KR101672596B1 - 석션기초 설치 지반의 지반보강을 위한 그라우팅 장치, 이를 이용한 석션기초 및 석션기초 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석션기초 설치 지반의 지반보강을 위한 그라우팅 장치, 이를 이용한 석션기초 및 석션기초 시공방법에 관한 것이다. 이를 위하여 상부는 상판으로 닫혀 있고, 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 상판에 구성되고, 튜브 백 형태로 구성되어 내부에 그라우트재를 수용하는 그라우트 공급부; 및 일단은 그라우트 공급부와 연결되고, 타단은 스커트부 하부에 구성된 분사구와 연결되어 그라우트재의 이동경로가 되는 주입관;를 포함하고, 스커트부가 연약지반에 관입되는 경우, 그라우트 공급부에 수용된 그라우트재를 분사구를 통해 연약지반에 분사하여, 연약지반을 개량하는 것을 특징으로 하는 석션기초가 제공될 수 있다. 이에 따르면 연약지반에서의 그라우트재 주입이 원활하게 가능해지는 효과가 발생되고, 이에 따라 연약지반에서도 인발 지지력이 향상되는 효과가 발생된다.

Description

석션기초 설치 지반의 지반보강을 위한 그라우팅 장치, 이를 이용한 석션기초 및 석션기초 시공방법{GROUTING INJECTING EQUIPMENT, SUCTION BUCKET FOUNDATION AND CONSTRUCTION METHODS FOR REINFORCING GROUND WHEN THE SUCTION BUCKET FOUNDATION IS CONSTRUCTING}

본 발명은 석션기초 설치 지반의 지반보강을 위한 그라우팅 장치, 이를 이용한 석션기초 및 석션기초 시공방법에 관한 것이다.

해상기초에는 모노파일, 석션기초, 중력식 기초 및 자켓기초 등을 이용한다. 석션기초(Suction Bucket Foundation)는 파일 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 배출시킴으로써 발생된 파일 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치되는 파일을 말한다. 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼(platform), 해상 풍력발전 기초와 같은 해양 고정식 및 부유식 구조물 지지 또는 앵커(anchor)를 위해 사용되고 있다. 도 1은 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 석션기초(1)의 형상은 석션압을 가하기 용이하도록 상단부는 상판으로 밀폐되고 하단부가 열린 컵을 엎어놓은 모양을 하고 있다. 현재까지 시공된 석션기초(1) 중 가장 큰 것은 직경이 32m, 길이가 37m에 이르며 수심300m 해저층에 시공되어 석유시추 플랫폼의 기초로 사용되었다. 이때, 석션기초(1)는 해수의 배출과 주입을 위해 배출구와 주입구를 상단부의 상판이나 측면에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상단부 중앙이나 측면에 구비할 수 있다.

또한 도 1에 도시된 바와 같이 석션기초(1)의 설치 매커니즘은 다음과 같다. 석션기초(1)를 해저층(40)에 안착시키면 파일 자중에 의하여 파일 하단부가 해저층(40)에 일정 깊이까지 관입되게 된다. 이 상태에서 석션기초(1) 두부에 설치된 배수 장치를 이용해서 석션기초(1) 내부의 해수를 외부로 배수시킨다. 석션기초(1)의 구조가 파일 하단부를 제외한 부분들은 해수의 흐름이 완전히 차단되어 있으므로 배수된 해수는 석션기초(1) 하단부의 해저층(40)을 통해서만 유입될 수 있다. 하지만 해저 지반의 투수성은 매우 낮기 때문에 배수된 해수가 유입되어 회복되는 것을 방해받게 되어 석션기초(1) 내부의 압력이 석션기초(1) 외부의 압력보다 저하되게 된다. 그 결과 석션기초(1) 내부와 외부의 압력차가 발생하게 되고, 이로 인하여 석션기초(1)는 관입되게 된다.

이러한 석션기초는 ①설치장비가 간단하여 수심에 제약을 받지 않고, 최대 1600m 수심에 설치된 예가 있으며, ②석션기초의 크기에 관계없이 설치가 가능하며, 상판 면적이 클수록 작은 석션압으로도 큰 관입력이 발생하고, ③수 시간에 1본의 설치가 가능할 정도로 설치속도가 빠르며, ④석션기초 내부로 물을 주입시켜 발생된 양압력으로 인발할 수 있어서 필요시 제거가 용이하며 재사용이 가능하고, ⑤설치시 석션기초 하단부 해저층의 침투류(Seepage)에 의하여 관입저항력이 감소되는 장점이 있다.

또한 이러한 석션기초를 이용한 구조물은 ①수심에 관계없이 시행할 수 있는 점, ②단시간에 설치가 가능하고, 대규모 기초를 해저지반 중에 설치할 수 있는 등 시공성도 우수한 점, ③설치 후 석션기초 내부가 밀폐상태가 되므로 인발에 의하여 석션기초 내부에 석션압이 발생하고, 이 석션압이 저항력(또는 지절력(地切力))으로 작용하여 근입에 의한 안정성이 증가하는 점, ④지반 개량을 할 필요가 없는 경우가 있는 점(특히 표층에 연약지반이 있고 하층에 사질토인 토층 구조에 유리), ⑤설치 후 석션압을 활용한 선행재하 및 재하실험이 가능한 점의 장점이 있다.

대한민국 공개특허 10-2014-0069878 일본 공개특허 특개 2000-257077 대한민국 공개특허 10-0719300 대한민국 공개특허 10-1177396

해저 지반의 토질과 상태는 시공 이전에 시추를 통해 확인하는 것이 가장 정확하나, 심해저의 경우 해저 지반 시추에는 천문학적인 비용이 소요되기 때문에 간단한 물리 탐사 등으로 심해저의 해저 지반의 토질과 상태를 확인하고 있는 실정이다. 그러나 종래의 간단한 물리 탐사 등으로는 해저 지반의 부분적인 불균일성의 파악이나 정밀한 깊이 방향의 지반 강도 프로파일링이 난해한 문제점이 있었다.

설계 조건과 실제의 지반 상황이 다른 경우, 즉 종래의 석션기초가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 설치되는 경우, 석션기초의 관입은 용이하였으나 지지력이 소요 지지력보다 미약하여 해상구조물을 안착시킨 이후 석션기초가 침하되거나 수직도가 변경될 가능성이 상존하고 있었다. 따라서 연약지반에 석션기초를 설치할 때 지지력의 보강이 요구되는 실정이였으나, 종래에는 수압 때문에 해저지반에 그라우팅을 수행하지 못하는 문제점이 있었다. 또한 석션기초의 지지력을 향상시키기 위하여 스파이럴 강관 파일을 시공하거나, 석션기초 내부의 해저지반에 프리로딩을 가하는 지반개량 방식이 종종 이용되고는 하였으나, 여전히 설계 조건보다 연약한 연약지반에서는 석션기초의 침하 위험이나 수직도 변경 위험이 상존하고 있었다.

따라서 본 발명은 상기 제시된 문제점을 개선하기 위하여 창안되었다.

본 발명의 목적은, 석션압의 압력값을 통해 설계 조건보다 연약한 지반인지 여부를 판단하고, 해당 시공 시점 및 해당 시공 위치에서 in-situ로 석션기초의 스커트부에서 그라우트재가 지반에 주입되도록 구성되는 석션기초 설치 지반의 지반보강을 위한 그라우팅 장치, 이를 이용한 석션기초 및 석션기초 시공방법을 제공하는데에 있다.

이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.

본 발명의 목적은, 상부는 상판으로 닫혀 있고, 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체; 상기 본체에 구성되고, 내부에 그라우트재를 수용하며, 상기 그라우트재의 공급 압력에 수압이 부가되는 그라우트 공급부; 및 일단은 상기 그라우트 공급부와 연결되고, 타단은 상기 스커트부에 구성된 분사구와 연결되어 상기 그라우트재의 이동경로가 되는 주입관;를 포함하고, 상기 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 석션기초를 제공하여 달성될 수 있다.

또는 상기 본체의 내부 공간의 해수를 석션하는 석션펌프; 및 상기 석션펌프에서 측정되는 석션압의 크기에 따라 상기 그라우트 공급부를 제어하는 제어부;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 석션펌프에서 측정되는 석션압이 특정 값 이하인 경우에, 상기 그라우트 공급부를 제어하여 상기 주입관에 상기 그라우트재를 공급하도록 구성될 수 있다.

또는 상기 그라우트 공급부는 상기 상판에서 분리가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 분사구는 상기 스커트부의 내측을 향하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또는 상기 분사구는 상기 스커트부의 중단부 및 하단부에 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 목적은 상부는 상판으로 닫혀 있고 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체에 구성되고 내부에 그라우트재를 수용하며 상기 그라우트재의 공급 압력에 수압이 부가되는 그라우트 공급부;을 포함하고, 상기 그라우트 공급부는, 상기 스커트부 하부에 구성된 분사구와 연결되어 상기 그라우트재의 이동경로가 되고 상기 스커트부에 구성되는 주입관과 연결되며, 상기 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치를 제공하여 달성될 수 있다.

본 발명의 목적은 석션기초의 시공방법에 있어서, 상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계; 석션압과 자중에 의해 상기 석션기초가 해저지반에 관입되는 관입단계; 상기 석션압을 측정하는 석션압 측정단계; 상기 석션압이 특정 값 이하인 경우에 상기 석션기초의 일구성인 분사구에서 상기 석션기초의 일구성인 그라우트 공급부에 수용된 그라우트재를 분사하는 그라우팅 단계;를 포함하고, 상기 석션기초의 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 석션기초의 시공방법을 제공하여 달성될 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 이하와 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초의 관입시 석션압을 측정하여 지반강도를 파악할 수 있고, 그에 따른 피드백으로 설계 조건보다 지반 강도가 작을 경우 관입 중이나 관입 후에 in-situ로 해당 지반에 그라우트재를 주입하도록 구성될 수 있다. 이에 따르면 지반강도에 따라 지반보강이 실시간으로 이루어지는 석션기초를 구현해낼 수 있다는 효과가 발생된다.

둘째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초 상부에 그라우팅 펌프를 장착하여 직접 분사하므로, 수압차없이 그라우트재를 지반에 주입할 수 있게 되는 효과가 발생된다.

셋째, 본 발명의 일실시예에 따르면 석션기초 상부에 그라우팅 펌프를 탈착이 가능하도록 장착하여 시공후 해체가 용이해지는 효과가 있다.

넷째, 본 발명의 일실시예에 따르면 지반개량을 위한 별도의 시공비가 불필요해지는 효과가 있다.

다섯째, 본 발명의 일실시예에 따르면 지반에서의 그라우트재 주입이 원활하게 가능해지는 효과가 발생되고, 이에 따라 설계 조건보다 연약한 지반의 지지력을 향상시킬 수 있는 효과가 발생된다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 석션기초의 관입 상태를 종단면으로 도시한 개념도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 사시도,
도 3, 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주입관과 분사구의 예시를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 그라우트재가 내측으로 분사되는 석션기초를 도시한 모식도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅이 불필요한 지반에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 모식도,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅이 필요한 지반에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 모식도,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 단일지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 복합지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도,
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 복합지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

석션기초

석션기초와 관련하여, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 사시도, 도 3, 4는 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초를 도시한 측단면도이다. 도 2, 3, 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)는 본체와 그라우팅 장치를 포함할 수 있다.

본체는 통상적인 석션기초와 마찬가지로, 상부는 상판(5)으로 폐쇄되어 있고, 하부는 개방되어 있는 원기둥 형태로 구성될 수 있다. 상판(5)은 판상으로 구성되거나 돔형 등의 다양한 형태로 구성될 수 있다. 원기둥의 기둥벽은 통상 스커트(skirt)로 불리우는 스커트부(3)로 구성될 수 있다. 또한 통상적인 석션기초의 목적 및 기능을 수행하기 위하여 해수의 배출과 주입을 위해 배출구와 주입구를 상판이나 측면에 구비할 수 있고, 인발 시 작용점으로 사용하기 위한 고리를 상판 중앙이나 측면에 구비할 수 있다. 상판(5)에는 석션기초(1)의 설치와 인양을 돕기 위한 보조장치가 구성될 수 있다.

그라우팅 보조장치는 그라우팅 펌프(20), 주입관(30)과 그라우트백(10)을 포함할 수 있다.

그라우팅 펌프(20)와 그라우트백(10)은 석션기초(1)의 상판(5) 상부에 탈착이 가능하도록 장착될 수 있다. 그라우팅 펌프(20)와 그라우트백(10)이 탈착 가능하게 구성되는 경우, 그라우팅이 불필요한 지반에서는 석션 관입 종료 후 그라우팅 펌프(20) 및 그라우트백(10)을 탈착하여 회수할 수 있는 효과가 있다.

그라우팅 펌프(20)는 그라우트백(10)과 연결되어 그라우트재를 주입관(30)에 공급하는 구성이다. 그라우트백(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 그라우트재가 수용된 튜브 백 형태(Tube Bag)로 구성될 수 있고, 튜브 백 형태의 그라우트백(10)이 상판(5)의 상부에 탈착 가능하도록 장착됨으로써, 그라우트백(10) 자체가 석션기초(1)와 함께 하강되므로 수압이 그라우트백(10) 내부에 전달되게 되고 그라우팅 펌프(20)에 수압이 추가적으로 인가되어 심해저에서도 용이하게 지반에 그라우트재를 공급할 수 있게 되는 효과가 발생된다.

이러한 그라우팅 펌프(20)는 석션기초(1)에 장착되는 석션펌프로 대체가 가능할 수 있다. 하지만 그라우트 분사에는 석션압보다 높은 압력이 요구되므로, 별도의 그라우팅 펌프(20)가 구비되는 것이 바람직하다.

그라우트백(10)은 그라우팅 펌프(20)의 그라우트 분사압에 수압이 추가적으로 인가되도록 구성된다. 따라서 그라우트백(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 그라우트백(10)의 외부의 수압이 내부에 수용된 그라우트재에 인가되도록 플렉시블하게 구성되는 튜브백의 형태가 바람직하며, 도 4에 도시된 바와 같이 그라우트백(10)의 외부의 수압이 내부에 수용된 그라우트재에 인가되는 피스톤 형태 등으로도 구성될 수 있다. 이러한 그라우트백(10)은 따라서 내륙에서 그라우트 펌핑이 가능한 천해 지역의 석션기초 시공에서보다, 내륙에서 그라우트 펌핑이 불가능한 심해 지역의 석션기초 시공에 보다 바람직하다.

본 발명의 일실시예에 따르면 그라우팅 펌프(20)는 석션기초(1)의 석션펌프와 연동되어, 특정 석션압을 트리거로 작동되도록 구성될 수 있다. 즉, 석션기초(1)의 해저면(40) 착저 이후 석션시, 석션펌프에서 제공하는 석션압을 측정하여 일정 강도 이하의 지반에서 자동으로 그라우팅 펌프(20)가 작동되도록 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)의 석션압 측정과 관련하여, 석션기초(1)의 내부 공간이 칸막이부에 의해 복수개의 구역으로 구획될 수 있으며, 각각의 구역에 석션압이 다르게 적용될 수 있다. 이러한 구역별 석션은 석션기초의 관입시 수직도의 조절을 위한 방안으로 이용된다. 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)는 이러한 구역별 석션의 석션압을 각각 측정하여, 석션기초(1)이 관입되는 지반의 구역별 강도를 예측할 수 있다. 따라서 특정 구역의 지반이 설계 조건보다 낮은 강도로 구성되는 경우에는 해당 구역의 석션압이 예상치보다 낮게 측정되고, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초에서는 해당 구역의 지반에만 그라우트 분사를 통해 보강을 수행하는 것이 가능해진다. 본 발명의 일실시예에 따라 석션압을 통해 해저 지반의 강도를 예측하는 경우, 해저 지반 강도의 측정이 상당히 난해한 심해저에서도 용이하게 해저 지반의 강도를 측정할 수 있는 효과가 발생된다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초(1)의 외측이나 내측에 콘 관입 시험기를 부착하여 실시간으로 관입과 동시에 해저 지반의 강도를 측정할 수 있다.

주입관(30)은 스커트부(3)의 기둥면 내측 또는 스커트부(3)의 기둥면 외측에 설치될 수 있고, 바람직하게는 스커트부(3)의 내부에 구성될 수 있다. 주입관(30)의 일단은 그라우팅 펌프(20)와 연결되고 타단은 분사구(32)와 연결되어 그라우트백(10)에 수용된 그라우트재가 분사구(32)로 이동되는 경로를 구성하게 된다.

분사구(32)는 주입관(30)의 타단에 구성되고, 그라우트재를 분사 대상 지반에 분사하게 되는 구성이다. 분사구(32)의 방향은 석션기초(1)의 외측 방향을 향하도록 구성되는 것이 바람직하며, 이는 그라우트재 주입에 의한 인발력의 작용이 최소화되는 효과가 발생된다. 분사구(32)는 석션기초(1)의 전방위에 대한 지반 개량이 가능하도록 복수개의 분사구(32)가 석션기초(1)의 하단 또는 중단에 일정 간격으로 배치될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 주입관과 분사구의 예시를 도시한 사시도이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 일부 분사구(34)는 스커트부의 중단에 구성될 수 있고, 일부 분사구(32)는 스커트부의 하단에 구성될 수 있다. 또는 도 5b에 도시된 바와 같이 일부 주입관(30)은 길이가 짧게 구성되어 분사구(32)가 스커트부의 중단에 위치되도록 구성될 수 있고, 다른 주입관은 길이가 길게 구성되어 분사구(32)가 스커트부의 하단에 위치되도록 구성될 수 있다.

또한 분사구(32)의 방향이 석션기초(1)의 내측 방향을 향하도록 구성하는 것도 가능하다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 그라우트재가 내측으로 분사되는 석션기초를 도시한 모식도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초는 그라우트재로 석션기초의 내부 공간을 보강하도록 구성될 수 있다. 석션기초(1)의 직경이 크게 구성되는 경우, 석션기초(1) 내부 공간에도 지반 보강이 필요한 경우가 발생된다. 이러한 경우에 분사구(32)의 방향이 석션기초(1)의 내측 방향을 향하도록 구성함으로써 석션기초(1)의 내부 공간의 지반 개량이 가능해지는 효과가 발생될 수 있다.

석션기초 시공방법

그라우팅이 불필요한 지반에서의 석션기초 시공방법과 관련하여, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅이 불필요한 지반에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 모식도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 그라우팅이 불필요한 지반에서의 석션기초 시공방법은 종래의 석션기초 시공방법과 같이 석션기초(1)의 해저면(40) 착저 이후 석션압과 자중을 이용한 관입을 수행하고(도 7의 a), 석션기초(1)의 관입이 완료되면 그라우팅 펌프(20)와 그라우트백(10)을 탈착하여 수거할 수 있다(도 7의 b).

그라우팅이 필요한 지반에서의 석션기초 시공방법과 관련하여, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 그라우팅이 필요한 지반에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 그라우팅이 필요한 지반에서의 석션기초 시공방법은 종래의 석션기초 시공방법과 같이 석션기초(1)의 해저면 착저 이후 석션압과 자중을 이용한 관입을 수행하고(도 8의 a), 설계 조건보다 낮은 강도의 연약지반(42)에서 그라우팅 펌프(20)를 작동시켜 주입관(30)에서 그라우트재(50)를 분사하고 연약지반을 개량하면서 석션기초(1)의 관입을 수행할 수 있다(도 8의 b).

단일지층에서의 석션기초 시공방법과 관련하여, 도 9은 본 발명의 일실시예에 따른 단일지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 단일지층에서의 석션기초 시공방법은 종래의 석션기초 시공방법과 같이 석션기초(1)의 해저면 착저 이후 석션압과 자중을 이용한 관입을 수행하고(도 9의 a), 설계 조건보다 낮은 강도의 연약지반(42)에서 그라우팅 펌프(20)를 작동시켜 주입관(30)에서 그라우트재를 분사하고 연약지반(42)을 개량하면서 석션기초(1)의 관입을 수행할 수 있다(도 9의 b, c). 석션기초(1)의 석션 관입이 종료되면 도 9의 (d)와 같은 형태로 스커트부(3) 주변 전반의 연약지반(42)이 개량되게 된다.

복합지층에서의 석션기초 시공방법과 관련하여, 도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 복합지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 복합지층에서의 석션기초 시공방법은 종래의 석션기초 시공방법과 같이 석션기초(1)의 해저면 착저 이후 석션압과 자중을 이용한 관입을 수행하고(도 10의 a), 설계 조건과 강도가 유사한 일반 지층(44)에 관입되는 동안에는 그라우팅 펌프(20)가 작동되지 않으며(도 10의 b), 설계 조건보다 낮은 강도의 연약지반(42)에서 그라우팅 펌프(20)를 작동시켜(또는 그라우팅 펌프가 자동으로 작동되어) 주입관(30)에서 그라우트재(50)를 분사하고 연약지반(42)을 개량하면서 석션기초(1)의 관입을 수행할 수 있다(도 10의 c). 석션기초(1)의 석션 관입이 종료되면 도 10의 (d)와 같은 형태로 스커트부(3) 주변의 연약지반(42)만이 개량되게 된다. 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초 시공방법에 의해 구현되는 선택적 지반 개량, 선택적 그라우팅은 그라우트재에 소모되는 비용을 저감시켜주는 효과를 발생시키고, 전체적 그라우팅에 비해 공기를 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

경사진 복합지층에서의 석션기초 시공방법과 관련하여, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 경사진 복합지층에서의 석션기초의 시공방법을 도시한 흐름도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 경사진 복합지층에서의 석션기초 시공방법은 종래의 석션기초 시공방법과 같이 석션기초(1)의 해저면 착저 이후 석션압과 자중을 이용한 관입을 수행하고(도 11의 a), 설계 조건과 강도가 유사한 일반 지층(44)에 관입되는 스커트부의 일부에는 그라우팅 펌프(20)가 작동되지 않으며(도 11의 b), 설계 조건보다 낮은 강도의 연약지반(42)에 관입되는 스커트부의 일부에서 그라우팅 펌프(20)를 작동시켜(또는 그라우팅 펌프가 자동으로 작동되어) 주입관(30)에서 그라우트재(50)가 분사되고 연약지반(42)을 개량하면서 석션기초(1)의 관입을 수행할 수 있다(도 11의 c). 석션기초(1)의 석션 관입이 종료되면 도 11의 (d)와 같은 형태로 스커트부(3) 주변의 연약지반(42)만이 개량되게 된다. 설계시 이러한 복합지층의 경사를 예상하지 못한 경우에는 설치된 석션기초(1)의 일부 침하가 발생되어 석션기초(1)의 수직도가 크게 변경될 수 있는데, 본 발명의 일실시예에 따른 석션기초 시공방법에 의해 구현되는 선택적 지반 개량, 선택적 그라우팅에 따라 이러한 수직도 변경을 방지하면서도 동시에 그라우트재에 소모되는 비용을 저감시켜주는 효과를 발생시키고, 전체적 그라우팅에 비해 공기를 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

1: 석션기초
3: 스커트부
5: 상판
10: 그라우트백
20: 그라우팅 펌프
30: 주입관
32: 분사구
34: 분사구
40: 해저면
42: 연약지반
44: 일반 지층
50: 그라우트재

Claims (7)

1. 상부는 상판으로 닫혀 있고, 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며, 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체;
   상기 본체와 함께 해저로 하강되도록 상기 상판의 상부에 구성되고, 내부에 그라우트재를 수용하며, 상기 그라우트재의 공급 압력에 수압이 부가되는 그라우트 공급부; 및
   일단은 상기 그라우트 공급부와 연결되고, 타단은 상기 스커트부에 구성된 분사구와 연결되어 상기 그라우트재의 이동경로가 되는 주입관;
   을 포함하고,
   상기 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 부가된 수압이 그라우팅 공급부에 전달되어, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 본체의 내부 공간의 해수를 석션하는 석션펌프; 및
   상기 석션펌프에서 측정되는 석션압의 크기에 따라 상기 그라우트 공급부를 제어하는 제어부;
   를 더 포함하고,
   상기 제어부는, 상기 석션펌프에서 측정되는 석션압이 특정 값 이하인 경우에, 상기 그라우트 공급부를 제어하여 상기 주입관에 상기 그라우트재를 공급하도록 구성되는 석션기초.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 그라우트 공급부는 상기 상판에서 분리가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 분사구는 상기 스커트부의 내측을 향하는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 분사구는 상기 스커트부의 중단부 및 하단부에 구성되는 것을 특징으로 하는 석션기초.
   
6. 상부는 상판으로 닫혀 있고 하부는 개방된 중공의 기둥 형태로 구성되며 기둥면은 해저 지반에 관입되는 스커트부로 구성되는 본체와 함께 해저로 하강되도록 상기 상판의 상부에 구성되고 내부에 그라우트재를 수용하며 상기 그라우트재의 공급 압력에 수압이 부가되는 그라우트 공급부;
   를 포함하고,
   상기 그라우트 공급부는, 상기 스커트부 하부에 구성된 분사구와 연결되어 상기 그라우트재의 이동경로가 되고 상기 스커트부에 구성되는 주입관과 연결되며,
   상기 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 그라우팅 장치.
   
7. 제1항에 따른 석션기초의 시공방법에 있어서,
   상기 석션기초가 해저면에 착저되는 착저단계;
   석션압과 자중에 의해 상기 석션기초가 해저지반에 관입되는 관입단계;
   상기 석션압을 측정하는 석션압 측정단계;
   상기 석션압이 특정 값 이하인 경우에 상기 석션기초의 일구성인 분사구에서 상기 석션기초의 일구성인 그라우트 공급부에 수용된 그라우트재를 분사하는 그라우팅 단계;
   를 포함하고,
   상기 석션기초의 스커트부가 설계 조건보다 연약한 연약지반에 관입되는 경우, 상기 그라우트 공급부에 수용된 상기 그라우트재가 분사구를 통해 상기 연약지반에 분사되도록 구성되어, 상기 연약지반이 개량되는 것을 특징으로 하는 석션기초의 시공방법.
   

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