KR100366609B1

KR100366609B1 - 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법

Info

Publication number: KR100366609B1
Application number: KR10-1999-0065237A
Authority: KR
Inventors: 박상경; 박해연
Original assignee: 박해연; 박상경
Priority date: 1999-12-29
Filing date: 1999-12-29
Publication date: 2003-01-06
Also published as: KR20000017925A

Abstract

본 발명은 항만 또는 해안 매립 공사등에서 준설을 통한 매립 작업을 개선하여 작업속도 및 작업품질을 향상시키고, 이에 따라 공사비를 절감 할 수 있는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법에 관한 것이다. 본 발명은 준설선과 상기 준설선으로부터 송토관이 연장된 바지선으로 구성된 매립 장치에 있어서, 상기 바지선은, 상기 준설선으로부터의 송신신호에 따라 매립지의 정확한 위치를 측정하는 GPS; 매립 지역의 수심을 측정하는 수심측정수단; 동력발생수단과 상기 동력발생수단에 의하여 상기 바지선의 위치를 이동시키는 위치이동수단; 상기 바지선의 상기 송토관으로부터 연장 설치되어 그 전방으로 토사를 분사하는 분사수단; 및 상기 GPS를 통하여 바지선의 이동 위치를 설정하고, 상기 위치이동수단의 구동을 제어하여 상기 바지선의 이동 및 그 위치 등을 조정하며, 상기 수심측정수단을 통하여 매립 지역의 수심을 측정하고 이에 따라 상기 위치이동수단의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하여 원하는 장소에 토사가 균등 분사가 되도록 하는 제어부를 포함한다.

Description

해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법{SPRAY RECLAMING APPARATUS FOR REINFORCING SOFT GROUND OF SEA BOTTOM AND METHOD THEREOF}

본 발명은 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 해안 매립 공사등에서 준설선(浚渫船) 및 각종 중장비 등을 이용하여 준설 및 매립 작업을 수행하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법에 관한 것이다.

일반적으로 해안 매립 공사란 항만 용지 또는 임해 공업 단지를 조성할 목적으로 공사를 한다. 해상에서 준설선을 조정하여 해저면으로부터 양질의 토사를 준설펌프를 이용하여 흡입하고 배송하여 매립하게 된다.

상기와 같은 해안 매립 공사는 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 준설선(100)을 포함하여 포크레인 및 불도저 등의 각종 중장비(120)가 소요되며, 상기 준설선(100)으로는 펌프 준설선(CSD; Cutter Suction Dredger) 또는 호퍼 준설선(TSHD: Trailing Suction Hopper Dredger)등이 주로 사용된다.

상기 펌프 준설선 또는 호퍼 준설선은 강력한 펌프를 작동시켜 흡입관을 통하여 토사를 물과 함께 빨아 올린 뒤 물위에 설치한 송토관(130)으로 육상으로 보낸다. 흡입관 선단에는 큰 돌이나 목재 같은 것이 빨려 들어오지 않도록 격자(格子)를 부착한다.

상기와 같이 펌프 준설선을 이용하여 해상을 매립하는 방법은, 도2에 도시된 바와 같이 준설선(100)에 연결된 송토관(130)의 끝 부분을 호안에 포설하여 고정시킨 상태로 준설토를 송토하여 해안을 매립한다. 이때, 고정된 송토관(130)을 통하여 준설선(100)으로 부터 토사가 포함된 유체가 송수되면, 토사는 한 지역에 쌓이고 물은 흘러 다시 바다로 유입된다.

따라서, 준설선(100)이 연속적으로 가동되어 토사(111)는 한곳에 쌓이게 되며, 쌓인 토사로 인하여 해저 지반에 집중 하중이 발생하여 연약지반(110)이 융기(112)하게 된다. 이렇게 융기 현상이 일어나면 매립후에 침하방지를 위하여 이 융기된 지반을 개량하기 위한 별도의 공법이 필요하다(예 지반 고화공법, 천층 지반 개량공법, 치환 공법, 심층 혼합 처리공법).

또한, 이와 같은 종래의 펌프 준설선을 이용한 해안 매립 공사에서는, 한장소의 매립이 완료되면 매립이 안된 지역으로 송토관 연장 이동하며, 이때 준설선의 가동을 중단하여야 하므로 작업시간이 오래 걸리게 되는 비경제적인 작업을 하고 있다.

한편, 호퍼 준설선을 이용하여 해상을 매립하는 방법으로, 상기 호퍼 준설선은 1~1.5시간 내에 10,000~15,000M3의 토사량을 물과 함께 배송하며, 송토관(130)은 호안에 고정되어 있어 토사량은 짧은 시간에 한 지역에 대량으로 쌓이게 된다.

이와 같이 펌프 또는 호퍼 준설선등을 이용한 종래 매립 공사에 의하면, 배송된 토사가 한 지역에 쌓여 추가로 레벨링 작업을 해야하므로, 작업이 복잡하고 오랜 시간이 걸리게 되며, 작업품질이 저하될 뿐만 아니라 공사비도 증가하게 되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 준설선의 준설펌프가 구동되고 송토관을 통하여 배송된 토사는 한곳에쌓이게 되며 이는 지반에 집중하중을 주게 되어 융기 현상이 일어나게 되고 추후 이지반의 개선을 위한 연약지반 개량 공법이 추가로 필요한 문제점도 있었다.

따라서, 본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 그 목적은, 각종 해안 공사등에서의 준설 및 매립 작업을 개선시켜 작업속도 및 작업품질을 향상시키고 공사비를 절감하며, 해저면에 일정한 두께로 매립을 할 수 있도록 하여 해저면의 매립 지반이 균등하게 매립되어 융기 현상을 방지하므로 추후 지반 개량의 추가 비용을 절감 할 수 있는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법을 제공함에 있다.

도1 및 도2는 종래 해안 매립 장치 및 그 공법을 나타낸 작업 상태도.

도3은 본 발명의 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법을 나타낸 작업 상태도.

도4는 본 발명의 바지선을 더욱 상세히 나타낸 측면도.

도5는 본 발명의 바지선을 더욱 상세히 나타낸 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200 : 준설선 210 : 펌프

220 : 배출측 송토관 230 : 흡입관

300 : 바지선 310 : 제어부

320 : GPS 330 : 수중 음파 탐지기

340 : 발전기 350 : 윈치

351 : 모터 352 : 드럼

353 : 와이어 360 : T형 스프레이 노즐

361 : 노즐공 370 : 엘보우

380 : 연장송토관 390 : 러버 호스

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치의 특징은, 준설선과 상기 준설선으로부터 송토관이 연장된 바지선으로 구성된 매립 장치에 있어서 상기 바지선은, 상기 준설선으로부터의 송신신호에 따라 매립지의 정확한 위치를 측정하는 GPS; 매립 지역의 수심을 측정하는 수심측정수단; 동력발생수단과 상기 동력발생수단에 의하여 상기 바지선의 위치를 이동시키는 위치이동수단; 상기 바지선의 상기 송토관으로부터 연장 설치되어 그 전방으로 토사를 분사하는 분사수단; 및 상기 GPS를 통하여 바지선의 이동 위치를 설정하고, 상기 위치이동수단의 구동을 제어하여 상기 바지선의 이동 및 그 위치 등을 조정하며, 상기 수심측정수단을 통하여 매립 지역의 수심을 측정하고 이에 따라 상기 위치이동수단의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하여 원하는 장소에 토사가균등 분사가 되도록 하는 제어부를 포함한다.

상기 분사수단은 양측면 및 전면에 다수개의 노즐공이 형성된 T형 스프레이 노즐로 구성되어, 토사가 사방으로 분사되도록 한다.

상기 분사수단의 후단에 형성되어 그 분사각도를 수중 또는 수상으로 향하도록 조정하는 엘보우를 더 포함한다.

상기 엘보우의 각도는 대략 45°하방 또는 상방으로 형성된 것이 바람직하다.

상기 위치이동수단은 해저면에 고정된 앙카로부터 연결 설치된 와이어와, 상기 와이어가 감겨진 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터로 구성된 윈치를 포함한다.

상기 윈치는 상기 바지선 갑판의 좌우현에 서로 대칭이 되도록 형성된다.

상기 바지선 선체 후미의 상기 송토관에는 상기 송토관이 파손되는 것을 방지하기 위해서 러버호스가 형성된다.

상기 수심측정수단은 수중 음파 탐지 장치를 사용한다.

또한, 본 발명에 따른 스프레이 매립 공법의 특징은, 준설선에서 부속선인 양묘선에 바지선을 이동시켜 앙카 투묘 장소를 알려주는 단계; 상기 바지선에 설치된 GPS를 작동시켜 매립 지역 위치를 정확히 파악하고, 파악된 위치에서 상기 바지선을 대기시키는 단계; 수중 음파 탐지기를 이용하여 해저면의 수심을 확인하고, 매립 높이 및 매립 폭 등을 파악한 후, 윈치의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하는 단계; 상기 바지선에서 상기 준설선과의 교신을 통하여 상기 준설선의 송토관의 송수신호에 따라 상기 윈치를 작동하여 상기 바지선을 이동시키면서 매립작업을 수행하는 단계; 및 상기 준설선에 연결된 송토관에서 토사가 포함된 유체가 상기 바지선으로 송수되면, 제어부를 작동시켜 토출 방향, 토출량 및 속도등을 조절하여 토사가 해저면이 균등하게 매립되도록 하는 단계를 포함한다.

상기 준설선의 준설 능력에 따라 상기 윈치 속도를 정하고, 이에 따라 일정한 매립 거리를 설정하며, 수심이 대략 10m 이상인 지역은 노즐 분사시의 매립고를 감안하여 윈치의 속도를 결정하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도3은 본 발명의 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법을 나타낸 작업 상태도이다.

도시된 바와 같이 본 발명은 준설선(200)과, 이 준설선(200)에 배출측 송토관(220)으로 연결된 바지(barge)선(300)으로 구성된다. 상기 준설선(200)은 강력한 펌프(210)를 작동시켜 흡입관(230)을 통하여 토사를 물과 함께 빨아 올린 뒤 물위에 설치한 배출측 송토관(220)을 통하여 육상으로 보낸다. 흡입관(230) 선단에는 큰 돌이나 목재 같은 것이 빨려 들어오지 않도록 격자(格子)를 붙인다.

한편, 상기 바지선(300)은 바닥이 편평한 모양으로 형성되고, 해상에서 일정한 부력이 요구되는 조립이 용이한 이동/조립식 부선으로, 송토관(220) 및 후술할 각종 기기가 설치된다.

도 4는 본 발명의 바지선을 더욱 상세히 나타낸 측면도이고, 도 5는 평면도이다. 상기 바지선(300)에 설치되는 구성요소로는 제어부(310), GPS(GlobalPositioning System)(320), 수중 음파 탐지기(SONAR ; Sound Navigation Ranging)(330), 발전기(Generator)(340), 윈치(Winch)(350), T형 스프레이 노즐(Spray Nozzle)(360), 엘보우(Elbow)(370), 연장송토관(380), 러버 호스(Rubber Hose)(390)가 마련된다. 미설명부호 221은 송토관(380)을 위한 부력통이다.

상기 제어부(310)는 상기 윈치(350)의 구동을 제어하여 상기 바지선(300)의 이동 및 그 위치 등을 조정하고, 상기 GPS(320)를 통하여 바지선(300)의 이동 위치를 설정하며, 상기 음파 탐지기(330)를 통하여 매립 지역의 수심을 측정하고 이에 따라 윈치의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하는 핵심 장치이다. 따라서, 상기 제어부(310)는 준설선(200)과의 교신을 통하여 정확한 매립 위치를 선정하고, 윈치를 작동시켜 바지선(300)을 이동시킴으로써, 원하는 장소에 토사가 균등 분사가 되도록 한다.

상기 GPS(320)는 상기 준설선(200)으로부터의 신호에 따라 매립지의 정확한 위치를 측정하기 위해 사용되며, 상기 수중 음파 탐지기(330)는 작업전 또는 작업중에 매립 지역의 수심을 조사/기록하여 매립 작업을 효율적으로 수행할 수 있도록 한다. 상기 발전기(340)는 윈치와 함께 바지선(300) 갑판에 설치되고, 바지선(300) 전체의 동력을 제공한다.

또한, 윈치(350)는 와이어(353)가 감겨진 드럼(352)과, 이 드럼(352)을 회전시키는 모터(351)로 구성된다. 상기 와이어(353)는 해저면에 고정된 앙카로부터 연결 설치된다. 상기 모터(351)는 상기 제어부(310)의 제어동작에 의하여 상기드럼(352)을 회전시킴으로써, 바지선(300)을 전/후로 이동시킨다. 상기 윈치(350)는 바지선(300) 갑판의 좌우현에 2대가 서로 대칭되도록 형성됨이 바람직하다.

T형 스프레이 노즐(360)은 토사가 분사되는 장치로서, 준설선(200)으로부터 연장된 송토관(380)과 연결되며 그 직경에 따라 내경 760m/m, 내경 1000m/m 등으로 구분된다. 또한, 상기 T형 스프레이 노즐(360)은 양측면 및 전면에 다수개의 노즐공(361)이 형성되어 토사가 사방으로 분사되도록 구성된다.

엘보우(370)는 선체와 T형 스프레이 노즐(360)의 분사각도를 조정하기 위하여 선체에 대하여 대략 45°각도로 형성되며, 작업 용도에 따라 상기 T형 스프레이 노즐(360)이 수중과 수상으로 향하도록 그 분사 각도를 조정한다.

상기 바지선(300) 후미의 송토관(380)에는 러버호스(390)가 형성되어 선체의 유동에 의하여 송토관(390)(220)이 파손되는 것을 방지한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 스프레이 매립작업을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 준설선(200)에서 부속선인 양묘선에 바지선(300)을 이동시켜 앙카 투묘 장소를 알려준다. 이때, 바지선(300)은 설치된 GPS(320)를 작동시켜 매립 지역 위치를 정확히 파악하고, 파악된 위치에 자리를 잡고 대기한다.

아울러, 수중 음파 탐지기(330)를 이용하여 해저면의 수심을 확인하고, 매립 높이 및 매립 폭 등을 파악한 후, 윈치의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정한다.

바지선(300)에서는 본선과의 교신을 통하여 준설선(200)의 송토관(220)의 송수신호에 따라 윈치(350)를 작동하여 바지선(300)을 이동시키면서 매립작업을 수행한다.

준설선(200)에 연결된 송토관(220)에서 토사가 포함된 유체가 바지선(300)으로 송수되면, 제어부(310)를 작동시켜 토출 방향, 토출량 및 속도등을 조절하여 토사가 해저면이 균등하게 매립되도록 한다.

이때, 250m3/min의 량을 매립시, 20m/min의 윈치속도와 폭 10m, 깊이 2.5m로 매립하는 것이 바람직하다.

한편, 수심이 깊은 지역은 엘보우(370)를 이용하여 T형 스프레이 노즐(360)을 수중으로 내림으로써, 매립고를 조정하며 토사의 유실율이 최소화 되도록 한다. 수상 부분의 매립시에도 상기 엘보우(370)를 사용하여 T형 스프레이 노즐(360)의 각도를 조정 분사함으로써 매립고를 최대로 하도록 한다.

또한 본선 즉, 준설선(200)의 준설 능력에 따라 윈치(350) 속도를 정하고, 일정한 매립 거리를 정하는 것이 바람직하며, 수심이 10m 이상인 지역은 노즐 분사시의 매립고를 감안하여 윈치의 속도를 정한다.

이상에서와 같이 본 발명의 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치 및 그 공법에 의하면, 통상 매립하는 지역의 수심이 -1m 이상이면 준설선의 송토관 끝에 이 토사 분사장치를 연결하여 해저면에 투하하며, 이때 분사장치가 연결된 대선을 이동시키므로 일정한 깊이와 폭으로 균등하게 매립하게 되고, 각종 간척 공사등에서의 준설 및 매립 작업을 개선시켜 작업속도 및 작업품질을 향상시키고, 이에따라 공사비를 절감 할 수 있는 다양한 효과가 있다.

Claims

준설선과 상기 준설선으로부터 송토관이 연장된 바지선으로 구성된 매립 장치에 있어서, 상기 바지선은,

상기 준설선으로부터의 송신신호에 따라 매립지의 정확한 위치를 측정하는 GPS;

매립 지역의 수심을 측정하는 수심측정수단;

동력발생수단과 상기 동력발생수단에 의하여 상기 바지선의 위치를 이동시키는 위치이동수단;

상기 바지선의 상기 송토관으로부터 연장 설치되어 그 전방으로 토사를 분사하는 분사수단; 및

상기 GPS를 통하여 바지선의 이동 위치를 설정하고, 상기 위치이동수단의 구동을 제어하여 상기 바지선의 이동 및 그 위치 등을 조정하며, 상기 수심측정수단을 통하여 매립 지역의 수심을 측정하고 이에 따라 상기 위치이동수단의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하여 원하는 장소에 토사가 균등 분사가 되도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제1항에 있어서,

상기 분사수단은 양측면 및 전면에 다수개의 노즐공이 형성된 T형 스프레이 노즐로 구성되어, 토사가 사방으로 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제1항에 있어서,

상기 분사수단의 후단에 형성되어 그 분사각도를 수중 또는 수상으로 향하도록 조정하는 엘보우를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제 3항에 있어서,

상기 엘보우의 각도는 대략 45°하방 또는 상방으로 형성된 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제1항에 있어서,

상기 위치이동수단은 해저면에 고정된 앙카로부터 연결 설치된 와이어와, 상기 와이어가 감겨진 드럼과, 상기 드럼을 회전시키는 모터로 구성된 윈치를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제 5항에 있어서,

상기 윈치는 상기 바지선 갑판의 좌우현에 서로 대칭이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제 1항에 있어서,

상기 바지선 선체 후미의 상기 송토관에는 상기 송토관이 파손되는 것을 방지하기 위해서 러버호스가 형성되는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
제1항에 있어서,

상기 수심측정수단은 수중 음파 탐지 장치를 사용한 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 장치.
준설선에서 부속선인 양묘선에 바지선을 이동시켜 앙카 투묘 장소를 알려주는 단계; 상기 바지선에 설치된 GPS를 작동시켜 매립 지역 위치를 정확히 파악하고, 파악된 위치에서 상기 바지선을 대기시키는 단계; 수중 음파 탐지기를 이용하여 해저면의 수심을 확인하고, 매립 높이 및 매립 폭 등을 파악한 후, 윈치의 전후진 속도 및 스윙 속도 등을 결정하는 단계; 상기 바지선에서 상기 준설선과의 교신을 통하여 상기 준설선의 송토관의 송수신호에 따라 상기 윈치를 작동하여 상기 바지선을 이동시키면서 매립작업을 수행하는 단계; 및 상기 준설선에 연결된 송토관에서 토사가 포함된 유체가 상기 바지선으로 송수되면, 제어부를 작동시켜 토출 방향, 토출량 및 속도등을 조절하여 토사가 해저면이 균등하게 매립되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 공법.
제9항에 있어서,

상기 준설선의 준설 능력에 따라 상기 윈치 속도를 정하고, 이에 따라 일정한 매립 거리를 설정하며, 수심이 대략 10m 이상인 지역은 노즐 분사시의 매립고를 감안하여 윈치의 속도를 결정하는 것을 특징으로 하는 해저면 연약지반 보강용 스프레이 매립 공법.