KR101439759B1 - 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법의 바람직한 일 실시 예는 (a) 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며, 상단부에 고리가 형성되는 계선 앵커의 상단부 고리에 계선줄을 결합하고, 내부가 비어 있고 상부가 막힌 강관 형태로 상단부에 인양줄이 결합되고 상부 일측에 수중펌프가 형성된 흡입식 강관의 하단부에 계선줄이 흡입식 강관의 측면에 밀착이 되도록 하여 계선 앵커를 하부면이 수직이 되도록 하여 고정하는 단계; (b) 계선 앵커가 고정된 흡입식 강관을 수중에 인입하여 하강시키고 흡입식 강관의 자중으로 흡입식 강관과 동시에 계선 앵커를 관입하는 단계; (c) 해저 지반에 일정 깊이로 관입된 흡입식 강관을 수중펌프를 가동하여 흡입식 강관 내부의 물을 배출시켜 흡입식 강관을 목표한 깊이까지 추가로 관입하는 단계; (d) 인양줄을 인양하여 계선 앵커만 놔둔 채 흡입식 강관을 제거하는 단계; (e) 계선줄을 긴장시켜 계선 앵커의 위치를 보정하는 단계;로 이루어져, 흡입식 강관의 하단부에 계선 앵커를 고정하여 동시에 관입하고 흡입식 강관만을 제거하도록 하여, 고가의 흡입식 강관을 반복하여 재사용이 가능하여 매우 경제적이며, 일반 계선 앵커를 사용함에도 목표한 정확한 위치와 깊이에 시공이 가능하고, 흡입식 강관과는 달리 하나의 설치 선박만으로 흡입식 강관에 비하여 여러 개의 계선 앵커의 설치가 가능한 매우 유용한 효과가 있다.

Description

흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법{Mooring anchor fixing method using suction pile}

본 발명은 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바다에 부유하는 구조물이나 석유시추 구조물 등과 같이 해상에 설치되는 구조물을 고정하거나 구속하기 위하여 해저 지반에 관입 설치되는 기초를, 흡입식 강관을 이용하여 계선 앵커를 해저지반 속의 목표한 설치 위치와 설치 깊이에 정확하고 안정적으로 관입하여 설치할 수 있도록 한 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법에 관한 것이다.

일반적으로 부유식 구조물과 계선줄로 연결되어 기초로 사용되는 방법으로는 흡입식 강관과 앵커(Vertical Loaded Anchor)를 이용하였으나, 흡입식 강관은 목표한 위치와 목표한 깊이에 정확하게 설치할 수 있으나 한번 관입되면 재사용이 불가능하여 부유식 구조물의 기초가 설치되는 부분마다 모두 고가의 흡입식 강관을 설치해야 하기 때문에 시공 비용이 과대하게 소요되는 문제점이 있었으며, 앵커는 흡입식 강관과는 달리 매우 경제적이나 목표한 위치와 목표한 깊이에 정확하게 설치가 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제1220056호 "후크 돌출형 석션 파일 앵커 및 그 시공방법"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 도 2에서와 같이 "해저 지반에 관입되는 석션 파일 앵커(1)로서, 통형상을 가지고 있고 내부에 중공이 형성되어 있는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 외부에 수직하게 돌출되어 구비되고 두께를 가지는 판 형상의 외부플랜지(20)를 포함하여 구성되며; 상기 외부플랜지(20)의 내부에는, 상기 외부플랜지(20)의 측면에 형성된 돌출공(31)과 연통하여 슬라이딩 통로(32)가 형성되어 있되, 상기 슬라이딩 통로(32)는 상기 돌출공(31)으로부터 시작하여 상부로 굴곡되는 원호형상으로 이루어져 있고; 상기 슬라이딩 통로(32)에는, 상기 슬라이딩 통로(32)의 형상에 대응되는 원호 형상을 가지도록 길게 연장되는 형상을 가지고 있고 석션 파일 앵커(1)가 해저 지반에 관입되는 과정에서는 단부가 외부플랜지(20)의 외부로 돌출되지 않도록 상기 슬라이딩 통로(32) 내부에 내장되어 위치하고 있다가 석션 파일 앵커(1)가 해저 지반에 관입된 상태가 되면 가압력에 의해 움직여서 외부플랜지(20)의 측면으로 돌출되어 해저 지반에 박히게 되는 후크부재(30)와, 상기 후크 부재(30)의 후방에서 상기 후크 부재(30)에 대해 가압력을 가하는 진출부재(40)가 내장되어 있으며; 상기 슬라이딩 통로(32)에서 내측 단부에는 상기 후크 부재(30)의 후단 뒤쪽으로 오목한 설치부(33)가 형성되어 있어, 상기 진출부재(40)가 상기 오목한 설치부(33)에 배치되어 있어서; 석션 파일 앵커(1)가 해저 지반의 지면에 닿아 본체(10)의 하단이 해저 지반에 관입된 상태에서 상기 진출부재(40)가 후크 부재(30)의 후방을 가압력으로 밀게 되고, 상기 후크 부재(30)는 외부플랜지(20) 내부의 슬라이딩 통로(32)를 따라 슬라이딩되면서 이동하여 그 단부가 외부플랜지(20)의 측면에 형성된 돌출공(31)을 통해서 외부플랜지(20)의 측면 외부로 돌출되어 해저 지반에 측면방향으로 박히게 되는 구성을 가지는 것을 특징으로 하는 석션 파일 앵커."을 제안한다.

그러나 상기 배경기술은 석션 파일의 인발저항력을 증가시키기는 하지만, 부유식 구조물의 기초가 설치되는 부분마다 모두 고가의 석션 파일을 설치해야 하기 때문에 시공 비용이 과대하게 소요되는 문제점이 있었다.

특허등록 제1220056호 "후크 돌출형 석션 파일 앵커 및 그 시공방법"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 흡입식 강관의 하단부에 계선 앵커를 고정하여 동시에 관입하고 흡입식 강관만을 제거하도록 하여, 고가의 흡입식 강관을 반복하여 재사용이 가능하여 매우 경제적이며, 일반 계선 앵커를 사용함에도 목표한 정확한 위치와 깊이에 시공이 가능하고, 흡입식 강관과는 달리 하나의 설치 선박만으로 흡입식 강관에 비하여 여러 개의 계선 앵커의 설치가 가능한 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 (a) 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며, 상단부에 고리가 형성되는 계선 앵커의 상단부 고리에 계선줄을 결합하고, 내부가 비어 있고 상부가 막힌 강관 형태로 상단부에 인양줄이 결합되고 상부 일측에 수중펌프가 형성된 흡입식 강관의 하단부에 계선줄이 흡입식 강관의 측면에 밀착이 되도록 하여 계선 앵커를 하부면이 수직이 되도록 하여 고정하는 단계; (b) 계선 앵커가 고정된 흡입식 강관을 수중에 인입하여 하강시키고 흡입식 강관의 자중으로 흡입식 강관과 동시에 계선 앵커를 관입하는 단계; (c) 해저 지반에 일정 깊이로 관입된 흡입식 강관을 수중펌프를 가동하여 흡입식 강관 내부의 물을 배출시켜 흡입식 강관을 목표한 깊이까지 추가로 관입하는 단계; (d) 인양줄을 인양하여 계선 앵커만 놔둔 채 흡입식 강관을 제거하는 단계; (e) 계선줄을 긴장시켜 계선 앵커의 위치를 보정하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 제공하고자 한다.

또한, 흡입식 강관의 상부에서 계선줄과 인양줄을 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며, 상단부에 고리가 형성된 연결부재의 고리에 동시에 구속하도록 고정시켜 놓고, (d) 단계에서, 연결부재의 고리에 고정된 인양줄을 푼 다음 흡입식 강관을 제거하는 것을 특징으로 하는 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 제공하고자 한다.

또한, 연결부재는 일정한 무게를 갖도록 형성하여 무게추의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 제공하고자 한다.

본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법은 흡입식 강관의 하단부에 계선 앵커를 고정하여 동시에 관입하고 흡입식 강관만을 제거하도록 하여, 고가의 흡입식 강관을 반복하여 재사용이 가능하여 매우 경제적이며, 일반 계선 앵커를 사용함에도 목표한 정확한 위치와 깊이에 시공이 가능하고, 흡입식 강관과는 달리 하나의 설치 선박만으로 흡입식 강관에 비하여 여러 개의 계선 앵커의 설치가 가능한 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 시공순서대로 도시한 시공순사도이다.
도 2는 종래의 석션 파일 앵커의 개략적인 사시도이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시 예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법은 흡입식 강관(20)의 하단부에 계선 앵커(10)를 고정하여 흡입식 강관(20)과 계선 앵커(10)를 동시에 관입한 후, 흡입식 강관(20)만을 제거하도록 하여, 계선 앵커(10)를 목표한 정확한 위치와 깊이에 시공하도록 한다.

이하 도면을 참조하여, 본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법을 시공순서대로 도시한 시공순서도이다.

우선, 도 1a에 도시된 바와 같이, 계선 앵커(10)의 상단부 고리(11)에 계선줄(1)을 결합하고, 인양줄(21)이 결합된 흡입식 강관(20)의 하단부에 계선 앵커(10)를 고정 구성한다(a).

계선 앵커(10)는 흡입식 강관(20)의 하단부에 고정되는데, 이는 흡입식 강관(20)의 관입시 계선 앵커(10)가 동시에 관입이 되도록 하는 거이다.

이때, 계선 앵커(10)는 상하단부가 넓고 상단부가 좁은 형상이기 때문에, 평탄면인 하부면이 하부로 향하도록 흡입식 강관(20)의 하부에 고정되면, 관입이 용이하지 않기 때문에, 계선 앵커(10)의 하부면이 수직으로 향하도록 하여 계선 앵커(10)의 일측면이 해저 지반(G) 방향으로 향해 있도록 하여 관입이 용이하도록 한다. 계선 앵커(10)를 흡입식 강관(20)에 고정시에는 계선 앵커(10)의 측면부에 흡입식 앵커(20)의 하단부가 얹혀져 가압이 가능하도록 하는 형상으로 계선 앵커(10)의 일부분이 흡입식 강관(20)의 하단부의 내측면에 인입되도록 고정하여도 된다.

본 발명에 사용되는 계선 앵커(10)는 다양한 형태의 앵커를 사용할 수 있으며, 특히 본 발명에서는 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며, 상단부에 고리(11)가 형성되는 계선 앵커(10)의 상단부 고리(11)가 형성된다.

계선 앵커(10)는 육면체 형상등 다양한 단면을 가질 수 있으나, 하부면이 평탄면을 갖도록 하여, 해저 지반에 안정적으로 안착되도록 한다.

또한, 계선 앵커(10)의 하부면에서 상부면으로 갈수록 좁아지는 형상으로 형성하여, 무게중심이 계선 앵커(10)의 하부에 위치하도록 하며, 계선 앵커(10)를 수직으로 세워서 흡입식 강관(20)의 하부에 구성하여 동시에 관입하기 때문에 계선 앵커(10)를 수직으로 세웠을 경우에는 하부가 좁고 상부가 넓어 해저 지반(G)으로의 관입이 용이하도록 한다.

계선 앵커(10)의 상단부에는 고리(11)가 형성되도록 하여, 계선줄(1)의 결합이 용이하도록 할 수 있다.

계선줄(1)은 부유식 구조물에 일단이 고정되고, 타단이 계선 앵커(10)에 고정되어, 부유식 구조물을 계선 앵커(10)에 고정하여 계선이 가능하도록 하는 것이다.

본 발명의 흡입식 강관(20)은 주로 해상에서 사용되는 일반적인 흡입식 강관(Suction pile)과 동일한 형상으로, 컵을 뒤집어 놓은 것은 형상으로 상부가 막혀 있으며 상부에 수중펌프(22)가 형성되어 있다.

또한, 흡입식 강관(20)의 상단 중앙부에는 인양을 위하여 인양줄(21)이 결합구성되어 있으며, 인양줄(21)과의 결합을 용이하게 하기 위하여 고리부를 구성할 수도 있다.

인양줄(21)은 흡입식 강관(20)을 인양할 때 사용되는 것으로, 흡입식 강관(20)의 상단부의 중앙에 결합되는 것이 바람직하다.

흡입식 강관(20)의 하부에 계선 앵커(10)를 고정하고, 계선줄(1)은 흡입식 강관(20)의 측면에 밀착하도록 하여 흡입식 강관(20)의 관입시 방해받거나 이탈하지 않도록 한다. 이때, 흡입식 강관(20)의 상단부에서, 계류줄(1)을 인양줄(21)에 고정하여 계선줄(1)을 흡입식 강관(20)의 측면에 밀착시키도록 한다.

계류줄(1)을 인양줄(21)에 고정시킬 때에는 별도의 연결부재(2)를 사용하여 고정하도록 할 수 있으며, 연결부재(2)는 추후, 관입된 계선 앵커(10)의 상부에서 해저 지반(G)의 표면에 안착되어 계류줄(1)의 장력을 조절하도록 할 수 있다.

즉, 연결부재(2)는 일정한 중량을 갖도록 하여 무게추의 역할을 하도록 하는 것이다.

연결부재(2)는 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며 상단부에 고리(2a)가 형성되도록 할 수 있다.

연결부재(2)는 해저 지반 상에서 무게추의 역할을 하게 되기 때문에 안정적인 안착을 위하여 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되는 것이다.

상단부에 형성된 고리(2a)는 인양줄(21)과 계류줄(1)을 동시에 구속하도록 형성되며, 형상이나 크기 등의 제한이 없이 다양한 형상으로 형성될 수 있다.

이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 계선 앵커(10)가 고정된 흡입식 강관(10)을 수중에 인입하여 하강시키고 흡입식 강관(20)의 자중으로 흡입식 강관(20)과 동시에 계선 앵커(10)를 관입한다(b).

흡입식 강관(20)을 수중에 인입하여 계선 앵커(10)가 설치될 목표 위치에 하강시키게 되면, 흡입식 강관(20)의 자중에 의하여 해저 지반(G)의 일정 깊이까지 관입이 되게 되며, 흡입식 강관(20)의 관입에 의하여, 흡입식 강관(20)의 하단부에 고정된 계선 앵커(10)도 일정 깊이까지 관입이 되게 되는 것이다.

이후, 도 1c에 도시된 바와 같이, (b)단계에서 해저 지반(G)에 일정 깊이로 관입된 흡입식 강관(20)을 수중펌프(22)를 가동하여 흡입식 강관(20) 내부의 물을 배출시켜 흡입식 강관(20)을 목표한 깊이까지 추가로 관입한다(c).

흡입식 강관(20)은 상부에 수중펌프(22)가 구성되어 있는데, 수중펌프(22)를 가동시키면, 흡입식 강관(20) 내부의 물이 외부로 배출되게 된다. 이때 배출된 흡입식 강관(20) 속의 물은 같은 위치의 외부보다 압력이 낮아지게 되며, 그만큼 흡입식 강관(20)의 상부에 하중으로 작용하게 된다. 또한, 흡입식 강관(20) 밖의 물이 내부로 유입되면서 흡입식 강관(20) 벽면의 마찰이 감소하게 되고, 그 결과로 수압저하에 의한 상부의 수압 그리고 흡입식 강관(20) 주변벽의 마찰 감소로 인하여 흡입식 강관(20)이 지반에 매입되게 되는 것이다.

따라서, 흡입식 강관(20)의 하단부에 고정되어 있는 계선 앵커(10)도 흡입식 강관(20)과 동시에 해저 지반(G)의 목표한 깊이까지 관입되게 된다.

이후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 인양줄(21)을 인양하여 계선 앵커(10)만 놔둔 채 흡입식 강관(20)을 제거 한다(d).

인양줄(21)에 계류줄(1)이 구속되어 있기 때문에, 계류줄(1)을 인양줄(21)과 분리시킨 후 흡입식 강관(20) 만을 수중에서 외부로 인양하에 제거한다.

만약 연결부재(2)를 이용하여 인양줄(21)과 계류줄(1)을 구속하였다면, 연결부재(2)에서 인양줄(21)만 고리(2a)에서 풀어내고 흡입식 강관(20)을 인양한다.

인양줄(21)을 고리에서 풀어내는 과정은 (c)단계에서 미리 진행하여도 된다.

이와 같이 흡입식 강관(20)을 제거하게 되면, 계선 앵커(10)는 해저 지반(G)의 일정 깊이에 관입된 채로 남게 되고, 연결부재(2)는 해저 지반(G) 상부에 가라앉게 된다.

이후, 도 1e에 도시된 바와 같이, 계선줄(1)을 긴장시켜 계선 앵커(10)의 위치를 보정한다(e).

계선 앵커(10)는 하부면이 수직으로 위치한 상태로 해저 지반에 고나입되어 있기 때문에, 계선줄(1)을 긴장하여 계선 앵커(10)의 하부면이 하부로 가도록 하여 안정적으로 안착이 되도록 한다.

상기와 같은 본 발명의 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법은 흡입식 강관의 하단부에 계선 앵커를 고정하여 동시에 관입하고 흡입식 강관만을 제거하도록 하여, 고가의 흡입식 강관을 반복하여 재사용이 가능하여 매우 경제적이며, 일반 계선 앵커를 사용함에도 목표한 정확한 위치와 깊이에 시공이 가능하고, 흡입식 강관과는 달리 하나의 설치 선박만으로 흡입식 강관에 비하여 여러 개의 계선 앵커의 설치가 가능한 매우 유용한 효과가 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 계선줄
2 : 연결부재
2a : 고리
10 : 계선 앵커
11 : 고리
20 : 흡입식 강관
21 : 인양줄
22 : 수중펌프

Claims (3)

1. (a) 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며, 상단부에 고리(11)가 형성되는 계선 앵커(10)의 상단부 고리(11)에 계선줄(1)을 결합하고,
   내부가 비어 있고 상부가 막힌 강관 형태로 상단부에 인양줄(21)이 결합되고 상부 일측에 수중펌프(22)가 형성된 흡입식 강관(20)의 하단부에 계선줄(1)이 흡입식 강관(20)의 측면에 밀착이 되도록 하여 계선 앵커(10)를 하부면이 수직이 되도록 하여 고정하는 단계;
   (b) 계선 앵커(10)가 고정된 흡입식 강관(10)을 수중에 인입하여 하강시키고 흡입식 강관(20)의 자중으로 흡입식 강관(20)과 동시에 계선 앵커(10)를 관입하는 단계;
   (c) 해저 지반(G)에 일정 깊이로 관입된 흡입식 강관(20)을 수중펌프(22)를 가동하여 흡입식 강관(20) 내부의 물을 배출시켜 흡입식 강관(20)을 목표한 깊이까지 추가로 관입하는 단계;
   (d) 인양줄(21)을 인양하여 계선 앵커(10)만 놔둔 채 흡입식 강관(20)을 제거하는 단계;
   (e) 계선줄(1)을 긴장시켜 계선 앵커(10)의 위치를 보정하는 단계;를 포함하며,
   (a) 단계에서,
   흡입식 강관(20)의 상부에서 계선줄(1)과 인양줄(21)을, 하부면이 평탄면이고 상기 하부면에 접하는 측면 중 적어도 일측면이 경사면으로 이루어져 하부면을 향할수록 단면적이 넓어지는 형태로 구성되며 상단부에 고리(2a)가 형성된 연결부재(2)의 고리(2a)에 동시에 구속하도록 고정시켜 놓고,
   (c) 또는 (d) 단계에서,
   연결부재(2)의 고리(2a)에 고정된 인양줄(21)을 푸는 것을 특징으로 하는 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   연결부재(2)는 일정한 무게를 갖도록 형성하여 무게추의 역할을 하도록 하는 것을 특징으로 하는 흡입식 강관을 이용한 해저지반 계선 앵커 관입공법.

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