KR100880365B1 - Excavating apparatus for excavating enlarged hole under the bottom of waters on which jacket facility structure is installed - Google Patents

Excavating apparatus for excavating enlarged hole under the bottom of waters on which jacket facility structure is installed Download PDF

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Abstract

An excavator for hole expansion for installing an underwater structure for industrial facilities under the water is provided to fix an underwater structure on the sea rapidly and safety by excavating below a riverbed or the seabed on which an underwater structure such as a jacket structure is installed and injecting high-strength cement mortar by grouting of hole expansion. An excavator for hole expansion at construction of an underwater structure is formed by providing a bit apparatus(6) to the lower part of an excavator, installing many bits(7) to one end of the bottom of the bit apparatus, hinging one end of a bit lever to one end of each bit and hinging an ascending and descending hoist ring(10) to the other end of the bit lever, coupling a cylinder(12) connected with two hydraulic lines(14,14') to the hoist ring, and installing a piston(13) into the cylinder.

Description

산업시설용 수중구조물의 수중설치를 위한 확공굴착용 굴착장치{Excavating apparatus for excavating enlarged hole under the bottom of waters on which jacket facility structure is installed}Excavating apparatus for excavating enlarged hole under the bottom of waters on which jacket facility structure is installed}
본 발명은 항만 구조물이나 석유 또는 가스추출시설과 같이 수상 또는 해상 에 설치할 산업시설용으로 주로 사용하는 쟈켓 구조물 등의 수중구조물을 설치할 때 이 수중구조물이 좌착되는 하상(河床) 또는 해저바닥 아래로 확공굴착하여 확공 그라우팅 등에 의해 고강도 시멘트 몰탈을 주입함으로써 수중구조물을 해상에서 신속하고도 안전히 고정하기 위한 확공굴착용굴착장치(Excavating apparatus)에 관한 것이다. The present invention, when installing an underwater structure, such as a port structure or a jacket structure mainly used for industrial facilities to be installed in the water or sea, such as oil or gas extraction facilities, the explosive excavation under the seabed or the bottom of the sea floor where this underwater structure is left Excavating apparatus for fastening and safely fixing the underwater structure at sea by injecting high-strength cement mortar by expansion grouting and the like.
종래에는 쟈켓구조물과 같은 수중구조물의 시공시 레그파일(leg pile) 보다 큰 굴착공을 만들기 위해 별도의 희생강관을 만들어 소정의 굴착공 주위로 별도의 큰 굴착공을 확보하여 수중구조물을 설치해야했고 수중구조물 설치시 하상 또는 해상(seabed)이 울퉁불퉁하여 해저바닥이 고르지 못하기 때문에 쟈켓과 같은 수중구 조물의 좌착시 수평이 맞지 않게 되어, 그라우팅시에는 굴착면과 레그파일 하단부 사이로 그라우트액이 흘러나오는 문제가 있었다. Conventionally, in order to make excavation holes larger than leg piles when constructing an underwater structure such as a jacket structure, a separate sacrificial steel pipe was made to secure a separate large excavation hole around a predetermined excavation hole and to install the underwater structure. When installing the underwater structure, the bottom of the seabed or seabed is uneven, so the bottom of the seabed is uneven. Therefore, the grout liquid flows between the excavation surface and the bottom of the leg pile during grouting. There was a problem.
이러한 문제점을 방지하기 위하여 예컨데 수중구조물을 설치할 위치에 머드 맷트(mud mat)를 깔고 쟈켓의 수평을 맞추어 그라운드 레벨링을 실시하며 그라우트백(grout bag)을 쟈켓 레그 하단부에 설치하여 그라우트재의 누수를 막아주도록 하면서 쟈켓을 수저 또는 해저에 좌착시키도록 함으로써 신속하고도 매우 높은 작업효율성, 안전성을 도모할 수 있다.In order to prevent this problem, for example, place mud mat at the position where the underwater structure is to be installed, perform ground leveling by leveling the jacket, and install a grout bag at the bottom of the jacket leg to prevent leakage of grout material. In addition, the jacket can be seated on the cutlery or the sea floor to achieve rapid and very high work efficiency and safety.
그런데, 수중구조물을 설치작업시 RCD플랜트의 설치와 작업자의 작업공간을 확보하려면 쟈켓구조물 상단에 작업장(Working platform)을 설치하여야한다. 그러나 해저 또는 하상에서 굴착을 실시하려면 상기 구조물 상단에 작업장(Working platform)을 설치하기 위하여 지반을 조성하고 쟈켓구조물과 수중구조물에 작업장을 고정시켜야하는데, 일반적으로 굴착시 사용되는 케이싱용 강관파일은 예컨데 강관파일 내경이 1,000mm인 케이싱인 경우 RCD비트체(RCD bit body)가 이 크기를 초과할 수 없으므로 (통상 이 경우 930mm경으로 굴착) 수중구조물을 지지해야할 지반조성을 위하여 처음부터 별도의 굴착공정을 거처야 하는 문제가 생기고, 그에 따라 굴착 공정이 번잡해지고 어려워지며 수중구조물 설치시 핀파일의 고정 등이 실질적으로 불가능하였다.By the way, in order to secure the work space of the RCD plant and the installation of the underwater structure installation work, the working platform (Working platform) must be installed on the top of the jacket structure. However, in order to carry out excavation on the seabed or on the seabed, it is necessary to form the ground to install the working platform on the upper part of the structure and to fix the work place on the jacket structure and the underwater structure. In case of casing with 1,000mm inner diameter of steel pipe pile, the RCD bit body cannot exceed this size (usually excavation with 930mm diameter) .A separate excavation process is performed from the beginning for the ground formation to support the underwater structure. There is a problem that must be residing, and thus the excavation process is complicated and difficult, and the pin pile is not practically fixed when installing the underwater structure.
따라서 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 하상 또는 해저에 신속하고도, 작업효율성 높고 안정적으로 수중구조물을 설치할 수 있도록 한 확공굴착용 굴착장치를 제공하는 것에 목적이 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide an excavation apparatus for dilatation excavation that can be installed quickly, efficiently and stably on the bottom or seabed to solve the above problems.
본 발명상의 방법은 전술한 바와 같이 하상(강바닥) 또는 해저에 설치할 산업시설용으로 주로 사용되는 쟈켓구조물 등의 수중구조물을 설치할 위치에 머드멧트(mud mat)를 깔아 쟈켓의 수평을 맞추어 그라운드 레벨링을 실시하는 단계, 상기 쟈켓 레그 하단부에 그라우트 백(grout bag)을 설치하는 단계, 상기 쟈켓을 강바닥 또는 해저에 고정시키고 쟈켓위에 작업장을 만든 다음 강바닥 또는 해저의 암반을 강관파일로 굴착하는 1차 굴착단계, 상기 1차 굴착과 동시에 굴착장비에 있어 RCD비트체 측면에 부착되어 있는 비트(reaming bit)를 바깥쪽으로 돌출시켜 확공 굴착을 하는 2차 굴착단계, 상기 2차 굴착 후 케이싱 내에서 다수 수직으로 심어 고정시킨 핀파일과 굴착면 사이를 그라우트로 채우도록 한 1차 그라우팅 단계, 상기 1차 그라우팅 후 상기 핀 파일과 쟈켓 레그 파일 사이를 그라우트로 채우도록 한 2차 그라우팅 단계 등의 제반단계를 거쳐 산업시설용 쟈켓구조물을 설치함에 있어, 상기 수중에서의 수중 구조물을 구축하고저 할 때에는 높은 파도와 빠른 유속으로 흐르는 수중에서도 구조물을 안전하고도 신속·확실히 고정해야 한다. 또한 강바닥 또는 해저지반을 굴착할 때 확공굴착을 하기 위해 수중구조물에 부착된 확공용 비트장치는 그 하단부 일측단부에 비트를 조립 부착한 비트체와 이 비트체의 일단에 비트레버의 일단을 힌지결합하고, 이 비트레버의 타단은 승강작동하는 피스톤에 연결되는 인양링에 힌지 연결되며 이 인양링은 승강 가능하도록 2개의 유압라인이 내장 연결된 실린더-피스톤 장치에 연결되는 홀더장치에 연결됨으로써 상기 유압라인에 가하는 압력공기의 흐름방향에 따라 왕복동하는 상기 실린더 내의 피스톤에 의해 작동한다. 즉, 피스톤을 정 또는 역방향으로 밀어줌으로써 이 피스톤에 연결되어 승강되는 상기 인양링에 의하여 다수의 비트가 비트장치 바깥쪽으로 회동되도록 하는 등의 수단에 의하여 굴착기가 회전하면서 지중에서 오르내릴때 확공굴착작업이 진행된다. According to the method of the present invention, as described above, a mud mat is laid at a position where an underwater structure such as a jacket structure, which is mainly used for industrial facilities to be installed on a river bed or a seabed, is installed to perform ground leveling. A step of installing a grout bag at the bottom of the jacket leg, fixing the jacket to the river bed or the seabed, making a workshop on the jacket, and then drilling the rock bottom of the river bed or the sea bed with a steel pipe pile; At the same time as the first excavation equipment in the excavation equipment in the excavation equipment (reaming bit) the second excavation step of expanding the excavation by expanding outward, the second excavation after planting a plurality of vertically in the casing fixed Grouting the grout between the pin pile and the excavated surface, and the pin pile after the first grouting In the installation of the jacket structure for the industrial facilities through the various steps such as the second grouting step to fill the gap between the ket leg piles, when constructing the underwater structure in the water, even in the water flowing at high waves and high velocity The structure must be secured, fast and secure. In addition, the expansion bit device attached to the underwater structure to expand the excavation when drilling the riverbed or the seabed ground, the bit body is assembled by attaching the bit assembly to one end of the lower end and the end of the bit lever to one end of the bit body The other end of the bit lever is hinged to a lifting ring connected to a lifting piston, and the lifting ring is connected to a holder device connected to a cylinder-piston device in which two hydraulic lines are built so that the lifting ring can be lifted. It is actuated by a piston in the cylinder that reciprocates according to the flow direction of the pressure air applied to it. That is, when the excavator moves up and down in the ground while the excavator rotates by means of the lifting ring connected to the piston by pushing the piston in the forward or reverse direction, the plurality of bits are rotated to the outside of the bit apparatus. This is going on.
하상 또는 해저바닥에 좌착되어 있는 케이싱용 강관파일 보다 더욱 크고 넓은 직경을 갖는 홈을 굴착하기 위해서는 이러한 확공굴착을 하여야하나, 종래에는 전술한 바와 같이 그러한 장치가 없었으므로 별도의 희생강관을 사용하여 별도로 굴착홈을 굴삭·형성하였다.In order to excavate a groove having a larger and wider diameter than a steel pipe pile for casing seated on the seabed or the bottom of the sea, such dilatation should be carried out. However, since there is no such device as described above, a separate sacrificial steel pipe is used separately. Excavation grooves were excavated and formed.
즉, 본 발명상의 장치는 하상 또는 해상에 설치되는 수중구조물을 하상 또는 해저 지반에 걸쳐 고정구축하기 위한 확공굴착용 굴착장치에 있어서, 상기 확공굴착용 굴착장치(5)는 하상 또는 해저지반에서 통상적인 굴착에 이어 확공굴착을 하기 위하여 그 하부에 비트장치(6)를 구비하고, 이 비트장치(6)의 하단부에는 비트(8)와, 이 비트(8)를 볼트로 조립부착한 다수의 비트체(7)와 이 비트체의 일단에 그 일단을 상호 힌지 결합하고, 그 타단은 인양링(10)에 힌지 연결되는 비트레 버(9)를 구비하며, 또한 상기 확공굴착용 굴착장치는 상기 비트레버(9)와 연결되고 또한 승강 가능하도록 홀더(11)를 통하여 연결되고, 또한 2개의 유압라인(14)(14')이 내장 연결되는 실린더-피스톤장치(12)(13)를 구비하며In other words, the apparatus of the present invention is a digging device for digging deep excavation for fixed construction of an underwater structure installed on the bed or sea bed, the digging device for digging excavation (5) is usually in the bed or sea bed The bit device 6 is provided at the lower part of the bit device 6 for the expansion of the hole after the excavation, and the bit 8 is provided at the lower end of the bit device 6, and a plurality of bits are assembled by bolts. A sieve 7 and one end of the bit body are hinged to one end thereof, and the other end thereof has a bit lever 9 hinged to the lifting ring 10, and the digging equipment for dilatation drilling is It is provided with a cylinder-piston device (12) (13) connected to the bit lever (9) and connected through a holder (11) so as to be able to move up and down, and to which two hydraulic lines (14) (14 ') are internally connected.
상기 인양링(10)은 상기 피스톤(13)에 연결되어 상기 유압라인에 가해지는 압력공기의 흐름방향에 따라 상기 실린더(12) 내의 피스톤(13)을 정 방형 또는 역방향으로 작동되도록 구성되어 상기 피스톤이 상기유압라인의 작동에 의해 승강되면 이에 따라 상기 인양링(10)의 승강작동에 의하여 비트체(7)의 비트(8)가 비트체(7)의 회동중심부(71)를 중심으로 비트장치(6)의 주위 바깥쪽으로 회동가능하도록 구성함으로써 상기 굴착장치가 지중에서 회전하면서 상향이동할 때 상기 비트장치(6)가 하상 또는 해저 지반을 상향하여 확공 굴착하도록 한 수중구조물 구축시의 확공굴착용 굴착장치를 제공하기 위한 것이다. 여기에서 상기 확공굴착용 비트장치(6)는 다수의 비트체(7)를 부착 구비하고, 이 비트체(7)는 상기 비트레버(9)와 연결되는 연결부(73)와, 회동중심부(71) 및 비트(8)를 구비하며, 또한 상기 비트(8)를 상기 비트체(7)에 끼워 고정결합시키기 위한 고정볼트(72)를 구비하여 상기 비트레버(9)가 상기 인양링(10)의 승강 작동에 따라 승강되면서 상기 비트체의 회동중심부(71)를 중심으로 상기 비트(8)가 회동가능한 구조로 되어있다. The lifting ring 10 is connected to the piston 13 and configured to operate the piston 13 in the cylinder 12 in a square or reverse direction according to the flow direction of the pressure air applied to the hydraulic line. As a result of the lifting and lowering of the hydraulic line, the bit 8 of the bit body 7 is moved around the pivot center 71 of the bit body 7 by the lifting operation of the lifting ring 10. Excavation for expansion construction at the time of construction of an underwater structure in which the bit apparatus 6 expands and excavates the lower bed or the seabed ground when the drilling apparatus is moved upward while rotating in the ground by rotating to the outside of the surroundings. It is for providing a device. Here, the digger drilling bit device 6 includes a plurality of bit bodies 7 attached thereto, and the bit bodies 7 include a connection portion 73 connected to the bit lever 9 and a pivot center portion 71. And a bit (8), and a fixing bolt (72) for fixing the bit (8) to the bit body (7) to fix the bit lever (9) to the lifting ring (10). The bit 8 is pivotable around the pivot center 71 of the bit body while being lifted by the lifting operation of the bit body.
본 발명을 첨부도면을 이용하여 일 실시예로서 이하에 상술한다.The present invention will be described below in detail by way of example using the accompanying drawings.
도 1은 본 발명상의 일실시예로서의 쟈켓을 수중에 설치할 때의 상태를 나타낸 것이다. 여기에서 해상 쟈켓구조물을 예를 들어 설명한다. 즉, 머드맷트를 깔고 그라운드 레벨링을 실시할 경우에는 도 2에서의 같이 크레인으로 운반된 쟈켓을 강 바닥 또는 해저에 거치하고, 토사 위 깔개용 머드맷트(mud mat) 깔아 쟈켓의 수평을 맞추어 좌착시키고 그런 다음, 도 2, 도3에서와 같이 쟈켓고정용 R.C.D클램프 설치용 그라우트 백(grout bag)을 설치한다. 그라우트 백은 강바닥 또는 해저바닥부의 누출가능성 있는 굴착공 주위를 폐쇄하기 위한 것이다.Figure 1 shows a state when installing the jacket in the water as an embodiment of the present invention in water. Here, the marine jacket structure will be described as an example. That is, when ground leveling is performed with a mud mat, the jacket carried by the crane as shown in FIG. 2 is mounted on the river bottom or the sea floor, and the mud mat is laid on the earth and laid to fit the jacket. Then, a grout bag for installing a jacket fixing RCD clamp is installed as shown in FIGS. 2 and 3. The grout bag is intended to close around the leaky digging holes in the river bed or sea bottom.
그런 다음, 비트굴착 작업시 RCD 플랜트의 설치및 작업자의 작업공간 확보를 위하여 쟈켓 구조물 상단에 작업 플랫홈(working platform)(3)을 설치함으로써 도 2에서와 같이 하상 또는 해저바닥 밑 지반을 굴착하기 시작한다.Then, in the case of the bit drilling operation, beginning the excavation of the ground under the seabed or the bottom of the seabed as shown in FIG. do.
다음 도 3에서 나타나 있는 바와 같이 강바닥 또는 해저에 거치된 쟈켓의 대략 중앙부에서 상기 비트체로 수중바닥부 아래의 땅속을 확공 굴착해야하는데, 굴착하기 전에 전술한 바와 같이, 머드맷트를 설치함으로써 수평을 맞추고 그라우트 백을 도 2, 도 3에서와 같이 쟈켓 레그(leg) 하단부에 설치하여 쟈켓 레그를 고정시키는데 도움을 주고 굴착기 주위에서의 그라우트재의 누출을 막아주도록 한다. Next, as shown in Fig. 3, it is necessary to expand and excavate the ground below the subfloor with the bit sieve at approximately the center of the jacket mounted on the river bed or the seabed, and as described above, leveling by installing a mud mat The grout bag is installed at the lower end of the jacket leg as shown in FIGS. 2 and 3 to help fix the jacket leg and prevent the grout from leaking around the excavator.
굴착은 1차굴착과 2차굴착으로 나누어 실시한다.Excavation is carried out by dividing into primary and secondary excavation.
1차 굴착은 도 2에서와 같이 일반적인 굴착이다. 2차 굴착은 1차 굴착이 완료된 후 도 4 및 도 6에서 나타나있는 바와 같이 확공을 위한 굴착으로서 도 4에 나타나 있는 바와 같이 상향굴착이다. 일반적인 굴착이란 케이싱용도로 사용되는 강관파일 내경이 전술한 바와 같이 예컨데 Φ1,000mm일 경우 RCD 비트체(Bit body)가 이 크기를 초과할 수 없으므로 Φ930mm정도로 굴착을 하게 되고 굴착 또한 하향으로 압력을 가해 굴착을 하는 것을 말한다. 다음 2차로 확공 굴착(상향)을 실시한다. 즉, 레그파일(17)을 통과하여 암반 굴착을 실시하는 1차굴착이 완료된 시점에 서 최하단의 굴착홈 부위에서 굴착기를 회전시키면서 굴착기의 RCD 비트체 (Bit Body) 측면에 부착되어 있는 단단한 칼날인 리밍비트(Reaming bit)를 돌출시켜 강바닥 또는 해저지반 밑에서 상향으로 2차굴착을 시행하게 된다.(도 6)Primary excavation is a general excavation as in FIG. Secondary excavation is an excavation for expansion as shown in FIGS. 4 and 6 after the primary excavation is complete, as shown in FIG. 4. The general excavation means that when the inner diameter of the steel pipe pile used for casing is Φ1,000mm, for example, the RCD bit body cannot exceed this size, so the excavation is performed as Φ930mm and the excavation is also applied downward. Excavation refers to doing. Next, carry out expansion digging (upward). That is, when the first excavation through which the rock piles are carried out through the leg pile 17 is completed, the blade is attached to the RCD bit body side of the excavator while rotating the excavator at the bottom of the excavation groove. By reaming the reaming bit (secondary excavation) is carried out upward from the riverbed or the bottom of the seabed (Fig. 6).
이때, 리밍 비트를 견지하고 있는 스키드(Skid)가 확장되어(도시안됨) 굴착시 RCD 비트체(Bit Body)가 흔들리는 것을 방지하게 된다.At this time, the skid Skid holding the reaming bit is extended (not shown) to prevent the RCD bit body from shaking during the excavation.
이 2차굴착 공정은 확공(擴孔)굴착 공정으로서 도 4 ~ 도 6에서 나타나 있는 바와 같이 1차 굴착공정이 본격적으로 실시되는 시점에서도 실시가능한 공정으로, 본 발명에서는 도 6에 도시되어 있는 리밍비트(8)의 외곽돌출에 의한 굴삭으로 확공굴착홈이 형성 가능하도록 한다. This secondary excavation process is a dilation excavation process, which can be performed even when the primary excavation process is performed in earnest as shown in FIGS. 4 to 6, and in the present invention, the reaming shown in FIG. 6 is performed. Excavation by the outward projection of the bit 8 is to enable the expansion of the excavation groove.
기존의 쟈켓구조물 시공시에는 확공을 위하여 레그파일(17)보다 큰 굴착공을 만들 목적으로 자켓거치 이전에 별도의 희생강관을 사용하여 파일링하고 토사제거 함으로써 큰 굴착홈을 확보한 다음 자켓 구조물을 설치할 수 밖에 없었다. 따라서 큰 굴착공 내의 쟈켓구조물을 별도로 지지해야 하고 1차 굴착홈도 커지게 되어 굴착작업에 어려움이 가중되었다. When constructing an existing jacket structure, use a separate sacrificial steel pipe prior to jacketing and pile up and remove soil to secure a large excavation groove before installing the jacket structure. There was no choice but to. Therefore, it is necessary to separately support the jacket structure in the large excavation hole and the primary excavation groove also becomes large, which makes the excavation work difficult.
본 발명은 자켓거치 후에도 고안된 확공 비트 및 확장 스키드를 사용하여 자켓 레그파일보다 큰 굴착홈을 1차굴착과 동시에 확보가능하게 됨으로써 신속, 안전히 확보함으로써 핀파일의 고정을 가능하게 하는 등 작업성과 작업 안전성이 획기적으로 개선된 것이다.The present invention can secure the excavation groove larger than the jacket leg pile at the same time as the primary excavation by using the expansion bit and the expansion skid devised even after the jacket mounting, so as to secure the pin pile by fast and safe operation and work safety. This is a dramatic improvement.
또한, 본 발명은 확공을 가능케 함으로서 구조물의 지반 고정시 필요한 최소피복두께를 유지케 하며, 이로인해 자재비의 절감(레그파일 및 핀파일의 직경 감소) 및 시공기간을 단축(별도의 희생강관을 사용하는 공정 생략)하는 효과를 가져왔다.In addition, the present invention enables the expansion to maintain the minimum coating thickness required when fixing the ground of the structure, thereby reducing the material cost (reduce the diameter of the leg pile and pin pile) and shorten the construction period (separate sacrificial steel pipe is used) To omit the process).
도 4는 상기 확공굴착용 비트(8)를 부착한 굴착기(6)를 이에 연결된 햄머그라브(21)를 작동시켜 상향 굴착하는 것으로 됨을 알 수 있다.Figure 4 can be seen that the excavator 6 with the expansion drill bit 8 attached to the excavation upward by operating the hammer grab 21 connected thereto.
상기 비트장치에 의한 굴착과정에서 집수되는 지하수 등은 굴착기(6)의 중앙부의 배수관(22)을 통해 밖으로 배출된다.Underground water, which is collected during the excavation process by the bit device, is discharged out through the drain pipe 22 in the center of the excavator 6.
이 배수관(22)으로는 흡입된 기체도 사용후 배기된다.The gas sucked into this drain pipe 22 is also exhausted after use.
상술한 2차 굴착이 완료되면 도 9에서 도시되어 있는 바와 같이 확공된 굴착공(H')에 핀파일(16)을 다수 설치하되, 그 보다 먼저 이 핀파일(16)내부에 그라우팅 파이프(19)를 다수 설치하고, 이 설치된 그라우팅 파이프(19)를 이용하여 굴착면과 핀파일(16) 사이에 또한 핀파일 하부에 1차 시멘트몰탈 그라우팅을 실시하여 핀파일(16)을 굴착 지반에 고정시킨다.When the above-mentioned secondary excavation is completed, as shown in FIG. 9, a plurality of pin piles 16 are installed in the enlarged excavation hole H ', but first, the grouting pipe 19 is installed inside the pin pile 16. ), And the pin pile 16 is fixed to the excavation ground by performing the first cement mortar grouting between the excavation surface and the pin pile 16 and the lower portion of the pin pile using the installed grouting pipe 19. .
즉, 확공된 굴착공(H') 내에 설치되어 있는 핀파일(16) 내에 그라우팅 파이프(19)를 삽입하고, 그라우팅 파이프 단부공(도시안됨)으로부터 아래로 시멘트 몰탈을 주입하고, 또한 그라우팅 파이프 측부공(도시안됨)으로부터 핀파일 바깥측부 공간으로 시멘트 몰탈을 분사주입하여 2차 그라우팅을 실시함으로써 레그파일(17)과 핀파일(16) 사이를 시멘트 몰탈(C)로 그라우팅하여 시멘트 그라우트를 채운다. That is, the grouting pipe 19 is inserted into the pin pile 16 installed in the expanded excavation hole H ', cement mortar is injected from the grouting pipe end hole (not shown), and the grouting pipe side Cement mortar is filled by grouting cement leg mortar (C) between the leg pile 17 and the pin pile 16 by spraying cement mortar from the ball (not shown) into the pin pile outer space.
상술한 바와 같이 1,2차 그라우팅을 실시하면 쟈켓구조물은 지중에 단단히 고정된다. 이때 시멘트 배합시 여과된 해수를 사용하게 되므로(G-시멘트이용) 작업용수의 공급이 힘든 공해상에서도 원활한 작업이 가능하고, 고강도(45MPa)의 시멘 트 밀크를 확보할 수 있게 되었다.As described above, when the first and second grouting is performed, the jacket structure is firmly fixed in the ground. At this time, since the filtered seawater is used when cement is mixed (using G-cement), it is possible to work smoothly even in the high seas where supply of working water is difficult, and to secure cement milk of high strength (45 MPa).
본 발명에 의해 항만구조물이나 석유나 가스 추출시설 등에서 주로 사용하는 자켓구조물 설치시에 알씨디 확공비트 및 고강도 시멘트를 이용하여 자켓구조물을 해상에서 안전하고도 신속히, 그리고 효율적으로 고정설치가 가능하게 되었다.According to the present invention, it is possible to securely and quickly and efficiently install a jacket structure at sea by using CD expansion bits and high strength cement when installing a jacket structure mainly used in a port structure or an oil or gas extraction facility. .
이하에, 도 4~도 6을 이용하여 확공굴착을 위한 굴착장치에 관해 이하에 보다 상세히 설명한다.4 to 6, a drilling device for dilatation drilling will be described in more detail below.
도 3은 쟈켓구조물의 작업장(plat form)에 설치되고 지중으로 굴착작업을 수행하는 2차 굴착용 RCD비트장치(6)의 위치를 도시한 것이다.FIG. 3 shows the position of the secondary drilling RCD bit device 6 which is installed on the plat form of the jacket structure and performs excavation work underground.
상기 비트(8)는 도 5에서오 같이 비트홀더 또는 비트체(7)에 조립부착되고, 이 비트체(7)의 상단 바깥쪽으로는 비트레버(9)의 일단이 힌지 결합되며, 이 힌지결합되는 비트레버(9)의 타단부는 인양링(lifting ring)(10)에 힌지 연결되어있어, 인양링(10)이 상·하 작동하게 되면 홀더(11)를 통하여 피스톤(13)과 연결되는 인양링의 작동에 따라 상기 비트레버(bit lever)(9)가 따라서 상·하로 움직이게 되고, 이에 따라 비트체(7)와 비트(8)는 도 5와 도 7에서와 같이 그 위치가 회동되어 비트단부가 바깥쪽으로 돌출하게 된다.The bit 8 is assembled to the bit holder or bit body 7 as shown in FIG. 5, and one end of the bit lever 9 is hingedly coupled to the outside of the upper end of the bit body 7. The other end of the bit lever 9 is hinged to the lifting ring 10, and when the lifting ring 10 is operated up and down, it is connected to the piston 13 through the holder 11. The bit lever 9 is moved up and down according to the operation of the lifting ring. As a result, the bit body 7 and the bit 8 are rotated as shown in FIGS. 5 and 7. The bit end protrudes outward.
상기 비트체(7)에 대해서는 일실시예로서 도 5 및 도 8에 각각 나타나 있다.The bit body 7 is shown in Figs. 5 and 8 as an example.
도 5 및 도 8에서 나타나 있는 리밍비트(8)는 정면이 대략 사다리꼴로 되어 있는 초경합금체로서 비트체(7)에 볼트(72) 결합되고 이 비트체(7)는 인양링(10)에 그 일단이 힌지 결합되는 비트레버(9)의 타단에 힌지 결합되어, 회동중심부(71)를 중심으로 도 7 좌측하단의 화살표와 같은 방향으로 회동가능하도록 부착되어 있다.The reaming bit 8 shown in FIGS. 5 and 8 is a cemented carbide body having a substantially trapezoidal face in front and is bolted 72 to the bit body 7 and the bit body 7 is attached to the lifting ring 10. One end is hinged to the other end of the bit lever 9, which is hinged, and is rotatably attached to the center of the rotation center 71 in the same direction as the arrow in the lower left of FIG.
즉, 하단부에 리밍비트(8)를 볼트 체결하여 장착한 비트체(7)가 그 상단부에 힌지 장착되어 있는 비트레버(9)에 의해 상술한 바와 같이 바깥쪽으로 회동가능하도록 부착되어 도 4에서와 같이 지중지반을 굴삭하도록 되는 구조를 갖는다. 이 리밍비트(8)에는 필요에 따라 그 표면에 다수의 초경팁과 같은 돌기부(82)가 형성되도록 하여, 토사를 파쇄·굴삭하기 쉽도록 되어있다.That is, the bit body 7 bolted to the reaming bit 8 at the lower end is attached to the outer side by a bit lever 9 hinged to the upper end so as to be rotated outward as described above. It also has a structure to excavate the ground. If necessary, the reaming bit 8 is provided with a projection 82 such as a carbide tip formed on the surface of the reaming bit 8 so as to easily break and excavate the soil.
상기 비트(8)는 피스톤(13)에 연결되는 인양링(10)(홀더(11)에 의한 연결구조는 일반적인 연결구조로서 도시생략)의 승강에 따라 비트체(7)에 힌지 연결되는 비트레버(9)의 작동과 더불어 상기 비트(8)가 도 7의 화살표 방향으로 회동한다.The bit 8 is a bit lever hinged to the bit body 7 in accordance with the lifting and lowering of the lifting ring 10 (connecting structure by the holder 11 is shown as a general connection structure) connected to the piston 13 In addition to the operation of (9), the bit 8 is rotated in the direction of the arrow in FIG.
상기 비트체(7) 및 비트(8)의 회동을 가져오는 상기 인양링(10)은 그 상부에 유압라인 및 관련장치를 구비하고 있다. 즉, 2개의 유압라인(14)(14')이 내장 연결되는 실린더-피스톤장치(12)(13)를 구비하며 상기 인양링(10)은 상기 피스톤(13)에 연결되어 상기 유압라인에 가해지는 압력공기의 흐름방향에 따라 상기 실린더(12) 내의 피스톤(13)을 정 방형 또는 역방향으로 작동되도록 구성되어 상기 피스톤이 상기유압라인의 작동에 의해 승강되면 이에 따라 상기 인양링(10)의 승강작동에 의하여 비트체(7)의 비트(8)가 비트체(7)의 회동중심부(71)를 중심으로 비트장치(6) 의 주위 바깥쪽으로 회동가능하도록 구성된다. The lifting ring 10 for bringing the bit body 7 and the bit 8 into rotation has a hydraulic line and an associated device thereon. That is, it has a cylinder-piston device 12, 13 to which two hydraulic lines 14, 14 'are connected internally, and the lifting ring 10 is connected to the piston 13 and applied to the hydraulic line. It is configured to operate the piston 13 in the cylinder 12 in a square or reverse direction according to the flow direction of the pressure air so that when the piston is lifted by the operation of the hydraulic line, the lifting ring 10 is lifted accordingly. By operation, the bit 8 of the bit body 7 is configured to be rotatable outward from the circumference of the bit device 6 about the rotation center 71 of the bit body 7.
다시말해, 도 6에서와 같이 에어챔버(15)를 통해 압축공기를 A라인으로 보낼경우 일부공기는 실린더 상부로 유압되어 피스톤(13)을 밀고, 인양링(10)을 아래로 밀어 결국 비트 장치가 내려져 있는 상태로 있게 되고, 반대로 상기 유압라인 및 관련장치가 도 7에서와 같이 실린더 하부로 유입되어 피스톤(13)을 밀어올리면, 이에 따라 피스톤에 연결된 인양링(10)을 위로 밀어 올리게 되고, 이에 따라 인양링(10)에 힌지 연결되어 있는 비트레버(9)가 밀어 올려지면서 비트체(7)가 회동중심부(71)를 중심으로 도 7의 화살표와 같이 회동되어 이에 따라 이 비트체(7)에 끼워져 볼트로 고정 부착되어 있는 다수의 돌기부를 형성하고 있는 비트(8)가 바깥쪽 토사를 굴착하게 된다.In other words, in the case of sending compressed air to the A line through the air chamber 15 as shown in FIG. 6, some of the air is pushed up the cylinder 13 to push the piston 13, and the lifting ring 10 is pushed downward to eventually turn the bit device. Is in the lowered state, on the contrary, when the hydraulic line and the related device flow into the lower part of the cylinder to push up the piston 13, accordingly, the lifting ring 10 connected to the piston is pushed up, Accordingly, as the bit lever 9 hinged to the lifting ring 10 is pushed up, the bit body 7 is rotated as shown by the arrow of FIG. 7 around the pivot center 71, and thus the bit body 7 is rotated. The bit 8, which forms a plurality of protrusions which are fitted with bolts and fixed with bolts, excavates the outer soil.
한편, 본 발명 굴착장치의 회전 및 비트장치의 회동으로 확공굴착 작업을 수행하는 과정에서 지하수는 도 6에서의 화살표(점선)로 표시되어 있는 바와 같이 집수하여 중앙부에 설치되어 있는 케이싱을 통해 밖으로 분출된다. On the other hand, in the process of expanding the excavation work by the rotation of the drilling device and the rotation of the drilling device of the present invention, the groundwater is collected as shown by the arrow (dotted line) in Figure 6 and spout out through the casing installed in the center do.
도 1은 본 발명 일 실시예로서의 쟈켓구조물에서의 쟈켓, 쟈켓위에 설치한 작업장 및 그라우트백을 설치한 상태를 나타낸 쟈켓 설치 상태도 1 is a jacket installation state showing a state in which a jacket, a workshop installed on the jacket and a grout bag installed in the jacket structure as an embodiment of the present invention
도 2는 쟈켓에서 R.C.D. 셋팅 및 1차 굴착을 나타내기 위한 굴착 개념도2 is a R.C.D. Excavation concept diagram to show settings and primary excavation
도 3은 상기 도 2의 쟈켓에서의 1차 굴착에 이어 확공굴착을 할 때의 굴착개념도Figure 3 is an excavation concept when the expansion of the excavation subsequent to the first excavation in the jacket of FIG.
도 4는 R.C.D. 확공굴착용 굴착장치의 비트장치에 의한 확공 굴착개념도4 shows R.C.D. Concept of Digging Excavation by Bit Device of Digging Excavator
도 5는 본 발명의 일실시예로서의 확공굴착용 비트장치가 구성된 확공굴착용 굴착장치의 주요 부분단면도 5 is a main partial cross-sectional view of a digging equipment for digging a digging drill is configured as a digging device for digging as an embodiment of the present invention;
도 6은 상기 굴착시 공기 흐름과 교반 및 통수시의 물의 순환 흐름을 나타내는 본 발명 굴착장치 내에서의 유체흐름도Figure 6 is a fluid flow diagram in the excavation device of the present invention showing the air flow during the excavation and the circulating flow of water during the stirring and water passage
도 7은 상기 도 5에서의 비트체가 비트장치에서 바깥쪽으로 돌출되게 회동되어 확공 가능하도록 한 상태의 굴착장치 내에서의 공기흐름도 FIG. 7 is an air flow diagram of the drilling apparatus in a state in which the bit body in FIG. 5 is rotated to protrude outward from the bit apparatus to be expanded;
도 8은 본 발명 일실시예로서의 비트장치의 측면도 8 is a side view of a bit apparatus as an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명굴착장치에 의해 확공굴착된 후 확공부위에 그라우팅을 실시한 상태를 일실시예로 나타낸 것이다. Figure 9 shows a state in which the grouting is performed on the dilated site after explosive excavation by the excavation device according to the present invention.
<주요부호><Key sign>
1. 수중구조물1. Underwater Structure
2. 쟈켓2. Jacket
3. 작업장(working platform)3. working platform
4. 크레인 4. Crane
5. 굴착기5. Excavator
6. 굴착용 비트장치 6. Drilling bit device
7. 굴착용 비트체7. Drill Bits
71. 회동중심부71. Center of Meeting
72. 고정볼트72. Fixing bolt
8. 확공굴착용 비트(reaming bit)8. Drilling bit (reaming bit)
9. 비트레버9. Bit Lever
10. 인양링10. Lifting ring
11. 홀더11. Holder
12. 실린더12. Cylinder
13. 피스톤13. Piston
14, 14'. 유압호스14, 14 '. Hydraulic Hose
15. 에어챔버15. Air Chamber
16. 핀파일16. Pinfile
17. (쟈켓)레그파일17. (Jacket) leg pile
18. 파이프 매니폴드18. Pipe Manifold
19. 그라우팅 파이프19. Grouting Pipe
20. 그라우팅 파이프(레그파일 외부에 별도로 설치)20. Grouting pipe (installed separately outside leg file)
21. 그라우팅용 분배구21. Grouting Dispenser
H. 굴착공H. Excavator
H'. 굴착공(확공)H '. Excavator (expansion)
C. 시멘트몰탈C. Cement Mortar
GH. 그라우팅 된 확공GH. Grouted expansion
HG. 햄머그라브 HG. Hammer Grave

Claims (2)

  1. 하상 또는 해상에 설치되는 수중구조물을 하상 또는 해저 지반에 걸쳐 고정구축하기 위한 확공굴착용 굴착장치(50)에 있어서,In the digging apparatus for expansion drilling for fixed construction of the underwater structure installed on the seabed or the seabed over the seabed or seabed ground,
    하상 또는 해저지반에서 통상적인 굴착에 이어 확공굴착을 하기 위하여 상기 굴착장치(50)의 하부에는 비트장치(6)를 구비하고, 상기 비트장치(6)의 하단부 일측단부에는 비트(8)가 볼트(72)로 조립부착된 다수의 비트체(7)를 설치하고, 상기 각 비트체(7)의 일단에는 상기 비트체(7)의 연결부(73)에 의해 비트레버(9)의 일단이 상호 힌지 결합하며, 상기 비트레버(9)의 타단에는 승강하는 인양링(10)을 힌지 결합하고, 상기 인양링(10)에는 홀더(11)에 의해 상기 인양링(10)과 연결되는 2개의 유압라인(14)(14')이 내장 연결된 실린더(12)를 결합하며, 상기 실린더(12) 내에는 유압라인(14)(14')에 가해지는 압력 공기의 흐름방향에 따라 승강하면서 상기 인양링(10)을 승강시킴과 함께 상기 비트체(7)의 회동중심부(71)를 중심으로 상기 비트체(7)의 비트(8)를 상기 비트장치(6)의 주위 바깥쪽으로 회동시키는 피스톤(13)을 설치함으로써 상기 굴착장치(50)가 지중에서 회전하면서 상향이동할 때 상기 비트장치(6)가 하상 또는 해저지반을 상향하여 확공 굴착하도록 한 것을 특징으로 하는 수중구조물 구축시의 확공굴착용 굴착장치.A bit device 6 is provided in the lower part of the drilling device 50 for the expansion of the drilling after the conventional drilling in the lower bed or the seabed, and the bit 8 is bolted at one end of the lower part of the bit device 6. A plurality of bit bodies 7 assembled by 72 are provided, and one end of each of the bit bodies 7 is connected to one end of the bit lever 9 by a connecting portion 73 of the bit bodies 7. Hinge coupling, the other end of the bit lever (9) is hinged to the lifting ring 10 which is raised and lowered, the lifting ring 10 is connected to the lifting ring (10) by the holder (11) Lines 14 and 14 'are coupled to a cylinder 12 connected therein, and the lifting ring is lifted in the cylinder 12 in accordance with the flow direction of pressure air applied to the hydraulic lines 14 and 14'. The bit 8 of the bit body 7 is moved around the center of rotation 71 of the bit body 7 while elevating (10). Underwater structure, characterized in that by installing the piston (13) to rotate around the periphery when the drilling device 50 moves upward while rotating in the ground, the bit device (6) expands and drills up the lower bed or the seabed ground Excavator for expansion digging at construction.
  2. 삭제delete
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