KR20100077830A - 조립식 교각과 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조립식 교각과 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 해상에 축조되는 교각 구성부재인 피어(pier), 코핑(coping), 거더(girder) 일체형 슬라브(slab)를 육상에서 제작하여 해상으로 운송 후 조립식으로 축조할 수 있도록 하여 콘크리트 제품의 품질신뢰성 확보, 공기단축, 비용절감 등 다수의 효과를 득할 수 있도록 한 조립식 교각과 그 시공방법을 제공코자 하는 것이다.

본 발명은 해상에 축조된 케이슨(2) 상부에 순차적으로 피어(3), 코핑(4), 슬라브(5)를 조립식으로 시공키 위한 조립식 교각(1) 및 그 시공방법을 제공하는 바, 케이슨(2)의 상부에 중공체로 제작된 피어(3)의 외면부 3면을 거치를 위해 하강 시 안내할 수 있는 인입가이더(7)를 케이슨(2) 상부에 설치하는 공정과, 상기 인입가이더(7)에 안내되도록 피어(3)를 하강시켜 케이슨(2) 상부에 거치하는 공정과, 상기 인입가이더(7)의 내면부에 형성된 요입단턱(10) 내부에 위치하는 케이슨(2) 상부로 배근된 철근(9)과 함께 콘크리트(11)를 타설하여 피어(3)를 고정하는 공정과, 상기 피어(3)의 상부에 코핑(4)을 거치하기 위해 피어(3) 상부에 가이드블록(12)을 설치하는 공정과, 상기 가이드블록(12)의 스페이서블록(14)에 간격설정부재(18)를 개재시켜 코핑(4)을 거치하는 공정과, 상기 코핑(4)을 피어(3) 상부에 거치 후 피어(3)와 코핑(4)에 수직방향으로 형성된 결합공(19)에 고정봉(20)을 결합시키는 공정과, 상기 코핑(4)의 상부에 거더(21) 일체형으로 제작된 슬라브(5)를 거치하기 위해 슈우(shoe; 6)를 에워싸도록 거더가이드프레임(22)을 설치하는 공정 과, 상기 거더가이드프레임(22)에 슬라브(5)의 거더(21)가 거치되도록 조립하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 조립식 교각 시공방법은 해상에 축조되는 교각을 시공함에 있어서, 케이슨 상부에 설치되는 피어와 코핑, 슬라브를 육상에서 제작하여 해상의 시공 위치로 이송한 후 케이슨 상부에 순차적으로 정위치 거치하면서 조립 고정이 되도록 함으로서 콘크리트 제품의 품질신뢰성 확보, 교각 시공을 위한 공기를 획기적으로 단축할 수 있으며, 공사 비용절감 및 안정적이며 정확한 시공이 가능한 등 다수의 이점을 제공할 수 있는 것이다.

조립식 교각과 그 시공방법, 케이슨, 피어, 코핑, 거더, 슬라브, 인입가이더, 가이드블록, 거더가이드프레임

Description

조립식 교각과 그 시공방법{A fabricated bridge post and method for construction of the same}

본 발명은 조립식 교각과 그 시공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 해상에 축조되는 교각 구성부재인 피어(pier), 코핑(coping), 거더(girder) 일체형 슬라브(slab)를 육상에서 제작하여 해상으로 운송 후 조립식으로 축조할 수 있도록 하여 콘크리트 제품의 품질신뢰성 확보, 공기단축, 비용절감 등 다수의 효과를 득할 수 있도록 한 조립식 교각과 그 시공방법을 제공코자 하는 것이다.

통상적으로 해상에 축조되는 교각은 기초부분은 기성말뚝, 현장타설뚝, 케이슨 등을 설치 후 피어, 코핑 등을 현장에서 거푸집, 철근제작하여 콘크리트 타설, 축조를 기본 시공방법으로 하고 있다.

이와 같은 기존 해상 교각 시공방법은 작업시간이 많이 소요됨은 물론, 품질저하, 해수 등에 의해 철근 부식 등이 발생하게 되어 교량의 수명을 단축시키는 요인으로 작용했다.

또한 교각 상부에 설치되는 강상형재(BOX형, GIRDER형 외)는 시공 후 콘크리트를 타설하여 도로를 완성하게 되어 자재비를 포함한 공사비용이 다대하게 소모되었던 것이다.

이에 본 발명에서는 전기한 바와 같은 기존 해상 교각 구조 및 시공방법이 갖는 제반 문제점을 해소코자 발명된 것으로서,

본 발명은 교각 구조물을 육상에서 제작하여 교각 축조현장에서 정확하게 거치, 조립을 행할 수 있도록 하며, 그로 인하여 콘크리트 제품의 품질신뢰성 확보 및 피어, 코핑의 제작순서에 상관없이 육상제작장에서의 구조물 제작으로 인한 공기단축 및 비용절감 등 다수의 효과를 제공받을 수 있는 조립식 교각과 그 시공방법을 제공코자 하는 것이다.

이에 본 발명에서는 상기한 바와 같이 기존에 해상에 설치되는 교각 시공 상의 제반 문제점 등을 일소할 수 있는 새로운 구조의 조립식 교각과 그 시공방법을 제공코자 하는 것으로서,

본 발명은 특히 교각 시공을 위해 해상에 축조된 케이슨 상부에 육상에서 제작되어 해상으로 운송된 피어, 코핑, 거더 일체형 슬라브를 순차적으로 거치, 조립 고정하기 위해 케이슨 상부에 피어 거치를 안내할 수 있는 인입가이더를 설치하 며, 피어의 상부에는 코핑을 거치 안내할 수 있는 가이드블록을 설치하고, 코핑의 상부에는 거더 일체형 슬라브를 거치 안내할 수 있는 거더가이드프레임을 각각 설치하여 중량체의 교각 구성부재를 순차적으로 신속하고 안정성 있게 조립 시공할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

본 발명의 조립식 교각과 그 시공방법은 해상에 축조되는 교각을 시공함에 있어서, 케이슨 상부에 설치되는 피어와 코핑, 슬라브를 육상에서 제작하여 해상의 시공 위치로 이송한 후 케이슨 상부에 순차적으로 정위치 거치하면서 조립 고정이 되도록 함으로서 콘크리트 제품의 품질신뢰성 확보, 교각 시공을 위한 공기를 획기적으로 단축할 수 있으며, 공사 비용절감 및 안정적이며 정확한 시공이 가능한 등 다수의 이점을 제공할 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각(1)의 조립상태를 보인 단면 구성도이며, 도 2는 조립식 교각의 케이슨 상부에 피어를 조립 거치하는 과정을 보인 단면 상태의 공정도 등으로서, 이들 도면과 함께 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 교각(1)을 구성하는 케이슨(2) 상부에 거치, 조립 고정되는 피어(3)와, 상기 피어(3) 상부에 거치, 조립 고정되는 코핑(4), 그리고 코핑(4) 상부에 거치, 조립 고정되는 거더(girder) 일체형 슬라브(5)를 육상에서 제작한 후 해상의 교각(1) 설치 위치로 이동하여 순차적으로 케이슨(2) 상부에 거치시켜 적층 조립되는 조립식 교각 및 그 시공방법을 제공함에 특징이 있는 것이다.

해상에서 교각(1)을 축조하기 위해서는 중량체의 각 구조물(즉, 피어, 코핑, 거더 일체형 슬라브)을 플로팅 크레인 또는 플로팅 도크를 사용하여 운송시킨 후 해상크레인으로 리프팅한 후 케이슨(2) 상부에 순차적인 정거치를 위해 파도 및 해풍 등의 시공 악조건 하에서 작업이 이루어지므로 슈우(6)의 정밀도를 고려하여 거치 오차는 수평오차 1cm 정확한 시공을 위해 각 구조물간에 끼워맞춤식으로 조립이 이루어질 수 있도록 안내수단을 설치하여 조립토록 한 것을 특징으로 한다.

우선 교각(1)을 구성하는 케이슨(2)의 상부에 중공체로 제작된 피어(3)를 정위치에 거치 고정하기 위해 케이슨(2) 상부에는 피어(3)의 외면부 3면을 하강 시 안내할 수 있는 인입가이더(7)를 고정 설치한다.

상기 인입가이더(7)는 제작 시 구조물의 동요량, 충격시 외력을 검토하여 설계, 제작, 시공이 되며, 허용오차 1cm 이내로 시공이 이루어질 수 있도록 한다.

그리고 상기 인입가이더(7)는 상부를 경사면(8)으로 구성하여 피어(3)를 크레인으로 하강시켜 거치를 할 시에 인입 거치가 용이토록 한다. 상기 경사면(8)에는 거치시 충격을 완충하기 위한 고무패드(8a)를 부착할 수 있다.

피어(3)가 거치될 시에 케이슨(2)의 상부에는 철근(9)이 상부로 사전에 돌출되게 배근되어 있어 피어(3)를 인입가이더(7)를 통해 거치시킨 후 상기 철근(9)이 위치한 피어(3)의 내면부 요입단턱(10)에 콘크리트(11)를 타설하여 피어(3)의 거치상태를 정확하게 유지, 고정할 수 있도록 한다.

상기 피어(3)의 상부에 차기로 거치되는 코핑(4)은 정위치에 거치, 조립하기 위해 피어(3)의 상부 외면부에는 가이드블록(12)을 고정 설치한다.

상기 가이드블록(12)은 피어(3)의 상부 전후로 2개씩 설치되는데, 이는 피어(3)의 내벽에 베이스플레이트(13)를 연접시킨 후 외벽면에서 스페이서블록(14)과 보강블록(15)을 연접시킨 후 수평방향으로 설치된 수개의 결합공(16)을 통해 롱(long) 타입의 고정볼트(17)로 고정설치토록 한다.

상기 피어(3)에 설치된 가이드블록(12)을 사용하여 상부에 코핑(4)을 거치시 스페이서블록(14)의 상부에 목재로 이루어진 간격설정부재(18)를 개재시켜 거치작업을 행하도록 한다.

그리고 상기 피어(3) 상부에 코핑(4)을 거치시킨 후 이를 견고하게 고정하기 위하여 피어(3)와 코핑(4)에는 수직방향으로 결합공(19)을 형성하여 고정봉(20)을 결합시키도록 한다.

상기 코핑(4)의 상부에 거치되는 슬라브(5)는 스틸로 이루어진 거더(21) 상부에 콘크리트를 타설하여 완성된 구조물을 육상에서 제작하여 해상크레인으로 인양, 운송하여 거치하게 되며, 상기 슬라브(5)의 정위치 거치를 위해 코핑(4) 상면부에는 슬라브(5)의 거더(21)가 슈우(6) 상부에 거치될 수 있도록 슈우(6)를 에워싸는 개략

형으로 이루어진 거더가이드프레임(22)이 고정 설치된다.

상기 거더가이드프레임(22)의 거더(21) 연접면에는 고무패드(22a)를 부착함이 바람직하다.

상기와 같이 구성될 수 있는 본 발명은 해상에 교각(1)을 축조할 시에 육상에서 피어(3), 코핑(4), 슬라브(5)를 각각 제작한 후 해상의 교각(1) 설치 위치로 플로팅 도크 등을 사용하여 이동하여 해상크레인을 사용하여 순차적으로 거치시켜 적층 조립되는 것으로서, 시공방법을 이하에 보다 상세히 설명키로 한다.

1. 케이슨 상부에 피어 시공

해상에 축조된 케이슨(2) 상부에 인입가이더(7)를 고정 설치한 후 해상크레인으로 피어(3)를 리프팅하여 케이슨(2) 상부로 이동시켜 서서히 거치를 수행한다.

이때 피어(3)의 하부는 케이슨(2)에 설치된 인입가이더(7)의 경사면(8)을 따라 안내되면서 피어(3)가 인입가이더(7) 내측으로 안내 거치가 이루어지며, 경사면(8)에 부착된 고무패드(8a)는 콘크리트 구조물로 이루어진 케이슨(2) 및 피어(3)가 거치시 발생하는 충격을 완충하는 역할을 수행하게 된다.

케이슨(2)의 상부 인입가이더(7) 내부에 피어(3)가 정위치 거치가 이루어지면, 인입가이더(7)를 제거하고, 피어(3) 내부에서 케이슨(2) 상부로 돌출 배근된 철근(9)이 위치한 피어(3)의 내면부 요입단턱(10)에 콘크리트(11)를 타설하여 고정시킨다.

2. 피어 상부에 코핑 시공

전기한 바와 같이 케이슨(2) 상부에 피어(3)가 정거치 고정되면, 피어(3) 상부에 코핑(4)을 정위치 거치하기 위하여 피어(3) 상부 전후로 가이드블록(12)을 설치한다.

즉, 피어(3)의 내벽에 베이스플레이트(13)를 연접시킨 후 외벽면에서 스페이서블록(14)과 보강블록(15)을 연접시킨 후 결합공(16)을 통해 고정볼트(17)를 사용하여 가이드블록(12)을 설치하고, 스페이스블록(14) 상부에 간격설정부재(18)를 안치하여 코핑(4)을 거치하게 된다.

코핑(4)을 해상크레인을 사용하여 리프팅 시켜 피어(3) 상부로 이동시켜 서서히 거치를 수행한다.

이때 코핑(4)의 하부는 피어(3) 상부에 설치된 가이드블록(12)의 간격설정부재(18) 내부로 안내되면서 코핑(4)이 안내 거치가 이루어지며, 상기 간격설정부재(18)는 목재로 이루어져 코핑(4)을 거치시 발생하는 충격을 완충함과 동시에 코핑(4)이 피어(3) 상부에 정확하게 거치될 수 있도록 안내하는 역할을 수행하게 된다.

피어(3) 상부의 간격설정부재(18) 내부에 정위치를 찾아 코핑(4)의 거치가 완료되면 피어(3)와 코핑(4)에 수직방향으로 대응 형성된 결합공(19)이 일치하게 되며, 상기 결합공(19)으로 고정봉(20)을 수직방향으로 결합시켜 거치 상태를 고정토록 한다. 그리고 코핑(4)의 정위치 거치를 안내한 가이드블록(12)은 피어(3)로부터 분해토록 한다.

3. 코핑 상부에 거더 일체형 슬라브 시공

피어(3) 상부에 코핑(4)이 거치 고정이 이루어지면, 해상크레인을 사용하여 거더(21) 일체형 슬라브(5)를 리프팅 시켜 코핑(4) 상부로 이동시켜 서서히 거치를 수행한다.

이때 슬라브(4)와 일체로 제작된 하부의 거더(21)가 코핑(4) 상면부에 설치된 거더가이드프레임(22) 내부에 안내되면서 슈우(6) 상부에 정위치 거치되도록 안내하게 되며, 거더가이드프레임(22)의 고무패드(22a)는 거더(21)를 코핑(4) 상부면에 거치시 발생될 수 있는 충격을 완충하게 된다.

슬라브(5)의 거더(21)가 슈우(6) 상부에 정위치 거치가 이루어지면 거더가이드프레임(22)은 분해, 제거한다.

상기와 같이 본 발명은 교각(1)을 구성하는 케이슨(2) 상부에 피어(3), 코핑(4), 거더(21) 일체형 슬라브(5)를 육상에서 제작하여 해상으로 운송 후 순차적으로 리프팅, 정위치에 거치, 조립토록 하여 교각 시공과정을 설계와 시공을 동시에 진행하는 일명 '패스트 트랙 방식(fast track method)'에 의해 공사를 단기간에 수행할 수 있으며, 교각의 조기완공으로 인한 영업수익 증대로 경제성이 매우 우수하며, 각각의 구조물을 거치 시 오차가 거의 없도록 정확한 거치가 가능하여 안정성 및 정밀도가 우수한 교각을 축조할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하고 있으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 보호 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 청구범위 뿐만 아니라 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

본 발명의 조립식 교각과 그 시공방법은 해상에 교각을 설치할 시에 사용이 가능하며, 관련 산업계에 파급 효과가 지대한 발명이다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 조립상태를 보인 일부 단면 상태의 정면도

도 2는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 케이슨 상부에 피어를 조립 거치하는 과정을 보인 단면 상태의 공정도

도 3은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 케이슨 상부에 피어를 조립한 상태를 보인 횡단면도

도 4는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 케이슨 상부에 피어를 조립한 상태를 보인 측단면도

도 5는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 케이슨 상부에 피어를 조립 거치하기 위하여 사용되는 인입가이더의 정면도 및 측면도, 평면도

도 6은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 피어 상부에 코핑을 조립 거치하는 과정을 보인 일부 단면 상태의 공정도

도 7은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 피어 상부에 코핑을 조립한 상태를 보인 평면도

도 8은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 피어 상부에 코핑을 조립한 상태를 보인 측단면도

도 9는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 피어 상부에 코핑을 조립한 상태를 보인 요부 측단면도

도 10은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 피어 상부에 코핑을 조립할 시에 사용되는 가이드블록의 발췌 사시도

도 11은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 코핑 상부에 슬라브를 조립 거치하는 과정을 보인 일부 단면 상태의 공정도

도 12는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 코핑 상부에 슬라브를 조립한 상태를 보인 평면도

도 13은 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 코핑 상부에 슬라브를 조립한 상태를 보인 측단면도

도 14는 본 발명에서 제공하는 조립식 교각의 코핑 상부에 슬라브를 조립할 시에 사용되는 거더가이드프레임을 발췌한 사시도

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1: 교각 2: 케이슨 3: 피어

4: 코핑 5: 슬라브 6: 슈우

7: 인입가이더 8: 경사면 8a: 고무패드

9: 철근 10: 요입단턱 11: 콘크리트

12: 가이드블록 13: 베이스플레이트 14: 스페이서블록

15: 보강블록 16: 결합공 17: 고정볼트

18: 간격설정부재 19: 결합공 20: 고정봉

21: 거더 22: 거더가이드프레임 22a: 고무패드

Claims (5)

1. 해상에 축조되며 교각(1)의 하부로부터 케이슨(2), 피어(3), 코핑(4), 슬라브(5)로 이루어지는 조립식 교각(1)에 있어서;

   상기 케이슨(2) 상부에 중공체로 제작된 피어(3)를 정위치에 거치하기 위해 피어(3)의 외면부 3면을 거치시 안내할 수 있도록 케이슨(2) 상부에 설치되는 인입가이더(7)와,

   상기 피어(3)가 케이슨(2) 상부에 거치될 시 내측으로 돌출되게 케이슨(2) 상부로 배근되는 철근(9)과, 상기 철근(9)이 위치한 피어(3)의 내면부에 형성되는 요입단턱(10)과,

   상기 요입단턱(10)에 철근(9)이 매립되게 타설되어 케이슨(2)과 피어(3)를 고정하는 콘크리트(11)와,

   상기 피어(3)의 상부에 코핑(4)을 정위치에 거치하기 위해 피어(3)의 상부 외면부에 설치되는 가이드블록(12)과,

   상기 피어(3)와 코핑(4)에 수직방향으로 대응 형성되는 결합공(19)과, 상기 결합공(19)에 결합되는 고정봉(20)과,

   상기 코핑(4)의 상부에 거치되는 슬라브(5)의 정위치 거치를 위해 코핑(4) 상면부에 설치된 슈우(6)를 에워싸도록 설치되는 거더가이드프레임(22)과,

   상기 거더가이드프레임(22) 내부에 거치되는 슬라브(5)와 일체로 제작된 거더(21)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조립식 교각.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 인입가이더(7)는 상부가 피어(3) 하강시 안내하는 경사면(8)으로 구성되고,

   상기 경사면(8)에는 거치시 충격을 완충하기 위한 고무패드(8a)가 부착된 것을 특징으로 하는 조립식 교각.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 가이드블록(12)은 피어(3)의 내벽에 연접되는 베이스플레이트(13)와,

   상기 피어(3)의 외벽면 순차 연접되는 스페이서블록(14) 및 보강블록(15)과,

   상기 베이스플레이트(13), 스페이서블록(14) 및 보강블록(15)에 수평방향으로 형성된 수개의 결합공(16)을 통해 고정되는 고정볼트(17) 및,

   상기 스페이서블록(14) 상부에 코핑(4)을 거치시 개재되는 간격설정부재(18)로 구성되는 것을 특징으로 하는 조립식 교각.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 거더가이드프레임(22)의 거더(21) 연접면에는 고무패드(22a)가 설치된 것을 특징으로 하는 조립식 교각.
5. 해상에 축조된 케이슨(2) 상부에 순차적으로 피어(3), 코핑(4), 슬라브(5)를 조립식으로 시공키 위한 조립식 교각(1)의 시공방법에 있어서;

   상기 케이슨(2)의 상부에 중공체로 제작된 피어(3)의 외면부 3면을 거치를 위해 하강 시 안내할 수 있는 인입가이더(7)를 케이슨(2) 상부에 설치하는 공정과,

   상기 인입가이더(7)에 안내되도록 피어(3)를 하강시켜 케이슨(2) 상부에 거치하는 공정과,

   상기 인입가이더(7)의 내면부에 형성된 요입단턱(10) 내부에 위치하는 케이슨(2) 상부로 배근된 철근(9)과 함께 콘크리트(11)를 타설하여 피어(3)를 고정하는 공정과,

   상기 피어(3)의 상부에 코핑(4)을 거치하기 위해 피어(3) 상부에 가이드블록(12)을 설치하는 공정과,

   상기 가이드블록(12)의 스페이서블록(14)에 간격설정부재(18)를 개재시켜 코핑(4)을 거치하는 공정과,

   상기 코핑(4)을 피어(3) 상부에 거치 후 피어(3)와 코핑(4)에 수직방향으로 형성된 결합공(19)에 고정봉(20)을 결합시키는 공정과,

   상기 코핑(4)의 상부에 거더(21) 일체형으로 제작된 슬라브(5)를 거치하기 위해 슈우(6)를 에워싸도록 거더가이드프레임(22)을 설치하는 공정과,

   상기 거더가이드프레임(22)에 슬라브(5)의 거더(21)가 거치되도록 조립하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시공방법.

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