KR100651697B1 - 수중 사석다짐 및 고르기 시공방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수중 사석다짐 및 고르기 시공방법 및 그 장치에 관한 것이다.

상기 본 발명은 선체상에 수직으로 세워진 지주와, 상기 지주의 상단에 승하강 가능하게 매달림설치되는 바이브로 햄머와, 상기 바이브로 햄머의 하부에 수직으로 연결되는 강관과, 상기 강관의 하단부에 결합되며 판체형상으로 되어 해수면하의 기초사석을 다지고 고르는 탬퍼와, 선체에 설치되며 해수면에서 부터 상기 바이브로 햄머를 하강시켜 탬퍼가 해수면하에 닿아 가변되는 무게중심 변화에 의한 선체의 상,하 승하강 높이 변위를 센싱하는 흘수검출장치와, 육지에 설치되어 해수면의 조위를 실시간으로 측정하여 송신하는 조위계 및 상기 선체에 설치되어 상기 조위계의 신호를 전달받는 조위수신계로 구비된 조위측정장치와, 상기 흘수검출장치, 탬퍼이동량측정장치 및 조위측정장치로부터 검출되어 보내진 정보와 더불어 GPS를 이용하여 정확한 탬퍼의 다짐 및 고르기 위치 정보를 송신받아 그 정보를 비교판단하여 처리하는 제어부를 구비한다.

이러한 본 발명은, GPS를 이용하여 사석 기초 다짐 및 고르기 위치를 설계상의 위치와 정확하게 일치시킬 수 있고, 또 SCP(SAND-COMPACTION)선에 설치된 상기 흘수검출장치를 통해 선박의 수평상태를 정확하게 유지할 수 있으며, 조위측정장치에 의해 측정된 해수면의 가변 조위를 실시간으로 선체의 제어부에 송신하여 설계 해수면 조위값과 비교하여 그 변위량에 따라 현재의 기초사석면의 높낮이를 정확히 알 수 있도록 함과 동시에 탬퍼이동량검출장치를 통해 다짐 및 고르기에 의해 하강하는 탬퍼의 이동량을 측정하여 기초사석의 다짐 및 고르기의 높낮이와 다짐상태를 알 수 있도록 하여 궁극적으로는 사석 기초면의 다지기 및 고르기의 2가지를 동시에 정밀하게 실시할 수가 있는 장점이 있다.

수중, 해수, 항만, 조위, 조위측정장치, 탬퍼, 사석, 다짐, 흘수검출장치, 강관, 바이브로 햄머, 수중공사, 수중고르기, 안벽, 기초고르기

Description

수중 사석다짐 및 고르기 시공방법 및 그 장치{Underwater riprap tamping form of construction work and the device}

도 1은 본 발명에 따른 사석 다짐 및 고르기 작업선 구조도.

도 2는 본 발명에 따른 흘수검출장치의 구조를 나타낸 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 탬퍼이동량측정장치의 구조를 나타내 개략도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10 - 선체 12 - 지주 14 - 바이브로 햄머

15 - 와이어 16 - 강관 18 - 탬퍼

20 - 흘수검출장치 22 - 롤러 24 - 와이어

25 - 찌 26 - 추 27 - 앤드리스롤러

28 - WL계셀심발진기 30 - 탬퍼이동량측정장치 32a,32b - 롤러

33 - GL계와이어 34 - 앤드리스롤러 36 - GL계셀심발진기

40 - 조위측정장치 42 - 조위계 44 - 조위수신기

50 - 제어부 52 - 디스플레이장치

본 발명은 수중에서 지반을 강화하기 위해 SCP(SAND-COMPACTION)선을 사용하여 사석 기초 상단면의 다지기 및 고르기의 2가지를 동시에 정밀하게 실시할 수가 있도록 하는 수중 사석 다짐 및 고르기 시공방법 및 그 장치에 관한 것이다.

일반적으로 항만 구조물을 시공시 지반을 보강하기 위해 해저면에 기초사석을 투하하여 이를 다져주고 평활하게 하는 작업을 선행하게 된다.

종래에는 이러한 작업을 항타선에 유압해머 및 해머가이드를 갖는 유압해머장치를 구비하고, 상기 해머로 타격되는 H-파일을 해머가이드에 수직으로 연동하도록 설치하고, H-파일의 하단에는 기초사석침하용 다짐판을 일체로 그리고 넓게 형성한 기초사석침하장치를 이용하여 실시하였다.

이 장치에 의해 공사기간을 단축할 수 있고, 시공비 절감효과를 가져오는 장점을 득할 수 있었으나, 해저면에 기초사석을 투하하여 다지는 과정에서 그 위치가 해수의 흐름과 같은 유동적 조건에 의해 가변될 수밖에 없으므로 설계 기초사석을 고르게 다지는 작업이 사실상 불가능하였고, 또 해수면의 조위 또한 가변적이기 때문에 다짐깊이를 정확하게 측정할 수가 없어 결국 기초사석면을 평활하게 다지지 못하는 폐단이 있었으며, 그 결과 다짐이 부족한 부분에 대하여는 품질관리가 설계치에 미치지 못하여 준공 후 부등침하에 의한 하자가 많이 발생하게 됨에 따라 막대한 보수비용이 투입되는 폐단이 있었고, 그로 인한 막대한 경제적 손실을 부담하게 되는 단점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 단점을 해소하기 위해 창안한 것으로, 그 목 적은, SCP(SAND-COMPACTION)선을 사용하여 사석 기초 상단면의 다지기 및 고르기의 2가지를 동시에 정밀하게 실시할 수가 있도록 하는데 있다.

즉, 사석 기초 다짐 고르기를 하는 공법으로는 탬퍼(Tamper) 바닥면의 위치정도 다져 굳힘정도가 시공 관리상 중요한 항목이므로, 다짐고르기 정도와 다짐에 의한 사석의 침하량과의 관계를 파악하지 않으면 기초 마운드의 높이, 지반 지지력을 설계대로 할 수가 없다. 따라서 본 발명은 이러한 조건들을 모두 만족시킬 수 있도록 하는 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

선체상에 수직으로 세워진 지주와,

상기 지주의 상단에 승하강 가능하게 매달림설치되는 바이브로 햄머와,

상기 바이브로 햄머의 하부에 수직으로 연결되는 강관과,

상기 강관의 하단부에 결합되며 판체형상으로 되어 해수면의 기초 사석을 다지고 고르기는 탬퍼와,

선체에 설치되며 상기 바이브로 햄머를 하강시켜 탬퍼가 기초사석면에 닿아 가변되는 무게중심 변화에 의한 선체의 상,하 승하강 높이 변위를 센싱하는 흘수검출장치와,

해수면의 조위를 실시간으로 측정하는 조위측정장치와,

상기 흘수검출장치와, 조위측정장치와, 탬퍼이동량측정장치로부터 검출되어 실시간으로 보내진 정보와 더불어 GPS를 이용하여 정확한 탬퍼의 다짐 및 고르기 위치 정보를 송신받아 그 정보를 비교판단하여 처리하는 제어부를 구비한 수중 연약지반 개량공사 작업선을 구비하고,

시공될 기초사석면에 상기 바이브로 햄머를 하강시켜 상기 탬퍼를 기초사석면에 안착시켜 다짐 및 고르기 작업을 실시하되,

GPS로 정확한 작업위치의 정보를 실시간으로 전달받아 그 정보에 따라 정확한 다짐 및 고르기 위치로 수정가능하도록 하고,

상기 흘수검출장치를 통해 탬퍼가 기초사석면에 안착됨에 따른 하중변화에 따른 선박의 승,하강 변위를 검출하여 제어부로 송신하면 상기 제어부는 그 정보에 따라 선박의 흘수변위를 정확한 탬퍼의 위치를 파악함과 동시에 수정할 수 있도록 하고,

상기 조위측정장치에 의해 측정된 해수면의 가변 조위를 실시간으로 선체의 제어부에 송신하여 다짐 및 고르기 작업중 조위값과 비교하여 그 변위량에 따라 현재의 기초사석면의 높낮이를 정확히 알수 있도록 하여 기초사석의 다짐 및 고르기 상태를 파악할 수 있도록 하여 달성된다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 사석 다짐 및 고르기 작업선 구조도로서, 수중 연약지반 개량공사 작업선에는 도시된 바와 같이 선체(10)의 전방에 수직으로 세워진 지주(12)와, 상기 지주(12)의 상단을 전방으로 돌출시켜 이에 승하강 가능하게 매달림설치되는 바이브로 햄머(14)와, 상기 바이브로 햄머(14)의 하부에 수직으로 연결되는 강관(16)과, 상기 강관(16)의 하단부에 결합되며 판체형상으로 되어 수중의 기초사석을 다지고 고르기는 탬퍼(18)와, 선체(10)에 설치되며 상기 바이브로 햄머(14)를 하강시켜 탬퍼(18)가 해수면하 사석에 닿아 가변되는 선체(10)의 무게중심의 변화에 의한 선체(10)의 상,하 움직임을 센싱하는 흘수검출장치(20)와, 탬퍼이동량측정장치(30)와, 상기 흘수검출장치(20)와, 조위측정장치(40)로부터 검출되어 보내진 정보와 더불어 GPS를 이용하여 정확한 탬퍼(18)의 다짐 및 고르기 위치 정보를 송신받아 그 정보를 비교판단하여 처리하는 제어부(50)를 구비하고 있다.

상기 바이브로 햄머(14)는 기중기와 같이 도르레를 이용하여 와이어(15)로 매달아 선체(10)에 상에서 감거나 풀어 그 높이를 조절할 수 있도록 되어 있다. 그리고 바이브로 햄머(14)의 하부에 설치되는 강관(16)은 해수의 깊이에 따라 길이를 연결에 의해 조절할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 흘수검출장치의 구조를 나타낸 개략도로서, 도시된 바와 같이 상기 흘수검출장치(20)는 선체(10)의 상면과 어느정도 높이차를 갖도록 지주(12)에 설치된 롤러(22)와, 상기 롤러(22)를 매개로 하여 선체(10)와 와이어(24)로 연결되어 해수면에 떠있는 찌(25)와, 상기 롤러(22)와 선체(10) 사이의 와이어(24)에 매달림설치되며 상기 찌(25)보다 가볍거나 같은 무게의 추(26)와, 상기 와이어(24)의 이동궤도상에 설치되며 상기 와이어(24)의 이동량을 측정하는 앤드리스롤러(27)와 이에 설치된 WL계셀심발진기(28)로 구성되어 있다.

도 3은 본 발명에 따른 탬퍼이동량측정장치의 구조를 나타내 개략도로서, 상기 탬퍼이동량측정장치(30)는, 상기 지주(12)의 상하부에 설치된 롤러(32)와, 상기 상,하부롤러(32)에 무한궤도와 같이 감겨짐과 동시에 그 일측이 상기 바이브로 햄머(14)에 연결되어 상기 바이브로 햄머(14)의 변위에 따라 승,하강 회전하는 GL계와이어(33)와, 상기 와이어(33)의 궤도상에 설치된 앤드리스롤러(34)와 이에 설치되어 와이어(33)의 이송변위를 측정하는 GL계셀심발진기(36)로 구성되어 있다.

이러한 구성에 의해 수중사석 다짐 및 고르기 작업을 실시할 때에는 먼저, GPS로 정확한 작업위치의 정보를 실시간으로 전달받아 그 정보에 따라 정확한 사석 다짐 및 고르기 위치를 잡아 다짐 및 고르기 작업을 실시한다.

이와 아울러 육지의 조위계(42)가 해수면의 조위를 측정하여 이를 실시간으로 선체(10)의 조위수신기(44)로 송신하며 조위수신기(44)능 수신받은 정보를 실시간으로 제어부(50)에 전달하여 시공될 마운드면의 심도를 실시간으로 디스플레이장치(52)에 디스플레이 해주며, 그에 따라 설계값에 근접하는 정확한 시공값을 갖도록 뒷받침해준다.

수중사석 기초 다짐 및 고르기 작업은, 상술한 바 있는 GPS를 이용하여 정확한 위치에 탬퍼(18)를 하강시켜 안착시킨다. 시공될 정확한 사석위에 탬퍼(18)가 안착되면 선체(10)가 지지하던 하중이 사석으로 이동하기 때문에 선체(10)의 무게중심이 후측으로 이동하여 전방이 승강하게 된다. 이때 흘수검출장치(20)가 그 변위를 측정하여 보정해 주게 되는데, 그 동작은 다음과 같다.

즉, 선체(10)가 승강함과 동시에 해수면에 떠있던 찌(25)가 하강하게 되고, 찌(25)를 연결하고 있던 와이어(24)가 이동하게 된다. 그 이동에 따라 앤드리스롤러(27)가 회전하게 되고 그 내부의 WL계셀심발진기(28)가 작동하여 와이어(24)의 이동량을 측정하게 됨에 따라 배의 승강높이를 알 수가 있다. 측정된 배의 승강높이 정보는 제어부(50)로 송신되며 제어부(50)는 가변된 높이정보에 따라 이를 제어부의연산 장치에 정보처리하여 댐퍼(18)의 위치를 자동으로 파악하여 위치를 결정한다.

이와 같이 탬퍼(18)가 수중 사석위에 안착되게 되면, 바이브로 햄머(14) 또는 강관(16)의 높이의 측정에 의해 조위측정장치(40)에 의해 수정된 기준 해수면과 비교하여 그 높이를 알 수가 있다. 만일, 측정된 높이가 설계값보다 낮을 경우에는 사석을 더 투하한 후 다짐 및 고르기 작업을 실시한다.

상기 바이브로 햄머(14)의 작동에 의해 다짐 및 고르기 작업이 실시되면 사석의 다짐정도에 따라 탬퍼(18)가 하강하게 되고 이와 동시에 바이브로 햄머(14) 또한 하강하게 된다. 바이브로 햄머(14)의 하강 변위에 따라 GL계와이어(33)가 회전하게 되고, 그 회전량은 이동량으로 환산된 값으로 GL계셀심발진기(36)에 측정된다. 측정된 변위정보는 제어부(50)로 보내지게 되고 제어부(50)는 그 변위량을 송신받아 현재 사석의 다짐시공으로 나타나는 사석의 높낮이(고르기 상태)를 알 수 있는 화면을 디스플레이장치(52)에 디스플레이 해주게 된다. 측정된 높낮이가 설계값보다 높을 경우에는 사석의 다짐 및 고르기를 계속 실시하여 설계값을 이룰 때 까지 다짐 및 고르기 작업을 실시한다. 만일 지반이 연약지반이어서 사석의 높낮이가 갑자기 낮아지는 등 비정상적인 다짐 및 고르기가 이루어질 때에는 정상적인 다짐 및 고르기가 이루어질 때까지 사석을 투하하여 다짐 및 고르기 작업을 계속하여 실시한다.

한 곳에서의 다짐 및 고르기가 완료되면 GPS를 이용하여 다음 다짐 및 고르기위치로 정확히 이동하여 상술한 작업을 반복하여 실시함으로써 전체 수중 사석 기초면을 고른 분포로 그리고 동일한 엘러베이션(Elevation)을 갖도록 평활하게 다지고 고르는 작업을 실시한다.

본 발명은 GPS를 이용하여 사석 기초 다짐 및 고르기 위치를 설계상의 위치와 정확하게 일치시킬 수 있고, 또 SCP(SAND-COMPACTION)선에 설치된 상기 흘수검출장치를 통해 다수의 칸으로 이루어진 선박 내부에 선택적으로 물을 유출입시켜 부력을 조절하는 일반적인 방법을 이용하여 선박의 수평상태를 정확하게 유지할 수 있으며, 조위측정장치에 의해 측정된 해수면의 가변 조위를 실시간으로 선체의 제어부에 송신하여 설계 해수면 조위값과 비교하여 그 변위량에 따라 현재의 기초사석면에 대한 고르기의 높낮이를 정확히 알 수 있도록 함과 동시에 탬퍼이동량검출장치를 통해 다짐 및 고르기에 의해 하강하는 탬퍼의 이동량을 측정하여 기초사석의 다짐 및 고르기의 높낮이와 다짐상태를 알 수 있도록 하여 궁극적으로는 사석 기초면의 다지기 및 고르기의 2가지를 동시에 정밀하게 실시할 수가 있는 장점이 있다.

Claims (4)

1. 선체상에 수직으로 세워진 지주와,

   상기 지주의 상단에 승하강 가능하게 매달림설치되는 바이브로 햄머와,

   상기 바이브로 햄머의 하부에 수직으로 연결되는 강관과,

   상기 강관의 하단부에 결합되며 판체형상으로 되어 수중의 기초사석을 다지고 고르는 탬퍼와,

   상기 선체에 설치되며 상기 바이브로 햄머를 하강시켜 탬퍼가 기초사석면에 닿아 가변되는 무게중심 변화에 의한 선체의 상,하 승하강 높이 변위를 센싱하는 흘수검출장치와,

   상기 탬퍼의 높이 변위량을 측정하는 탬퍼이동량측정장치와,

   육지에 설치되어 해수면의 조위를 실시간으로 측정하여 송신하는 조위계 및 상기 선체에 설치되어 상기 조위계의 신호를 전달받는 조위수신계로 구비된 조위측정장치와,

   상기 흘수검출장치와, 조위측정장치와, 탬퍼이동량측정장치로부터 검출되어 실시간으로 보내진 정보와 더불어 GPS를 이용하여 정확한 탬퍼의 다짐 및 고르기 위치 정보를 송신받아 그 정보를 비교판단하여 처리하고 이를 디스플레이 해주는 제어부를 구비한 수중 연약지반 개량공사 작업선을 구비하고,

   시공될 기초사석면에 상기 바이브로 햄머를 하강시켜 상기 탬퍼를 기초사석면에 안착시켜 다짐작업을 실시하되,

   GPS로 정확한 작업위치의 정보를 실시간으로 전달받아 그 정보에 따라 정확한 다짐 및 고르기 위치로 이동 가능하도록 하고,

   상기 흘수검출장치를 통해 탬퍼가 기초사석면에 안착됨에 따른 하중변화에 따른 선박의 승,하강 변위를 검출하여 제어부로 송신하면 상기 제어부는 그 정보에 따라 탬퍼의 위치를 정확하게 파악함과 동시에 수정할 수 있도록 하고,

   상기 조위측정장치에 의해 측정된 해수면의 조위를 실시간으로 전달받아 설계 값과 해수 조위값과 비교하여 그 변위량에 따라 현재의 기초사석면의 높낮이를 정확히알 수 있도록 하여 기초사석의 다짐 및 고르기 상태를 파악할 수 있도록 하는 수중 사석 다짐 및 고르기 시공방법.
2. 지주, 바이브로 햄머, 강관은 물론 수중의 기초사석을 다지고 고르기 위한 탬퍼와, 해수면의 수위 측정용으로 조위계와 조위수신기를 포함하는 조위측정장치 및, 디스플레이장치를 구비한 수중의 수석다짐 시공장치를 구성함에 있어서,

   상기 탬퍼가 기초사석면에 닿아 가변되는 무게중심 변화로부터 선체의 상하 승하강 높이 변위를 센싱하는 흘수검출장치와, 상기 탬퍼의 가변량을 측정하는 탬퍼이동량측정장치를 더 포함하여 구성하되,

   상기 흘수검출장치는 선체의 상면과 어느정도 높이차를 갖도록 지주에 설치된 롤러, 상기 롤러를 매개로 선체와 와이어로 연결되어 해수면에 떠 있는 찌, 상기 롤러와 선체 사이의 와이어에 매달려 상기 찌보다 가볍거나 같은 무게의 추, 상기 와이어의 이동에 따라 롤러의 정역회전수를 감지하여 그 이동변위를 측정하는 앤드리스롤러 및, 상기 앤드리스롤러에 설치된 WL계셀심 발진기로 구성하고,

   상기 탬퍼이동량측정장치는 지주의 상하부에 설치된 롤러, 상기 상하부 롤러에 회전 가능하게 감겨지며 일측이 상기 바이브로 햄머에 연결되어 상기 바이브로 햄머의 위치 가변량에 따라 승하강 회전하는 GL계와이어, 상기 와이어의 궤도상에 설치된 앤드리스롤러 및, 상기 앤드리스롤러에 설치되어 와이어의 이송변위를 측정하는 GL계셀심발진기로 구성함을 특징으로 하는 수중 수석다짐 및 고르기 측정장치.
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