KR100656803B1 - 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양구조물을 지지하는 충분한 지지력이 확보 될 수 있도록 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법을 개시한다. 해저지반을 이루는 기반암의 낮은 부분을 보강하여 시공할 지점이 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 연약지반 내부에 계획된 높이까지 평평하게 채워지는 채움부재와, 채움부재가 채워진 해저지반내에 관입되고 수중에 위치하는 다수개의 파일과, 상기 낙하방지판 위에 일정 높이까지 적층되며 그 상단에 해양구조물이 설치되는 기초부재로 구성됨으로써, 파일이 채움부재에 지지되어 기울어지지 않고 충분한 지지력을 확보할 수 있게 되는 것이다.

기반암, 연약지반, 파일, 채움부재, 낙하방지판

Description

파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법{FOUNDATION CONSTRUCTION STRUCTURE OF PILE AND CONSTRUCTION WORK METHOD}

도 1은 종래의 해저지반을 도시한 단면도,

도 2 내지 도 7은 파일을 이용한 기초의 시공구조를 단계별로 도시한 상태도로써,

도 2는 채움단계를 도시한 단면도,

도 3은 관입단계를 도시한 단면도,

도 4는 낙하방지판 설치단계를 도시한 단면도,

도 5는 모래포설단계를 도시한 단면도,

도 6은 사석포설단계를 도시한 단면도,

도 7은 해양구조물이 설치된 단계를 도시한 단면도.

**도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

1 : 기반암 2 : 연약지반

11 : 채움부재 21 : 파일

22 : 낙하방지판 23 : 모래

24 : 사석 31 : 해양구조물

본 발명은 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 높낮이가 다른 기반암의 상단부 일정 높이까지 채움부재를 채워 설치하고자 하는 해양구조물을 충분히 지지할 수 있는 균등한 지지력을 확보하는 것을 특징으로 하는 대형파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법에 관한 것이다.

현재 우리나라는 동북아의 중심교역국으로 발돋움할 수 있도록 신항만 건설 등 해안개발이 활발하게 이루어지고 있다.

신항만건설 이나 해안개발이 실시되는 우리나라의 해저지반은 일반적으로 도 1에 도시된 바와 같이 해수(3)의 일정깊이 아래에 해저지반을 이루는 기반암(1)과 연약지반(2)이 형성된다. 해양구조물을 설치하기 위하여 기초가 되는 파일을 기반암(1) 위에 위치시킨다.

그러나 기반암(1)은 해양구조물이 설치될 수 있을 정도의 충분한 지지력을 갖으나 도시된 바와 같이 그 높이가 일정하지 않고, 기반암(1) 상단에 얹어지는 연약지반(2)은 해양구조물을 지지하기에 충분한 지지력을 갖고 있지 않다. 또한 기반암(1)의 높이가 일정하지 않으므로 기반암(1)의 수직높이가 낮은 곳에 설치되는 파일이 기울어지는 문제점이 발생된다.

또한, 기반암(1)이 평평하게 형성되지 않으므로 설치되는 파일의 높이로 일정하지 않아 파일 위에 설치되는 해양구조물의 품질 확보에 어려움이 있다.

상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 해상구조물이 설치되는 파일을 지지하는 충분한 지지력이 확보될 수 있도록 하는 대형 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 파일의 상단부에 낙하방지판을 얹어 파일 위에 설치되는 해양구조물의 품질이 확보될 수 있도록 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 파일을 이용한 기초의 시공구조는 해저지반을 이루는 기반암의 낮은 부분을 보강하여 시공할 지점이 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 연약지반 내부에 계획된 높이까지 평평하게 채워지는 채움부재; 채움부재가 채워진 해저지반내에 관입되고 수중에 위치하는 다수개의 파일; 상기 파일의 상단부에 얹어지는 낙하방지판; 및 상기 낙하방지판 위에 일정 높이까지 적층되며 그 상단에 해양구조물이 설치되는 기초부재; 를 포함하는 구조로 구성됨으로써, 기반암의 낮은 부분을 채움부재로 채워 파일을 지지할 수 있을 정도의 충분한 지지력을 확보함과 동시에 파일의 상단부에 낙하방지판을 설치하여 파일 위에 설치되는 해양구조물의 품질이 확보될 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같고, 종래 구조와 동일한 부분에 대하여는 동일한 부호를 부여하여 설명한다.

도 2 내지 도 7은 파일을 이용한 기초의 시공구조를 단계별로 도시한 상태도로써, 도 2는 채움단계를 도시한 단면도이고, 도 3은 관입단계를 도시한 단면도이고, 도 4는 낙하방지판 설치단계를 도시한 단면도이고, 도 5는 모래포설단계를 도시한 단면도이고, 도 6은 사석포설단계를 도시한 단면도이고, 도 7은 해양구조물이 설치된 단계를 도시한 단면도이다.

도시된 바와 같이 파일을 이용한 기초의 시공구조는 해저지반을 이루는 기반암(1)의 낮은 부분을 보강하여 시공할 지점이 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 연약지반(2) 내부에 계획된 높이까지 평평하게 채워지는 채움부재(11)와, 채움부재(11)가 채워진 해저지반내에 관입되고 수중에 위치하며 그 상단부에 확장된 면적을 갖는 확장부(21a)가 형성된 다수개의 파일(21)과, 파일(21)의 확장부(21a) 상단부에 얹어지는 낙하방지판(22)과, 낙하방지판(22) 위에 일정 높이까지 얹어지는 기초부재와, 상기 기초부재 위에 설치되는 해양구조물로 이루어진다.

상기 채움부재(11)는 모래지반으로 이루어지는 것이 바람직하나, 잘게 부순 쇄석지반으로 이루어질 수도 있다.

상기 파일(21)의 최상단부에는 확대된 면적을 갖는 확장부(21a)가 형성되고, 원기둥 형상을 갖는 파일(21)의 상단부에 형성되는 확장부(21a)는 정사각형으로 형성되는 것이 바람직하다. 다수개의 파일(21)이 관입되어 확장부(21a)가 일정 영역을 갖도록 평평하게 배열되면 최 외곽에 위치하는 확장부(21a)의 테두리부는 일정 높이까지 돌출되어 낙하방지판(22)및 기초부재가 흘러내리는 것을 방지한다.

상기 기초부재는 낙하방지판(22) 상단부 일정 높이까지 얹어지는 모래(23)와, 모래(23) 위에 소정의 높이까지 다져서 쌓아지는 사석(24)으로 이루어진다.

상기와 같이 구성된 파일을 이용한 기초의 시공과정은 다음과 같다.

우선, 시공할 지점의 기반암(1)의 깊이를 파악하고 설치하고자 하는 해양구조물의 하중이나 규모를 고려하여 설치범위를 정하는 측정단계를 완료한다.

그 다음 도 2에 도시된 바와 같이 SCP(Sand Compaction Pile)장비를 이용하여 기반암(1)의 낮은 부분을 채우고 계획된 높이까지 채움부재(11)를 형성시킨다. 이때 SCP장비는 케이싱 파이프를 지중 소정의 깊이까지 관입하는 공정과, 상기 케 이싱 파이프 내에 모래 또는 쇄석 및 혼합골재 등의 보강부재를 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프의 내부에 작업자가 조작으로 공기압을 공급하는 공정과, 상기 케이싱 파이프를 일정거리 인발하는 공정과, 상기한 인발 및 관입공정을 반복 실행하여 다짐작용을 통하여 보강부재 파일을 형성하기 위한 연약지반 개량 공법인 샌드 콤팩션 파일공법에 사용되는 장비이다.

그리고 도 3에 도시된 바와 같이 채움단계가 완료된 시공할 지점의 해저지반인 채움부재(11)에 그 일측 끝단이 일정깊이만큼 파일(21)을 관입시키는 관입단계를 실시하여 다수개의 파일(21)을 관입시킨다. 이때, 파일(21)은 흡입펌프에 작동에 의해 발생되는 파일(21) 내외부의 압력차를 이용하여 채움부재(11)의 끝단부가 일정깊이 이상 삽입된다.

파일(21)의 관입이 완료되면 파일(21)의 확장부(21a) 상단부에 낙하방지판(22)을 설치한다. 이때 낙하방지판(22)은 고강도의 지오텍스타일(Geotextile) 또는 유연성이 높은 판으로 제작되고, 수평을 유지하도록 장착되는 것이 바람직하다.

낙하방지판 설치단계가 완료되면 도 5에 도시된 바와 같이 낙하방지판(22) 상단부에 일정 높이까지 모래(23)를 얹는 모래포설단계를 진행하고 , 도 6에 도시한 바와 같이 일정 높이로 얹어진 모래(23) 위에는 다시 소정의 높이까지 사석(24)을 다져서 쌓는 사석포설단계를 진행한다.

상기와 같이 모래(23)와 사석(24)을 적층시킨 후에 도 7에 도시된 바와 같이 적층된 모래(23)와 사석(24) 위에 해양구조물(31)을 설치한다. 해양구조물(31)로는 케이슨방파제나 암벽 등이 사용된다.

이와 같이 파일을 이용한 기초의 시공법을 이용하여 설치된 파일을 이용한 기초의 시공구조는 도 7에 도시된 바와 같이 파일(21)이 설치되는 해저지반에 채움부재(11)를 채워 수평상태를 유지하도록 함으로써, 해저구조물(31)을 지지할 수 있는 충분한 지지력을 보유하게 되는 것이다.

또한, 다수개의 파일(21) 위에 모래(23)나 사석(24)이 서로 이웃하는 파일(21)의 확장부(21a) 사이사이의 틈새로 흘러내리지 않도록 낙하방지판(23)이 수평으로 얹어진 후, 그 위에 모래(23)와 사석(24)을 적층시키고, 해양구조물(31)을 설치함으로써, 해양구조물(31)의 설치가 용이하고 고품질 특성을 확보할 수 있게 되는 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 파일을 이용한 기초의 시공구조 및 시공법은 해저지반인 기반암의 낮은 부분에 채움부재를 채워 수평이 이루어지도록 한 후, 그 위에 파일을 관입시킴으로써, 파일 위에 설치되는 해양구조물을 지지하기 위한 충분한 지지력을 균등하게 확보할 수 있게 되어 제품의 신뢰성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 다수개의 파일 위에 낙하방지판을 설치한 후, 그 위에 모래와 사석을 수평하게 적층시키고 해양구조물을 설치함으로써, 해양구조물의 설치가 용이함과 동시에 수평상태위에 견고하게 설치가 가능하므로 고품질 특성을 확보할 수 있게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 해저지반을 이루는 기반암의 낮은 부분을 보강하여 시공할 지점이 충분한 지지력을 확보할 수 있도록 연약지반 내부에 계획된 높이까지 평평하게 채워지는 채움부재;

   채움부재가 채워진 해저지반내에 관입되고 수중에 위치하는 다수개의 파일;

   상기 파일의 상단부에 얹어지는 낙하방지판; 및

   상기 낙하방지판 위에 일정 높이까지 적층되며 그 상단에 해양구조물이 설치되는 기초부재;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조.
2. 제 1항에 있어서, 상기 채움부재는 모래지반인 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조.
3. 제 1항에 있어서, 상기 채움부재는 쇄석지반인 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기초부재는

   상기 낙하방지판 상단부에 일정 높이까지 얹어지는 모래; 및

   상기 모래 위에 소정의 높이까지 다져서 쌓아지고 그 상단에 해양구조물이 설치되는 사석; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 기초의 시공구조.
5. 시공할 지점의 기반암 깊이를 파악하고, 설치하고자 하는 해양구조물을 고려하여 설치범위를 정하는 측정단계;

   기반암의 지지력이 보강될 수 있도록 연약지반에 채움부재를 평평하게 채워 기반암의 높이가 낮은 곳을 채우는 채움단계;

   상기 채움단계가 완료된 시공할 지점의 해저지반에 다수개의 파일을 관입시키는 관입단계;

   상기 파일의 상단부에 낙하방지판을 얹는 낙하방지판 설치단계;

   상기 낙하방지판 상단부에 일정 높이까지 모래를 얹는 모래포설단계; 및

   포설된 모래 위에 소정의 높이까지 사석을 다져서 쌓는 사석포설단계: 를 시행함으로써 충분한 지지력이 확보되어 해양구조물을 설치할 수 있는 기초를 시공하는 것을 특징으로 하는 파일을 이용한 기초의 시공법.

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