KR100627628B1 - 케이슨을 이용한 심해 항만의 연속구조물 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 케이슨을 이용한 건식상태에서 심해 항만의 구조물 시공법에 관한 것으로, 케이슨을 이용하여 수중에 건식공간을 확보하여 구조물을 완성하고 연속적 시공함으로써 연약지지층에서의 구조물의 장기침하를 최소화하며 구조물의 부등침하를 방지하기 위한 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 내부에 부력탱크를 구비하고 다수의 케이싱 관통로를 구비하며 하부에 패킹수단을 구비한 케이슨을 이용하여 심해 항만의 연속구조물을 시공하기 위한 공지의 것에 있어서, 상부가 개방되고 하부에 상기 케이슨의 케이싱 관통로와 연통되는 다수의 말뚝관통구를 구비한 기성콘트리트 상자를 턴버클을 이용하여 상기 케이슨의 하부에 결합시키는 공정과, 케이슨의 부력탱크를 채우고 케이슨과 상기 기성 콘크리트상자의 결합체를 지지층에 침설하는 공정과, 침설된 케이슨의 케이싱 관통로에 케이싱을 설치하고 기성 콘크리트상자의 말뚝관통구에 기초말뚝을 시공하는 공정과, 시공된 기초말뚝의 상부와 말뚝관통구의 사이의 공간에 콘크리트를 타설하는 공정과, 상기 케이슨과 기성 콘크리트상자 내부의 물을 배수하는 공정과, 상기 기성콘트리트 상자 내부에 콘크리트를 타설하여 연속확대기초를 설치하는 공정과, 상기 연속확대기초의 상부에 벽체를 형성하는 공정과, 상기 벽체의 내부를 토사 등을 이용하여 메우는 공정과, 상기 벽체의 상부에 벽체와 일체되도록 슬라브를 설치하여 구조물을 완성하는 공정과, 상기 케이슨을 기성 콘크리트상자와 분리하여 케이슨을 부상하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은 심해 항만의 구조물 설치를 위한 지반 안정화작업 기간을 줄일 수 있으며, 연약지지층에서의 구조물의 장기침하를 최소화하며 구조물의 부등침하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

케이슨, 기성 콘크리트상자, 심해 항만, 구조물 시공법, 부등침하 방지

Description

케이슨을 이용한 심해 항만의 연속구조물 시공법{Connection Structure Construction Method of Harbors at Deep Sea Using with Caisson}

도 1은 종래의 테트라포트를 적치시킨 방파제의 단면도.

도 2는 종래의 블록을 적립시킨 방파제의 단면도.

도 3은 종래의 앵커로 지지하는 방파제의 단면도.

도 4는 본 발명에 의한 케이슨을 나타낸 단면도.

도 5는 도 4의 A-A' 단면도.

도 6은 본 발명에 의한 말뚝기초가 설치되는 상태를 나타낸 단면도.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 의한 케이슨을 이용한 심해 항만의 연속구조물 시공방법을 도시한 설명도.

도 8은 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 평면도.

도 9는 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 측면도.

도 10은 본 발명에 의한 연결형 케이슨을 나타낸 평면도.

도 11은 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 측면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 상부구조물 11: 벽체

12: 슬라브 13: 이음부

14: 연결구조물 20: 중부구조물, 연속확대기초

30: 하부구조물, 기초말뚝 40: 케이슨

41: 부력탱크 42: 패킹수단

43: 케이싱 관통로 44: 케이싱

45: 작업대 46: 턴버클

47: 펌프 50: 기성 콘크리트상자

51: 말뚝관통구 52: 임시바닥판

53: 파형돌기 60: 지지층

70: 연속형 케이슨 71: 패킹수단

72: 돌출부 80: 연결형 케이슨

81: 패킹수단

본 발명은 케이슨을 이용한 건식상태에서 심해 항만의 구조물 시공법에 관한 것으로, 특히, 케이슨을 이용하여 수중에 건식공간을 확보하여 구조물을 완성하고 연속적 시공하도록 하는 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이, 심해 항만의 구조물 설치를 위해서는 지지층 내부 수분을 강제 배출시키기 위한 지반 안정화작업을 필요로 하게 된다. 특히, 점성토, 퇴적 토사층과 같은 연약지반의 경우에는 장기 침하를 줄이기 위해 지반 안정화작업을 필수적으로 하여야 한다.

도 1에는 종래에 사용된 지반 안정화작업의 일예로 테트라포트를 적치시킨 방파제를 단면도로 도시하였다.

도시된 바와 같이, 테트라포트(101)를 지지층(102)에 적치시켜 지반을 안정화시킨 것을 나타내며, 적치된 테트라포트(101) 상부에 구조물을 설치하게 된다. 이러한 경우에는 테트라포트(101)를 수중에 임의 투하하여 축도하기 때문에 방파제 하부 단면이 과대하며, 일체화되지 않고 개별 구조형태로 되어 있어 구조적으로 불안정하고, 장기 침하에 의한 형태변화가 생기게 되는 문제점이 있었다.

도 2에는 종래에 사용된 지반 안정화작업이 이용된 다른 예로 콘크리트 블록을 적립시킨 방파제를 단면도로 도시하였다.

도시된 바와 같이, 지지층(102)에 기초활석(103)을 적치시키고 지반을 안정화시킨 후에 기초활석(103)의 상부에 콘크리트 블록(104)을 적립하여 구조물을 설치하게 된다. 이러한 경우에는 지반을 안정화시키는 데에 장기간이 소요되며, 자연재해 등에 의한 기초활석(103)이 유실되는 등의 문제점이 발생하게 된다. 특히, 연약지반의 경우에는 기초활석(103)이 많이 소요되어 공사비가 많이 드는 문제점이 있었다.

도 3에는 종래에 사용된 지반 안정화작업이 이용된 다른 예로 영구앵커로 지지하는 방파제를 단면도로 도시하였다.

도시된 바와 같이, 말뚝기초의 일종인 파일(105)을 암반층(106)에 근입하고 내부에 강선 앵커(107)를 매설하고 그라우팅한 후에 상부에 블록(108)을 적립하고 케이슨(109)을 설치하며 블록(108) 상단에서 강선을 인장한 것을 나타낸다.

이러한 경우에는 육상에서 케이슨이나 슬라브를 제작하고 수중에서 조립하는 공법으로 정밀도가 떨어지는 문제점이 있으며, 수중에서의 작업이므로 수중전문가가 작업하여야만 하는 문제점이 있었다.

상기와 같은 종래의 지반 안정화작업에 이용된 방파제들은 장기침하의 발생이 생기기 쉬우며, 특히 연약지반이 불균일하게 있는 경우에는 부등침하가 발생되어 심한 경우에는 구조물이 손상되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 케이슨을 이용하여 구조물을 완성하고 연속적 시공함으로써 지반 안정화작업 기간을 줄일 수 있으며, 장기침하를 최소화하며 부등침하를 방지하도록 하는 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 내부에 부력탱크를 구비하고 다수의 케이싱 관통로를 구비하며 하부에 패킹수단을 구비한 케이슨을 이용하여 심해 항만의 연속구조물을 시공하기 위한 공지의 것에 있어서, 상부가 개방되고 하부에 상기 케이슨의 케이싱 관통로와 연통되는 다수의 관통구를 구비한 기성콘트리트 상자를 상기 케이슨의 하부에 결합시키는 공정과, 케이슨의 부력탱크를 채우고 케이슨과 상기 기성 콘크리트상자의 결합체를 지지층에 침설하는 공정과, 침설된 케이 슨의 케이싱 관통로와 기성 콘크리트상자의 관통구에 말뚝을 시공하는 공정과, 시공된 말뚝의 두부와 관통구의 사이의 공간에 콘크리트를 타설하는 공정과, 상기 케이슨과 기성 콘크리트상자 내부의 물을 배수하는 공정과, 상기 기성콘트리트 상자 내부에 콘크리트를 타설하여 연속확대기초를 설치하는 공정과, 상기 연속확대기초의 상부에 벽체를 형성하는 공정과, 상기 벽체의 내부를 토사 등을 이용하여 메우는 공정과, 상기 벽체의 상부에 벽체와 일체되도록 상부에 슬라브를 설치하여 구조물을 완성하는 공정과, 케이슨을 기성 콘크리트상자와 분리하여 케이슨을 부상하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 측면으로 돌출된 돌출부가 형성되며 이 돌출부가 패킹수단으로 수밀되어 완성된 구조물의 측부에 연결되며 하부에 기성 콘크리트상자와 결합된 연속형 케이슨을 설치하는 공정과, 상기 연속형 케이슨의 내부에 구조물을 완성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명은 패킹수단으로 수밀되어 완성된 구조물들 사이에 연결되며 하부에 기성 콘크리트상자와 결합된 연결형 케이슨을 설치하는 공정과, 상기 연결형 케이슨의 내부에 구조물을 완성하는 공정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 케이슨을 이용한 심해의 연속구조물 시공법의 실시예로 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명에 의한 케이슨을 나타낸 단면도이고, 도 5는 도 4의 A-A' 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 말뚝기초가 설치되는 상태를 나타낸 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공구조는 상부구조물(10) 및 중부구조물(20)을 시공하기 위해 내부에 부력탱크(41)가 구비된 공지의 케이슨(40)과, 상기 케이슨(40) 하부에 결합되어 하부구조물(30)을 시공하기 위한 기성 콘크리트상자(50)로 구성된다.

상기 케이슨(40)은 건식상태에서 케이슨(40) 내측에 상부구조물(10)을 설치하기 위해 사용된다. 상기 케이슨(40)의 내부에는 부력탱크(41)가 설치되며, 이 부력탱크(41)에 물을 채우거나 배수함으로써 상기 케이슨(40)의 하강 및 상승할 수 있게 된다. 상기 케이슨(40)의 하부에는 패킹수단(42)이 설치되어 수밀되며, 상기 케이슨(40)의 하부에 결합되는 상기 기성 콘크리트상자(50)와의 기밀을 유지하게 되어 케이슨(40) 내측이 건식된 상태를 유지할 수 있게 된다. 또한, 상기 케이슨(40)의 내부에는 케이싱 관통로(43)가 다수개 형성되며, 이 케이싱 관통로(43)에 케이싱(44)을 통과시키고 말뚝기초시공을 하게 된다. 또, 케이슨(40)의 상단에는 작업대(45)가 설치되어 상부에서의 작업을 원활하게 할 수 있게 된다.

상기 기성 콘크리트상자(50)는 상기 케이슨(40)의 하부에 결합된다. 이때, 상기 기성 콘크리트상자(50)와 상기 케이슨(40)은 턴버클(46)에 의해 결합되며, 이 턴버클(46)에 의해 상기 케이슨(40)의 하부에 설치된 수밀패킹재(42)가 이들 사이에 압착됨으로써 기밀을 유지하게 된다. 상기 기성 콘크리트상자(50)의 바닥에는 말뚝관통구(51)가 형성되어 있으며, 이 말뚝관통구(51)에는 임시 바닥판(52)이 설치되게 되고, 하부구조물(30) 형성시에 상기 임시 바닥판(52)이 제거되며, 하부구조물(30)인 기초말뚝(30)이 말뚝관통구(51)를 통과하게 되어 지지층(60)에 매설되 게 된다. 이때, 기초말뚝(30)은 기성 콘크리트상자(50)의 바닥면보다는 약간 높게 설치되게 된다. 상기 말뚝관통구(51)에는 파형돌기(53)가 형성되어 있으며, 이 파형돌기(53)와 말뚝관통구(51)를 통과하여 매설된 기초말뚝(30)의 상부 사이에 콘크리트로 충진함으로써 기초말뚝(30)과 기성 콘크리트상자(50)를 서로 밀폐시킴과 동시에 견고한 결합을 할 수 있게 되는 것이다.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명에 의한 케이슨을 이용한 심해의 연속구조물 시공방법을 도시한 설명도이다.

상기와 같은 구성으로 된 심해 항만의 구조물 시공구조를 이용하여 다음과 같은 방법으로 심해 항만의 구조물을 시공하게 된다.

먼저, 하상을 준설하여 지지층(60)을 평탄하게 하며 수중 현황을 측량한 다음(도 7a), 케이슨(40)과 기성 콘크리트상자(50)를 결합하고 기성 콘크리트상자(50)의 하부에 형성된 말뚝관통구(51)에 임시바닥판(52)을 설치한다(도 7b). 이어서, 결합된 케이슨(40)과 기성콘크리트상자(50)를 수상에 띄우고 현장으로 예인한 다음, 케이슨(40)의 부력탱크(41)에 물을 주입하여 침설시켜 지지층(60)에 안착시킨다(도 7c). 이어서, 케이슨(40) 상단에 설치된 작업대(45)에서 케이싱 관통로(43)를 통해 케이싱(44)을 통과시키고 지지층(60)에 하부구조물(30)인 기초말뚝(30)을 매설한다(도 7d). 이어서, 매설된 기초말뚝(30) 상부와 말뚝관통구(51)의 파형돌기(53) 사이의 공간에 콘크리트 충진하여 밀폐시킨다(도 7e). 이어서, 기성 콘크리트상자(50)와 케이슨(40) 내부의 물을 펌프(47)를 설치하여 배수작업을 하여 내부를 건식상태로 만든다(도 7f). 이어서, 중부구조물(20)인 연속확대기초(20)를 설치하고, 연속확대기초(20) 상부에 상부구조물(10)인 벽체(11)를 설치하며, 벽체(11)간 내부 빈 공간에 속채움을 하고 벽체(11)의 상부에 벽체(11)와 일체되도록 슬라브(12)를 설치하여 구조물을 완성시킨다(도 7g). 이어서, 케이슨(40)과 기성 콘크리트상자(50)가 결합된 턴버클(46)을 풀고 서로 분리시킨 다음, 케이슨(40)의 부력탱크(41)에 물을 배수하여 케이슨(40)을 부상시키고 케이슨(40)을 제거하여 시공을 완료시킨다(도 7h).

상기와 같은 방법을 이용하여 시공되는 심해 항만의 구조물은 대형으로 시공하는 데에 제한이 있기 때문에, 다음과 같은 구조를 이용하여 대형 접안시설이나 방파제의 조성이 가능하게 된다.

도 8은 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 평면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 측면도이다.

도시된 바와 같이, 연속형 케이슨(70)은 완성된 구조물의 측부에 연결되어 패킹수단(71)으로 수밀되며, 하부에는 전술한 바와 마찬가지로 기성 콘크리트상자(50)와 결합된다. 상기 연속형 케이슨(70)은 패킹수단(71)이 부착된 돌출부(72)가 도 7h에서 완성된 구조물의 상부구조물(10)의 측부에 연결되며, 하부에는 기성 콘크리트상자(50)가 결합된 상태로 결합되게 된다.

상기와 같은 구성으로 된 연속형 케이슨을 이용하여 다음과 같은 방법으로 심해 항만의 구조물을 연속적으로 시공하여 대형 접안시설이나 방파제의 조성을 하게 된다.

연속형 케이슨(70)과 기성 콘트리트상자(50)를 결합하고 도 7h에서 완성된 구조물의 상부구조물(10)의 측부에 결합한 다음 전술한 바와 같은 방법으로 상부구조물(10)의 이음부(13)를 이어 연속된 구조물을 완성한다. 이렇게 되면 도 7h에 완성된 구조물의 측부에 연속된 구조물을 시공할 수 있게 된다.

도 10은 본 발명에 의한 연결형 케이슨을 나타낸 평면도이고, 도 11은 본 발명에 의한 연속형 케이슨을 나타낸 측면도이다.

도시된 바와 같이, 연결형 케이슨(80)은 완성된 구조물들의 상부구조물(10)들 사이에 연결되어 측부에서 각각 패킹수단(81)으로 수밀되며, 하부에는 전술한 바와 마찬가지로 기성 콘크리트상자(50)와 결합된다. 상기 연결형 케이슨(80)은 도 7h에서 완성된 두개의 구조물의 상부구조물(10)들 사이에 연결되며, 하부에는 기성 콘크리트상자(50)가 결합된 상태로 결합되게 된다.

상기와 같은 구성으로 된 연결형 케이슨(80)을 이용하여 다음과 같은 방법으로 심해 항만의 구조물을 전술한 연속형 케이슨(70)으로 시공한 연속구조물과 연속구조물을 결합시켜 연결구조물(14)을 형성하여 대형 접안시설이나 방파제의 조성을 하게 된다.

연결형 케이슨(80)과 기성 콘트리트상자(50)를 결합하고 도 7h에서 완성된 두개의 구조물의 상부구조물(10)들 사이의 측부에 결합한 다음 전술한 바와 같은 방법으로 구조물을 완성한다. 이렇게 되면 도 7h에 완성된 구조물의 사이를 연결하여 연속된 구조물을 시공할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 연속된 구조물을 시공함으로써 장기침하를 최소화할 수 있으며, 부등침하를 방지할 수 있게 되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 심해 항만의 구조물 설치를 위한 지반 안정화작업 기간을 줄일 수 있으며, 연약지지층에서의 구조물의 장기침하를 최소화하며 구조물의 부등침하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 내부에 부력탱크(41)를 구비하고 다수의 케이싱 관통로(43)를 구비하며 하부에 패킹수단(42)을 구비한 케이슨(40)을 이용하여 심해 항만의 연속구조물을 시공하기 위한 공지의 것에 있어서,

   상부가 개방되고 하부에 상기 케이슨(40)의 케이싱 관통로(43)와 연통되는 다수의 말뚝관통구(51)를 구비한 기성콘트리트 상자(50)를 턴버클(46)을 이용하여 상기 케이슨(40)의 하부에 결합시키는 공정과,

   케이슨(40)의 부력탱크(41)를 채우고 케이슨(40)과 상기 기성 콘크리트상자(50)의 결합체를 지지층(60)에 침설하는 공정과,

   침설된 케이슨(40)의 케이싱 관통로(43)에 케이싱(44)을 설치하고 기성 콘크리트상자(50)의 말뚝관통구(51)에 기초말뚝(30)을 시공하는 공정과,

   시공된 기초말뚝(30)의 상부와 말뚝관통구(51)의 사이의 공간에 콘크리트를 타설하는 공정과,

   상기 케이슨(40)과 기성 콘크리트상자(50) 내부의 물을 배수하는 공정과,

   상기 기성콘트리트 상자(50) 내부에 콘크리트를 타설하여 연속확대기초(20)를 설치하는 공정과,

   상기 연속확대기초(20)의 상부에 벽체(11)를 형성하는 공정과,

   상기 벽체(11)의 내부를 토사 등을 이용하여 메우는 공정과,

   상기 벽체(11)의 상부에 벽체(11)와 일체되도록 슬라브(12)를 설치하여 구조물을 완성하는 공정과,

   상기 케이슨(40)을 기성 콘크리트상자(50)와 분리하여 케이슨(40)을 부상하는 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법.
2. 제 1 항에 있어서,

   측면으로 돌출된 돌출부(72)가 형성되며 이 돌출부(72)가 패킹수단(71)으로 수밀되어 기 시공된 구조물의 측부에 연결되며 하부에 기성 콘크리트상자(50)와 결합된 연속형 케이슨(70)을 설치하는 공정과,

   기 시공된 구조물과 연속되게 구조물이 완성되도록 연속형 케이슨(70)의 내부에 상기 기초말뚝(30) 시공 공정부터 케이슨(40) 부상 공정으로 구조물이 시공됨을 특징으로 하는 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법.
3. 제 1 항에 있어서,

   패킹수단(81)으로 수밀되어 기 시공된 구조물들 사이에 연결되며 하부에 기성 콘크리트상자(50)와 결합된 연결형 케이슨(80)을 설치하는 공정과,

   기 시공된 두 개의 구조물(10) 사이에 설치된 연결형 케이슨(80)의 내부에 상기 기초말뚝(30) 시공 공정부터 케이슨(40) 부상 공정으로 연결구조물(14)이 시공됨을 특징으로 하는 케이슨을 이용한 심해 항만의 구조물 시공법.

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