KR100383409B1 - 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법 - Google Patents

Abstract

본발명은 교각의 기초구조를 하상(河床)에 직접 구축하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법에 관한 것으로, 교각이 시공되는 위치로 운반되어진 케이슨들을 연결 조립하여 케이슨 조립체를 하상 착저(着底)시까지 단계적으로 침하시키는 케이슨 조립체의 조립 및 침하단계와; 하상에 착저된 케이슨 조립체 내측의 바닥면을 굴착하여 케이슨 조립체를 소정깊이로 침설시키는 침설단계와; 침설된 케이슨 조립체의 내측과 내외측 강판 사이의 공간부내에 일정높이로 수중콘크리트를 타설하여 암반상에 케이슨 조립체를 정착시키기 위한 정착단계와; 타설된 수중콘크리트 위의 케이슨 조립체 내부에 남아 있는 물을 빼내는 양수단계와; 이후 수중콘크리트 상면에 기초배근체를 조립한 다음 콘크리트를 타설하여 성형되는 기초콘크리트부의 시공단계와; 기초콘크리트부의 외부로 노출된 기초배근체에 기둥배근체를 연결하여 거푸집을 설치한 다음 소정 높이까지 단계별로 콘크리트를 타설하여 성형되는 기둥콘크리트부의 시공단계와; 이후 가물막이용으로 사용된 케이슨 조립체를 해체 분리시키는 케이슨 조립체의 분리단계;로 이루어져 가물막이용으로 사용된 케이슨 조립체를 다음 구조체의 시공에 재활용함을 특징으로 한다.

Description

강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법{Construction Method of Direct Foundation for using Caisson}

본발명은 교각의 기초구조를 직접 하상(河床)에 구축하는 우물통 기초 시공방법에 관한 것으로, 가물막이용으로 사용된 케이슨 조립체를 다음 구조체의 시공에 재활용함으로써 공사비용을 대폭 절감시켜 줄 뿐만 아니라, 공사기간도 단축시켜 주며, 또한 기초 구조부가 직접 하상에 설치됨으로 인하여 유속의 저해가 없어 강물이 신속하고 원활한 흐름이 가능하며, 또한 교각 하부구조가 연성구조의 형태로 내진에 유연성을 가짐은 물론, 그 단면형태 및 크기도 최적설계로 구축이 가능한 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법에 관한 것이다.

교량의 교각 또는 안벽등의 기초 구조부로 구축하게 되는 강재 우물통 기초 시공방법은 지지력과 수평저항력이 큰 기초 형식으로 깊은 기초에 사용되는 공법으로서, 여러 개로 분리되어 운반되어진 강재 케이슨들을 현장에서 제작 조립하여 케이슨 조립체로 건조시켜, 이 건조된 케이슨 조립체를 교각 설치위치로 운반하여 침하시켜 케이슨 조립체 내측 저면의 토사를 굴착함과 동시에 케이슨의 자중 또는 적재하중에 의하여 소정의 깊이까지 침설하여 강재 케이슨 조립체를 암반상에 정착시키고, 상기 케이슨 조립체 내부에 채움콘크리트를 충진시킴으로써 기초 구조물을 구축하는 공법이다.

이 우물통 기초 시공시 사용되는 케이슨은 교각(橋脚)에는 원형 또는 타원형의 단면형태가, 안벽(岸壁)에는 장방형의 단면형태로 제작되어지며, 주로 많이 사용되는 케이슨은 강재로 제작되어진 원통형의 철구조물로서, 그 직경이 12m∼15m이고, 높이는 3m, 4m, 5m의 크기인 단위체들을 연결 조립하여 제작한 케이슨을 사용하게 된다.

이 강재 케이슨은 수중 속에 설치되는 관계로 내외측 강판사이에 1∼2m의 간격을 두고 공간부를 형성하면서 수압을 지지하도록 트러스 구조체가 일체로 용접되어져 있으며, 한편, 최하단용으로 설치되는 강재 케이슨에는 내외측 강판이 하단부에서 일체로 연결되어 그 사이에 공간부를 형성하여 물속에서 부력을 받게 되며, 침설시 단부를 보호하기 위한 커브슈가 덧대어져 있다.

이와 같은 원통형의 강재 케이슨은 대략 12∼15m의 높이로 한꺼번에 육상에서 연결 조립하여 건조시켜 교각의 설치위치로 운반되어져 설치하게 된다.

상기와 같은 강재 케이슨 조립체에 의하여 시공되는 종래의 '우물통 기초공법'은 강재 케이슨 조립체(A)를 지상에서 한꺼번에 제작하여 교각의 기초 설치위치로 운반하여, 도1a에서 도시하는 바와 같이, 이 강재 케이슨의 내외측 강판사이의 공간부에 콘크리트(1)를 채워 침하시켜 하상(河床)(a)에 거치시킨 다음, 도1b에서 도시하는 바와 같이, 수면위로 노출된 강재 케이슨의 상단부에서 일정높이로 철근조립체 및 거푸집을 설치하여 콘크리트를 타설함으로써 강재 케이슨 조립체(A)와 콘크리트벽체(C₁)를 일체로 성형시킨다.

이후, 도1c에서 도시하는 바와 같이, 케이슨 조립체 내측의 하상 저면을 굴착하여 콘크리트 강재 케이슨 조립체(A)를 침하시킨 다음, 도1d에서 도시하는 바와 같이, 이 콘크리트벽체(C₁)의 상측에 다시 콘크리트벽체(C₂)를 연결시공하고 내측 하상 저면의 토사층(S)과 연암층(R)을 굴착하는 작업을 단계별로 반복 실시하여 콘크리트 강재 케이슨 조립체(A)를 소요 정착깊이까지 침설하여 암반상에 정착시킨 후, 정착된 콘크리트 강재 케이슨 조립체(A)의 내부 하측에 수중콘크리트(2)를 타설하여 밀폐시키고 그 위에 수용된 물을 외부로 빼낸다.

이후, 도1e에서 도시하는 바와 같이, 물을 빼낸 케이슨 조립체(A)의 내부 공간부에 모래, 자갈 또는 채움콘크리트(3)로 속채움하여 콘크리트 강재 우물통 기초구조를 구축한 후, 이 콘크리트 강재 우물통 기초의 상단에서 교각의 캡콘크리트 (4)와 일체로 시공하여 기초콘크리트부(F)를 형성하고, 그 위에 교각의 기둥콘크리트부(P)를 시공하는 방법으로 이루어지는 것이 통상적인 방법이었다.

상기와 같은 종래의 기술은 교각의 기초콘크리트부(F)를 형성함에 있어, 지상에서 한꺼번에 제작되어진 케이슨 조립체(A)가 영구적인 구조물로서 구축되어지기 때문에 케이슨 조립체를 재활용할 수 없을 뿐만 아니라, 교각 구조물 설치에 소요되는 강재 케이슨도 상당히 많이 소요되어 그에 따른 제작비용도 많이 드는 비경제적인 문제점들을 갖고 있었다.

또한, 케이슨 제작을 위하여 부수되는 작업들, 즉 소요량만큼 케이슨 조립체들을 제작장소까지 운반하여야 하고, 그 케이슨들을 소정의 단면형태로 제작 조립하여야 하므로 제작기간이 장기간 소요될 뿐만 아니라, 조립된 케이슨 조립체(A)를 육상으로부터 교각 설치위치까지 운반하는 작업이 반복되어야 하므로 공사기간의 장기화 및 공사비의 증가 등 시공작업상 비효율적인 문제점들이 많았다.

한편, 도1e에서 도시한 바와 같이, 교각의 구조적 측면에서 볼 때, 기초콘크리트부(F)의 단면구조에 있어 기초콘크리트부(F)가 하저 바닥면으로부터 수면 위까지 그 단면폭(w)과 높이(h₁)가 크게 형성되는 강성구조의 형태로 구축됨에 따라, 상시 수위를 크게 점유하게 되므로, 즉 강물이 교각의 기초 구조부에 접하는 면적이 크게 되므로 유수 저해가 발생되어 물의 흐름에 지장을 주게 되며, 특히 홍수시 등에 체류시간이 길어져서 통수가 신속하고 원활하게 이루어지지 않아 강물이 제방을 넘쳐 피해를 주는 요인이 되는 문제점도 많이 발생하였다.

또한, 교각 전체 높이에 비해 기초콘크리트부(F)의 높이가 높아지는 경우, 기초콘크리트부의 단면구조가 강성이 크게 되는 구조이어서 최적설계를 할 수 없어 경제적이지 못할 뿐만 아니라, 교각구조가 지진력이 크게 전달 작용되는 강성구조의 형태이어서 내진에도 불리한 문제점이 있었다.

이와 관련된 또다른 종래의 기술로서는 대한민국 공개특허공보 공개번호 제1999-42532호가 있는데, 이를 살펴 보면 다음과 같다.

이 기술은 '교량의 우물통 설치 건식공법'으로서, 수중의 토사층에 우물통케이슨을 설치하고 상기 우물통 케이슨 내측의 토사를 채취한 후 상기 우물통 케이슨이 연암층에 도달하면 상기 연암층을 수중발파하여 연암층 내측에 우물통 케이슨을 설치하는 우물통 케이슨 설치단계와; 상기 우물통 케이슨의 주위에 차수매트를 설치하고 우물통 케이슨의 내측에 존재하는 물을 양수펌프를 사용하여 양수하는 차수매트 설치 및 양수단계; 상기 우물통 케이슨의 내측에 존재하는 물이 양수되면 내측에 물막이 장비를 설치하는 물막이설치단계; 및 상기 우물통 케이슨의 내측에 철근을 배근하고 물막이 장비를 해체한 후 콘크리트를 타설하는 교량기초 완성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기술이 알려져 있다.

이 종래의 기술은 육상에서 한꺼번에 제작한 케이슨 조립체를 시공위치로 운반하여 침하시키고, 우물통 케이슨 내측 바닥면의 토사층의 굴착 및 연암층을 발파시켜 케이슨 조립체를 침설시켜 암반층에 정착시킨 다음, 우물통 케이슨의 주변 하저 토사층내에 차수매트를 설치하고 우물통 내측에 수용된 물을 양수하고 그 최하부에 별도의 물막이 장비를 설치하여 건식 상태에서 교량의 기초공사를 하도록 하는데 특징을 둔 기술이다.

이 종래의 기술도 역시 상기 도1a 내지 도1e에 도시된 종래의 기술과 같이, 우물통 케이슨 조립체 전체가 영구적인 구조물로서 설치되는 구조이기 때문에 케이슨 조립체들을 재활용할 수 없을 뿐만 아니라, 기초 구조부의 상단 위치가 수면상에 위치되어 상시 수위를 크게 점유하게 되므로 유속의 저해가 커서 강물의 흐름이 원활하지 못하며, 또한 지진력이 크게 전달 작용되는 강성이 큰 기초구조의 단면형태로 내진에 불리한 문제점들을 그대로 갖고 있다.

따라서, 이러한 종래 기술상의 문제점들을 해결하고자 본 발명자는 우물통기초를 직접 하상에 구축하는 시공방법을 제공함으로써 기초구축시 가물막이용으로 사용되어진 강재 케이슨 조립체를 다음 구조체의 시공에 재활용할 수 있도록 함으로써, 시공효율을 높혀 전체적인 공사비의 절감과, 공사기간의 단축을 기하고, 또한 교량의 교각 구조를 지진력이 작게 전달 작용되는 연성구조의 형태, 즉 지진력에 대하여 유연성을 갖는 내진구조의 형태로 구축함과 동시에, 유속의 저해를 최소화하는 최적설계의 교각단면 구축으로 구조적 안정성 측면에서 대단히 우수한 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법을 제안하게 되었다.

본발명의 목적은 교각의 기초구조를 하상(河床)에 직접 구축하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법을 제공함으로써, 가물막이용으로 사용되어진 케이슨 조립체를 다음 구조체의 시공에 재활용하도록 하여 공사비용의 절감과 공사기간을 단축시켜 주도록 하는데 있다.

본발명의 다른 목적은 기초 구조부를 직접 하상(河床)에 구축함으로써, 하상으로부터 기둥구조물의 설치가 가능하여 상시수위를 크게 점유하지 않게 되므로 유속의 저해가 없어 강물이 신속하고 원활하게 통수가 가능하도록 하는데 있다.

본발명의 또다른 목적은 교각 하부구조를 지진력이 작게 전달 작용되는 연성구조의 형태로 유연성을 갖게 구축함은 물론, 그 단면형태 및 크기도 최적설계로구축이 가능하여 그에 따른 공사비도 크게 절감시켜 주도록 하는데 있다.

도1a 내지 도1e는 종래의 강재 우물통 기초 시공방법에 대한 단계별 시공순서를 나타내는 도면으로서,

도1a는 강재 케이슨을 하상에 거치시킨 상태의 도면

도1b는 강재 케이슨 상측에서 콘크리트 벽체를 연결 시공하는 도면

도1c는 콘크리트 벽체로 연결된 케이슨의 침설단계를 나타내는 도면

도1d는 정착된 콘크리트 우물통내의 하측에 수중콘크리트를 타설후 물을 빼내는 상태의 도면

도1e는 콘크리트 우물통 내부를 채워 교각 기초 구조부를 완성시킨 상태의 도면

도2a 내지 도2h는 본발명의 강재 가물막이를 이용한 직접기초의 단계별 시공순서도로,

도2a는 단위 케이슨을 연결 조립한 상태의 도면

도2b는 복수의 케이슨을 단계별로 연결하고 침하시켜 하상에 착저시킨 상태

도2c는 케이슨 조립체 내측 저면을 굴착하여 케이슨 조립체를 침설시켜 암반에 정착시킨 상태

도2d는 정착된 케이슨 조립체 하측부에 수중콘크리트를 타설한 상태

도2e는 케이슨 조립체내의 물을 양수하여 외부로 빼내는 상태

도2f는 수중콘크리트상에 기초콘크리트부를 시공한 상태

도2g는 기초콘크리트부상에 기둥콘크리트부를 시공한 상태

도2h는 완성된 교량의 하부구조를 나타내는 도면

도3은 도2d의 확대도

도4는 가물막이로 사용된 케이슨 조립체를 분리시켜 다음 단계의 교각시공에 활용되는 상태를 나타내는 도면

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1:콘크리트 2:수중콘크리트 3:채움콘크리트

4:캡콘크리트 10:케이슨 조립체 11:내측강판

12:외측강판 13:트러스지지부 14:공간부

20,21:수중콘크리트 A:케이슨 조립체, S:토사층

R:암반층 C₁,C₂,C₃,C₄:콘크리트벽체 F:기초콘크리트부

P:기둥콘크리트부 a:하상(河床) w:기초구조부의 단면폭

h₁,h₂:하상으로부터의 기초높이 W₁,W₂,..:단위케이슨

본발명은 교각이 시공되는 위치로 운반되어진 케이슨들을 연결 조립하면서 하상 착저시까지 침하시키는 단계; 하상에 착저된 케이슨 조립체 내측의 바닥면을 굴착하면서 케이슨 조립체 하부를 암반내로 침설시키는 단계; 침설된 케이슨 조립체의 내측과 내외측 강판 사이의 공간부내에 일정높이로 수중콘크리트를 타설하여 하측부 케이슨 조립체를 암반상에 정착시키는 단계; 케이슨 조립체 내부의 물을 양수하여 빼내는 단계; 타설된 수중콘크리트 상면에 기초배근체를 조립하고 기초콘크리트를 타설하는 단계; 기초콘크리트부 외부로 노출된 기초배근체에 기둥배근체를 연결한 다음 기둥콘크리트를 타설하는 단계; 가물막이용으로 사용된 상측부 케이슨 조립체를 해체 분리하는 단계;를 통해 수행되는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법에 있어서,

상기 수중콘크리트를 하측부 케이슨 조립체에만 타설하되, 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이의 공간부에 타설되는 수중콘크리트를 케이슨 조립체의 내측 공간부에 타설되는 수중콘크리트보다 더 높게 타설하고,

상기 기초콘크리트를 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이에 타설된 수중콘크리트의 최상부 높이까지만 타설하여 기초콘크리트부의 높이를 낮게 형성하며,

기초콘크리트부의 상측으로 거푸집을 설치한 다음 기초콘크리트부보다 작은 단면폭을 갖는 기둥콘크리트부를 일체로 시공하여 연성구조 형태로 구축하고,

상기 기초콘크리트부와 기둥콘크리트부의 시공시 케이슨 조립체의 내측 공간부가 드라이 워크 상태에서 시공되며,

가물막이용으로 사용된 상기 상측부 케이슨 조립체의 분리시 케이슨 조립체가 외측 수압에 대한 평형을 유지하도록 케이슨 조립체 내측에 물을 주입한 다음,

케이슨 조립체를 단위 케이슨별 또는 복수개의 케이슨별로 분리시켜 다음 단계의 구조체 시공에 재활용하도록 함을 특징으로 하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법을 제공한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본발명은 하저의 유속이 느린 지형적인 여건을 갖는 도심의 대하천 횡단교량에 적합한 공법으로, 특히 교각이 설치되는 지형적인 여건이 암반이 비교적 빨리 나타나는 암반 심도가 깊지 않은 곳, 즉 기초 시공시 암반이 금방 노출되는 지형적인 여건에 적합하게 적용시킬 수 있는 시공방법으로서, 케이슨 전체가 수중하에서 영구적인 구조물로서 매설되어지는 종래기술과는 달리, 임시 구조물로서 물막이용의 기능으로만 사용된 강재 케이슨을 교각공사 완료후 분리시켜, 이 분리된 강재 케이슨을 인접한 다음 단계의 교각 기초공사에 재활용함으로써 공사기간의 단축과 공사비용을 대폭적으로 절감시켜 주는 특징을 갖고 있다.

또한, 교각의 기초 구조부가 직접 하상에 위치되고, 그 위에 기둥구조물이 구축됨으로써, 상시 수위를 크게 점유하지 않게 되므로 강물의 흐름에 지장을 주지 않아 원활한 통수가 기대될 뿐만 아니라, 교각의 기초 구조부를 지진력에 유연하게 적응하는 연성구조의 형태로 구축할 수 있으며, 그에 따라 교각의 단면 크기도 최적설계에 의하여 구축이 가능하여 공사비용의 대폭적인 절감도 기대할 수 있는 특징을 갖고 있다.

기타 케이슨 조립체내에 드라이 워크 상태의 작업조건을 제공하게 됨으로써 육상에서와 같은 작업조건으로 시공이 가능하여 시공 및 품질관리가 우수한 특징을 갖고 있다.

본발명의 실시예에 따른 시공순서에 대하여 첨부된 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.

본 발명의 기초공사에 앞서 선시공 공정으로서 교각이 설치되는 위치의 하상(=하저 바닥면)을 케이슨 착저시 평탄하게 놓이도록 잠수부에 의하여 평탄작업을 실시하여 미리 평탄면을 확보해 둔다.

이후, 육상에서 제작되어진 케이슨을 선단연결부의 고리 또는 중간부분에 와이어로 묶어 크레인선 또는 예인선에 의하여 운반하게 되는데, 첫 번째 단위케이슨 (1로드)은 본체 대부분을 수중에 두고 일부만이 수면상에 노출된 상태에서 예인하여 잔교내에 계류시키고, 이후 두번째 단위케이슨(2로드)부터는 단위케이슨별 또는 일부 케이슨 조립체를 바지선에 적재하여 교각 설치현장으로 운반하여 조립시키게 된다.

먼저, 도2a에서 도시하는 바와 같이, 운반되어진 첫 번째 단위케이슨(W₁)을 본체의 상단부가 수면상 대략 1m정도의 높이 위치에 놓이도록 셋팅시키고, 그 위에 두 번째 단위케이슨(W₂)을 연결 조립한다.

이때, 구체적으로 도시하지는 않았으나 하측 단위케이슨의 상단 플랜지부에 고무밀폐링을 얹어 놓어 케이슨 연결시 수밀성을 확보하게 되며, 하측 단위케이슨의 상부로 돌출되어 내측으로 오무려진 가이드부재에 의하여 상측 단위케이슨을 유도시켜 접근시킨 후, 내외측 연결 플랜지부의 볼트구멍들에 볼트들로 고정시킴으로써 케이슨을 서로 연결시킨다. 이 볼트구멍은 3㎜의 여유공간을 확보하기 때문에케이슨간에 작용하는 수압등의 외력에 의한 변위를 흡수할 수 있다.

이후, 도2b에서 도시하는 바와 같이, 케이슨 조립체(10)의 자중과 케이슨의 내외측 강판사이의 물을 공간부내로 주입하면서 케이슨 조립체(10)를 상단 소정높이를 남겨두고 침하시키는 케이슨 조립체의 조립 작업 및 침하를 단계적으로 반복하여 케이슨 조립체를 하상(a)에 착저시킨다.

이때, 공간부내의 물주입은 케이슨 조립체(10)의 수면상으로 돌출되는 높이를 고려하여 부력을 받도록 물주입을 조절한다.

이후, 도2c에서 도시하는 바와 같이, 하상(a)에 착저된 케이슨 조립체 내측의 바닥면을 소정깊이로 암반지지면까지 굴착하게 되는데, 크램셀 또는 커트멜 등의 장비로 수중굴착 또는 수중발파로 굴착되어진 토사 및 파쇄암석을 퍼올려 바지선등 운반선에 의하여 제거시키고 케이슨 조립체(10)를 소정깊이로 침설시킨다.

이때, 내측의 굴착작업과 케이슨 조립체의 부력을 고려하여 케이슨 조립체 (10)가 경사져 전도되지 않도록 물주입에 있어 유의하여야 한다.

이후, 도2d 및 도3에서 도시하는 바와 같이, 암반지지면까지 침설된 케이슨 조립체(10)의 내측과, 내외측강판(11)(12)과 트러스지지부(13) 사이의 공간부(14)내에 일정높이로 유동성이 좋은 수중콘크리트(20)(21)를 타설하여 케이슨 조립체 (10)를 암반층(R)에 정착시킨다.

이때, 케이슨 조립체(10)의 암반정착시 하측부 단위케이슨(W₁)에 수중콘크리트(21)를 타설함으로써 강재 단위케이슨과 함께 영구 구조물로 일체로 고정설치되어진다.

한편, 수중콘크리트를 타설하여 암반상에 영구 구조물로 고정 설치되는 하측부 단위케이슨은 암반의 심도등 하저의 지형여건에 따라 1개 또는 복수개로 고정설치할 수 있는 것임을 밝혀 둔다.

이후, 도2e에서 도시하는 바와 같이, 케이슨 조립체(10) 내측에 타설되어 성형된 수중콘크리트(20) 위의 케이슨 조립체 내부에 남아 있는 물을 양수하여 케이슨 조립체(10)의 외부로 빼내 케이슨 조립체 내부를 드라이 워크(건식)상태로 한 후, 사다리등 동바리 가설구조물을 설치하게 된다.

이후, 도2f에서 도시하는 바와 같이, 수중콘크리트(20)의 상면에 기초배근체를 조립 설치하고 콘크리트를 타설함으로써, 대부분의 기초배근체는 기초콘크리트부(F)로 매입되고, 일부는 추후 시공되는 기둥콘크리트부의 기둥배근체에 연결조립되도록 기초콘크리트부 외부로 노출시킴으로써 기초콘크리트부의 시공을 완료한다.

이때, 케이슨 조립체(10)의 일부 단위케이슨은 수중콘크리트(20)와 기초콘크리트부(F)가 일체로 되어 암반층(R)에 정착되는 고정구조물로서의 기능을 가지며, 그 이외의 케이슨들은 케이슨 조립체의 내외부를 구획하는 물막이용으로서의 기능을 하게 된다.

이후, 도2g에서 도시하는 바와 같이, 기초콘크리트부(F)의 외부로 노출된 기초배근체에 기둥배근체를 연결하여 거푸집을 설치한 다음 소정 높이까지 단계별로 콘크리트를 타설하여 기둥콘크리트부(P)를 성형시키고, 케이슨 조립체(10)의 내부에 있는 거푸집 및 동바리 가설구조물들을 제거하여 기둥콘크리트부(P)의 시공을 완료한다.

이렇게 시공완료된 교각 하부구조의 형태는 하상으로부터 기초콘크리트부(F)의 높이(h₂)가 낮게 구축되어지고, 이 기초콘크리트부(F)의 상측으로 작은 단면폭을 갖는 기둥콘크리트부(P)가 일체로 시공됨으로써 연성구조의 형태를 갖게 된다.

한편, 상기 기둥콘크리트부의 시공후, 도2h에서 도시하는 바와 같이, 수중콘크리트(20) 및 기초콘크리트부(F)와 함께 일체로 암반상에 고정구조물로 정착된 케이슨을 제외한 나머지의 케이슨 조립체, 즉 가물막이용으로 사용된 케이슨들을 해체 분리시킨다.

이 케이슨 조립체를 분리시키는 방법은 영구 구조물로 고정되어진 케이슨과의 연결부에서 한번에 분리시키는 방법 또는 상측에서 축차적으로 단위케이슨을 분리시키는 방법등 단위 케이슨별 또는 복수개의 케이슨별로 분리시키는 것이 가능함을 밝혀 둔다.

한편, 케이슨을 분리하기 전에 케이슨 조립체(10)의 내부로 물을 주입하여 케이슨 조립체의 내외부 양측에서 수압에 대한 평형을 유지하여 응력을 해제시킨 상태에서 잠수부에 의하여 연결 플랜지부의 볼트들을 풀어 해체시킨 후, 케이슨 조립체를 크레인으로 들어 올려, 다음 단계의 구조체 시공에 재활용되도록 운반하게 된다.

따라서, 가물막이용으로 사용되어 분리 해체된 케이슨 조립체(10)는 도4에서 도시하는 바와 같이, 인접한 다음 단계의 교각 공사의 구조체 시공에 재활용함으로써 시공효율을 높혀 전체적인 공사비용의 절감과 공사기간의 단축을 기대할 수 있어, 종래 케이슨이 수중속에 영구구조물로써 고정구축되어 재활용을 할 수 없었던 것과는 큰 차이를 나타낸다.

이와 같이 시공됨으로써 종래 교각의 전체 높이에 비하여 하상으로부터 수면 위까지 기초콘크리트부의 높이(h₁)가 비교적 높고 단면폭(w)이 큰 강성구조의 교각 하부구조 형태와 달리, 본발명은 교각 하부구조 형태가 기초콘크리트부(F)의 높이 (h₂)는 낮게 구축되고, 이 기초콘크리트부(F)의 상측으로 작은 단면폭을 갖는 기둥콘크리트부(P)가 일체로 시공되는 연성구조의 형태로 구축됨으로써, 지진력이 작게 전달 작용되는 내진구조로 지진발생시 유연성있게 적응 가능할 뿐만 아니라, 상시 수위를 크게 점유하지 않게 되므로, 유수 저해가 적어 강물의 통수가 신속하고 원활하게 이루어지게 된다.

또한, 기둥콘크리트부(P)의 단면크기도 작은 단면폭을 갖는 최적설계로 구축이 가능함으로써 소요되는 콘크리트등을 크게 절약할 수 있어 공사비용을 크게 절감시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명은 가물막이용으로 사용되어진 케이슨 조립체를 분리하여 인접한 다음 단계의 기초공사에 활용이 가능케 됨으로써 공사비용을 대폭 절감시켜 줄 뿐만 아니라, 공사기간을 크게 단축시켜 주는 효과가 있다.

또한, 기초 구조부의 위치가 직접 하저 바닥면에 설치됨으로 인하여 상시수위를 크게 점유하지 않게 되므로 유속의 흐름에 저해를 주지 않게 되어 강물이 신속하고 원활하게 통수되는 효과가 있다.

또, 교각의 기초구조를 연성구조의 형태로 구축함으로써 구조적으로 지진력이 작게 전달 작용되어 내진에 유연성을 갖게 하여 줌은 물론, 교각의 단면형태 및 크기도 최적설계로 구축이 가능하여 그에 따른 공사비용도 대폭적으로 절감시켜 주게 되는 효과가 있다.

기타 지상에서의 작업여건과 같은 건식(드라이 워크)상태의 작업여건을 케이슨내에 제공함으로써 시공 및 품질관리가 우수한 유용한 발명이다.

Claims (6)

1. 교각이 시공되는 위치로 운반되어진 케이슨들을 연결 조립하면서 하상 착저시까지 침하시키는 단계; 하상에 착저된 케이슨 조립체 내측의 바닥면을 굴착하면서 케이슨 조립체 하부를 암반내로 침설시키는 단계; 침설된 케이슨 조립체의 내측과 내외측 강판 사이의 공간부내에 일정높이로 수중콘크리트를 타설하여 하측부 케이슨 조립체를 암반상에 정착시키는 단계; 케이슨 조립체 내부의 물을 양수하여 빼내는 단계; 타설된 수중콘크리트 상면에 기초배근체를 조립하고 기초콘크리트를 타설하는 단계; 기초콘크리트부 외부로 노출된 기초배근체에 기둥배근체를 연결한 다음 기둥콘크리트를 타설하는 단계; 가물막이용으로 사용된 상측부 케이슨 조립체를 해체 분리하는 단계;를 통해 수행되는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법에 있어서,

   상기 수중콘크리트를 하측부 케이슨 조립체에만 타설하되, 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이의 공간부에 타설되는 수중콘크리트(21)를 케이슨 조립체의 내측 공간부에 타설되는 수중콘크리트(20)보다 더 높게 타설하고, 상기 기초콘크리트를 케이슨 조립체의 내외측 강판 사이에 타설된 수중콘크리트(21)의 최상부 높이까지만 타설하여 기초콘크리트부(F)의 높이(h₂)를 낮게 형성하며, 기초콘크리트부(F)의 상측으로 거푸집을 설치한 다음 기초콘크리트부(F)보다 작은 단면폭을 갖는 기둥콘크리트부(P)를 일체로 시공하여 연성구조 형태로 구축하고, 상기 기초콘크리트부 (F)와 기둥콘크리트부(P)의 시공시 케이슨 조립체의 내측 공간부가 드라이 워크 상태에서 시공되며, 가물막이용으로 사용된 상기 상측부 케이슨 조립체의 분리시 케이슨 조립체가 외측 수압에 대한 평형을 유지하도록 케이슨 조립체 내측에 물을 주입한 다음, 케이슨 조립체를 단위 케이슨별 또는 복수개의 케이슨별로 분리시켜 다음 단계의 구조체 시공에 재활용하도록 함을 특징으로 하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 케이슨 조립체를 암반상에 정착시키는 단계에서, 수중콘크리트를 타설하여 영구 구조물로 고정 설치시키는 하측부 케이슨 조립체는 1개 또는 복수개의 단위 케이슨임을 특징으로 하는 강재 가물막이를 이용한 직접기초 시공방법.
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