KR200404677Y1 - 자중 저감방법에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통 - Google Patents

Abstract

본 고안은 작업장에서 강재 우물통과 차수 패널을 제작하여 이를 작업 현장으로 이동시켜 작업 현장에서 철근콘크리트 우물통을 시공하는 자중 저감방법에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통을 개시한다.

본 고안은 대형 콘크리트 구조물인 우물통을 용이하게 시공하고, 수상 대형 기중기 등을 사용하지 않고서도 우물통을 침설시킴은 물론 강재 우물통에 비하여 강재 사용량을 감소시키기 위한 것이다. 이를 위하여 본 고안은 작업장에서 제작된 강재 우물통과 차수 패널을 조립하여 차수 성능을 확인한 다음 2대의 바지선을 연결대로 연결시키고, 이에 프레임을 설치하여 우물통을 안전하게 실은 후 작업 현장으로 이동시키며, 프레임에 고정된 우물통에 작업대 및 연결 거푸집을 설치하여 이에 콘크리트를 양생시키는 철근콘크리트 우물통을 반복적으로 시공하고, 우물통을 정위치에 하강시켜 차수 패널을 해체시키고서 지반을 굴착하여 이에 저판 콘크리트, 속채움 콘크리트 및 상판 콘크리트를 시공한 다음 교각 구조물을 시공하며, 강각 가물막이 해체, 바지선 분리, 고정 앵커를 철거시키는 자중 저감방법을 이용한 우물통의 시공방법 및 그 우물통을 제안한다.

이와 같이 하여 본 고안은 하중이 무거운 우물통을 작업 현장에서 반복적으로 제작할 수 있는 편리성을 가지며, 부력으로 우물통의 자중을 상쇄시켜 작은 인장력으로 우물통을 지탱할 수 있고, 수상작업에 필요한 여타의 장비 없이 작업선과 기중기만으로도 우물통 시공이 간편하게 이루어지며, 강재의 사용을 최소화시켜 부식으로 인한 수중 오염을 감소시키는 유용한 효과가 있다.

Description

자중 저감방법에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통{Concrete Well Construction Method Using Weight Reducing Method and Concrete Well Thereof}

본 고안은 자중 저감방법에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자중과 부력으로 적정한 위치를 유지하면서 강재로 된 강재 우물통의 상부에 콘크리트로 된 철근콘크리트 우물통을 수상에서 적정 높이만큼 일체로 형성하여 우물통을 침설시키도록 한 자중에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 우물통 기초(케이슨 공법)는 오픈 케이슨, 공기 케이슨, 상자 케이슨 공법이 있으며, 오픈 케이슨은 상하 개방되어 속이 빈 원통을 지반 위에 앉히고, 원통 내부의 토사를 굴착하여 서서히 침하시켜서 지지력이 충분한 지반에 도달하면 원통 속에 콘크리트ㆍ자갈ㆍ모래 등을 채우는 것이고, 공기 케이슨은 원통 끝부분의 천장을 막아서 아래에 작업실을 만들고, 여기에 압축 공기를 보내어 지하수의 침입을 막으면서 그 안에 인부가 들어가 육지에서와 같은 조건으로 토사를 굴착 및 반출하면서 소정의 단단한 지반까지 케이슨을 침하시키는 것이며, 박스 케이슨은 철근 콘크리트로 만든 상자형의 구조물을 육상에서 만들어 경사로를 통해 해상에 띄워서 예인한 다음, 내부에 모래ㆍ자갈ㆍ콘크리트 또는 물을 채워서 침하시키는 것이다.

이와 같은 케이슨을 이용하여 구조물을 시공하는 시공방법이 다수 출원되어 있으며, 이러한 예로 대한민국 특허출원 제2000-20548호(고안의 명칭: 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법, 이하 '인용고안1'이라 함)가 개시되어 있으며, 이를 도1에 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이 교각이 시공되는 위치로 운반된 케이슨들을 연결 조립하면서 하상 착저시까지 침하시키고, 하상에 착저된 케이슨 조립체 내측의 바닥면을 굴착하면서 케이슨 조립체 하부를 암반 내로 침설시키며, 침설된 케이슨 조립체의 내측과 외측 강판 사이의 공간부 내에 일정 높이로 수중콘크리트를 타설하여 하측부 케이슨 조립체를 암반상에 정착시키고, 케이슨 조립체 내부의 물을 양수하여 빼낸 다음 타설된 수중콘크리트 상면에 기초배근체를 조립하여 기초콘크리트를 타설하며, 기초콘크리트 외부로 노출된 기초배근체에 기둥배근체를 연결한 다음 기둥콘크리트를 타설하고, 가물막이용으로 사용된 상측부 케이슨 조립체를 해체 분리하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법에 있어서, 상기 수중콘크리트를 하측부 케이슨 조립체에만 타설하되, 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이의 공간부에 타설되는 수중콘크리트(101)를 케이슨 조립체의 내측 공간부에 타설되는 수중콘크리트(100) 보다 더 높게 타설하고, 상기 기초콘크리트를 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이에 타설된 수중콘크리트(101)의 최상부 높이까지만 타설하여 기초콘크리트부(F)의 높이(h2)를 낮게 형성하며, 기초콘크리트부(F)의 상측으로 거푸집을 설치한 다음 기초콘크리트부(F) 보다 작은 단면폭을 갖는 기둥콘크리트부(P)를 일체로 시공하여 연성구조 형태로 구축하고, 상기 기초콘크리트부(F)와 기둥콘크리트부(P)의 시공시 케이슨 조립체의 내측 공간부가 드라이 워크 상태에서 시공되며, 가물막이용으로 사용된 상측부 케이슨 조립체의 분리시 케이슨 조립체가 외측 수압에 대한 평형을 유지하도록 케이슨 조립체 내측에 물을 주입한 다음 케이슨 조립체를 단위 케이슨별 또는 복수개의 케이슨별로 분리시켜 다음 단계의 구조체 시공에 재활용하도록 한 것이다.

이와 같은 인용고안1은 단위케이슨을 수상에서 조립하여 침설시켜야 하는 불편함이 있을 뿐만 아니라 단위케이슨의 중량이 가벼워 침설이 용이하게 이루어지지 않고, 토사층이 깊을 경우 지반에 매설된 케이슨이 많으므로 케이슨의 회수율이 낮아 공사비 절감 효과가 저하되는 문제점이 있는 것이다.

아울러 대한민국 특허출원 제2001-20887호(고안의 명칭: 교각의 기초 시공용 분할형 우물통과 그 시공방법, 이하 '인용고안2'라 함)가 개시되어 있으며, 이를 도2에 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이 철판의 강재 재질로 전체 우물통 높이를 몇 등분한 크기의 우물통 기초판(200)과 수개의 우물통 유니트(200a)로 분할 형성한 후 순차적으로 결합시킨 다음 우물통의 부력을 이용하여 부양 및 침하시켜 교각의 기초를 시공함에 있어서, 우물통을 내/외 벽체(211)(212),(211a)(212a)의 내부가 비어있는 2중구조 상태에서 그 상단은 개구되고 하단은 막혀있는 우물통 기초판(200)과 상/하단이 모두 개구된 다수의 우물통 유니트(200a)를 소정 높이로 분할하여 제작하고, 교각을 시공하고자 하는 해상 위치 주변에 우물통 이동방지용 가이드파일(220)을 초연약층(230)과 토사층(240)을 거쳐 암반층(250)에 꽂힐 때까지 박아 시공하는 제1공정과, 상기 우물통 기초판(200)을 들어서 가이드파일(220) 내의 우물통 위치에 거치시켜서 자체 부력으로 부양시키는 제2공정과, 부양된 우물통 기초판(200)의 내/외 벽체(211)(212) 내부에 균형있게 콘크리트를 속채움하여 우물통 기초판(200)의 상단이 수면 위로 약간 노출된 상태를 유지할 때까지 침하시키는 제3공정과, 상기 수면위로 상단이 노출된 우물통 기초판(200) 위에 우물통 유니트(210a)를 올려놓고 연결 용접한 다음 우물통 유니트(210a)의 비어있는 내/외 벽체(211)(212)속에 콘크리트를 타설하는 속채움으로 우물통 유니트(210a)의 상단이 수면 위로 약간 노출될 때까지 2차 침하시키고, 그 후 다른 우물통 유니트(210a)를 계속 용접하는 과정과 콘크리트 속채움하는 공정을 반복하여 최하단의 우물통 기초판(200)이 초연약층(230)과 토사층(240)을 거쳐 자중만으로 더 이상 침하되지 않을 때까지 계속 침하시키는 제4공정과, 상기 제4공정 후 우물통 내에 채워진 물과 초연약층(230)을 퍼내어 우물통 바닥에 암반층(250)이 나타나면 이를 굴착해 내려가면서 소정의 암반층(250) 깊이까지 용접된 우물통을 침하시켜 안정적으로 지지되게 하는 제5공정과, 상기 제5공정 후 우물통 내부에 물을 소정 높이까지 담고 수중콘크리트(270)를 부력 저항위치까지 타설한 다음 우물통 내부의 물을 완전히 퍼내고 채움재(271)와 배근공사 및 콘크리트(272) 타설공사를 차례로 하여 양생시키면 상단이 수면위로 노출되는 교각용 기초(280)의 시공이 완료되게 하는 제6공정으로 이루어진 것이다.

이와 같은 인용고안2는 우물통 기초판(200)의 외주에 다수개의 가이드 파일(220)을 박아야 하므로 작업시간이 오래 걸리게 되고, 우물통 유니트(210a)의 연결시 용접을 하여야 하는 불편함이 있으며, 이에 따라 작업시간이 오래 걸리게 됨은 물론 공사기간의 지연 및 공사비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 고안의 목적은 대형 콘크리트 구조물인 우물통을 용이하게 시공하고, 수상 대형 기중기 등을 사용하지 않고서도 우물통을 침설시킴은 물론 강재 우물통에 비하여 강재 사용량을 감소시키는 자중 저감방법에 의한 우물통의 시공방법 및 그 우물통을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은 외측 판재와 내측 판재에 수압 등의 외력에 견디도록 고정되는 수직 보강재와, 이격된 판재 사이에 수압 등의 외력에 견디도록 고정되는 수평 보강재 및 경사 보강재와, 지반에 근입이 용이하도록 하부 선단을 뾰족하게 형성된 끝날부와, 끝날부의 내측에 차수 패널이 설치되도록 형성되는 요입부와, 수평 보강재에 강선을 고정시키는 정착구와, 판재 내부에 타설 양생되는 콘크리트와, 요입부에 고정되어 강재 우물통 내부로 외수가 유입됨을 차단시키는 차수 패널로 이루어지는 우물통을 제안한다.

아울러 작업장에서 제작된 강재 우물통과 차수 패널을 조립하여 차수 성능을 확인한 다음 2대의 바지선을 연결대로 연결시키며, 이에 프레임을 설치하여 우물통을 안전하게 싣고서 작업 현장으로 이동시키고, 프레임에 고정된 우물통에 작업대 및 연결 거푸집을 설치하여 이에 콘크리트를 양생시키는 철근콘크리트 우물통을 반복적으로 시공하며, 우물통을 정위치에 하강시켜 차수 패널을 해체시키고, 지반을 굴착하여 이에 저판 콘크리트, 속채움 콘크리트 및 상판 콘크리트를 시공한 다음 교각 구조물을 시공하며, 강각 가물막이 해체, 바지선 분리, 고정 앵커를 철거시키는 자중 저감방법을 이용한 우물통의 시공방법을 제안한다.

이와 같이 하여 본 고안은 하중이 무거운 우물통을 작업 현장에서 반복적으로 제작할 수 있는 편리성을 가지며, 부력으로 우물통의 자중을 상쇄시켜 작은 인장력으로 우물통을 지탱할 수 있고, 수상작업에 필요한 여타 장비 없이 작업선과 기중기만으로도 우물통 시공이 간편하게 이루어지며, 강재의 사용을 최소화시켜 부식으로 인한 수중 오염을 감소시키는 유용한 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 실시예를 설명한다.

도시된 바와 같이 본 고안의 우물통은 강재 우물통(10)과 철근콘크리트 우물통(30)과 차수 패널(40)로 이루어진다.

이러한 본 고안의 제1실시예에 따른 강재 우물통(10)은 도3a 내지 도3b에 도시된 바와 같이 강재로 된 외측 판재(11)와 내측 판재(12)로 이루어지고, 이들 외측 판재(11)와 내측 판재(12)에는 수압 등의 외력에 견디도록 수직 보강재(13) 및 수평 보강재(14)를 고정하며, 이와 함께 외력에 충분히 견디도록 경사 보강재(15)를 고정한다.

아울러 지반에 용이하게 근입되도록 하부에 경사진 끝날부(16)를 형성하고, 끝날부(16)의 상단에 차수 패널(40)이 설치되도록 요입부(17)를 형성하며, 내부의 수평 보강재(14)에 강선(18)을 고정시키는 정착구(19)를 고정하고, 강재 우물통(10)의 판재(11,12) 내부에 콘크리트(22)를 타설하여 양생한다.

또한, 상부에 타설되는 철근콘크리트 우물통(30)이 양호하게 시공되도록 수직 철근(20)을 고정하고, 강재 우물통(10)의 상면에 편평한 이음부(21)를 형성한다.

이러한 철근콘크리트 우물통(30)은 우물통의 침설시에 수상에서 형성되는 것으로, 이의 내부에 수평 철근(31)을 고정한다.

아울러 차수 패널(40)은 강재 우물통(10)의 내경에 고정되도록 'ㄴ'자형 연결 앵글(41)을 구비하고, 강재 우물통(10)의 요입부(17)와 조립 블럭(43) 사이에 설치되어 외수가 유입되지 않도록 하는 수밀재(42)를 구비하며, 강재 우물통(10)의 하면으로부터 외수 유입을 차단하도록 다수의 조립 블럭(43)을 구비하고, 조립 블럭(43)의 중앙에 위치하는 쐐기형 조립 블럭(44)을 구비한다.

이와 함께 조립 블럭(43)을 서로 연결시키는 평판(45)을 구비하며, 조립 블럭(43) 및 평판(45)에 체결되는 볼트 및 너트로 이루어진 고정수단(46)를 구비한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 강재 우물통(10)은 도6a에 도시된 바와 같이 일정 두께를 가지도록 외측 판재(11)와 내측 판재(12)를 이격시킨 상태에서 수압 및 외력에 견디도록 각 판재(11,12)의 내측면에 수직 보강재(13) 및 수평 보강재(14)를 고정시킴은 물론 경사 보강재(15)를 적절하게 고정시킨다.

이와 함께 강재 우물통(10)이 도6b에 도시된 바와 같이 프레임(64)의 스트랜드 잭(Strand Jack, 65)에 매달 수 있도록 임의의 수평 보강재(14)에 정착구(19)를 고정시키고, 이에 강재 우물통(10) 및 철근콘크리트 우물통(30)의 하중에 충분히 견디는 강도를 가지는 강선(18)을 고정시킨다.

아울러 조립 블럭(43)과 쐐기형 조립 블럭(44)으로 이루어진 차수 패널(40)을 일체로 조립시킨다. 이는 강재 우물통(10)의 내측에 고정되도록 조립 블럭(43)의 상면에 "L"자형 연결 앵글(41)을 볼트, 너트로 된 고정수단(46)으로 체결하며, 인접된 2개의 조립 블럭(43) 상면에 수밀재(42)를 대고, 이의 상면에 평판(45)을 위치시킨 다음 고정수단(46)으로 체결한다.

이와 같이 체결된 조립 블럭(43)의 중앙부에 쐐기형 조립 블럭(44)을 끼우고서 조립 블럭(43)과 쐐기형 조립 블럭(44)의 상면에 수밀재(42)를 대고, 이의 상면에 평판(45)을 위치시킨 다음 고정수단(46)으로 체결함으로써 차수 패널(40)의 조립을 완료한다.

이어서 도3c에 도시된 바와 같이 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)의 조립방법은 조립 블럭(43)과 쐐기형 조립 블럭(44)으로 조립된 차수 패널(40)을 강재 우물통(10)의 요입부(17) 내측면에 위치시킨다. 이러한 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)의 틈새 사이에 수밀재(42)를 대고, 조립 블럭(43)에 고정된 연결 앵글(41)을 볼트, 너트로 된 고정수단(46)으로 체결하면 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)의 조립이 완료된다.

아울러 본 고안의 제2실시예를 설명하기로 하며, 제2실시예에 적용되는 강재 우물통(10) 및 철근콘크리트 우물통(30)은 제1실시예와 동일하므로 이에 대한 설명을 생략하고, 이와 다른 차수 패널(40)에 대하여 설명하기로 한다.

이와 같은 제2실시예에 사용되는 차수 패널(40)은 도4a 내지 도4b에 도시된 바와 같이 강재 우물통(10)의 하단 요입부(17)에 설치되는 곡선형 조립 블럭(47)과, 차수 패널(40)의 해체를 용이하게 하기 위한 쐐기형 조립 블럭(44) 및 이들 조립 블럭(43,44)의 중앙부에 설치되는 중앙부 조립 블럭(48)으로 이루어지며, 이들 곡선형 조립 블럭(47)과 중앙부 조립 블럭(48)은 수압이나 외력에 견디는 강도를 유지하도록 수직 보강재(47a)를 형성한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 제2실시예는 도4c에 도시된 바와 같이 차수 패널(40)의 조립방법은 원형으로 된 중앙부 조립 블럭(48)의 외주면에 곡선형 조립 블럭(47)을 밀착시키고, 이에 수밀재(42)와 평판(45)을 위치시킨 다음 고정수단(46)으로 체결하며, 곡선형 조립 블럭(47)과 곡선형 조립 블럭(47) 사이에 쐐기형 조립 블럭(44)을 끼운 다음 이에 수밀재(42)와 평판(45)을 대어 고정수단(46)으로 체결함으로써 차수 패널(40)이 일체로 조립된다.

이와 같이 조립된 차수 패널(40)을 강재 우물통(10)의 요입부(17) 내측에 위치시키고, 강재 우물통(10)과 차수 패널(40) 사이에 수밀재(42)를 끼운 다음 고정수단(46)으로 연결 앵글(41)을 강재 우물통(10)에 체결함으로써 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)의 조립이 완료되는 것이다.

또한, 본 고안의 제3실시예를 설명하기로 하며, 제3실시예에 적용되는 강재 우물통(10) 및 철근콘크리트 우물통(30)은 제1실시예와 동일하므로 이에 대한 설명을 생략하고, 이와 다른 차수 패널(40)에 대하여 설명하기로 한다.

이와 같은 제3실시예에 사용되는 차수 패널(40)은 도5a 내지 도5b에 도시된 바와 같이 강재 우물통(10)의 내경 보다 작은 직경을 가지는 원형의 평판으로 이루어지고, 수압 등의 외력에 견디도록 다수의 수직 보강재(47a)를 형성하며, 강재 우물통(10)의 요입부(17)와 차수 패널(40) 사이에 주입된 공기로 팽창되는 수밀 튜브(49)를 구비하고, 이 수밀 튜브(49)의 과도한 팽창 억제 및 수밀 튜브(49)가 손상되지 않도록 하는 보호판(50)을 구비한다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 고안의 조립 순서는 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)을 상기 제1실시예 내지 제2실시예에서와 달리 강재 우물통(10)의 내경 보다 작은 구경으로 제작된 차수 패널(40)을 강재 우물통(10) 내부로 이동시켜 차수 패널(40)의 상단에 고정된 "L"자형 연결 앵글(41)을 고정수단(46)으로 고정시키고, 이를 강재 우물통(10)의 내측 하단부에 대어 고정수단(46)으로 연결 앵글(46)을 고정시킨다.

이러한 강재 우물통(10)의 요입부(17)와 차수 패널(40) 사이에 형성된 공간부에 수밀 튜브(49)를 설치하고, 이의 저면에 보호판(50)을 대고서 이를 차수 패널(40)에 고정수단(46)으로 고정시킨 다음 수밀 튜브(49)에 공기를 주입시키면 수밀 튜브(49)가 팽창됨으로써 강재 우물통(10)과 차수 패널(40) 사이로 외수의 유입을 차단시키게 되며, 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)의 조립이 완료되는 것이다.

아울러 본 고안의 자중 저감방법에 의한 우물통 시공방법을 설명하기로 하며, 이를 도6a 내지 도6l 및 도7에 도시하였다.

이에 도시된 바와 같이 본 고안은 교각기초나 교각을 시공하고자 하는 인근의 작업장에서 강재 우물통(10) 및 차수 패널(40)을 제작하여 제1실시예 내지 제3실시예에 설명된 바와 같이 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)을 도6a에서와 같이 조립한다. 이렇게 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)이 조립된 우물통(1)에 물을 넣어 물이 누수 되는지 여부를 확인하여 차수 성능을 확인하게 되는데, 누수가 되지 않으면 바지선(62)에 싣게 되고, 누수가 발생하게 되면 차수 패널(40)을 조립 방법의 역순으로 해체시키게 된다.

이와 같이 누수 되지 않는 우물통(1)을 기중기(61)에 걸어 두고, 이를 운반할 바지선(62)을 준비하게 되는데, 2대의 바지선(62)에 연결대(63)를 고정시킨 다음 프레임(64)을 고정시키고, 도6b에 도시된 바와 같이 기중기(61)에 걸려 있는 우물통(1)을 바지선(62)으로 옮겨 싣는다.

이때 강재 우물통(10)에 고정된 강선(18)을 프레임(64)의 상부에 설치된 스트랜드 잭(Strand Jack, 65)에 결합시켜 지탱시키며, 강선(18)은 스트랜드 잭(65)의 작동에 따라 강재 우물통(10)을 들어올리거나 내리게 될 뿐만 아니라 도6f에 도시된 바와 같이 다수의 리프팅 포인트(66)에 강선(18)을 고정시킴으로써 바지선(62)으로 운반하는 도중에 프레임(64)의 리프팅 포인트와 강선(18), 정착구(19)가 일직선상이 되도록 하여 흔들림이 없도록 한다.

이와 같이 우물통(1)과 프레임(64)을 바지선(62)에 싣고서 도6c에 도시된 바와 같이 교각이나 교각기초를 시공하고자 하는 작업 현장에 예인선으로 이동하고, 도6d에 도시된 바와 같이 바지선(62)을 안정되게 고정시키는 고정 앵커(67)를 지반에 설치한다.

이렇게 연결대(63)로 고정된 2대의 바지선(62)이 안정되게 고정되면 우물통(1)의 외주에 작업자가 작업할 수 있는 공간을 확보함은 물론 통행할 수 있도록 작업대(68)를 설치하고, 우물통(1)의 상면에 수직 철근(20)을 매설함과 함께 단위 로트(Lot)에 해당되는 높이 3m 정도의 연결 거푸집(69)을 설치한다.

이와 같이 우물통(1)의 내측 및 외측에 연결 거푸집(69)이 설치되면 이의 내부 공간에 콘크리트를 타설하여 양생시킴으로써 단위 로트에 해당되는 높이만큼 철근 콘크리트 우물통(30)을 우물통(1)에 일체로 시공한다. 이와 같이 우물통(1)의 높이가 증가함에 따라 우물통(1)의 자중이 증가하게 되고, 우물통(1) 내부에 물을 넣거나 배수시켜 수위를 조절하여 이에 작용되는 부력을 조절하게 된다.

예시적으로 우물통 내경은 10.8m, 외경은 12m, 1로트(lot) 길이를 3m로 가정하여 우물통 자중을 저감하는 방법을 검토하여 보면, 강재 우물통(10)과 차수 패널(40)을 합친 중량 110 tf에 강재 우물통(10)의 내부 콘크리트 중량 350 tf의 침하력은 460 tf이고, 부력은 275 tf이므로 침하력이 부력 보다 크므로 강선(18)이 185 tf의 인장력을 받아 우물통(1)의 침하를 방지하기 위하여 도6e 내지 도6f에 도시된 바와 같이 다수의 스트랜드 잭(65)에 고정된 강선(18)의 인장력과 부력으로 우물통(1)의 침하를 방지하게 되는 것이다.

이러한 강재 우물통(1)에 1차로 철근콘크리트 우물통(30)을 타설하면, 우물통(30)의 중량 약 300 tf가 더하여지게 되어 침하력은 약 760 tf이고, 부력은 275 tf 작용하므로 강선(18)의 약 485 tf 인장력으로 우물통(1)의 침하를 방지하게 된다.

이러한 우물통(1)에 2차로 철근콘크리트 우물통(30)을 타설하면, 해당되는 단위 로트의 시공시 가중되는 콘크리트의 중량 300 tf에 해당되는 침하력의 증가와 함께 부력은 약 330 tf로 증가하여 강선(18)에 455 tf의 인장력이 작용하게 된다.

이러한 부력은 단위면적당 높이(부피)로써 이때 사용되는 부력상수는 1.03이며, 우물통(1)의 침하에 따라 부력이 점점 커지게 되고, 이에 따라 우물통(1)이 침하될수록 우물통(1)의 자중이 가벼워지므로 우물통(1)의 부유를 방지하기 위하여 우물통(1) 내에 물을 넣어 수위를 조절하여 줌으로써 중량이 증가되어 우물통(1)이 부유됨을 방지하게 되는 것이다.

이와 같이 우물통(1)의 일부가 수중에 침하되며, 단위 로트별로 반복하여 추가 타설될 때마다 침하력의 증가 보다 부력의 증가가 많아지게 되므로 일정한 인장력을 유지하도록 우물통(1) 내부의 물을 조절하여 줌으로써 자중으로 인한 침하를 조절함과 함께 프레임(64)과 우물통(1)의 높이를 조절함으로써 작업공간을 확보하게 되는 것이다.

이와 같이 도6e에서와 같이 강재 우물통(10) 위에 단위 로트의 높이에 해당되는 철근콘크리트 우물통(30)을 1차 시공하고 나서 이의 상부에 철근콘크리트 우물통(30)을 2차, 3차로 시공 깊이에 맞추어 여려 차례 반복적으로 시공하게 되며, 이들 철근콘크리트 우물통(30)을 시공하기 위한 수직 철근(20), 연결 거푸집(69)를 설치하고서 이에 콘크리트를 타설, 양생시켜 침설되는 깊이 보다 우물통(1)의 높이를 더 높게 시공한다.

아울러 도6g에서와 같이 침설 깊이만큼 우물통(1)이 시공되면 리프팅 포인트(66)에 설치된 스트랜드 잭(65)을 해제함으로써 강선(18)이 서서히 하강하여 우물통(1)을 하상의 토사층(a)까지 침하시킨다. 이러한 우물통(1)의 침하시 우물통(1)을 정위치에 위치시키기 위하여 윈치(도면상 도시되지 않음)로 강선(18)을 잡아당겨 위치를 미세하게 변경시켜 줌으로써 우물통(1)을 정위치에 침하시킨다.

이와 같이 우물통(1)이 침하되면 도6h에 도시된 바와 같이 리프팅 포인트(66)에 고정된 강선(18)을 철거함은 물론 바지선(62) 상에 고정된 프레임(64)을 철거한다. 아울러 우물통(1) 내에 외수의 유입으로 담수가 완료되면 우물통(1) 요입부(17)에 설치된 쐐기형 조립 블럭(44), 중앙부 조립 블럭(48)을 해체한 다음 요입부(17)에 고정된 조립 블럭(43)을 해체함으로써 차수 패널(40)을 해체시킨다.

이어서 도6i에 도시된 바와 같이 수위 변동에 따라 우물통(1) 내부에 외수가 유입되는 것을 방지하기 위하여 우물통(1) 상단부에 임시용 강각 가물막이(70)를 설치한다. 아울러 도6j에 도시된 바와 같이 크램셀 등의 굴착장비로 우물통(1) 내부의 지반인 토사층(a) 및 연암층(b)을 수중 굴착하며, 우물통(1)의 침설 작업을 반복하여 양호한 지지층인 암반층(c)까지 굴착하면서 우물통(1) 하단부의 끝날부(16)를 근입시킨다.

이와 같이 암반층(c)까지 우물통(1)을 근입시킨 다음 도6k에 도시된 바와 같이 암반층(c) 바닥을 고르게 청소한 다음 우물통(1) 내의 바닥면에 수중 불분리성 콘크리트(수중 콘크리트)로 차수용 저판 콘크리트(71)를 타설하여 양생시키고, 우물통(1) 내부의 물을 펌프(도면상 도시되지 않음) 등으로 배수한 다음 건식 상태에서 저판 콘크리트(71) 상에 속채움 콘크리트(72)를 타설하여 양생시킨다. 이어서 속채움 콘크리트(72)의 상면에 상부 교각 구조물과 연결되어 상부 하중이 우물통(1)에 전달되도록 상판 콘크리트(73)를 시공한 다음 이에 교각 구조물(74)을 시공한다.

이어서 도6l에 도시된 바와 같이 우물통(1) 상부에 설치된 강각 가물막이(70)를 해체시키고, 2대의 바지선(62)을 고정시킨 연결대(63)의 분리 및 바지선(62)을 고정시킨 고정 앵커(67)를 철거시킨다.

이와 같이 하여 본 고안은 우물통(1)을 설치하고자 하는 현장으로 강재 우물통(10)을 이동시켜 작업 현장에서 철근콘크리트 우물통(30)을 일체로 시공한 다음 이를 침설시키고, 암반층(c)을 굴착하여 저판 콘크리트(71), 속채움 콘크리트(72) 및 상판 콘크리트(73)를 시공한 다음 교각이나 교각 구조물(74)을 시공하게 되는 것이다.

이와 같이 하여 본 고안은 하중이 무거운 우물통을 작업 현장에서 반복적으로 제작할 수 있는 편리성을 가지며, 부력으로 우물통의 자중을 상쇄시켜 작은 인장력으로 우물통을 지탱할 수 있고, 종래의 우물통 외주에 지지 파일을 설치할 필요가 없을 뿐만 아니라 우물통 이동에 필요한 대형 바지선을 이용하지 않아도 되므로 공사 기간의 단축 및 공사비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라 수상작업에 필요한 여타의 장비 없이 작업선과 기중기만으로도 우물통 시공이 간편하게 이루어지며, 강재의 사용을 최소화시켜 부식으로 인한 수중 오염을 감소시키고, 우물통의 침설 깊이에 구애됨이 없이 시공할 수 있으며, 부력으로 우물통 자중을 감소시키면서 우물통을 지탱하므로 매우 견고한 강선의 설치가 필요하지 않게 되는 유용한 효과가 있다.

도1은 종래의 강재 가물막이 직접기초 시공방법을 보인 단면도.

도2는 종래 교각의 기초 시공용 분할형 우물통과 그 시공방법을 보인 것으로,

a)는 우물통 기초판과 우물통 유니트를 보인 분해사시도.

b)는 교각이 시공된 상태를 보인 단면도.

도3a는 본 고안의 제1실시예에 의한 우물통을 보인 단면도.

도3b는 도3a의 요부 확대 단면도.

도3c는 본 고안의 강재 우물통에 차수 패널을 조립한 상태의 평면도.

도4a는 본 고안의 제2실시예에 의한 우물통을 보인 단면도.

도4b는 도4a의 요부 확대 단면도.

도4c는 본 고안의 강재 우물통에 차수 패널을 조립한 상태의 평면도.

도5a는 본 고안의 제3실시예에 의한 우물통을 보인 단면도.

도5b는 도5a의 요부 확대 단면도.

도6은 본 고안의 우물통 시공방법을 보인 것으로,

a)는 작업장에서 강재 우물통 및 차수 패널을 조립시킨 상태를 보인 설명도.

b)는 우물통을 바지선에 싣는 상태를 보인 설명도.

c)는 우물통을 작업 현장으로 이동시킨 상태를 보인 설명도.

d)는 우물통에 철근콘크리트 우물통을 시공하는 상태를 보인 설명도.

e)는 우물통에 철근콘크리트를 반복적으로 시공한 상태를 보인 설명도.

f)는 도6e의 평면도.

g)는 우물통을 수중에 침설시킨 상태를 보인 설명도.

h)는 우물통에서 차수 패널이 해체되는 상태를 보인 설명도.

i)는 우물통에 강각 가물막이가 설치된 상태를 보인 설명도.

j)는 우물통 내부의 지반이 굴착되는 상태를 보인 설명도.

k)는 우물통에 저판 콘크리트, 속채움 콘크리트, 상판 콘크리트이 시공된 상태를 보인 설명도.

l)는 교각 구조물이 시공된 상태를 보인 설명도.

도7은 본 고안의 우물통 침설단계를 보인 흐름도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 강재 우물통 11: 외측 판재 12: 내측 판재

13: 수직 보강재 14: 수평 보강재 15: 경사 보강재

16: 끝날부 17: 요입부 18: 강선

19: 정착구 20: 수직 철근 21: 이음부

22: 콘크리트 30: 철근콘크리트 우물통

31: 수평 철근 40: 차수 패널 41: 연결 앵글

42: 수밀재 43: 조립 블럭 44: 쐐기형 조립 블럭

45: 평판 46: 고정수단 47: 곡선형 조립 블럭

48: 중앙부 조립 블럭 49: 수밀 튜브 50: 보호판

61: 기중기 62: 바지선 63: 연결대

64: 프레임 65: 스트랜드 잭 66: 리프팅 포인트

67: 고정 앵커 68: 작업대 69: 연결 거푸집

70: 강각 가물막이 71: 저판 콘크리트 72: 속채움 콘크리트

73: 상판 콘크리트 74: 교각 구조물

Claims (4)

1. 외측 판재(11)와 내측 판재(12)에 수압 등의 외력에 견디도록 고정되는 수직 보강재(13)와, 이격된 판재(11,12) 사이에 수압 등의 외력에 견디도록 고정되는 수평 보강재(14) 및 경사 보강재(15)와, 지반에 용이하게 근입되도록 하부 선단을 뾰족하게 형성된 끝날부(16)와, 끝날부(16)의 내측면에 차수 패널(40)이 설치되도록 형성되는 요입부(17)와, 수평 보강재(14)에 강선(18)을 고정시키는 정착구(19)와, 판재(11,12) 내부에 타설 양생되는 콘크리트(22)와, 요입부(17)에 고정되어 강재 우물통(10) 내부로 외수가 유입됨을 차단시키는 차수 패널(40)로 이루어짐을 특징으로 하는 우물통.
2. 제1항에 있어서,

   상기 차수 패널(40)은 요입부(17)에 고정되는 조립 블럭(43)과, 이 조립 블럭(43)을 강재 우물통(10)에 견고하게 고정시키는 'ㄴ'자형 연결 앵글(41)과, 조립 블럭(43)의 중앙에 고정되는 쐐기형 조립 블럭(44)과, 블럭(43,44)의 상면에 고정되어 틈새 사이로 외수 유입을 차단하는 수밀재(42)와, 이를 고정시키는 평판(45)으로 이루어짐을 특징으로 하는 우물통.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 차수 패널(40)은 요입부(17)에 고정되는 곡선형 조립 블럭(47)과, 차수 패널(40)의 해체를 용이하게 하는 쐐기형 조립 블럭(44)과, 이의 중앙부에 고정되는 중앙부 조립 블럭(48)으로 됨을 특징으로 하는 우물통.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   요입부(17)의 직경 보다 작은 직경을 가지는 차수 패널(40)과, 요입부(17)와 차수 패널(40) 사이에 설치되는 수밀 튜브(49)와, 수밀 튜브(49)의 팽창을 제한시키는 보호판(50)으로 됨을 특징으로 하는 우물통.