KR101747171B1 - 행어를 이용한 지오백 설치에 의한 수중 지반면의 세굴방지 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지오백(geo-bag) 내에 모래, 골재, 사석, 콘크리트 등의 채움재를 채워서 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면에 포설하여 수중 지반면이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하되, 지오백을 설치할 때 행어(hanger)를 이용하여 복수개의 지오백이 동시에 그리고 신속하고 용이하게 기초 주변의 세굴 발생 예상 지역에 설치되도록 함으로써, 수중 지반면에 세굴현상이 발생하는 것을 빠른 시간 내에 신속하게, 그리고 효과적으로 차단할 수 있게 하는 '행어를 이용한 지오백 설치에 의한 수중 지반면의 세굴방지 시공방법'에 관한 것이다.

Description

행어를 이용한 지오백 설치에 의한 수중 지반면의 세굴방지 시공방법{Method to Prevent Scour of Foundation and Embankment}

본 발명은 기초 주변 지역의 수중 지반, 하상, 제방 등의 수중 지반면이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하기 위한 방법으로서, 구체적으로는 수중에 설치된 기초 주변의 수중 지반면(수중 지반의 표면) 등과 같이 세굴이 발생할 가능성이 큰 지역(이하, "세굴 발생 예상 지역"이라고 기재함)의 수중 지반면에, 지오백(geo-bag) 내에 모래, 골재, 사석, 콘크리트 등의 채움재를 채운 것을 포설하여, 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하되, 지오백을 설치할 때 행어(hanger)를 이용하여 복수개의 지오백이 동시에 그리고 신속하고 용이하게 세굴 발생 예상 지역에 설치되도록 함으로써, 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면에 세굴현상이 발생하는 것을 빠른 시간 내에 신속하고 효과적으로 차단할 수 있게 하는 '행어를 이용한 지오백 설치에 의한 수중 지반면의 세굴방지 시공방법'에 관한 것이다.

수중에 설치되는 기초 주변이나, 하상, 제방 등의 수중 지반면이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하기 위해서, 종래 기술에서는 콘크리트 블록을 기초 주변에 매트 형태로 배치하거나, 기초 주변에 사석을 포설하는 등의 방법을 이용하는 것이 일반적이다. 특히, 사석을 포설함에 있어서는 가방이나 봉투 형태의 지오백(geo-bag)에 사석을 담은 후, 이를 순차적으로 수중 지반면에 포설한다.

그런데 종래 기술에서, 사석이 채워진 지오백을 수중 지반면에 포설 시공함에 있어서, 지오백을 설치할 수중 지반면 주위에 널말뚝 등을 깊이 박아 외부의 수압에 버틸 수 있도록 시공하고 그 내부의 물을 모두 외부로 빼낸 다음 내부로 물이 스며들지 않도록 가물막이를 설치하는 가물막이 작업을 수행하여야 하며, 후속하여 가물막이 내부의 지반을 기계적인 방법으로 파내는 터파기 작업, 터파기가 완료된 지반의 바닥을 정리하는 바닥정리 작업, 그리고 지오백 설치 완료 후의 가물막이 철거 작업 등의 일련의 복잡한 추가적인 작업이 필요하다는 단점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0225654호에는 지오백(geo-bag)의 일종으로서 네트론망에 사석을 채운 것을, 각각 해상 크레인을 이용하여 개별적으로 수중에 투입하여 수중 지반면에 포설하는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 사석이 채워진 지오백을 각각 해상 크레인으로 인양하여 수중에 투입하는 방식을 이용하게 되면, 위와 같은 가물막이 설치, 터파기 등이 필요하지 않게 되지만, 많은 양의 지오백을 수중에 투입할 때에는 작업시간이 너무 길어지게 되며, 그에 따라 해상 크레인의 운영비용, 작업 인부의 인건비 등의 과도해질 뿐만 아니라, 시공기간도 너무 길어지게 되는 문제점이 있다.

대한민국 등록실용신안공보 제20-0225654호(2001. 06. 01. 공고).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 채움재가 담긴 지오백을 각각 인양크레인으로 인양하여 수중에 투입하는 방식을 이용함으로써, 가물막이 설치, 터파기 등이 필요하지 않은 상태로 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면에 지오백을 포설하되, 많은 개수의 지오백을 동시에 수중에 투입하여 시공예정 위치에 포설함으로써, 수중 기초의 주변, 하상, 제방 등과 같은 세굴 발생 예상 지역에 대해 세굴방지시공을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있게 만드는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 지오백(geo-bag) 내에 채움재를 채워서 기초 주변의 세굴 발생 예상 지역에서 수중 지반면에 포설함으로써, 세굴 발생 예상 지역에서 지반이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하게 되는 수중 지반면의 세굴방지 시공방법으로서, 비어 있는 내부에 채움재가 유실되지 않도록 채워진 지오백을 사전에 필요한 개수만큼 복수개로 준비하며. 복수개의 지오백을 동시에 인양하기 위한 부재로서 빔 부재를 이용한 프레임 형태의 행어를 제작하는 단계; 수중에 투입하기 전(前) 육상이나 시공현장의 작업선 상에서 로프를 이용하여 복수개의 지오백을 행어의 하부에 매다는 단계; 지오백이 결합된 행어를 운반선에 실어서 시공현장으로 이송하고, 시공 현장에서 인양크레인에 의해 행어와 지오백을 기초 주변의 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치로 인양하는 단계; 행어와 지오백을 연직하강시켜서 수중으로 강하시킴으로써, 행어에 매달린 복수개의 지오백이 각각 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면 위에 놓여서 포설되도록 하는 단계; 및 지오백과 행어를 분리하고, 행어의 재활용을 위하여 지오백과 분리된 행어를 수면으로 인양하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 지반면의 세굴방지 시공방법이 제공된다.

이러한 본 발명에 있어서, 복수개의 지오백은, 각각 로프에 의해 행어의 하부에 매달려 설치되는데; 지오백이 포설될 세굴 발생 예상 지역에 대한 사전 조사를 통해서, 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배를 파악하여, 수중 지반면에 포설된 복수개의 지오백 각각이 행어로부터 늘어뜨려져야 하는 길이를 사전에 미리 결정하고, 결정된 길이에 맞추어 각각의 지오백에 대한 로프를 준비하여 복수개의 지오백을 매다는데 사용하는 구성을 가질 수 있으며, 이 경우 지오백이 결합된 행어를 운반선에 실어서 시공현장으로 이송하기 전에, 로프에 의해 복수개의 지오백이 행어 하부에 결합된 상태에서, 지오백의 늘어뜨려진 길이 및 형상이, 사전 조사된 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배에 부합되는지를 점검하기 위하여, 행어를 인양하여 지오백이 행어에 매달린 형태를 관찰하는 단계를 더 수행할 수도 있다.

본 발명의 시공방법에서는, 행어를 이용하여 복수개의 지오백을 동시에 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면 위에 포설하게 되므로, 짧은 시간 내에 다수 지오백의 급속 시공이 가능하게 되며, 그에 따라 기초 주변의 수중 지반면이나, 기타 하상, 제방의 수중 지반면에 갑작스럽게 세굴이 발생하는 경우에도 신속하게 대응하여 세굴을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 장점을 가진다.

특히, 본 발명에서는 행어에 복수개의 지오백을 미리 매달아 둘 때, 수중 지반면의 사전 조사를 통해서 지오백을 매다는 로프의 길이를 조절함으로써, 지오백이 수중 지반면의 구배에 맞추어 정확하게 포설될 수 있으며, 따라서 수중에서 지오백을 정확하게 배치하기 위한 별도의 수중 작업이 필요 없게 되므로, 수중 작업의 최소화에 의한 시공비용 절감은 물론이고 잠수사가 접근하기 어려운 깊은 수심 지역에 대해서도 지오백을 이용한 세굴방지 공사를 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점을 가진다.

도 1은 본 발명에 따른 수중 지반면의 세굴방지 시공방법의 각 과정 순서를 보여주는 개략적인 흐름도이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 시공방법에 이용되는 행어의 일 실시예를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 4는 채움재가 채워져 있는 복수개의 지오백이 로프에 의해 행어에 매달리도록 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도이다.
도 5는 행어와 지오백이 수중 기초 주변의 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치에서 수면 위에 인양되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 상태에 후속하여 지오백이 수중 강하되어 수중 지반면 위에 놓인 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 7은 도 6에 후속하여 지오백과 분리된 행어가 수면으로 인양되는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명의 또다른 실시예에 따라, 행어와 지오백이 제방의 세굴 발생 예상 지역에서 연직 상향에 인양되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 상태에 후속하여 지오백이 하강하게 되어 제방의 세굴 발생 예상 지역의 지반면 위에 놓인 상태를 보여주는 개략적인 측면도이다.
도 10은 도 9에 후속하여 지오백과 분리된 행어가 인양되는 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.

도 1에는 본 발명에 따른 수중 지반면의 세굴방지 시공방법의 각 과정 순서를 보여주는 개략적인 흐름도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 것처럼 본 발명에 따른 수중 지반면의 세굴방지 시공방법에서는, 지오백(geo-bag) 내에 모래, 골재, 사석, 콘크리트 등의 채움재를 채운 후, 이를 수중 기초의 주변이나, 하상, 제방 등에서 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면에 포설함으로써, 세굴 발생 예상 지역에서 지반이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하게 된다. 특히, 본 발명의 시공방법에서는, 지오백을 설치할 때 행어(hanger)를 이용하여 복수개의 지오백이 수중에 투하되어 수중 지반면에 놓이게 되며, 그에 따라 채움재가 채워진 복수개의 지오백이 신속하고 용이하게 세굴 발생 예상 지역에 설치된다.

구체적으로 본 발명에 따른 수중 지반면의 세굴방지 시공방법에서는, 우선 비어 있는 지오백 내에 채움재가 유실되지 않도록 채워진 지오백(2)을 사전에 필요한 개수만큼 복수개로 준비한다. 지오백(geo-bag)(2) 자체는 공지된 것으로서, 본 발명에서 지오백의 형상과 재질에는 특별한 제한을 두고 있지 않다.

이와 같이 지오백(2)을 준비하는 것과 병행하여, 복수개의 지오백(2)을 동시에 인양하기 위한 행어(1)를 제작한다. 도 2 및 도 3에는 각각 본 발명의 시공방법에서 이용되는 행어(1)의 일 실시예를 바라보는 방향을 달리하여 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

도면에 예시된 것처럼, 행어(1)는, 전체적으로 소정의 평면 넓이를 가지도록 빔 부재를 이용한 평면 프레임 형태로 제작될 수 있다. 이와 같이 행어(1)는 빔 부재를 이용하여 제작되므로, 빔 부재 사이에는 빈 공간이 존재하며, 따라서 수중에 투하될 때, 부력의 영향을 받지 않고 쉽게 수중에 투하될 수 있다. 행어(1)의 상부에는 인양크레인의 인양케이블(4)이 체결되는 상부인양고리(10)가 복수개의 위치에 구비되며, 행어(1)의 하부에는 지오백(2)을 매달기 위한 로프(rope)(3)가 체결되는 하부걸림고리(11)가 복수개로 구비된다. 도면에 도시된 실시예의 경우, 원형의 수중 기초 주변에 지오백을 포설하는 것을 예시한 것이기 때문에, 행어(1)의 평면 형상은, 원형의 수중 기초 주변에서 원형 형태의 세굴 발생 예상 지역의 1/4에 해당하는 구역에 지오백(2)을 동시에 포설할 수 있도록, 원형 링의 1/4에 해당하는 형상을 가지고 있으나, 본 발명에서 행어(1)의 평면 형상이 이에 한정되는 것은 아니다.

이와 같이, 채움재가 채워진 복수개의 지오백(2)과 행어(1)가 준비되면, 로프(3)를 이용하여 행어(1)의 하부에 필요한 개수의 지오백(2)을 매달아 설치한다. 도 4에는 사석 등과 같은 채움재가 채워져 있는 복수개의 지오백(2)이 로프(3)에 의해 행어(1)에 매달리도록 설치된 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

이와 같이 행어(1)에 복수개의 지오백(2)을 매다는 작업은, 아직 수중에 투입하기 전(前) 육상이나 시공현장의 작업선 상에서 수행되는데, 도 4에 도시된 것처럼, 인양크레인에 연결된 인양케이블(4)을, 행어(1) 상부에 구비된 상부인양고리(10)에 체결하여 행어(1)를 지면에서 소정 높이로 들어 올린 상태에서, 지오백(2)에 결합된 로프(3)의 상단을 각각 행어(1) 하부의 필요한 위치에서 하부걸림고리(11)에 체결한다.

이 때, 지오백(2)이 포설될 세굴 발생 예상 지역에 대한 사전 조사를 통해서, 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배를 파악하여, 수중 지반면에 포설된 복수개의 지오백 각각이 행어(1)로부터 늘어뜨려져야 하는 길이를 사전에 미리 결정하고, 이렇게 결정된 길이에 맞추어 각각의 지오백(2)에 대한 로프(3)를 준비하여 사용한다.

로프(3)에 의해 복수개의 지오백(2)이 행어(1) 하부에 결합된 상태에서, 지오백(2)의 늘어뜨려진 길이 및 형상이, 사전 조사된 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배에 부합되는지를 점검하기 위하여, 도 4에 도시된 것처럼, 행어(1)를 더 높게 인양하여 지오백(2)이 행어(1)에 매달린 형태를 사전에 살펴보는 것이 바람직하다.

이와 같이 지오백(2)을 행어(1)에 매다는 작업 및 사전 점검 작업이 완료된 후에는, 지오백(2)이 결합된 행어(1)를 운반선에 실어서 시공현장으로 이송한다. 이 때, 행어(1)는 인양크레인에 의해 공중에 들어 올려져 있을 필요가 없다.

시공 현장에서는 인양크레인에 의해 행어(1)와 지오백(2)을 필요한 높이로 인양한 후, 시공 위치 즉, 기초 주변이나 하상, 제방 등에서의 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치에 배치한다. 도 5에는 이와 같이 행어(1)와 지오백(2)이 기초 주변의 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치에서 수면 위에 인양되어 있는 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다.

후속하여 인양케이블(4)을 늘어뜨려서 행어(1)와 지오백(2)을 연직하강시켜서 수중으로 강하(降下)시킴으로써, 행어(1)에 매달린 복수개의 지오백(2)이 각각 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면 위에 놓이도록 한다. 도 6에는 도 5에 도시된 상태에 후속하여 지오백(2)이 수중 지반면 위에 놓인 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 앞서 설명하였듯이, 본 발명에서는 사전 조사를 통해서, 수중 지반면의 구배에 대응하여 복수개의 지오백(2) 각각이 행어(1)로부터 하향으로 늘어뜨려진 길이가 상이하도록 준비하였으므로, 위와 같이 행어(1)와 지오백(2)이 수중에 투하되어 하강하게 되면, 수중 지반면의 구배에 맞추어서 복수개의 지오백(2)이 동시에 수중 지반면에 포설되며, 따라서 지오백(2)이 넘어지거나 흐트러지지 않고, 애초에 매달린 형상 그대로 수중 지반면에 설치된다.

지오백(2)이 수중 지반면에 포설된 후에는, 지오백(2)을 행어(1)에 매달고 있던 로프(3)를 절단하거나 또는 행어(1)의 하부걸림고리(11)와 로프(3) 사이의 체결을 해제하여 지오백(2)과 행어(1)를 분리한다. 지오백(2)과 분리된 행어(1)는 수면으로 인양하여, 또다른 지오백(2)의 설치에 재사용하게 된다. 도 7에는 도 6에 후속하여 지오백(2)과 분리된 행어(1)가 수면으로 인양되는 상태를 보여주는 개략적인 측면도가 도시되어 있다.

이와 같이, 본 발명의 시공방법에서는, 행어(1)를 이용하여 복수개의 지오백(2)을 동시에 수중 지반면 위에 포설하게 되므로, 짧은 시간 내에 다수 지오백의 급속 시공이 가능하게 된다. 따라서 기초 주변 등의 지역에서 수중 지반면에 갑작스럽게 세굴이 발생하는 경우에도 신속하게 대응하여 세굴을 효과적으로 방지할 수 있게 되는 장점을 가진다.

특히, 본 발명에서는 행어(1)에 복수개의 지오백(2)을 미리 매달아 둘 때, 수중 지반면의 사전 조사를 통해서 지오백(2)을 매다는 로프(3)의 길이를 조절함으로써, 지오백(2)이 수중 지반면의 구배(굴곡)에 맞추어 정확하게 포설될 수 있으며, 따라서 수중에서 지오백(2)을 정확하게 배치하기 위한 별도의 수중 작업이 필요 없게 되므로, 수중 작업의 최소화에 의한 시공비용 절감은 물론이고 잠수사가 접근하기 어려운 깊은 수심 지역에 대해서도 지오백(2)을 이용한 세굴방지 공사를 용이하게 수행할 수 있게 되는 장점을 가진다.

도 5 내지 도 7에는 본 발명에 따라 지오백(2)이 수중 기초의 주변에 설치되는 것이 예시되어 있지만, 앞서 언급한 것처럼 제방이나 하상 등에도 본 발명에 따라 지오백을 시공할 수 있다.

도 8 내지 도 10에는 각각 본 발명에 따라 행어(1)와 지오백(2)을 이용하여 제방의 세굴 발생 예상 지역에 지오백을 설치하는 것을 보여주는 도 5 내지 도 7에 대응되는 개략적인 측면도가 도시되어 있는데, 도 8에는 제방의 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치에 지오백(2)과 행어(1)가 위치하고 있는 상태가 도시되어 있고, 도 9에는 지오백(2)과 행어(1)가 하강하여 지오백(2)이 제방의 세굴 발생 예상 지역에서 지반면 위에 놓인 상태가 도시되어 있으며, 도 10에는 지오백(2)과 분리된 행어(1)가 인양되는 상태가 도시되어 있다. 제방에서 세굴 발생 예상 지역의 범위가 넓을 경우, 위에서 설명한 작업을 반복하여 필요한 영역에 대해 지오백(2)을 포설하게 된다. 제방의 경우, 지오백(2)이 놓이는 지반면에 수중에 위치하지 않을 수 있다는 점에서만 앞서 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한 것과 상이할 뿐이며, 기타 사항에 대해서는 동일하다. 따라서 청구범위의 기재를 포함하여 본 명세서 전반에서, "수중 지반면"이라는 용어는 단지 수중에 존재하는 지반의 표면만을 의미하는 것이 아니라, 제방의 지반 표면이나, 기타 하상의 표면 등을 모두 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1: 행어
2: 지오백
3: 로프

Claims (3)

1. 지오백(geo-bag) 내에 채움재를 채워서 원형의 수중 기초 주변에 존재하는 원형 링 형태의 세굴 발생 예상 지역에서 수중 지반면에 포설함으로써, 세굴 발생 예상 지역에서 지반이 세굴에 의해 유실되는 것을 방지하게 되는 수중 지반면의 세굴방지 시공방법으로서,
   비어 있는 지오백 내에 채움재가 유실되지 않도록 채워진 지오백(2)을 사전에 필요한 개수만큼 복수개로 준비하며. 복수개의 지오백(2)을 동시에 인양하기 위한 부재로서 빔 부재를 이용하여 프레임 형태를 가지며 원형의 수중 기초 주변에서 원형 링 형태의 세굴 발생 예상 지역의 1/4에 해당하는 평면 넓이를 가지고 있고 상부에는 상부인양고리(10)가 복수개의 위치에 구비되어 있고 하부에는 하부걸림고리(11)가 복수개로 구비되어 있는 행어(1)를 제작하는 단계;
   수중에 투입하기 전(前) 육상이나 시공현장의 작업선 상에서, 인양크레인에 연결된 인양케이블(4)을, 행어(1)의 상부인양고리(10)에 체결하여 행어(1)를 지면에서부터 들어 올린 상태에서, 지오백(2)에 결합된 로프(3)의 상단을 행어(1)의 하부걸림고리(11)에 체결함으로써, 복수개의 지오백(2)을 행어(1)의 하부에 매다는 단계;
   지오백(2)이 결합된 행어(1)를 시공현장으로 이송하고, 시공 현장에서 인양크레인에 의해 행어(1)와 지오백(2)을 세굴 발생 예상 지역의 연직 상향 위치로 인양하는 단계;
   행어(1)와 지오백(2)을 연직하강시켜서 행어(1)에 매달린 복수개의 지오백(2)이 각각 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면 위에 놓여서 포설되도록 하는 단계; 및
   로프(3)를 절단하거나 또는 하부걸림고리(11)와 로프(3) 사이의 체결을 해제함으로써, 지오백(2)과 행어(1)를 분리하고, 행어(1)의 재활용을 위하여 지오백(2)과 분리된 행어(1)를 인양하는 단계를 포함하며;
   복수개의 지오백(2)은, 각각 로프(3)에 의해 행어(1)의 하부에 매달려 설치되는데, 지오백(2)이 포설될 세굴 발생 예상 지역에 대한 사전 조사를 통해서, 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배를 파악하여, 수중 지반면에 포설된 복수개의 지오백 각각이 행어(1)로부터 늘어뜨려져야 하는 길이를 사전에 미리 결정하고, 결정된 길이에 맞추어 각각의 지오백(2)에 대한 로프(3)를 준비하여 복수개의 지오백(2)을 매다는데 사용하며;
   지오백(2)이 결합된 행어(1)를 시공현장으로 이송하기 전에, 로프(3)에 의해 복수개의 지오백(2)이 행어(1) 하부에 결합된 상태에서, 지오백(2)의 늘어뜨려진 길이 및 형상이, 사전 조사된 세굴 발생 예상 지역의 수중 지반면의 구배에 부합되는지를 점검하기 위하여, 행어(1)를 인양하여 지오백(2)이 행어(1)에 매달린 형태를 관찰하는 단계를 더 수행하는 것을 특징으로 하는 수중 지반면의 세굴방지 시공방법.
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