KR20100102907A - 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법 - Google Patents

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KR20100102907A
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황윤국
조재영
이영호
송재준
이명진
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한국건설기술연구원
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Abstract

본 발명은 현장 타설되는 교각 기초부에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그먼트들을 적층시공함으로써 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 성능을 확보할 수 있는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에 관한 것이다.
본 발명은 교각 기초부상에 축력부여용 철근을 상부측으로 연장하고, 프리캐스트 교각 세그멘트를 끼워넣은 다음, 축력부여용 철근에 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 이 상태에서 프리캐스트 교각 세그멘트사이의 에폭시 본드를 경화시키고 결합시킨다. 그리고 이와 같은 공정을 반복하여 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트들을 원하는 높이로 적층 설치하고, 원하는 높이에 도달하면 코핑부를 설치하고 교각설치를 조립식으로 완료한다.
본 발명에 의하면 도심지 교량의 시공시, 빠른 작업속도와 교각 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 교각 성능을 확보할 수 있으며, 공기 단축을 통한 공사 원가의 절감을 크게 이룰 수 있다.
프리캐스트 교각, 세그멘트, 축력부여용 철근, 에폭시 본드, 교량

Description

프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법{METHOD FOR CONSTRUCTING BRIDGE PIERS BY USING PRECAST CONCRETE SEGMENTS}
본 발명은 프리캐스트 교각 세그먼트들을 이용하여 조립식으로 교각을 시공하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세히는 도심지 교량 급속 시공을 위하여 현장 타설되는 교각 기초부에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그먼트들을 적층시공함으로써 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 성능을 확보할 수 있는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 교량을 지지하는 교각은 압축부재로서 주로 콘크리트 구조물로서 구축된다. 최근들어 도심에서 교량을 건설하는 경우가 많아지고 있는데, 이와 같은 도심지의 교량은 도로가 복잡화됨에 따라서 고소 교량 방식으로 건설하는 경우가 증가하고 있다.
이와 같이 도심지에 교량을 건설함에 있어서 교량을 지지하는 교각은 장대화되는 구조를 갖게 되는데, 이와 같은 교각을 시공하는 종래의 방식으로는 주로 강재의 슬립 폼으로 이루어진 거푸집을 설치하고, 내부에 철근을 배치한 후 지표면으로부터 소정의 높이 간격으로 콘크리트를 타설하면서 슬립폼을 상부로 이동시켜 점 차 교각의 높이를 높여가는 방식을 취하는 것이다.
그러나 이와 같은 종래의 방식은 소정 높이에 타설된 콘크리트가 양생된 후에 콘크리트를 타설할 수 있으므로, 교량 건설에 많은 작업시간이 소요되고 이는 전체 교량의 시공기간을 늘리는 중요 원인이 된다. 따라서 당업계에서는 신속한 교각 건설을 위한 시공법의 개선이 크게 요구되는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 도심지 교량의 급속 시공을 위하여 현장 타설되는 교각 기초부에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그먼트들을 다단으로 적층시공하고, 교각 세그멘트간의 연결은 에폭시 본드를 통해서 이루어짐으로써 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 성능을 확보할 수 있는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법 를 제공하는 데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다음과 같이 구성된다.
본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법은 내부에는 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원기둥형태의 한 세그멘트에 해당하는 기둥부를 일체로 돌출시키되, 상기 기둥부는 중앙에 원형 공간부가 형성되고, 그 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍이 형성되며, 상기 기둥부의 상부측으로는 상단에 나사부가 형성된 축력부여용 철근이 돌출 형성되도록 한 교각 기초부를 시공하는 단계; 상기 기둥부의 축력부여용 철근의 상단에 각각 커플러를 통해서 새로운 축력부여용 철근을 상부측으로 연장하고, 각각의 주철근 구멍에는 캡을 씌워서 구멍을 막되, 상기 캡은 주철근 구멍으로 삽입되는 원통부와 상기 원통부보다 직경이 확대된 원판부를 구비하여 상기 주철근 구멍 각각을 막고, 상기 기둥부의 상부면에 에폭시 본드를 도포하는 단계; 상기 기둥부로부터 캡을 각각 제 거시킨 다음, 길이가 연장된 축력부여용 철근의 상부측으로 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트를 끼워넣고, 상기 축력부여용 철근에는 지지판을 끼운 다음, 너트를 나사결합시키고 각각 토크렌치를 이용하여 세그먼트간의 충분한 부착을 위해 너트를 조이고 축력부여용 철근을 당겨서 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 상기 기둥부와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하는 단계; 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트 위에 각각 커플러를 통해서 새로운 축력부여용 철근을 상부측으로 연장하고, 각각의 주철근 구멍에는 캡을 씌워서 구멍을 막고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트의 상부면에 에폭시 본드를 도포한 다음, 캡을 각각 제거시키고, 길이가 연장된 축력부여용 철근의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트를 끼워넣고, 상기 축력부여용 철근에는 축력을 도입하며, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트 위에 제2 프리캐스트 교각 세그멘트를 설치하는 단계; 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트 위에 차례차례 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트의 설치공정과 동일한 공정으로 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트들을 원하는 높이로 적층 설치하고, 원하는 높이에 도달하면 상기 각각의 주철근 구멍에 주철근들을 삽입한 다음 몰타르로 고정하고, 상기 원형 공간부에는 철근을 포함한 콘크리트로 충전하는 단계; 및 상기 최종 프리캐스트 교각 세그멘트 위로 돌출된 주철근상에 코핑부를 설치하고 고정시키는 단계;를 포함한다. 이와 같은 공정을 통하여 도심지 교량을 시공하고자 하는 경우, 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 성능을 확보할 수 있게 된다.
그리고 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법은, 내부에는 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원형으로 일정간격을 유지하는 다수의 주철근들이 돌출 형성되며, 상기 원형으로 배치된 주철근의 내측으로는 상단에 나사부가 형성된 축력부여용 철근이 돌출 형성된 교각 기초부를 시공하는 단계; 상기 교각 기초부의 상부면에 에폭시 본드를 도포하고, 상기 주철근과 축력부여용 철근의 상부측으로 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트를 끼워넣되, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트는 중앙에 원형 공간부가 형성되고, 그 외측에 축력부여용 구멍과 다수의 주철근 구멍이 형성되어 상기 주철근과 축력부여용 철근에 결합되며, 상기 축력부여용 철근에는 지지판을 끼운 다음, 너트를 나사결합시키고 각각 토크렌치를 이용하여 세그먼트간의 충분한 부착을 위해 너트를 조이고 축력부여용 철근을 당겨서 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 상기 기둥부와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하는 단계; 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트 위에 각각 커플러를 통해서 새로운 축력부여용 철근을 상부측으로 연장하고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트의 상부면에 에폭시 본드를 도포한 다음, 상기 주철근과 축력부여용 철근의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트를 끼워넣고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트와 동일한 공정으로 제2 프리캐스트 교각 세그멘트를 설치하는 단계; 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트 위에 차례차례 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트의 설치공정과 동일한 공정으로 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트들을 원하는 높 이로 적층 설치하고, 원하는 높이에 도달하면 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트들의 주철근 구멍에 몰타르를 충전하여 고정하며, 상기 원형 공간부에는 철근을 포함한 콘크리트로 충전하는 단계; 및 상기 최종 프리캐스트 교각 세그멘트 위로 돌출된 주철근상에 코핑부를 설치하고 고정시키는 단계;를 포함한다.
따라서 도심지 교량을 시공하고자 하는 경우, 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 성능을 확보할 수 있는 것이다.
본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에 의하면 도심지 교량의 급속 시공을 위하여 현장 타설되는 교각 기초부에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그먼트들을 다단으로 적층시공하되 교각 세그멘트간의 연결은 축력을 가한 상태에서 에폭시 본드를 통해서 이루어지고, 주철근과 콘크리트 충전층을 통해서 이루어짐으로써 빠른 작업속도와 세그먼트 연결부에서의 충분한 강도 및 교각 성능을 확보할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면 교량 건설 작업에 많은 작업시간을 단축할 수 있어서 교량 건설작업의 공기 단축을 통한 공사 원가의 절감을 크게 이룰 수 있는 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법(100)은 도 1a 에 도시된 바와 같이, 먼저 교각 기초부(110)를 시공하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 교각 기초부(110)를 시공하는 단계에서 교각 기초부(110)는 내부에 철근(112)이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원기둥형태의 기둥부(120)가 돌출형성되는데, 이와 같은 기둥부(120)는 이후에 설명되는 바와 같은 프리캐스트 콘크리트 세그멘트의 한 프리캐스트 교각 세그멘트(P)에 해당하는 크기를 갖는다.
이와 같은 기둥부(120)는 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 그 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 것으로서, 상기 기둥부(120)의 상부측으로는 상단에 숫나사부(130a)가 형성된 축력부여용 철근(130)이 돌출 형성된 구조이다.
한편 이와 같이 교각 기초부(110)를 시공하는 단계는 상기와는 다르게 교각 기초부(110)와 기둥부(120)를 별도로 분리하여 시공하고 하나의 구조물로 형성할 수 있다.
즉 도 1b에 도시된 바와 같이, 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어진 교각 기초부(110)의 축력부여용 철근(130) 상에 기둥부(120)를 끼워 결합시키는데, 상기 기둥부(120)는 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 구조이며, 상기 축력부여용 철근(130)에 일치하도록 형성된 기둥부(120)의 축력부여용 구멍(132)을 끼워서 결합시킨다.
이와 같은 결합 구조의 경우, 상기 교각 기초부(110)와 기둥부(120)의 사이에는 무수축 콘크리트(134)가 도포되어 서로 결합된 구조이다.
즉 교각 기초부(110)의 축력부여용 철근(130)상에 기둥부(120)의 축력부여용 구멍(132)들을 끼워서 서로 결합시키고, 교각 기초부(110)와 기둥부(120)의 사이에는 무수축 콘크리트(134)를 통해서 결합시키는 것이다.
그리고 본 발명은 상기와는 다르게 교각 기초부(110)를 시공하는 단계가 이루어질 수 있는데, 이는 도 1c에 도시된 바와 같이, 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어진 교각 기초부(110)의 상부면에 원기둥 홈(138)이 형성되고, 상기 원기둥 홈(138)에는 축력부여용 철근(130)이 위치된다. 그리고 상기 축력부여용 철근(130) 상에는 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 기둥부(120)가 결합되는데, 이와 같은 기둥부(120)에는 상기 축력부여용 철근(130)에 일치하는 축력부여용 구멍(132)이 형성되어 상기 축력부여용 철근(130)에 끼워 결합된다.
또한 상기 교각 기초부(110)의 원기둥 홈(138)과 기둥부(120)의 사이에는 무수축 콘크리트(134)가 도포되어 이들 결합면을 서로 일체로 접합시킨다.
이와 같은 교각 기초부(110)의 구조에서 상기 축력부여용 철근(130)은 교각 기초부(110)의 상부면에서 사방 4개소에 원주방향 등간격으로 배치된 구조로 이루어질 수 있다. 이와 같이 교각 기초부(110)의 상부면에서 사방 4개소에 원주방향 등간격으로 배치되면, 이후에 설명되는 바와 같이, 상기 교각 기초부(110)의 상부측에 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 차례차례 적층하고 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 설치시마다 축력을 부여하는 경우, 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 전면에 걸쳐서 균일하게 축력을 가할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법(100)은 교각 기초부(110)의 상부 기둥부(120)에 도2a에 도시된 바와 같이, 새로운 프리캐스트 교각 세그멘트(P)를 조립식으로 결합시키는데, 이를 위해서 상기 기둥부(120)의 축력부여용 철근(130)의 상단에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장한다.
이와 같은 공정에서 상기 커플러(150)는 일반적으로 사용되는 철근 이음용 커플러를 사용할 수 있는데, 예를 들면 내부에 암나사부(152)를 형성하고, 상기 암나사부(152)에 각각 축력부여용 철근(130)의 숫나사부(130a)를 결합시켜 상하로 길게 연장시키는 구조로 이루어질 수 있다. 또는 슬리브(미 도시)의 내부에 직경이 확대된 철근의 양단을 삽입시키고, 무수축 몰타르(미 도시)를 충진하여 경화시키고 서로 일체로 연결할 수도 있다. 본 발명은 이와 같은 다양한 구조의 커플러(150)를 포함하며 특정 구조에 한정되지는 않는다.
그리고 이와 같이 축력부여용 철근(130)을 연장시킨 다음에는, 기둥부(120)의 각각의 주철근 구멍(126)에는 캡(160)을 씌워서 구멍을 막되, 상기 캡(160)은 도 2b에 도시된 바와 같이, 주철근 구멍(126)으로 삽입되는 원통부(162)와 상기 원통부(162)보다 직경이 확대된 원판부(164)를 구비하여 상기 주철근 구멍(126)의 각각을 막는다.
그리고 이와 같은 상태에서 상기 기둥부(120)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포한 다음, 상기 기둥부(120)로부터 캡(160)을 각각 제거시키고, 길이가 연장된 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 를 끼워넣는다.
이와 같은 과정에서 상기 캡(160)은 주철근 구멍(126)으로 에폭시 본드(170)가 유입되는 것을 방지함으로써 작업자가 기둥부(120)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 쉽고 빠르게 도포할 수 있도록 하여 주며, 상기 주철근 구멍(126)들이 에폭시 본드(170)에 의해서 막히는 것을 방지함으로써 이후에 주철근(200)이 원활하게 주철근 구멍(126)으로 삽입될 수 있도록 하여 준다.
그리고 상기와 같이 에폭시 본드(170)가 도포된 기둥부(120)에 결합되는 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)와 그 상부측에 위치되는 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2) 및 그 하부에 위치된 기둥부(120)는 세그멘트간의 정확한 위치 결정 및 일치된 위치에서의 결합을 보장하기 위하여 공장에서 매치캐스트(match cast) 공법에 의해 제작된 것이다. 따라서 이와 같은 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들은 작업 현장에서 서로 정확하게 들어 맞는다.
뿐만 아니라 이와 같은 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들은 도 2c에 도시된 바와 같이, 그 상단 모서리에 세그멘트(P)에 연결 홈(182)을 형성하고, 그 하단 모서리에는 연결 돌기(184)를 형성하여 적층 시공시, 하부측 프리캐스트 교각 세그멘트(P)의 연결 홈(182)에 상부측 프리캐스트 교각 세그멘트(P)의 연결 돌기(184)가 결합하여 정확하고, 빠른 세그멘트(P)의 위치 설정이 가능한 것이다.
여기서, 상기 연결 홈(182)과 연결 돌기(184)의 위치는 상하 서로 다르게 위치되어도 무방하다. 즉 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 상단 모서리에는 연결 돌기(184)를 형성하고, 하단 모서리에는 연결 홈(182)을 형성하여 서로 결합시 정해 진 위치에서 쉽게 결합되록 할 수 있으며, 본 발명은 이들 모두를 포함하는 것이다.
그리고 이와 같이 기둥부(120)의 상부에 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)가 끼워진 다음에는 축력부여용 철근(130)을 통해서 축력을 부여하고, 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)들을 서로 견고히 결합시키게 된다.
이와 같은 경우, 상기 축력부여용 철근(130)에는 지지판(186)을 끼운 다음, 상기 지지판(186) 위에서 축력부여용 철근(130)의 단부에 형성된 숫나사부(130a)에 너트(190)를 나사결합시킨다. 그리고 이와 같은 상태에서 토크렌치(미 도시)를 이용하여 너트(190)를 조이면, 토크렌치에 의해서 회전하는 너트(190)를 통하여 축력부여용 철근(130)에 긴장력이 가해지고 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)들은 서로 당겨져서 서로 압착된다.
이와 같은 경우, 축력부여용 철근(130)에는 바람직하게는 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력이 도입되도록 하며, 이와 같은 상태에서 상기 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하게 된다.
그리고 이와 같이 일정시간 방치후에 토크렌치를 풀러서 축력부여용 철근(130)으로부터 축력을 제거시키면, 상기 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)들은 서로 견고히 연결된다.
또한 다음으로는 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)의 상부에 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)들을 적층 연결한다. 이와 같은 방식은 기둥부(120)와 제 1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)들을 연결하는 방식과 유사하다.
즉 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장한다.
그리고 각각의 주철근 구멍(126)에는 캡(160)을 씌워서 구멍을 막고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포한다. 이와 같은 경우, 상기 축력부여용 구멍(132)으로는 에폭시 본드(170)가 유입되지 않도록 유의한다.
또한 이와 같이 에폭시 본드(170)의 도포가 완료된 다음에는 주철근 구멍(126)으로부터 각각 캡(160)을 각각 제거시키고, 길이가 연장된 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 끼워넣는다.
이와 같은 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)도 공장에서 매치 캐스트방식으로 제작된 것이어서 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)에 잘 들어 맞는다.
그리고 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)의 상부로 돌출된 축력부여용 철근(130)을 통하여 축력을 도입하게 되는데, 이와 같은 과정에서도 축력부여용 철근(130)에는 도 2a에 도시된 바와 같은 지지판(186)과 너트(190)를 조립하고, 토크렌치(미 도시)를 통하여 너트(190)를 돌려서 축력부여용 철근(130)에 정해진 축력을 부여한 다음, 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 결합시켜서 연결한다.
이와 같은 경우에도 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)와 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)들은 에폭시 본드(170)를 통하여 그 접합면이 견고히 결합되는 것 이다.
그리고 이와 같은 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)의 상부측으로는 동일한 크기와 규격의 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)들을 차례차례 적층설치한다.
이와 같은 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)의 설치공정은 상기에서 설명한 바와 같이 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 설치하는 것과 동일한 공정으로서 이와 같은 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 원하는 높이로 적층 설치한다.
또한 이와 같이 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 적층하여 원하는 높이에 도달하면, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 각각의 주철근 구멍(126)에 주철근(200)들을 삽입한 다음, 주철근 구멍(126) 내에 몰타르(210)로 고정하고, 상기 원형 공간부(122)에는 철근(미 도시)을 포함한 콘크리트(220)로 충전하는 단계가 이루어진다.
즉 상기 적층된 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들과 기둥부(120)는 서로 주철근 구멍(126)들이 일치하여 연통된 상태이므로 이와 같은 주철근 구멍(126)에는 각각 주철근(200)들을 삽입하고, 몰타르(210)를 충전하면 상기 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들과 기둥부(120)는 주철근(200)들을 통하여 서로 일체로 연결된다.
이와 같이 주철근(200)을 통하여 연결시킬 뿐만 아니라, 상기 적층된 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 중앙 원형 공간부(122)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 철근을 포함하는 콘크리트(220)가 충전되어 견고히 고정된다. 따라서 상기 적층된 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들과 기둥부(120)는 서로 일체로 결합되어 단 일 교각을 형성하게 된다.
또한 축력부여용 구멍(132)으로도 몰타르(210)를 충전하여 축력부여용 철근(130)을 고정한다. 그리고 이와 같이 다수 적층되어 설치된 최종 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 위로 돌출된 주철근(200)상에 교각의 코핑부(230)를 설치하고 고정시키는 단계가 도 4에 도시된 바와 같이 이루어지는 것이다.
한편 본 발명은 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 상기 축력부여용 철근(130')이 교각 기초부(110)의 상부면 중앙에 배치되고, 상기 교각 기초부(110)의 상부측에 위치되는 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 원형 공간부(122)를 차례차례 상부로 관통하여 연장되고, 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 설치시마다 축력이 부여되는 구조로 이루어질 수 있다.
이와 같은 경우 상기 상기 기둥부(120)와 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 원주방향 등간격으로 4개소 배치된 축력부여용 철근(130) 대신에 중앙의 원형 공간부(122)에 위치되는 단일의 축력부여용 철근(130')으로 대체될 수 있다.
이와 같은 구조를 통하여 도 6에 도시된 바와 같이, 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 상하로 적층할 수 있고, 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 사이에는 에폭시 본드(170)가 배치되어 축력이 가해진 상태로 서로 일체로 결합된다.
또한 이와 같이 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들이 적층된 상태에서 주철근 구멍(126)에는 각각 주철근(200)들이 삽입되고, 몰타르(210)를 통하여 일체 로 고정된다. 그리고 주철근(200)을 고정한 후에는 상기 적층된 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 중앙 원형 공간부(122)에 도 7에 도시된 바와 같이, 철근(미 도시)을 포함하는 콘크리트(220)가 충전되고, 이와 같이 다수 적층되어 설치된 최종 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 위로 돌출된 주철근(200)상에는 교각의 코핑부(230)를 설치하여 고정시키고 교각을 완성하는 것이다.
이와 같은 결합과정에서 상기 축력부여용 철근(130')을 이용하여 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들에 축력을 가하고자 하는 경우에는, 별도의 지지판(미 도시)을 마련하여 상기 중앙의 원형 공간부(122)를 덮은 다음, 그 위에 너트(190)를 설치하고, 토크렌치(미 도시)를 통하여 조이면 된다. 그 이외의 시공과정은 도 1 내지 도 4에 관련하여 상기에서 설명한 4개소 축력부여용 철근(130)들을 이용하는 방식과 기본적으로 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법(100)은 도 8a에 도시된 바와 같이, 교각 기초부(110)를 시공하되, 축력부여용 철근(130)들과 주철근(200)들이 상부로 돌출 형성된 교각 기초부(110)를 설치하는 단계가 이루어진다.
즉 상기 교각 기초부(110)는 내부에 철근(112)이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원형으로 일정간격을 유지하는 다수의 주철근(200)들이 돌출 형성되며, 상기 원형으로 배치된 주철근(200)의 내측으로는 상단에 숫나사부(130a)가 형성된 축력부여용 철근(130)이 돌출 형성된 구조로 교각 기초부(110)가 시공된다.
이와 같은 경우, 상기 교각 기초부(110)의 상부측으로 돌출하는 주철근(200)은 교각 길이만큼 길게 상부측으로 연장되는데, 이와 같은 주철근(200)에는 그 사이 간격을 일정하게 유지하기 위한 철근 고정 스페이서(250)가 상하 일정 간격으로 설치된다.
이와 같은 철근 고정 스페이서(250)는 다수의 호형 홈(252)들이 반원형의 지지원판(254a)(254b)에 각각 형성된 구조로 이루어지는 것으로서, 이와 같은 반원형 지지원판(254a)(254b)들은 주철근(200)들을 호형 홈(252)에 각각 위치시켜 정해진 일정간격이 유지되도록 주철근(200)을 고정시킨다.
그리고 이와 같이 상기 철근 고정 스페이서(250)들을 통하여 주철근(200)의 위치 및 간격을 정확하게 유지한 상태에서 상기 교각 기초부(110)의 상부면에는 에폭시 본드(170)를 도포하고, 상기 주철근(200)과 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 도 8b에 도시된 바와 같이, 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)를 끼워넣되, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)는 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고 그 외측에 축력부여용 구멍(132)과 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 것으로서 이들 구멍(126)(132)들이 상기 축력부여용 철근(130)과 주철근(200)에 각각 결합된다.
이와 같은 결합과정에서 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)가 주철근(200)의 상부로부터 끼워지는 경우, 주철근(200)에 끼워진 철근 고정 스페이서(250)들은 제거되어 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)는 그 하부면이 교각 기초부(110)의 상부면에 도포된 에폭시 본드(170)에 직접 접촉된다.
이와 같은 상태에서 상기 축력부여용 철근(130)에는 축력이 부여되는데, 이와 같은 경우 상기 축력부여용 철근(130)에는 도 2a에 관련하여 설명한 바와 같이, 지지판(186)을 끼운 다음, 너트(190)를 나사결합시키고 각각 토크렌치(미 도시)를 이용하여 너트(190)를 조인다.
따라서 토크렌치에 의해서 회전하는 너트(190)가 축력부여용 철근(130)을 당겨서 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 이와 같은 상태에서 상기 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하게 된다.
그리고 이와 같이 상기 기둥부(120)상에 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)가 적층된 상태에서는 그 위에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장하는데, 이때 사용되는 커플러(150)도 당업계에서 사용되는 통상적인 철근 연결용 커플러를 사용하면 무방하다.
또한 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포하고, 상기 주철근(200)에는 다시 철근 고정 스페이서(250)들을 장착하여 주철근(200)의 간격 및 위치를 정확하게 유지한 다음, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 주철근(200)과 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 끼워넣고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)와 동일한 공정으로 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 설치하는 단계가 이루어진다.
그리고 이와 같이 적층 설치된 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2) 위에 차례차례 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)의 설치공정과 동일한 공정으로 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 원하는 높이로 적층 설치한다.
또한 이와 같은 적층 공정을 통하여 원하는 높이에 도달하면 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 주철근 구멍(126)과 축력부여용 구멍(132)에 각각 몰타르(210)를 충전하여 고정하며, 상기 원형 공간부(122)에는 도 10에 도시된 바와 같이, 철근을 포함한 콘크리트(220)로 충전하는 단계가 이루어진다.
그리고 상기와 같이 원하는 높이로 세워진 최종 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 위로 돌출된 주철근(200)상에 코핑부(230)를 설치하고 고정시켜서 완성하는 단계가 이루어진다.
이와 같은 단계들을 통하여 본 발명은 도심지 교량의 급속 시공을 위하여 현장 타설되는 교각 기초부(110)에 공장에서 제작된 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 다단으로 적층시공하고, 교각 세그멘트간의 연결은 축력을 가한 상태에서 에폭시 본드(170)를 통해서 이루어지며, 주철근(200)과 콘크리트(220) 충전층을 통해서 일체화를 이룸으로써 빠른 작업속도와 세그멘트(P) 연결부에서의 충분한 강도를 확보할 수 있고, 교각 성능을 한정되게 확보할 수 있다.
따라서 본 발명은 교량 건설작업의 공기 단축을 통한 공사 원가의 절감에 크게 기여할 수 있는 것이다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 일 실시예는 본 발명의 기술적사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 교각 기초부를 시공하는 설명도로서,
a)도는 교각 기초부와 기둥부를 일체로 형성한 구조,
b)도는 교각 기초부와 기둥부를 별도로 구축하는 구조,
c)도는 교각 기초부에 오목 홈을 형성하고 기둥부를 구축하는 구조이다.
도 2는 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 기둥부에 프리캐스트 교각 세그멘트를 연결한 구조도로서,
a)도는 사시도, b)도는 캡이 고정되는 프리캐스트 교각 세그멘트 평면도,
c)도는 프리캐스트 교각 세그멘트 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 기둥부에 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트가 적층된 구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법으로 구축된 교각의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 교각 기초부를 시공하는 설명도로서,
a)도는 교각 기초부와 기둥부의 중앙에 하나의 축력부여용 철근이 배치된 사시도, b)도는 교각 기초부와 기둥부 상에 프리캐스트 교각 세그멘트가 적층된 구조를 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 중 앙에 하나의 축력부여용 철근이 배치된 기둥부상에 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트가 적층된 구조를 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 중앙에 하나의 축력부여용 철근이 배치된 기둥부상에 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트가 적층된 구조를 도시한 교각 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 교각 기초부에 주철근이 먼저 시공되는 구조를 도시한 것으로서,
a)도는 단면도, b)도는 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법에서 교각 기초부의 주철근에 프리캐스트 교각 세그멘트가 적층되는 구조를 도시한 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시된 본 발명의 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법을 이용하여 구축된 교각의 구조도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100..... 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법
110..... 교각 기초부 112..... 철근
120..... 기둥부 122..... 원형 공간부
126..... 주철근 구멍 130.130'..... 축력부여용 철근
130a.... 숫나사부 132..... 축력부여용 구멍
134..... 무수축 콘크리트 138..... 원기둥 홈
150..... 커플러 152..... 암나사부
160..... 캡 162..... 원통부
164..... 원판부 170..... 에폭시 본드
182.... 연결 홈 184..... 연결 돌기
186.... 지지판 190..... 너트
200.... 주철근 210..... 몰타르
220.... 콘크리트 230..... 코핑부
250.... 철근 고정 스페이서 252..... 호형 홈
254a,254b.... 반원형 지지원판
P..... 프리캐스트 교각 세그멘트
P1..... 제1 프리캐스트 교각 세그멘트
P2..... 제2 프리캐스트 교각 세그멘트

Claims (8)

  1. 교량을 구축하기 위한 교각 시공방법에 있어서,
    내부에는 철근이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원기둥형태의 한 프리캐스트 교각 세그멘트(P)에 해당하는 기둥부(120)를 일체로 돌출시키되, 상기 기둥부(120)는 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 그 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성되며, 상기 기둥부(120)의 상부측으로는 상단에 숫나사부(130a)가 형성된 축력부여용 철근(130)이 돌출 형성되도록 한 교각 기초부(110)를 시공하는 단계;
    상기 기둥부(120)의 축력부여용 철근(130)의 상단에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장하고, 각각의 주철근 구멍(126)에는 캡(160)을 씌워서 구멍을 막되, 상기 캡(160)은 주철근 구멍(126)으로 삽입되는 원통부(162)와 상기 원통부(162)보다 직경이 확대된 원판부(164)를 구비하여 상기 주철근 구멍(126) 각각을 막고, 상기 기둥부(120)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포하는 단계;
    상기 기둥부(120)로부터 캡(160)을 각각 제거시킨 다음, 길이가 연장된 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)를 끼워넣고, 상기 축력부여용 철근(130)에는 지지판(186)을 끼운 다음, 너트(190)를 나사결합시키고 각각 토크렌치를 이용하여 세그멘트간의 충분한 부착을 위해 너트(190) 를 조이고 축력부여용 철근(130)을 당겨서 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 상기 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하는 단계;
    상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장하고, 각각의 주철근 구멍(126)에는 캡(160)을 씌워서 구멍을 막고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포한 다음, 캡(160)을 각각 제거시키고, 길이가 연장된 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 끼워넣고, 상기 축력부여용 철근(130)에는 축력을 도입하며, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 설치하는 단계;
    상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2) 위에 차례차례 상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)의 설치공정과 동일한 공정으로 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 원하는 높이로 적층 설치하고, 원하는 높이에 도달하면 상기 각각의 주철근 구멍(126)에 주철근(200)들을 삽입한 다음 몰타르(210)로 고정하고, 상기 원형 공간부(122)에는 철근을 포함한 콘크리트(220)로 충전하는 단계; 및
    상기 최종 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 위로 돌출된 주철근(200)상에 코핑부(230)를 설치하고 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 교각 기초부(110)를 시공하는 단계는 철근(112)이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어진 교각 기초부(110)의 축력부여용 철근(130)상에 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 기둥부(120)의 축력부여용 구멍(132)을 끼워서 결합시키며, 상기 교각 기초부(110)와 기둥부(120)의 사이에는 무수축 콘크리트(134)가 도포되어 서로 결합된 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 교각 기초부(110)를 시공하는 단계는 철근(112)이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어진 교각 기초부(110)의 상부면에 원기둥 홈(138)이 형성되고, 상기 원기둥 홈(138)에는 축력부여용 철근(130)이 위치되며, 상기 축력부여용 철근(130) 상에 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 외주 둘레를 따라서 다수의 주철근 구멍(126)이 형성된 기둥부(120)의 축력부여용 구멍(132)을 끼워서 결합시키며, 상기 교각 기초부(110)의 원기둥 홈(138)과 기둥부(120)의 사이에는 무수축 콘크리트(134)가 도포되어 서로 결합된 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  4. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 축력부여용 철근(130)은 교각 기초부(110)의 상부면에서 사방 4개소에 원주방향 등간격으로 배치되고, 상기 교각 기초부(110)의 상부측에 위치되는 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 차례차례 상부로 관통하여 연장되고, 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 설치시 마다 축력이 부여되는 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  5. 제1항 내지 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 축력부여용 철근(130)은 교각 기초부(110)의 상부면 중앙에 배치되고, 상기 교각 기초부(110)의 상부측에 위치되는 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 원형 공간부(122)를 차례차례 상부로 관통하여 연장되고, 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 설치시마다 축력이 부여되는 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들은 세그멘트 연결부의 정확한 일치를 위하여 매치캐스트(match cast) 공법에 의해 공장 제작된 것이고, 그 상단 모서리에는 프리캐스트 교각 세그멘트(P)에 연결 홈(182)을 형성하고, 그 하단 모서리에는 연결 돌기(184)를 형성하여 적층 시공시 하부측 프리캐스트 교각 세그멘트(P)의 연결 홈(182)에 상부측 프리캐스트 교각 세그멘트(P)의 연결 돌기(184)가 결합하여 정확하고 빠른 세그멘트(P)의 위치 설정이 가능한 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  7. 교량을 구축하기 위한 교각 시공방법에 있어서,
    내부에는 철근(112)이 배근된 콘크리트 구조물로 이루어고, 그 상부에는 원형으로 일정간격을 유지하는 다수의 주철근(200)들이 돌출 형성되며, 상기 원형으 로 배치된 주철근(200)의 내측으로는 상단에 숫나사부(130a)가 형성된 축력부여용 철근(130)이 돌출 형성된 교각 기초부(110)를 시공하는 단계;
    상기 교각 기초부(110)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포하고, 상기 주철근(200)과 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)를 끼워넣되, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)는 중앙에 원형 공간부(122)가 형성되고, 그 외측에 축력부여용 구멍(132)과 다수의 주철근 구멍(126)이 형성되어 상기 주철근(200)과 축력부여용 철근(130)에 결합되며, 상기 축력부여용 철근(130)에는 지지판(186)을 끼운 다음, 너트(190)를 나사결합시키고 각각 토크렌치를 이용하여 세그멘트간의 충분한 부착을 위해 너트(190)를 조이고 축력부여용 철근(130)을 당겨서 적어도 0.3 MPa(3 kg/cm2)의 축력을 도입하며, 상기 기둥부(120)와 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)사이의 에폭시 경화를 위해 적어도 1시간 방치하는 단계;
    상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1) 위에 각각 커플러(150)를 통해서 새로운 축력부여용 철근(130)을 상부측으로 연장하고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)의 상부면에 에폭시 본드(170)를 도포한 다음, 상기 주철근(200)과 축력부여용 철근(130)의 상부측으로 새로운 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 끼워넣고, 상기 제1 프리캐스트 교각 세그멘트(P1)와 동일한 공정으로 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2)를 설치하는 단계;
    상기 제2 프리캐스트 교각 세그멘트(P2) 위에 차례차례 상기 제2 프리캐스 트 교각 세그멘트(P2)의 설치공정과 동일한 공정으로 다수의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들을 원하는 높이로 적층 설치하고, 원하는 높이에 도달하면 각각의 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들의 주철근 구멍(126)에 몰타르(210)를 충전하여 고정하며, 상기 원형 공간부(122)에는 철근을 포함한 콘크리트(220)로 충전하는 단계; 및
    상기 최종 프리캐스트 교각 세그멘트(P) 위로 돌출된 주철근(200)상에 코핑부(230)를 설치하고 고정시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 주철근(200)에는 주철근(200)의 간격을 일정하게 유지하기 위한 다수의 호형 홈(252)들이 반원형의 지지원판(254a)(254b)에 각각 형성된 철근 고정 스페이서(250)가 다수 설치되고, 현장시공 시 주철근(200)의 위치를 정확하게 유지한 상태에서 프리캐스트 교각 세그멘트(P)들이 주철근(200)에 끼워 결합되며, 상기 프리캐스트 교각 세그멘트(P)의 결합후에는 철근 고정 스페이서(250)가 제거되는 것임을 특징으로 하는 프리캐스트 세그멘트를 이용한 교각 시공방법.
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