)에 서로 접하는 콘크리트면을 완전히 표면정리하고 삽입된 후 에폭시를 주입하여 고정시킨다.

또, 도 4b에 도시한 바와 같이 강연선(210)에 연결된 서로 분리한 스크루(260)에 강봉(221)쪽으로 고정너트(262)를 체결하고 스크루(260) 끝은 암나사가 설치된 캡 커플링(225)으로 양쪽을 서로 연결한다.

또한, 교량 난간(300)의 성능개선 및 보수보강이 필요한 경우의 제반 준비공정(S2)은 기존의 난간(300)을 제거한 다음, 도 5에 도시한 바와 같이, 교량의 양측단에 앵커 볼트(311)로 지주(310)를 일정간격으로 고정 설치하되, 지주(310)의 내부 하단에 보강 철심(312)을 연석부 상부 철근과 용접 후 세우고 그 내부로 시멘트몰탈(313)을 채워서 양생시킨다.

한편, 교량의 교좌(301)의 성능개선 및 보수 보강 공사가 필요한 경우의 제반 준비공정(S2)은 도 6에 도시한 바와 같이 교각(400)상단과 P.C빔(200) 하단 사이에 유압잭(470)을 설치하고 P.C빔(200)과 교각(400)사이에 위치센서(471)를 설치하고 위치센서 케이블(472)을 통해 메인 컴퓨터(473)로 연결 후, 메인 컴퓨터(473)에서 전자밸브(474)와 유압 게이지(475)로 연결시키고 유압 펌프(476)로 연결 유압 펌프(476)와 유압관(477)을 통해 유압잭(470)을 연결시켜 메인 컴퓨터(473)에서 필요한 인상높이를 설정시킨 다음, 인상되는 높이를 0.1mm로 자동 제어시키고 이때 불필요한 유압은 피이드 백관(478)을 통해 유압통으로 모이게 된다.

또한, 교각(400)의 성능개선 및 보수 보강이 필요한 경우의 제반 준비공정(S2)은 도 7에 도시한 바와 같이, 항타기(410)를 형하 공간이 낮은 곳에서도 드롭 해머(411)로 효과적으로 항타할 수 있는 위치에 설치하는 바, 항타기(410)는 일측으로 붐대(412)가 경사지게 설치되고, 붐대(412) 끝단에는 도르래(413)가 설치되며, 항타기(410)에 설치된 와이어(414)에 의해 드롭 해머(411)가 승강하도록 구성되며, 붐대(412)의 끝단으로는 가이드(420)가 수직으로 입설되는 구성을 갖는다.

상기 가이드(420)를 입설하기 위해서는 하상에서 지하수고(G.L)의 60cm아래로 터파기를 한 다음, 그에 가이드(420)를 입설하여 지하수고 하측 60cm 지점으로부터 후술하는 보강 강관 파일(430)이 항타될 수 있도록 구성한다.

그런 다음, 제 3공정은 시공 공정(S3)으로서, 우선 슬래브(100)의 성능개선 및 보수보강이 필요한 경우에는 도8a, 도8b, 도8c에 도시된 바와 같이 상기 양생된 프라이머(130)의 위에 표준 도포량 1.2kg/㎡로 접착용 수지(140)를 도포한 다음 콘크리트 표면(180)이 노출되도록 탄소섬유시트(150)를 등간격으로 부착한 후, 함침용 수지(160)를 도포한 다음 마감도장(170)을 하며, 다른 방법으로 특수공장 제품의 고인장강도(300kg ·f/㎟이상)의 탄소판을 설계의 품에 따라 5cm ~ 100cm의 등간격 폭으로 몰탈형의 에폭시 퍼티로 하지정리 후 도포하고 고인장강도의 탄소판을 등간격으로 부착하며, 또 탄소판 지지대가 필요하지 않아 슬래브 콘크리트의 강도저하 우려가 없고, 공정도 간단하고 경비 절감효과가 있는 성능개선 및 보수 보강 할 수 있다.

특히, 탄소섬유시트(150)를 2층 이상 적층하여 부착할 경우에는 탄소섬유시트의 부착과 함침용 수지(160)의 도포를 반복 실시하며, 콘크리트 표면(180)의 노출폭과 탄소섬유시트(150)의 부착폭이 등간격으로 구성되도록 시공한다.

한편, P.C빔(200)의 성능개선 및 보수보강이 필요한 경우의 시공 공정(S3)은 도 9a에 도시한 바와 같이, 상기 제반준비공정(S2)에서 강연선(210)이 연결된 P.C빔(200)의 저면 중앙에는 유압에 의해 동작되는 실린더(230)를 설치하여 강연선(210)을 인상시킬 수 있도록 한 조정브라켓(240)을 고정하고, 상기강봉(221)과 상기 조정브라켓(240) 사이의 P.C빔(200) 저면에 에폭시를 충진하여 고정브라켓(250)을 고정한다.

이때, 상기 고정브라켓(250)의 양측에는 가이드편(251)을 구비하여 강봉(221)의 홀(222)에 삽입된 강연선(210)을 가이드편(251) 아래로 걸어준 후, 그 강연선(210)의 양단에 고정된 스크루(260)를 조정브라켓(240)의 조정 브라켓 고정편(241)에 조절너트(261)로 고정시키며, 상기 조정브라켓(240)에 고정된 스크루(260)에는 실린더(230)를 삽입하여 스크루(260)를 피스톤으로 관통 삽입시킨 후, 스크루(260)에 고정너트(262)를 체결하여 실린더의 지지대가 조정브라켓(240)의 조정 브라켓 고정편(241)에 지지되도록 한다.

또, 교대와 교각(400)사이나 구조적으로 P.C빔(200)사이를 분리할 필요가 있을 경우 도 9b에 도시한 바와 같이 캡 커플링(225)과 고정너트 사이를 분리하면 된다.

또한, 교량난간(300)의 성능개선 및 보수 보강이 필요한 경우의 시공 공정(S3)은, 도 10a에 도시한 바와 같이, 상기 입설된 지주(310)의 중간에는 세 개의 돌출부(321a)를 동일하게 형성한 정면부재(321)와 후면부재(322)를 볼트(323)로 고정시켜 된 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)을 고정 볼트(330)로 고정 설치하며, 지주(310) 상단의 가드 빔(340)은 전면으로의 돌출 길이를 길게 하여 그 돌출길이가 상기 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)과 같도록 구성한다.

이때, 상기 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)은 세 개의 돌출부(321a)를 동일한 형상으로 가지는 정면부재(321)와 후면부재(322)를 각각 성형한 후, 돌출부(321a)가 대향되도록 맞대어 용접 구성한다.

또한 도 10b 및 도 10c에 도시한 바와 같이 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)과 W빔 가드레일(324) 사이의 교명주(설명판) 콘크리트 기둥을 제거하여 교량 상판의 불필요한 사하중을 줄이고 교량난간과 가드레일의 연속화(325) 작업으로 교명주(설명판)에 직접 충돌로 인한 인명의 손실을 극소화시킬 수 있고, 각 지방의 특성을 살려 홍보할 수 있는 새로운 교명주(326)를 설치함으로 교량의 미적 감각을 살릴 수 있다.

또 교량의 교좌(301)의 성능개선 및 보수 교체공사가 필요한 경우의 시공공정(S3)은, 도 11에 도시한 바와 같이 교각(400)상단과 P.C빔(200) 하단사이에 유압잭(470) 및 위치센서(471)를 설치하고, 위치센서 케이블(472)을 통하여 메인 컴퓨터(473)에 연결 인상 높이 0.1mm단위로 제어 통제된다. 이 신호가 유압 게이지(475)를 통하여 전자밸브(474)로 유압 펌프(476)의 작동으로 유압이 유압관(477)을 통해 유압의 양이 일정하게 유압잭(470)으로 유입되어 0.1mm 높이 단위로 인상되도록 제어 후 반복 작용을 통하여 설정된 높이만큼 0.1mm 단위로 반복인상 제어시켜 부식 및 노화된 교좌(301)를 보수 또는 교체공사를 시행하도록 구성한다.

한편, 교각(400)의 성능개선 및 보수 보강이 필요한 경우의 시공 공정(S3)은, 도 12에 도시한 바와 같이 항타기(410)를 이용하여 보강 강관 파일(430)을 하부기초(440) 주위에 항타한 다음, 하부 기초(440) 외주면에 앵커체(441)를 설치하고 상기 보강 강관파일(430)과 철근(442)을 통해 연결한 후, 상기 철근(442)과 연결된 보강 강관 파일(430)의 외부를 따라 거푸집을 설치하고 그에 콘크리트를 타설하여 확장부(450)를 형성한 뒤, 상기 확장부(450)를 완전히 양생시키고 거푸집을 제거하도록 구성된다.

상기 보강 강관 파일(430)의 항타를 위한 최소 조건으로는 도르래(413)의 하단으로부터 드롭 해머(411)의 상단 사이의 길이가 110cm 이상이 유지되도록 하여 드롭 해머(411)가 와이어(414)에 의해 상승한 후 자유 낙하를 통해 항타될 수 있도록 구성되며, 보강 강관 파일(430)의 두부가 지하수고의 상측으로 15cm 지점까지 하강하도록 항타한 후에는 항타를 중지하고 또 다른 보강 강관 파일(430)을 상기 항타된 보강 강관 파일(430)의 상측으로 재치한 다음 용접하여 일체로 형성한 후 연결된 보강 강관 파일(430)의 두부를 계속 항타하며 안정지반에 도달할 때까지 상기와 같이 반복하여 보강 강관 파일(430)이 안정지반 상에 견고하게 지지될 수 있도록 구성한다.

또한, 상기와 같이 하부 기초(440)를 증대시키더라도 보강 강관 파일(430)으 지지력에 의해 수직하중을 분산시켜서 하부 기초(440)의 저부에 2차 세굴이 발생하여도 교각(400)이 붕괴되지 않도록 구성된다.

그 후, 마지막 공정인 검증 공정(S4)은 도 3에 도시한 바와 같은 방법으로 시행한다. 즉 교각(400) 사이를 연결하는 슬래브(100), P.C빔(200), 교각(400)의검증 공정(S4)은 슬래브(100)와 P.C빔(200)의 하부에 변위센서(110)와 변형률센서(111)를 설치하고, 교각(400) 고정단 바로 아래지점 및 하부기초(440) 상단에 진동센서(460)를 각각 설치하며, 재하시험 후 무선 수신기(120)를 통해 들어온 신호를 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터(121)로 측정하여 시공 전, 후의 개선된 효과를 산출해 내도록 구성하며 난간(300)의 경우에는 지주(310)와 튜블러 트라이 빔 교량난간(320) 및 지주(310)와 가드 빔(340)의 체결상태를 점검하고 지주(310)가 견고하게 입설되었는지의 여부를 확인하여 검증은 완료한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 각 공정은 교량의 노후된 정도와 작업환경에 따라 각 공정별로 교량의 슬래브(100), P.C빔(200), 난간(300), 교좌(301) 및 교각(400)의 성능개선 및 보수보강이 선택적으로 실시가 가능하며 각 공정 중에서 실시될 수 있는 다양한 변형 예는 보 발명의 권리 범위에 속하는 것은 자명한 사실이다.

상기와 같이 본 발명은 노후된 교량의 상태를 파악하여 교량의 상부 또는 하부 구조의 성능개선 및 보수보강 부위의 판단하여 시공방법을 결정한 후, 각각의 부위에 적합한 성능개선 및 보수보강공법에 따라 시공한 다음, 그 결과를 검증하도록 함으로써 노후된 교량을 효율적으로 성능개선 및 보수보강 할 수 있는 효과가 있다.

한편, 성능개선 및 보수보강이 필요한 교량의 슬래브의 경우에는 슬래브의 하부에 탄소섬유시트 또는 고인장 강도의 탄소판을 5 ~ 100㎝ 등간격이 되도록 부분적으로 부착함으로서 교량의 붕괴를 예방하고 교량 내부로 스며든 빗물이 배수 및 증발될 수 있도록 할 뿐만 아니라, 교량이 보수된 후에도 균열의 진행상태를 쉽게 확인할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, P.C빔을 장기간 사용함에 따라 발생되는 처짐을 펴서 보완할 수 있도록 함으로서 균열 발생을 방지하며 기 발생된 균열의 진행을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 P.C빔의 교정 및 보강작업을 위하여 P.C빔에 새로운 홀을 천공하는 것을 완전히 없애고 서로 근접한 P.C빔을 동시에 교정 및 보강함으로써 교정 작업 후에 P.C빔의 강도가 저하되는 것을 방지하며, P.C빔들이 강연선에 의해 서로 연결되어 교량 상판이 부분적으로 무너지는 것을 방지할 수 있음은 물론 내진 역할도 할 수 있는 효과가 있다.

한편, 교량난간의 성능개선 및 보수보강공사의 경우에는 다수의 지주 상단에 가드빔을 설치함과 동시에 그 하측의 지주 중간에는 세 개의 돌출부를 갖는 튜블러 트라이 빔으로 교량난간을 설치함으로서 고속주행 중 차량이 난간에 부딪혀도 난간의 가드빔과 튜블러 트라이 빔이 지주에서 떨어지는 것을 방지하고 지주의 파손을 최소화할 뿐만 아니라 이로 인하여 차량이 교량의 아래로 떨어지는 것을 방지하며 교명주 설명판의 콘크리트 기둥을 제거하여 튜블러 트라이 빔과 교량난간, W빔 가드레일의 연속화 작업으로 연결해 줌으로써 슬래브의 사하중을 줄여주는 효과와 직접충돌로 인한 인명의 손실을 최소화하는 효과가 매우 크다.

또, 교좌의 성능개선 및 보수 교체공사의 경우에 교량상판을 0.1mm씩 메인 컴퓨터로 자동 제어하면서 완전 균등 인상시킴으로 슬래브 저면에 균열이 절대로 발생하지 않고 구조물에 영향이 없도록 해 줌으로써 교량 상판 콘크리트 구조물의 수명을 연장시키고 안전성을 확보하는 효과가 매우 크다.

또한, 교각의 보수 및 보강공사의 경우에는 교량의 교각의 하부 기초 주위에 보강 강관 파일을 항타한 후 기설된 하부 기초에 앵커체를 앵커시킨 다음 거푸집을 설치하고 그에 보강 콘크리트를 타설하여 일체화함으로써 교각의 지지력을 향상시키는 효과가 있다

Claims

교량의 성능개선 및 보수 보강공법에 있어서,

교량의 상태를 측정하여 성능개선 및 보수 보강이 필요한 부위를 파악하는 검사공정(S1)과,

교량의 상부 및 하부 구조에 성능개선 및 보수 보강 개소가 확정되면 이에 따른 성능개선 및 보수 보강 할 수 있도록 선처리 및 기초를 준비하는 제반 준비공정(S2)과,

상기 준비된 재료를 이용하여 교량의 슬래브(100)와 P.C빔(200), 난간(300), 교좌(301) 및 교각(400)을 보수 및 보강하는 시공 공정(S3)과,

시공된 각 부위의 성능개선 및 보수 보강효과를 검증하는 검증 공정(S4)으로 구성되어 노후된 교량을 종합적으로 성능개선 및 보수보강 할 수 있도록 함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

슬래브(100)와 P.C빔(200) 및 교각(400)의 검사 공정(S1)은, 슬래브(100)와 P.C빔(200) 하부에 변위센서(110)와 변형률센서(111)를 설치하고, 교각(400)의 상부 고정 지점과 하부 기초(440)의 상단에 진동센서(460)를 설치한 후, 이동하중을 통과시킴에 따라 발생하는 변위, 변형률 및 진동량을 무선 수신기(120)를 통해 수신하고 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터(121)를 통하여 교량 상부 및 하부구조에 성능개선 및 보수 보강개소를 확정함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

슬래브(100)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

콘크리트 표면의 불량부를 제거한 후, 에폭시계 수지인 주제와 경화제, 용제 및 경화촉진제를 혼합한 프라이머(130)를 0.6kg/㎡가 표준 도포량이 되도록 탄소섬유시트(150) 부착폭과 등간격이 되도록 4 ~ 6회 도포하여 1 ~ 2시간 정도 충분히 양생시켜서 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

상기 프라이머(130)의 위에 표준 도포량 1.2kg/㎡로 접착용 수지(140)를 도포한 다음 콘크리트 표면(180)이 노출되도록 5 ~ 100cm 등간격으로 탄소섬유시트(150)를 부착하고 함침용 수지(160)를 도포한 다음 마감도장(170)을 형성하여 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1 또는 3항 중 어느 1항에 있어서,

슬래브(100)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

콘크리트 표면의 불량부를 제거한 후, 몰탈형의 에폭시 퍼티를 탄소판의 접착 간격에 맞도록 도포하여 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

고인장강도(300kg ·f/㎟이상)의 탄소판을 5cm ~ 100cm의 등간격으로 부착하여 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

P.C빔(200)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

P.C빔(200)의 양단에 미리 형성되어 있는 빔홀(220)에 강봉(221)을 삽입하되, 강봉(221)에 형성된 홀(222)에 강연선(210)을 삽입하여 인접된 P.C빔(200)을 강연선(210)으로 연결한 후 에폭시를 주입시키고, 강연선(210)에 서로 분리 연결된 스크루(260)의 강봉(221) 쪽으로 고정너트(262)를 넣어 고정시키며 스크루(260) 양끝은 암나사가 설치된 캡 커플링(225)으로 양쪽 스크루(260)를 서로 연결시켜서 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

인접된 P.C빔(200)을 연결한 강연선(210)의 양단을 조정브라켓(240)에 양쪽으로 설치된 실린더(230)로 동시에 인장시킨 후, 인장된 강연선(210)의 양단을 고정 시켜서 P.C빔(200)의 처짐이 교정된 상태로 유지시키고, 스크루(260) 양끝에 암나사가 설치된 캡 커플링(225)으로 서로 연결시켜서 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

난간(300)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

앵커 볼트(311)로 지주(310)를 고정 설치하되, 지주(310)의 내부하단에 보강 철심(312)을 세우고, 그 내부로 시멘트 몰탈(313)을 채워서 양생시켜서 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

지주(310)의 중앙에 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)을 고정 볼트(330)로 고정 설치하고, 지주(310) 상단에 가드 빔(340)을 상기 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)과 동일한 길이로 돌출되도록 설치하여 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1 또는 6항 중 어느 1항에 있어서,

난간(300)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

앵커 볼트(311)로 지주(310)를 고정 설치하되, 지주(310)의 내부하단에 보강 철심(312)을 세우고, 그 내부로 시멘트 몰탈(313)을 채워서 양생시켜서 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

지주(310)의 중앙에 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)을 고정 볼트(330)로 고정 설치하고, 지주(310) 상단에 가드 빔(340)을 상기 튜블러 트라이 빔 교량난간(320)과 동일한 길이로 돌출되도록 설치한 다음, 튜블러 트라이 빔 교량 난간(320)과 W빔 가드레일(324)을 연결하여 교량난간과 가드레일의 연속화(325) 작업을 하고 각 지방의 특성을 살려 홍보를 겸한 새로운 교명주(설명판)를 설치함으로 교량의 미적감각을 살려 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

교좌(301)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

교각(400) 상단과 P.C빔(200) 하단사이에 유압잭(470)과 위치센서(471)를 설치한 후, 위치센서 케이블(472)을 통해 메인 컴퓨터(473)로 연결하되, 그 사이에 전자밸브(474)와 유압 게이지(475), 유압 펌프(476)와 유압관(477)을 설치하여 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

메인 컴퓨터(473)에 필요한 교량 인상높이를 설정하여 입력하면, 유압 펌프(476)가 작동하여 유압관(477)을 통해 유압이 유압잭(470)에 공급되며, 0.1mm 단위로 교량을 인상시키도록 위치센서(471)에서 위치센서 케이블(472)을 통해 메인 컴퓨터(473)로 신호를 보내 제어시키며, 이를 반복하여 설정된 높이만큼 인상시킨 후 교좌의 보수 보강, 교체공사를 함으로써 시공 공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

교각(400)의 제반 준비공정(S2) 및 시공 공정(S3)은,

교량 하부에 드롭 해머(411)를 통해 보강 강관 파일(430)을 항타할 수 있도록 항타기(410)를 설치하여 제반 준비공정(S2)을 완료한 후,

상기 항타기(410)를 이용하여 보강 강관 파일(430)을 하부 기초(440) 주위에 항타한 다음, 하부 기초(440) 외주면에 앵커체(441)를 설치하고, 상기 보강 강관 파일(430)과 철근(442)을 통해 연결한 다음, 보강 강관 파일(430)의 외부를 따라 거푸집을 설치하고 그에 콘크리트를 타설하여 확장부(450)를 형성하여 시공공정(S3)을 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.
제 1항에 있어서,

슬래브(100)와 P.C빔(200) 및 교각(400)의 검증 공정(S4)은, 슬래브(100)와 P.C빔(200) 하부에 변위센서(110)와 변형률센서(111)를 설치하고, 교각(400)의 상부 고정 지점과 하부 기초(440)의 상단에 진동 센서(460)를 설치한 후, 이동하중을 통과시킴에 따라 발생하는 변위, 변형률 및 진동량을 무선 수신기(120)를 통해 측정하여 수신하고 변위, 변형률 측정기 및 컴퓨터(121)를 통하여 변위와 변형률 및 진동량을 측정하여 시공 전 ·후의 개선된 점을 비교 산출하도록 구성하며,

난간(300)의 검증 공정(S4)은, 지주(310)와 튜블러 트라이 빔 교량난간(320) 및 지주(310)와 가드 빔(340)의 체결상태를 점검하고 지주(310)가 견고하게 입설되었는지의 여부를 확인하고 교좌의 보수 보강이나 교체가 잘 이루어졌는지 점검 후 완료함을 특징으로 하는 교량의 성능개선 및 보수 보강공법.