KR101086829B1 - 케이슨 하단 차수 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 팽창튜브에 의한 충분한 압력과 수압을 효율적으로 활용하여 케이슨 내부의 건식 상태를 유지시키도록 한 케이슨 하단 차수 시스템을 개시한다. 본 발명은 수중 구조물의 보수 대상 부위의 형상에 불구하고 해당 부위에 밀착 가능하도록 함과 아울러, 시공 상의 어려움을 해소하고 케이슨 블록과 고무 수밀재 등의 변위에도 불구하고 안정적인 수밀 구조를 유지하며, 정전이나 고장 발생 시에도 최소한의 수밀 기능의 유지가 가능하여 매우 안전한 케이슨 하단 차수 시스템을 제공한다. 이를 위하여 본 발명은 수중구조물인 교각의 둘레에 바라스트 탱크가 구비된 케이슨을 둘러 설치하고, 케이슨의 하단에 차수 수단을 설치하되,

전술한 차수 수단은 케이슨의 하단에 설치된 보호판 내부에 설치된 팽창튜브와, 팽창튜브의 직하방으로 연장 형성되며 교각의 둘레에 밀착 가능한 고무 재질의 차수판과 케이슨 하단 내면에 설치된 집수정과 집수정 내측에 설치된 수위감지수단과 집수정 내측에 설치되어 집수정 내측의 물을 하방으로 직접 배출시킬 수 있는 펌프 및 역지변을 구비하여서 된 케이슨 하단 차수 시스템을 제안한다.

케이슨 차수 팽창 튜브

Description

케이슨 하단 차수 시스템{Caisson Lower-end Water Cut-Off System}

본 발명은 케이슨을 교각 등과 같은 수중 구조물에 설치하였을 시 침수되지 않도록 밀폐시키기 위한 케이슨 하단 차수 시스템에 관한 것으로, 특히, 팽창튜브에 의한 충분한 압력과 수압을 효율적으로 활용하여 케이슨 내부의 건식 상태를 유지시키도록 한 케이슨 하단 차수 시스템에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 교각과 같은 수중 구조물은 대부분 석산골재로 시공되므로 오염된 하천의 물이나 해수, 폐수, 제설제 등으로 인하여 부식이 가속화된다.

더욱이 차량 소통량이 증가 추세와 아스팔트 덧씌우기로 인하여 과다한 하중이 가하여 지게 되는 등 부하 하중이 증가하게 됨에 따라 부식이 더욱 가속화되는 경향이 있으며,

이에 따라 교각과 같은 수중 구조물을 적시에 보수, 보강함으로써 막대한 시공비용이 소요된 수중 구조물의 수명을 장구하게 할 수 있는 것이다.

또한, 이와 같이 수중구조물의 손상된 부위는 균열부에 에폭시계 수지를 주입하여 보수하거나 콘크리트 표면의 박리, 열화 된 결함부위를 정상적인 강도가 유지되고 있는 부위까지 제거하고 이에 퍼티용 에폭시계 수지를 채워 내부 콘크리트 를 방호하고 철근의 부식을 방지하도록 하는 등의 보수 작업을 실시하게 되는 것이다.

이러한 수중 구조물의 보수 작업을 실시하기 위하여 필수적으로 건식 상태에서 보수 공정이 진행될 수 있도록 하여야 한다.

이러한 차수를 위하여 하며, 이를 하여 대한민국 등록특허 288778(발명의 명칭: 수문; 이하 '인용발명 1'이라 함)에 의하여 개시된 바와 같이 수압에 의하여 수중 구조물에 밀착될 수 있는 차수판(9)을 사용할 수 있는 것이다.

반면에, 부식된 교각은 그 면이 불규칙하게 형성되기 마련이므로, 차수판(9)이 수압에 의하여 밀착되는 힘만으로는 차수판(9)의 내부 둘레면이 부식된 수중 구조물의 해당 부위에 완전 밀착되기 어려운 경우가 많은 것이다.

반면에 이러한 차수구조는 초기에 차수가 유지되어 인력이 투입되어 보수 작업을 실시하는 도중에 차수 상태가 유지되지 못하여 작업 공간이 침수되면 갑작스러운 사태 발생에 따라 인명사고가 발생되는 매우 중대한 문제가 발생되는 문제점이 있다.

또한, 대한민국 등록특허 647091(발명의 명칭: 수중 구조물 보수 공법 및 그 장치; 이하 '인용발명 2'라 함)을 살펴보면 본 발명에 따른 수중 구조물(20) 보수장치는, 내부가 비워져 수중 콘크리트를 타설할 수 있는 소정의 공간을 구비하여 상기 수중 구조물(20)의 외벽을 따라 정착되는 표준거푸집(50)과, 상기 표준거푸집(50)의 외부를 따라 장착되고 그 표준거푸집(50)과 소정의 간격을 유지하기 위해 간격유지용 단턱을 구비하는 부력조절 케이슨 블록(42)과, 상기 표준거푸집(50)과 상기 부력조절 케이슨 블록(42) 사이에 형성되는 공간을 따라 케이슨 내부로 수압으로 유입되는 물을 차수하기 위해 상기 표준거푸집(50)의 외부 둘레를 따라 정착되는 고무 수밀재(30)를 구비하여서 된 것이다. 이러한 인용발명 2는 고무 수밀재(30)가 수중 구조물(20)을 따라 감아 돌려 그 양단을 연결하여 표준거푸집(50)과 케이슨 블록(40)의 사이 공간을 막아 차수하기 위한 차수 전처리단계, 상기 차수 전처리 단계를 통해 수중 구조물(20)을 따라 고무수밀재(30)가 설치되면 케이슨 블록(40)의 내부에 담수된 물을 배수하여 그 배수 과정을 통해 고무 수밀재(30)가 표준거푸집(50)과 케이슨 블록(40) 사이 공간을 부력으로 차수하여 케이슨 블록(40)의 내부를 건조하는 단계로 이루어진 것이다.

이러한 고무 수밀재(30)는 반복적 사용이 가능하므로 1개소에서 보수, 보강 작업이 완료된 후, 회수하여 다른 현장에서 반복적 사용이 가능하므로 경제적인 잇점이 있는 것이다.

반면에 이러한 인용발명 2는 고임금의 잠수사가 상당한 중량의 고무 수밀재(30)를 수중에서 표준거푸집(50)과 케이슨 블록(40) 사이에 밀어 넣어야 하는 힘겨운 작업을 시행하여야 하며, 인건비용 부담이 과중하게 되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 이러한 인용발명 2는 작업 중 유속의 증가나 각종 중장비들의 충돌 등 여러 가지 요인으로 인하여 고무 수밀재(30)와 표준거푸집(50)과 케이슨 블록간(40)의 위치가 약간만 변화되더라도 수압에 의하여 침수가 발생할 수 있으며, 이 경우에도 작업자의 안전에 심각한 문제가 발생되는 문제점이 있는 것이다.

아울러, 본 출원인은 대한민국 등록특허 627730(발명의 명칭: 케이슨 수밀부 의 자동관리시스템; 이하'인용발명 3'이라 함)에 의하여 수중 구조물의 보수 대상 부위에 둘러 설치된 케이슨(10)의 하방에 팽창튜브(5)를 설치하되, 설치되는 팽창튜브(5)의 압력보충 또는 압력배출을 자동으로 관리하여 팽창튜브(5)의 적정한 압력을 유지하도록 함으로써 과다한 압력 주입으로 인한 팽창튜브(5)의 손상을 방지하며, 케이슨(10) 내부로 스며들어오는 유입수가 있는 경우에는 이를 집수하여 외부로 배수하여 유지관리가 용이하고, 효율성 극대화를 도모하며 내부 작업자의 안전성 및 쾌적한 작업공간을 확보할 수 있도록 함으로써 인용발명 1, 2에 비하여 침수로 인한 위험을 해소할 수 있게 되는 효과가 있다.

반면에, 이러한 인용발명 3은 펌프 및 밸브 등을 연속 작동시켜야 하므로 특히, 갑작스러운 사고 등으로 인하여 정전이나 제어 회로의 고장이 발생된 경우에는 팽창튜브(5)의 압력을 유지할 수 없게 되므로 침수가 발생되어 케이슨(10) 내부의 작업 공간을 건식 상태로 유지할 수 없게 되면서 인명 사고가 발생할 가능성이 높은 문제점이 있는 것이다.

본 발명의 목적은 인용발명 1의 문제점을 해결하여 수중 구조물의 보수 대상 부위의 형상에 불구하고 해당 부위에 밀착 가능하도록 함과 아울러, 인용발명 2의 문제점을 해결하여 시공 상의 어려움을 해소하고 케이슨 블록과 고무 수밀재 등의 변위에도 불구하고 안정적인 수밀 구조를 유지하며, 인용발명 3의 문제점을 해결하여 정전이나 고장 발생 시에도 최소한의 수밀 기능의 유지가 가능하여 매우 안전한 케이슨 하단 차수 시스템을 제공한다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 수중구조물인 교각의 둘레에 바라스트 탱크가 구비된 케이슨을 둘러 설치하고, 케이슨의 하단에 차수 수단을 설치하되,

전술한 차수 수단은 케이슨의 하단에 설치된 보호판 내부에 설치된 팽창튜브와, 팽창튜브의 직하방으로 연장 형성되며 교각의 둘레에 밀착 가능한 고무 재질의 차수판과 케이슨 하단 내면에 설치된 집수정과 집수정 내측에 설치된 수위감지수단과 집수정 내측에 설치되어 집수정 내측의 물을 하방으로 직접 배출시킬 수 있는 펌프 및 역지변을 구비하여서 된 케이슨 하단 차수 시스템을 제안한다.

이와 같이 하여 본 발명은 팽창튜브가 보수 대상 부위의 형상에 불문하고 밀착되어 침수를 방지할 수 있으면서도 케이슨 등의 시설물이 충격이 발생하더라도 안정적인 수밀 상태를 유지할 수 있으며, 고무 수밀재를 밀어 넣어 설치하는 등의 어려운 작업 없이 신속하고 간편하게 시공 완료할 수 있으며,

정전의 발생 시나 제어 회로의 고장 등으로 인하여 정상적인 작동이 어려운 경우에도 최소한의 수밀 기능이 유지되어 안전사고의 발생을 크게 줄일 수 있게 되는 유용한 효과가 있다.

이와 같이 된 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같 다.

본 발명의 전체적인 구조를 도 4로 보였으며, 차수 수단을 중심으로 한 구조를 도 5로 보였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명은 보수, 보강 작업 대상인 교각(이하 '수중구조물'이라 함)(100)의 해당 부위를 둘러싸도록 반원형 케이슨(200)의 바라스트탱크(204) 부력을 조절하면서 침설하고, 케이슨(200)의 연결부위(205)를 체결하며, 상부지지대(201)와 케이슨(200) 내부 둘레의 버팀대(202)를 수중구조물(100)의 둘레에 설치하여 케이슨(200)이 수중구조물(100)에 고정되도록 한다.

이어서, 수중구조물(100)의 하단 중심 둘레에 설치된 보호판(203)의 내부 둘레에 설치된 팽창튜브(300) 및 팽창튜브(300)의 직하방으로 연장 형성된 차수판(301)이 수중 구조물(100)의 둘레에 밀착되도록 설치한다.

또한, 케이슨(200)의 하단 바닥면에 수평판(206)을 설치하고, 수평판(206) 하방으로 집수정(207)이 형성되도록 하고, 집수정(207) 내부에 수위감지수단(208)과 케이슨(200) 하방의 배수구(209)로 배수 가능한 펌프(210) 및 역지변(211)이 설치된 것이다.

이와 같이 된 본 발명은 케이슨(200)을 수중 구조물(100)의 보수, 보강 부위에 둘러 설치, 고정 완료한 후 집수정(207)의 물을 펌프(210)에 의하여 케이슨(200) 하방의 배수구(209)로 배출한다.

이러한 과정으로 케이슨(200) 내부의 물을 배출시킴에 따라 케이슨(200) 내부의 물이 제거되기 시작하고 이에 따라 케이슨(200) 내부의 물이 감소하면서 차수 판(301)의 내측의 수압이 점차 제거된다. 반면, 차수판(301) 외측의 수중에서 가하여 지는 수평상의 수압은 변함이 없으므로, 결국 팽창튜브(300)와 차수판(301)에 대하여 수중에서 가하여 지는 수평상의 수압은 대기압보다 월등히 강하여 수압에 의하여 차수판(301)이 수중 구조물(100)의 차수 대상면에 밀착될 수 있는 것이다.

아울러, 본 발명에서는 차수판(301)의 내부 둘레면에 환형 예부(302)를 형성하였다. 이러한 환형 예부(302)는 차수판(301)과 동일한 재질인 부드러운 고무로 된 것이어서 매우 유연하므로 인용발명 1로 보인 평판상의 차수판(301) 보다 수중 구조물(100)의 보수, 보강 대상 부위가 불규칙하게 된 경우도 도 8로 보인 바와 같이 더욱 밀착 할 수 있음은 물론이며, 이러한 환형 예부(302)를 동일 간격으로 다수 형성함으로써 더욱 강화된 차수 성능을 얻게 된다.

또한, 본 발명에서는 인용발명 3과 동일하게 팽창튜브(300)가 구비되어 있으며, 이에는 케이슨(200) 설치 완료 후 적당한 압력의 물이나 공기가 수동으로 주입되거나 공지된 바와 같은 설정 압력을 유지시키는 제어기에 의하여 공기나 물이 자동으로 주입되어 채워진다.

이와 같이 하여 팽창튜브(300)는 수중 구조물(100)의 둘레를 적당한 압력으로 조여주면서 밀착되는 바, 이러한 팽창튜브(300)의 내측 둘레면에도 전술한 차수판(301)의 내부 둘레면과 동일한 다수의 환형 예부(302)가 규칙적인 간격으로 다수 형성되어 있으므로 팽창튜브(300)에 의한 충분한 압력과 다수의 환형 예부(302)에 의하여 도 9로 보인 바와 같이 이상적인 밀착상태에 의하여 종전보다 월등히 개선된 차수 효과를 얻게 된다.

아울러, 본 발명은 예측하지 못한 상황이 발생되어 전술한 바와 같은 팽창튜브(300)와 차수판(301) 그리고 이들의 내부 둘레면에 형성된 다수의 환형 예부(302)에 의하여 차수가 되지 못하는 상황이 발생될 경우나 또는 수중구조물의 미세한 균열부에서 발생하는 유입수는 케이슨(200) 내부의 저면에 형성된 집수정(207)에 물이 고이도록 하고, 집수정(207)에 설치된 수위감지수단(208)에 의하여 펌프(210)에 전원이 공급되고, 펌프(210)가 작동을 개시하면 집수정(207)에 고인 물이 역지변(211)을 통하여 케이슨(200) 하방의 배수구(209)로 직접 방출되도록 함으로써 침투된 물이 효과적으로 제거되고, 작업자는 케이슨(200) 저면의 수평판(206) 위에서 안전한 보수, 보강 작업을 계속할 수 있게 되는 것이다.

그러므로, 작업자는 수중구조물의 손상된 부위가 균열되었을 경우에는 균열 부위에 에폭시계 수지를 주입하여 보수하고, 콘크리트 표면이 박리, 열화 된 경우에는 정상적인 강도가 유지되고 있는 부위까지 제거하고 이에 퍼티용 에폭시계 수지를 채워 내부 콘크리트를 방호하고 철근의 부식을 방지한 후 콘크리트 표면을 원상으로 복구하도록 하는 등의 보수 작업을 실시하게 되는 것이다.

이러한 일련의 보수, 보강 공정을 실시한 후에는 케이슨의 상부지지대(201)와 케이슨(200) 내부 둘레의 버팀대(202)를 철거하고, 작업 인원을 케이슨 내부로부터 철수시킨 다음 인양기인 크레인에 케이슨(200)의 상방을 연결시킨 상태에서 반원형으로 되어 수중구조물(100)을 감싸도록 조립된 연결부위(205)의 결합 상태를 해체하고, 펌프(210)를 작동시켜 팽창튜브(300)에 주입된 공기나 물을 배출시키며, 이와 같이 한 후 케이슨(200)을 크레인으로 인양함으로써, 보수 및 보강 완료된 수 중 구조물이 원상태로 되도록 하는 것이다.

아울러, 이러한 본 발명에서의 수평판(206)은 작업 중 침투된 물이 집수정(207)으로 모일 수 있도록 통공(212)을 형성하여야 함은 물론이다.

또한, 본 발명은 차수판(301)과 팽창튜브(300) 내층에 편사(303)가 매설되도록 성형함으로써 차수판(301)과 팽창튜브(300)의 형태 안정성과 탄력을 향상시킬 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 케이슨(200)을 도 6으로 보인 바와 같이 반원형으로 하여 수중 구조물(100)을 감싸도록 하여야 하므로, 팽창튜브(300)와 차수판(301)을 반원형으로 하여야 할 필요가 있다. 그러므로, 2개의 반원형 팽창튜브(300) 각각에 대하여 의 도 6, 7로 보인 바와 같이 각각 공기나 물을 주입하고 배출시키기 위한 주입관(304) 및 배출관(305)을 형성하게 된다.

또한, 케이슨(200)이 초대형인 경우에는 더욱 세분화하여 케이슨(200)을 3개 또는 4개로 분할하며, 이러한 경우에는 팽창튜브(300)와 차수판(301) 역시 3개 또는 4개로 분할하여야 함은 물론이다.

도 1은 종래의 수문에 사용되는 차수판을 보인 설명도.

도 2는 종래의 수중 구조물 보수 공법 및 그 장치를 보인 설명도.

도 3은 종래의 케이슨 수밀부의 자동관리시스템을 보인 설명도.

도 4는 본 발명에 의한 케이슨 시공 예를 보인 종단면도.

도 5는 본 발명에 의한 케이슨 하단 차수 수단을 보인 종단면도.

도 6은 본 발명에 사용되는 팽창튜브의 사시도.

도 7은 본 발명의 케이슨 하단 상태를 보인 평면도.

도 8은 본 발명에서의 차수판에 형성된 환형 예부가 수중 구조물에 밀착된 상태를 보이는 설명도.

도 9는 본 발명에서의 팽창튜브의 환형 예부가 수중 구조물에 밀착된 상태를 보이는 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100: 수중 구조물 200: 케이슨 201: 상부지지대

202: 버팀대 203: 보호판 204: 바라스트탱크

205: 연결부위 206: 수평판 207: 집수정

208: 수위감지수단 209: 배수공 210: 펌프

211: 역지변 212: 통공 300: 팽창튜브

301: 차수판 302: 환형예부 303: 편사

304: 주입관 305: 배출관

Claims (5)

1. 수중구조물인 교각의 둘레에 바라스트 탱크가 구비된 케이슨을 둘러 설치하고, 케이슨의 하단에 차수 수단을 설치하되,

   전술한 차수 수단은 케이슨의 하단에 설치된 보호판 내부에 설치된 팽창튜브와,

   팽창튜브의 직하방으로 연장 형성되며 교각의 둘레에 밀착 가능한 고무재질의 차수판과,

   케이슨 하단 내면에 설치된 집수정과,

   집수정 내측에 설치된 수위감지수단과,

   집수정 내측에 설치되어 집수정 내측의 물을 하방으로 직접 배출시킬 수 있는 펌프 및 역지변을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 케이슨 하단 차수 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   전술한 차수판의 내측 둘레에 다수의 환형 예부를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 케이슨 하단 차수 시스템.
3. 청구항 1에 있어서,

   전술한 팽창튜브 내측 둘레에 다수의 환형 예부를 형성하여서 됨을 특징으로 하는 케이슨 하단 차수 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,

   전술한 차수판과 팽창튜브 내층에 편사가 매설되도록 성형함을 특징으로 하는 케이슨 하단 차수 시스템.
5. 청구항 1에 있어서,

   전술한 팽창튜브와 차수판은 반원형으로 됨을 특징으로 하는 케이슨 하단 차수 시스템.

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