KR101595490B1 - Support concrete structure construction method - Google Patents

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KR101595490B1
KR101595490B1 KR1020130098305A KR20130098305A KR101595490B1 KR 101595490 B1 KR101595490 B1 KR 101595490B1 KR 1020130098305 A KR1020130098305 A KR 1020130098305A KR 20130098305 A KR20130098305 A KR 20130098305A KR 101595490 B1 KR101595490 B1 KR 101595490B1
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(주)동명기술공단종합건축사사무소
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    • E02B2017/0091Offshore structures for wind turbines

Abstract

지반(수중포함)에 신속하게 기초구조물을 설치할 수 있으면서도 하중지지능력을 충분히 확보할 수 있는 지지구조물용 기초부 시공방법에 관한 것으로서, 상기 시공방법은 가이드관이 관통되도록 형성된 지지구조물용 기초부를 제작하여 지반에 안착시키는 단계; 상기 가이드관을 따라 스크류파일을 지반에 시공하여 두부가 가이드관 내부에 위치하도록 하는 단계; 상기 가이드관 내부에 밴드형정착장치를 이용하여 스크류파일이 가이드관 내부에 정착되도록 하는 단계; 및 상기 가이드관 상부에 수중에서 가이드관 캡을 설치하여 가이드관을 밀폐시키고 상기 가이드관 캡을 통해 그라우팅재를 가이드관 내부와 지지구조물용 기초부 하부 지반에 압입시키는 단계;를 포함한다.The present invention relates to a method of constructing a foundation structure for a support structure capable of rapidly securing a foundation structure to a ground (including water) and capable of adequately supporting a load, and in this construction method, a foundation for a support structure And placing it on the ground; Placing a screw pile on the ground along the guide tube so that the head is positioned inside the guide tube; Fixing a screw file inside the guide tube by using a band type fixing device in the guide tube; And inserting a guide pipe cap in the upper part of the guide pipe to seal the guide pipe and press-fitting the grouting material into the guide pipe and the ground under the foundation for the support structure through the guide pipe cap.

Description

지지구조물용 기초부 시공방법{SUPPORT CONCRETE STRUCTURE CONSTRUCTION METHOD}Technical Field [0001] The present invention relates to a method of constructing a foundation for a support structure,
본 발명은 지지구조물용 기초부 시공방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 예컨대 수중 지반에 신속하게 해상풍력발전기와 같은 대형구조물의 기초부를 설치할 수 있으면서도 수평 하중지지능력을 충분히 확보할 수 있는 지지구조물용 기초부 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of constructing a foundation structure for a support structure, and more particularly, to a method of constructing a foundation structure for a support structure capable of sufficiently securing a horizontal load supporting capability, And a method of constructing a foundation part.
바람을 이용하여 발전을 하는 풍력발전기는 발전기의 회전축에 블레이드를 설치하여, 바람에 의해 블레이드가 회전함에 따라 발생되는 회전력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 구성된다.The wind turbine generating power using the wind is constructed so that the blade can be installed on the rotating shaft of the generator and the power can be generated by using the rotational force generated by the rotation of the blade by the wind.
이러한 풍력발전기는 바람의 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 장치로서, 통상적으로 블레이드, 변속장치 및 발전기로 구성되며, 풍력발전기의 블레이드를 회전시키고, 이때 발생한 블레이드의 회전력으로 전기를 생산한다.Such a wind turbine is a device for converting wind energy into electric energy, usually composed of a blade, a transmission, and a generator, and rotates a blade of a wind turbine, and generates electric power by rotating the blade.
여기서, 블레이드는 바람에 의해 회전되어 풍력에너지를 기계적인 에너지로 변환시키는 장치이고, 변속장치는 블레이드에서 발생한 회전력이 중심 회전축을 통해서 변속기어에 전달되고, 발전기에서 요구되는 회전수로 높임으로써 발전기를 회전시키는 장치이고, 발전기는 블레이드에서 발생한 기계적인 에너지를 전기에너지로 변환하는 장치이다.Here, the blade is a device for converting wind energy into mechanical energy by being rotated by the wind, and the transmission device transmits the rotational force generated by the blade to the transmission gear through the central rotation axis and increases to the rotation speed required by the generator, The generator is a device that converts the mechanical energy generated by the blade into electric energy.
이러한 풍력발전 시스템은 구조나 설치 등이 간단하여 운영 및 관리가 용이하고 무인화 및 자동화 운전이 가능하기 때문에 최근에 도입이 비약적으로 증가하고 있는 실정이다. 과거에는 풍력발전 구조물들이 주로 육상에서 이루어졌으나, 풍력 자원량, 미관, 장소의 제약 등의 문제로 인해 최근에는 해상에 대규모의 풍력단지를 건설하는 추세이다. 그러나 해상에 안전하게 풍력발전 구조물을 건설하기 위해서 높은 위치에 설치될 블레이드, 변속장치 및 발전기에 대한 안전한 설치 공법이 요구되고 있다.Such a wind power generation system is easy to operate and manage because it is simple in construction and installation, and can be unmanned and automated. In the past, wind power structures were mainly located on land, but due to problems such as wind resource capacity, aesthetics, and location constraints, it is in recent trends to build a large scale wind farm on the sea. However, there is a need for a safe installation method for blades, transmissions, and generators to be installed in a high position in order to construct a wind turbine structure safely at sea.
이에, 해상풍력발전 구조물은 크게 터빈(Turbine)과 기초부(Foundation)로 구분되며, 이때, 터빈은 기본적으로 육상용 풍력발전 터빈과 동일한 기술을 적용한다. 이러한 해상풍력발전 구조물의 수명은 20년 정도이며, 육상보다 대용량인 3~5MW 이상의 풍력터빈을 적용하고 있다. 이러한 해상풍력발전 구조물의 각각의 구성요소는 염분으로 인한 부식 피해를 막기 위하여 설계 및 코팅된다.Therefore, the offshore wind power generation structure is largely divided into a turbine and a foundation. In this case, the turbine basically applies the same technology as a terrestrial wind turbine. These offshore wind power structures have a life span of about 20 years, and wind turbines of 3 ~ 5MW or more, which are larger than those on land, are applied. Each component of this offshore wind power structure is designed and coated to prevent corrosion damage due to salinity.
기초부(Foundation)는 대표적인 4가지 타입으로 나누어 설명할 수 있다.The foundation can be divided into four representative types.
구체적으로, 콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전 단지에 사용된 타입으로 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용가능하며, 자중과 해저지반의 마찰력으로 위치를 유지한다. 이때, 콘크리트 케이슨 타입의 기초 직경은 12~15m다.Concrete caisson type is used in the early offshore wind power plant because it is easy to make and install. It can be used at a relatively shallow depth of 6 ~ 10m and its position is maintained by its own weight and friction force of the seabed ground. do. At this time, the base diameter of concrete caisson type is 12 ~ 15m.
모노파일 타입(Mono-pile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지 기초 방식으로서, 25~30m의 수심에 설치가 가능하며 해저 면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위 단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다. 이때, 모노파일 타입의 기초 직경은 3~3.5m이다.The mono-pile type is the most common type of offshore wind farm complex currently in use. It can be installed at a depth of 25 to 30 meters and can be used for driving or drilling large diameter piles on the sea floor. Drilling) is used for large-scale complex. At this time, the base diameter of the monofile type is 3 to 3.5 m.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력 발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하며 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다. 대수심 해양의 구조물이고 실적이 많아 신뢰도가 높은 편이며 모노파일(Mono-pile) 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.Jacket type is a type that is showing great interest in the present state of the offshore wind farm and can be installed at a depth of 20 ~ 80m, supported by a jacket type structure and fixed to the sea floor by piles or piles to be. It is a large-scale ocean structure, has high track record and high reliability, and is economically advantageous when used in a large-scale complex construction like a mono-pile type.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있고, 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 많은 풍력회사에서 연구 중이다.Floating type is a mandatory task for future deep-sea wind power generation, and many wind turbine companies are studying to be able to install at depth of 40 ~ 900m.
도 1a는 종래의 기술에 따른 모노파일 기초부 및 지지구조물로서 강재 타워를 구비한 해상풍력 구조물을 나타내는 도면이다.FIG. 1A is an illustration of an offshore wind power structure having a steel tower as a monofilament foundation and support structure in accordance with the prior art. FIG.
도 1a를 참조하면, 종래의 기술에 따른 모노파일 기초 및 강재 타워를 구비한 해상풍력 구조물은, 크게 기초부(Foundation) 및 지지 구조물(Support Structure)로 구성되며, 구체적으로, 타워(10), 나셀(Nacelle: 20), 블레이드(30), 모노파일(40) 및 트랜지션 피스(Transition Piece: 50)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 타워(10)의 상부에 설치되는 나셀(20)에는 피치 시스템, 허브(Hub), 메인 축(Main Shaft), 기어 박스(Gear Box), 고속 축(High Speed Shaft), 발전기 및 요(Yaw) 시스템 등이 구비된다.1A, an offshore wind power structure having a monofilament foundation and a steel tower according to the related art is roughly composed of a foundation and a support structure. Specifically, the tower 10, A nacelle 20, a blade 30, a monopile 40, and a transition piece 50. The nacelle 20 provided at the upper portion of the tower 10 is provided with a pitch system, a hub, a main shaft, a gear box, a high-speed shaft, a generator, (Yaw) system and the like.
상기 타워(10)에서 강관의 두께는, A-A 라인을 절개선으로 하는 단면으로 도시된 바와 같이, 25~40㎜의 두께를 갖는 강관으로 이루어진다.The thickness of the steel pipe in the tower 10 is made of a steel pipe having a thickness of 25 to 40 mm as shown in a cross-section in which the A-A line is sectioned.
결국 상기 기초부는 큰 자중과 작용하중에 저항하기 위한 구조물로 제작 및 시공되어야 함을 알 수 있으며 특히 해저에 설치되는 경우라면 그 제작 및 시공방법에 따라 경제성이 충분히 확보되어야 하고 특히 작업성 및 시공성은 공기단축에 매우 중요함을 알 수 있다.As a result, it can be understood that the foundation is to be constructed and constructed as a structure to resist a large self weight and an action load. Especially, when installed on the sea floor, economical efficiency should be secured according to the production and construction methods. It is very important to shorten the air.
이에 도 1b는 종래 상기 기초부 시공예가 도시되어 있다.FIG. 1B shows a conventional example of the base part construction.
이러한 기초부는 프리캐스트 콘크리트 구조물로 제작된 것이 이용되는데 다리부(61)가 타워 하부에 형성되도록 하고, 다리부 단부에는 버킷부(62)가 해저면에 지지되도록 하고 있다.The base portion is made of a precast concrete structure. The leg portion 61 is formed on the bottom of the tower, and the bucket portion 62 is supported on the bottom surface of the leg portion.
이때 버킷부(62)에는 모노파일(40) 시공을 위한 홀(미도시)이 미리 형성되어 있어 오거 등 천공기(63)를 이용하여 상기 홀을 따라 해저 지반에 천공홀을 형성시키게 된다.At this time, a hole (not shown) for constructing the mono-pile 40 is previously formed in the bucket part 62, and a perforation hole is formed in the bottom of the seabed along the hole by using an auger hole drilling machine 63.
이로서 최종 천공기(63)를 제거하고 미도시된 모노파일(40)을 천공홀에 삽입 설치하고, 홀에 그라우팅재(64)를 가압 분산시켜 결국 모노파일(40)과 기초부가 서로 일체로 형성되도록 하여 하중을 분산 지지할 수 있도록 하고 있음을 알 수 있다.Thereafter, the final perforator 63 is removed, and the monofilament 40 (not shown) is inserted into the perforation hole and the grouting material 64 is pressure-dispersed in the hole so that the monofilament 40 and the base are integrally formed with each other So that the load can be distributed and supported.
하지만 이러한 방법을 사용하게 되면 해저에서 천공기를 운용해야 하고, 모노파일과 같은 파일 시공에 있어 발생하는 인발력에는 효과적으로 대응하지 못한다는 문제점이 있어 해상풍력발전기와 같은 대형구조물의 기초부를 시공함에 있어 보다 효율적인 시공방법이 요구될 수밖에 없었다.However, if such a method is used, it is required to operate a perforator at the seabed, and it can not effectively cope with the pulling force generated in file construction such as a mono file. Thus, in constructing a foundation of a large structure such as a offshore wind turbine, Construction methods were inevitably required.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 예컨대 해상 풍력발전기와 같이 대형구조물의 하부에서 하중을 지지하면서 지반에 지지하중을 지지하는 기초부를 보다 신속하고 안정적으로 시공할 수 있는 지지구조물용 기초부 시공방법 제공을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wind turbine, which is capable of supporting a load at a lower portion of a large structure such as an offshore wind turbine, And to provide a method of constructing a foundation part for a structure.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여In order to achieve the above technical object
첫째, 대형구조물을 하부에서 하중을 지지하면서 지반에 지지하중을 지지하는 기초부는 프리캐스트 지지구조물용 기초부로 제작하고, 상기 지지구조물용 기초부는 파일(강관파일, 스크류파일등)에 의하여 지반에 고정되도록 하였다.First, the foundation supporting the load at the bottom of the large structure and supporting the support load at the bottom is manufactured as the foundation for the precast support structure, and the foundation for the support structure is fixed to the ground by the file (steel pipe file, screw file, etc.) Respectively.
이때 특히 스크류파일을 사용하게 되면 지지구조물용 기초부를 지반에 파일로 고정시키기 위하여 천공작업 및 천공홀에 파일을 설치하는 작업을 배제하고 스크류파일을 이용하여 지지구조물용 기초부가 직접 지반에 고정될 수 있게 된다.In this case, when the screw file is used, it is possible to fix the base portion of the support structure directly to the ground by using the screw file to exclude the drilling operation and the installation of the file in the perforation hole in order to fix the base portion of the support structure to the ground .
둘째, 상기 파일(Pile)은 지지구조물용 기초부에 형성된 관통홀에 미리 형성시킨 가이드관을 이용하여 시공하게 되고, 파일의 두부가 가이드관 내부에서 정착될 수 있도록 밴드형정착장치를 이용하여 파일과 지지구조물용 기초부를 서로 정착 시키게 된다.Secondly, the pile is constructed using a guide tube previously formed in a through hole formed in a base part of a support structure, and the pile is fixed by a band type fixing device so that the head of the pile can be fixed inside the guide pipe. And the base portion for the support structure.
이러한 가이드관은 특히 지지구조물용 기초부 하부 지반까지 돌출되도록 하여 파일의 상단부가 횡력에 효과적으로 저항(전단키 역할)할 수 있도록 하였다.This guide tube is particularly protruded to the lower ground of the foundation part of the supporting structure, so that the upper part of the pile can effectively resist (transpose) the lateral force.
셋째, 상기 밴드형정착장치에 의하여 파일을 지지구조물용 기초부에 일체화시킨 다음에는 가이드관이 밀폐되도록 캡을 씌우고 캡 내부에 그라우팅재를 압입하여 가이드관 내부와 가이드관 하부의 지반에 그라우팅재가 압입되어 파일을 시공하면서 지지구조물용 기초부 하부의 교란된 지반을 보강할 수 있도록 하였다.Thirdly, after the piles are integrated with the base for the supporting structure by the band type fixing device, the cap is put on the guide pipe so as to be hermetically closed, the grouting material is inserted into the cap and the grouting material is press- So that it is possible to reinforce the disturbed ground beneath the foundation part of the support structure.
이를 위하여 가이드관이 관통되도록 형성된 지지구조물용 기초부를 제작하여 지반에 안착시키는 단계;Forming a base for the support structure through which the guide tube passes, and seating the foundation on the ground;
상기 가이드관을 따라 파일을 지반에 시공하여 두부가 가이드관 내부에 위치하도록 하는 단계;Placing a pile on the ground along the guide tube so that the head is positioned inside the guide tube;
상기 가이드관 내부에 정착장치를 이용하여 파일이 가이드관 내부에 정착되도록 하는 단계; 및Fixing a file inside the guide tube using a fixing device inside the guide tube; And
상기 가이드관 상부에 수중에서 가이드관 캡을 설치하여 가이드관을 밀폐시키고 상기 가이드관 캡을 통해 그라우팅재를 가이드관 내부와 지지구조물용 기초부 하부 지반에 압입하는 단계;를 포함하며,
상기 가이드관 캡은 가이드관 상면에 씌워지도록 하부가 개방되며 상면이 폐쇄된 관 형태로서 하부에는 플랜지가 형성되어 지지구조물용 기초판 상면에 고정구에 의하여 고정되도록 설치되며, 그라우팅재 주입홀과 배출홀이 형성되어 주입관과 배출관이 상기 주입홀과 배출홀에 연결되도록 함으로서 그라우팅재가 가이드관 캡 내부와 지지구조물용 기초부 하부의 지반까지 압입될 수 있도록 하는 지지구조물용 기초부 시공방법을 제공한다.
A guide pipe cap is installed in the upper part of the guide pipe to seal the guide pipe, and press-fitting the grouting material into the guide pipe and the ground under the foundation for the support structure through the guide pipe cap,
The guiding tube cap is formed in a tube shape that is open at the bottom to cover the upper surface of the guide tube and has a closed upper surface, and a flange is formed at the lower portion to be fixed to the upper surface of the base plate for the supporting structure by a fixture, So that the grouting material can be press-fitted into the inside of the guide pipe cap and the ground below the base portion of the support structure by providing the injection pipe and the discharge pipe connected to the injection hole and the discharge hole.
또한 바람직하게는,Also preferably,
상기 가이드관은 지지구조물용 기초부의 저면으로부터 하부로 돌출 연장되도록 형성시키는 지지구조물용 기초부 시공방법을 제공한다.The guide tube is formed so as to protrude downward from the bottom surface of the base portion for the support structure.
또한 바람직하게는,Also preferably,
상기 정착장치는 가이드관 내부에서 파일을 감싸도록 세팅된 반원형관; 및 상기 반원형관과 가이드관 사이에 설치된 위치고정재;를 포함하는 밴드형정착장치인 지지구조물용 기초부 시공방법을 제공한다.Wherein the fixing device comprises: a semicircular tube set to enclose a file inside a guide tube; And a position fixing member disposed between the semi-circular tube and the guide tube.
본 발명에 의한 지지구조물용 기초부 시공방법에 의하여 특히 해상 풍력발전기와 같이 대형 지지구조물을 해저의 지반에 보다 신속하게 설치할 수 있도록 하되, 모노파일 형식이 아닌 다중파일 설치가 가능하여 지지성능을 효과적으로 확보할 수 있다.By the method of constructing the base part for the support structure according to the present invention, it is possible to install the large support structure like the offshore wind power generator on the ground of the sea floor more quickly, but it is possible to install multi- .
또한, 프리캐스트 지지구조물용 기초부에 파일을 설치함에 있어서 스크류파일을 이용할 경우 직접 지반에 설치하기 때문에 별도의 천공홀 작업후 천공홀에 파일을 삽입시키는 이중작업이 필요없어 지지구조물용 기초부 시공의 공기를 획기적으로 단축할 수 있게 된다.In addition, when a file is installed in a foundation for a precast support structure, since a screw file is directly installed on the ground, there is no need to perform a double operation of inserting a file into a perforation hole after a separate perforation hole operation. It is possible to dramatically shorten the air of the air conditioner.
또한, 파일 시공에 의하여 지지구조물용 기초부 하부의 교란된 지반을 그라우팅재의 압입에 의하여 보강하므로 지지구조물용 기초부의 안정적인 고정 설치가 가능하게 된다.Also, since the disturbed ground below the foundation of the support structure is reinforced by press fitting of the grouting material by pile construction, the foundation for the support structure can be stably fixedly installed.
또한 프리캐스트 지지구조물용 기초부에 미리 형성된 가이드관에 밴드형정착장치를 이용하여 파일을 지지구조물용 기초부에 정착시킨 후, 그라우팅재에 의하여 일체화 시키게 되므로 지지구조물용 기초부와 파일의 효과적인 정착 및 일체화가 가능하게 된다.In addition, since the file is fixed to the base portion of the support structure using the band-type fixing device in the guide tube formed in advance in the base portion of the precast support structure and then integrated by the grouting material, effective settlement of the foundation portion and the pile And integration.
또한, 지지구조물용 기초부에 형성된 가이드관은 지지구조물용 기초부의 하부 지반에 돌출 연장되어 있으므로 횡력(지진 등에 의한)의 저항에 매우 유리하게 된다.Further, since the guide pipe formed in the base portion for the support structure is extended to the lower portion of the base portion for the support structure, it is very advantageous in resistance to the lateral force (due to earthquake).
또한, 본 발명의 지지구조물용 기초부는 전면기초로 작용하게 되고, 상기 지지구조물용 기초부에 일체화된 파일은 지반에 지지구조물용 기초부가 지지되도록 함으로서 휨 모멘트 작용에 대한 저항능력을 갖출 수 있게 된다.In addition, the base portion of the support structure of the present invention acts as a base foundation, and the pile integrated in the base portion of the support structure supports the base portion of the support structure in the ground, thereby being able to resist the bending moment action .
또한 나아가 상기 파일은 가이드관과 그라우팅재에 의하여 지지구조물용 기초부와 일체화됨으로서 파일의 펀칭전단력에 대한 저항성능을 보다 크게 확보할 있게 된다.Further, the file is integrated with the foundation for the support structure by the guide pipe and the grouting material, thereby ensuring a greater resistance against the punching shear force of the file.
도 1a 및 도 1b는 종래의 기술에 따른 모노파일 기초 및 강재 타워를 구비한 해상풍력 구조물을 나타내는 도면 및 해상 풍력 구조물용 기초부의 시공 정면도이다.
도 2는 본 발명의 지지구조물용 기초부의 시공도,
도 3a, 도 3b, 도 3c 및 도 3d는 밴드형정착장치 시공도,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 가이드관 캡 시공도,
도 5a, 도 5b, 도 5c 및 도 5d는 본 발명의 지지구조물용 기초부 시공방법의 순서도이다.
FIGS. 1A and 1B are views showing an offshore wind power structure having a monofile foundation and a steel tower according to a conventional technique, and a construction front view of a foundation portion for an offshore wind power structure.
2 is a construction view of a base part for a support structure of the present invention,
FIGS. 3A, 3B, 3C and 3D are a band-type fixing device construction view,
Figs. 4A and 4B are diagrams showing a cap tube cap construction of the present invention,
5A, 5B, 5C and 5D are flow charts of a method of constructing a foundation for a support structure of the present invention.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, which will be readily apparent to those skilled in the art. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and similar parts are denoted by like reference characters throughout the specification.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when an element is referred to as "comprising ", it means that it can include other elements as well, without excluding other elements unless specifically stated otherwise.
[ 본 발명의 지지구조물용 기초부(100) ][Base part (100) for supporting structure of the present invention]
본 발명의 지구조물용 기초부(100)는 해상 풍력발전기와 같이 대형구조물을 해저 지반에 설치함에 사용되는 프리캐스트 방식으로 미리 제작된 기초부이다.The foundation 100 for a ground structure of the present invention is a prefabricated prefabricated prefabricated structure used for installing a large structure on a seabed ground such as an offshore wind power generator.
이러한 지지구조물용 기초부(100)를 지반(G)에 고정시키기 위한 파일(PILE,200)은 강관을 사용할 수 있으며 본 발명에서는 스크류파일을 기준으로 살펴본다.The PILE (200) for fixing the base part (100) of the supporting structure to the ground (G) can be a steel pipe. In the present invention, a screw file is used as a reference.
즉, 해저 지반(G)에 먼저 지지구조물용 기초부(100)를 안착시키고, 상기 지지구조물용 기초부(100)에 미리 형성되어 있는 복수개의 가이드관(110)에 파일(200)이 관통하여 지반에 시공되도록 하고, 안착된 지지구조물용 기초부(100)의 가이드관(110)에 삽입 시공된 파일(200)의 두부를 지지구조물용 기초부(100)에 일체화시키게 된다.That is, the foundation 100 for the support structure is first placed on the seabed ground G and the pile 200 is passed through the plurality of guide tubes 110 previously formed in the foundation 100 for the support structure So that the head of the pile 200 inserted into the guide tube 110 of the base part 100 for the supported support structure is integrated with the base part 100 for the support structure.
구체적으로 살펴보면 도 2와 같이,Specifically, as shown in FIG. 2,
먼저, 상기 지지구조물용 기초부(100)는 예컨대 일정한 두께를 가진 원형의 판구조물인데 중앙부에는 예컨대 해상 풍력발전기의 타워가 삽입 시공될 수 있는 중앙홀더부(120)가 형성될 수 있다.First, the base part 100 for the support structure is a circular plate structure having a predetermined thickness, for example, and a center holder part 120 in which a tower of an offshore wind power generator can be inserted and formed can be formed at the center part.
또한 상기 지지구조물용 기초부(100)에는 후술되는 파일(200)이 삽입되도록 가이드관(110)이 형성되는데 이러한 가이드관(110)은 지지구조물용 기초부(100)의 외곽을 따라 복수개가 형성되어 있음을 알 수 있다.A guide pipe 110 is formed in the base part 100 for supporting structure to insert a pile 200 to be described later. The guide pipe 110 is formed in a plurality of .
이러한 가이드관(110)은 강관을 이용할 수 있는데 일정한 직경을 가진 강관이 지지구조물용 기초부(100) 제작 시 미리 매립 형성되도록 하여 설치하게 되며 이러한 가이드관(110)은 지지구조물용 기초부(100)의 저면 하부로 돌출 연장되도록 형성시키게 된다.The guide pipe 110 may be a steel pipe. The steel pipe having a predetermined diameter may be buried in advance in the process of manufacturing the base part 100 of the support structure. The guide pipe 110 may include a base part 100 So as to protrude and extend from the bottom of the bottom surface.
이에 가이드관(110) 하부는 해저 지반(G)에 먼저 지지구조물용 기초부(100)를 안착시킬때 지반(G)에 지지구조물용 기초부(100)의 자중에 의하여 박혀지는 방식으로 설치될 것이다.The lower portion of the guide pipe 110 is installed in such a manner that the ground G is embedded in the foundation structure 100 for the support structure by the weight of the foundation structure 100 when the foundation 100 for the support structure is first placed on the seabed ground G will be.
이에 지지구조물용 기초부(100) 저면으로부터 돌출된 가이드관(110)을 따라 파일(200)이 지반(G)에 시공된다.The pile 200 is installed on the ground G along the guide pipe 110 protruding from the bottom of the base part 100 for supporting structure.
특히 파일로서 파일(200)은 강관의 외주면에 스크류(나선형 회전날개)가 형성된 것으로서 미도시된 오거링 장치 등을 이용하여 회전시키면서 가이드관(110)을 따라 지반(G)에 회전 압입되도록 하여 시공된다.In particular, the file 200 as a file has a screw (helical rotary blade) formed on the outer circumferential surface of a steel pipe, and rotated and press-fitted into the ground G along the guide pipe 110 while being rotated using an auger do.
이와 같이 파일(200)을 압입 시공하게 되면 1번의 압입 시공으로 파일을 시공할 수 있으므로 별도로 천공홀 형성 후 파일 설치하는 종래 방법과 대비하여 작업성 및 시공성이 크게 증진된다.If the file 200 is press-fit, the file can be constructed with one push-in construction. Therefore, the workability and workability are greatly improved compared with the conventional method in which the file is separately formed after forming the perforation hole.
이때, 상기 파일(200)을 가이드관(110)을 통해 시공하게 되면 가이드관(110) 내부에서 파일(200)을 지지구조물용 기초부(100)에 정착시키게 된다.At this time, when the file 200 is installed through the guide pipe 110, the file 200 is fixed to the foundation 100 for the support structure inside the guide pipe 110.
이러한 정착이 중요한 이유는 파일(200)을 지지구조물용 기초부(100)에 일체화시켜야 지지구조물용 기초부(100)에 전달되는 하중을 파일(200)을 통해 지반으로 효과적으로 전달시킬 수 있기 때문이다.This settlement is important because the file 200 must be integrated with the foundation 100 for the support structure so that the load transferred to the foundation 100 for the support structure can be effectively transferred to the ground through the pile 200 .
나아가 지지구조물용 기초부(100)는 전면기초로 작용하게 되고, 상기 지지구조물용 기초부에 일체화된 파일(200)은 지반에 지지구조물용 기초부가 지지되도록 함으로서 휨 모멘트 작용에 대한 저항능력을 갖출 수 있도록 하는 작용을 하게 된다.In addition, the base part 100 for the support structure acts as a base foundation, and the pile 200 integrated in the base part for the support structure supports the base part of the support structure in the ground, so that it can resist the bending moment action And the like.
나아가 상기 파일(200)은 가이드관(110)과 후술되는 그라우팅재(500)에 의하여 지지구조물용 기초부와 일체화됨으로서 파일의 펀칭전단력에 대한 저항성능을 보다 크게 확보할 있게 된다.Furthermore, the file 200 is integrated with the base for the support structure by the guide pipe 110 and the grouting material 500, which will be described later, so that the resistance against the punching shear force of the file can be further secured.
나아가 본 발명은 도 3a 내지 도 3d와 같이 지지구주몰용 기초부(100)에 파일(200)을 정착하기 위하여 정착장치(300)로서 밴드형정착장치를 제시하게 된다.Further, the present invention proposes a band-type fixing device as the fixing device 300 for fixing the pile 200 to the base 100 for the supporting frame, as shown in Figs. 3A to 3D.
상기 밴드형정착장치는 도 3a 및 도 3b와 같이 가이드관 내부(110)의 파일(200)을 감싸도록 설치하고, 밴드형정착장치를 가이드관(110)에 고정시키는 방식으로 설치하여 파일(200)의 수직도를 확보하면서 가이드관(110) 내부에서 정착될 수 있도록 하게 된다.As shown in FIGS. 3A and 3B, the band-type fixing device is installed so as to enclose the file 200 in the guide tube 110, and the band type fixing device is installed in a manner to fix the band type fixing device to the guide tube 110, So that it can be fixed inside the guide tube 110 while ensuring the verticality of the guide tube 110.
이러한 밴드형정착장치는 도 3c와 같이 2개의 반원형 관(310,210)으로 형성되도록 하고 상기 반원형 관(310,320)을 파일(200)을 감싸도록 배치하게 된다.As shown in FIG. 3C, the band-type fixing device is formed of two semicircular tubes 310 and 210, and the semicircular tubes 310 and 320 are arranged to enclose the pile 200.
이에 도 3d와 같이 상기 반원형관(310,320)의 외주면과 가이드관(110) 내측면 사이에 철근과 같은 위치고정재(330)를 이용하여 가이드관(110)에 파일(200)을 고정시키게 된다.As shown in FIG. 3D, the pile 200 is fixed to the guide tube 110 by using a position fixing member 330 such as a reinforcing bar between the outer circumferential surface of the semicircular tubes 310 and 320 and the inner side surface of the guide tube 110.
이에 도 4a 및 도 4b와 같이 밴드형정착장치에 의하여 파일(200)을 지지구조물용 기초부(100)에 정착시킨 후에는 가이드관 캡(400)을 이용하여 가이드관(110)을 마감하게 된다.4A and 4B, after the pile 200 is fixed to the base 100 for the support structure, the guide tube 110 is closed using the guide tube cap 400 .
이러한 가이드관 캡(400)은 도 4a와 같이 가이드관 상면에 씌워지도록 하부가 개방되며 상면이 폐쇄된 관 형태로서 하부에는 플랜지가 형성되어 지지구조물용 기초판 상면에 고정구에 의하여 고정되도록 설치된다.As shown in FIG. 4A, the guide pipe cap 400 is formed in a tubular shape having an open bottom and a closed upper surface to cover the upper surface of the guide pipe, and a flange is formed at the bottom to be fixed to the upper surface of the base plate for the support structure.
또한 그라우팅재(500) 주입홀(410)과 배출홀(420)이 형성되어 주입관과 배출관이 상기 주입홀과 배출홀에 연결되도록 하여 미도시된 컴프레셔 등을 이용하여 그라우팅재가 가이드관 캡(400) 내부와 지지구조물용 기초부(100) 하부의 지반까지 압입될 수 있도록 하게 된다.The grouting material 500 is formed with an injection hole 410 and a discharge hole 420 so that the grouting material can be inserted into the guide pipe cap 400 And to the ground below the foundation 100 for the support structure.
즉, 상기 도 4b와 같이 그라우팅재(500)를 이용하여 가이드관(110) 내부에 파일(200)을 매립 고정시키고, 지지구조물용 기초부(100)의 저면 하부 교란된 지반에 상기 그라우팅재(500)가 압입되도록 하여 교란된 지반을 보강하면서, 가이드관(110) 내부에도 그라우팅재(500)가 채워지도록 하게 된다.4B, the grouting material 500 may be used to embed and fix the pile 200 in the guide pipe 110 and to prevent the grouting material 500 are press-fitted to reinforce the disturbed ground so that the grouting material 500 is filled in the guide pipe 110 as well.
이로서 본 발명은As such,
첫째, 가이드관(110)에 의하여 파일(200)을 보다 용이하게 위치 세팅하여 시공할 수 있고,First, the guide 200 can be more easily positioned and installed by the guide pipe 110,
둘째, 상기 파일(200)을 사용함으로서 기초부를 해저 지반에 설치함에 있어서 작업성 및 시공성이 매우 뛰어나고,Secondly, by using the file 200, it is possible to provide an excellent workability and workability when the foundation is installed on the seabed,
셋째, 가이드관(110) 내부에 정착장치(300)를 이용하여 파일(200)을 가이드관(110) 내부에 정착시켜 하중전달 효과를 명확하게 하고,Third, the file 200 is fixed inside the guide tube 110 by using the fixing device 300 inside the guide tube 110 to clarify the load transfer effect,
넷째, 가이드관(110) 내부에 충전되는 그라우팅재(500)에 의하여 파일(200) 시공에 의하여 교란된 지반을 보강하면서, 지지구조물용 기초부(100)에 파일(200)을 완전하게 일체화 시킬 수 있고, 구조물용 지지부를 전면기초로서 휨 모메트에 대한 저항능력을 키울 수 있고, 파일에 의한 구조물용 지지부의 펀칭전단을 방지할 수 있게 된다.Fourthly, the grouting material 500 filled in the guide pipe 110 is used to reinforce the disturbed ground by the construction of the pile 200 and to completely integrate the pile 200 with the foundation 100 for the support structure The support for the structure can be used as the foundation for the foundation, and the resistance against the bending mould can be improved, and the punching shear of the support for the structure by the pile can be prevented.
[ 본 발명의 지지구조물용 기초부(100) 시공방법 ][Method of constructing base part (100) for supporting structure of the present invention]
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 지지구조물용 기초부 시공방법을 순서대로 도시한 것이다.Figs. 5A to 5D show the construction method of the base part for the support structure of the present invention in order.
먼저, 도 5a와 같이 미리 육상 제작장에서 지지구조물용 기초부(100)를 제작하고, 바지선에 싣고, 해상풍력발전기가 설치되어야 부위 해상으로 운반하게 된다.First, as shown in FIG. 5A, a foundation 100 for a support structure is manufactured in advance in a land-based manufacturing facility, and is loaded on a barge.
이에 지반은 해저 지반으로 형성되고, 이러한 해저 지반은 준설, 사석 고르기 등을 통해 지지구조물용 기초부(100)가 안착될 수 있도록 미리 준비하게 된다.Thus, the ground is formed as a seabed ground, and such a seabed ground is prepared in advance so that the foundation 100 for the support structure can be seated through dredging, sand stone selection, and the like.
이러한 지지구조물용 기초부(100)는 상기 바지선에 장착된 해상크레인 등을 이용하여 인양되어 해저 지반에 자중을 이용하여 안착되도록 하게 된다.The base part 100 for the support structure is lifted by using a marine crane mounted on the barge, and is seated on the seabed ground using its own weight.
상기 지지구조물용 기초부(100)에는 앞서 살펴본 가이드관(110)이 미리 설치된 상태이므로 해저 지반에 가이드관(110)이 먼저 접하면서 박혀져 지지구조물용 기초부(100)를 해저 지반에 안정적으로 안착시킬 수 있게 된다.Since the guide pipe 110 as described above is installed in the base part 100 for the support structure, the guide pipe 110 is first contacted with the bottom of the sea bed so that the base part 100 for the support structure can be stably It is possible to place it.
이에 도 5b와 같이 지지구조물용 기초부(100)가 해저 지반에 안착되면 미도시된 오거링장치 등을 이용하여 지지구조물용 기초부(100)의 가이드관(110)을 따라 파일(200)을 해저 지반(G)에 시공하게 된다.5b, when the foundation 100 for the support structure is seated on the seabed ground, the file 200 is guided along the guide tube 110 of the foundation 100 for the support structure using an unillustrated augering apparatus or the like (G) of the seabed.
이러한 파일(200)은 두부가 가이드관(110) 내부에 위치할 정도로 시공하게 되며 필요한 경우 커팅도 가능하다.The pile 200 is constructed so that the tofu is positioned inside the guide pipe 110, and cutting is possible if necessary.
다음으로는 도 4a 및 도 4b와 같이 가이드관(110) 내부에 예컨대 밴드형정착장치를 이용하여 파일(200)을 가이드관(110) 내부에 정착시키게 된다.Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, the file 200 is fixed inside the guide tube 110 by using, for example, a band-type fixing device.
앞서 살펴본 것과 같이 반원형 관(310,320)을 파일(200)을 감싸도록 배치한 후, 철근과 같은 위치고정재(330)를 이용하여 반원형 관을 가이드관 내부에 정착시키면 된다.As described above, the semicircular tubes 310 and 320 may be disposed to surround the pile 200, and then the semicylindrical tube may be fixed to the inside of the guide tube using the position fixing member 330 such as a reinforcing bar.
이러한 위치고정재(330)는 양 단부를 용접등에 의하여 반원형 관 외주면과 가이드관 내측면에 고정시킬 수 있을 것이다.The position fixing member 330 may be fixed to both the outer circumferential surface of the semicircular tube and the inner surface of the guide tube by welding or the like at both ends.
다음으로는 도 5c와 같이 가이드관 상부에 가이드관 캡(400)을 설치하게 된다. 이러한 가이드관 캡(400)은 가이드관을 밀폐하도록 설치되는 것으로서 그라우팅재 주입홀(410)과 배출홀(420)이 형성되도록 하여 그라우팅재(500)가 압입이 가능하도록 한다.Next, as shown in FIG. 5C, the guide pipe cap 400 is installed on the guide pipe. The guide pipe cap 400 is installed to seal the guide pipe, and the grouting material injection hole 410 and the discharge hole 420 are formed to allow the grouting material 500 to be press-fitted.
이에 시멘트그라우트 재료와 같은 그라우팅재(500)를 바지선에서 컴프레셔를 이용하여 내부의 이물질이 제거된 가이드관 캡(400) 내부에 압입되면 캡 내부와 지지구조물용 기초부(100) 하부의 교란된 지반에 그라우팅재(500)가 압입되어 지반도 함께 보강되게 된다.When the grouting material 500 such as cement grout material is press-fitted into the guide pipe cap 400 from which the foreign matter is removed by using a compressor in the barge, the inside of the cap and the disturbed ground The grouting material 500 is press-fitted to reinforce the ground.
이에 도 5d와 같이 최종 그라우팅재(500)가 경화되면 지지구조물용 기초부(100)와 파일(200)이 서로 일체화되면서 기초부 시공이 완료되고, 이러한 기초부에 있어 중앙홀더부(120)에 타워(10)를 설치하고 상기 타워(10)에 블레이드(30)와 나셀(20)을 장착하여 최종 해상풍력발전기와 같은 대형구조물의 시공을 완성시킬 수 있게 된다.When the final grouting material 500 is cured as shown in FIG. 5D, the base part 100 and the pile 200 for the support structure are integrated with each other to complete the base part. In the base part, It is possible to complete the construction of a large structure such as a final offshore wind power generator by installing the tower 10 and mounting the blade 30 and the nacelle 20 on the tower 10.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.It will be understood by those skilled in the art that the foregoing description of the present invention is for illustrative purposes only and that those of ordinary skill in the art can readily understand that various changes and modifications may be made without departing from the spirit or essential characteristics of the present invention. will be. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive. For example, each component described as a single entity may be distributed and implemented, and components described as being distributed may also be implemented in a combined form.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.
100: 지지구조물용 기초부
110: 가이드관
200: 파일
300: 정착장치
310, 320: 반원형 관
330: 위치고정재
400: 가이드관 캡
410: 주입홀
420: 배출홀
500: 그라우팅재
100: base part for supporting structure
110: guide tube
200: File
300: Fixing device
310, 320: Semicircular tube
330: Position fixture
400: guide tube cap
410: injection hole
420: discharge hole
500: Grouting material

Claims (3)

  1. 가이드관(110)이 관통되도록 형성된 지지구조물용 기초부(100)를 제작하여 지반에 안착시키는 단계;
    상기 가이드관을 따라 파일(200)을 지반에 시공하여 두부가 가이드관(110) 내부에 위치하도록 하는 단계;
    상기 가이드관(110) 내부에 정착장치(300)를 이용하여 파일(200)이 가이드관 내부에 정착되도록 하는 단계; 및
    상기 가이드관(110) 상부에 수중에서 가이드관 캡(400)을 설치하여 가이드관을 밀폐시키고 상기 가이드관 캡을 통해 그라우팅재(500)를 가이드관 내부와 지지구조물용 기초부 하부 지반에 압입하는 단계;를 포함하며,
    상기 가이드관 캡(400)은 가이드관(110) 상면에 씌워지도록 하부가 개방되며 상면이 폐쇄된 관 형태로서 하부에는 플랜지가 형성되어 지지구조물용 기초판 상면에 고정구에 의하여 고정되도록 설치되며, 그라우팅재(500) 주입홀(410)과 배출홀(420)이 형성되어 주입관과 배출관이 상기 주입홀과 배출홀에 연결되도록 함으로서 그라우팅재가 가이드관 캡(400) 내부와 지지구조물용 기초부(100) 하부의 지반까지 압입될 수 있도록 하며,
    상기 가이드관(110) 내부에 정착장치(300)를 이용하여 파일(200)이 가이드관 내부에 정착되도록 하는 단계는,
    상기 정착장치(300)는 2 개의 반원형관(310,320) 및 위치고정재(330)로 형성되도록 하되,
    상기 반원형관(310,320)이 가이드관(110) 내부에서 파일을 감싸도록 세팅하는 단계; 및
    철근바 형상의 상기 위치고정재(330)는 양 단부가 용접에 의해 상기 반원형관(310,320)의 외주면과 상기 가이드관(110) 내측에 고정되어, 상기 파일(200)의 수직도를 확보하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 지지구조물용 기초부 시공방법.
    Forming a base part (100) for a supporting structure through which the guide pipe (110) penetrates, and seating the base part (100) on the ground;
    Placing the pile (200) on the ground along the guide tube so that the head is positioned inside the guide tube (110);
    Fixing the pile (200) inside the guide tube (110) using a fixing device (300); And
    A guide pipe 400 is installed in the upper part of the guide pipe 110 to seal the guide pipe and the grouting material 500 is inserted into the guide pipe and the bottom of the base part of the support structure through the guide pipe cap Comprising:
    The guide pipe cap 400 is formed in a tubular shape in which a lower portion is opened to cover the upper surface of the guide pipe 110 and the upper surface is closed and a flange is formed in a lower portion thereof and is fixed to the upper surface of the base plate for supporting structure by a fixing member, The injection hole 410 and the discharge hole 420 are formed so that the injection tube and the discharge tube are connected to the injection hole and the discharge hole so that the grouting material is inserted into the guide tube cap 400 and the base portion 100 ) To the bottom of the ground,
    The step of fixing the file 200 inside the guide tube 110 using the fixing device 300 may include:
    The fixing device 300 is formed of two semicircular tubes 310 and 320 and a position fixing member 330,
    Setting the semicircular tubes (310, 320) to enclose a file inside the guide tube (110); And
    Securing the vertical position of the pile (200) by securing both ends of the position fixing member (330) in the shape of a reinforcing bar to the outer peripheral surface of the semicircular pipes (310, 320) and the guide pipe (110) by welding. Wherein the support structure comprises at least one of the following:
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 가이드관(110)은 지지구조물용 기초부의 저면으로부터 하부로 돌출 연장되도록 형성시키며,
    상기 파일(200)은 스크류파일인 것을 특징으로 하는 지지구조물용 기초부 시공방법.
    The method according to claim 1,
    The guide tube 110 is formed so as to protrude downward from the bottom surface of the base for supporting structure,
    Wherein the file (200) is a screw file.
  3. 삭제delete
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