KR20160004710A - Pc 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법 - Google Patents

Pc 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법 Download PDF

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KR20160004710A
KR20160004710A KR1020140083554A KR20140083554A KR20160004710A KR 20160004710 A KR20160004710 A KR 20160004710A KR 1020140083554 A KR1020140083554 A KR 1020140083554A KR 20140083554 A KR20140083554 A KR 20140083554A KR 20160004710 A KR20160004710 A KR 20160004710A
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고태훈
황선근
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한국철도기술연구원
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
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Abstract

하부 프리캐스트 세그먼트의 매립 인서트에 고장력 볼트를 체결하여 상부 프리캐스트 세그먼트의 매립 연결박스와 결합한 후, 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 일체화시킴으로써, 기존의 용접부위의 미발생으로 인한 철근의 변형이 없고, 또한, 고장력 볼트를 사용하여 균일한 품질을 확보할 수 있으며, 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트의 이음매부를 일체화함으로써 내구성을 향상시킬 수 있고, 힌지를 제거할 수 있으므로 철근량을 절감시킬 수 있는, PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법이 제공된다.

Description

PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법 {JOINT APPARATUS OF UPPER AND BOTTOM PRECAST SEGMENT FOR PRECAST BOX CULVERT, AND CONSTRUCTION METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 PC 박스용 이음매에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 예컨대 저심도 철도시스템에서 철도터널 시공을 위한 PC(Prestressed Concrete 또는 Precast Concrete) 박스(Box,Culvert)의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트의 이음매를 체결하기 위한 이음매 장치 및 그 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 대도시의 경우 유동 인구수가 수십만에 달하고 있어, 대중교통 수단의 이용을 권장하고 있는 현실에서 시민이 가장 많이 사용하고 있으며 일시에 많은 수의 인구 유동이 가능토록 하는 것이 도시철도이다.
이와 같은 도시철도 시스템의 진화되는 과정은 여러 단계로 변화되었는데, 처음의 도시철도는 노면에서 운행하기 시작했으나, 도시가 복잡해짐에 따라 타 교통수단의 운행에서 걸림돌로 작용했고, 이로 인해 교통 혼잡 유발, 소음과 진동 등의 문제점으로 인해 도시민의 혐오 시설로 전락하게 되었다. 이에 따라 소음과 진동, 도시혼잡 등의 문제를 해결할 수 있는 지하철로 트렌드(Trend)가 바뀌게 되었지만, 막대한 건설비, 유해한 미세먼지, 환승 문제 등이 대두되었다.
또한, 지하철의 문제점을 해결하기 위해 지하철에 비해 경제적인 고가 경전철시스템이 보편화되었으나, 수송수요에 비해 막대한 건설비, 도시미관 저해, 소음과 진동 등 모든 문제점을 해결하지 못하고 있다.
특히, 종래의 지하철 등의 운행 등을 위한 터널과 같은 지하구조물을 축조하기 위해서는 다수의 대구경 강관을 지중에서 터널 길이방향으로 압입한 후에 강관 내부에 콘크리트를 타설하고, 타설된 콘크리트의 양생이 완료된 후에 굴착 가능한 깊이까지 굴착하는 방법을 주로 사용하였다. 이러한 작업시 강관 내에 거푸집을 설치한 후의 철근조립 및 콘크리트를 타설하기 위한 작업 공간이 협소하여 작업환경이 악화됨과 동시에 공사기간의 지연 및 공사비용 증가와 같은 문제점들이 있었다. 또한, 종래 터널 공사는 공사범위가 넓어 공사기간 동안 주변의 도로교통을 혼잡하게 하는 문제점도 있다. 또한, 최근에는 고심도화 되는 추세에 따라 건설비가 크게 증가하고 있는 실정이다.
전술한 문제점을 해결하기 위해서 최근 저심도 도시철도 시스템의 개발이 이루어지고 있고, 이러한 저심도 도시철도 시스템은 도로 상면에서부터 대략 지하 5~7m에 건설하고, 급곡선, 급구배 주행이 가능한 지하철도로서, 고가 경전철 대비 저비용으로 지하에 건설하여 도시미관, 소음과 진동, 접근성과 쾌적성, 편의성 등이 향상된 고효율의 신개념 도시철도 시스템이다.
이와 관련된 선행 기술로서, 대한민국 공개특허번호 제2014-434호에는 "저심도 도시철도 터널의 시공방법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1을 참조하여 설명한다.
도 1은 일반적인 저심도 도시철도 터널의 설치 개념도이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 저심도 도시철도 터널(10)은 도시철도, 특히, 트램과 같은 경전철 등의 차량(14)이 운행되는 도로의 기능을 하는 것으로, 지하 5 ~ 7m 깊이에 터널(10)을 형성하여 지하로 교통수단인 도시철도가 운행되도록 한다.
특히, 저심도 도시철도 터널(10)을 지상의 도로면(11)에 설치하는 경우, 도로 안쪽의 인도(12)에 설치되는 버스정류소(13) 등을 통한 승객의 환승이 용이해지는 장점을 가진다. 이때, 승객의 편리한 환승이 가능하도록 하기 위해서는 인도(12)와 저심도 도시철도 터널(10)의 승강장(15) 사이의 이동이 원활해지도록 하기 위해 계단(16)을 설치하거나 에스컬레이터 또는 엘리베이터를 설치 운영할 수 있다.
따라서 승객은 현재의 위치에서 원하는 방향으로 운행되는 교통수단을 선택적으로 승강할 수 있게 된다. 특히, 저심도 도시철도 터널(10)은 지상에서 수직 하방으로 5 ~ 7m에 불과하므로 지상에서 저심도 도시철도 터널(10)의 승강장(15)으로의 이동시간이 매우 짧다. 또한, 이와 같은 저심도 도시철도 터널(10)은 내부에 경전철 등의 차량(14)이 이동할 수 있는 통로가 길이방향으로 관통되게 형성되는 구조물을 연속적으로 연결한다.
이러한 저심도 도시철도 터널(10)은, 저심도 도시철도 터널 공사를 위해 설치되는 구조물을 사전에 제작된 것을 사용할 수 있고, 가시설을 반복적으로 재사용할 수 있어 공사기간을 단축시킬 수 있으며, 경제성 역시 뛰어날 뿐만 아니라, 터널의 단면적을 줄임으로써 공사 중에 차로의 잠식을 최소화하여 지상의 도로교통 혼잡을 완화시킬 수 있다.
한편, 도 2a 내지 도 2c는 각각 일반적인 지하 경전철 시스템, 저심도 철도시스템 및 PC 박스를 나타내는 도면으로서, 도 2a는 일반적인 지하 경전철 시스템의 철도터널(20)을 나타내고 있고, 도 2b는 저심도 철도시스템(30)을 나타내며, 도 2c는 도 2b에 도시된 PC 박스(40)를 나타낸다.
도 2c에 도시된 바와 같이, 저심도 철도시스템(30)의 PC 박스(40)는 하부 프리캐스트 세그먼트(41) 상에 상부 프리캐스트 세그먼트(42)를 결합하여 일체화시키는데, 통상적으로, 전단키 이음매부를 사용하고 있다.
한편, 프리캐스트 콘크리트(PC) 박스 가설은 현장 타설식 박스에 비해 많은 장점과 경제적인 효율성에 힘입어 그동안 활발한 연구가 이루어져 왔다. 건설 분야에서의 프리캐스트 콘크리트 공법은 일반 공업제품과 같이 부품화하여 구조물 부재를 공장 생산하여 현장에서 조립 설치함으로써 구조물의 고품질화 및 반복적인 대량생산으로 원가절감과 건식화 시공으로 인한 공정의 단순화와 공기가 단축되는 이점을 지니고 있다.
또한, 이러한 프리캐스트 콘크리트 공법은 현장에서 거푸집 설치공사를 생략 할 수 있는 등 현장작업을 최소화 할 수 있고, 공정의 분리가 가능하여 주 공정이 전체 공정을 지연시키는 일을 방지할 수 있는 장점을 가지고 있다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 기술에 따른 PC 박스의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 전단 연결하는 것을 나타내는 도면으로서, 도 3a는 전단키 이음매부의 측면도이고, 도 3b는 전단키 이음매부의 정면도이다.
도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 PC 박스의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트의 전단키 이음매부는, 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트(41, 42)의 암수 전단키로 연결되고, 무수축몰탈을 충진하여 형성된다.
이러한 전단키 이음매부를 구비한 PC 박스는 추가적인 체결장치가 필요 없으므로 시공성을 향상시킬 수 있고, 이음매부 매립장치가 없으므로 경제적 시공이 가능하다. 또한, 이러한 전단키 이음매부는 저심도에서는 무관하나 상재토피가 높아질수록 부재두께가 상승한다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 전단키 이음매부를 구비한 PC 박스는 단지 암수 전단키로만 연결되므로 내구성이 떨어질 수 있다는 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제2007-77824호(공개일: 2007년 7월 30일), 발명의 명칭: "볼트 체결 구조를 갖는 프리캐스트 콘크리트 박스 암거의 시공 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1076009호(출원일: 2009년 5월 19일), 발명의 명칭: "프리캐스트 콘크리트 박스 암거의 이음부 고정장치" 대한민국 공개특허번호 제2014-434호(공개일: 2014년 1월 3일), 발명의 명칭: "저심도 도시철도 터널의 시공방법" 대한민국 공개특허번호 제2013-85772호(공개일: 2013년 7월 30일), 발명의 명칭: "저심도 지하 연속 구조물 시공을 위한 흙막이 구조" 대한민국 등록특허번호 제10-1266113호(출원일: 2012년 8월 28일), 발명의 명칭: "압입체의 이음부 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-971200호(출원일: 2009년 11월 13일), 발명의 명칭: "연결강재를 이용한 프리캐스트 조립식 박스형 구조물 시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1060571호(출원일: 2011년 3월 9일), 발명의 명칭: "박스형 추진관 연결구조물 및 이의 시공 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-1168633호(출원일: 2011년 9월 26일), 발명의 명칭: "분리형 세그먼트 지중압입체 및 이를 이용한 지중구조물 시공방법" 일본 공개특허번호 제2004-183441호(공개일: 2004년 7월 2일), 발명의 명칭: "지하도의 시공 방법"
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 예컨대 저심도 철도터널의 PC 박스에 있어서, 하부 프리캐스트 세그먼트의 매립 인서트에 고장력 볼트를 체결하여 상부 프리캐스트 세그먼트의 매립 연결박스와 결합한 후 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 일체화시킴으로써, 기존의 용접부위의 미발생으로 인한 철근의 변형이 없고, 고장력 볼트를 사용하여 균일한 품질을 확보할 수 있는, PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트 이음매부를 일체화함으로써 내구성을 향상시킬 수 있고, 힌지를 제거할 수 있으므로 철근량을 절감시킬 수 있는, PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치 및 그 시공 방법을 제공하기 위한 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치는, PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치에 있어서, 매립 인서트가 프리캐스트 형성된 하부 프리캐스트 세그먼트; 상기 하부 프리캐스트 세그먼트의 매립 인서트에 삽입 고정되는 고장력 볼트; 상기 하부 프리캐스트 세그먼트에 대응하여 상기 하부 프리캐스트 세그먼트 상에 적층 조립되어 PC 박스를 형성하는 상부 프리캐스트 세그먼트; 및 상기 고장력 볼트가 삽입 체결될 수 있도록 볼트 인입구 및 볼트 체결구를 구비하며, 상기 상부 프리캐스트 세그먼트에 매립 형성되는 매립 연결박스를 포함하되, 상기 고장력 볼트는 상기 매립 연결박스 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트의 이음매가 접합되어 일체화되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 매립 연결박스는, 상기 고장력 볼트가 삽입되어 체결될 수 있도록 볼트 인입구 및 볼트 체결구가 형성된 박스 본체; 및 상기 박스 본체의 양측에 부착되어 상기 상부 프리캐스트 세그먼트 내에 매립되는 강봉을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 매립 연결박스는 그라우트재가 주입되는 그라우트 스틸박스이고, 상기 고장력 볼트가 슬라이드 방식으로 체결될 수 있다.
여기서, 상기 고장력 볼트는 상기 매립 연결박스의 볼트 인입구에 삽입되고, 상기 고장력 볼트가 상기 매립 연결박스의 볼트 체결구로 이동하도록 세그먼트 운반장치를 사용하여 상기 상부 프리캐스트 세그먼트를 이동시킴에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트의 이음매가 접합되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 하부 프리캐스트 세그먼트에 형성된 매립 인서트는 상기 고장력 볼트가 볼트 체결되는 소켓일 수 있다.
여기서, 상기 고장력 볼트는 머리부 및 볼트부로 이루어지고, 상기 볼트부는 상기 매립 인서트인 소켓에 볼트 체결되고, 상기 머리부는 상기 매립 연결박스의 볼트 인입구에 삽입된 후 볼트 체결구로 이동하는 것을 특징으로 한다.
한편, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법은, a) PC 박스용 매립 인서트가 형성된 하부 프리캐스트 세그먼트를 거치하는 단계; b) 상기 하부 프리캐스트 세그먼트에 형성된 매립 인서트에 고장력 볼트를 체결하는 단계; c) 매립 연결박스가 기형성된 상부 프리캐스트 세그먼트를 상기 하부 프리캐스트 세그먼트 상에 거치하는 단계; d) 상기 매립 연결박스의 볼트 인입구에 상기 하부 프리캐스트 세그먼트의 고장력 볼트가 삽입되도록 정렬하는 단계; 및 e) 상기 고장력 볼트가 상기 매립 연결박스의 볼트 체결구로 이동하도록 상기 상부 프리캐스트 세그먼트를 이동시켜 상기 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트의 이음매를 접합하는 단계를 포함하되, 상기 e) 단계의 고장력 볼트는 상기 매립 연결박스 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트의 이음매가 접합되어 일체화되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 하부 프리캐스트 세그먼트의 매립 인서트에 고장력 볼트를 체결하여 상부 프리캐스트 세그먼트의 매립 연결박스와 결합한 후, 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 일체화시킴으로써, 기존의 용접부위의 미발생으로 인한 철근의 변형이 없고, 또한, 고장력 볼트를 사용하여 균일한 품질을 확보할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트의 이음매부를 일체화함으로써 내구성을 향상(이음매 자체도 보강)시킬 수 있고, 힌지를 제거할 수 있으므로 철근량을 절감시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 저심도 도시철도 터널의 설치 개념도이다.
도 2a 내지 도 2c는 각각 일반적인 지하 경전철 시스템, 저심도 철도시스템 및 PC 박스를 나타내는 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 기술에 따른 PC 박스의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 전단 연결하는 것을 나타내는 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 정면도 및 상세도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 측면도 및 상세도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치에서 매립 연결박스를 나타내는 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 체결원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법의 동작흐름도이다.
도 10a 내지 도10d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법에서 프리캐스트 세그먼트 운반장치를 나타내는 도면이다. 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법에서 프리캐스트 세그먼트 운반장치에 의해 하부 프리캐스트 세그먼트 상에 상부 프리캐스트 세그먼트를 체결하는 것을 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
[PC 박스의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치]
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 정면도 및 상세도이고, 도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 측면도 및 상세도이다.
도 4a 및 도 4b, 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치는, 예컨대 저심도 철도터널(200)의 PC 박스(100)용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치로서, 하부 프리캐스트 세그먼트(110), 고장력 볼트(210), 상부 프리캐스트 세그먼트(120) 및 매립 연결박스(220)를 포함한다.
하부 프리캐스트 세그먼트(110)는 매립 인서트(111)가 프리캐스트 형성된다.
고장력 볼트(210)는 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)의 매립 인서트(111)에 삽입 고정된다.
상부 프리캐스트 세그먼트(120)는 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 대응하여 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 상에 적층 조립되어 PC 박스를 형성하게 된다.
매립 연결박스(220)는 상기 고장력 볼트(210)가 삽입 체결될 수 있도록 볼트 인입구(h1) 및 볼트 체결구(h2)를 구비하며, 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)에 매립 형성된다. 이때, 상기 매립 연결박스(220)는 그라우트재가 주입되는 그라우트 스틸박스(Steel Box)로서, 상기 고장력 볼트(210)가 슬라이드 방식으로 체결될 수 있다.
이에 따라 상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220) 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되어 일체화된다. 즉, 상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입되고, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하도록 세그먼트 운반장치(300)를 사용하여 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시킴에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합된다.
한편, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 사시도이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치에서 매립 연결박스를 나타내는 도면이며, 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치의 체결원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치에서, 상기 매립 연결박스(220)는 박스 본체(221) 및 강봉(222a, 220b)을 포함한다.
박스 본체(221)는 상기 고장력 볼트(210)가 삽입되어 체결될 수 있도록 볼트 인입구(h1) 및 볼트 체결구(h2)가 형성되고, 강봉(222a, 220b)은 상기 박스 본체(221)의 양측에 부착되어 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120) 내에 매립된다.
또한, 도 7의 a)는 매립 연결박스(220)의 측면도이고, 도 7의 b)는 평면도로서, 도 7의 a) 및 b)에 도시된 바와 같이, 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)는 상기 고장력 볼트(210)가 볼트 체결되는 소켓(Socket)일 수 있고, 상기 고장력 볼트(210)는 머리부 및 볼트부로 이루어지고, 상기 볼트부는 상기 매립 인서트(111)인 소켓에 볼트 체결되고, 상기 머리부는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구에 삽입된 후 볼트 체결구로 이동하게 된다.
따라서 상기 이음매는 PC 박스(100)의 단면 벽체 중앙부에 설치되며, 상기 PC 박스(100)의 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 매립된 매립 인서트(11)인 소켓에 연결된 고장력 볼트(110)를 상부 프리캐스트 세그먼트(120)에 매립된 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입된다.
도 8a에서, 소켓부는 매립 인서트(111)상에 볼트 체결된 고장력 볼트(210)를 나타내고, 상기 소켓부 및 상기 매립 연결박스(220) 각각의 조립 상태를 나타내고, 또한, 도 8b는 상기 소켓부가 상기 매립 연결박스(220)에 삽입 체결된 상태를 나타내고 있다.
따라서 본 발명의 실시예에 따른 저심도 철도터널의 PC 박스(100)는 체결식 이음매부를 구비한 일체형 PC 박스로서, 하부 프리캐스트 세그먼트(110)의 매립 인서트(111)에 고장력 볼트(210)를 체결하여 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 매립 연결박스(220)와 결합한 후, 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트(110, 120)를 일체화시킴으로써, 기존의 용접부위의 미발생으로 인한 철근의 변형이 없고, 또한, 고장력 볼트를 사용하여 균일한 품질을 확보할 수 있으며, 이음매부를 일체화함으로써 내구성을 향상시킬 수 있고, 힌지를 제거할 수 있으므로 철근량을 절감시킬 수 있다.
[PC 박스의 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 시공 방법]
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법의 동작흐름도이고, 도 10a 내지 도10d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법을 구체적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법은, 먼저, 도 10a에 도시된 바와 같이, 저심도 철도터널(200)의 PC 박스(100)용 매립 인서트(111)가 형성된 하부 프리캐스트 세그먼트(110)를 거치한다(S110).
다음으로, 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)에 고장력 볼트(210)를 체결한다(S120). 이때, 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)는 상기 고장력 볼트(210)가 볼트 체결되는 소켓(Socket)일 수 있다.
다음으로, 도 10c에 도시된 바와 같이, 매립 연결박스(220)가 기형성된 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 상에 거치한다(S130).
다음으로, 도 10d에 도시된 바와 같이, 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)의 고장력 볼트(210)가 삽입되도록 정렬한다(S140). 이때, 상기 매립 연결박스(220)는 그라우트재가 주입되는 그라우트 스틸박스(Steel Box)로서, 상기 고장력 볼트(210)가 슬라이드 방식으로 체결될 수 있다.
다음으로, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하도록 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시켜 상기 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트(110, 120)의 이음매를 접합한다(S150). 예를 들면, 상기 고장력 볼트(210)는 머리부 및 볼트부로 이루어지고, 상기 볼트부는 상기 매립 인서트(111)인 소켓에 볼트 체결되고, 상기 머리부는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입된 후 볼트 체결구(h2)로 이동하게 된다.
이에 따라 상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220) 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되어 일체화될 수 있다. 즉, 상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입되고, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하도록 세그먼트 운반장치(300)를 사용하여 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시킴에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합된다.
한편, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법에서 프리캐스트 세그먼트 운반장치를 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법에서 프리캐스트 세그먼트 운반장치에 의해 하부 프리캐스트 세그먼트 상에 상부 프리캐스트 세그먼트를 체결하는 것을 나타내는 도면이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매의 시공 방법에서, 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)는 세그먼트 운반장치(300)에 의해 운반되고, 상기 세그먼트 운반장치(300)는 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 하강시켜 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 상에 거치할 수 있다. 이때, 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 체결된 고장력 볼트(210)는 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구에 삽입된다.
또한, 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 세그먼트 운반장치(300)는 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 철도터널의 길이 방향으로 이동시킴에 따라 전술한 바와 같이, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하게 되고, 이에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합될 수 있다.
결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 저심도 철도터널의 PC 박스에 있어서, 하부 프리캐스트 세그먼트의 매립 인서트에 고장력 볼트를 체결하여 상부 프리캐스트 세그먼트의 매립 연결박스와 결합한 후, 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트를 일체화시킴으로써, 기존의 용접부위의 미발생으로 인한 철근의 변형이 없고, 또한, 고장력 볼트를 사용하여 균일한 품질을 확보할 수 있으며, 이음매부를 일체화함으로써 힌지를 제거할 수 있으므로 철근량을 절감시킬 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: PC 박스
200: 저심도 철도터널
110: 하부 프리캐스트 세그먼트
111: 매립 인서트(Insert)
120: 상부 프리캐스트 세그먼트
210: 고장력 볼트
220: 매립 연결박스
221: 박스 본체
222a, 222b: 강봉
300: 세그먼트 운반장치
h1: 볼트 인입부
h2: 볼트 체결부

Claims (10)

  1. PC 박스(100)용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치에 있어서,
    매립 인서트(111)가 프리캐스트 형성된 하부 프리캐스트 세그먼트(Bottom Precast Segment: 110);
    상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)의 매립 인서트(111)에 삽입 고정되는 고장력 볼트(210);
    상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 대응하여 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 상에 적층 조립되어 PC 박스를 형성하는 상부 프리캐스트 세그먼트(120); 및
    상기 고장력 볼트(210)가 삽입 체결될 수 있도록 볼트 인입구(h1) 및 볼트 체결구(h2)를 구비하며, 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)에 매립 형성되는 매립 연결박스(220)를 포함하되,
    상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220) 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 매립 연결박스(220)는,
    상기 고장력 볼트(210)가 삽입되어 체결될 수 있도록 볼트 인입구(h1) 및 볼트 체결구(h2)가 형성된 박스 본체(221); 및
    상기 박스 본체(221)의 양측에 부착되어 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120) 내에 매립되는 강봉(222a, 220b)
    를 포함하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매립 연결박스(220)는 그라우트재가 주입되는 그라우트 스틸박스이고, 상기 고장력 볼트(210)가 슬라이드 방식으로 체결되는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입되고, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하도록 세그먼트 운반장치(300)를 사용하여 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시킴에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)는 상기 고장력 볼트(210)가 볼트 체결되는 소켓(Socket)인 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고장력 볼트(210)는 머리부 및 볼트부로 이루어지고, 상기 볼트부는 상기 매립 인서트(111)인 소켓에 볼트 체결되고, 상기 머리부는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구에 삽입된 후 볼트 체결구로 이동하는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 장치.
  7. a) PC 박스(100)용 매립 인서트(111)가 형성된 하부 프리캐스트 세그먼트(110)를 거치하는 단계;
    b) 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)에 고장력 볼트(210)를 체결하는 단계;
    c) 매립 연결박스(220)가 기형성된 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 상에 거치하는 단계;
    d) 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구에 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)의 고장력 볼트(210)가 삽입되도록 정렬하는 단계; 및
    e) 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구로 이동하도록 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시켜 상기 하부 및 상부 프리캐스트 세그먼트(110, 120)의 이음매를 접합하는 단계
    를 포함하되,
    상기 e) 단계의 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220) 내에 삽입 체결되어 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되어 일체화되는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 시공 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 고장력 볼트(210)는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구(h1)에 삽입되고, 상기 고장력 볼트(210)가 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 체결구(h2)로 이동하도록 세그먼트 운반장치(300)를 사용하여 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)를 이동시킴에 따라 상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110) 및 상기 상부 프리캐스트 세그먼트(120)의 이음매가 접합되는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 시공 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 하부 프리캐스트 세그먼트(110)에 형성된 매립 인서트(111)는 상기 고장력 볼트(210)가 볼트 체결되는 소켓(Socket)인 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 시공 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 고장력 볼트(210)는 머리부 및 볼트부로 이루어지고, 상기 볼트부는 상기 매립 인서트(111)인 소켓에 볼트 체결되고, 상기 머리부는 상기 매립 연결박스(220)의 볼트 인입구에 삽입된 후 볼트 체결구로 이동하는 것을 특징으로 하는 PC 박스용 상부 및 하부 프리캐스트 세그먼트 이음매 시공 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107476334A (zh) * 2017-08-04 2017-12-15 北京建工土木工程有限公司 预制管节拼装设备及其施工方法
KR102001894B1 (ko) * 2019-02-21 2019-07-19 주식회사 지구코퍼레이션 상하분리형 프리캐스트 암거 박스 시공 방법
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KR20220063037A (ko) * 2020-11-09 2022-05-17 한국건설기술연구원 위치조절이 가능한 접합철물이 구비된 프리캐스트 구조물 및 그 시공방법

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