KR101371498B1

KR101371498B1 - 석션압을 이용한 파일 인발 장치 및 인발 방법

Info

Publication number: KR101371498B1
Application number: KR1020130027826A
Authority: KR
Inventors: 곽대진; 박해조
Original assignee: 박해조; 곽대진
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2014-03-11

Abstract

본 발명은 해상 구조물 설치를 위해 잭업 바지를 사용하는 경우라든가 가설교량을 설치하는 경우 등에 있어서 해저 지반에 관입된 파일을 인발하되, 파일에 석션압을 일으켜 해저 지반으로부터 쉽게 인발되도록 한다. 본 발명은 파일의 내부에 설치되어 회전할 수 있게 되는 원반형으로 이루어져 수평 상태에서는 파일의 내부에 설치된 위치의 상측과 하측을 차단하게 되는 개폐부재와, 이 개폐부재의 회전중심축이 되며 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 외부로부터 물을 주입할 수 있는 주입공을 구비한 회전축부와, 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 좌반원부 상측면을 지지하는 제1지지부재 및 이 제1지지부재보다 낮은 위치에서 개폐부재의 우반원부 하측면을 지지하는 제2지지부재를 포함하여 이루어진 파일 인발 장치를 제공하며, 상기 주입공을 통해 수평 상태인 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 개폐부재의 하측면에서 양압력으로 작용하면서 파일을 해저 지반으로부터 인발하게 된다.

Description

석션압을 이용한 파일 인발 장치 및 인발 방법{Device for pulling out pile using suction pressure and method thereof}

본 발명은 해상 구조물 설치를 위해 잭업 바지(Jack-up barge)를 사용하는 경우라든가 연륙 가설교량을 설치하는 경우 등에 있어서 해저 지반에 관입(貫入)된 파일(pile)을 인발하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파일에 석션압(suction pressure)을 일으켜 해저 지반으로부터 쉽게 인발되도록 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치 및 인발 방법에 관한 것이다.

최근 청정 에너지 개발 노력에 따라 해상 풍력발전기의 구축 사례가 늘고 있는데, 해상 풍력발전기는 풍력 터빈이나 재킷과 같이 해상에 설치되는 다양한 구조물들을 포함하고 있다. 이러한 해상 구조물들을 설치할 때는 일반적으로 복수 개의 레그(leg)가 해저 지반에 관입된 상태에서 상판(deck)이 상하로 움직이는 잭업 바지(Jack-up barge)를 이용하게 된다. 이외에도 잭업 바지는 해상 유전 개발 및 시추작업이나 해상 교량 건설 현장 등에도 투입이 된다.

한편, 하천이나 도서 지역에서 교량을 설치할 때는 영구적인 교량 이외에 그 교량을 설치하거나 공사차량 및 작업자나 일반인들의 통행을 위해 임시적으로 '가설교량'을 설치하고 있다. 이 같은 가설교량은 대부분 빔을 상호 연결하거나 콘크리트 또는 강관을 이용하여 임시교각을 지면에 설치하고, 이 임시교각 상단에 여러 개의 보를 상호 연결하여 일체화시킨 후, 연결보 위에 복공판을 설치하는 방식으로 구축이 된다. 이때 임시교각은 콘크리트 또는 강관 등으로 이루어지는데, 특허등록 제0543946호는 원형 강관제의 파일을 이용한 가설교량 교각에 대하여 알려주고 있다.

위에서 예로든 잭업 바지와 가설교량을 비롯하여 건설/토목 분야의 여러 현장에서는 해저 지반에 관입되는 다양한 형태와 호칭의 파일(pile)이 사용되고 있다. 즉, 앞서 언급한 잭업 바지의 '레그'라든가 가설교량의 '임시교각' 등은 이러한 파일에 속하는 것들이다.

예컨대, 잭업 바지의 레그는 해상 구조물의 구축 작업이 완료된 후에 해저 지반으로부터 뽑아내어져 해체(이를 '인발'이라 함)되는데, 레그가 해저 지반으로부터 인발되려면 잭업 바지의 상판으로 인해 발생하는 부력이 레그의 자중 및 해저 지반에 관입된 부착력보다 커야 한다. 그런데, 연약 지반의 심도가 깊은 곳에서는 레그의 해저 지반에 관입되는 길이가 길어지기 때문에 부착력도 증가하게 되어 레그를 인발하기가 쉽지 않다. 또한, 우리나라의 서해안과 같이 연약 지반이 있는 곳에서는 작업 후 잭업 바지의 레그가 해저 지반에서의 마찰력 증가에 따른 재밍(jamming)에 의해 고착이 되는 경우가 빈번하게 발생하는데, 이때는 레그를 해저에서 절단할 수밖에 없다.

이처럼 잭업 바지의 레그를 절단해야 하는 경우와 같이 파일의 인발 작업이 용이하지 않아 파일을 훼손하여야만 하는 상황에 직면하게 되면, 그에 따라 소요되는 작업 인력과 비용 및 시간의 낭비가 적지 않다. 이에, 본 발명의 개발자는 그 해결책을 모색하는 과정에서 석션압(suction pressure)을 이용하여 파일을 인발하는 방안을 구상하게 되었다.

참고로, 석션압을 이용하는 석션 파일이나 파일의 인발 방법에 관한 선행기술문헌으로는 하기 특허문헌 2 내지 특허문헌 3이 공지되어 있다.

[특허문헌 1] 대한민국 특허등록 제0543946호(특허권자 : 정원용/전호건, 명칭 : 원형관 파일을 이용한 가설교량 교각) [특허문헌 2] 대한민국 특허등록 제1199348호(특허권자 : 한국해양연구원, 명칭 : 관입용 선단 슈가 설치된 석션파일) [특허문헌 3] 대한민국 특허공개번호 제10-2006-0079446호(출원인 : 재현토건(주), 명칭 : 파일의 인발저항력 저감장치 및 이를 이용한 파일인발방법)

[발명의 배경이 되는 기술]에서 언급한 바와 같이, 해저 지반에 관입되는 파일의 길이가 길어짐으로 인해 해저 지반에 대한 부착력이 증가되어 파일을 인발하기가 쉽지 않은 경우라든지, 파일이 해저 지반과의 마찰력으로 인한 재밍(jamming)에 의해 고착이 되어 인발이 불가능한 경우에는 파일을 절단할 수밖에 없다. 따라서, 이로 인해 작업 인력과 비용 및 시간 등이 낭비되는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위해 개발된 것으로서, 그 목적은, 해저 지반에 관입된 파일을 전혀 훼손하지 않고 매우 용이하게 인출할 수 있도록 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치 및 인발 방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 해저 지반에 관입된 중공의 파일을 이 파일의 내부에 공급되는 물의 석션압에 의해 인발하게 되는 석션압을 이용한 파일 인발 장치에 있어서, 상기 파일의 내부에 설치되어 회전할 수 있게 되는 원반형으로 이루어지되 수평 상태에서는 파일의 내부에 설치된 위치의 상측과 하측을 차단하게 되는 개폐부재와, 이 개폐부재의 회전중심축이 되며 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 외부로부터 물을 주입할 수 있는 주입공을 구비한 회전축부와, 파일의 내주면에 설치되어 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 좌반원부 상측면을 지지하는 제1지지부재 및 이 제1지지부재보다 하측의 좌우 대칭 위치에서 파일의 내주면에 설치되어 개폐부재의 우반원부 하측면을 지지하는 제2지지부재를 포함하여 이루어지며, 상기 주입공을 통해 수평 상태인 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 개폐부재의 하측면에서 양압력(揚壓力)으로 작용하면서 파일을 해저 지반으로부터 인발하는 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치를 제공한다.

상기 구성에 있어서, 개폐부재의 좌반원부 상측면과 제1지지부재 사이에 실링재가 개재되고, 개폐부재의 우반원부 하측면과 제2지지부재 사이에도 실링재가 개재될 수 있다.

또한 상기 구성에 있어서, 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 좌반원부 하측면을 지지하도록 파일의 외주면에 삽입되는 제1고정핀 및 이 제1고정핀에 대응하여 개폐부재의 우반원부 상측면을 지지하도록 파일의 외주면에 삽입되는 제2고정핀이 더 포함될 수 있다.

특히, 제1고정핀 및 제2고정핀 각각이 삽입되는 파일의 외주면 부위에 고정 볼트가 구비되고, 제1고정핀 및 제2고정핀에는 각각 호울이 형성된 플랜지가 구비되어, 제1고정핀 및 제2고정핀을 파일의 외주면에 삽입할 때 플랜지를 호울을 통해 고정 볼트에 끼운 상태에서 너트를 고정 볼트에 체결하도록 구성될 수 있다.

또한, 제1고정핀의 외주면과 제2고정핀의 외주면은 각각 테이퍼형으로 이루어지고, 제1고정핀에 의해 지지되는 개폐부재의 좌반원부 하측면에 제1고정핀의 외주면과 밀착되는 경사면이 형성되며, 제2고정핀에 의해 지지되는 개폐부재의 우반원부 상측면에도 제2고정핀의 외주면과 밀착되는 경사면이 형성될 수 있다.

한편, 본 발명은, (a) 상기 파일 인발 장치가 파일에 설치된 상태에서 개폐부재를 수평상태로 회전시켜 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 지지되도록 하는 단계와, (b) 개폐부재에 구비된 회전축부의 주입공을 통해 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 물을 주입하는 단계와, (c) 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 개폐부재의 하측면에서 양압력으로 작용하면서 파일을 해저 지반으로부터 인발하고 나면 파일의 내부에 물을 주입하는 것을 중단하는 단계를 포함하여 이루어진 석션압을 이용한 파일 인발 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, (d) 상기 파일 인발 장치가 파일에 설치된 상태에서 개폐부재를 수평상태로 회전시켜 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 지지되도록 하는 단계와, (e) 개폐부재의 좌반원부 하측면을 지지하도록 파일의 외주면에 제1고정핀을 삽입하고, 개폐부재의 우반원부 상측면을 지지하도록 파일의 외주면에 제2고정핀을 삽입하는 단계와, (f) 개폐부재에 구비된 회전축부의 주입공을 통해 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 물을 주입하는 단계와, (g) 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 개폐부재의 하측면에서 양압력으로 작용하면서 파일을 해저 지반으로부터 인발하고 나면 파일의 내부에 물을 주입하는 것을 중단하는 단계를 포함하여 이루어진 석션압을 이용한 파일 인발 방법을 제공한다. 여기서, 상기 (e)단계에서는 제1고정핀 및 제2고정핀에 각각 형성된 플랜지의 호울을 통해, 파일의 외주면 부위에 설치된 고정 볼트를 상대로 제1고정핀과 제2고정핀을 끼우면서 제1고정핀과 제2고정핀을 파일의 외주면에 삽입한 뒤, 고정 볼트에 너트를 체결할 수 있다.

상기와 같은 파일 인발 방법들에 있어서, 상기 파일 인발 장치를 파일의 수직 방향을 따라 복수 개 설치하여, 파일이 해저 지반에 관입된 깊이에 따라 잭업 바지(B)의 선상 위치의 파일 인발 장치에 구비된 개폐부재만을 수평상태로 회전시키고, 이 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 물을 주입할 수도 있다.

위와 같이 구성된 본 발명에 따른 석션압을 이용한 파일 인발 장치 및 인발 방법에 의하면, 해저 지반에 관입된 파일을 전혀 훼손하지 않고 매우 용이하게 인출할 수 있으므로, 작업 인력과 비용 및 시간 등을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 파일 인발 장치의 실시예가 구비된 파일을 부분 단면으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1의 상태에 대응하는 단면도이다.
도 3은 도 1에서 파일 인발 장치의 회전반이 90°회전한 상태를 나타낸 사시도이다.
도 4는 도 3의 상태에 대응하는 단면도로서 펌프와 호스를 부가 도시한 도면이다.
도 5는 도 1의 실시예에서 파일에 구비되는 고정핀 설치 부위에 대한 고정핀의 설치 모습을 나타낸 분리 사시도이다.
도 6은 본 발명의 파일 인발 장치가 잭업 바지에 적용된 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 6의 파일 인발 장치의 작동에 따른 파일의 인발 모습을 묘사한 도면이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 파일 인발 장치의 실시예가 구비된 파일을 부분 단면으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1의 상태에 대응하는 단면도이며, 도 3은 도 1에서 파일 인발 장치의 회전반이 90°회전한 상태를 나타낸 사시도이고, 도 4는 도 3의 상태에 대응하는 단면도로서 펌프와 호스를 부가 도시한 도면이다.

위의 도 1∼도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 파일 인발 장치에 대한 실시예는 해저 지반에 관입된 중공(中空)의 파일(P)에 설치되어, 파일(P)의 내부에 공급되는 물의 석션압에 의해 파일(P)을 인발하게 되며, 구체적인 구성은 다음과 같이 이루어진다.

먼저, 파일(P)의 내부에 설치되는 원반형의 개폐부재(10)가 구비되는데, 이 개폐부재(10)는 파일(P)의 내부에서 도 1 또는 도 2의 모습과 같은 수직 상태로부터 도 3 또는 도 4의 모습과 같은 수평 상태로 회전할 수 있도록 되어 있으며, 수평 상태에서는 이 개폐부재(10)가 파일(P)의 내부에 설치된 위치의 상측과 하측을 차단할 수 있게 된다.

그리고, 개폐부재(10)에는 개폐부재(10)의 중심을 가로지르는 회전축부(11)가 마련되어 있는데, 이 회전축부(11)는 중공(中空)으로 이루어져 있으며, 개폐부재(10)의 회전중심축 역할을 하게 된다. 회전축부(11)의 일단부에는 개폐부재(10)를 회전시키기 위한 손잡이(11a)가 착탈식으로 결합됨이 바람직하다. 회전축부(11)의 중심부에는 파일(P)의 하방향으로 관통되는 주입공(11b)이 형성되어 있어서, 개폐부재(10)가 수평 상태일 때 이 개폐부재(10)의 하측으로 파일(P)의 내부에 외부로부터 물(해수)을 주입할 수 있게 된다. 즉, 손잡이(11a)를 이용하여 개폐부재(10)를 수평 상태로 회전시킨 상태에서 손잡이(11a)를 회전축부(11)로부터 분리한 다음, 중공의 회전축부(11)에 호스(H)를 결합하고, 이 호스(H)에 물을 공급하기 위한 펌프(S)를 연결하여 펌프(S)를 작동시키면, 호스(H)를 통해 회전축부(11)로 물이 들어가고 이어서 주입공(11b)을 통해 파일(P)의 내부로 주입된다.

파일(P)의 내주면에는 원호 형상의 제1지지부재(20)와 제2지지부재(30)가 설치되는데, 제2지지부재(30)는 제1지지부재(20)보다 하측에서 좌우 대칭의 위치에 설치된다. 이에 따라, 개폐부재(10)가 파일(P)의 내부에서 수평 상태에 있을 때, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 상측면이 제1지지부재(20)의 하측면에 맞닿게 됨으로써 제1지지부재(20)가 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 상측면을 지지하게 되고, 개폐부재(10)의 우반원부 하측면(10b)이 제2지지부재(30)의 상측면에 맞닿게 됨으로써 제2지지부재(30)는 개폐부재(10)의 우반원부(10b) 하측면을 지지하게 된다. 즉, 파일(P)의 내부에서 개폐부재(10)가 수평 상태를 이룰 때, 개폐부재(10)의 좌/우측 원호부를 각각 제1지지부재(20)와 제2지지부재(30)가 지지하게 되는 것이다.

위와 같은 구성 요소들로 이루어진 파일 인발 장치에서 해저 지반에 관입된 파일을 인발하기 위해서는, 도 4와 같이 개폐부재(10)를 수평 상태로 설정한 상태에서 호스(H)의 일단부를 회전축부(11)의 길이방향을 따라 회전축부(11)의 안으로 결합하고, 호스(H)의 타단부를 펌프(S)에 연결하여 펌프(S)를 작동시키면, 펌프(S)로부터 호스(H)를 경유하여 회전축부(11)의 주입공(11b)을 통해 개폐부재(10)의 하측으로 파일(P)의 내부에 물이 주입된다. 그리고, 개폐부재(10)의 하측에서 파일(P)의 내부에 충분한 양의 물이 주입되어 팽만하게 되면, 파일(P)이 인입되어 있는 해저 지반의 바닥으로부터 개폐부재(10)의 하측면부까지 팽만하는 물에 의해 개폐부재(10)의 하측면부에서 석션압이 발생하게 된다. 이러한 석션압은 개폐부재(10)의 하측면에서 파일(P)을 들어올리는 양압력(揚壓力)으로 작용함으로써, 파일(P)이 해저 지반으로부터 인발이 된다.

전술한 구성 요소들에 부가하여, 개폐부재(10)와 제1지지부재(20) 사이에 수밀력을 확보하기 위해 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 상측면과 제1지지부재(20) 사이에 제1실링재(40)를 개재하는 것이 바람직하다. 또한, 이와 마찬가지로 개폐부재(10)의 우반원부(10b) 하측면과 제2지지부재(30) 사이에도 제2실링재(50)를 개재하는 것이 바람직하다. 제1실링재(40)는 본 실시예와 같이 제1지지부재(20)의 하측면에 부착되는 상태로 구비될 수도 있지만, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 상측면 상에 부착되는 상태로 구비될 수도 있다. 또한, 제2실링재(50) 역시 본 실시예처럼 제2지지부재(30)의 상측면에 부착되는 상태로 구비될 수도 있지만, 개폐부재(10)의 우반원부(10b) 하측면 상에 부착되는 상태로 구비될 수도 있다. 이들 제1실링재(40)와 제2실링재(50)는 고무와 같은 재질의 것으로 할 수 있다.

한편, 개폐부재(10)가 수평 상태에 있을 때 그 수평 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하기 위해, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 하측면을 지지하는 제1고정핀(60)과, 개폐부재(20)의 우반원부(10b) 상측면을 지지하는 제2고정핀(70)을 각각 구비하여, 이들 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 파일(P)에 삽입하는 구조로 설치할 수도 있다.

본 실시예에서는, 개폐부재(10)가 수평 상태일 때를 기준으로, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a)보다 아래쪽에 제1고정핀(60)이 삽입될 수 있도록 파일(P)에 구멍(P-1)이 형성되고, 개폐부재(10)의 우반원부(10b)보다 위쪽에도 제2고정핀(70)이 삽입될 수 있도록 파일(P)에 구멍(P-2)이 형성된 구성을 예시하고 있다. 그리고, 도 5에 도시된 것처럼, 이들 구멍(P-1,P-2)을 중심으로 파일(P)의 외주면 부위에 고정 볼트(80,80')가 설치되고, 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)에는 각각 고정 볼트(80,80')가 끼워지는 호울(61a,71a)이 형성된 플랜지(61,71)가 구비된다. 이에 따라, 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 파일(P)의 구멍에 삽입함과 동시에 플랜지(61,71)의 호울(61a,71a)에 고정 볼트(80,80')가 삽입되도록 한 상태에서 너트(90,90')를 고정 볼트(80,80')에 체결하면, 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)이 파일(P)에 견고하게 결합된 상태에서 개폐부재(10)를 안정적으로 지지하게 된다.

다음으로, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 하측면이 제1고정핀(60)과 밀착되도록 함과 아울러 개폐부재(10)의 우반원부(10b) 상측면이 제2고정핀(70)과 밀착되도록 하기 위해, 이들 밀착면을 각각 경사면으로 구성할 수 있다. 즉, 제1고정핀(60)의 외주면과 제2고정핀(70)의 외주면은 각각 테이퍼형으로 이루어지고, 제1고정핀(60)에 의해 지지되는 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 하측면에 제1고정핀(60)의 외주면과 밀착되는 경사면(10c)이 형성되며, 제2고정핀(70)에 의해 지지되는 개폐부재(10)의 우반원부(10b) 상측면에도 제2고정핀(70)의 외주면과 밀착되는 경사면(10d)이 형성되는 것이다.

도 6은 본 발명의 파일 인발 장치가 잭업 바지에 적용된 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 파일 인발 장치의 작동에 따른 파일의 인발 모습을 묘사한 도면으로서, 다음에서는 이들 도면을 참조하여 본 발명의 파일 인발 장치를 이용한 파일 인발 방법에 대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 파일 인발 장치는 도 6에 도시된 것처럼 해상 구조물의 구축 작업을 위해 동원된 잭업 바지(B)의 레그(즉, 파일)에 설치될 수 있는데, 하나의 파일(P)에 복수 개의 파일 인발 장치(1,1',1'',1''')를 파일(P)의 수직 방향을 따라 일정 간격으로 설치함으로써 해저 지반(G)에 관입된 파일(P)의 깊이에 따라 잭업 바지(B)의 선상 위치의 파일 인발 장치를 이용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이때, 모든 파일 인발 장치(1,1',1'',1''')의 개폐부재는 모두 수직 상태로 둔다. 또한, 파일 인발 장치에 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)이 구비되는 실시예에 있어서는, 수중에 잠겨있는 파일 인발 장치의 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 파일(P)의 구멍(P-1,P-2)에 삽입하고 수중의 손잡이(11a)도 회전축부(11)에 삽입함으로써 파일(P) 내에 주입되는 물이 누출되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 해저 지반(G)에 관입된 파일(P)을 인발하고자 할 경우에는, 잭업 바지(B) 선상에 노출되어 있는 파일 인발 장치(1)의 개폐부재(10)를 회전축부의 손잡이를 이용하여 수평 상태로 회전시켜 제1지지부재(20)와 제2지지부재(30)에 의해 지지되도록 한다.

또한, 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 상측면과 제1지지부재(20) 사이에 수밀성을 높이기 위해서는 제1실링재(40)를 개재시키고, 개폐부재(10)의 우반원부(10b)와 제2지지부재(30) 사이에도 수밀성을 높이기 위해서는 제2실링재(50)를 개재시킬 수 있다.

만일, 파일 인발 장치의 구성 요소 중에 전술한 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)이 부가적으로 구비되는 경우에는, 이들 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 파일(P)의 외주면에 삽입하여 개폐부재(10)의 좌반원부(10a) 하측면과 우반원부(10b) 상측면을 각각 지지하도록 한다. 즉, 제1고정핀(60) 및 제2고정핀(70)에 각각 형성된 플랜지(61,71)의 호울(61a,71a)을 통해, 파일(P)의 외주면 부위에 설치된 고정 볼트(80,80')를 상대로 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 끼우면서 제1고정핀(60)과 제2고정핀(70)을 파일(P)의 외주면에 삽입한 뒤, 고정 볼트(80,80')에 너트(90,90')를 체결한다.

이어서, 개폐부재(10)에 구비된 회전축부(11)로부터 손잡이가 착탈식인 경우 손잡이(11a)를 분리한 다음, 회전축부(11)의 길이방향을 따라 호스(H)를 회전축부(11)에 결합하고, 회전축부(11)의 주입공(11b)을 통해 개폐부재(10)의 하측으로 파일(P)의 내부에 물(해수)을 주입한다. 앞에서 언급한 것처럼, 호스(H)에는 펌프(S)가 연결되어 물(해수)을 공급할 수 있게 되는데, 펌프(S)는 잭업 바지(B)의 작업자가 가동하면 된다.

파일(P)의 내부에 주입되는 물이 파일(P) 내에서 팽만하게 되면, 파일(P)이 인입되어 있는 해저 지반(G)의 관입공(G-1)으로부터 개폐부재(10)의 하측면부까지 팽만하는 물에 의해 개폐부재(10)의 하측면부에서 석션압이 발생하게 된다. 그리고, 이러한 석션압은 개폐부재(10)의 하측면에서 파일(P)을 들어올리는 양압력으로 작용함으로써, 파일(P)이 해저 지반(G)으로부터 인발이 된다. 이와 더불어 잭업 바지(B)의 선상 부력 작용에 의해 파일(P)의 인발이 더욱 용이하게 이루어지게 된다.

파일(P)이 해저 지반(G)으로부터 인발되고 나면, 파일(P)의 내부로 물을 주입하는 것을 중단하고, 잭업 바지(B)에 설치되어 있는 승강장치(E)를 이용하여 수중으로부터 파일(P)을 완전히 들어올리면 된다.

이와 같이, 본 발명의 파일 인발 장치를 이용한 파일 인발 방법은 해저 지반에 관입된 파일(P)을 전혀 훼손하지 않고 매우 용이하게 인출할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

1,1',1'',1''' : 파일 인발 장치 10 : 개폐부재
10a : 좌반원부 10b : 우반원부
10c,10d : 경사면 11 : 회전축부
11a : 손잡이 11b : 주입공
20 : 제1지지부재 30 : 제2지지부재
40 : 제1실링재 50 : 제2실링재
60 : 제1고정핀 61,71 : 플랜지
61a,71a : 호울 70 : 제2고정핀
80,80' : 고정 볼트 90,90' : 너트
B : 잭업 바지 G : 해저 지반
G-1 : 관입공 H : 호스
P : 파일 S : 펌프

Claims

해저 지반에 관입된 중공의 파일을 이 파일의 내부에 공급되는 물의 석션압에 의해 인발하게 되는 석션압을 이용한 파일 인발 장치에 있어서,
상기 파일의 내부에 설치되어 회전할 수 있게 되는 원반형으로 이루어지며, 수평 상태에서는 상기 파일의 내부에 설치된 위치의 상측과 하측을 차단하게 되는 개폐부재;
상기 개폐부재의 회전중심축이 되며, 상기 개폐부재가 수평 상태일 때 이 개폐부재의 하측으로 상기 파일의 내부에 외부로부터 물을 주입할 수 있는 주입공을 구비한 회전축부;
상기 파일의 내주면에 설치되어 상기 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 좌반원부 상측면을 지지하는 제1지지부재 및 이 제1지지부재보다 하측의 좌우 대칭 위치에서 상기 파일의 내주면에 설치되어 개폐부재의 우반원부 하측면을 지지하는 제2지지부재를 포함하여 이루어지며,
상기 주입공을 통해 상기 수평 상태인 개폐부재의 하측으로 상기 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 상기 개폐부재의 하측면에서 양압력(揚壓力)으로 작용하면서 상기 파일을 해저 지반으로부터 인발하는 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐부재의 좌반원부 상측면과 상기 제1지지부재 사이에 제1실링재가 개재되고, 상기 개폐부재의 우반원부 하측면과 상기 제2지지부재 사이에는 제2실링재가 개재된 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치.
제1항에 있어서,
상기 개폐부재가 수평 상태일 때 개폐부재의 좌반원부 하측면을 지지하도록 상기 파일의 외주면에 삽입되는 제1고정핀 및 이 제1고정핀에 대응하여 개폐부재의 우반원부 상측면을 지지하도록 상기 파일의 외주면에 삽입되는 제2고정핀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1고정핀 및 상기 제2고정핀 각각이 삽입되는 상기 파일의 외주면 부위에 고정 볼트가 구비되고, 상기 제1고정핀 및 상기 제2고정핀에는 각각 호울이 형성된 플랜지가 구비되어, 상기 제1고정핀 및 상기 제2고정핀을 상기 파일의 외주면에 삽입할 때 상기 플랜지를 상기 호울을 통해 상기 고정 볼트에 끼운 상태에서 너트를 상기 고정 볼트에 체결하도록 구성된 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1고정핀의 외주면과 상기 제2고정핀의 외주면은 각각 테이퍼형으로 이루어지고, 상기 제1고정핀에 의해 지지되는 상기 개폐부재의 좌반원부 하측면에 상기 제1고정핀의 외주면과 밀착되는 경사면이 형성되며, 상기 제2고정핀에 의해 지지되는 상기 개폐부재의 우반원부 상측면에 상기 제2고정핀의 외주면과 밀착되는 경사면이 형성된 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 장치.
(a) 청구항 제1항에 기재된 파일 인발 장치가 파일에 설치된 상태에서 개폐부재를 수평상태로 회전시켜 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 지지되도록 하는 단계;
(b) 상기 개폐부재에 구비된 회전축부의 주입공을 통해 개폐부재의 하측으로 상기 파일의 내부에 물을 주입하는 단계;
(c) 상기 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 상기 개폐부재의 하측면에서 양압력으로 작용하면서 상기 파일을 해저 지반으로부터 인발하고 나면, 상기 파일의 내부에 물을 주입하는 것을 중단하는 단계를 포함하여 이루어진 석션압을 이용한 파일 인발 방법.
(d) 청구항 제1항에 기재된 파일 인발 장치가 파일에 설치된 상태에서 개폐부재를 수평상태로 회전시켜 제1지지부재와 제2지지부재에 의해 지지되도록 하는 단계;
(e) 상기 개폐부재의 좌반원부 하측면을 지지하도록 상기 파일의 외주면에 제1고정핀을 삽입하고, 상기 개폐부재의 우반원부 상측면을 지지하도록 상기 파일의 외주면에 제2고정핀을 삽입하는 단계;
(f) 상기 개폐부재에 구비된 회전축부의 주입공을 통해 개폐부재의 하측으로 상기 파일의 내부에 물을 주입하는 단계;
(g) 상기 파일의 내부에 주입되는 물이 팽만함에 따라 발생하는 석션압이 상기 개폐부재의 하측면에서 양압력으로 작용하면서 상기 파일을 해저 지반으로부터 인발하고 나면, 상기 파일의 내부에 물을 주입하는 것을 중단하는 단계를 포함하여 이루어진 석션압을 이용한 파일 인발 방법.
제7항에 있어서,
상기 (e)단계에서는 제1고정핀 및 제2고정핀에 각각 형성된 플랜지의 호울을 통해, 파일의 외주면 부위에 설치된 고정 볼트를 상대로 상기 제1고정핀과 제2고정핀을 끼우면서 제1고정핀과 제2고정핀을 상기 파일의 외주면에 삽입한 뒤, 상기 고정 볼트에 너트를 체결하는 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 파일 인발 장치를 파일의 수직 방향을 따라 복수 개 설치하여, 파일이 해저 지반에 관입된 깊이에 따라 잭업 바지(B)의 선상 위치의 파일 인발 장치에 구비된 개폐부재만을 수평상태로 회전시키고, 이 개폐부재의 하측으로 파일의 내부에 물을 주입하는 것을 특징으로 하는 석션압을 이용한 파일 인발 방법.