KR101081401B1 - 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법 - Google Patents

해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법에 관한 것으로서, 특히 석션 파일의 높이보다 수심이 낮은 천해에 상기 석션 파일을 시공하기 위한 방법에 있어서, 상기 석션 파일을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 적치하는 제 1공정과; 상기 석션 파일의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성된 외곽 수조를 설치한 후 자중으로 해저면에 관입시키는 제 2공정과; 상기 외곽 수조의 관입이 완료되면 상기 외곽 수조에 구비된 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부에 물을 채우되, 상기 석션 파일이 물에 잠기는 높이까지 채우는 제 3공정과; 상기 석션 파일에 구비된 석션 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 제 4공정; 및 상기 석션 파일의 관입이 완료되면, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 물을 평수위로 낮춘 다음, 상기 외곽 수조 내부에 외부 공기를 공급하여 내부 압력을 증가시켜 상기 외곽 수조를 제거하는 제 5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 석션 파일의 외부에 저면이 개방된 석션 파일 형태의 외곽 수조를 설치한 후, 외곽 수조의 자중 또는 상면에 중량물을 얹어 해저면에 관입시킨 다음, 석션 파일의 수위보다 높게 내부에 물을 채워 석션 파일의 설치 조건을 충족시킴으로써 석션 파일의 높이보다 낮은 수심을 갖는 천해에도 석션 파일을 설치할 수 있다.

Description

해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법{METHOD FOR CONSTRUCTING SHALLOW SEA OF SUCTION FILE FOR OFFSHORE BASE}
본 발명은 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 석션 파일의 외부에 저면이 개방된 석션 파일 형태의 외곽 수조를 설치한 후, 외곽 수조의 자중 또는 상면에 중량물을 얹어 해저면에 관입시킨 다음, 석션 파일의 수위보다 높게 내부에 물을 채워 석션 파일의 설치 조건을 충족시키도록 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법에 관한 것이다.
해상풍력발전은 풍력터빈을 호수, 피오르드(fjord) 지형, 연안과 같은 수역에 설치하여 그 곳에서 부는 바람의 운동에너지를 회전날개에 의한 기계에너지로 변환하여 전기를 얻는 발전방식을 말한다.
2008년 말까지 해상풍력발전 총 누적용량은 총 풍력발전 누적용량의 1%가 약간 넘는 수치인 1,473MW이며 2008년에는 30% 증가율과 같은 수치인 350MW가 추가되었다.
해상풍력발전의 장점으로는 국토가 비좁은 국가에서 풍력터빈을 설치할 수 있는 지역을 구하기란 쉽지 않다. 즉 육상풍력발전의 경우 설치 부지의 한계가 있다는 말이다. 이에 비해 해상은 부지확보가 양호해 대규모 풍력발전단지 조성이 가능하다.
또한, 해상은 장애물의 감소로 바람의 난류와 높이나 방향에 따른 풍속변화가 적기 때문에 유사 조건의 육상풍력발전에 비해 상대적으로 낮은 피로하중으로 약 1.5~2배의 높은 발전량을 유지할 수 있고, 해상풍력발전의 경우 해안과 떨어져 설치되기 때문에 풍력터빈의 대형화로 인하여 발생되는 소음과 시각적인 위압감 같은 문제를 해소할 수 있다.
그리고, 해상에 설치된 풍력발전단지는 뛰어난 경관을 연출한다. 실례로 덴마크 미델그룬덴은 세계적인 해상풍력발전단지 조성의 성공사례로 알려지면서 전력생산뿐만 아니라 관광 투어 코스로도 인기를 끌고 있고, 바닷물 속에 잠겨 있는 풍력터빈 지지대가 어류와 해저 생물의 좋은 산란처 역할을 하여 어획량이 늘고 바닷물 위의 풍력터빈 지지대는 철새들의 쉼터 역할을 하고 있다.
해상 풍력 발전 시설물은 크게 터빈과, 기초로 나뉜다.
먼저, 터빈은 기본적으로 육상용 풍력발전터빈과 동일한 기술을 적용한다. 수명은 20년 정도이며 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 풍력터빈을 적용한다. 각 요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.
그리고, 기초(Foundation)는 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.
콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전단지에 사용된 타입으로 빈데비(Vindeby), 미델그룬덴(Middelgrunden) 해상풍력발전단지 등에 적용되었다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 기초 직경은 12~15m다.
모노파일 타입(Monopile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식이며, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 홀스레브(Horns Rev), 노스 호일(North Hoyle) 해상풍력발전단지 등에 적용되었으며 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 기초 직경은 3~3.5m이다.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 영국의 "The Talisman Beatrice Wind Farm Demonstrator" 프로젝트에서 적용된 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있는 부유식 타입은 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.
그러나, 이러한 종래의 기초중 모노파일 타입으로 석션 파일이 적용되는 데, 석션 파일이 천해(淺海, 수심이 얕은 바다)에서는 석션 파일의 높이가 수심보다 높기 때문에 자중에 의한 초기 관입 길이가 석션 파일이 수중에 잠기는 깊이로 형성되어야만 석션 파일 내부의 물을 빼서 압력차에 의해 설치할 수 있는 데, 자중 및 자중에 의한 관입 길이가 한정되어 있어 실제 설치가 불가능한 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 석션 파일의 외부에 저면이 개방된 석션 파일 형태의 외곽 수조를 설치한 후, 외곽 수조의 자중 또는 상면에 중량물을 얹어 해저면에 관입시킨 다음, 석션 파일의 수위보다 높게 내부에 물을 채워 석션 파일의 설치 조건을 충족시킴으로써 석션 파일의 높이보다 낮은 수심을 갖는 천해에도 석션 파일을 설치할 수 있도록 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
석션 파일의 높이보다 수심이 낮은 천해에 상기 석션 파일을 시공하기 위한 방법에 있어서, 상기 석션 파일을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 적치하는 제 1공정과; 상기 석션 파일의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성된 외곽 수조를 설치한 후 자중으로 해저면에 관입시키는 제 2공정과; 상기 외곽 수조의 관입이 완료되면 상기 외곽 수조에 구비된 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부에 물을 채우되, 상기 석션 파일이 물에 잠기는 높이까지 채우는 제 3공정과; 상기 석션 파일에 구비된 석션 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 제 4공정; 및 상기 석션 파일의 관입이 완료되면, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 물을 평수위로 낮춘 다음, 상기 외곽 수조 내부에 외부 공기를 공급하여 내부 압력을 증가시켜 상기 외곽 수조를 제거하는 제 5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 제 3공정은 상기 외곽 수조 내부에 물을 채울 시 수위계를 통해 수위를 측정하여 수위가 상승되지 않으면 상기 외곽 수조의 상부에 중량물을 얹어 상기 외곽 수조의 침하량을 증가시킨다.
여기에서 또한, 상기 외곽 수조는 상기 워터 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 1밸브와, 상기 외곽 수조 내부로 공기를 공급 및 차단하는 제 2밸브와, 상기 제 2밸브를 통해 공기를 공급 및 차단하는 공압 펌프와, 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시키는 대기압유지밸브가 구비된다.
여기에서 또, 상기 제 5공정은 상기 대기압유지밸브를 개방하여 상기 외곽 수조 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내외부의 수위차가 없도록 상기 외곽 수조 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 상기 대기압유지밸브를 폐쇄하여 상기 외곽 수조의 공기유입 및 유출을 차단하고, 상기 공압 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 공기압을 증가시켜 상기 외곽 수조를 지반 내에서 제거한다.
본 발명의 다른 특징은,
석션 파일의 높이보다 수심이 낮은 천해에 상기 석션 파일을 시공하기 위한 방법에 있어서, 상기 석션 파일을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 적치하는 제 1공정과; 상기 석션 파일의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성되고, 이중벽 구조의 외곽 수조를 거치하는 제 2공정과; 상기 외곽 수조의 거치가 완료되면 상기 외곽 수조의 외측벽과 내측벽 사이의 수평 격벽에 위치한 석션 펌프를 동작시켜 상기 수평 격벽에 의해 형성된 하부 공간부 내부의 물을 상기 내측벽 내부으로 펌핑시켜 상기 외곽 수조를 해저면에 관입시키는 제 3공정과; 상기 외곽 수조의 관입이 완료되면, 상기 외곽 수조에 구비된 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내측벽 내부에 물을 채우되, 상기 석션 파일이 물에 잠기는 높이까지 채우는 제 4공정과; 상기 석션 파일에 구비된 석션 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 제 5공정; 및 상기 석션 파일의 관입이 완료되면, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 물을 평수위로 낮춘 다음, 상기 외곽 수조 내부에 외부 공기를 공급하여 내부 압력을 증가시켜 상기 외곽 수조를 제거하는 제 6공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 외곽 수조는 상기 석션 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 1밸브가 구비되고, 내부로 공기를 공급 및 차단하기 위하여 제 2밸브와, 상기 제 2밸브를 통해 공기를 공급 및 차단하는 공압 펌프와, 상기 워터 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 3밸브와, 상기 내측벽 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시키는 대기압유지밸브와, 내부의 수위를 측정하는 수위계가 구비된다.
여기에서 또한, 상기 외곽 수조는 상기 수평 격벽에 의해 구획된 상부 공간부 내부에 외부의 물을 유입시켜 상기 수평 격벽이 평수위보다 낮게 위치하도록 상기 외측벽 상하단에 유입홀이 형성된다.
여기에서 또, 상기 제 3공정은 상기 대기압유지밸브를 개방시켜 상기 외곽 수조 내부를 대기압으로 유지 상태에서 상기 석션 펌프를 동작시켜 상기 하부 공간부 내부의 물을 상기 내측벽 내부으로 펌핑시켜 상기 외곽 수조를 해저면에 관입시킨다.
여기에서 또, 상기 제 4공정은 상기 수위계로 수위를 계측하면서 상기 외곽 수조 내부에 물을 채운다.
여기에서 또, 상기 제 5공정은 상기 대기압유지밸브를 폐쇄시켜 상기 외곽 수조 내외부의 수위차에 의해 내부의 물이 외부로 빠져나가지 못하도록 한 상태에서 상기 석션 파일의 펌프를 동작시켜 상기 석션파일을 해저면에 관입시킨다.
여기에서 또, 상기 제 6공정은 상기 대기압유지밸브를 개방시켜 상기 외곽 수조 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 상기 워터 펌프를 가동하여 상기 외곽 수조 내외부의 수위차가 없도록 상기 외곽 수조 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 상기 대기압유지밸브를 폐쇄하여 상기 외곽 수조 내로의 공기유입 및 유출을 차단하고, 상기 공압 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 공기압을 증가시켜 상기 외곽 수조를 지반내에서 제거한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법에 따르면, 석션 파일의 외부에 저면이 개방된 석션 파일 형태의 외곽 수조를 설치한 후, 외곽 수조의 자중 또는 상면에 중량물을 얹어 해저면에 관입시킨 다음, 석션 파일의 수위보다 높게 내부에 물을 채워 석션 파일의 설치 조건을 충족시킴으로써 석션 파일의 높이보다 낮은 수심을 갖는 천해에도 석션 파일을 설치할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법의 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법의 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
《제 1실시예》
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비(1)는, 석션 파일(10)과, 외곽 수조(20)와, 워터 펌프(30)와, 공압 펌프(40)와, 수위계(50)와, 대기압유지밸브(60)로 구성된다.
먼저, 석션 파일(10)은 하부가 개방되는 중공관 구조로 형성되고, 펌프(11)가 상단부에 구비되어 내부의 해수를 배출시키면서 압력차에 의해 해저면에 관입시킨다.
그리고, 외곽 수조(20)는 저면이 개방된 형태로 석션 파일(10)의 직경 및 높이보다 크게 형성된다.
또한, 워터 펌프(30)는 외곽 수조(20)의 상면에 파이프(31)에 의해 연결 설치되고, 외곽 수조(20) 내부로 물을 유입시키거나, 내부의 물을 외부로 배출시킨다. 이때, 워터 펌프(30)와 연결된 파이프(31)에는 제 1밸브(33)가 설치된다.
또, 공압 펌프(40)는 외곽 수조(20)의 상면에 파이프(41)에 의해 연결 설치되고, 외곽 수조(20) 내부로 공기를 유입시킨다. 이때, 공압 펌프(40)와 연결된 파이프(41)에는 제 2밸브(43)가 설치된다.
한편, 수위계(50)는 외곽 수조(20)의 상면에 설치되어 외곽 수조(20) 내부의 수위를 측정한다.
그리고, 대기압유지밸브(60)는 외곽 수조(20)의 상면에 설치되어 외곽 수조(20)의 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시킨다.
또한, 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비(1)는 워터 펌프(30)와, 공압 펌프(40)와, 수위계(50)와, 제 1, 2밸브(33, 43) 및 대기압유지밸브(60)의 동작이 자동으로 제어되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 제 1실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법의 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
《제 1공정-S100》
먼저, 석션 파일(10)을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 수직으로 적치한다. 이때, 석션 파일(10)의 자중에 의해 석션 파일(10)이 해저면에 일정 깊이로 관입된다.
《제 2공정-S110》
이러한 상태에서, 석션 파일(10)의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성된 외곽 수조(20)를 설치한 후 외곽 수조(20)의 자중으로 해저면에 관입시킨다.
《제 3공정-S120》
외곽 수조(20)의 관입이 완료되면 외곽 수조(20)에 구비된 워터 펌프(30)를 동작시켜 외곽 수조(20) 내부에 물을 채우되, 석션 파일(10)이 물에 잠기는 높이까지 채운다. 이때, 제 1밸브(33)와, 대기압유지밸브(60)는 개방된다. 이때, 외곽 수조(20) 내부에 물을 채울 시 수위계(50)를 통해 수위를 측정하여 수위가 상승되지 않으면 외곽 수조(20)의 상부에 콘크리트 구조물과 같은 중량물(W)을 얹어 외곽 수조(20)의 침하량을 증가시킨다.
《제 4공정-S130》
외곽 수조(20) 내부에 물이 다 차면, 석션 파일(10)에 구비된 펌프(11)를 동작시켜 석션 파일(10)을 해저면에 관입시킨다. 이때, 대기압유지밸브(60)는 개방된다.
《제 5공정-S140》
석션 파일(10)의 관입이 완료되면, 대기압유지밸브(60)를 개방하여 외곽 수조(20) 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 워터 펌프(30)를 역으로 동작시켜 외곽 수조(20) 내외부의 수위차가 없도록 외곽 수조(20) 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 대기압유지밸브(60)를 폐쇄하여 외곽 수조(20)의 공기유입 및 유출을 차단하고, 공압 펌프(40)를 동작시켜 외곽 수조(20) 내부의 공기압을 증가시켜 외곽 수조(20)를 지반 내에서 제거한다.
《제 2실시예》
도 3은 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비(100)는, 석션 파일(110)과, 외곽 수조(120)와, 석션 펌프(130)와, 워터 펌프(140)와, 공압 펌프(150)와, 수위계(160) 및 대기압유지밸브(170)로 구성된다.
먼저, 석션 파일(110)은 하부가 개방되는 중공관 구조로 형성되고, 펌프(111)가 상단부에 구비되어 내부의 해수를 배출시키면서 압력차에 의해 해저면에 관입시킨다.
그리고, 외곽 수조(120)는 저면이 개방된 형태로 석션 파일(110)의 직경 및 높이보다 크게 형성되고, 이중벽 구조로 형성되어 외측벽(121)과, 내측벽(123)으로 이루어진다. 여기에서, 외측벽(121)과 내측벽(123) 사이의 중앙부는 수평 격벽(125)에 의해 폐쇄되어, 상부 공간부(125a)와 하부 공간부(125b)로 나뉘고, 상부 공간부(125a)가 형성된 외측벽(121)에 상하단에 유입홀(127)이 형성되어 상부 공간부 내부로 외부의 물을 유입시켜 수평 격벽(125)이 평수위보다 낮게 위치하도록 한다.
또한, 석션 펌프(130)는 외곽 수조(120)의 외측벽(121)과 내측벽(123) 사이에 설치되어 파이프(131)에 의해 외측벽(121)과 내측벽(123)을 상호 연결하고, 외측벽(121)의 물을 내측벽(123)으로 유입시키거나, 내측벽(123)의 물을 외측벽(121)으로 배출시킨다. 이때, 석션 펌프(130)와 연결된 파이프(131)에는 제 1밸브(133)가 설치된다.
또한, 워터 펌프(140)는 외곽 수조(120)의 상면에 파이프(141)에 의해 연결 설치되고, 외곽 수조(120) 내부, 즉 내측벽(123)으로 물을 유입시키거나, 내측벽(123)의 물을 외부로 배출시킨다. 이때, 워터 펌프(140)와 연결된 파이프(141)에는 제 2밸브(143)가 설치된다.
또, 공압 펌프(150)는 외곽 수조(120)의 상면에 파이프(151)에 의해 연결 설치되고, 외곽 수조(120) 내부로 공기를 유입시킨다. 이때, 공압 펌프(150)와 연결된 파이프(151)에는 제 3밸브(153)가 설치된다.
한편, 수위계(160)는 외곽 수조(120)의 상면에 설치되어 외곽 수조(120) 내부의 수위를 측정한다.
그리고, 대기압유지밸브(170)는 외곽 수조(120)의 상면에 설치되어 외곽 수조(120)의 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시킨다.
또한, 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 적용하기 위한 시공 장비(100)는 석션 펌프(130)와, 워터 펌프(140)와, 공압 펌프(150)와, 수위계(160)와, 제 1, 2, 3밸브(133, 143, 153) 및 대기압유지밸브(170)의 동작이 자동으로 제어되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 제 2실시예에 따른 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법의 공정을 설명하기 위한 설명도이다.
《제 1공정-S200》
먼저, 석션 파일(110)을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 수직으로 적치한다. 이때, 석션 파일(110)의 자중에 의해 석션 파일(110)이 해저면에 일정 깊이로 관입된다.
《제 2공정-S210》
이러한 상태에서, 석션 파일(110)의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성된 외곽 수조(120)를 설치한 후 외곽 수조(120)의 자중으로 해저면에 관입시킨다.
《제 3공정-S220》
외곽 수조(120)의 거치가 완료되면 외곽 수조(120)의 외측벽(121)과 내측벽(123) 사이의 수평 격벽(125)에 위치한 석션 펌프(130)를 동작시켜 외측벽(121)의 하부 공간부(125b)의 내부 물을 내측벽(123) 내부로 펌핑시켜 외곽 수조(120)를 해저면에 관입시킨다. 이때, 대기압유지밸브(170)를 개방시켜 외곽 수조(120) 내부가 대기압상태로 유지된 상태에서 석션 펌프(130)를 가동시키고, 상부 공간부(125a)에는 유입홀(127)을 통해 물이 유입되어 수평 격벽(125)이 평수위보다 낮게 위치하도록 한다.
《제 4공정-S230》
외곽 수조(120)의 관입이 완료되면, 외곽 수조(120)에 구비된 워터 펌프(140)를 동작시켜 외곽 수조(120) 내부에 물을 채우되, 석션 파일(110)이 물에 잠기는 높이까지 채운다. 이때, 대기압유지밸브(170)를 개방시켜 수위계(160)로 수위를 계측하면서 외곽 수조(120) 내부에 물을 채운다.
《제 5공정-S240》
외곽 수조(120) 내부에 물이 다 차면, 대기압유지밸브(170)를 폐쇄시켜 외곽 수조(120) 내외부의 수위차에 의해 내부의 물이 외부로 빠져나가지 못하도록 한 상태에서 석션 파일(110)에 구비된 펌프(111)를 동작시켜 석션 파일(110)을 해저면에 관입시킨다.
《제 6공정-S250》
석션 파일(110)의 관입이 완료되면, 대기압유지밸브(170)를 개방하여 외곽 수조(120) 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 워터 펌프(140)를 역가동하여 외곽 수조(120) 내외부의 수위차가 없도록 외곽 수조(120) 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 대기압유지밸브(170)를 폐쇄하여 외곽 수조(120) 내로의 공기유입 및 유출을 차단하고, 공압 펌프(150)를 동작시켜 외곽 수조(120) 내부의 공기압을 증가시켜 외곽 수조(120)를 지반내에서 제거한다.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10, 110 : 석션 파일 20, 120 : 외곽 수조
30, 140 : 워터 펌프 40, 150 : 공압 펌프
50, 160 : 수위계 60, 170 : 대기압유지밸브

Claims (11)

  1. 석션 파일의 높이보다 수심이 낮은 천해에 상기 석션 파일을 시공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 석션 파일을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 적치하는 제 1공정과;
    상기 석션 파일의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성된 외곽 수조를 설치한 후 자중으로 해저면에 관입시키는 제 2공정과;
    상기 외곽 수조의 관입이 완료되면 상기 외곽 수조에 구비된 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부에 물을 채우되, 상기 석션 파일이 물에 잠기는 높이까지 채우는 제 3공정과;
    상기 석션 파일에 구비된 석션 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 제 4공정; 및
    상기 석션 파일의 관입이 완료되면, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 물을 평수위로 낮춘 다음, 상기 외곽 수조 내부에 외부 공기를 공급하여 내부 압력을 증가시켜 상기 외곽 수조를 제거하는 제 5공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3공정은,
    상기 외곽 수조 내부에 물을 채울 시 수위계를 통해 수위를 측정하여 수위가 상승되지 않으면 상기 외곽 수조의 상부에 중량물을 얹어 상기 외곽 수조의 침하량을 증가시키는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 외곽 수조는,
    상기 워터 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 1밸브와, 상기 외곽 수조 내부로 공기를 공급 및 차단하는 제 2밸브와, 상기 제 2밸브를 통해 공기를 공급 및 차단하는 공압 펌프와, 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시키는 대기압유지밸브가 구비되는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 5공정은,
    상기 대기압유지밸브를 개방하여 상기 외곽 수조 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내외부의 수위차가 없도록 상기 외곽 수조 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 상기 대기압유지밸브를 폐쇄하여 상기 외곽 수조의 공기유입 및 유출을 차단하고, 상기 공압 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 공기압을 증가시켜 상기 외곽 수조를 지반 내에서 제거하는 것을 특징으로 하는 해상기초용 석션파일의 천해 시공방법.
  5. 석션 파일의 높이보다 수심이 낮은 천해에 상기 석션 파일을 시공하기 위한 방법에 있어서,
    상기 석션 파일을 설치하고자 하는 위치로 이동시켜 해저면에 적치하는 제 1공정과;
    상기 석션 파일의 외부에 이의 직경 및 높이보다 크게 형성되고, 이중벽 구조의 외곽 수조를 거치하는 제 2공정과;
    상기 외곽 수조의 거치가 완료되면 상기 외곽 수조의 외측벽과 내측벽 사이의 수평 격벽에 위치한 석션 펌프를 동작시켜 상기 수평 격벽에 의해 형성된 하부 공간부 내부의 물을 상기 내측벽 내부으로 펌핑시켜 상기 외곽 수조를 해저면에 관입시키는 제 3공정과;
    상기 외곽 수조의 관입이 완료되면, 상기 외곽 수조에 구비된 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내측벽 내부에 물을 채우되, 상기 석션 파일이 물에 잠기는 높이까지 채우는 제 4공정과;
    상기 석션 파일에 구비된 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 제 5공정; 및
    상기 석션 파일의 관입이 완료되면, 상기 워터 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 물을 평수위로 낮춘 다음, 상기 외곽 수조 내부에 외부 공기를 공급하여 내부 압력을 증가시켜 상기 외곽 수조를 제거하는 제 6공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 외곽 수조는,
    상기 석션 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 1밸브가 구비되고, 내부로 공기를 공급 및 차단하기 위하여 제 2밸브와, 상기 제 2밸브를 통해 공기를 공급 및 차단하는 공압 펌프와, 상기 워터 펌프의 관로 상에 물을 공급 및 차단하는 제 3밸브와, 상기 내측벽 내부와 외부를 연통시켜 내부에 대기압을 유지시키는 대기압유지밸브와, 내부의 수위를 측정하는 수위계가 구비되는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외곽 수조는,
    상기 수평 격벽에 의해 구획된 상부 공간부 내부에 외부의 물을 유입시켜 상기 수평 격벽이 평수위보다 낮게 위치하도록 상기 외측벽 상하단에 유입홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 3공정은,
    상기 대기압유지밸브를 개방시켜 상기 외곽 수조 내부를 대기압으로 유지 상태에서 상기 석션 펌프를 동작시켜 상기 하부 공간부 내부의 물을 상기 내측벽 내부으로 펌핑시켜 상기 외곽 수조를 해저면에 관입시키는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 4공정은,
    상기 수위계로 수위를 계측하면서 상기 외곽 수조 내부에 물을 채우는 것을 특징으로 하는 해상 기초용 석션 파일의 천해 시공 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 5공정은,
    상기 대기압유지밸브를 폐쇄시켜 상기 외곽 수조 내외부의 수위차에 의해 내부의 물이 외부로 빠져나가지 못하도록 한 상태에서 상기 석션 파일의 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일을 해저면에 관입시키는 것을 특징으로 하는 석션파일의 천해시공방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 6공정은,
    상기 대기압유지밸브를 개방시켜 상기 외곽 수조 내외부의 압력을 동일하게 유지하고, 상기 워터 펌프를 가동하여 상기 외곽 수조 내외부의 수위차가 없도록 상기 외곽 수조 내부의 물을 배수한 후, 배수가 완료되면 상기 대기압유지밸브를 폐쇄하여 상기 외곽 수조 내로의 공기유입 및 유출을 차단하고, 상기 공압 펌프를 동작시켜 상기 외곽 수조 내부의 공기압을 증가시켜 상기 외곽 수조를 지반내에서 제거하는 것을 특징으로 하는 해상기초용 석션파일의 천해 시공방법.
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