KR20180057768A

KR20180057768A - 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법

Info

Publication number: KR20180057768A
Application number: KR1020160155200A
Authority: KR
Inventors: 김희성; 이종순; 노형민; 김종현
Original assignee: 현대건설주식회사
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-31
Also published as: KR101945598B1

Abstract

본 발명은 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는 상면에 기둥주철근이 돌출되게 설치된 교각 기둥; 상기 기둥주철근이 관통하는 관통공이 형성된 프리캐스트 피어캡; 상기 교각 기둥 상면에 배치되고, 상기 프리캐스트 피어캡을 거치하는 버팀대; 상기 기둥주철근이 상기 관통공의 일측에서 타측으로 관통하여 돌출되는, 상기 프리캐스트 피어캡 관통공의 타측을 막는 커버; 상기 교각 기둥과 상기 프리캐스트 피어캡의 연결 부위 측면에 설치되는 연결부 거푸집; 그라우팅재 양생시, 공극을 제거하기 위해 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 에어 밴트와 에어벤트를 막는 커버;및 상기 그라우팅재 압출/주입을 위해, 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 그라우팅 주입구;를 포함하여 구성되고, 상기 그라우팅주입구를 통하여 상기 연결부 거푸집 내부로 펌프를 이용하여 그라우트재를 압출하는 것을, 특징으로 하는 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면 사이 그라우트 접합 장치에 관한 것이다.

Description

조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법{BONDING APPARATUS AND CONSTRUCTUCTION METHOD OF BETWEEN THE PRECASE PIER CAP AND BRIDGE PIER FOR FAST CONSTRUCTION OF CONNECTING SET BRIDGE}

본 발명은 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법에 대한 것이다

보다 상세하게는, PC 피어캡과 교각 기둥 상면 사이의 접합공간을, 밀폐하여 접합공간 내부로 그라우트재를 압출, 가압 시공함으로써, 교각기둥접합면과 PC 피어캡접합면과 그라우트재와 접착력을 향상시킬 수 있는 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법에 관한 것이다.

프리캐스트 피어캡 시공법은, 교량의 하부 구조물인 교각 상부의 피어캡 구조물을, 프리캐스트 공법으로 미리 성형한 것을 사용하는 교각 시공법이다. 현장 타설 공법에 비해서, 교각 상부에서의 거푸집 작업이 최소화 되고, 교각의 급속 시공이 가능하여, 전체 교각 시공 기간을 단축 할 수 있다.

도 1에는 현장 타설 시공법을 이용한 피어캡 시공 사진이며, 도 2는 프리캐스트 피어캡(PC 피어캡) 시공법을 이용한 피어캡 양중상태 사진을 나타내었다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 피어캡의 현장 타설 시공법은, 수m에서 수십m의 교각 상공에서 복잡한 형태의 피어캡 구조물을 제작하기 위한 거푸집 작업을 수행해야 한다. 지면에서의 시공보다 어려운 상황들이 많고, 시공 기간이 길어질 수 있다. 또한 교각 기둥 시공 완료후에 피어캡 시공이 가능하므로, 교량의 급속 시공이 필요할 경우에는 적합하지 않은 공법이다.

도 2에 나타낸 PC 피어캡 시공법에 의한 PC 피어캡 양중 상태의 사진을 나타내었다. 지상에서 제작된 PC 피어캡 구조물을, 교각 기둥의 상부 상면에 양중하는 단계이다. 복잡한 형상의 피어캡 구조물을 높은 상공에서 제작하기 위한 여러 단계를 거치지 않아도 되며, 복수개의 교각 기중에 대한 일괄 시공도 가능하여, 급속 시공에 매우 효율적인 시공법이다.

도 3에는 일반적인 PC 피어캡 시공법의 개념도를 도시하였다. PC 피어캡(20)을 교각 기둥 (10) 상부에 시공하는 것은, 교각 기둥 주철근(을 PC 피어캡에 삽입하고, PC 피어캡과 교각 상면의 콘크리트 수평면들의 연직방향 접합부는 그라우팅으로 접합한다. 이때 접합부의 접합력은 그라우트 성능과 시공법에 따라서 달라지게 되는데, 일반적으로 PC 피어캡이 양중된 상태에서 진행될 수 밖에 없기 때문에, 접합부의 접합력은 높지 못하다. 특히 교각 상면에 대응하는 PC 피어캡 하면의 그라우트 접합력을 보장하기 쉽지 않다.

따라서 교량 시공에 있어서 PC 피어캡 시공시, PC 피어캡과 교각 기중의 접합면내, 수평면들의 연직방향 접합부에서, 그라우트재의 접착력을 향상시키기 위한 새로운 시공 장치와 방법이 필요하다.

PC 피어캡 시공시 수평접합면들과 그라우트재의 접착력 부족 현상은 공법의 특이성 때문에 나타나는 것이다. PC 피어캡을 양중한 상태에서 그라우팅 작업이 진행되기 때문에, 특히 PC 피어캡 하면에 그라우트재가 인가하는 압력은 낮을 수 밖에 없다. 따라서 PC 피어캡 과 교각 상부의 접합부의 그라우팅 시공시, 고압 그라우팅 이 가능한 그라우팅 접합 장치와 이를 이용한 시공 방법을 이용하며, PC 피어캡 과 교각 상부의 접합면과 그라우트재의 접착력을 향상 시킬 수 있을 것이다.

한국 공개특허 10-2014-0027701 한국 공개특허 10-2013-0048081

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, PC 피어캡과 교각 기둥 상면 사이의 접합공간을, 밀폐하여 접합공간 내부로 그라우트재를 압출, 가압 시공함으로써, 교각기둥접합면과 PC 피어캡접합면과 그라우트재와 접착력을 향상시킬 수 있는 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명에 일 실시예에 따르면, 그라우트재를 압출하며, 그라우트재의 압력을 실시간 모니터링하면고, 그라우트재의 압력값에 따라 그라우트 압출 펌프의 펌핑 압력을 제어하는 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은 상면에 기둥주철근이 돌출되게 설치된 교각 기둥; 상기 기둥주철근이 관통하는 관통공이 형성된 프리캐스트 피어캡; 상기 교각 기둥 상면에 배치되고, 상기 프리캐스트 피어캡을 거치하는 버팀대; 상기 기둥주철근이 상기 관통공의 일측에서 타측으로 관통하여 돌출되는, 상기 프리캐스트 피어캡 관통공의 타측을 막는 커버; 상기 교각 기둥과 상기 프리캐스트 피어캡의 연결 부위 측면에 설치되는 연결부 거푸집; 그라우팅재 양생시, 공극을 제거하기 위해 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 에어 밴트와 에어벤트를 막는 커버;및 상기 그라우팅재 압출/주입을 위해, 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 그라우팅 주입구;를 포함하여 구성되고, 상기 그라우팅주입구를 통하여 상기 연결부 거푸집 내부로 펌프를 이용하여 그라우트재를 압출하는 것을, 특징으로 하는 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면 사이 그라우트 접합 장치를 제공함으로써 달성 될 수 있다.

또한, 상기 교각 기둥 상면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면 각각에 전단키;가 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 교각 기둥 상면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면 각각에 거친 표면; 이 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 시공시, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 버팀대의 일부 또는 전체에 탄성 구조를 적용한 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 거푸집의 상기 밀폐공간측 일면에 탄성 구조체를 배치한 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 프리캐스트 피어캡 하면과 상기 관통공 내측면 중 적어도 하나에 설치되는 압력 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다

또한, 상기 압력 센서의 압력값을 측정하는 측정부, 상기 압력값과 미리 설정된 압력 기준값을 비교하여 상기 펌프의 압력 조절값을 결정하는 판단부, 및 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 펌프조절부를 구비하는, 접합부압력제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 프리캐스트 피어캡의 무게를 기반으로, 상기 압력 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 할 수 있다.

또한, 상기 압력 기준값이, 상기 프리캐스트 피어캡 무게보다 크게 설정되도록, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 거푸집 외부에서 상기 교각 기둥 상면과, 상기 프리캐스트 피어캡 하면 사이의 이격 거리를 측정할 수 있는 접합부 높이 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 접합부 높이 측정부의 접합부 높이 측정값을 입력받는 측정부, 상기 접합부 높이 측정값과 미리 설정된 접합부 높이 기준값을 비교하여 상기 펌프의 압력 조절값을 결정하는 판단부, 및 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 펌프조절부를 구비하는, 접합부압력제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 접합부 높이 기준값이, 상기 버팀대 높이보다 작게 설정되도록, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은 조립식 교각 시스템의 급속 시공 방법에 있어서,상면에 기둥주철근이 돌출되도록 교각 기둥을 설치하는 단계; 상기 기둥주철근이 관통하는 관통공을 구비하는 프리캐스트 피어캡 제작하는 단계; 상기 관통공 내면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면에, 압력 센서를 설치하는 단계; 상기 프리캐스트 피어캡을 거치하는 버팀대를 상기 교각 기둥 상면에 배치하는 단계; 상기 기둥주철근이 상기 관통공의 일측에서 타측으로 관통하고, 상기 프리캐스트 피어캡이 상기 버팀대 위에 거치되는 단계; 상기 관통구의 타측을 커버로 밀봉하는 단계; 상기 교각 기둥과 상기 프리캐스트 연결부위 측면에 연결부 거푸집을 설치하는 단계; 상기 연결부 거푸집에 형성된 그라우팅재 주입구를 통하여, 그라우팅재를 압출하는 단계; 측정부는 상기 압력 센서로부터 압력 측정 값을 입력 받는 단계; 판단부는 상기 압력측정값과 미리 설정된 압력 기준값을 비교하여, 상기 펌프의 압력조절값을 결정하는 단계; 펌프조절부는 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 단계; 상기 그라우팅재를 양생하는 단계;를 포함하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치를 이용한 프리캐스트 피어캡 구조의 교각 시공 방법을 제공함으로써 달성 될 수 있다 .

본 발명의 일실시예에 따르면, PC 피어캡과 교각 기둥 상면 사이의 접합공간을, 밀폐하여 접합공간 내부로 그라우트재를 압출, 가압 시공함으로써, 교각기둥접합면과 PC 피어캡접합면과 그라우트재와 접착력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 일 실시예에 따르면, 그라우트재를 압출하며, 그라우트재의 압력을 실시간 모니터링하면고, 그라우트재의 압력값에 따라 그라우트 압출 펌프의 펌핑 압력을 제어할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1. 현장 타설 시공법을 이용한 피어캡 시공 사진
도 2. 프리캐스트 피어캡(PC 피어캡) 시공법을 이용한 피어캡 양중상태 사진
도 3. 일반적인 PC 피어캡 시공법의 개념도.
도 4. 본 발명의 일 실시에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법의 기본 개념도
도 5. 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법의 시공 순서
도 6. 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치에서 버팀대 대체용 돌출턱 구조
도 7. 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치에 적용되는 전단키와 거칠기 처리된 접합면
도 8. 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서와 상압재를 이용한 실시간 압력 제어를 통한, 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법과 접합공간압력제어시스템의 구성도
도 9. 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서와 상압재를 이용한 실시간 압력 제어를 통한, 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법의 흐름도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법은, 교량의 교각 시공에서 PC 피어캡 공법을 적용할 때 PC 피어캡과 교각의 접합부의 그라우트 접착력을 높이기 위한 장치 시공 방법이다.

도 4는 본 발명의 일 실시에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법을 도시하였다.

도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한, 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치는, 버팀대(31), 에어벤트(32)와 펌프주입구(34)를 구비한 거푸집(31) 및 커버(33)로 구성될 수 있음을 알 수 있다.

버팀대(31)는 교각기둥접합면(11)에 배치되어, PC 피어캡(20)을 지지하며, 기둥주철근(12)은 관통공(22)을 관통하여 배치된다. 버팀대(31)에 의해 형성되는 PC 피어캡(20)과 교각 기둥 사이의 접합공간(30)가 형성되고, 거푸집(32)은 접합공간(30)를 측면에 배치된다. 거푸집(32)에 형성된 펌프주입공(34)은 접합공간(30)로 그라우트재를 압출하기 위한 통로이며, 에어밴트(35)는 접합공간(30)로 그라우트재가 압출될 때, 접합공간(30)로부터 공기가 배출되는 통로이다. 그라우팅재가 접합공간(30)에 충진되면, 커버(33)와 에어벤트(32)를 막아 접합공간(30)을 밀폐한다. 밀폐된 연결공간(30)으로 펌프를 이용한 그라우트 압출을 계속 유지하여, 접합공간(30)에서 그라우트재의 압력을 상승시킨다.

따라서 본 발명의 일 실시예따른 그라우트 접합 장치와 시공 방법은, PC 피어캡(20)과 교각 기둥(10) 상면 사이의 접합공간(30)을, 밀폐하여 접합공간(30) 내부로 그라우트재를 압출, 가압 시공함으로써, 교각기둥접합면(11)과 PC 피어캡접합면(21)과 그라우트재와 접착력을 향상시킬 수 있는 기술적 특징을 갖게 된다.

도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법의 시공 순서를 도시하였다.

교각 기둥(10)이 설치되며, 교각기둥접합면(11)에 적어도 하나 이상의 기둥주철근(12)이 돌출되어 설치된다. 교각 기둥(10)의 교각기둥접합면(11)에 버팀대(31)가 설치되며 버팀대(31)는 재질이 강성일 수 있으며, 일부 또는 전체에 탄성재질을 적용하거나, 탄성 구조체를 구비할 수 있다. PC 피어캡(20)을 버팀대(31)에 거치하여, PC피어캡접합면(21)과 교각기둥접합면(11) 사이에 접합공간(30)을 형성한다. PC 피어캡(20)에는 기둥주철근(12)이 관통하는 관통공(22)이 구비되고, 기둥주철근(12)는 관통공(22)을 관통하여 설치된다.

에어벤트(32)와 그라우트 펌프주입공(34)이 구비된 거푸집(31)이 접합공간(30) 둘레에 설치된다. 거푸집(31)는 PC 피어캡(20) 측면에서 교각기둥(10) 측면을 모두 접하도록 배치되고, 접합공간(30)의 압력을 견딜 수 있는 내압성능을 갖도록 설치된다. 거푸집(31) 시공 후 펌프주입공(34)을 통하여, 적절한 농도로 조절된 그라우트재를 주입한다. 이때 그라우트재의 농도는, 교각기둥접합면(11)과 PC 피어캡접합면(21)의 구조 및 표면 거칠기, 관통공(22)의 직경, 접합공간의 높이 및 설계상 필요한, 접합공간(30)내 그라우트재의 압력에 따라서 조절될 수 있다.

그라우팅 시공을 진행하여, 접합공간(30)에 그라우트재가 충진되면서, 에어벤트(32)로 내부 공기가 방출되고, 접합공간에 그라우트재가 충진되면, 에어벤트(32)와 관통공(22)으로 그라우팅재가 분출된다. 에어 벤트(32)와 관통공(22)을 커버(33)로 막아 접합공간(30)을 밀폐 시킨다. 밀폐된 접합공간(30)으로 펌프주입공(34)을 통하여, 그라우트재를 계속 압출하여, 접합공간(30) 내부의 그라우트재의 압력을 상승시킨다. 즉, 접합공간(30)에서 그라우트재의 압력력을 상승시키는 가 시공을 함으로써, 그라우트재와 접합면(11,21)의 접착력을 개선의 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 앞서 언급한 본 발명의 일 실시예에 따른 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법은, 교량의 급속 시공을 가능하게 하는 PC 피어캡 시공법의 장점을 유지하고, 그라우트 성능을 개선할 수 있는 장점이 있다.

도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치에서 버팀대 대체용 돌출턱 구조를 도시 하였다. 교각기둥접합부(11)와 PC피어캡접합부(21)에 각각 이격 방지용 턱이 서로 형상 맞춤 되도록 돌출 형성되고, 각 이격방지용 턱의 돌출 높이를 조절하여, 버팀대(31)를 대체할 수 있다. 또한, 접합공간(30)의 그라우트재 압력이 높아져서, 완전히 양생되지 않은 그라우트재에 의해 PC 피어캡(20)이 부유하는 상태에서, 교각기둥(10)과 PC 피어캡(20)의 수평 이격을 최소화 할 수 있다.

또한 교각기둥접합부(11)와 PC피어캡접합부(21) 전단키 구조와 표면 거칠기 처리하여 그라우트 접착력을 더 향상 시킬 수 있다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치에 적용되는 전단키와 거칠기 처리된 접합면을 도시한 것이다. 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법은, 교각기둥접합면(11)과 PC 피어캡 접합면(21)에서의 그라우트 접착력을 향상하기 위한 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이 접합면(11, 21)에 전단키와 거친 표면을 형성하여, 접착력과 전단 응력을 더 향상 시킬 수 있다. 또한 사용하는 접합공간(30)에 압출되는 그라우트재의 농도에 따라, 거친 표면의 거칠기를 조절할 수 있다.

에어 벤트(32)는 PC 피어캡 접합면(21)에 인접한 거푸집 상산에 형성된다. 그라우트재의 농도를 조절함으로써, 그라우트재 양생시 접합공간(30) 내부의 공극이, 에어벤트로 방출 될 수 있다. PC 피어캡 접합면(21)를 기울어지게 제작하여, 그라우트 압출 및 양생시, 관통공(22) 또는 에어 벤트(35)를 통하여 공극이 제거될 수 있다.

도 8에는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서와 상압재를 이용한 실시간 압력 제어를 통한, 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법과 접합공간압력제어시스템의 구성도를 도시 하였다. 앞서 언급한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법은 밀폐된 접합공간(30)에 그라우트재를 고압을 압출하고 양생하는 것으로, 그라우트를 압출하는 고압 펌프의 제어가 중요하다. 즉, 주입된 그라우트재의 압력을 유지 하는 방법과 기준이 접합면(11, 21)에서의 그라우트 성능을 결정한다. 도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 접합 장치 및 시공 방법에서는 PC 피어캡 접합면(21)과 관통공(22)에 적어도 하나 이상의 압력 센서를 배치한다.

또한, PC 피어캡 상부에는 추가 상재 압력을 가해주기 위한 상압재(40)를 배치할 수 있다. 커버(33)를 이용해서 접합공간(30)를 밀폐하여, 내부 그라우트재의 압력이 상승하면, 그 압력이 PC 피어캡의 자중보다 커질 수 있다. 이 경우에 PC 피이캡 접합면(21)에 인가되는 그라우트재의 압력이, 최적 접착력에 필요한 최소 압력에 미치지 못할 수 있다. 따라서 상압재(40)를 PC 피어캡 상부에 거치하여, 추가 상재 압력을 인가함으로써, 접합면(11, 21)에서의 그라우트재 접착력을 더 향상 시킬 수 있다.

PC 피어캡 접합면(21)에 배치된 압력센서(51)에서 측정되는 압력값은, PC 피어캡(20)의 자중압에 의한 것이므로, PC 피어캡의 자중압보다 클 수 없다. 이 압력값이 PC 피어캡(20)의 자중압과 동일하다는 의미는, PC 피어캡(20)이 완전히 양생되지 않아서, 유체인 그라우트재에 의해 부유 상태라는 의미이다. 거푸집(32)의 내압성은 교각기둥(10)의 측면방향으로는 효과적이지만, 연직방향으로는 효과적이지 못하다. 따라서 계속 그라우트 압출 펌프가 계속 압력을 인가할 경우에, 내압성을 갖도록 설치된 거푸집(31)이 파괴되지 않는다면, 접합공간(30)에 주입되는 그라우트재는의 양이 늘어나고, 두 접합면(11,21) 사이의 이격 높이는 늘어난다. 하지만 접합공간(30)의 그라우트재 압력은 더 늘어나지 않기 때문에, 접합면(11,21) 압력값은 더 높아지지 않으며, 접착력이 더 높아질 수 없다.

날씨와 같은 시공 환경과, 모든 구조물의 형태와 재질 상태에 따라서, 접합면(11,21)에서의 필요 압력은 PC 피어캡(20)의 자중압보다 더 높을 수 있다. 따라서, 압력 센서를 이용한 접합공간 압력 제어는 본 발명에 의한 그라우트 접합장치 및 시공방법의 현장 적용을 위한 중요한 구성이 될 수 있다.

도 8에 도시된 접합 공간 압력 제어 시스템의 구성도는, 그라우트 압출 단계에서 그라우트 압출 펌프 조절 단계까지의, 제어 원리를 도시하고 있다. 그라우트 압출 압력이 상승하여, 접합공간(30)에 충진된 그라우트재의 상승하면, 압력 센서(51)의 측정 압력이 상승한다. 압력 센서(51)에서 압력을 측정하는 측정부(52)에서 압력값을 측정하면, 압력값과 압력 기준값을 비교 판단하는 판단부(53)에서 압력조절값을 결정한다. 즉, 접합공간(30)의 그라우트재 압력이 일정할때, PC 피어캡 접합면(21)에 배치된 압력 센서(51)의 압력값이, PC 피어캡의 자중에 근접하면, PC 피어캡이 그라우트재에 부유된 상태에 근접한다는 것을 의미한다. 따라서 압력값이 PC 피어캡 자중압값에 근접하면, 상압재(40)를 설치하여 PC 피어캡이 부유상태가 되는 것을 방지한다. PC 피어캡 접합면(21)에 설치된 압력 센서(51)의 압력이, 최적 그라우트 성능을 확보하기 위해 필요한 설계압력에 도달하면, 판단부(53)는 그라우트 압출 펌프의 압력을 조절하여, 그 압력을 일정하게 유지되도록 한다.

접합공간(30) 내부의 압력을 일정한 압력으로 유지하기 위한 방법은, 버팀대(31)에 탄성 구조를 적용하여도 구현이 가능하다. 도 8에 본 발명의 일 실시예에 따른 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공방법에서 탄성체가 구비된 버팀보(31)를 이용한 접합공간내 압력 유지 방법을 도시하였다. 도 8에 도시한 바와 같이 접합공간(30)의 그라우트재 압력은 버팀보(31)의 높이 변화를 확인함으로써 제어가 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이, 접합공간(30)의 그라우트재 압력이 높아져서, PC 피어캡(20)이 부유상태가 되고, 그라우트재의 압출을 계속하면, PC 피어캡 접합부(21)와 교각 기둥접합부(11)의 이격높이가 늘어난다. 탄성 구조를 구비한 버팀대(31)에, 탄성구조의 연직 방향 길이 변화를 측정할 수 있는 길이 측정센서를 구비하고, 그 길이 변화의 시간적 추이를 확인함으로써, 접합공간(30)의 그라우트재 압력을 일정하게 유지할 수 있다.

도 9에는 본 발명의 일 실시예에 따른 압력 센서와 상압재를 이용한 실시간 압력 제어를 통한, 조립식 교각 시스템의 급속시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각기둥 상면 사이 그라우트 접합장치 및 시공 방법의 흐름도를 도시하였다. 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 그라우트 시공 방법은, PC 피어캡(20)을 교각 기둥(10) 상부에 배치하여 거푸집(31)를 설치하고, 그라우트재를 압출한다. 그라우트재가 접합공간(30)에 충진되는 과정에서 에어벤트(32)와 관통공(22)으로 접합공간(30)의 공기가 방출되고, 그라우트재가 완전히 충진되면, 에어벤트(32)와 PC 피어캡 상부의 관통공(22)을 커버로 막아 접합공간(30)을 밀폐시킨다. 그라우트재를 계속 압출하면 접합공간(30)의 압력이 상승하며, 압력 센서를 모니터링 하여 압력 기준값과 실시간 비교한다. 압력 측정값이 압력 기준값 보다 작고, PC 피어캡의 자중압에 접근하면, 상압재를 거치하며 그라우팅 압출 펌프를 계속 가압한다. 압력 기준값에 압력 측정값이 접근하면, 접합공간(30)내 압력을 압력 기준값에서 유지되도록 그라우트 압출 펌프의 압력을 조절하면서 양생한다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10. 교각 기둥
11. 교각 기둥 주철근
20. PC 피어캡
21. PC 피어캡 접합부
22. 교각 기둥 주철근관통공
30. 접합공간
31. 거푸집
32. 에어벤트
33. 커버
34. 펌프주입공
40. 상압재
50. 접합부압력제어시스템
51. 압력 센서
52. 측정부
53. 판단부

Claims

상면에 기둥주철근이 돌출되게 설치된 교각 기둥;
상기 기둥주철근이 관통하는 관통공이 형성된 프리캐스트 피어캡;
상기 교각 기둥 상면에 배치되고, 상기 프리캐스트 피어캡을 거치하는 버팀대;
상기 기둥주철근이 상기 관통공의 일측에서 타측으로 관통하여 돌출되는, 상기 프리캐스트 피어캡 관통공의 타측을 막는 커버;
상기 교각 기둥과 상기 프리캐스트 피어캡의 연결 부위 측면에 설치되는 연결부 거푸집;
그라우팅재 양생시, 공극을 제거하기 위해 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 에어 밴트와 에어벤트를 막는 커버;및
상기 그라우팅재 압출/주입을 위해, 상기 연결부 거푸집에 관통 형성되는 그라우팅 주입구;를 포함하여 구성되고,
상기 그라우팅주입구를 통하여 상기 연결부 거푸집 내부로 펌프를 이용하여 그라우트재를 압출하는 것을, 특징으로 하는 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면 사이 그라우트 접합 장치
제1항에 있어서,
상기 교각 기둥 상면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면 각각에 전단키;가 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 교각 기둥 상면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면 각각에 거친 표면;이 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제1항에 있어서,
시공시, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 버팀대의 일부 또는 전체에 탄성 구조를 적용한 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 거푸집의 상기 밀폐공간측 일면에 탄성 구조체를 배치한 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제1항에 있어서,
상기 프리캐스트 피어캡 하면과 상기 관통공 내측면 중 적어도 하나에 설치되는 압력 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치.
제7항에 있어서,
상기 압력 센서의 압력값을 측정하는 측정부, 상기 압력값과 미리 설정된 압력 기준값을 비교하여 상기 펌프의 압력 조절값을 결정하는 판단부, 및 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 펌프조절부를 구비하는, 접합부압력제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
제8항에 있어서,
상기 프리캐스트 피어캡의 무게를 기반으로, 상기 압력 기준값을 설정하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
제9항에 있어서,
상기 압력 기준값이, 상기 프리캐스트 피어캡 무게보다 크게 설정되도록, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
제5항에 있어서,
상기 거푸집 외부에서 상기 교각 기둥 상면과, 상기 프리캐스트 피어캡 하면 사이의 이격 거리를 측정할 수 있는 접합부 높이 측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
제11항에 있어서,
상기 접합부 높이 측정부의 접합부 높이 측정값을 입력받는 측정부, 상기 접합부 높이 측정값과 미리 설정된 접합부 높이 기준값을 비교하여 상기 펌프의 압력 조절값을 결정하는 판단부, 및 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 펌프조절부를 구비하는, 접합부압력제어시스템을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
제13항에 있어서,
상기 접합부 높이 기준값이, 상기 버팀대 높이보다 작게 설정되도록, 상기 프리캐스트 피어캡 상부에 거치되는 상압재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치
조립식 교각 시스템의 급속 시공 방법에 있어서,
상면에 기둥주철근이 돌출되도록 교각 기둥을 설치하는 단계;
상기 기둥주철근이 관통하는 관통공을 구비하는 프리캐스트 피어캡 제작하는 단계;
상기 관통공 내면과 상기 프리캐스트 피어캡 하면에, 압력 센서를 설치하는 단계;
상기 프리캐스트 피어캡을 거치하는 버팀대를 상기 교각 기둥 상면에 배치하는 단계;
상기 기둥주철근이 상기 관통공의 일측에서 타측으로 관통하고, 상기 프리캐스트 피어캡이 상기 버팀대 위에 거치되는 단계;
상기 관통구의 타측을 커버로 밀봉하는 단계;
상기 교각 기둥과 상기 프리캐스트 연결부위 측면에 연결부 거푸집을 설치하는 단계;
상기 연결부 거푸집에 형성된 그라우팅재 주입구를 통하여, 그라우팅재를 압출하는 단계;
감지부는 상기 압력 센서로부터 압력 측정 값을 입력 받는 단계;
판단부는 상기 압력측정값과 미리 설정된 압력 기준값을 비교하여, 상기 펌프의 압력조절값을 결정하는 단계;
펌프조절부는 상기 압력 조절값을 기반으로 상기 펌프의 그라우트 압출 압력을 조절하는 단계;
상기 그라우팅재를 양생하는 단계;를 포함하는 조립식 교각 시스템의 급속 시공을 위한 프리캐스트 피어캡과 교각 기둥 상면사이 그라우트 접합 장치를 이용한 프리캐스트 피어캡 구조의 교각 시공 방법.