KR100228262B1

KR100228262B1 - 해양구조물의 시공방법

Info

Publication number: KR100228262B1
Application number: KR1019970051073A
Authority: KR
Inventors: 송병무
Original assignee: 송병무
Priority date: 1997-10-04
Filing date: 1997-10-04
Publication date: 1999-11-01

Abstract

본 발명은 연약층이 있는 해상 또는 하천에서 안전하고 경제적이며 짧은 공기 내에 방파제, 호안, 접안시설 등의 해양구조물을 시공하는 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 상하면이 개방된 케이슨(1)을 해상의 지정된 장소로 운반하여 케이슨(1)의 하단에 설치된 분사공을 통해 가압수나 압축공기(2)를 분사시키면서 연약층(3)의 상부에서 하부에 걸치도록 침하시켜서 모래자갈층(4) 상에 설치하고, 가압수나 압축공기를 분사시키는 분사공을 구비한 유공관배열체(20)를 상기 케이슨(1)의 내부에서 연약층(3) 속으로 침하시켜서 연약층을 유동화시키면서 사석을 채움으로써 연약층을 사석채움(6)으로 치환하고, 그 위에 상부케이슨(8)이나 사석제(9)를 축조하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

또한, 연약층(3)을 관통하여 콘크리트제 대구경장대파일(10)을 설치하고, 그 위에 케이슨(8)이나 사석제(9)를 설치하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

Description

해양구조물의 시공방법

본 발명은 연약층이 있는 해상에서 안전하고 경제적이며 짧은 공기 내에 방파제, 호안, 접안시설 등의 해양구조물을 시공하는 방법에 관한 것이다.

연약층이 있는 지역에서 방파제나 호안 또는 방조제를 설치하는 종래의 시공방법은 대체로 아래와 같은 방법이 사용되고 있다.

(1) 강제치환으로 연약층에 사석을 투입한 후, 사석 경사제를 축조한다. 이 방법은 강제치환에 의하므로 치환된 지반이 소요의 지내력을 확보했는지의 확인이 어려워서 공학적으로 불확실하고 공사비가 많이 든다.

(2) 연약층에 혼합제를 주입하여 강도를 보강한 후 케이슨을 그 상부에 설치한다. 이것은 케이슨 혼성제공법으로서, 고가의 외국장비의 도입이 필요하며 공사비가 고가이다.

(3) 준설로 연약층을 제거한 후 사석이나 모래 등을 투입하고, 그 위에 케이슨을 설치한다. 이것도 케이슨 혼성제 공법의 일종으로서, 준설후의 연약층의 경사면의 확인이 어려워서 구조물의 설계가 불확실하고, 공사비가 고가이며 준설토를 처분해야 하는 문제가 남는다.

(4) 연약층에 모래기등(Sand Compaction Pile)을 설치한 후, 그 상부에 케이슨을 설치한다. 이것도 케이슨 혼성제 공법의 일종인데, 장기 지내력의 불확실성이 높고 공사비가 많이 든다.

(5) 연약층에 인조 투수제(Geo-drain)을 설치한 후, 상부에 사석을 투입한다. 이것은 사석 경사제 공법으로서, 공사비가 높고 장기 침하를 수반하며 시공후의 성능확인과 보장이 어렵다.

본 발명은 전술한 바와같은 종래의 연약지반상의 해양구조물의 시공방법의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 구조체의 안정성을 확실하게 보장할 수 있고 시공기간이 단축되며 경제성이 있는 새로운 방법의 해상 또는 하천에서 해양구조물을 시공하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해양구조물의 시공순서도

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 해양구조물의 시공순서도

도 3은 본 발명에 사용되는 파압감소구조물의 예시적 구성도

도 4는 본 발명에 사용되는 연약층 유동화장치의 구성도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1. 케이슨 2. 가압수 또는 압축공기

3. 연약층 4. 모래자갈층

5. 경지반층 6. 사석채움

7. 현탁수방지막 8. 상부케이슨

9. 사석제 10. 콘크리트파일

11. 콘크리트기초 12. 파압감소구조물

20. 유공관배열체

본 발명에 따르면, 연약지반상에서의 방파제, 호안, 접안시설 등의 해양구조물을 시공하는 방법에 있어서, 상하면이 개방된 케이슨(1)을 해상의 지정된 장소로 운반하여 케이슨(1)의 하단에 설치된 분사공을 통해 가압수나 압축공기(2)를 분사시키면서 연약층(3)의 상부에서 하부에 걸치도록 침하시켜서 모래자갈층(4) 상에 설치하고, 가압수나 압축공기를 분사시키는 분사공을 구비한 유공관배열체(20)를 상기 케이슨(1)의 내부에서 연약층(3) 속으로 침하시켜서 연약층을 유동화시키면서 사석을 채움으로써 연약층을 사석채움(6)으로 치환하여 해양구조물의 기초를 구축하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 케이슨(1) 내부의 사석채움(6)의 상면에는 해수면 위로 돌출되는 상부케이슨(8)을 설치하고, 상기 상부케이슨(8)의 해양쪽에 면한 측면에는 콘크리트파일(10)에 의해 지지되는 파압감소구조물(12)를 설치한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 케이슨(1) 내부의 사석채움(6)의 상면에 사석제(9)를 축조하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 대구경의 콘크리트장대파일(10)을 해저면의 연약층(3)을 관통하여 경지반(5)에 지지되도록 설치하고, 상기 콘크리트장대파일(10)에 의해 보강된 연약층(3) 상에 콘크리트기초판(11)을 설치하고, 상기 콘크리트기초판(11) 위에는 해수면 위로 돌출되는 상부케이슨(8)을 설치하고, 상기 상부케이슨(8)의 해양쪽에 면한 측면에는 콘크리트파일(10)에 의해 지지되는 파압감소구조물(12)를 설치한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 대구경의 콘크리트장대파일(10)을 해저면의 연약층(3)을 관통하여 경지반(5)에 지지되도록 설치하고, 상기 콘크리트장대파일(10)에 의해 보강된 연약층(3) 상에 콘크리트기초판(11)을 설치하고, 상기 콘크리트기초판(11) 위에는 사석제(9)를 축조하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법이 제공된다.

이하에서 도면을 참조하여 본 발명에 따른 시공방법을 좀 더 구체적으로 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공방법을 보여주는 도면으로서, 도시된 바와같이, 해상의 갯벌과 같은 연약층(3)과 모래자갈층(4) 및 경지반층(5)이 성층된 현장으로 상하면이 개방된 케이슨(1)을 운반하여 자중에 의해 연약층(3) 속으로 침하시킨다(A). 이 케이슨(1)은 바람직하게는 기성제콘크리트로 제작되며 설계조건에 따라 다르지만 한변의 길이는 25∼50m인 사각형 형태의 것을 사용한다. 이 케이슨(1)은 케이슨(1) 내부의 연약층(3), 즉 갯벌을 유동화하여 제거했을 때, 케이슨(1) 외부의 갯벌이 케이슨(1) 내부로 침투하는 것을 방지하기 위한 것이므로 그 깊이는 연약층(3)의 깊이 보다 약간 길게 만들면 된다. 이때, 케이슨(1)의 침하를 촉진하기 위해 케이슨(1)의 하단에는 도시안된 분사공을 통해 가압수나 압축공기(2)를 분사시켜서 연약층을 교란시킨다.

케이슨(1)은 연약층(3)을 관통하여 그 하단이 모래자갈층(4)에 지지되고 그 상단은 연약층(3)의 상단, 즉 해저면 또는 하저면에 이르도록 설치한다(B). 이때, 현장의 지반상태나 시공할 해양구조물의 규모에 따라, 이러한 케이슨(1)을 상하로 이단이상 설치하거나 수평방향으로 겹쳐서 설치할 수 있다.

다음에, 이 케이슨(1) 내에 가압수나 압축공기를 분사시키는 분사공이 다수 형성된 유공관배열체(20)를 연약층(3) 하부까지 투입하여 연약층(3)을 교란, 유동화시키면서 지내력이 0에 가까워진 연약층(3) 즉, 흙탕물 속에 사석을 투입하여 연약층(3)을 사석채움(6)으로 치환시킨다(C). 여기서 사용되는 유공관배열체(20)는 도 4에 도시된 바와같이, 각각 압축공기, 물 및 적절한 첨가제를 공급하는 세개의 탱크(21,22,23)에 접속되고 압축공기 또는 가압수를 분사시키는 분사공(24)을 구비한 유공관배열체(20)로 구성되고, 상기 탱크와 유공관을 연결시키는 유입관(25) 및, 유공관의 침하에 따라 팽창가능한 연결관(26)으로 구성된다. 여기서 이 유공관배열체는 연약층의 유동화 처리 후에 케이슨 내부의 지중에 매설된 상태로 방치시킨다. 이러한 유공관배열체(20)는 본원인이 미국특허 제4,981,399호에서 개시한 것과 대체로 동일하다. 그러나, 가압수를 분사시켜서 연약층을 유동화시킬 수 있다면 그 구조는 적절히 변형될 수 있을 것이다. 한편, 케이슨(1) 내에 사석을 투입할 때는 연약층의 교란에 의한 탁류의 유동을 방지하기 위해 현탁수방지막(7)을 케이슨(1) 주변에 설치한다. 이 현탁수방지막(7)은 수밀성시트의 상단에 부력체를 매달고 하단에는 추를 매단 것을 사용하면된다.

이와같이, 케이슨(1)에 사석을 투입하여 연약층이 사석으로 치환된 해양구조물용 기초구조 위에, 해수면 위로 돌출되는 상부구조물를 시공한다. 한가지 방법으로, 사석채움(6) 위에 상부케이슨(8)을 설치하고 그 속에 사석(6)을 채운 후, 상면에는 기성제 또는 현장타설 콘크리트층을 형성한다(D-1). 이 상부구조체는 해양구조물의 요구되는 기능에 적합한 형태를 취하게 되는데, 예를들면, 상부케이슨(8)의 해양측 선단부에는 파도를 차단하는 돌출물(16)을 형성하고, 상부케이슨(8)의 해양측에는 파압감소구조물(12)을 설치한다. 이때, 필요에 따라 파압감소구조물(12)을 지지하기 위해 연약층(3)에는 케이슨(1)의 일측에 콘크리트파일(13)을 박을 수 있다.

도 3은 본 발명에 사용되는 파압감소구조물(12)을 예시하는 것으로서, 경사진 전면에 구멍(31)이 형성된 중공블록이거나(도 3의 A), 경사진 전면에 베인(32)이 형성된 중공블록(도 3의 B) 등의 구조를 취함으로써 파도가 구멍(31)이나 베인(32)에 의해 파압이 감쇄되게 된다. 또는 단순한 단면삼각형 구조물형태(도 3의 C)를 사용하더라도 어느 정도 파압감소의 효과를 얻을 수 있을 것이다.

상부구조물을 시공하는 또 다른 방법으로서, 사석채움 케이슨(1) 위에 경사면을 갖는 일반적인 사석제(9)를 축조한다(D-2). 도 1의 D-2는 이것을 보여주며, 사석제(9)의 저면크기를 고려하여 하부 케이슨(1)을 전후로 이중으로 겹쳐서 설치한 예를 보여준다.

도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시공방법을 보여주는 도면으로서, 도시된 바와같이, 콘크리트제 대구경 장대파일(10)을 연약층(3)을 관통하여 경지반층(5)까지 도달하도록 설치한다. 이때, 콘크리트파일(10)의 크기나 간격 등은 역학적 설계에 따라 정해지며, 가장자리 파일에는 경사파일(10a)로 버티도록 하면 지지력을 보강할 수 있다(A). 이어서, 콘크리트파일(10)로 지지되는 연약층(3) 상에 기성제 또는 현장타설 방법에 의한 콘크리트기초(11)를 설치한다(B). 다음에, 이 콘크리트기초(11) 위에는 도 1에서 설명한 바와같은 방법으로 상부케이슨(8)이나 파압감소구조물(12)로 된 상부구조물(C)이나, 사석제(9)로 된 상부구조물(C-1)을 축조한다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 해양오염을 방지하면서, 간단한 방법으로 연약층에 확실하고 안전한 기초를 구축한 후에 콘크리트 케이슨이나 사석제를 설치함으로써, 짧은 공기 내에 연약층의 지내력을 확실하게 보강하는 경제적인 시공이 가능하게 된다. 특히, 본 발명은 건설시장의 개방에 즈음하여, 국내기술로써 시공이 가능하므로 국내건설시장의 외국건설업체의 잠식을 방지하고 국내업체의 해외진출가능성을 높일 수 있는 길을 열어주게 될 것이다.

Claims

연약지반상에서의 방파제, 호안, 접안시설 등의 해양구조물을 시공하는 방법에 있어서, 상하면이 개방된 케이슨(1)을 해상의 지정된 장소로 운반하여 케이슨(1)의 하단에 설치된 분사공을 통해 가압수나 압축공기(2)를 분사시키면서 연약층(3)의 상부에서 하부에 걸치도록 침하시켜서 모래자갈층(4) 상에 설치하고, 가압수나 압축공기를 분사시키는 분사공을 구비한 유공관배열체(20)를 상기 케이슨(1)의 내부에서 연약층(3) 속으로 침하시켜서 연약층을 유동화시키면서 사석을 채움으로써 연약층을 사석채움(6)으로 치환하여 해양구조물의 기초를 구축하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 케이슨(1) 내부의 사석채움(6)의 상면에는 해수면 위로 돌출되는 상부케이슨(8)을 설치하고, 상기 상부케이슨(8)의 해양쪽에 면한 측면에는 콘크리트파일(10)에 의해 지지되는 파압감소구조물(12)를 설치한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
제 1 항에 있어서, 상기 케이슨(1) 내부의 사석채움(6)의 상면에 사석제(9)를 축조하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
대구경의 콘크리트장대파일(10)을 해저면의 연약층(3)을 관통하여 경지반(5)에 지지되도록 설치하고, 상기 콘크리트장대파일(10)에 의해 보강된 연약층(3) 상에 콘크리트기초판(11)을 설치하고, 상기 콘크리트기초판(11) 위에는 해수면 위로 돌출되는 상부케이슨(8)을 설치하고, 상기 상부케이슨(8)의 해양쪽에 면한 측면에는 콘크리트파일(10)에 의해 지지되는 파압감소구조물(12)를 설치한 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.
대구경의 콘크리트장대파일(10)을 해저면의 연약층(3)을 관통하여 경지반(5)에 지지되도록 설치하고, 상기 콘크리트장대파일(10)에 의해 보강된 연약층(3) 상에 콘크리트기초판(11)을 설치하고, 상기 콘크리트기초판(11) 위에는 사석제(9)를 축조하는 것을 특징으로 하는 해양구조물의 시공방법.