KR101794280B1 - 급속 시공을 위한 셕션 파일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상 구조물의 시공 시, 기초 구조물의 상부에 시공되는 상부 구조물에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 측면 보강 파일을 포함하여 구성함으로써, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능함에 따라, 종래에 비해 시공시간을 단축시키도록
해상 구조물의 시공 시, 해저의 하부에 설치되는 기초 구조물의 베이스를 이루도록 해저 지면으로 하부가 삽입되며, 상부에는 상부 구조물이 설치되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 일측에 일체로 형성되는 다수개의 파일 슬리브; 및 상기 각 파일 슬리브를 통해 설치되어 해저의 지면에 항타 시공되는 측면 보강 파일을 포함하는 급속 시공을 위한 석션 파일을 제공한다.

Description

급속 시공을 위한 셕션 파일{SUCTION PILE FOR RAPID CONSTRUCTION}

본 발명은 급속 시공을 위한 석션 파일에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해상 구조물의 시공 시, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능하도록 하는 급속 시공을 위한 파일 보강형 석션 파일에 관한 것이다.

일반적으로 해상에서 어떠한 구조물을 구축하기 위해 기초 파일을 시공하는 방법으로는 물막이 공사를 통해 바닷물을 막은 상태에서 일반적인 육지에서의 시공 과정과 동일하게 기초 파일을 시공하는 방법을 사용한다.

이러한 시공방법은 수심이 그리 깊지 않은 바다에서는 시공하는데 곤란함이 없지만, 수심이 깊은 바다에서는 이 시공방법을 사용하는 것이 극히 곤란하고, 또한 이러한 시공방법은 시공시간과 비용이 과다하게 소요된다는 단점이 있다.

이러한 종래의 시공방법을 개선하기 위한 기술로 제안된 것이 석션 파일을 이용한 시공방법이다.

석션 파일을 이용한 시공방법은 다음과 같은 과정을 통해 이루어진다.

먼저, 하부는 개방되고 상부는 밀폐된 석션 파일에 수중 펌프를 설치하는데, 상기 수중 펌프는 석션 파일의 상부에 설치된다.

그리고, 수상에는 바지선 혹은 일반 선박을 이용해 작업대가 마련되는데, 상기 작업대에는 석션 파일의 설치를 위한 크레인과 수중의 위치를 측정하기 위한 위치측정장비 등이 마련된다.

크레인을 이용해 석션 파일을 수중의 적당한 위치에 위치시킨 다음에, 수중 펌프를 작동시켜 파일 내부의 물을 밖으로 배출시키면, 수중과 석션 파일 내부 간에 압력차가 발생하게 되고, 이 압력차에 의해 파일은 지면에 박히게 된다. 이와 같은 석션 파일의 시공원리는 이미 공지된 기술이다.

그러나, 이러한 종래의 석션 파일의 시공방법을 이용할 경우, 수중에 석션 파일을 포함한 케이슨, 자켓구조물 등을 포함하는 기초 구조물인 하부 구조물의 시공을 완료한 후, 순차적으로 상부 구조물을 설치해야 함에 따라 시공기간이 많이 소요되는 문제점이 있다.

또한, 시공기간이 많이 소요됨에 따라, 시공 완료 시까지 소요되는 총 시공비가 증가되는 문제점도 내포하고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명이 해결하려는 과제는 해상 구조물의 시공 시, 기초 구조물의 상부에 시공되는 상부 구조물에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 측면 보강 파일을 포함하여 구성함으로써, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능함에 따라, 종래에 비해 시공시간을 단축시키도록 하는 급속 시공을 위한 석션 파일을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일은 해상 구조물의 시공 시, 해저의 하부에 설치되는 기초 구조물의 베이스를 이루도록 해저 지면으로 하부가 삽입되며, 상부에는 상부 구조물이 설치되는 메인 바디; 상기 메인 바디의 일측에 일체로 형성되는 다수개의 파일 슬리브; 및 상기 각 파일 슬리브를 통해 설치되어 해저의 지면에 항타 시공되는 측면 보강 파일을 포함한다.

측면 보강 파일은 상면이 폐쇄된 원통 형상의 파이프부; 및 상기 파이프부의 양측에 길이방향을 따라 형성되며, 상기 파일 슬리브의 내주면과 파이프부의 외주면 사이에 간격을 형성하는 간격재를 포함할 수 있다.

상기 파일 슬리브는 상기 각 간격재에 대응하여 내주면 상의 양측에 각각 상기 각 간격재가 삽입되도록 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 파일 슬리브의 내주면과 측면 보강 파일의 외주면 사이에는 콘크리트가 충진될 수 있다.

상기 각 파일 슬리브는 상기 메인 바디의 상부 각 모서리부에 각각 일체로 형성될 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일에 의하면, 해상 구조물의 시공 시, 기초 구조물의 상부에 시공되는 상부 구조물에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 측면 보강 파일을 포함하여 구성함으로써, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능함에 따라, 종래에 비해 시공시간을 단축시키는 효과가 있다.

또한, 또한, 메인 바디의 각 모서리부에 파일 슬리브를 일체로 형성하고, 상기 각 파일 슬리브를 통해 측면 보강 파일을 설치함에 따라, 지지층의 깊이를 깊게 할 수 있어 연약 지반에 적용이 유리한 효과도 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일이 적용된 해상 구조물의 시공 상태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일의 평면도이다.
도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일에 적용되는 측면 보강 파일의 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일이 적용된 해상 구조물의 시공 상태를 단계별로 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이에 앞서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일이 적용된 해상 구조물의 시공 상태를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일의 평면도이며, 도 3은 도 1의 A-A 선에 따른 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일에 적용되는 측면 보강 파일의 사시도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일(100)은 해상 구조물의 시공 시, 기초 구조물의 상부에 시공되는 상부 구조물(105)에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 측면 보강 파일(120)을 포함하여 구성함으로써, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물(105)의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능함에 따라, 종래에 비해 시공시간을 단축시키도록 한다.

이를 위해, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일(100)은 메인 바디(110), 파일 슬리브(120), 및 다수개의 측면 보강 파일(130)을 포함한다.

먼저, 상기 메인 바디(110)는 해상 구조물의 시공 시, 해저의 하부에 설치되는 기초 구조물의 베이스를 이루도록 해저 지면으로 하부가 삽입되며, 상부에는 상부 구조물(105)이 설치된다.

이러한 메인 바디(110)는 하부는 개방되는 상부는 밀폐된 상태로 형성되며, 미도시된 수중펌프가 상부에 설치되어 해저에 삽입 시, 상기 메인 바디(110)의 내부로 유입되는 해수를 외부로 배출한다.

이 때, 상기 메인 바디(110)의 내부와 수중 사이에 압력차가 발생하게 되고, 이 압력차에 의해 상기 메인 바디(110)는 해저의 지면에 박히게 된다.

본 실시예에서, 상기 파일 슬리브(120)는 다수개로 구성되며, 상기 메인 바디(110)의 일측에 일체로 형성된다.

이러한 각 파일 슬리브(120)는, 도 2에서 도시한 바와 같이, 원통 형상으로 형성되며, 상기 메인 바디(110)의 상부에서 각 모서리부에 각각 형성되어 해저 지면에 박힌 상기 메인 바디(110)에 의해 하부가 일정부분 해저 지면에 박힌 상태를 유지하게 된다.

그리고 상기 측면 보강 파일(130)은 상기 각 파일 슬리브(120)를 통해 설치되어 해저의 지면에 항타 시공된다.

이러한 측면 보강 파일(130)은 상기 메인 바디(110)의 상부에 작업대(103)를 통해 설치되는 상부 구조물(105)의 시공 시, 상기 상부 구조물(105)에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하게 된다.

여기서, 상기 측면 보강 파일(130)은, 도 3과 도 4에서 도시한 바와 같이, 파이프부(131)와 간격재(133)로 구성되며, 이를 각 구성별로 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 파이프부(131)는 상면이 폐쇄된 원통 형상으로 형성되며, 상기 파일 슬리브(120)에 삽입된다.

이러한 파이프부(131)는 상기 메인 바디(110)와 같이 미도시된 수중펌프를 통해 상기 파이프부(131)의 내부로 유입되는 해수를 외부로 배출하면서, 상기 파이프부(131)의 내부와 수중 사이에 발생되는 압력차와, 항타 시공에 의해 상기 각 파일 슬리브(120)를 통해 안정적으로 가이드 되면서, 해저의 지면에 박히게 된다.

그리고 상기 간격재(133)는 상기 파이프부(131)의 양측에 길이방향을 따라 형성되며, 상기 파일 슬리브(120)의 내주면과 파이프부(131)의 외주면 사이에 간격을 형성하게 된다.

이러한 각 간격재(133)는 상기 파일 슬리브(120)에 측면 보강 파일(130)을 정확하게 항타 시공할 수 있도록 한다.

한편, 상기 각 파일 슬리브(120)는 상기 각 간격재(133)에 대응하여 내주면 상의 양측에 각각 상기 각 간격재(133)가 삽입되도록 삽입홈(121)이 형성될 수 있다.

여기서, 상기 각 삽입홈(121)은 상기 측면 보강 파일(130)의 삽입 초기부터 석션 및 항타 시공 완료 시까지, 상기 파일 슬리브(120)의 중앙에 정확하게 삽입되어 해저 지면에 박히도록 상기 측면 보강 파일(130)을 가이드 하게 된다.

본 실시예에서, 상기 각 파일 슬리브(120)를 통해 항타 시공되어 해저 지면으로 삽입되는 상기 각 측면 보강 파일(130)의 외주면과 상기 파일 슬리브(120)의 내주면 사이에는 콘크리트가 충진된다.

즉, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일(100)은 메인 바디(110)를 해저 지면에 시공한 상태로, 상부에 작업대(103)를 통해 상부 구조물(105)을 시공하면서, 상기 상부 구조물(105)에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 상기 각 파일 슬리브(120)를 통해 상기 각 측면 보강 파일(130)을 항타 시공함으로써, 메인바디(110)와 측면 보강 파일(130)로 구성되는 기초 구조물을 시공하는 동시에, 기초 구조물의 상부에 상부 구조물(105)을 시공할 수 있게 된다.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일(100)의 시공 및 작용을 상세히 설명한다.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일이 적용된 해상 구조물의 시공 상태를 단계별로 나타낸 도면이다.

먼저, 해상 구조물이 설치될 위치에서 크레인을 이용해 상기 메인 바디(110)를 수중의 적당한 위치에 위치시킨 후, 수중펌프를 작동시켜 상기 메인 바디(110) 내부로 유입된 해수를 외부로 배출시키게 된다.

그러면, 상기 메인 바디(110)는, 도 5a와 같이, 수중과 메인 바디(110) 내부 사이에 발생된 압력차에 의해 해저 지면에 하부가 일정부분 박히게 된다.

그런 후, 도 5b와 같이, 해상으로 돌출된 상기 메인 바디(110)의 상부에 상부 구조물(105)을 시공하기 위한 작업대(103)를 설치하게 된다.

이러한 상태에서, 상기 작업대(103)의 상부에는, 도 5c와 같이, 상부 구조물(105)을 시공하게 되고, 동시에, 상기 메인 바디(110)의 각 모서리부에 형성된 상기 각 파일 슬리브(120)에 상기 측면 보강 파일(130)을 석션 시공법과 함께 각각 항타 시공하여 상기 상부 구조물(105)에서 발생되는 사하중과 활하중을 상기 각 측면 보강 파일(130)을 통해 분산 지지하게 된다.

이 때, 상기 측면 보강 파일(130)은 상기 각 간격재(133)에 의해 상기 파일 슬리브(120)의 내주면 중앙에 정위치된 상태로 상기 각 삽입홈(121)을 통해 안정적으로 가이드되면서 해저 지면에 박히게 된다.

여기서, 상기 측면 보강 파일(130)의 항타 시공이 완료되면, 상기 파일 슬리브(120)의 내주면과 상기 측면 보강 파일(130)의 외주면 사이에 콘크리트를 밀실하게 충전하여 상기 파일 슬리브(120)와 측면 보강 파일(130)을 보다 견고하게 연결하면서 해수의 유입을 방지하게 된다.

따라서, 상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 급속 시공을 위한 석션 파일(100)을 적용하면, 해상 구조물의 시공 시, 기초 구조물의 상부에 시공되는 상부 구조물(105)에 작용하는 사하중과 활하중을 분담하여 지지하도록 측면 보강 파일(130)을 포함하여 구성함으로써, 해저 하부에 설치되는 기초 구조물의 시공과 상부 구조물(105)의 시공을 동시에 수행하여 급속 시공이 가능함에 따라, 종래에 비해 시공시간을 단축시킬 수 있다.

또한, 메인 바디(110)의 각 모서리부에 파일 슬리브(120)를 일체로 형성하고, 상기 각 파일 슬리브(120)를 통해 측면 보강 파일(130)을 설치함에 따라, 지지층의 깊이를 깊게 할 수 있어 연약 지반에 적용이 유리할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

103 : 작업대 105 : 상부 구조물
110 : 메인 바디 120 : 파일 슬리브
121 : 삽입홈 130 : 측면 보강 파일
131 : 파이프부 133 : 간격재

Claims (5)

1. 해상 구조물의 시공 시, 해저의 하부에 설치되는 기초 구조물의 베이스를 이루도록 해저 지면으로 하부가 삽입되며, 상부에는 상부 구조물이 설치되는 메인 바디;
   상기 메인 바디의 일측에 일체로 형성되는 다수개의 파일 슬리브; 및
   상기 각 파일 슬리브를 통해 설치되어 해저의 지면에 항타 시공되는 측면 보강 파일;
   을 포함하고,
   상기 측면 보강 파일은 상면이 폐쇄된 원통 형상의 파이프부를 포함하여,
   상기 파이프부 내부로 유입되는 해수를 외부로 배출하면서 파이프부 내부와 수중 사이에 발생되는 압력차와 파이프부 상단에서 가해지는 항타 시공에 의해 해저 지면에 박히는 구조의 급속 시공을 위한 석션 파일.
2. 제1항에 있어서,
   측면 보강 파일은
   상기 파이프부의 양측에 길이방향을 따라 형성되며, 상기 파일 슬리브의 내주면과 파이프부의 외주면 사이에 간격을 형성하는 간격재;
   를 포함하는 급속 시공을 위한 석션 파일.
3. 제2항에 있어서,
   상기 파일 슬리브는
   상기 각 간격재에 대응하여 내주면 상의 양측에 각각 상기 각 간격재가 삽입되도록 삽입홈이 형성되는 급속 시공을 위한 석션 파일.
4. 제2항에 있어서,
   상기 파일 슬리브의 내주면과 측면 보강 파일의 외주면 사이에는 콘크리트가 충진되는 급속 시공을 위한 석션 파일.
5. 제1항에 있어서,
   상기 각 파일 슬리브는
   상기 메인 바디의 상부 각 모서리부에 각각 일체로 형성되는 급속 시공을 위한 석션 파일.

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