KR20110050032A - 기초 우물통 보수용 구조물 및 기초 우물통 보수 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 물속 지면에 근입되어 고정되는 매설 고정부를 구비하여 수중 작업을 최소화하고 경제성과 시공성을 대폭 향상시킨 기초 우물통 보수용 구조물 및 이를 이용한 기초 우물통 보수 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 기초 우물통 보수용 구조물은, 내부 강재와 상기 내부 강재를 둘러싸는 외부 에프알피로 이루어지며, 기초 우물통을 일정 간격 이격되게 감싸는 FRP 틀; 상기 FRP 틀의 하면에 설치되며, 하측 방향으로 형성되는 첨부를 가져서 지면에 근입되는 매설 고정부;를 포함한다.

교량, 교각, 우물통, 보수, FRP

Description

기초 우물통 보수용 구조물 및 기초 우물통 보수 방법{A STRUCTURE AND METHOD OF BRIDGE PIER MOULD CONSTRUCTION REPAIR}

본 발명은 교량 기초 우물통 보수용 구조물 및 기초 우물통 보수 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 물속 지면에 근입되어 고정되는 매설 고정부를 구비하여 수중 작업을 최소화하고 경제성과 시공성을 대폭 향상시킨 기초 우물통 보수용 구조물 및 이를 이용한 기초 우물통 보수 방법에 관한 것이다.

교량 신축 과정에서 교각을 만들기 위해 우물통을 이용하는 우물통 속채움 공법으로 교각을 만드는 방법이 알려져 있다.

일반적으로 우물통 속채움 공법에 쓰이는 우물통의 형태는 철판 거푸집을 사용하는 것이다. 즉, 기초 우물통 거푸집틀을 내부 철판 거푸집과 외부 철판 거푸집으로 따라 나누어 금속 철판으로 만들고, 내부 철판 거푸집과 외부 철판 거푸집 사이에는 앵글을 대고 일정 간격을 유지시켜 인장재로 기능하도록 하였으며, 구조적으로는 측압에 견디도록 설계하였다.

우물통 속채움 공법에 의해 교각을 시공하는 경우 내부 철판 거푸집과 외부 철판 거푸집 사이에 콘크리트를 채워서 교각 구조물을 만들기 때문에 내부 철판 거 푸집은 콘크리트 속에 완전히 묻히는 형태가 된다.

금속 철판 거푸집을 사용하는 경우 외부 철판 거푸집이 수중에서 매년 조금씩(대략 0.9 mm 정도) 산화되어 두께가 얇아지는 두께 잠식 현상이 심화되고, 기간 경과에 따라 콘크리트 부식을 가속시키는 단점이 있다. 특히 상수원 수역에서 이러한 철판 거푸집은 산화 작용을 일으켜 철분이 함유된 다량의 유해물질을 배출시켜 상수원의 오염원이 되고 있으며, 부식 진행에 따라 교각 구조물 강도가 점진적으로 약화되어 교각의 안전도를 떨어뜨리는 문제점이 있다.

따라서 이러한 산화 현상이나 콘크리트 부식에 의한 구조물의 침하나 세굴 현상에 의한 안전도의 저하가 발견되면 수중 구조물을 보수하게 된다. 일반적으로 이러한 교량 기초 수중 구조물에 대한 보수 공법은 철판 거푸집과 수중 콘크리트 타설 의존적으로 이루어져 왔다.

구체적으로 교량 기초 우물통의 경우 초기 시공 단계에서 철판 거푸집을 이용하여 속채움 콘크리트를 타설하고 양생 과정을 거쳐 구조물을 만들게 되며, 이렇게 만들어진 구조물은 국부적인 손상이나 균열이 일어나면 해당 부분을 중심으로 그 주변부를 철판 거푸집을 대고 다시 수중 콘크리트를 타설하는 방법으로 보수하고 있다.

이렇게 철판 거푸집을 사용하여 만들어진 기초 우물통 및 수중 구조물을 보수하는 공법으로는 건식 작업방법과 수중 작업 방법이 시행되고 있는데, 양 작업 방법 모두 철판 거푸집과 시트파일 또는 가물막이 등을 설치했다가 콘크리트 양생 작업이 마무리 된 후에 철판 거푸집, 시트파일 또는 가물막이 등을 해체해야 하는 문제점이 있다.

따라서 본 발명의 발명자는 이러한 철판 거푸집을 사용하는 보수 방법의 단점을 극복하기 위하여 콘크리트 양생 후에 제거하지 않고 그대로 기초 우물통과 일체가 되는 FRP 틀을 이용하는 기초 우물통 보수 방법을 개발하고 이를 특허 등록하였다.

그런데 이러한 FRP 틀을 이용하는 보수 방법의 경우에도 선상에서 조립된 FRP 틀을 하강시키기 전에 기초 우물통 주변의 지면을 고르게 하는 수중 작업과 FRP 틀을 하강시킨 후에 부상력을 억제하기 위하여 돌망태를 FRP 틀 주변으로 설치하는 수중 작업 등이 필요한 번거로움이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 물속 지면에 박혀서 고정되는 매설 고정부를 구비하여 FRP 틀 하강을 위한 지면 정지 작업 및 부상력 억제를 위한 돌망태 설치 작업 등의 수중 작업을 최소화하여 경제성 및 시공성을 대폭 향상시킨 기초 우물통 보수용 구조물 및 이를 이용한 기초 우물통 보수 방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 기초 우물통 보수용 구조물은, 내부 강재와 상기 내부 강재를 둘러싸는 외부 에프알피로 이루어지며, 기초 우물통을 일정 간격 이격되게 감싸는 FRP 틀; 상기 FRP 틀의 하면에 설치되며, 하측 방향으로 형성되는 첨부를 가져서 지면에 근입되는 매설 고정부;를 포함한다.

본 발명에서 상기 FRP 틀은 플랜지 결합되는 다수개의 부분품으로 이루어지는 것이, 선상에서 간단한 조립 작업을 통하여 구조물을 완성할 수 있어서 바람직하다.

그리고 상기 매설 고정부는, 내부가 빈 상태이며, 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 작아지는 단면 형상을 가지는 프레임부;와 상기 프레임부의 외면을 감싸는 에프알피 외피부;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한 상기 에프알피 외피부는, 상기 프레임부의 외면에 부착되며, 다수개의 앙카볼트에 의하여 상기 프레임부의 표면에 고정되는 1차 적층 에프알피; 상기 1차 적층 에프알피의 표면에 적층되는 2차 적층 에프알피;을 포함하는 것이, 수중에 설치된 상기 프레임부의 부식을 효과적으로 방지할 수 있어서 바람직하다.

본 발명의 상기 FRP 틀에는, 상측에서 하측 방향으로 개방되어 상기 매설 고정부를 상측에서 항타할 수 있는 항타 공간부가 더 형성되는 것이, 작업용 선상에서 상기 매설 고정부를 지면에 용이하게 고정시킬 수 있어서 바람직하다.

한편 본 발명에 따른 기초 우물통 보수 방법은,

1) 기초 우물통의 부식된 부분을 제거하고 세척하는 단계;

2) 선상 작업대에서 상기 기초 우물통을 감싸는 FRP 틀 및 매설 고정부를 조립하는 단계;

3) 상기 FRP 틀 및 매설 고정부를 수면 아래로 하강시켜 상기 기초 우물통을 감싼 상태에서 상기 매설 고정부 하부를 지면과 접촉시키는 단계;

4) 상기 선상 작업대에서 상기 매설 고정부를 항타하여 상기 매설 고정부의 일부 또는 전체를 지면에 매설 및 고정하는 단계;

5) 상기 기초 우물통과 상기 FRP 틀 사이에 콘크리트를 타설하고 양생시키는 단계;를 포함한다.

그리고 본 발명에서는 상기 4) 단계 완료 후에, 상기 매설 고정부 내부에 불분리 수중 콘크리트를 타설하여 채우는 단계가 더 진행되는 것이 바람직하다.

또한 상기 5) 단계는, a) 상기 기초 우물통과 상기 FRP 틀 사이 공간 중 하부에 불분리 수중 콘크리트를 일정 높이로 타설하고 양생하는 단계; b) 상기 FRP 틀 안에 있는 물을 퍼내는 단계; 및 c) 상기 FRP 틀 내에 일반 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;의 소단계로 나뉘어 진행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 기초 우물통 보수용 구조물 및 이를 이용한 기초 우물통 보수 방법은 잠수부 등을 동원하는 수중 작업을 최소화하고, 거의 모든 작업이 작업용 바지선 상에서 이루어지므로, 경제성과 시공성이 대폭 개선되는 효과가 있다.

또한 보수 작업이 완료된 상태에서도 지면에 50cm 이상의 깊이로 근입되어 있는 매설 고정부에 의하여 교량의 기초 우물통이 강한 강물의 흐름에 의해서도 손상되지 않는 장점도 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

먼저 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물을 설명한다. 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물은 FRP 틀(100)과 매설 고정부(200)를 포함하여 구성된다. 상기 FRP 틀(100)은 기초 우물통 보수 과정에서 기초 우물통을 외곽에서 일정 간격 이격되게 감싸는 구성요소이다. 이 FRP 틀(100)은 여러개의 강재로 얽힌 내부 강재(110)와 상기 내부 강재(110)를 둘러싸는 외부 에프알피(120)로 이루어진 다.

여기에서 상기 내부 강재(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수평각형 강관(121), 수직 각형 강관(122), 수평 앵글(124), 수직 앵글(123), 사형 앵클(125), 평철(126) 등이 서로 연결되고 결합되어 원형의 강재 통을 형성한다. 이 내부 강재(120)는 기초 우물통의 보수 작업이 완료된 상태에서는 콘크리트와 결합되어 콘크리트 내부의 배근 역할을 한다.

그리고 상기 내부 강재(120)의 표면에는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 외부 에프알피(110)가 형성된다. 이 외부 에프알피(110)는 FRP 소재로 이루어지며 기초 우물통 보수 작업이 완료된 상태에서 내부로 수분이 침투하는 것을 방지하는 방수 기능을 하며, 물 등에 의하여 내부 콘크리트 및 강재가 산화되는 것도 방지한다. 따라서 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물을 사용하여 기초 우물통을 보수하면 내부 강재(120)나 콘크리트가 외부로 노출되지 않아서 반영구적인 수명을 가지는 장점이 있다.

한편 상기 FRP 틀(100)은 도 1에 도시된 바와 같이, 다수개의 부분품으로 제작된 후에, 각 부분품을 결합하여 하나의 FRP 틀을 이루는 구조물 가지는 것이 바람직하다. 상기 FRP 틀(100)은 기초 우물통 보수 과정에서, 기초 우물통을 감싸도록 현장에서 조립되어야 하는데, 다수개의 부분품으로 제작되면, 이를 선상에서 간단한 작업에 의하여 서로 연결하여 짧은 시간 내에 FRP 틀을 조립할 수 있어서 시공성이 개선되는 장점이 있다.

다음으로 상기 매설 고정부(200)는 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구 조물에서 특징적인 부분으로서, 상기 FRP 틀(100)의 하면에 설치되며, 하측 방향으로 형성되는 첨부를 가져서 지면에 근입되는 구성요소이다. 즉, 기초 우물통 보수 과정에서 상기 매설 고정부(200)는 상기 FRP 틀(100)을 보수 하고자 하는 기초 우물통이 설치된 지면에 견고하게 고정하는 역할을 한다. 이 매설 고정부는 상하측 길이가 50 ~ 100cm 정도인 것이 바람직하다.

이를 위하여 상기 매설 고정부(200)는 도 1, 2에 도시된 바와 같이, 상기 FRP 틀(100)의 하면에 설치되되, 하측으로 갈수록 단면의 폭이 좁아지는 형상을 가진다. 이때 상기 매설 고정부(200)의 단면 형상은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부 에프알피(110)의 연장선과 일치되도록 하측 첨부가 외측으로 편중된 형상을 가질 수도 있고, 하측 첨부가 내측으로 편중된 형상 또는 첨부가 중앙에 배치되는 형상을 가질 수도 있다. 이렇게 첨부를 가지는 이유는 상기 매설 고정부(200)를 상측에서 항타하여 지면에 용이하게 매설될 수 있도록 하기 위함이다.

본 실시예에서 구체적으로 상기 매설 고정부(200)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 프레임부(210)와 에프알피 외피부(220)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 프레임부(210)는 내부가 빈 금속 판재로 이루어지며, 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 작아지는 단면 형상을 가진다. 이 프레임부(210)는 상기 내부 강재(120)의 하면에 용접 등의 작업에 의하여 견고하게 결합된다.

그리고 상기 에프알피 외피부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프레임부(210)의 외면을 감싸는 구성요소이며, 상기 매설 고정부(200)를 항타하여 지면에 매설하는 과정에서 금속 소재로 이루어진 상기 프레임부(210)가 외부로 노출되는 것을 방지하여 물 등에 의하여 산화되는 것을 방지한다.

구체적으로 상기 에프알피 외피부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이, 1차 적층 에프알피(222)와 2차 적층 에프알피(224)로 구성될 수 있다. 먼저 1차 적층 에프알피(222)는 상기 프레임부(210)의 외면에 부착되며, 다수개의 앙카볼트(226)에 의하여 상기 프레임부(210)의 표면에 고정되는 에프알피막이다. 이 1차 적층 에프알피(222)는 금속 소재로 이루어진 프레임부(210)와 에프알피의 부착성을 높이기 위하여 다수개의 앙카볼트(226)에 의하여 프레임부(210)에 고정되는 것이다. 그리고 2차 적층 에프알피(224)는 상기 1차 적층 에프알피(222)의 외면에 적층되어 형성되며, 상기 1차 적층 에프알피(222)를 한번 더 감싸서, 상기 프레임부(210) 및 앙카볼트(226)의 노출을 확실하게 방지한다.

그리고 상기 FRP 틀(100)에는, 상측에서 하측 방향으로 개방되어 상기 매설 고정부(200)를 상측에서 항타할 수 있는 항타 공간부가 더 형성되는 것이 바람직하다. 상기 매설 고정부(200)를 지면에 박아서 매설하는 과정에서는 선상에서 상기 매설 고정부(200)에 압력을 가하여 매설하게 되는데, 도 1에 도시된 바와 같이, 항타 수단(300)을 직접 상기 매설 고정부(200) 상면에 접촉시켜 가압하는 것이 가장 효과적이므로, 상기 FRP 틀(100)의 중간 중간에 항타 수단(300)이 통과할 수 있도록 빈 공간을 형성하고, 이 빈 공간이 항타 공간부가 되는 것이다.

이하에서는 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수 방법을 상세하게 설명한다.

먼저 도 4에 도시된 바와 같이, 기초 우물통(10)의 부식된 부분을 제거하고 세척하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 잠수부(20)가 수중에 형성된 부식 부분(12)에 대하여 제거 및 세척 작업을 진행하게 되는데, 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수 방법에서는 유일하게 수중 작업이 이루어지는 단계이다.

다음으로 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물을 조립 및 하강시키기 위한 지지 구조물(400) 설치 단계가 진행된다. 이 단계에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 바지선(50) 등을 이용하여 보수 대상 기초 우물통(10) 중 물에 잠기지 않고 노출되어 있는 상면에 기초 우물통 보수용 구조물을 매달고 승하강할 수 있는 지지 구조물(400)을 설치한다.

다음으로 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 기초 우물통 보수용 구조물을 조립하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 바지선(50) 등을 이용하여 외부에서 제조된 FRP 틀(100)의 부분품 및 매설 고정부(200)의 부분품 등을 운반한 후, 보수 대상 기초 우물통(10)을 감싸도록 조립한다. 이 상태에서 상기 기초 우물통 보수용 구조물(100, 200)은 도 6에 도시된 바와 같이, 지지 구조물(400)에 매달린 상태로 조립된다.

다음으로는 조립된 상기 기초 우물통 보수용 구조물(100, 200)을 하강시켜 상기 매설 고정부(200) 하부가 수중 지면(30)과 접촉되도록 하는 단계가 진행된다. 이 단계에서는 상기 지지 구조물(400)의 도르레 등을 이용하여 천천히 상기 기초 우물통 보수용 구조물(100, 200)을 하강시키며, 구조물의 하강이 완료된 후에는, 후속되는 작업의 편의성을 위하여 상기 지지 구조물(400)을 제거한다.

다음으로는 도 7에 도시된 바와 같이, 수중 지면(30)에 접촉되도록 하강된 매설 고정부(200)를 상측에서 항타하여 매설 고정부(200)를 수중 지면(30)에 완전히 매설시키는 단계가 진행된다. 구체적으로 이 단계에서는 바지선(50) 등에 선적된 항타 장비(60)를 사용하여 상측에서 하측 방향으로 매설 고정부(200)를 항타하게 된다. 이때 다수 지점을 이동하면서 항타할 수도 있고, 다수 지점을 동시에 항타할 수도 있다.

다음으로는 도 8에 도시된 바와 같이, 바지선(50) 등의 선상 작업대에서 상기 기초 우물통(10)과 상기 FRP 틀(100) 사이에 콘크리트(500)를 타설하고 양생시키는 단계가 진행된다. 이 단계는 구체적으로는 세부적인 소 단계로 나뉘어 진행될 수 있다. 먼저 상기 매설 고정부(200) 내부에 불분리 수중 콘크리트를 타설하여 채우는 단계가 진행될 수있다. 상기 매설 고정부(200)의 내부는 빈 상태이므로, 그 내부에 콘크리트를 채우고 양생하여 물리적인 강도 및 중량을 확보하는 것이다. 이때는 상기 FRP 틀(100) 내부의 물을 제거한 상태가 아니므로, 수중에서도 양생할 수 있는 불분리 수중 콘크리트를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고 나서 상기 기초 우물통(10)과 상기 FRP 틀(100) 사이의 공간 중 하부에 불분리 수중 콘크리트를 일정 높이로 타설하고 양생하는 단계가 진행된다. 이 단계는 전술한 매설 고정부(200) 내부에 불분리 수중 콘크리트를 타설하는 단계와 연속적으로 이루어질 수도 있다.

다음으로는 상기 불분리 수중 콘크리트가 양생된 상태에서 상기 FRP 틀(100) 안에 있는 물을 퍼내는 단계가 진행된다. 그리고 물이 완전히 제거된 상태에서 상기 FRP 틀(100) 안에 일반 콘크리트를 타설하고 양생하면 기초 우물통(10)에 대한 보수 작업이 완료된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물의 구조를 도시하는 부분 절개 사시도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기초 우물통 보수용 구조물의 구조를 도시하는 부분 단면도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 매설 고정부의 부분 단면도이다.

도 4 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 기초 우물통 보수 방법의 각 공정을 도시하는 공정도들이다.

Claims (8)

1. 내부 강재와 상기 내부 강재를 둘러싸는 외부 에프알피로 이루어지며, 기초 우물통을 일정 간격 이격되게 감싸는 FRP 틀;

   상기 FRP 틀의 하면에 설치되며, 하측 방향으로 형성되는 첨부를 가져서 지면에 근입되는 매설 고정부;를 포함하는 기초 우물통 보수용 구조물.
2. 제1항에 있어서, 상기 FRP 틀은,

   플랜지 결합되는 다수개의 부분품으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 기초 우물통 보수용 구조물.
3. 제1항에 있어서, 상기 매설 고정부는,

   내부가 빈 상태이며, 상측에서 하측으로 갈수록 폭이 작아지는 단면 형상을 가지는 프레임부;

   상기 프레임부의 외면을 감싸는 에프알피 외피부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기초 우물통 보수용 구조물.
4. 제3항에 있어서, 상기 에프알피 외피부는,

   상기 프레임부의 외면에 부착되며, 다수개의 앙카볼트에 의하여 상기 프레임부의 표면에 고정되는 1차 적층 에프알피;

   상기 1차 적층 에프알피의 표면에 적층되는 2차 적층 에프알피;을 포함하는 것을 특징으로 기초 우물통 보수용 구조물.
5. 제1항에 있어서, 상기 FRP 틀에는,

   상측에서 하측 방향으로 개방되어 상기 매설 고정부를 상측에서 항타할 수 있는 항타 공간부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 기초 우물통 보수용 구조물.
6. 1) 기초 우물통의 부식된 부분을 제거하고 세척하는 단계;

   2) 선상 작업대에서 상기 기초 우물통을 감싸는 FRP 틀 및 매설 고정부를 조립하는 단계;

   3) 상기 FRP 틀 및 매설 고정부를 수면 아래로 하강시켜 상기 기초 우물통을 감싼 상태에서 상기 매설 고정부 하부를 지면과 접촉시키는 단계;

   4) 상기 선상 작업대에서 상기 매설 고정부를 항타하여 상기 매설 고정부의 일부 또는 전체를 지면에 매설 및 고정하는 단계;

   5) 상기 기초 우물통과 상기 FRP 틀 사이에 콘크리트를 타설하고 양생시키는 단계;를 포함하는 기초 우물통 보수 방법.
7. 제6항에 있어서, 상기 4) 단계 완료 후에,

   상기 매설 고정부 내부에 불분리 수중 콘크리트를 타설하여 채우는 단계가 더 진행되는 것을 특징으로 하는 기초 우물통 보수 방법.
8. 제6항에 있어서, 상기 5) 단계는,

   a) 상기 기초 우물통과 상기 FRP 틀 사이 공간 중 하부에 불분리 수중 콘크리트를 일정 높이로 타설하고 양생하는 단계;

   b) 상기 FRP 틀 안에 있는 물을 퍼내는 단계;

   c) 상기 FRP 틀 내에 일반 콘크리트를 타설하고 양생하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기초 우물통 보수 방법.

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