KR100819624B1 - 수밀형 오픈케이슨 조립체 및 이를 이용한 현장타설콘크리트기초공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하천이나 해상에 건설되는 교량이나 기타 대형 토목구조물 및 건축물의 기초구조물을 시공하기 위한 방법인 수밀형 오픈케이슨과 이를 이용한 현장타설 콘크리트기초시공법에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은 내부 콘크리트가 타설된 일정직경을 가진 특정형상의 오픈케이슨 강재 슈와, 강재 슈 상단의 내측연에 결합되어 발파 시 발생하는 균열에 신축성 있게 작용하며 내부 거푸집 역할을 병행하는 수개의 강재 세그먼트로 조립된 강재 케이싱과, 강재 케이싱의 외주면에 거푸집을 설치하여 철근콘크리트를 타설한 오픈케이슨으로 구성되는 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈케이슨 및 상기 수개의 강재 세그먼트를 하나의 강재 케이싱으로 조립할 때 동일규격의 조립체가 이루어질 수 있도록 하며, 조립된 강재 케이싱을 오픈케이슨 강재 슈나 이전 롯트의 강재 케이싱과 결합하기 위한 운반과정에서 변형을 방지하며 작업 간 안전판 역할을 병행하는 강재 기준틀로 구성된다. 이러한 수밀형 오픈케이슨은 수중굴착 및 발파작업 등으로 기초를 연암이나 경암층 등의 지지층까지 침설할 때 발생하는 균열로 인한 누수를 강재 케이싱의 신축작용을 이용하여 차단시키고, 일정깊이까지 수중콘크리트를 타설한 후 양수작업으로 내부가 건조된 상태에서 품질이 우수한 전단면의 현장타설 콘크리트기초를 시공토록 함으로써 기존의 우물통공법보다 작은 단면으로 소요의 수직 및 수평지지력을 확보하고, 기타 현장타설 말뚝기초나 재래식 Pier기초공법보다 경제적이고 품질관리가 우수하며, 공기를 단축시키고 구조물의 내구성을 증대시킬 수 있는 공법이 되도록 하였 다.

수밀형 오픈케이슨, 강재 케이싱, 강재 세그먼트, 강재 기준틀, 우물통기초공법, 현장타설 말뚝기초공법, Pier기초공법

Description

수밀형 오픈케이슨 조립체 및 이를 이용한 현장타설 콘크리트기초공법{Waterproof open caisson assembly and concrete foundation construction method using the same}

도 1은 본 발명에 따른 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초를 나타낸 단면도,

도 2a, 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 슈의 단면도와 평면도,

도 3은 본 발명의 강재 케이싱을 구성하는 강재 세그먼트의 사시도,

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트 상단부의 일부를 상세히 나타낸 단면도,

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트 중간부의 일부를 상세히 나타낸 단면도,

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트 하단부의 일부를 상세히 나타낸 단면도,

도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트 상부 연결플랜지와 좌·우 조립플랜지 및 수평 보강플레이트의 결합상태를 상세히 나타낸 도면,

도 4e는 상·하부 연결플랜지와 좌·우 조립플랜지의 결합상태를 상세히 나 타낸 평단면도,

도 4f는 좌·우 조립플랜지와 수평 보강플레이트의 결합상태를 상세히 나타낸 평면도,

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수개의 강재 세그먼트가 결합되어 한 롯트의 강재 케이싱이 완성된 상태를 나타낸 평단면도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 강재 슈 상단에 조립된 강재 케이싱을 설치하고 그 내부에 케이싱 철근과 외측연에 강재 거푸집을 설치한 다음 내부에 콘그리트를 타설한 단면을 상세히 나타낸 도면,

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트가 다수개 구비되어 모자이크식으로 결합된 강재 케이싱을 평면으로 전개한 개략도,

도 8a, 8b는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 케이싱의 상부와 결합하는 강재 기준틀의 상세한 구성을 평면과 단면으로 나타낸 도면,

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 최하단의 강재 슈와 첫 번째 롯트의 수밀형 오픈케이슨을 침설한 후 다음 롯트의 오픈케이슨을 연결시공하기 위하여 강재 기준틀로 조립한 강재 케이싱을 운반·설치하고 철근조립 및 외부 거푸집을 설치한 상태를 나타낸 도면,

도 10a는 본 발명의 일실시예에 따른 토사층 굴착 및 침설과정에서 부족한 침하에너지를 보완하고 편기를 수정하기 위해 사용되는 콘크리트 하중블럭을 나타낸 도면,

도 10b는 본 발명의 일실시예에 따는 굴착·침설과정에서 오픈케이슨에 콘크 리트 하중블럭을 설치한 상태를 나타낸 도면,

도 11a는 본 발명의 일실시예에 따른 발파전의 강재 케이싱 및 오픈케이슨의 결합상태를 상세히 나타낸 도면,

도 11b는 본 발명의 일실시예에 따른 발파후의 강재 케이싱 및 오픈케이슨의 변형상태를 나타낸 도면,

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 강재 세그먼트 가로 이음부위를 상세히 나타낸 도면,

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 수밀형 오픈케이슨 속에 설치되는 현장타설 콘크리트 철근망 조립상태를 나타낸 도면,

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초 시공법 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 볼트결합

200 : 필랫용접

300 : 현장용접 또는 실리콘실링

400 : 강재 거푸집

500 : 크레인

10 : 강재 슈

11 : 강판

12 : 강재 거푸집 설치용 결합플랜지

13 : 강재 슈 조립용 강재 플레이트

20 : 수밀형 오픈케이슨

21 : 케이슨 및 강재슈 철근

22 : 케이슨 구체 철근콘크리트

30 : 강재 케이싱

40 : 강재 세그먼트

41 : 강판

42 : 수평 보강플레이트

43 : 수직 보강플레이트

F1 : 상·하 연결플랜지

F2 : 좌·우 조립플랜지

B : 볼트구멍

50 : 강재 기준틀

51 : 결합플랜지

52 : 보강부재

53 : 강판

54 : 철망

60 : 침설용 하중블럭

61 : 고정철근

62 : 연결고리

63 : 운반고리

70 : 수중콘크리트

80 : 현장타설 콘크리트기초의 구체콘크리트

81 : 현장타설 콘크리트기초의 구체철근망

90 : 슬라브 콘크리트

100 : 교각

본 발명은 하천이나 해상에서 건설되는 교량의 기초구조물중 기존의 우물통기초공법이나 RCD공법 등의 현장타설 말뚝공법 또는 직접기초공법이 가지고 있는 설계 및 시공상의 문제점들을 해소하고 상대적으로 경제적인 기초구조물을 만들기 위한 수밀형 오픈케이슨 및 이를 이용한 현장타설 콘크리트기초 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 우물통기초공법은 우물통케이슨 본체가 구조물의 기초공으로서 상부에서 전달되는 하중 및 모멘트에 대한 변위와 지지력 등을 충족하고, 시공과정에서 발생하는 주동토압 및 정수압에 대한 안전성 확보와 침설 시 침하조건 등을 충족하도록 설계하고, 속채움 콘크리트는 단순한 내부 충진재 역할만 하도록 설계 및 시공되고 있다.

이러한 우물통기초는 소요의 지지력을 확보할 수 있는 풍화암이나 연암층에 이를 근입시키기 위한 굴착·침설이 필요하며, 이 경우 풍화암층은 최소한의 발파작업만으로 구체 손상을 최소화한 상태로 침설이 가능한 반면 연직 및 수평방향 허용지지력 확보가 불리함으로써 기초의 직경이 상대적으로 커지게 되고, 연암층에 기초를 설치 할 경우에는 지지력 확보는 상대적으로 유리하나 풍화암층과 연암층을 굴착하기 위한 수중발파 소요가 증대되고 발파 시 내부에 충만된 유입수의 전색작용으로 우물통 자체가 하나의 거대한 장전공이 됨으로써 균열이 발생하게 된다. 이러한 발파균열은 천공 및 장약장전과 발파, 굴착 등으로 인한 유입수의 혼탁으로 육안관측이 불가능하게 되어 양수작업 시까지 이를 인지하지 못함으로써 적절한 조치를 취하지 못해 굴착작업이 진행될수록 균열이 확대되는 품질관리상의 문제점이 발생되며, 일정심도 이상에서는 주면마찰력이 우물통 자중을 초과하게 되어 자중에 의한 침설이 불가능하게 됨으로써 우물통 단면을 필요이상으로 크게 하거나 부가 재하중 이용 및 마찰력을 감소시킬 수 있는 장치 등을 부착하여야 하는 문제점을 가지고 있다.

또한, 우물통을 축도 위에서 제작 및 침설하는 과정에서 1롯트의 시공높이가 제한(통상 3.0m 이하)되어 철근의 겹 이음이 과다하게 발생(매 롯트당 주철근의 1/2)함에 따라 구조적 취약성을 내포하게 되고, 이러한 상태에서 우물통을 소요의 지지층까지 침설시키는 과정에서 발생하는 발파균열이 복합적으로 작용하여 설계 시 요구되는 구조적 안전성을 확보하기 어렵게 될 뿐만 아니라, 속채움 콘크리트를 타설하기 위한 양수작업 과정에서도 균열부위로 유입되는 침투수의 높은 수압으로 효과적인 보수작업이 불가능한 실정이며, 이러한 문제점은 풍화암이나 연암층 등 발파소요가 많은 암반층이 깊게 존재하는 지반일수록 더 커지게 된다.

RCD에 의한 현장타설 말뚝기초공법 또한 제한된 직경이상의 대구경기초는 시공이 불가능하며, 수중콘크리트 타설시 품질관리가 어렵고 완성된 기초구조물의 양호여부를 확인할 수 없을 뿐 아니라, 필요시 보완이나 수정작업이 불가능하고 우물통기초공법보다 비경제적이며, 기타 여러 종류의 재래식 Pier기초시공법 또한 연약지반과 같은 토사층에서의 굴착은 대체로 쉬운 편이나 풍화암이나 연암층과 같은 지지층까지 케이슨을 침설시키려면 발파균열로 인한 침투수 유입과 수중콘크리트 타설 등으로 인한 품질관리에 많은 제한을 받게 되며, 실용성 결여로 실무에서 점차 멀어져 가고 있는 실정이다.

지지층까지의 굴착심도가 비교적 얕은 경우에 적용되는 직접기초공법 또한 수평지지력확보를 위해서는 확대기초와 같은 폭넓은 기초형식이 요구되거나, 하천이나 호소, 해상에서와 같이 수심이 깊은 곳에서는 시트파일을 이용한 가시설이나 강재 가물막이공 등이 부가적으로 필요하게 됨으로써 기초구조물 시공에 많은 제한을 받게 된다.

이러한 종래의 기술은 겹 이음 철근이 과다하게 이루어져 있는 우물통 케이슨의 발파균열로 인한 구조적 취약성 발생과 하천수의 산성화나 해수의 염화물에 의한 철근의 조기부식 및 콘크리트의 중성화 촉진 등으로 기초구조물의 내구성을 크게 약화시키고, 시공 및 유지관리 과정에서 발생하는 보수·보강소요를 증가시켜 유지관리비용을 증대시키는 원인이 되고 있으며, 가물막이공이나 가시설공 설치용 공사비가 증가하고 공기 또한 늘어나는 등의 문제점을 야기하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 본 발명의 제1목적은 구조물의 기초를 연암이나 경암층까지 근입시켜 확실한 연직 및 수평지지력을 확보토록 하여 동일한 설계조건하에서 기존의 우물통기초공법보다 부재단면을 축소시키고도 안정된 기초구조물을 시공하기 위한 현장타설 콘크리트기초시공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제2목적은 우물통기초공법 적용 시 발생하는 철근의 과다한 겹 이음 발생 및 발파로 인한 균열 등의 구조적 취약성을 극복하고 침투수의 유입으로 인한 철근의 조기부식과 콘크리트의 중성화 발생문제를 근본적으로 방지하며, 구조물 완성 후에도 수밀형 오픈케이슨을 보호공으로 이용함으로써 내부 구조체의 내구성을 크게 증진시킬 수 있는 현장타설 콘크리트기초시공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제3목적은 기존의 RCD공법으로는 시공이 불가능하였던 우물통기초 크기의 말뚝기초구조물을 내부가 건조된 상태에서 시공토록 함으로써 우수한 품질관리가 가능한 현장타설 콘크리트기초시공법을 제공하는데 있다.

본 발명의 제4목적은 하천이나 해상 등 일정한 수심이 유지되는 곳에서 건설되는 우물통기초나 RCD에 의한 현장타설 말뚝기초 및 직접기초시공 시 선행되는 시트파일을 이용한 축도나 강재 가물막이공 등과 같은 별도의 가시설공을 설치하지 않고도 바지선 탑재 크레인만으로 시공 가능한 현장타설 콘크리트기초시공법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 제1목적은 수밀형 오픈케이슨을 기초구조물의 본 구조체가 아닌 시공케이슨 개념으로만 설계하고, 그 내부의 전단면을 현장타설 콘크리트기초 단면으로 설계하기 때문에 균열발생과 상관없이 풍화암층이나 연암층 등을 수중발파로 쉽게 굴착·침설시킬 수 있음으로써 가능하게 되며, 연암층이나 경암층 2~3m의 깊이에서 확보한 연직 및 수평방향 지지력은 풍화암층에서 지지력을 확보하던 기존의 우물통기초공법보다 훨씬 축소된 단면으로 소요의 지지력을 확보할 수 있게 된다. 따라서 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초의 설계는 지질조사결과에 따라 연암이나 경암층 등 선단지지력을 확보 할 수 있는 지지층을 선정하고, 그 위치에서 Pier기초 설계기준에 따라 상부구조물의 사하중, 활하중, 풍하중, 지진 등의 설계하중 및 모멘트를 고려한 연직방향 허용지지력과 허용 변위량을 충족하고, 수평방향 허용전단저항력 및 허용변위량을 충족시킬 수 있는 소요단면과 근입 깊이를 설계함으로써 가장 경제적인 단면을 얻게 된다. 또한 수밀형 오픈케이슨은 산출된 현장타설 콘크리트기초의 직경을 내경으로 하여 근입이 완료된 상태에서의 주동토압 및 정수압에 대한 안전조건을 확보할 수 있도록 단면을 설계하고, 주철근량은 굴착 시 수밀형 오픈케이슨이 지중에 매달린 상태를 기준으로 산정하며, 케이슨 침설에 필요한 하중은 수밀형 오픈케이슨 자중과 콘크리트로 제작된 침설용 하중블럭 및 발파에너지를 상재하중으로 이용함으로써 우물통기초에서와 같은 과다한 부재단면 증가 없이도 침설을 가능하게 하고, 케이슨 바닥에 수중콘크리트를 타설한 후에 발생하는 양압력에 의한 수밀형 오픈케이슨의 부상여부를 검토하여 수중콘크리트의 두께를 조절하거나 침설용 하중블럭 재하와 최 하단에 위치한 강제 슈의 직경을 수밀형 오픈케이슨 직경보다 적절히 크게 하여 부력방지용 키(Key) 역할을 하도록 걸림턱을 설계하여 양수작업이나 구체철근망 설치과정에서의 케이슨 부상을 방지토록 함으로써 기초단면을 최소화시켜 달성된다.

본 발명의 제2목적은 우물통기초공법과 달리 수밀형 오픈케이슨을 구조체가 아닌 단순한 시공케이슨으로 사용하고 그 내부의 현장타설 콘크리트기초를 보호하는 기능을 갖도록 함으로써 가능하게 된다. 수밀형 오픈케이슨은 내부를 강재 거푸집 대신 수중발파 시 신축작용을 하도록 설계된 강재 케이싱을 조립하고, 외부만 강재 거푸집을 사용하여 콘크리트를 타설하였기 때문에 케이슨을 굴착· 침설하기 위한 크람쉘 작업이나 수중발파 시 콘크리트에 균열이 발생하여도 강재 케이싱에 의해 외부의 침투수를 차단하게 된다. 수밀형 오픈케이슨 자체의 철근 또한 침설이 완료된 후에는 구조적으로 그 기능을 상실하게 됨으로써 과다한 겹 이음도 문제가 되지 않으며, 수밀형 오픈케이슨에 사용되는 콘크리트 또한 지지층까지의 암반층 심도가 깊어 발파소요가 과다하여 균열발생 위험이 커질 때에는 훅크 처리된 띠철근을 보강하거나 섬유보강콘크리트 등을 시공하여 균열발생이 최소화 되도록 설계하고, 해상에서와 같이 염화물에 의한 철근의 조기부식이 가속화 될 우려가 있는 곳에서는 내염시멘트를 사용한 콘크리트를 타설하거나 강재 케이싱 표면을 에폭시코팅 처리함으로써 내구성을 증대시킬 수 있도록 설계하며, 시공이 완료된 후에는 수밀형 오픈케이슨이 보호공 역할을 하게 됨으로써 현장타설 콘크리트기초의 수명 을 향상시키고, 유지관리의 편의성을 확보함으로써 달성된다.

본 발명의 제3목적은 수밀형 오픈케이슨을 우물통 기초공법에서와 같은 방법으로 굴착 및 침설시킴으로써 우물통으로 시공 가능한 크기만큼의 대구경 현장타설 콘크리트기초 구조물을 시공할 수 있게 하며, 내부가 건조된 상태에서 철근콘크리트를 시공함으로써 수중콘크리트를 주로 시공하는 RCD공법에 의한 현장타설 말뚝기초보다 우수한 품질을 확보토록 함으로써 달성할 수 있다.

본 발명의 제4목적은 수심이 깊은 호소나 하천 또는 해상에서 교량기초구조물을 시공할 때는 기존의 우물통기초보다 두께가 축소되어 자중이 대폭 감소된 수밀형 오픈케이슨을 수심과 크레인 인양능력을 고려한 적절한 높이만큼 육상에서 미리 제작한 후 크레인을 탑재한 바지선 등으로 운반하여 해당지점에 설치하고 한 롯트씩 추가 제작하면서 바지선 탑재 크레인의 크람쉘 작업으로 내부를 굴착하여 지지층까지 침설하는 공정을 반복함으로써 달성된다. 또한 수심이 너무 깊거나 직경이 커서 콘크리트를 타설한 케이슨의 자중이 크레인 인양능력을 초과할 경우에는 강재 슈와 강재 케이싱 및 외부의 강재 거푸집만 육상조립한 후 바지선으로 운반하여 해당지점에 위치시키고 수중콘크리트를 타설한 다음 잠수부에 의해 외부의 강재거푸집을 제거하고 지지층까지 한롯트씩 굴착·침설토록 함으로써 시트파일을 이용한 축도 설치나 강재 가물막이공 설치 등을 생략할 수 있게 된다.

상기한 목적들은 기존의 우물통 기초 슈 상부의 내·외측연 연단둘레에 볼트구멍을 형성한 강재거푸집 설치용 결합플랜지와 상부 연결플랜지가 각각 부착되고, 그 내부에 철근콘크리트를 타설한 강재 슈;

상기 강재 슈 상단의 내측연 둘레의 연결플랜지를 기준으로 상부에 조립되어 연결되는 수개의 등분할 된 강재 세그먼트로 결합되어 형성되는 적어도 한 개 이상의 강재 케이싱;

상기 강재 케이싱의 상부 플랜지와 결합하는 결합 플랜지와 작업발판 및 토사의 유입 방지를 위해 커버된 강판과 상기 강판에 물의 유입을 허용하는 철망을 가진 강재 기준틀; 및

상기 강재 케이싱의 외주면 일정간격으로는 강재 슈의 외측연 둘레의 강재 거푸집 설치용 결합 플랜지를 기준으로 상부로 조립되는 강재 거푸집을 설치하여, 상기 케이싱과 거푸집 사이의 내부를 철근콘크리트로 타설·양생하는 조립체에 의해 달성된다.

상기 강재 슈의 외경은 상부 수밀형 오픈케이슨보다 크게 하여 케이슨 침설시 주면마찰력을 감소시키며 침설완료 후 케이슨의 양압력에 대한 저항력을 가질 수 있는 걸림턱이 형성되게 한 것에 의해 달성된다.

상기 강재 케이싱은, 원통형을 수직으로 수개로 등분할한 강판을 바탕으로 상, 하, 좌, 우 가장자리에 일정간격의 관통공을 가지는 플랜지를 외향시키고, 상기 상, 하 연결플랜지 사이에는 상, 하 등 간격으로 수평 보강플레이트를 용접하며, 좌, 우 조립플랜지 사이에는 원호상의 등 간격으로 수직 보강플레이트를 용접해서 달성된다.

이때 상기 상·하 연결플랜지 및 수평 보강플레이트는 그 양측단의 외측 모 서리를 45도 각도로 절단하여 강재 케이싱의 원활한 신축작용이 가능하도록 한 것에 의하여 달성된다.

한편, 상기 강재 기준틀은 강재 케이싱과 볼트결합이 가능한 동일한 지름을 갖도록 한 결합플랜지를 외향시키고, 내측은 보강부재를 설치하여 강판을 결합시키고 일정부위를 절결하여 철망을 설치해서 된 것에 의해 달성되며,

상기 수개의 강재 세그먼트를 하나의 강재 케이싱으로 조립하거나, 조립된 강재 케이싱을 강재 슈나 아래 롯트의 강재 케이싱과 볼트결합하고 결합된 외측면이나 볼트결합부위를 용접이나 실리콘으로 실링하여 발파 시 볼트결합부위를 중심으로 더 이상의 확장과 누수가 발생하지 않도록 한 강재 케이싱의 신축작용과 콘크리트 속에서 수축줄눈 역할을 병행하는 수밀성 신축이음을 가지게 한 것에 의해 달성된다.

한편, 상기 오픈케이슨을 지지층 까지 굴착 및 침설시키는 과정에서 주면마찰력에 의한 침하에너지 부족 시, 필요한 추가 침설하중을 제공함으로써 오픈케이슨(20)의 두께를 최대한 줄일 수 있게 하고 편기발생시 이를 효과적으로 수정하기 위해 제작된 콘크리트 하중블럭수단을 추가 할 수 도 있다.

상기 침설용 하중블럭은 적정 중량을 가질 수 있도록 현장 제작된 콘크리트 블럭으로 오픈케이슨에 쉽게 고정시킬 수 있는 고정철근과 필요시 추가 하중을 제어할 수 있도록 한 연결고리 및 크레인으로 운반·설치하기위한 운반고리를 갖춘 것에 의해 달성된다.

상기한 수밀형 오픈케이슨 조립체에 의한 현장타설 콘크리트기초공법은

축도를 설치하는 단계;

상기 축도 위에서 일정직경의 강재 슈를 정 위치시키고 그 내부에 철근콘크리트를 타설·양생 및 굴착하여 침설시키는 단계;

상기 강재 슈 상단에 일정직경으로 제작된 강재 케이싱을 결합하고 철근 및 외부 거푸집을 설치한 후 콘크리트를 타설하여 수밀형 오픈케이슨을 제작하는 단계;

상기 수밀형 오픈케이슨 내부를 크람쉘을 이용한 굴착/침설 및 상기 제작, 침설과정을 반복함으로써 지지층에 강재 슈를 안착시키는 단계;

상기 수밀형 오픈케이슨 내부의 슬라임을 제거한 후 일정 높이까지 수중콘크리트를 타설/양생하고 그 내부를 양수하는 단계;

상기 양수작업이 완료된 건조상태의 내부에 육상에서 제작된 구체철근망을 설치하고 구체콘크리트를 타설/양생하는 단계의 공법으로 달성된다.

본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 양호한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.

이하 본 발명에 따른 수밀형 오픈케이슨 및 이를 이용한 현장타설 콘크리트 기초공법에 관한 양호한 실시예를 첨부 되어진 도면과 더불어 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초의 시공이 완성된 모습을 나타낸 도면이다. 이러한 현장타설 콘크리트기초는 현장이나 공장에서 제작하여 축도위에서 내부 콘크리트를 타설한 후, 침설한 강재 슈(10) 및 강재 슈(10) 상단에 강재 케이싱(30)을 조립하고, 그 외부에 도시안된 거푸집(400)을 설치한 다음 콘크리트를 타설하여 지지층까지 단계적으로 굴착·침설시키는 수밀형 오픈케이슨(20)이 외주부를 구성하고, 그 속에 수중콘크리트(70)와 구체콘크리트(80)를 타설함으로써 완성되며, 상단에는 상부 슬라브 콘크리트(90)와 교량의 교각(100)이 연결되도록 구성된다.

도 2a, 2b는 본 발명의 최 하단에 설치되는 강재 슈(10)를 나타낸 도면이다. 이러한 강재 슈(10)는 공장(대규경일 때는 현장제작)에서 제작하여 축도위에 설치하고, 내부에 콘크리트(22)를 타설하는 것으로써, 상광하협 상의 역삼각형 단면을 가지고 플레이트(13)를 내부에 설치하여 일정직경과 크기를 유지할 수 있도록 하며, 상부가 개구된 강판(11)의 상부 내외측 연단둘레에 각각 마주하도록 볼트구멍(B)을 형성한 강재 거푸집 설치용 결합플랜지(12) 및 연결플랜지(F1)가 각각 부착되고, 그 내부에 철근콘크리트를 타설해서 제작되는 것으로 일반적으로 우물통기초 슈와 같은 형상과 기능을 가지고 있으나 아래쪽은 칼날처럼 날카롭게하여 첨단마찰 저항을 최소화하고, 상부는 수밀형 오픈케이슨(20)의 두께에 맞는 치수 단면을 가질 수 있도록해서 상광하협의 원통형으로 형성된다. 이러한 강재 슈는 사용하는 강판의 두께(t:6~7m/m)가 얇고, 상단에 강재 케이싱(30)을 결합하는 연결플랜지(F1) 및 외부에 강재 거푸집(400)을 결합하고, 굴착 시에는 주면마찰력을 감소시키며 완료 후 부력방지의 키(Key) 역할을 하는 강재 거푸집(400) 설치용 결합플랜지(12 b:100~150m/m, t:6~7m/m)를 설치하여 단턱을 형성하게 하며, 강재 슈(10) 조립용 강재 플레이트(13)를 이용하여 형상을 유지시키는 것을 특징으로 한다.

도 3은 강재 케이싱(30)을 구성하는 한 단위의 강재 세그먼트(40)를 나타낸 도면이다. 각각의 강재세그먼트(40)는 적정두께(t:3~4m/m)의 바탕 철판(41)의 상,하,좌,우측 연단에 관통공(B)이 형성된 플랜지(b:80~100m/m, t:4~6m/m)(F1,F2)를 용접(200)하여 골격을 형성하는 동시에 연접하는 좌,우측 강재세그먼트(40) 및 상,하 롯트의 강재 케이싱(30) 상호간 연결이 가능한 구조로 제작하며, 상기 상,하 연결플랜지(F1) 사이에는 일정한 등 간격으로 수개의 수평 보강플레이트(42, b:60~80m/m, t:5~6m/m)를 용접(200)으로 보강하고, 좌,우 결합플랜지(F2) 사이에는 수평 보강플레이트(42) 외향면에 접하여 철근(d:19m/m)으로 된 수직 보강플레이트(43)를 등 간격으로 용접(200)하여 강재 세그먼트(40)의 형상을 유지시킴으로써 운반 및 조립과정에서의 변형을 방지하며 콘크리트(22)와 부착력을 증대시켜 강재 케이싱(30)과 철근콘크리트(22)가 일체화된 수밀형 오픈케이슨(20)이 되도록 한다.

도 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f는 강재 세그먼트(40)를 제작하기 위한 각 플랜지 및 플레이트와 철판의 결합구도를 상세히 나타낸 도면으로 상·하 연결플랜지(F1)와 수평 보강플레이트(42)는 양쪽단부의 바깥쪽을 45도 각도로 모 따기 한 후, 좌·우 결합플랜지(F2)와 용접함으로써 볼트결합(100)부위를 축으로 가변각식 신축작용이 가능토록 한다.

도 5는 수개, 예를 들어 4분할된 네 개의 강재 세그먼트(40)를 하나의 강재 케이싱(30)으로 조립한 후, 중간부위에서 수평면으로 절단한 단면을 나타낸 도면이다. 이러한 강재 케이싱(30)의 조립은 강재 세그먼트(40)에 결합된 좌,우 결합플랜지(F2)의 관통공(B)을 이용한 볼트결합(100)으로 이루어지며, 결합플랜지(F2) 접합부위와 볼트결합(100)부위는 발파 시 수밀상태를 유지할 수 있도록 현장용접이나 실리콘실링(300) 처리를 하고, 볼트의 수량은 연결부위가 파손되지 않도록 적정 개수를 사용토록 한다.

도 6는 축도위에서 강재 슈(10) 내부에 콘크리트(22)을 타설한 후, 강재 슈(10) 상단에 첫 번째 롯트의 강재 케이싱(30)의 상.하 연결플랜지(F1)의 관통공(B)을 이용하여 볼트결합(100)하고 연결부위에 수밀성이 유지되도록 현장용접 또는 실리콘실링(300)을 한 후, 그 외측에 강재 거푸집(400)을 설치하고 상기 강재 케이싱과 강재 거푸집 사이의 내부에 철근콘크리트(22)를 타설함으로써 첫 롯트의 수밀형 오픈케이슨(20)이 완성된 도면을 나타낸 것이다. 이러한 강재 슈(10)와 강재 케이싱(30)간의 결합구도는 다음 롯트의 강재 케이싱(30)간의 조립에서도 동일하게 적용된다.

도 7은 상, 하 각 롯트의 강재 케이싱(30)을 상호 연결할 때 각각의 강재 세그먼트(40)들이 상·하로 균일하게 배치되는 것을 방지하기 위한 모자이크식 배열방법을 나타낸 도면이다. 이는 발파 시 발생하는 균열이 상부 롯트로 무한범위까지 확산되는 것을 방지하기 위한 것으로 전체를 도시하지는 않았지만 필요에 따라서는 2~3롯트씩을 단위로 하여 상·하 균일 배치하여 발파균열 크기에 효과적으로 대처할 수 있게 할 수도 있다.

도 8a, 8b는 수개의 강재 세그먼트(40)를 한 롯트의 강재 케이싱(30)으로 조립하거나 한 롯트의 강재 케이싱(30)을 다음 롯트의 강재 케이싱(30)과 결합할 때 동일한 규격이 유지될 수 있도록 하기 위한 강재 기준틀(50)을 나타낸 도면이다. 이 강재 기준틀(50)은 L형의 결합플랜지(51) 상단에 강봉 등의 보강부재(52)를 이용하여 격자형태로 용접하여 골격을 형성하고, 그 위에 일정두께의 강판(53)을 결합한 형태로 강판(53)의 일정부분은 절결 개구된 철망(54)으로 커버시켜서 이루어진다. 그리고 결합플랜지(51)에는 강재 케이싱(30)의 상부 연결플랜지(F1)와 결합이 이루어질 수 있는 볼트결합(100)용 관통공(B)을 형성하여 조립이나 운반 또는 작업발판으로 사용 시 원활한 탈, 부착이 가능하도록 제작하며, 이는 수개의 강재 세그먼트(40)를 하나의 강재 케이싱(30)으로 조립할 동일규격을 유지하고, 상, 하부 롯트간 강재 케이싱(30) 이음을 원활하게 하며, 조립된 강재 케이싱(30)을 강재 슈(10)나 하부 롯트의 강재 케이싱(30)에 결합하기 위해 크레인(500)으로 운반, 설치하는 과정에서 변형을 방지하고, 강재 케이싱(30) 조립 후 오픈케이슨(20) 완성을 위한 외부 거푸집(400) 조립과 철근콘크리트(22) 타설과정에서 작업발판으로 사용토록 함으로써, 작업능률을 향상시키고 안전사고를 예방하는 등의 효과를 갖게 하며, 오픈케이슨(20) 시공 중 또는 철근콘크리트(80) 타설을 위한 구체철근망(81) 설치과정에서 갑작스러운 홍수발생시 철망(54)에 의해 토사유입은 차단하고 하천수만 내부로 유입되도록 하여 오픈케이슨(20)이 부상하는 것을 방지함과 동시에 내부가 토사로 매몰되는 것을 방지하도록 한다.

도 9은 수밀형 오픈케이슨(20)의 시공과정을 나타낸 도면이다. 즉 축도위에서 콘크리트가 타설된 강재 슈(10)의 내부를 크레인(500)의 크람쉘 작업으로 일정 깊이까지 굴착·침설한 다음, 첫 번째 롯트의 수밀형 오픈케이슨(20)을 연결시공하고, 이를 다시 굴착·침설한 상태에서 다음 롯트의 강재 케이슨(30)을 강재 기준틀(50)과 결합하여 크레인(500)으로 운반한 후 , 첫 번째 롯트의 수밀형 오픈케이슨(20)에 조립한 후 배근 즉 케이슨 철근(21)을 조립하고 , 그 외부에 강재 거푸 집(400)을 설치한 상태를 나타낸 도면 상태인 것으로 소요의 지지층까지 이와 같은 제작과 침설과정을 반복함으로써 수밀형 오픈케이슨(20) 설치가 완료된다.

도 10a는 두께가 얇아 중량이 가벼운 오픈케이슨(20)이 일정심도 이하에서 주면마찰력 증가 때문에 케이슨자중에 의한 침설이 불가능한 상황 하에서 필요한 상재하중을 확보하기 위하여 제작된 콘크리트 하중블럭(60)을 나타낸 도면이며, 이는 하중블럭(60)을 오픈케이슨(20) 벽체에 부착하기 위한 "ㄱ"자 형태로 돌출된 고정철근(61, D:35m/m이상)과 둘 이상의 하중블럭(60)을 상호연결하기 위한 "ㄷ"자 형태로 돌출된 연결고리(62, D:25m/m) 및 이를 크레인(500)으로 운반·설치하기 위한 "∩"자 형태의 운반고리(63, D:25m/m)를 가지는 것을 특징으로 한다.
이러한 고정철근과 연결고리 및 운반고리(61, 62, 63)들을 갖는 하중블럭(60)은 적정크기의 거푸집을 설치하여 내부에 콘크리트를 타설 양생하여 일체화 시키는 콘크리트 블럭으로 제작됨이 바람직하다.

도 10b는 오픈케이슨(20)의 굴착·침설과정에서 하중블럭(60)을 케이슨(20)에 부착시킨 평면도이다. 이는 굴착 깊이에 따른 주면마찰력의 증가를 고려하여 케이슨 중량과 하중블럭(60) 중량이 주면마찰력보다 크도록 사용개수를 조절하면서 가능한 심도까지 발파작업 없이 굴착·설하기 위함이며 또한 굴착 중 발생하는 편기수정용 하중으로도 효과적으로 사용하기 위함이다. 이 경우 연결고리(62)를 이용한 하중블럭(60)의 추가 설치는 필요한 모멘트를 발생시키게 되며 이러한 효과는 일반 우물통기초 침설에서도 보조공법으로 사용 가능하다.

도 11a는 시공이 완료된 수밀형 오픈케이슨(20)의 발파균열 발생 전 상태를 수평으로 절단한 모습을 나타낸 도면이며, 도 11b는 연암이나 풍화암 등을 굴착하기 위한 수중발파 시 발생한 진동으로 강재 케이싱(30)이 볼트결합(100)부위를 축으로 신축작용을 일으키고 이로 인해 외부에 부착된 철근콘크리트(22)에 균열이 발 생한 상태를 나타낸 도면이다. 이러한 현상은 콘크리트 속에 위치한 강재 케이싱(30)의 좌·우 조립플랜지(F2) 이음부가 옹벽이나 포장 등 콘크리트 구조물에서의 수축줄눈과 같이 단면이 상대적으로 부족한 부위로 균열을 유도하는 기능을 갖고 있기 때문에 가능하며, 이 때 조립플랜지(F2) 이음부의 외측면에 실시된 현장용접이나 실리콘실링(300)이 균열부위의 수밀상태를 유지시켜 침투수의 유입을 방지하게 된다.

도 12은 수밀형 오픈케이슨(20)의 상, 하 롯트 이음부에 대한 강재 케이싱(30) 간의 연결상태를 나타낸 것으로써 이는 발파작업 시 균열발생이 거의 없는 상태로 신축작용은 발생하지 않으나 콘크리트 이음부의 미세한 누수에도 수밀성을 유지토록 상·하 연결플랜지(F1) 및 볼트결합(100) 부위를 도 10a에서와 같이 현장용접이나 실리콘 실링(300) 등으로 처리한다. 도 13는 상기 수밀형 오픈케이슨(20) 시공이 완료된 후, 그 내부에 설치하는 현장타설 콘크리트기초의 구체 콘크리트(80)용 철근망(81)을 나타낸 것으로써, 이는 육상에서 조립 후 크레인(500)으로 운반·설치하며 이 과정에서 홍수가 발생하여 내부에 토사가 유입되어 매몰되는 일이 없도록 강재 기준틀(50)을 적절히 이용한다.

도 14은 상기와 같은 구성 및 작용을 하는 본 발명의 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초의 시공방법을 나타낸 시공 흐름도이다.

우선, 수밀형 오픈케이슨을 설치하기 위한 축도(S1)위에 교량기초의 위치를 정확히 측량하여, 현장이나 공장에서 제작한 강재 슈(10)를 정 위치(S2)시킨 다음, 슈 내부에 철근콘크리트(22)를 타설하여 양생한 후 크람쉘을 이용해 내부를 굴착하 여 침설(S3)시킨다.

한편 공장에서 제작 및 운반된 한 롯트분 수개의 강재 세그먼트(40)는 좌·우 조립플랜지(F2)간을 볼트결합(100)하고, 그 상부의 연결플랜지(F1)와 강재 기준틀의 결합플랜지(51)를 볼트결합(100)하여 정확한 규격을 유지토록 하는 동시에 이를 크레인(500)을 이용하여 강재 슈(10) 상단에 정위치(S4) 시키고, 강재 슈 상부 연결플랜지(F1)와 강재 케이싱(30) 하부 연결플랜지(F1)를 볼트결합(100)한 다음, 강재 세그먼트(40)의 수직 면접된 좌·우 조립플랜지(F2)의 연결부위 및 강재 슈(10)와 강재 케이싱(30) 하부 연결플랜지(F1)의 연결부위 그리고 볼트결합(100)부위를 현장용접이나 실리콘실링(300) 등으로 수밀처리 한다.

강재 케이싱(30) 조립이 완료된 후에는 케이슨 철근(21)을 강재 슈(10)의 철근(21)과 연결하여 설치하고 외부 거푸집(400)을 조립한 후 케이슨 콘크리트(22)를 타설·양생(S5)한 다음 내부를 크람쉘을 이용하여 굴착·침설(S6)토록 한다. 이 때 해상에서와 같이 염화물로 인한 철근의 부식발생과 이로 인한 내부 구체콘크리트(70,80,90)의 중성화 발생 등이 문제가 될 경우에는 케이슨 콘크리트(22)와 접하는 쪽의 강재 케이싱(30) 표면을 에폭시코팅 처리하거나 내염시멘트를 이용한 콘크리트타설 등으로 기초구조물의 내구성을 향상시키며, 굴착해야 할 암반의 심도가 깊어 과다한 발파소요가 발생하여 수밀형 오픈케이슨(20)의 심한 손상이 예상되는 경우에는 좌·우 조립플랜지가 위치한 지점에 훅크 처리된 띠철근을 보강하거나 섬유보강콘크리트 등을 시공토록 한다.

이와 같은 수밀형 오픈케이슨(20)은 지지력 확보가 가능한 지반층까지 반복 공정을 통하여 굴착 및 침설(S6)하게 되며 이 과정에서 발생하는 전석 및 암반층 굴착과 일정깊이 이상에서 발생하는 주면마찰력에 의한 침하에너지 부족과 편기발생 등은 콘크리트 하중블럭(60)이나 수중발파작업을 통한 발파에너지를 이용토록 함으로써 다른 조치를 강구하지 않고도 쉽게 해결할 수 있게 된다.

상기 반복공정을 통하여 지지층까지 굴착·침설(S7)된 수밀형 오픈케이슨(20)은 지지층의 암 검측과 바닥에 남은 토사 슬라임을 제거한 후, 일정높이까지 수중콘크리트(70)를 타설(S8)한다. 수중콘크리트(70)가 양생되면 수밀형 오픈케이슨(20) 내부에 충만된 침투수는 양수작업을 통하여 제거함으로써 건조된 상태를 확보한다. 이 때 발파 시 훼손된 강재 케이싱(20)이 발견될 때에는 용접이나 우레탄 등으로 간단하게 보수하고 지상에서 조립된 구체철근망(S9)을 크레인으로 투입(S10)하여 그 내부에 구체콘크리트를 타설(S11)하고 상단에 슬라브 콘크리트(90)와 교각(100)을 연결 시공한다.

이때 타설하는 구체콘크리트(80)가 매스콘크리트에 해당할 때는 적절한 품질관리가 필요할 수 있으며 구체철근망 설치(S10) 후 콘크리트 타설(S11)이 완료될 때까지의 기간 중 발생하는 홍수로 인한 수위상승으로 내부에 토사나 이물질이 유입되는 일이 없도록 강재 기준틀(50)을 적절히 이용한다.

한편 일정한 수심을 유지하고 있는 호수나 하천, 해상에서 별도의 가시설공을 설치하지 않고 현장타설 콘크리트기초를 시공하기 위해서는 해당지점의 수심을 고려한 높이만큼의 수밀형 오픈케이슨(20)을 육상에서 미리 제작·양생하여 바지선으로 운반·설치한 후, 크람쉘 작업으로 그 내부를 굴착·침설(S6)시키거나, 케이 슨 중량이 바지선 탑재능력이나 크레인 인양능력을 초과할 때에는 강재 슈(10)와 강재 케이싱(30) 및 외부 거푸집(400)만 육상에서 조립하여 바지선으로 운반·설치한 후, 케이슨 콘크리트(22)는 수중콘크리트로 시공하고 잠수부에 의해 거푸집(400)을 제거함으로써 수중설치를 완료하고, 그 다음 롯트부터 지지층까지는 바지선 탑재 크레인을 이용하여 축도위에서와 같은 방법으로 케이슨(20)을 굴착·침설토록 한다.

상기 전술한 바와 같이 본 발명에 따른 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초공법은 오픈케이슨을 강재 케이싱과 결합시켜 수중발파 시 발생하는 케이슨의 균열발생에도 불구하고 내부로 침투수가 유입되는 것을 방지하여 일정깊이까지 수중콘크리트를 타설한 후, 간단한 양수작업으로 내부가 건조된 상태에서 현장타설 콘크리트기초의 시공이 가능하도록 한 공법으로서 종래의 공법과 비교할 때 다음과 같은 효과가 있다.

첫째 기존의 기초구조물 시공법에 비해 경제적인 시공이 가능하다. 이는 동일한 설계조건하에서 우물통기초공법을 적용하는 것보다 기초직경을 대폭 축소시킴으로 인한 토사 및 암반굴착과 콘크리트물량 감소로 약 15%이상 시공비가 절감되는 효과가 발생할 뿐만 아니라 일정한 수심을 가진 해상이나 하천에서 강재 가물막이공이나 시트파일에 의한 가시설공 등의 생략에 따른 비용절감과 과다한 철근손실 및 케이슨 보수비용 등의 간접비용 발생을 최소화시킬 수 있는 효과가 있다.

둘째 우수한 품질의 기초구조물 확보가 가능하다. 이는 우물통시공시 발생하는 발파균열 문제점의 근본적 해결과 철근의 과다한 겹 이음 발생방지로 구조적 취약점을 해소하고 건조한 상태에서 내부 구체콘크리트를 타설하기 때문에 수중콘크리트를 주로 시공하는 기존의 현장타설 말뚝기초나 직접기초보다 우수한 품질확보가 가능하게 되며, 기초단면이 매스콘크리트에 해당되지만 지하수의 낮은 온도 및 케이슨의 구속력이 수화열을 쉽게 발산시키고 균열발생을 억제시키며, 발생한 균열 또한 주입공법 등으로 쉽게 보수할 수 있게 된다.

셋째 절대공기의 단축 및 동절기 연속시공이 가능하다. 이는 수밀형 오픈케이슨을 시공케이슨으로만 사용하고 현장타설 콘크리트기초 시공 후에는 보호공 역할만 하도록 하기 때문에 우물통기초에 비해 케이슨 양생기간을 최소화 하여 시공 사이클을 단축시킬 수 있으며, 동절기 최소한의 양생조건 확보만으로 콘크리트 시공이 가능함에 따라 갈수기를 이용한 연속시공 여건을 확보하게 되며, 시트파일이나 강재 가물막이공 등 가시설공을 생략하여 공기를 단축시키고, 케이슨 내부누수로 인한 보수 등 불필요한 추가공정 발생방지 등으로 공기지연을 방지할 수 있다.

넷째 구조물의 내구성 증대 및 유지관리의 편의성을 확보할 수 있다. 이는 수밀형 오픈케이슨이 보호공으로 부유물이나 선박 등의 충격으로부터 현장타설 콘크리트기초를 완벽하게 보호하며, 내염시멘트 및 에폭시 코팅 등이 염화물에 의한 철근의 부식과 콘크리트의 중성화 발생을 방지하여 내구성을 증대시키며, 유지관리기간에도 수밀형 오픈케이슨표면의 간단한 보수로 내부 구조물의 안전성을 확보할 수 있게 되어 보수공사 소요를 최소화 할 수 있게 된다.

이 밖에도 우물통기초 시공시 발생하는 균열보수용 화공약품에 의한 하천오염 발생방지와 기초단면적 축소에 따른 하천 통수단면 증대 및 세굴방지공 축소 등의 부수적 효과가 달성될 수 있다.

비록 본 발명이 설명되어 지지 않았지만 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당 분야 종사자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며 이러한 변경 및 수정이 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (9)

1. 상광하협 상의 역삼각형 단면을 가지고 플레이트(13)를 내부에 설치하여 일정직경과 크기를 유지할 수 있도록 하며, 상부가 개구된 강판(11)의 상부 내외측 연단둘레에 각각 마주하도록 볼트구멍(B)을 형성한 강재 거푸집 설치용 결합플랜지(12) 및 연결플랜지(F1)가 각각 부착되고, 그 내부에 철근콘크리트를 타설한 강재 슈(10);

   상기 강재 슈(10) 상단의 내측연 둘레의 연결플랜지(F1)를 기준으로 상부에 조립되어 연결되는 수개의 등분할 된 강재 세그먼트(40)로 결합되어 형성되는 적어도 한 개 이상의 강재 케이싱(30);

   상기 강재 케이싱(30)의 상단과 결합하는 앵글형 결합플랜지(51)와 작업발판 및 토사의 유입 방지를 위해 상기 앵글형 결합플랜지(51)의 상부에 커버된 강판(53)과 상기 강판에 물의 유입을 허용하는 철망(54)을 가진 강재 기준틀(50); 및

   상기 강재 케이싱(30)의 외주면 일정간격으로는 강재 슈(10)의 외측연 둘레의 강재 거푸집 설치용 결합플랜지(12)를 기준으로 상부로 조립되는 강재 거푸집(400)을 설치하여, 상기 케이싱과 거푸집 사이의 내부를 철근콘크리트(22)로 타설·양생하여 발파균열 발생시에도 충격력을 흡수하여 수밀성을 유지하는 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 강재 슈(10)는 오픈케이슨(20)의 기초로써 그 외경은 상부 수밀형 오픈케이슨(20)보다 크게 하여 침설시 주면마찰력을 감소시키고 침설완료 후 부력 방지 기능을 가질 수 있도록 걸림턱이 형성된 것을 특징으로 한 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
3. 제 1항에 있어서, 상기 강재 케이싱(30)은,

   원통형을 수직으로 수개로 등분할한 형태의 세그먼트(40) 조립체로서 강판(41)을 바탕으로 상, 하, 좌, 우 가장자리에 일정간격의 관통공(B)을 가지는 플랜지(F1,F2)를 외향시키고, 상기 상, 하 연결플랜지(F1) 사이에는 상, 하 등 간격으로 수평 보강플레이트(42)를 용접하며, 좌, 우 조립플랜지(F2) 사이에는 원호상의 등 간격으로 수직 보강플레이트(43)를 용접해서 구성된 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
4. 제 3항에 있어서, 상기 상, 하 등 간격의 수평 보강플레이트(42)는 그 양측단의 외측 모서리를 45도 각도로 절단하여서 된 것을 특징으로 한 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
5. 제 1항에 있어서, 상기 강재 기준틀(50)은 강재 케이싱(30)과 볼트결합(100)이 가능한 동일한 지름을 갖도록 한 결합플랜지(51)를 외향시키고, 내측은 보강부재(52)를 설치하여 강판(53)을 결합시키고 일정부위를 절결하여 철망(54)을 설치해서 된 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 수개의 강재 세그먼트(40)를 하나의 강재 케이싱(30)으로 조립하거나, 조립된 강재 케이싱(30)을 강재 슈(10)나 아래 롯트의 강재 케이싱(30)과 볼트결합(100)하고 결합된 외측면이나 볼트결합(100)부위를 용접이나 실리콘(300)으로 실링하여 발파 시 볼트결합(100)부위를 중심으로 더 이상의 확장과 누수가 발생하지 않도록 한 강재 케이싱(30)의 신축작용과 콘크리트(22) 속에서 수축줄눈 역할을 병행하는 수밀성 신축이음을 가지게 한 것을 특징으로 한 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 오픈케이슨을 지지층 까지 굴착 및 침설시키는 과정에서 주면마찰력에 의한 침하에너지 부족 시, 필요한 추가 침설하중을 제공함으로써 오픈케이슨(20)의 두께를 최대한 줄일 수 있게 하고 편기발생시 이를 효과적으로 수정하기 위해 제작 된 콘크리트 하중블럭수단을 추가해서 된 것을 특징으로 한 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
8. 제 7항에 있어서, 콘크리트 하중블럭수단은 하중블록(60)과, 이를 오픈케이슨 벽체에 쉽게 부착시킬 수 있도록 상기 하중블럭(60)의 일측면에 철근으로 "ㄱ"자 형태를 갖는 고정철근(61)과, 상기 하중블럭(60)의 타측면에는 필요시 수개의 하중블럭(60)을 연결할 수 있도록 하는 "ㄷ"자형 연결고리(62)와, 하중블록의 상면에는 크레인으로 운반·설치하기 위한 "∩"자형 운반고리(63)가 부착된 콘크리트블럭인 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈 케이슨 조립체.
9. 축도를 설치하는 단계(S1);

   상기 축도 위에서 일정직경의 강재 슈(10)를 정위치(S2)시키고 그 내부에 철근콘크리트(22)를 타설/양생하는 단계(S3);

   상기 강재 슈 상단에 일정직경으로 제작된 강재 케이싱(30)을 결합하고 철근(21) 및 외부 거푸집(400)을 설치한 후 콘크리트(22)를 타설하여 수밀형 오픈케이슨(20)을 제작하는 단계(S5);

   상기 수밀형 오픈케이슨(20) 내부를 크람쉘을 이용한 굴착/침설(S6) 및 상기 제작, 침설과정을 반복함으로써 지지층에 강재 슈(10)를 안착시키는 단계(S7);

   상기 수밀형 오픈케이슨(20) 내부의 슬라임을 제거한 후 일정 높이까지 수중 콘크리트(70)를 타설/양생하고 그 내부를 양수하는 단계(S8);

   상기 양수작업이 완료된 건조상태의 내부에 육상에서 제작된 구체철근망을 설치(S10)하고 구체콘크리트(80)를 타설/양생하는 단계(S11)로 시공되는 것을 특징으로 하는 수밀형 오픈케이슨을 이용한 현장타설 콘크리트기초공법.

Images