KR100642454B1

KR100642454B1 - 조수간만의 차이가 큰 연약지반상의 구조물 축조방법

Info

Publication number: KR100642454B1
Application number: KR1020040063735A
Authority: KR
Inventors: 이오진
Original assignee: (유) 이도건설
Priority date: 2004-08-13
Filing date: 2004-08-13
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR20060014952A

Abstract

본 발명은 연약지반상의 구조물의 축조방법에 대한 것으로 조수간면의 차이가 큰 연약지반상에서 지진이나 부등침하 또는 침하 등에 안전하면서도 시공이 간편하고 경제적이면서도 환경오염을 최소화 할 수 있는 구조물의 축조 방법에 관한 것이다.

본 발명은 조수간만의 차이가 큰 연약지반 상에 방파제, 접안시설, 호안, 교각, 교대 등의 구조물을 축조하는 방법으로 부력을 갖는 소정 형상의 몸체로 이루어지고 상기 몸체는 상부 측과 하부 측으로 각각 개구된 상부와 하부공간부를 갖고 상부와 하부 공간부를 양분하는 중간판이 형성되며, 이 중간판에는 결속공을 형성하고 이 결속공을 계폐판으로 볼트를 체결하여 중간판에 결속 함체가 부력을 가질 수 있으며, 하부공간부의 압력을 해제하기 위해서 각각 독립된 하부공간부 마다 계폐판 상면에 압력해제장치를 갖고, 몸체에 강관말뚝이 삽입되도록 상하로 설치공이 다수개 관통되어 형성되며 중간판에도 결속공을 통하여 강관말뚝이 삽입되도록하는 것을 그 특징으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기위해서 조수간만의 차이가 큰 연약지반 상에서 구조물의 축조방법의 일 실시예는 부력의 재질로 된 몸체의 상부와 하부의 공간부에 의해서 기초준설을 완료한 연약지반 상에 함체를 해수면에 띄워서 위치시키는 단계와; 상기 몸체의 설치공의 내부에 일정길이의 강관말뚝을 삽입하여 경지반까지 근입하여 지지시키는 단계와; 상기 설치공의 입구측내에 액상의 고화재를 주입하기위해서 주입공이 구비된 고화재 주입구를 고정 설치하는 고화재 주입구 고정단계와; 압력해제 장치를 개방하여 하부공간부의 압력을 해제하여 함체의 고화재 삽입공 하면을 강관말뚝 두부 상면까지 함체를 하강시키는 단계와; 함체의 몸체 외주연의 기초 준설부에 사석을 충진하여 함체를 고정시키는 단계와; 상기 고화재 주입구를 통해 외부로부터 고화재를 주입하여 강관말뚝과 함체를 일체화 시키는 단계와; 중간판의 계폐판을 제거하여 결속공에 강관말뚝을 삽입하여 중간판 상면에 모르타르를 포설하여 함체의 상부공간부 내부를 완전 수밀 시켜 해수를 제거하는 단계와; 고화된 모르타르 상면에 철근을 조립 후 콘크리트를 타설하여 함체를 재차 강관말뚝과 결속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

함체, 연약지반, 조수간만,

Description

조수간만의 차이가 큰 연약지반상의 구조물 축조방법{method to construct a structure on soft soil that the difference between the rise and fall of the tide is large}

도 1은 본 발명에 의한 구조물용 함체의 실시예를 나타내는 평면도

도 2는 도 1의 A-A'선의 단면도

도 3은 도 1의 B-B'선의 단면도

도 4a는 본 발명의 일실시예에 따른 기초준설부 상부에 함체를 부상시킨 단면도

도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 설치공 내부에 강관말뚝을 경지반까지 근입시킨 단면도

도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 설치공 상부에 고화재주입구를 장착시키고 함체의 하부가 기초준설부의 상면에 위치한 단면도

도 4d는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 압력해제 장치를 개방하여 하부공간부의 압력을 해제하여 함체가 하강하는 단면도

도 4e는 본 발명의 일실시예에 따른 함체 몸체 외주연의 기초준설부에 사석을 충진시켜 함체를 고정한 단면도

도 4f는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 고화제 주입구를 통해 액상고화재를 투입하여 함체와 강관말뚝을 일체화한 단면도

도 4g는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 결속공을 통해 강관말뚝을 경지반까지 근입시키고 중간판 상면에 모르타르를 포설한 단면도

도 4h는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 상부공간부 해수를 양수하여 모르타르 상면에 철근을 조립한 후 콘크리트를 타설한 단면도

도 4i는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 상부공간부에 중량물을 가득채운 단면도

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 몸체 일측 벽면과 타측 벽면에 상기 상부 공간부과 상호 연통되도록 연통공을 형성한 단면도

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 함체의 몸체 일측 벽면에 연통공을 형성일측 상부공간부만 연통되도록 한 단면도

<도면의 주요부분에 대한 설명>

100. 함체 110. 몸체

111. 설치공 111a. 요철부

120. 상부 공간부 121. 돌출부

130. 하부 공간부 140. 중간판

141. 결속공 150. 계폐판

151. 압력해제 장치 152. 체결볼트

160. 고화재 주입구 161. 액상 고화재

170. 사석 180. 모르타르

190. 철근 콘크리트 200. 연약지반

210. 기초 준설부 211. 기초 준설부 상면

300. 경지반 400. 만조

500. 간조 600. 중량물

700. 강관 말뚝 800. 연통공

본 발명은 조수간만의 차이가 큰 연약지반상의 구조물의 축조방법에 대한 것으로 통상 연약지반상에 구조물을 축조하기 위해서는 구조물의 부등침하나 침하 등으로 연약지반을 단단하게 그 구조를 변환시켜야하는 필수적인 공정이 필요하다.

연약지반을 개량하는 방법으로 연약지반 내부에 화학약품이나 기타 첨가제등을 주입하거나 이를 교반시켜 단단하게 경화시키는 화학적 처리방법과 연약지반을 완전히 제거하여 사석이나 모래 등을 치환하는 치환방법 그리고 중공의 가설재를 사용하여 가설재의 중공부분을 굴착하여 가설재를 단단한 지반까지 근입시킨 후 굴착부분에 양질의 재료를 치환하는 방법 등 다양한 방법이 사용되고 있다.

그러나 이러한 방법들 비용이 고가이며 공사기간이 장기화될 뿐만 아니라 시공 중에 발생하는 화학적 유해물질이나 탁류 등으로 심각한 해양오염을 발생시켜 많은 부작용을 초래하고 있다.

본 발명은 종래의 조수간만의 차이가 큰 연약지반상의 구조물을 축조에 따른 문제점에 착안하여 제안된 것으로서, 본 발명은 함체에 인공적인 부력을 작용시켜 그 자중을 상대적으로 가볍게 하여 연약층의 깊이에 관계없이 시공이 가능할 뿐만 아니라, 연약지반의 준설 양을 최소화하여 이에 의해 발생하는 오염 및 공사기간을 대폭 단축할 수 있고 구조적으로도 지진에 보다 강한 구조물을 제공할 수 있다. 하지만 조수간만의 차이가 큰 연약지반 상에서는 함체가 인공적인 부력을 갖게 되더라도 간조시 함체가 해수면으로 부상하지 못하며, 1일 2번의 만조와 간조의 해수면의 차이에 의해서 함체를 강관말뚝에 고정시켜 함체의 하중을 지지하기위한 문제에 당면 하였다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도면에 의거하여 상세하게 설명하면,

조수간만의 차이가 큰 연약지반(200)상에 구조물을 형성하기 위한 함체(100)에 있어서, 소정형상을 갖는 몸체(110)로 이루어지고, 상기 몸체(110)는 상부측이 개구된 상부공간부(120)가 소정의 깊이로 다수개 형성되며, 하부측 역시 하부측이 개구된 하부공간부(130)가 소정의 높이로 다수개 형성되는데, 상부공간부(120)와 하부공간부(130)를 구분하는 중간판(140)이 몸체(110)의 수평방향으로 설치된다.

몸체(110)에는 강관말뚝(700)이 삽입되도록 상하로 설치공(111)이 다수개 관통 형성된다. 또한 설치공(111)의 내면에는 강관말뚝에 균등하게 모르타르(180)가주입될 수 있도록 요철부(111a)가 형성된다.

상기 몸체(110)는 본 발명에서는 직육면체의 형상이지만 이에 한정하지 않고 다양한 실시 형태를 가질 수 있고, 재질은 통상 콘크리트이지만 이에 반드시 국한하지 않는다.

중간판(140)은 함체(100)의 일정부분에 형성되는데, 중간판(140)을 관통하는 결속공(141)이 다수개 형성되고, 결속공(141)을 완전하게 수밀 시킬 수 있는 개폐판(150)이 체결볼트(152)에 의해 체결되고, 각각의 상부공간부(120)에는 개폐판(150)의 상면에 후술 할 압력해제장치(151)가 설치된다.

또한 중간판(140)의 상부에는 상부공간부(130)의 일정부위에 돌출부(121)가 테두리 형식으로 형성된다.

상기 함체를 이용하여 조수간만의 차이가 큰 연약지반상에서 구조물 형성방법을 도면에 의거 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 4a는 도시된 바와 같이 기초준설부(210) 상부에 함체를 부상시키는 단계로, 연약지반(200)을 함체(100)가 안착 할 수 있도록 기초 준설한다. 이때 기초 준설부(210)는 함체(100)의 몸체(110)의 하부가 가능한 수평을 유지할 수 있도록 기초 준설부 상면(211)을 평평한 상태로 한다. 이렇게 기초 준설부(210)가 완성된 상부 해수면에 함체(100)를 만조(400)에 해상 견인하여 구조물을 형성할 위치에 고정 시킨다. 함체(100)의 상부공간부(120)는 중간판(140)의 결속공(141)을 계폐판(150)을 수밀시켜 체결볼트(152)로 결속 방수가 되어 부력을 갖게 된다. 하부공간부(130) 역시 중간판(140)이 완전히 계폐판(150)이 수밀 되어 하부공간부(130) 내부에 존재하는 공기에 의해 부력을 갖게 되어 함체(100)는 해수면에 부상하게 된다.

도 4b는 함체(100)의 설치공(111) 내부를 통해서 강관말뚝(700)을 경지반(300)까지 근입시키는 단계로, 부력으로 해수면에 부상한 함체(100)의 설치공(111)의 내부에 강관말뚝(700)을 삽입하여 연약지반(200)을 관통하여 단단한 경지반(300)까지 항타하여 근입 지지시키는데, 강관말뚝(700)의 길이는 강관말뚝(700)의 두부가 함체(100)가 연약지반(200) 내부로 하강하여 몸체(110)의 일부분이 연약지반(200)의 내부로 근입이 완료되어 고화재 주입구(160)의 하면이 강관말뚝(700)의 두부상면에서 지지할 수 있도록 강관말뚝(700)의 길이를 재단하여 만조(400)에 항타하여 근입시킨다.

도 4c는 함체(100)의 설치공(111) 상부에 고화재주입구(160)를 장착시키고 함체(100)의 하부가 기초준설부 상면(211)에 위치하는 단계로, 간조(500)가 되어 해수의 수면이 낮아지면 함체(100)도 자연스럽게 해수면의 위치에 따라서 하강하게 된다. 하지만 함체(100)의 하부가 기초준설부 상면(211)에 위치하여도 수밀된 하부공간부(130)에 의해 하부공간부(130)의 내부의 공기 혹은 해수가 하부공간부(130)의 외부에 배출되지 못함으로써 함체(100)는 기초준설부상면(211)에 떠 있는 상태가 된다. 이렇게 함체(100)가 하강을 진행하지 못하면 설치공(111)의 상부에 고화재 주입구(160)를 고정하여, 고화재 주입구(160)의 외주연과 설치공(111)의 내부 공간부에 액상 고화재(161)를 삽입 양생시켜 설치한다. 이때 고화재 주입구(160)는 함체(100)가 하강했을 때 강관말뚝(700)의 두부 상면이 고화재 주입구(160)의 하면에 닿아 함체(100)가 고화재 주입구(160)에 의해 지지될 수 있도록 강관말뚝(700)의 두부 상면의 위치를 확인하여 고화재 주입구(160)의 상하 높이를 결정하여 설치한다.

도 4d는 함체(100)의 압력해제 장치(151)를 개방하여 하부공간부(130)의 압력을 해제하여 함체(100)가 연약지반(200) 내부로 하강하는 단계로, 고화재 주입구(160)의 설치가 완료되어 함체(100)를 지지할 수 있으면 간조(500)에 계폐판(150)의 상부에 설치된 압력해제장치(151)를 개방하여 함체(100)의 자중에 의해서 발생한 하부공간부(130)의 압력을 해제하면 함체(100)는 자중에 의해서 연약지반(200)의 내부로 강관말뚝(700)을 타고 강관말뚝(700)의 두부의 상면이 고화재 주입구(160)의 하면에 닿을 때까지 하강하게 된다.

도 4e는 함체(100)의 몸체(110) 외주연의 기초 준설부(210)에 사석(170)을 충진시켜 함체(100)를 고정시키는 단계로, 함체(100)가 연약지반(200)내로 하강하여 고화재 주입구(160)에 의해 함체(100)가 강관말뚝(700)에 지지되면 함체(100)의 몸체(110) 외주연의 기초준설부(210)에 사석(170)을 충진하여 함체(100)를 더욱 안전하게 고정시키다.

도 4f는 함체(100)의 고화제 주입구(160)를 통해 액상고화재(161)를 투입하여 함체(100)와 강관말뚝(700)을 일체화하는 단계로, 액상고화재(161)를 고화재 주입구(160)를 통하여 주입하면, 설치공(111) 내부에 형성된 요철부(111a)에 강관말뚝(700)의 외면과 접해 설치공(111)의 내면 사이에 소정의 간극이 형성되어 액상고화재(161)가 이 간극을 통하여 흘러든다. 액상고화재(161)가 양생되면 함체(100)와 강관말뚝(700)이 서로 일체화되어 결속된다. 액상 고화재(161)는 강관말뚝(700)의 외면과 함체(100) 설치공(111)의 내면 사이의 간극에만 충진시킬 뿐만 아니라 강관말뚝(700)의 내부에도 보강 구조물을 삽입한 후 액상 고화재(161)를 충진 하여 강관말뚝(700)의 구조를 더욱 보강하여 구조물을 안전화 시킬 수 있다.

도 4g는 함체(100)의 결속공(141)을 통해 강관말뚝(700)을 경지반(300)까지 근입시키고 중간판(140) 상면에 모르타르(180)를 포설하는 단계로, 중간판(140)의 계폐판(150)의 체결볼트(152)를 제거하면 상부공간부(120)는 결속공(141)에 의해 해수가 채워지되는데. 상부공간부(120)에 해수가 채워져 있는 상태에서 결속공(141)에 강관말뚝(700)을 연약지반(200)을 관통하여 경지반(300)가지 항타하여 근입시킨 후 결속공(141)과 강관말뚝(700)의 사이에 간극을 메워 해수를 방수시키기 위해서 중간판(140)의 상면에 방수제를 혼화한 모르타르(180)를 포설하여 수중 양생시킨다.

도 4h는 함체(100)의 상부공간부(120) 해수를 양수하여 모르타르(180)의 상면에 철근을 조립한 후 콘크리트를 타설하는 단계로, 수중에서 모르타르(180)가 양생되면 상부공간부(120)의 내부를 양수하여 사람이 상부공간부(120)의 내부에서 작업할 수 있는 공간을 확보하여 강관말뚝(700)의 두부를 정리 보강하고 상부공간부(120) 내부에 돌출부(121)를 포함하게 철근콘크리트(190)를 조립 타설하여 함체(100)의 구조를 더욱 안정화 시킨다. 여기에서 돌출부(121)는 철근콘크리트(190)와 결속되어 강관말뚝(700)이 지지하는 함체(100)의 상재하중을 몸체(110)에 효과적으로 전달하는 역할을 하며, 구조물의 목적에 따라서 돌출부(121)를 다수개 더 형성하여 철근콘크리트(190)와 결속시킬 수 있다.

또한 도 4i처럼 함체(100)의 상부공간부(120)에는 구조물의 목적에 따라서 중량물(600)을 채울 수 있는데, 중량물(600)로는 사석(170)이나 철근콘크리트(190) 혹은 모래 등 다양하게 사용할 수 있다.

이제까지 설명은 본 발명의 일실시예에 의한 함체(100)를 이용하여 구조물을 축조하는 방법에 대하여 설명하였다. 상기 연약지반(200)상의 구조물 형성 방법은 방파제, 접안시설, 호안, 교각, 교대 등 다양한 목적으로 사용될 수 있다. 다음에 설명할 도 5는 함체(100)의 몸체(110)에 일측 외 벽면에서 내부에 상부 공간부(120)를 거쳐 타측 외 벽면으로 해수가 유통될 수 있도록 상기 몸체(110)의 일측 벽면과 타측 벽면에 상기 상부 공간부(120)와 연통되도록 연통공(800)이 다수개 형성하여 개폐판(150)의 체결볼트(152)를 체결하여 연약지반(200)상에 구조물을 상기 순서에 의거 형성한 후 체결볼트(152)를 분리하고 개폐판(150)을 해체하여 해수가 완전히 유통될 수 있도록 구조물을 완성한다.

도면 6은 함체(100)의 몸체(110)의 일측 외 벽면에만 연통공(800)을 형성하여 해수가 연통공(800)이 형성된 상부공간부(120)에만 유통될 수 있다. 개폐판(150)을 체결볼트(152)에 의해 결속하여 상기의 연약지반(200) 상의 구조물 형성 과정을 거쳐 체결볼트(152)를 분리 개폐판(150)을 해체하여 연통공이 형성되지 않은 상부공간부(120)에 중량물(600)을 채워 구조물을 형성한다.

이상에서 설명한 본 발명에 의해 연약지반(200)사에 구조물을 형성하면, 연약층의 깊이에 관계없이 침하나 부등침하 혹은 지지나 기타 횡방향 응력에 대해 보다 안전한 구조물을 시공할 수 있을 뿐만 아니라, 연약지반(200)의 준설 양을 최소화 할 수 있어 해수의 탁류의 감소와 연약지반(200)을 경지반(300)화 하는 별도의 공정이 불필요함에 따라서 막대한 공사비의 절감과 환경오염의 억제할 수 있다.

Claims

연약지반상(200)에 구조물을 형성하기 위한 함체(100)에 있어서,

직육면체의 형상을 갖는 몸체(110)로 이루어지고, 상기 몸체(110)는 상부측이 개구된 상부공간부(120)가 소정의 깊이로 다수개 형성되며, 하부측 역시 하부측이 개구된 하부공간부(130)가 소정의 높이로 다수개를 형성, 상부공간부(120)와 하부공간부(130)를 구분하는 중간판(140)이 몸체(110)의 수평방향으로 설치되고, 몸체(110)의 벽체 중도부에 강관말뚝(700)이 삽입되도록 상하로 설치공(111)이 다수개 관통되게 만들어지며, 중간판(140)은 중간판(140)을 수직으로 관통하는 결속공(141)이 다수개 형성되어 이 결속공(141)을 완전하게 수밀 시킬 수 있는 개폐판(150)이 체결볼트(152)에 의해 중간판(140)에 체결되며, 개폐판(150)의 상면에는 하부공간부(130)의 압력을 해제 할 수 있는 압력해제장치(151)를 각각의 상부공간부(120)마다 설치하고, 중간판(140)의 상부의 상부공간부(130) 일정부위에 돌출부(121)가 테두리 형식으로 형성된 것을 그 특징으로 하는 연약지반(200) 구조물 형성용 함체(100)
부력을 갖는 재질로 형성된 함체(100)를

기초준설부(210) 상부에 함체를 부상시키는 단계와; 함체(100)의 설치공(111) 내부를 관통하여 강관말뚝(700)을 경지반(300)까지 근입시키는 단계와; 함체(100)의 설치공(111) 상부에 고화재주입구(160)를 장착시키고 함체(100)의 하부가 기초준설부 상면(211)에 위치하는 단계와; 함체(100)의 압력해제 장치(151)를 개방하여 하부공간부(130)의 압력을 해제하여 함체(100)가 연약지반(200) 내부로 하강하는 단계와; 함체(100)의 몸체(110) 외주연의 기초 준설부(210)에 사석(170)을 충진시켜 함체(100)를 고정하는 단계와; 함체(100)의 고화제 주입구(160)를 통해 액상고화재(161)를 투입하여 함체(100)와 강관말뚝(700)을 일체화 시키는 단계와; 함체(100)의 결속공(141)을 통해 강관말뚝(700)을 경지반(300)까지 근입시키고 중간판(140) 상면에 모르타르(180)를 포설하는 단계와; 함체(100)의 상부공간부(120) 해수를 양수하여 모르타르(180)의 상면에 철근을 조립한 후 콘크리트를 타설하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반(200) 구조물 형성 방법
제 1항에 있어서,

상기 몸체(110)의 일측 외 벽면에서 상부공간부(120)를 거쳐 타측 외 벽면으로 해수가 유통되도록 상기 몸체(110)의 일측 벽면과 타측 벽면에는 상기 상부공간부(120)와 연통되도록 연통공(800)이 다수개 형성되고, 상기 몸체(110)의 일측부와 타측부에 상기 연통공(114)을 개폐하도록 개폐판(150)이 착탈 가능하게 결합되는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반(200) 구조물 형성용 함체(100)
제 2항에 있어서,

상기 함체(100)의 상부공간부(120)의 내부에 중량물(600)을 가득 채우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연약지반(200) 구조물 형성 방법