KR101403455B1 - 해저지반 수평정착 구조를 가지는 중력식 수중기초 구조물 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 풍력발전 터빈이 구비된 풍력발전타워와 같은 해상구조물을 지지하기 위한 중력식 수중기초 구조물을 해저지반에 설치함에 있어서, 불규칙한 해저지반면에서도 설계된 수직도를 정확하게 유지한 상태로 안정적으로 설치될 수 있도록 구성된 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물과 이러한 중력식 수중기초 구조물을 시공하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에는, 통형상의 부재로 이루어진 석션본체(11) 및 상기 석션본체(11)와 연통되어 있는 석션호스(12)로 구성된 복수개의 석션관입 지지부(10)가 구비되어 있으며; 중력식 수중기초 구조물(1)을 해저지반면에 놓은 상태에서, 기울어진 각도에 따라 각각의 석션호스(12)에 의해 상기 석션본체(11)의 내부공간의 유체를 흡입 배수하여 석션본체(11)의 내부공간에 음압이 형성되도록 하여 각각의 석션본체(11)가 해저지반면으로 관입되도록 함으로써, 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가진 상태로 해저지반면에 위치하게 하고; 앵커파일(20)에 의해 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물의 시공방법과, 이러한 방법에 의해 시공되는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물이 제공된다.

Description

해저지반 수평정착 구조를 가지는 중력식 수중기초 구조물 및 그 시공방법{Underwater Base Structure for Wind Turbine Tower, and Constructing Method thereof}

본 발명은 해저지반 수평정착 구조를 가지는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 풍력발전 터빈이 구비된 풍력발전타워와 같은 해상구조물을 지지하기 위한 중력식 수중기초 구조물을 해저지반에 설치함에 있어서, 불규칙한 해저지반면에서도 설계된 수직도를 정확하게 유지한 상태로 안정적으로 설치될 수 있도록 구성된 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물과 이러한 중력식 수중기초 구조물을 시공하는 방법에 관한 것이다.

해상에 설치되는 해상구조물로는 다양한 것이 있는데 그 중에서도 최근 관심과 필요성이 급증하고 있는 것 중의 하나는 해상풍력발전을 위한 풍력발전타워이다. 풍력발전타워는 풍력발전을 위한 터빈과 날개가 상단에 구비되는 기둥형태의 구조물로서, 이러한 풍력발전타워를 해상에 설치하기 위해서는, 풍력발전타워의 하단을 지지하는 수중기초 구조물을 해저 지반에 고정하여 설치하여야 한다.

풍력발전타워를 포함하는 다양한 해상구조물을 설치하기 위하여 해저 지반에 고정 설치되는 수중기초 구조물로는 "중력식" 수중기초 구조물이 있으며, 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0039826호에는 중력식 수중기초 구조물의 일예가 개시되어 있다.

도 14에는 종래의 중력식 수중기초 구조물에 의해 풍력발전타워가 설치된 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있는데, 종래의 중력식 수중기초 구조물(1)은, 무거운 중량을 가지도록 콘크리트로 제작되며 하부에 평평한 바닥판(101)을 가지는 부재로 이루어지며, 그 상부에는 풍력발전타워(200)가 조립 결합된다. 육상에서 제작된 중력식 수중기초 구조물(1)은, 선박으로 현장에 수송된 후, 수중에 투하되어 해저지반면 위에 배치된다. 해저지반면에 중력식 수중기초 구조물(1)이 놓인 상태에서, 앵커파일을 상기 바닥판(101)에 연직하게 관통시켜 해저지반에 관입 설치함으로써 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반에 견고하게 고정 설치된다.

풍력발전타워(200)는 수직하게 설치되어야 하므로, 이를 지지하는 중력식 수중기초 구조물(1) 역시 애초에 계획된 수직도를 가지도록 해저지반면에 설치될 필요가 있다. 그런데 해저지반면은 평평하지 않고 울퉁불퉁하여 매우 불규칙한 것이 일반적이다. 도 15에는 종래의 중력식 수중기초 구조물(1)이 불규칙한 해저지반면에 놓인 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 불규칙한 해저지반면(300)에 아무런 조치 없이 중력식 수중기초 구조물(1)이 놓이게 되면, 도 15에 도시된 것처럼 중력식 수중기초 구조물(1)은 설계된 수직도를 확보할 수 없게 되고, 당연히 그 상부에 결합되는 풍력발전타워(200) 역시 수직한 상태가 될 수 없다.

도 16에는 중력식 수중기초 구조물(1)을 설치하기 전에 해저지반면을 정리하는 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도면에서 도면부호 22는 중력식 수중기초 구조물(1)을 인양하는 인양케이블(22)이다.

종래에는 해저지반면이 불규칙한 경우, 도 16에 도시된 것처럼, 잠수부와 수중중장비를 동원하여 불규칙한 해저지반면을 정리하여 평평하게 만든 후에 중력식 수중기초 구조물(1)을 평평한 해저지반면에 배치하게 된다. 그러나 이와 같이 중력식 수중기초 구조물(1)을 수중에 투하하여 배치하기에 앞서 해저지반면을 평평하게 정리하는데는 큰 비용이 소요될 뿐만 아니라, 수심이 깊은 곳의 경우에는 잠수부들의 작업에 따른 안전사고 위험이 증가하는 등, 많은 작업상의 어려움이 존재한다.

더 나아가, 해상에서의 작업에서는 공기를 단축하는 것이 바람직한데, 위와 같이 종래기술에서는 중력식 수중기초 구조물(1)의 설치 전 해저지반면의 정리작업이 필수적이고, 이러한 해저지반면 정리 작업을 위해서는 상당히 오랜 시간이 할애될 수밖에 없기 때문에 공기가 크게 지연되는 문제점이 있다. 또한 해저지반면 정리 작업이 완료될 때까지 중력식 수중기초 구조물(1)이 해상에서 대기하여야 하므로, 선박의 운용기간 및 크레인의 운용기간 역시 증가되어 공기 지연 및 비용 증가의 원인이 되고 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2013-0034755호(2013. 04. 08. 공개) 참조.

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 문제점과 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 구체적으로 풍력발전타워 등의 해상구조물을 지지하기 위한 중력식 수중기초 구조물을 해저지반면에 설치함에 있어서, 해저지반면이 불규칙한 상태일지라도 별도의 해저지반면의 정리 작업 없이도 중력식 수중기초 구조물이 계획된 수직도를 유지한 채, 앵커파일이 관통 시공될 수 있도록 해저지반면에 설치될 수 있으며, 그에 따라 해저지반면의 정리 작업에 따른 공지 지연 및 해상에서의 기다림에 따른 공기 지연을 방지할 수 있는 중력식 수중기초 구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 콘크리트 중량체로 제작되며 해저지반면 위에 배치된 후 앵커파일이 연직 관통하게 삽입되어 해저지반에 고정 설치됨으로써 해상구조물을 지지하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물로서, 해저지반면과 마주하게 되는 저면에는 복수개의 석션관입 지지부가 구비되는데; 상기 석션관입 지지부는, 통형상의 부재로서 해저지반면 방향으로의 하단은 개방되어 있고 상단은 중력식 수중기초 구조물의 저면에 결합되어 폐쇄되어 있는 석션본체와, 상기 석션본체의 비어 있는 내부공간과 연통되어 있는 석션호스로 구성되고; 해저지반면에 놓인 상태에서 기울어진 각도에 따라 각각의 석션관입 지지부에서는 석션호스에 의해 상기 석션본체의 내부공간의 유체를 흡입하여 배수함으로써 석션본체의 내부공간에 음압이 형성되도록 하여 각각의 석션본체가 해저지반면으로 관입되도록 함으로써, 중력식 수중기초 구조물이 설계된 수직도를 가지게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물이 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 목적을 달성하기 위하여, 상기한 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물을 해저지반면 위에 고정 설치하여 시공하는 방법으로서, 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물에서 해저지반면과 마주하게 되는 저면에는, 통형상의 부재로서 해저지반면 방향으로의 하단은 개방되어 있고 상단은 중력식 수중기초 구조물의 저면에 결합되어 폐쇄되어 있는 석션본체 및 상기 석션본체의 비어 있는 내부공간과 연통되어 있는 석션호스로 구성된 복수개의 석션관입 지지부가 구비되어 있으며; 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물을 수중에 투입하여 해저지반면에 놓은 상태에서, 기울어진 각도에 따라 각각의 석션관입 지지부에서 석션호스에 의해 상기 석션본체의 내부공간의 유체를 흡입하여 배수함으로써 석션본체의 내부공간에 음압이 형성되도록 하여 각각의 석션본체가 해저지반면으로 관입되도록 함으로써, 중력식 수중기초 구조물이 설계된 수직도를 가진 상태로 해저지반면에 위치하게 하고; 앵커파일을 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물에 관통시켜 해저지반에 연직하게 관입 설치함으로써, 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물이 해저지반면에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물의 시공방법이 제공된다.

위와 같은 본 발명의 중력식 수중기초 구조물과 그 시공방법에서, 각각의 석션본체가 해저지반면으로 관입된 후, 석션호스를 통해서 충전재를 석션본체의 내부로 주입하여, 석션본체가 해전지반면에 관입된 상태에서 석션본체의 내부가 충전재로 채워져 있도록 구성할 수도 있다.

본 발명에 의하면 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물을 설치함에 있어서, 미리 해저지반면을 고르게 정리하는 작업을 전혀 수행하지 않고서도, 석션관입 지지부의 석션 관입 작업에 의해 중력식 수중기초 구조물을 설계된 수직도에 맞추어 해저지반에 안정적으로 설치할 수 있게 된다.

본 발명에서는 중력식 수중기초 구조물을 설계 수직도에 맞추어서 안정적으로 유지할 때, 불규칙한 해저지반면을 정리하여 평평하게 만드는 해저지반면 정리 작업이 필요하지 않으므로 해저지반면 정리 작업을 위한 작업 잠수부 투입 및 장비의 투입이 불필요하게 되며, 그에 따라 잠수부들의 작업에 따른 안전사고 위험도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 해저지반면의 정리 작업을 위한 비용 또한 크게 절감할 수 있게 된다.

특히, 오랜 시간이 소요되는 해저지반면 정리 작업이 본 발명에서는 더 이상 필요하지 않기 때문에, 해저지반면 정리 작업으로 인한 공기의 지연을 방지할 수 있고, 해저지반면 정리 작업이 완료될 때까지 중력식 수중기초 구조물을 해상에서 대기할 필요가 없으므로 선박의 운용기간 및 크레인의 운용기간도 줄일 수 있게 되어, 전체적인 공기감소 및 시공비절감 효과가 발휘된다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물을 바라보는 방향을 달리하여 도시한 개략적인 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물의 개략적인 저면도이다.
도 5는 본 발명의 중력식 수중기초 구조물의 저면에 구비된 석션관입 지지부에 대한 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 중력식 수중기초 구조물을 인양하여 수중에 투입한 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 7은 도 6의 상태에 후속하여 수중 투입 초기에 본 발명의 중력식 수중기초 구조물이 불규칙한 해저지반면 위에 단순히 놓여 있는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 8 및 도 9는 각각 석션관입 지지부의 관입 작업에 의해 본 발명의 중력식 수중기초 구조물이 설계된 수직도를 가지게 되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 10은 수평한 상태를 유지한 상태로 배치된 본 발명의 중력식 수중기초 구조물을 앵커파일로 고정시키는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 11은 도 10에 후속하여 앵커파일의 관입이 완료되어 본 발명의 중력식 수중기초 구조물이 고정된 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 12는 본 발명에서 충전재를 석션본체의 내부로 주입하여 석션본체를 다시 해저지반면 밖으로 뽑아내는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 13은 본 발명에서 중력식 수중기초 구조물의 저면과 해저지반면 사이의 공간에 충전재가 채워진 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 14는 종래의 중력식 수중기초 구조물에 의해 풍력발전타워가 설치된 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 15는 종래의 중력식 수중기초 구조물이 불규칙한 해저지반면에 놓인 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 16은 종래기술에서 중력식 수중기초 구조물을 설치하기 전에 해저지반면을 정리한 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다. 특히, 본 명세서 전체에서 편의상 해상에서의 풍력발전터빈을 설치하기 위한 풍력발전타워를 본 발명의 수중기초 구조물의 상부에 설치되는 해상구조물의 일예로서 예시하여 설명하고 있으나, 본 발명에 설치될 수 있는 해상구조물은 이와 같은 풍력발전타워에 한정되는 것은 아니다. 한편, 중력식 수중기초 구조물의 상부에는 풍력발전타워 등이 설치되고 이러한 풍력발전타워 등은 일반적으로 수직하게 세워져 설치되므로, 중력식 수중기초 구조물은 풍력발전타워 등이 수직하게 설치될 수 있도록 해저지반면 위에서 수평하게 위치하여야 한다. 본 명세서에서는 편의상 이와 같이 풍력발전타워 등이 수직하게 설치될 수 있도록 중력식 수중기초 구조물이 해저지반면 위에서 수평하게 위치하는 것을 "중력식 수중기초 구조물이 설계된 수직도를 가진다"는 표현으로 설명하였다.

도 1 및 도 2에는 각각 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물(1)의 개략적인 사시도가 바라보는 방향을 달리하여 각각 도시되어 있다. 도 3에는 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물(1)의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 4에는 도 2에 도시된 본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물(1)의 개략적인 저면도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에 구비된 석션관입 지지부(10)에 대한 도 2의 선 A-A에 따른 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도면에서 중력식 수중기초 구조물(1)의 상면은 단순한 평면으로 간략화하여 도시하였다.

본 발명에 따른 중력식 수중기초 구조물(1)은 무거운 중량을 가지도록 콘크리트 등으로 제작된 부재로서, 그 상부에는 풍력발전타워가 조립 결합되어 연직하게 세워져 설치된다.

구체적으로 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)은, 통형상의 콘크리트 중량체로 이루어질 수 있는데, 그 저면에 복수개의 석션관입 지지부(10)가 구비되어 있는 구성을 가진다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 중력식 수중기초 구조물(1)은 상부로 갈수록 단면이 작아지는 원추형의 콘크리트 구조체로 이루어져 있으며, 후술하는 것처럼 앵커파일(20)의 관통 삽입을 위하여 플랜지 형태의 평평한 바닥판(101)을 가지고 있다. 그러나 플랜지 형태의 바닥판(101)은 반드시 구비되어야만 하는 것은 아니고 필요에 따라서는 도 3에 도시된 실시예처럼 생략될 수 있다.

본 발명에서는 도 1 내지 도 5에 도시된 것처럼, 해저지반면과 마주하게 되는 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에는 복수개의 석션관입 지지부(10)가 구비되는데, 상기 석션관입 지지부(10)는, 통형상의 부재로서 해저지반면 방향으로의 하단은 개방되어 있고 상단은 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에 결합되어 폐쇄되어 있는 석션본체(11)와, 상기 석션본체(11)의 비어 있는 내부공간과 연통되는 석션호스(12)로 구성된다. 상기 석션호스(12)는 석션본체(11)의 비어 있는 내부공간의 유체를 흡입하여 배수하여 내부공간을 비움으로써 석션본체(11)의 내부공간에 음압(陰壓)이 형성되도록 하는 부재로서, 필요에 따라서는 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면에 설치된 이후에 상기 석션본체(11)의 내부공간으로 콘크리트나 모르타르 등의 충전재를 주입하는데 이용될 수도 있다.

상기 석션본체(11)는 도 2 및 도 4에 도시된 것처럼 원통형상으로 이루어질 수도 있지만, 상기 석션본체(11)의 통형상은 이와 같은 원통형상에 한정되지 아니하며, 사각형 단면을 가지는 사각통형상으로 이루어지거나, 기타 오각형 통형상, 육각형 통형상, 타원형 통형상 등 다양한 단면형태를 가지는 통형상으로 이루어질 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에는 통형상의 석션본체(11)가 해저지반면을 향하여 소정 길이를 가지고 돌출된 형태로 구비되어 있다. 이 때 상기 통형상의 석션본체(11)는 도 4에 도시된 것처럼 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에서 원주를 따라 복수개가 간격을 두고 배열될 수 있다. 물론 석션본체(11)가 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에 배열된 형태는 도면에 예시된 것과 같은 원형으로 한정되지 아니하며, 다양한 배열을 가지고 복수개의 석션본체(11)가 설치될 수도 있다. 도면에서 도면부호 21은 상기 중력식 수중기초 구조물(1)을 연직하게 관통하는 구멍으로 이루어진 앵커말뚝 설치공(21)이다.

다음에서는 위와 같은 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)을 해저지반면에 설치하는 시공방법에 대해 설명한다. 도 6에는 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)을 인양하여 수중에 투입한 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있고, 도 7에는 도 6의 상태에 후속하여 수중 투입 초기에 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)이 불규칙한 해저지반면 위에 단순히 놓여 있는 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있으며, 석션관입 지지부(10)의 석션 동작에 의해, 중력식 수중기초 구조물(1)이 불규칙한 해저지반면 위에서도 설계된 수직도를 유지한 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 편의상 도 6 및 도 7, 그리고 후술하는 도 8 내지 도 11에서 석션관입 지지부(10)의 석션본체(11)는 단면 상태로 도시하였으며, 중력식 수중기초 구조물(1)의 상부에 결합되는 풍력발전타워는 도시를 생략하였다.

도 6에 도시된 것처럼, 해상으로 운송된 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)은 크레인에 연결된 인양케이블(22)에 매달린 채로 수중에 투입된다. 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)은 그 저면에서 석션본체(11)가 돌출되어 있으므로, 수중에 투입된 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)은 도 7에 도시된 것처럼 석션본체(11)의 하단이 해저지반면(300)에 닿게 된다. 이 때 도면에 도시된 것처럼 해저지반면(300)이 불규칙한 경우에는, 수중에 투입된 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면 위에 단순히 놓여 있더라도, 해저지반면(300)의 불규칙한 형상으로 인하여 중력식 수중기초 구조물(1)은 수직도를 유지하지 못한 채 기울어지게 된다.

중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면(300)에 놓인 후에는, 석션관입 지지부(10)들이 해저지반면(300)에 관입되면서 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지게 된다. 해저지반면(300)은 일반적으로 연약한 지반으로 이루어져 있으므로, 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면 위에 놓이게 되면 중력식 수중기초 구조물(1)의 무게에 의해 석션본체(11)의 개방된 하단은 일정 깊이로 해저지반면(300)을 파고들게 되며, 그에 따라 석션본체(11)의 하단은 해저지반면(300)의 지반에 의해 막히게 되고 석션본체(11)의 내부공간은 실질적으로 밀폐된 상태가 된다.

이러한 상태에서 석션본체(11)에 석션호스(12)를 통해서 석션본체(11)의 내부공간에 존재하는 물을, 석션본체(11)의 외부로 배수함으로써 석션본체(11)의 내부공간에 음압이 형성되도록 한다. 이와 같이 석션본체(11)의 내부공간에 음압이 형성되면 수압에 의해 하향의 가압력이 작용하게 되고, 그에 따라 석션본체(11)가 더욱 해저지반면(300)으로 파고들어가는 석션관입이 이루어진다.

도 8 및 도 9에는 각각 석션관입 지지부(10)의 관입 작업에 의해 본 발명의 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지게 되는 과정을 순차적으로 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도 8 및 도 9에서 점선은 움직이기 전의 상태를 보여주는 것이다.

본 발명에서는 복수개의 석션관입 지지부(10) 각각에 대해, 개별적으로 각각의 석션본체(11)에 대해 해저지반면(300) 관입 속도 및 관입 깊이를 조절하면서 위와 같은 석션관입 작업을 수행함으로써, 도 9에 도시된 것처럼 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지도록 만들게 된다. 즉, 중력식 수중기초 구조물(1)의 기울어진 각도를 센서 등에 의하여 측정하면서, 해저지반면으로의 관입이 더 필요한 위치에서는 석션본체(1)의 관입 속도 및 관입 깊이를 더 증가시키도록 각각의 석션본체(11)의 관입 속도를 조절함과 동시에 관입 깊이도 조절함으로써, 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지도록 만들게 되는 것이다. 이러한 석션관입 지지부(10)의 석션에 대한 제어는 잠수부가 수중에서 직접 중력식 수중기초 구조물(1)의 수평상태를 육안이나 센서 등을 통해서 확인하면서 수행할 수 있지만, 해상에서 작업자가 원격으로 수행할 수도 있다.

위와 같은 각각의 석션관입 지지부(10)에 대한 개별적인 석션관입 작업을 통해서 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지게 되면, 후속하여 앵커파일(20)을 앵커말뚝 설치공(21)에 관통시켜 해저지반에 연직하게 관입 설치함으로써, 중력식 수중기초 구조물(1)이 앵커파일(20)에 의해 견고하게 해저지반면에 고정되도록 한다. 도 10에는 수평한 상태를 유지한 상태로 배치된(설계된 수직도를 가지도록 배치된) 중력식 수중기초 구조물(1)에 앵커파일(20)을 관입시키는 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있고, 도 11에는 앵커파일(20)의 관입이 완료되어 중력식 수중기초 구조물(1)이 고정된 상태를 보여주는 개략도가 도시되어 있다.

미리 해저지반면을 고르게 정리하는 작업을 전혀 수행하지 않고, 위와 같은 석션관입 지지부(10)의 석션관입 작업에 의해 중력식 수중기초 구조물(1)을 설계된 수직도에 맞추어 안정적으로 유지한 상태에서, 도 10 및 도 11에 도시된 것처럼 앵커파일(20)의 관통 및 지반 관입에 의해 중력식 수중기초 구조물(1)을 견고하게 고정시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같이 앵커파일(20)에 의한 고정 설치에 앞서 중력식 수중기초 구조물(1)을 설계 수직도에 맞추어서 안정적으로 유지할 때, 본 발명에서는, 불규칙한 해저지반면을 정리하여 평평하게 만드는 해저지반면 정리 작업이 필요하지 않으며, 따라서 해저지반면 정리 작업을 위한 작업 잠수부 투입 및 장비의 투입이 불필요하게 되며, 그에 따라 잠수부들의 작업에 따른 안전사고 위험도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 해저지반면 정리작업을 위한 비용 또한 크게 절감할 수 있게 된다.

특히, 오랜 시간이 소요되는 해저지반면 정리 작업이 본 발명에서는 더 이상 필요하지 않기 때문에, 해저지반면 정리 작업으로 인한 공기의 지연을 방지할 수 있고, 해저지반면 정리 작업이 완료될 때까지 중력식 수중기초 구조물(1)을 해상에서 대기할 필요가 없으므로, 선박의 운용기간 및 크레인의 운용기간도 줄일 수 있게 되어, 전체적인 공기감소 및 시공비절감 효과가 발휘된다.

한편, 각각의 석션관입 지지부(10)에 대해 석션본체(11)의 해저지반면(300) 관입 속도 및 관입 깊이를 조절하여 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지도록 만드는 과정에서, 석션본체(11)의 석션만으로 중력식 수중기초 구조물(1)의 수평유지가 어려울 경우에는, 석션호스(12)를 통해서 콘크리트나 모르타르 등의 충전재를 석션본체(11)의 내부로 주입하여, 과도하게 관입된 석션본체(11)를 다시 해저지반면 밖으로 뽑아내는 작업을 수행할 수 있다. 도 12에는 충전재를 석션본체(11)의 내부로 주입하여 석션본체(11)를 다시 해저지반면 밖으로 뽑아내는 상태를 보여주는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 12에 도시된 것처럼, 필요한 경우에는 일부 석션본체(11) 내로 충전재(15)를 주입하여 충전재(15)의 주입 압력에 의해 해당 석션본체(11)가 다시 해저지반면 밖으로 뽑아져 나오게 함으로써 중력식 수중기초 구조물(1)이 수평하게 배치되어 설계된 수직도를 가지도록 할 수 있는 것이다. 도 12에서 점선은 충전재를 주입하기 전에 기울어진 상태를 보여주는 것이다. 편의상 도 12 및 후술하는 도 13에서도 석션관입 지지부(10)의 석션본체(11)는 단면 상태로 도시하였다.

더 나아가, 필요한 경우에는 석션호스(12)를 통해서 주입된 충전재가 석션본체(11)의 외부로 배출되도록 하거나 또는 석션본체(11) 사이에 별도의 석션호스(12)를 설치하고 석션호스(12)로 충전재(15)를 주입하여, 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면과 해저지반면(300) 사이의 공간에 충전재(15)가 채워지도록 함으로써, 앵커파일(20)의 관입에 의해 중력식 수중기초 구조물(1)이 견고하게 고정되기 전까지 중력식 수중기초 구조물(1)이 수평한 상태를 더욱 안정적으로 유지하게 만들 수도 있다. 도 13에는 이와 같이 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면과 해저지반면(300) 사이의 공간에 충전재(15)가 채워진 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다.

1: 중력식 수중기초 구조물
10: 석션관입 지지부
11: 석션본체
12: 석션호스

Claims (4)

1. 콘크리트 중량체로 제작되며 해저지반면 위에 배치된 후 앵커파일(20)이 연직 관통하게 삽입되어 해저지반에 고정 설치됨으로써 해상구조물을 지지하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)로서,
   해저지반면과 마주하게 되는 저면에는 복수개의 석션관입 지지부(10)가 구비되는데;
   상기 석션관입 지지부(10)는, 통형상의 부재로서 해저지반면 방향으로의 하단은 개방되어 있고 상단은 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에 결합되어 폐쇄되어 있는 석션본체(11)와, 상기 석션본체(11)의 비어 있는 내부공간과 연통되어 있는 석션호스(12)로 구성되고;
   해저지반면에 놓인 상태에서 기울어진 각도에 따라 각각의 석션관입 지지부(10)에서는 석션호스(12)에 의해 상기 석션본체(11)의 내부공간의 유체를 흡입하여 배수함으로써 석션본체(11)의 내부공간에 음압이 형성되도록 하여 각각의 석션본체(11)가 해저지반면으로 관입되도록 함으로써, 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가지게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물.
   
2. 제1항에 있어서,
   각각의 석션본체(11)가 해저지반면으로 관입된 후, 석션호스(12)를 통해서 충전재가 석션본체(11)의 내부로 주입되어 상기 석션본체(11)의 내부에 충전재가 채워져 있는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물.
   
3. 콘크리트 중량체로 제작되어 해상구조물을 지지하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)을 해저지반면 위에 고정 설치하여 시공하는 방법으로서,
   상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)에서 해저지반면과 마주하게 되는 저면에는, 통형상의 부재로서 해저지반면 방향으로의 하단은 개방되어 있고 상단은 중력식 수중기초 구조물(1)의 저면에 결합되어 폐쇄되어 있는 석션본체(11) 및 상기 석션본체(11)의 비어 있는 내부공간과 연통되어 있는 석션호스(12)로 구성된 복수개의 석션관입 지지부(10)가 구비되어 있으며;
   상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)을 수중에 투입하여 해저지반면에 놓은 상태에서, 기울어진 각도에 따라 각각의 석션관입 지지부(10)에서 석션호스(12)에 의해 상기 석션본체(11)의 내부공간의 유체를 흡입하여 배수함으로써 석션본체(11)의 내부공간에 음압이 형성되도록 하여 각각의 석션본체(11)가 해저지반면으로 관입되도록 함으로써, 중력식 수중기초 구조물(1)이 설계된 수직도를 가진 상태로 해저지반면에 위치하게 하고;
   앵커파일(20)을 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)에 관통시켜 해저지반에 연직하게 관입 설치함으로써, 상기 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물(1)이 해저지반면에 고정되도록 하는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물의 시공방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   각각의 석션본체(11)가 해저지반면으로 관입된 후, 석션호스(12)를 통해서 충전재를 석션본체(11)의 내부로 주입하여 채우는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 해상구조물 설치용 중력식 수중기초 구조물의 시공방법.

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