KR20130041553A - 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법 - Google Patents

프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 중심에 중공부를 구비한 복수의 프리캐스트 블록을 지반에 설치된 기초대의 상부에 하나의 층을 이루도록 수평방향으로 설치한 후, 상기 하나의 층 위에 또 하나의 층이 순차적으로 형성되도록 상기 프리캐스트 블록을 적층하여 형성한 전면 벽체; 상기 프리캐스트 블록의 중공부에 내설된 내부 기둥; 상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 채워지는 보강토; 및 상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 수평방향으로 설치되는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법에 관한 것이다.

Description

프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법{Precast block wall, Cantilevered slab bridge using precast block wall and Construction method thereof}
본 발명은 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시공이 간편하고, 공사기간을 단축할 수 있고, 뒷채움 구간의 부등침하로 인한 옹벽의 전면 변형을 방지할 수 있으며, 교량의 도로 주행성을 개선할 수 있는 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법에 관한 것이다.
하천이나 계곡 또는 하부 도로를 건너기 위해 설치된 교량은 대부분 교대의 후방에 옹벽 형태의 뒷채움 구간을 통해 상기 교대를 지지하는 구조로 되어 있다.
도 1은 일반적인 슬래브 형식의 교량을 도시한 도면으로서, 교대(10)의 상부에 경간 방향으로 슬래브(20)가 설치된다. 그리고, 교대(10)의 후방에는 일반적으로 다짐 토공에 의한 뒷채움 구간(30)이 존재하는데, 이 뒷채움 구간(30)은 교대(10)를 지지함과 동시에 슬래브(20)와 연결되는 포장층(40)이 설치되는 공간을 제공한다.
그런데, 도 1에 도시된 일반적인 슬래브 형식의 교량은 교대(10) 상부에 설치된 슬래브(20)가 교대(10)까지만 연장되어 있기 때문에, 슬래브(20)와 뒷채움 구간(30)의 포장층(40)은 단절된 형태를 갖게 된다.
이러한 단절 형태는 도 2에 도시된 일반적인 라멘식 교량에서도 볼 수 있다. 도 2에 도시된 라멘식 교량은 교대(10)와 슬래브(20)의 연결 부분(A)이 일체로 된 강결구조를 갖고 있다.
한편, 토사로 뒷채움한 구간은 토사의 특성상 다짐토공을 실시하였다 하더라도 공기와 수분 일탈에 의한 잔류 침하요인이 남게 된다. 즉, 토립자 사이에는 공기와 수분이 존재하는데, 이 수분과 공기는 다짐에 의해서 어느 정도까지는 배출시킬 수 있으나 완전하게 없애는 것은 불가능하며, 특히 뒷채움부는 시공의 특성상 장소가 협소하기 때문에 적절한 다짐장비의 진입이 어렵고 양호한 다짐을 기대할 수 없어 잔류 침하요인이 많이 남게 된다.
따라서, 시간이 경과함에 따라 뒷채움 구간(30)에는 상당량의 침하가 발생하게 되는데, 이러한 뒷채움 구간의 침하 현상은 도 1 및 도 2에 도시된 포장층(40)의 처침 및 변형을 초래하게 되고, 이에 따라 슬래브(20)와 포장층(40) 사이에는 단차 또는 요철이 발생하게 되어 도로 주행성이 상당히 저하된다는 문제점이 있었다.
한편, 종래의 교량 건설 공법의 경우에 거푸집의 설치, 철근의 배치, 콘크리트의 타설 및 양생과 거푸집의 해체작업을 수행하여야 했다. 또한, 거푸집을 설치한 후, 이들 각각의 내부에 철근을 서로 연결시키는 작업을 수행하여야 하며, 이후 거푸집 내에 콘크리트를 타설하여 양생해야 하기 때문에, 작업자의 노동 강도가 높아 작업에 대한 기피현상 및 인건비 상승을 가져오며, 장기간의 시공 기간이 요구될 수밖에 없었으며, 공사현장 주변의 미관 및 환경악화를 초래하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 시공이 간편하고, 공사기간을 단축할 수 있으며, 뒷채움 구간의 부등침하로 인한 옹벽의 전면 변형을 방지할 수 있는 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 형태에 따르면, 중심에 중공부를 구비한 복수의 프리캐스트 블록을 지반에 설치된 기초대의 상부에 하나의 층을 이루도록 수평방향으로 설치한 후, 상기 하나의 층 위에 또 하나의 층이 순차적으로 형성되도록 상기 프리캐스트 블록을 적층하여 형성한 전면 벽체; 상기 프리캐스트 블록의 중공부에 내설된 내부 기둥; 상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 채워지는 보강토; 및 상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 수평방향으로 설치되는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 프리캐스트 블록은 양측 단부에 각각 측방향으로 개방된 홈을 구비하고, 상기 홈은 인접한 프리캐스트 블록의 홈과 결합되어 상기 프리캐스트 블록의 중심에 구비된 중공부와 동일한 중공부를 형성하는 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 전면 벽체는 하부 층의 프리캐스트 블록의 중심에 구비된 중공부와 상부 층의 프리캐스트 블록의 홈이 일치되도록 각 층을 교차적으로 형성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 내부 기둥은 상기 프리캐스트 블록의 중공부에 철근을 내설한 후, 모르타르를 충진하여 형성한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 보강재는 유리섬유 강화플라스틱(FRP), 지오그리드(geogrid) 및 금속 판재 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 a) 지반의 기초대 상부에 하나의 층이 형성되도록 중공부를 구비한 프리캐스트 블록을 설치하는 단계; b) 상기 프리캐스트 블록의 후방에 상기 프리캐스트 블록의 높이만큼 보강토를 채우고 다지는 단계; c) 상기 프리캐스트 블럭의 후방에 채워진 보강토 상부에 보강재를 설치하는 단계; d) 상기 a 단계, 상기 b단계 및 상기 c단계를 반복하여 복수의 층이 순차적으로 형성된 전면 벽체를 형성하는 단계; 및 e) 상기 프리캐스트 벽체의 중공부에 철근을 내설한 후, 모르타르를 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 d단계는, 하부 층의 프리캐스트 블록과 상부 층의 프리캐스트 블록이 서로 교차되도록 적층하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 c단계는, 유리섬유 강화플라스틱(FRP), 지오그리드(geogrid) 및 금속 판재 중 적어도 하나를 포함하는 보강재를 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다른 형태에 따르면, 뒷채움 구간의 전방에 설치된 교대를 포함하는 하부 구조물; 및 주행 방향으로 연장되어 상기 하부 구조물의 상부에 설치되는 상부 구조물을 포함하며, 상기 상부 구조물의 단부는 상기 뒷채움 구간의 상부에 위치되도록 상기 교대의 후방으로 일정길이 연장된 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 상부 구조물은 적어도 하나 이상의 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 주행 방향과 수직한 방향으로 나란하게 조립한 것을 특징으로 한다.
더 바람직하게는, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 주행방향과 수직한 방향으로 삽입된 강선에 의해 연결되고, 상기 강선은 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 상부 및 하부에 각각 삽입된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 구조물의 단부에는 상기 뒷채움 구간의 상부에 설치되는 접속 슬래브가 연결되고, 상기 상부 구조물의 단부는 상기 접속 슬래브가 안착될 수 있도록 상기 접속 슬래브의 저면으로 연장된 연장부를 구비한 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 교대의 상부에는 상단보가 설치되고, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 저면에 상기 상단보의 전방에 결합되도록 돌출된 단턱을 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 a) 프리캐스트 블록을 적층하거나 콘크리트를 현장 타설하여 교대를 형성하고, 상기 교대의 후방에 보강토를 다짐 토공하여 뒷채움 구간을 형성하는 단계; b) 상기 교대의 상부에 상기 뒤채움 구간의 상부로 일정길이 연장된 적어도 하나 이상의 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 설치하는 단계; 및 c) 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 내부에 삽입된 강선을 서로 연결하고, 강선 연결부에 충전재를 주입하여 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 조립하는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 a단계는, 상기 교대의 상부에 상단보를 타설하는 단계를 더 포함하고, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 저면에 단턱을 구비하여 상기 상단보의 전방에 결합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 c단계 이후에, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부에 상기 뒷채움 구간의 상부에 설치되는 접속 슬래브를 연결하는 단계를 더 포함하고, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부는 상기 접속 슬래브가 안착될 수 있도록 상기 접속 슬래브의 저면으로 연장된 연장부가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 현장 타설 및 양생 과정을 생략함으로써, 시공의 편의성을 증대시키고, 공사기간을 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 프리캐스트 블록들의 중공부에 철근 및 모르타르를 이용한 내부 기둥을 채용함으로써, 블록간 거동을 일체화시켜 전면 벽체를 내력 벽체로 형성할 수 있어, 블록간의 부등 침하를 방지하고, 벽체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 보강토 내부에 수평방향으로 보강재를 매설함으로써, 연직 하중 및 잔류침하에 의한 보강토의 수평방향의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 뒷채움 구간의 상부로 연장되어 설치된 상부 구조물에 의해, 뒷채움 구간이 침하되어 교대 상단 부근에서 뒷채움 구간의 처짐이 발생하여도, 교대 상단 부근에서 발생될 수 있는 단차 또는 요철을 확실하게 방지할 수 있으며, 이에 따라 교량의 도로 주행성을 개선할 수 있다.
도 1은 일반적인 슬래브 형식의 교량을 도시한 도면,
도 2는 일반적인 라멘식 교량을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 도시한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 도시한 정면도,
도 5는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 프리캐스트 블록을 도시한 평면도,
도 6a 내지 도 6e는 도 4에 도시된 프리캐스트 블록의 다른 형태들을 도시한 평면도,
도 7은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 시공 상태를 도시한 도면,
도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 공법을 도시한 플로우 차트,
도 9a 내지 도 10e는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 공법을 순서대로 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량의 구조를 도시한 도면,
도 11a 및 도 11b는 도 10의 A부분을 확대 도시한 단면도,
도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량의 상부 구조물의 형태들을 도시한 단면도,
도 13은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법을 도시한 플로우 차트,
도 14a 내지 도 14e는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법을 순서대로 도시한 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체, 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 및 이의 공법의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 아래에서 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 구성요소를 지칭하는 용어들은 각각의 구성요소들의 기능을 고려하여 명명된 것이므로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 안 될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 도시한 정면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 프리캐스트 블록을 도시한 평면도이고, 도 6a 내지 도 6e는 도 4에 도시된 프리캐스트 블록의 다른 형태들을 도시한 평면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 시공 상태를 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체는 전면 벽체(110), 전면 벽체(110)를 지지하는 내부 기둥(120), 전면 벽체(110)의 후방에 채워지는 보강토(130) 및 보강토(130) 내부에 설치되어 보강토의 변형을 방지하는 보강재(140)를 포함한다.
전면 벽체(110)는 옹벽의 전면 또는 교량(라멘식 교량)의 교대 부분으로서, 복수의 프리캐스트(precast) 블록(111)이 적층되어 형성된다. 이 프리캐스트 블록(111)은 중심에 중공부(112)를 구비하며, 지반에 매설 또는 타설된 기초대(101)의 상부에 순차적으로 적층되어 옹벽의 전면 벽체(110)를 형성한다.
구체적으로, 프리캐스트 블록(111)은 도 7에 도시된 것처럼 수평방향으로 하나의 층이 형성되도록 설치된 후, 도 4에 도시된 것처럼, 상기 하나의 층의 상부의 순차적으로 또 하나의 층이 형성되도록 적층되어 전면 벽체(110)를 형성한다.
내부 기둥(120)은 프리캐스트 블록(111)의 중공부(112)에 내설되어 전면 벽체(110)를 지지한다. 여기서, 내부 기둥(120)은 프리캐스트 블록(111)의 중공부(112)에 철근(121)을 내설한 후, 모르타르(122)를 충진하여 형성되는 것이 바람직하다.
이 내부 기둥(120)은 프리캐스트 블록(111)에 의해 전면 벽체(110)가 완성된 후, 최상단의 프리캐스트 블록(111)의 중공부(112)에 철근(121)을 내설하고, 모르타르(122)를 충진함으로써, 완성된다.
보강토(130)는 프리캐스트 블록(111), 즉 전면 벽체(110)의 후방에 채워져 다짐 토공되는 부분으로서, 프리캐스트 블록(111)이 수평방향으로 하나의 층으로 형성되면, 이 하나의 층의 높이에 맞추어 전면 벽체(110)의 후방에 채워진다. 그리고, 보강토(130)는 프리캐스트 블록(111)에 의해 순차적으로 층이 형성될 때마다, 그 높이에 맞추어 전면 벽체(110)의 후방에 채워진다.
보강재(140)는 수평방향으로 일정한 간격을 이루며 보강토(130)의 내부에 설치되어 보강토(130)가 연직하중이나 잔류침하에 의해 수평방향으로 변형되는 것을 방지하는 역할을 한다. 구체적으로, 보강재(140)는 도 7에 도시된 것처럼 프리캐스트 블록(111)이 하나의 층으로 형성된 후, 프리캐스트 블록(111)의 후방, 즉 보강토(130)가 채워질 공간의 바닥에 서로 일정간격 이격되어 배치된다.
바람직하게는, 보강재(130)는 일반적인 금속 판재를 사용할 수 있지만, 시공의 편의성 및 보강토의 수평방향 변형을 최소화하기 위해 유리섬유 강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics)이나 지오그리드(geogrid)를 사용할 수 있다.
한편, 전면 벽체(110)를 형성하는 프리캐스트 블록(111)은 도 6a 내지 도 6e에 도시된 것처럼, 그 중공부(112)의 형상이 사각형, 타원형, 원형, 및 다각형 등의 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
바람직하게는 도 5에 도시된 것처럼, 프리캐스트 블록(111)은 중심의 중공부(112) 이외에 양측 단부에 각각 측방향으로 개방된 홈(113)을 구비할 수 있다. 이 홈(113)은 중심의 중공부(112)를 절반으로 자른 형태와 동일하며, 인접한 프리캐스트 블록(111)의 홈과 결합되어 중심의 중공부(112)와 동일한 형태의 중공부를 형성한다.
상기한 프리캐스트 블록(111)의 양측 단부에 형성된 홈(113)은 인접한 프리캐스트 블록(111)의 홈과 결합되어 하나의 중공부를 형성하기 때문에, 철근(121) 및 모르타르(122)로 이루어진 내부 기둥(120)이 형성되는 공간이 된다. 따라서, 인접한 프리캐스트 블록(111)들은 모르타르(122)의 고착에 의해 견고하게 결합될 수 있다.
바람직하게는 도 4에 도시된 바와 같이, 전면 벽체(110)는 프리캐스트 블록(111)에 의해 형성된 복수의 층들 중 하부 층의 프리캐스트 블록과 상부 층의 프리캐스트 블록이 교차적으로 형성된다. 즉, 하부 층의 프리캐스트 블록의 중심에 구비된 중공부(112)와 상부층의 프리캐스트 블록의 인접한 홈(113)들이 형성한 중공부가 일치되도록 하부 층과 상부 층이 교차된다. 이러한 프리캐스트 블록(111)의 교차 적층 방식에 의해 전면 벽체(110)의 연직 하중에 의한 수평방향으로의 저항을 감소시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체는 종래의 콘크리트 타설을 이용하여 옹벽의 전면 벽체를 형성하는 대신, 프리캐스트 블록(111)을 적층하여 전면 벽체(110)를 형성함으로써, 시공의 편의성을 증대시키고, 공사 기간을 단축할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 프리캐스트 블록(111)의 중공부(112)에 철근(121) 및 모르타르(122)로 이루어진 내부 기둥(120)을 내설함으로써, 전면 벽체(110)의 블록간 거동을 일체화시켜 연직 하중에 대한 저항 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 이러한 내부 기둥(120)은 프리캐스트 블록간의 부등 침하를 방지하고, 블록의 일체화를 통해 전면 벽체의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
그리고, 보강토(130) 내부에 수평방향으로 매설된 보강재(140)는 보강토(130)의 연직 하중 및 잔류침하에 의한 보강토의 수평방향의 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 공법을 도시한 플로우 차트이고, 도 9a 내지 도 9e는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 공법을 순서대로 도시한 도면이다.
도 3 내지 도 9e을 참조하여 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 공법을 설명한다.
먼저, 기초대(101)를 지반(100)에 매설하거나 타설한 후, 이 기초대(101) 상부에 프리캐스트 볼록(111)을 수평방향으로 나란하게 설치하여 하나의 층이 형성되도록 한다(단계 100, 도 9a 참조).
이어서, 지반(100)의 상부에 즉, 프리캐스트 블록(111)의 후방에 프리캐스트 블록(111)의 높이만큼 보강토(130)를 채운 후, 다짐 토공을 실시한다(단계 200, 도 9b 참조). 이때, 다짐 토공되는 보강토(130)는 후술되는 보강재(140)의 설치 공간을 확보하기 위해 프리캐스트 블록(111)보다 약간 낮게 채워질 수 있다.
상술한 단계 100과 단계 200에 의해 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 하나의 층이 형성된 후, 보강토(130)의 상부에 보강재(140)를 설치한다(단계 300, 도 9c 참조). 이 보강재(140)는 프리캐스트 볼록(111)의 후방을 향하여 서로 일정간격 이격되어 설치될 수 있고, 도면에 도시하지는 않았지만, 하나의 판재로서 설치될 수도 있다. 여기서, 보강재(140)로는 전술한 것처럼, 금속 판재, 유리섬유 강화플라스틱(FRP; Fiber Reinforced Plastics) 또는 지오그리드(geogrid)가 사용될 수 있다.
계속해서, 상술한 단계 100 내지 단계 300을 반복하여 옹벽을 이루는 복수의 층이 순차적으로 형성되도록 한다(단계 400, 도 9d 참조). 구체적으로, 하나의 층을 이루고 있는 프리캐스트 블록(111)의 상부에 전술한 교차 적층 방식으로 프리캐스트 블록(111)을 적층하여 하부 층의 중공부(112)와 상부 층의 홈(113)이 일치되도록 한다. 그리고, 새롭게 적층된 프리캐스트 블록(111)의 후방에 다시 보강토(130)를 채우고 다진 후, 그 상부에 보강재(140)를 설치한다.
이러한 작업을 반복하면, 조립식 옹벽의 전면 벽체(110)가 완성된다. 전면 벽체(110)가 완성되면, 최상부에 적층된 프리캐스트 블록(111)의 중공부들(112)에 철근(121)을 내설한 후, 모르타르(122)를 충진하여 내부 기둥을 형성한다(단계 500, 도 9e 참조).
이와 같은 단계들이 완료되면, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체의 시공이 완료된다. 이러한 조립식 옹벽 및 그 공법은 건물 자체의 옹벽을 시공하는 경우 또는 교량의 교대를 시공하는 경우에 모두 적용될 수 있는 것이다.
도 10은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량의 구조를 도시한 도면이고, 도 11a 및 도 11b는 도 10의 A부분을 확대 도시한 단면도이며, 도 12a 내지 도 12c는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량의 상부 구조물의 형태들을 도시한 단면도이다.
도 10 내지 도 12c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량은 3 ~ 15m 정도의 하천이나 계곡 또는 하부 도로를 건너기 위해 설치되는 구조물로서, 교대, 또는 교대와 교각을 포함하는 하부 구조물(200)과 하부 구조물(200)의 상부에 설치되는 상부 구조물(300)을 포함하여 이루어진다.
하부 구조물(200)은 교량의 상부 구조물(300)을 지지하는 한 쌍의 교대(210)를 포함하며, 이 교대(210)의 후방에는 토사를 채운 후 다짐 토공한 뒷채움 구간(220)이 형성된다. 즉, 교대(210)는 뒷채움 구간(220)의 전방에 설치되어 뒷채움 구간(220)의 전면 벽체를 형성한다.
상부 구조물(200)은 보 형태의 구조물로서, 한 쌍의 교대(210) 사이의 도로나 통로의 주행방향과 나란하게 연장되어 하부 구조물, 즉 교대(210)의 상부에 설치된다.
여기서, 상부 구조물(300)의 단부는 뒷채움 구간(220)의 상부에 위치되도록 교대(210)의 후방으로 일정길이 연장된 길이를 갖는다.
이와 같이, 뒷채움 구간(220)의 상부로 연장된 상부 구조물(300)에 의해, 교대(210)의 상단과 뒷채움 구간(220)이 만나는 부분에서 상부 구조물(300)과 뒷채움 구간(220)의 상부에 설치되는 접속 슬래브(320) 사이의 단절 형태를 방지할 수 있다. 따라서, 시간이 지남에 따라 뒷채움 구간(220)이 침하되어 교대(210) 상단 부근에서 뒷채움 구간(220)의 처짐이 발생하여도, 이 처짐 부위의 상부에는 일체로 연장된 상부 구조물(300)에 의해 종래와 같이 교대 상단 부근에서 발생되었던 단차 또는 요철을 확실하게 방지할 수 있으며, 이에 따라 교량을 지나는 차량의 도로 주행성을 개선할 수 있다.
바람직하게는, 상부 구조물(300)은 적어도 하나 이상의 프리캐스트 슬래브(precast slab) 또는 프리캐스트 거더(precast girder)로 이루어질 수 있으며, 이 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 하부 도로(230)의 주행 방향과 수직한 방향으로, 즉 옆으로 나란하게 조립되어 상부 구조물(300)을 형성할 수 있다.
이때, 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 포함하는 상부 구조물(300)은 그 주행방향과 수직한 방향, 즉 상부 구조물(300)의 폭방향으로 삽입된 강선(310)에 의해 연결된다. 그리고 이 강선(310)은 상부 구조물(300)의 견고한 결합을 위해 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 상면 및 하면과 인접한 부분에 서로 나란하게 삽입되어 설치될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량은 복수의 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 조립하여 상부 구조물(300)을 형성하기 때문에, 콘크리트의 현장 타설 및 양생 과정을 생략함으로써, 시공의 편의성을 증대시키고, 공사기간을 단축할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량에 사용되는 상부 구조물(300)은 교량의 길이에 따라 도 12a 내지 도 12c에 도시된 충실 슬래브(300a), 중공 슬래브(300b), 중공 거더(300c) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.
구체적으로, 교량의 길이가 3 ~ 6m 정도의 소형인 경우에는 상부 구조물(300)의 하중이 작기 때문에, 그 내부가 모두 충진된 충실 슬래브(300a)를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 교량의 길이가 6 ~ 9m 정도의 중형인 경우에는 상부 구조물(300)의 하중이 비교적 크기 때문에, 내부에 중공부(301)를 구비한 중공 슬래브(300b)를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 교량의 길이가 10 ~ 15m 정도의 대형인 경우에는 중공 슬래브(300b) 자체의 부피로 인해 시공이 어려울 수 있기 때문에, 중공 슬래브(300b)에 비해 폭이 작은 중공 거더(300c)를 사용하는 것이 바람직하다.
상부 구조물(300)의 조립이 완료된 후에 상부 구조물(300)의 단부에는 접속 슬래브(320)가 연결된다. 이 접속 슬래브(300)는 앵커 바(anchor bar)와 같은 체결 수단을 통해 상부 구조물(300)과 결합되고, 뒷채움 구간(220)의 상부에 설치되어 상부 구조물(300)과 함께 도로를 형성한다.
바람직하게는, 상부 구조물(300)의 단부는 접속 슬래브(320)가 안착되어 연결될 수 있도록 접속 슬래브(320)의 저면으로 연장된 연장부(330)를 구비한다. 따라서, 접속 슬래브(320)와 상부 구조물(300)이 최대한 일직선상에 위치될 수 있다.
한편, 교대(210)의 상부에는 상부 구조물(300)의 길이방향과 수직한 방향으로 상단보(240)가 설치될 수 있고, 이 상단보(240)는 후술되는 상부 구조물(300)과의 결합을 위해 시공 현장에서 콘크리트로 타설하여 형성된다. 그리고, 상부 구조물(300), 즉 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 그 저면에 상단보(240)의 전방에 결합되도록 돌출된 단턱(340)을 구비한다.
도 11a를 참조하면, 상단보(240)는 전면히 함몰된 홈을 구비하고, 상부 구조물(300)은 이 함몰 홈에 안착되어 끼워지는 단턱(340)을 구비할 수 있다. 또한, 도 11b를 참조하면, 상단보(240)는 단순한 블록 형태로 형성되고, 상부 구조물(300)은 이 상단보의 전방에 접촉되어 결합되는 단턱(340)을 구비할 수 있다.
따라서, 교대(210)의 상부에 설치되는 상부 구조물(300)이 정확한 위치에 안착되어 견고하게 설치될 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법을 도시한 플로우 차트이고, 도 14a 내지 도 14e는 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법을 순서대로 도시한 도면으로서, 도 13 내지 도 14e를 참조하여, 본 발명에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법의 바람직한 실시예를 설명한다.
먼저, 교량의 하부 구조물을 형성하기 위해 교대(210)를 형성하고, 교대(210)의 후방에 보강토를 다짐 토공하여 뒷채움 구간(220)을 형성한다(단계 1100, 도 14a 참조)을 적층하여 형성될 수 있다. 본 발명의 목적을 고려하면, 시공의 편의성 및 공사간의 단축을 위해 프리캐스트 블록을 적층하여 교대(210)를 형성하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 하부 구조물의 형성 단계(단계 1100)는 기초대(201)를 지반에 매설하거나 타설한 후, 이 기초대(201) 상부에 프리캐스트 볼록(211)을 수평방향으로 나란하게 설치하여 하나의 층이 형성되도록 한다. 여기서, 프리캐스트 블록(211)은 중심에 중공부를 구비하며, 이 중공부는 후술되는 철근(212) 및 모르타르(213)(도 11a 및 도 11b 참조)의 삽입 공간이 된다. 즉, 프리캐스트 블록(211)은 전술한 프리캐스트 블록(111)과 동일한 구성이다. 이어서, 지반의 상부에 즉, 프리캐스트 블록(211)의 후방에 프리캐스트 블록의 높이만큼 보강토(221)를 채운 후, 다짐 토공을 실시한다. 그리고 나서, 보강토(221)의 상부에 보강재(222)를 설치한다. 계속해서, 하나의 층을 이루고 있는 프리캐스트 블록(211)의 상부에 다시 프리캐스트 블록(211)을 교차적으로 적층한다. 그리고, 새롭게 적층된 프리캐스트 블록(211)의 후방에 다시 보강토(221)를 채우고 다진 후, 그 상부에 보강재(222)를 설치한다. 이러한 작업을 반복하면, 교대(210)의 뼈대가 완성된다. 교대(210)의 뼈대가 완성되면, 최상부에 적층된 프리캐스트 블록(211)의 중공부들에 철근(212)을 내설한 후, 모르타르(213)를 충진하여 교대(210)를 완성한다.
교대(210)가 완성되면, 교대(210)의 상부에 상단보(240)를 형성한다(단계 1200, 도 14b 참조). 이 상단보(240)는 상부 구조물(300)과의 결합을 위해 시공 현장에서 콘크리트로 타설하여 형성된다.
이어서, 교대(210)의 상부에 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 교량의 폭방향으로 나란하게 설치하여 상부 구조물(300)을 형성한다(단계 1300, 도 14c 참조). 여기서, 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 그 단부가 뒷채움 구간(220)의 상부에 위치되도록 교대(210)의 후방으로 일정길이 연장된 길이를 갖는다.
따라서, 교대(210)의 상단과 뒷채움 구간(220)이 만나는 부분에서 구조물(300)과 뒷채움 구간(220)의 상부에 설치되는 접속 슬래브(320) 사이의 단절 형태를 방지할 수 있다. 이러한 구조에 의해, 시간이 지남에 따라 뒷채움 구간(220)이 침하되어 교대(210) 상단 부근에서 뒷채움 구간(220)의 처짐이 발생하여도, 이 처짐 부위의 상부에는 일체로 연장된 상부 구조물(300)에 의해 종래와 같이 교대 상단 부근에서 발생되었던 단차 또는 요철을 확실하게 방지할 수 있으며, 이에 따라 교량을 지나는 차량의 도로 주행성을 개선할 수 있다.
한편, 상부 구조물(300), 즉 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 그 저면에 상단보(240)의 전방에 결합되도록 돌출된 단턱(340)을 구비한다. 따라서, 교대(210)의 상부에 설치되는 상부 구조물(300)이 정확한 위치에 안착되어 견고하게 설치될 수 있다.
단계 1300이 완료되면, 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 내부에 삽입된 강선(310)을 서로 연결하고, 이 강선(310)의 연결부에 충전재(311)를 주입하여 상부 구조물(300)을 조립한다(단계 1400, 도 14d 참조).
그리고, 상부 구조물(300)의 단부에 접속 슬래브(300)를 연결한다(단계 1500, 도 14e 참조). 이 접속 슬래브(320)는 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부에 연결되어 뒷채움 구간(220)의 상부에 설치되는 부재로서, 교량 외측의 도로와 연결되는 부분이다.
여기서, 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부에는 접속 슬래브(320)가 안착될 수 있도록 접속 슬래브(320)의 저면으로 연장된 연장부(330)가 구비되어 있다. 따라서, 교대(210)의 상부에 설치되는 상부 구조물(300)이 정확한 위치에 안착되어 설치될 수 있다.
이상에서 설명된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여준 것에 불과하며, 본 발명의 보호 범위는 이하 특허청구범위에 의하여 해석되어야 마땅할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것인 바, 본 발명과 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 지반 101: 기초대
110: 전면 벽체 111: 프리캐스트 블록
112: 중공부 113: 홈
120: 내부 기둥 121: 철근
122: 모르타르 130: 보강토
140: 보강재
200: 하부 구조물 201: 기초대
210: 교대 211: 프리캐스트 블록
212: 철근 213: 모르타르
220: 뒷채움 구간 221: 보강토
222: 보강재 230: 하부 도로
240: 상단보 300: 상부 구조물
310: 강선 320: 접속 슬래브
330: 연장부 340: 단턱

Claims (6)

  1. 중심에 중공부를 구비한 복수의 프리캐스트 블록을 지반에 설치된 기초대의 상부에 하나의 층을 이루도록 수평방향으로 설치한 후, 상기 하나의 층 위에 또 하나의 층이 순차적으로 형성되도록 상기 프리캐스트 블록을 적층하여 형성한 전면 벽체;
    상기 프리캐스트 블록의 중공부에 내설된 내부 기둥;
    상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 채워지는 보강토; 및
    상기 프리캐스트 블록의 적층 높이에 맞추어 순차적으로 상기 전면 벽체의 후방에 수평방향으로 설치되는 보강재를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프리캐스트 블록은 양측 단부에 각각 측방향으로 개방된 홈을 구비하고, 상기 홈은 인접한 프리캐스트 블록의 홈과 결합되어 상기 프리캐스트 블록의 중심에 구비된 중공부와 동일한 중공부를 형성하고,
    상기 전면 벽체는 하부 층의 프리캐스트 블록의 중심에 구비된 중공부와 상부 층의 프리캐스트 블록의 홈이 일치되도록 각 층을 교차적으로 형성하며,
    상기 내부 기둥은 상기 프리캐스트 블록의 중공부에 철근을 내설한 후, 모르타르를 충진하여 형성한 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체.
  3. a) 지반의 기초대 상부에 하나의 층이 형성되도록 중공부를 구비한 프리캐스트 블록을 설치하는 단계;
    b) 상기 프리캐스트 블록의 후방에 상기 프리캐스트 블록의 높이만큼 보강토를 채우고 다지는 단계;
    c) 상기 프리캐스트 블럭의 후방에 채워진 보강토 상부에 보강재를 설치하는 단계;
    d) 상기 a 단계, 상기 b단계 및 상기 c단계를 반복하여 하부 층의 프리캐스트 블록과 상부 층의 프리캐스트 블록이 서로 교차되도록 적층함으로써, 복수의 층이 순차적으로 형성된 전면 벽체를 형성하는 단계; 및
    e) 상기 프리캐스트 벽체의 중공부에 철근을 내설한 후, 모르타르를 충진하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체 공법.
  4. 제1항에 따른 프리캐스트 블록 벽체를 포함하는 하부 구조물; 및
    주행 방향으로 연장되어 상기 하부 구조물의 상부에 설치되는 상부 구조물을 포함하며,
    상기 상부 구조물의 단부는 상기 뒷채움 구간의 상부에 위치되도록 상기 교대의 후방으로 일정길이 연장되고,
    상기 상부 구조물의 단부에는 상기 프리캐스트 블록 벽체의 후방 상부에 설치되는 접속 슬래브가 연결되고, 상기 상부 구조물의 단부는 상기 접속 슬래브가 안착될 수 있도록 상기 접속 슬래브의 저면으로 연장된 연장부를 구비하며,
    상기 교대의 상부에는 상단보가 설치되고, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더는 저면에 상기 상단보의 전방에 결합되도록 돌출된 단턱을 구비한 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량.
  5. a) 프리캐스트 블록을 적층하거나 콘크리트를 타설하여 교대를 형성하고, 상기 교대의 상부에 콘크리트를 타설하여 상단보를 형성하고, 상기 교대의 후방에 보강토를 다짐 토공하여 뒷채움 구간을 형성하는 단계;
    b) 상기 교대의 상부에 상기 뒤채움 구간으로 일정길이 연장되고, 저면에 단턱을 구비한 적어도 하나 이상의 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 상기 상단보의 전방에 결합하는 단계; 및
    c) 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 내부에 삽입된 강선을 서로 연결하고, 강선 연결부에 충전재를 주입하여 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더를 조립하는 단계를 포함하는 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 c단계 이후에, 상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부에 상기 뒷채움 구간의 상부에 설치되는 접속 슬래브를 연결하는 단계를 더 포함하고,
    상기 프리캐스트 슬래브 또는 프리캐스트 거더의 단부는 상기 접속 슬래브가 안착될 수 있도록 상기 접속 슬래브의 저면으로 연장된 연장부가 구비된 것을 특징으로 하는 프리캐스트 블록 벽체를 이용한 내민식 슬래브 교량 공법.
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