KR100672815B1 - 수상 모래포설장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

항만 매립지의 연약 지반 개량 작업에 사용되며, 특히 매립대상지에 해수를 공급하고 이 해수면 위에 부유된 상태로 이동하면서 모래 포설층을 형성하기 위한 포설 작업을 용이하게 진행할 수 있으며, 공사 기간은 물론이거니와 공사 비용을 대폭 절감할 수 있는 수상 모래포설방법을 개시한다.

이러한 수상 모래포설방법은, 준설토가 투기된 매립지 위에 담수가 가능하도록 외부 호안을 이용하여 일정한 높이로 제방층을 형성하는 공정과, 상기 매립지의 준설토 위에 일정량을 해수를 공급하는 공정과, 상기 매립지에 담겨진 해수면 위에 부유된 상태로 이동하면서 포설용 모래를 포설하는 공정 그리고, 상기 매립지에 담겨진 해수를 외부로 배수하는 공정을 포함한다.

매립 공사, 연약지반 개량작업, 대차, 해수, 부유수단, 포설수단, 벨트컨베이어, 공사 기간 및 작업 공정 단축, 공사비 절감

Description

수상 모래포설장치 및 그 방법{sand spreader apparatus and method on water}

도 1은 본 발명과 관련하는 수상 모래포설방법의 전체 작업 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 도 1의 제방층을 형성하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1의 매립지에 해수를 공급하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5는 도 1의 포설용 모래를 포설하는 공정에 사용하는 수상 모래포설장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 도 4의 수상 모래포설장치의 포설수단 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 4의 수상 모래포설장치의 모래 공급을 위한 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 도 4의 수상 모래포설장치의 모래 포설 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 도 8의 포설 작용에 의해 담수된 해수의 바닥면에 모래 포설층이 형성된 상태를 나타내는 도면이다.

도 10은 도 1의 해수를 배수하는 공정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 수상 모래포설장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 매립지의 연약지반 개량 작업에 사용되며, 특히 매립대상지에 해수를 공급하고 이 해수면 위에 부유된 상태로 이동하는 방식으로 모래 포설층을 형성하기 위한 포설 작업을 용이하게 진행할 수 있는 수상 모래포설장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항만의 매립 공사시 지반 개량을 위한 전처리 작업으로 모래를 포설하여 모래 포설층을 형성하는 작업을 진행한다. 이러한 모래 포설층을 형성하기 위한 방법으로는, 벨트 콘베이어와 같은 모래 포설용 장비를 준설토 위에 직접 설치한 상태로 진행하는 포설 공법이 주로 사용되며, 이외에도 콤프레서의 공기압을 이용하여 포설하는 강압건식공법과 유체펌프의 압력을 이용하여 물이 섞인 상태로 모래를 포설하는 습식공법 등이 있다.

상기한 종래의 포설 공법들은 매립대상지에 준설토를 투기하고, 이 준설토에서 분리된 해수를 배수시킨 다음, 배수된 상태로 일정기간 동안 방치한 후 준설토 위에 모래를 포설하는 방식으로 진행한다.

그리고, 이와 같이 모래 포설층의 포설 작업이 완료되면, 포설층 아래의 준설토층과 원지반층에 포함된 수분을 연직배수재 등을 이용하여 강제 배수시키는 통상의 배수 작업을 거치면서 매립지 위에 각종 도로 및 건축 부지의 조성이 가능한 강도가 유지되도록 지반이 개량된다.

그러나, 상기한 포설 공법 중에서 포설용 장비가 직접 매립지 위에 진입한 상태로 진행하는 방법은 준설토의 허용 지지력이 중장비의 하중을 견딜 수 있도록 투기된 준설토의 건조를 위해 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

그리고, 상기 강압건식공법은 정밀 시공을 할 경우 모래의 박층 포설이 가능하지만 시공 거리의 한계가 있으며, 작업 중 비산 먼지 등이 발생하여 각종 민원을 야기하는 문제가 있다.

또한, 상기 습식공법은 펌프의 압력에 의해 수분이 함유된 상태로 포설 작업이 진행되므로 균일한 두께로 모래를 포설하기 어렵고, 수원(水源)으로부터 거리나 높이와 같은 주변 환경에 많은 제약이 따른다.

그리고, 상기한 각 공법들은 매립지에 준설토를 투기한 후 이 준설토에서 분리된 해수를 배수하는 과정을 거친 상태에서만 원활한 포설 작업이 가능하며, 특히 배수 작업 후에는 일정한 기간 동안 방치하는 기간을 두어야 하므로 전체 공사 기간의 단축은 물론이거니와 공사 비용의 절감을 실현하기 어렵다. 이러한 건조 작업에 소요되는 시간은 지반 개량 작업의 전체 공사 기간의 대부분을 차지한다.

그리고, 상기 배수된 준설토 위에 형성되는 포설층은 연직배수재 등을 이용한 강제 배수 작업시 각종 중장비의 중량을 견딜 수 있도록 상기 준설토 위에 대략 2.5미터 이상으로 형성하므로 포설층 형성에 과다한 모래가 사용되는 단점이 있다.

따라서, 이와 같이 연약 지반의 개량 작업시 준설토에서 분리된 해수를 배수하고 이를 다시 일정 기간 동안 방치한 상태로 포설 작업을 진행하는 방식으로는 만족할 만한 작업 능률을 기대하기 어렵다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 매립지의 지반 개량을 위한 포설 작업이 용이하고, 특히 매립대상지에 해수를 공급하여 담수된 해수면에 부유된 상태로 이동하는 방식으로 포설 작업을 진행할 수 있는 수상 모래포설장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

준설토가 투기된 매립지 위에 담수가 가능하도록 외부 호안을 이용하여 일정한 높이로 제방층을 형성하는 공정;

상기 매립지의 준설토 위에 일정량의 해수를 공급하는 공정;

상기 매립지의 담수된 해수면 위에 부유된 상태로 이동하면서 포설용 모래를 포설하는 공정;

상기 매립지에 담수된 해수를 외부로 배수하는 공정을 포함하는 수상 모래포설방법을 제공한다.

그리고, 상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위하여,

준설토가 투기되고 이 준설토층 위에 일정한 높이로 해수가 담수된 매립지를 사이에 두고 위치하는 대차;

상기 2개의 대차 위에 위치하고 이 대차들 사이를 이송용 와이어로 연결하는 윈치;

상기 이송용 와이어와 연결되며 이 와이어를 따라 담수된 해수면 위에 부유 된 상태로 이동이 가능한 부유수단;

상기 부유수단에 설치되며 담수된 해수면에 포설용 모래를 낙하시키기 위한 포설수단을 포함하는 수상 모래포설장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서 본 발명의 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명과 관련하는 수상 모래포설방법의 전체 작업 공정을 설명하기 위한 도면으로서, 도면 부호 S1은 제방층을 형성하는 공정을 지칭한다.

도 2를 참조하면, 상기 작업은, 매립지(E1) 위에 담수를 위한 공간을 확보하기 위한 것으로서, 모래나 흙을 이용하여 상기 매립지(E1)를 사이에 두고 위치하는 외부 호안(L1)을 이용하여 도면에서와 같이 일정한 높이로 제방층(L2)을 형성한다.

상기 제방층(L2)은 매립지(E1)에 투기된 준설토층(E2) 위에 담겨지는 담수 용량을 감안하여 수면보다 대략 1미터 이상 높게 형성한다.

상기 준설토층(E2)은 이미 잘 알려진 준설 작업에 의해 수거된 준설토를 이용하여 상기 매립지(E1)를 덮는 상태로 형성되어 있다.

상기 제방층(L2)은 상기 매립지(E1) 내부의 담수를 위한 제방 역할을 함과 아울러 상기 매립지(E1) 전체에 원활한 포설 작업이 가능하도록 작업 영역을 제공 한다.

상기 공정(S1) 후에는 상기 매립지(E1)에 해수를 공급하는 공정(S2)을 진행한다. 이 작업은 상기 매립지(E1)에 투기된 준설토층(E2)에서 분리된 해수를 배수하지 않는 상태로 도 3에서와 같이 상기 제방층(L2)들에 의해 형성된 담수 공간에 해수(W)를 공급한다.

상기 해수(W)는 도면에는 나타내지 않았지만 통상의 펌프 준설선을 이용하여 공급할 수 있다. 이와 같이 준설선을 이용하면 단시일 내에 대면적의 매립지(E2) 전체 면적에 해수(W)를 공급할 수 있다.

상기 매립지(E1)의 준설토층(E2) 위에 해수(W)가 공급되어 일정한 높이로 담수된 상태가 되면, 해수면 위에 부유된 상태로 이동하면서 상기 매립지(E1)의 준설토층(E2) 위에 포설용 모래를 포설하는 공정(S3)을 진행한다.

상기 포설 작업에는 도 4 및 도 5에서와 같이 담수된 해수면에서 수상 포설 작업이 가능한 장치를 이용하여 포설용 모래(Q)를 포설한다.

상기 수상 모래포설장치는, 상기 매립지(E1)를 사이에 두고 위치하는 대차(2)와, 이 대차(2) 위에 각각 위치하고 이들 사이를 이송용 와이어(4)로 연결하는 윈치(6)와, 상기 이송용 와이어(4)와 연결되며 이 와이어(4)를 따라 담수된 해수면 위에 부유된 상태로 이동하는 부유수단(8), 이 부유수단(8)에 설치되며 담수된 해수면에 포설용 모래(Q)를 낙하시키기 위한 포설수단(10)을 포함하여 이루어진다.

상기 대차(2)는 위쪽에 일정한 크기의 작업대(12)를 구비하고, 상기 매립지(E1)를 사이에 두고 서로 마주하는 2개의 제방층(L2) 위에 각각 배치되어 이 제방 층(L2)의 연결 구간을 따라 이동된다.

상기 대차(2)는 도면에는 나타내지 않았지만 내부에 엔진과 같은 동력장치가 구비되어 장치의 동력이 바퀴 또는 캐터필러와 같은 무한궤도로 전달되면서 이동하는 이미 잘 알려진 구조로 이루어진다.

상기 각 작업대(12) 위에는 윈치(6)가 설치되며, 이 2개의 윈치(6)에는 상기 매립지(E1)를 가로지르는 방향으로 도 4에서와 같이 이송용 와이어(4)가 연결된다.

상기 윈치(6)는 상기 이송용 와이어(4)가 연결된 상태에서 이 와이어(4)가 상기 어느 하나의 제방층(L2)쪽으로 감기거나 풀리도록 하는 통상의 와인딩 작용이 가능하게 셋팅된다. 이러한 윈치(6)의 조작은 도면에는 나타내지 않았지만 콘트롤러를 이용하여 제어가 가능하게 셋팅될 수 있다. 이러한 제어 구조는 해당 분야에서 평균적인 지식을 가진자라면 용이하게 실시할 수 있는 것이므로 더욱 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 상기 작업대(12)에는 상기 윈치(6)의 와인딩 동작시 작용하는 측면 인장력 등에 의해 상기 대차(2)의 자세가 변화되는 것을 방지하기 위한 발란스 웨이트(14)가 더 설치될 수 있다.

상기 발란스 웨이트(14)는 콘크리트 블록이나 철괴를 사용할 수 있으며, 상기 대차(2)에 요구되는 지지력의 확보가 가능한 크기 및 중량 범위로 선정하여 사용한다.

상기 부유수단(8)은 담수된 해수면 위에 부유된 상태로 이동이 가능하도록 일반 바지선과 같은 부선(艀船)을 사용할 수 있다. 이 수단(8)은 상기 윈치(6)를 이용하여 이동이 가능하도록 상기 이송용 와이어(4)와 연결된다.

상기 부유수단(8)은 상기 이송용 와이어(4)의 연결 구간에 1개 이상이 설치되며, 도 5에서와 같이 2개가 1조로 이격 설치될 수 있다.

상기 2개의 부유수단(8)은 상기 2개의 윈치(6) 사이에 연결된 이송용 와이어(4)를 어느 한 방향 또는 그 반대방향으로 감거나 푸는 동작에 의해 어느 하나가 상기 일측 대차(2)측에 근접한 상태로 위치하면 다른 하나는 상기 매립지(E1)의 중간 지점에 위치될 수 있는 간격으로 고정된다. 즉, 상기 2개의 부유수단(8)이 상기 이송용 와이어(4)의 전체 연결 구간을 2개로 분할하여 이 분할된 각 구간을 따라 왕복 이동된다.

그리고, 상기 부유수단(8)에는 포설수단(10)이 설치된다. 이 수단(10)은 상기 부유수단(8)을 따라 이동하면서 담수된 해수면 위에 포설용 모래(Q)를 낙하시키기 위한 것으로서, 포설용 컨베이어(16)와 포설용 모래(Q)가 담겨지는 포설용 호퍼(18)를 포함하여 이루어진다.

상기 포설용 컨베이어(16)는 통상의 벨트컨베이어 구조로 이루어지며, 상기 부유수단(8) 즉, 바지선 위에서 도 6에서와 같은 자세로 설치되어 어느 하나의 단부를 통하여 도면에서와 같이 담수된 해수면을 향하여 포설용 모래(Q)를 낙하시키는 역할을 한다.

상기 포설용 호퍼(18)는 내부에 일정량의 포설용 모래(Q)가 담겨질 수 있는 크기로 이루어지고, 저장된 포설용 모래(Q)를 도 6에서와 같이 상기 포설용 컨베이어(16)의 일측 단부에 공급이 가능하게 설치된다.

상기 포설용 호퍼(18)는 내부 공간에 채워진 포설용 모래(Q)가 중력에 의해 아래쪽으로 배출되도록 하는 구조이거나 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 통상의 진동장치가 구비되어 진동에 의해 배출되도록 셋팅될 수도 있다.

상기 각 제방층(L2)에는 상기 2개의 대차(2)와 근접하여 상기 포설용 호퍼(18)측에 포설용 모래(Q)가 담겨지도록 도 7에서와 같이 공급용 컨베이어(20)가 더 설치될 수 있다.

상기 공급용 컨베이어(20)는 상기 제방층(L2) 위에 위치된 상태에서 상기 매립지(E1)의 해수면 위에 위치된 포설수단(10)의 포설용 호퍼(18)측에 포설용 모래(Q)를 공급한다.

그리고, 상기 이송용 와이어(4)의 연결 구간에는 도 4에서와 같이 부구(22)가 더 설치될 수 있다. 이 부구(22)는 부력의 발생이 가능한 밀페 공간을 가지는 원통이나 다각통 형상을 가지는 통상의 구조로 제작되어 상기 이송용 와이어(4)의 연결 구간 일측에 1개 이상이 위치된다.

상기 부구(22)는 상기 2개의 윈치(6)와 연결된 와이어 또는 도면에는 나타내지 않았지만 상기 제방층(L2)에서 상기 부유수단(8)이나 포설수단(10)의 구동 및 제어를 위한 전기를 공급하는 케이블 등이 해수면에 잠기는 것을 방지하는 역할을 한다.

상기한 구조로 이루어지는 수상 모래포설장치는, 상기 부유수단(8)이 상기 2개의 대차(2)측에 연결된 이송용 와이어(4)를 따라 도 4 및 도 5에서와 같이 담수된 해수(W)의 수면에 부유한 상태로 이동하면서 상기 포설수단(10)을 이용하여 상 기 매립지(E1)의 해수면 위로 포설용 모래(Q)를 낙하시면서 포설 작업을 진행한다.

그리고, 상기 부유수단(8)과 포설수단(10)은 도 8에서와 같이 상기 대차(2)에 의해 상기 제방층(L2)의 연결 구간을 따라 순차적으로 위치가 옮겨지면서 상기 매립지(E1) 전체 면적에 대응하여 포설용 모래(Q)를 간단하게 포설할 수 있다.

이와 같이 상기 매립지(E1)에 담겨진 해수(W)의 수면 위에 상기 부유수단(8)이 부유된 상태로 이동하면서 수상 포설 작업을 진행하면, 매립지(E1)에 투기된 준설토층(E2)에서 분리된 잔여 해수를 배수하고 일정기간을 두고 방치한 상태로 진행하는 종래의 포설 방식에 비하여 매립지(E1)의 포설 작업을 위한 이동 공간을 용이하게 확보할 수 있으며, 포설 작업시 준설토층(E2)의 지반 강도를 확보하지 못하여 발생하는 각종 안전 사고 등을 방지할 수 있다.

그리고, 상기 수상 모래포설장치를 이용한 포설 작업에 의해 담수된 해수면 아래로 낙하된 포설용 모래(Q)는 도 9에서와 같이 매립지(E1)의 준설토층(E2) 위에 쌓이면서 일정한 두께의 모래포설층(E3)을 형성한다. 이 모래포설층(E3)은 상기 준설토층(E2) 위에서 요구되는 두께 범위로 형성되도록 포설용 모래(Q)를 낙하시면서 포설 작업을 진행한다.

상기와 같이 포설 작업이 완료되면, 상기 수상 모래포설장치를 철거한 다음 상기 매립지(E1)에 담겨진 해수(W)를 배수하는 공정(S4)을 진행한다.

이 작업은, 도면에는 나타내지 않았지만 상기 해수(W) 공급 작업에 사용한 펌프 준설선을 이용하거나 대형의 유체 펌프를 이용하여 상기 매립지(E1) 외부로 해수(W)를 배수한다.

이러한 배수 작업은, 상기 포설 작업에 의해 준설토층(E2) 위에 일정한 두께로 포설된 포설층(E3)이 도 10에서와 같이 외부로 노출된 상태가 되도록 배수한다.

이와 같이 배수 작업에 의해 준설토층(E2) 위에 형성된 모래포설층(E3)은 수중에서 물다짐 상태로 형성되므로 배수 작업 후 예를들어, 연직배수재 등을 이용한 강제 배수 작업을 진행할 때 중장비의 진입이 가능한 지반 강도를 갖는 상태로 시공된다.

따라서, 상기한 각 공정을 거치면서 매립지(E1)의 연약 지반 개량을 위한 전처리 작업으로 진행하는 모래포설층(E3)을 수상 포설 방식으로 용이하게 시공할 수 있으므로 포설 작업에 소요되는 시간과 비용을 대폭 절감할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 매립대상지를 사이에 두고 위치하는 외부 호안 내에 해수를 공급하여 담수된 해수면 위에 부상한 상태로 직접 포설용 모래를 낙하시키는 수상 포설 방식으로 연약 지반의 개량 작업을 진행할 수 있다.

특히, 이와 같은 수상 포설 작업은, 예를들어 기존의 포설 방식과 같이 준설토 투기후 이 준설토에서 분리된 해수를 배수하는 공정 그리고, 배수된 상태로 일정 기간 동안 방치하는 공정 등을 행하지 않아도 되므로 항만 등의 매립공사시 지반 개량 작업에 소요되는 시간 및 비용 등을 대폭 절감할 수 있다.

Claims (14)

1. 준설토가 투기된 매립지 위에 담수가 가능하도록 외부 호안을 이용하여 일정한 높이로 제방층을 형성하는 공정;

   상기 매립지의 준설토 위에 일정량의 해수를 공급하는 공정;

   상기 매립지의 담수된 해수면 위에 부유된 상태로 이동하면서 포설용 모래를 포설하는 공정;

   상기 매립지에 담수된 해수를 외부로 배수하는 공정을 포함하는 수상 모래포설방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 제방층을 형성하는 공정은, 매립대상지를 사이에 두고 위치하는 외부 호안을 이용하여 이 호안 위에 형성하는 것을 특징으로 하는 수상 모래포설방법.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 해수를 공급하는 공정은, 펌프 준설선을 이용하여 상기 매립지 외부로부터 해수를 공급하는 것을 특징으로 하는 수상 모래포설방법.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 포설용 모래를 포설하는 공정은, 담수된 해수면에서 부유가 가능한 부선(艀船)을 이용하여 상기 매립지를 사이에 두고 마주하는 2개의 제방층 사이로 이동하면서 포설용 모래를 포설하는 것을 특징으로 하는 수상 모 래포설방법.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 해수를 배수하는 공정은, 상기 매립지 위에 포설된 모래포설층이 외부에 노출된 상태가 되도록 배수하는 것을 특징으로 하는 수상 모래포설방법.
6. 준설토가 투기되고 이 준설토층 위에 일정한 높이로 해수가 담수된 매립지를 사이에 두고 위치하는 대차;

   상기 2개의 대차 위에 위치하고 이 대차들 사이를 이송용 와이어로 연결하는 윈치;

   상기 이송용 와이어와 연결되며 이 와이어를 따라 담수된 해수면 위에 부유된 상태로 이동이 가능한 부유수단;

   상기 부유수단에 설치되며 담수된 해수면에 포설용 모래를 낙하시키기 위한 포설수단을 포함하는 수상 모래포설장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 각 대차는, 매립대상지의 마주하는 외부 호안을 따라 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 수상 모래포설장치.
8. 청구항 6에 있어서, 상기 수상 모래포설장치는, 상기 각 대차의 균형을 유지하기 위한 발란스 웨이트를 더 포함하며,

   상기 발란스 웨이트는, 콘크리트 블록 또는 철재 블록이 사용되는 수상 모래포설장치.
9. 청구항 6에 있어서, 상기 윈치는, 매립대상지를 가로지르는 방향으로 상기 이송용 와이어를 연결하고, 이 연결 상태로 상기 이송용 와이어가 어느 하나의 윈치를 향하여 감기거나 그 반대로 이동하도록 와인딩하는 것을 특징으로 하는 수상 모래 포설장치.
10. 청구항 6에 있어서, 상기 수상 모래포설장치는, 상기 이송용 와이어를 담수된 해수면에서 지지하기 위한 부구를 더 포함하며,

    상기 부구는 상기 이송용 와이어의 연결 구간에 1개 이상이 설치되는 수상 모래 포설장치.
11. 청구항 6에 있어서, 상기 부유수단은, 해수면에서 부유한 상태로 이동이 가능한 부선(艀船)이 사용되는 수상 모래포설장치.
12. 청구항 6에 있어서, 상기 부유수단은, 상기 이송용 와이어의 연결 구간에 적어도 1개 이상이 설치되는 수상 모래포설장치.
13. 청구항 6에 있어서, 상기 포설수단은, 벨트컨베이어가 사용되는 것을 특징으 로 하는 수상 모래포설장치.
14. 청구항 6에 있어서, 상기 수상 모래포설장치는, 상기 포설수단에 포설용 모래를 공급하기 위한 공급용 벨트컨베이어를 더 포함하는 수상 모래포설장치.

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