KR102071271B1 - 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원추형 콘크리트 앵커블록과 고정파일, 그리고 연장결속재를 이용하여 케이슨 본체를 해저면에 설치된 사석 마운드(mound)에 견고하게 고정시킴으로써, 케이슨 본체와 사석 마운드 사이에 큰 수직 저항력 및 수평 저항력이 발휘되게 하고, 그에 따라 활동(滑動/슬라이딩 sliding) 저항성능이 향상되어 케이슨 본체 내에 속채움이 완료되기 전의 상태 또는 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 구조적인 견고성을 유지할 수 있도록 하는 콘크리트 케이슨과, 이러한 케이슨의 시공방법에 관한 것이다.

Description

활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨 및 그 시공방법{Concrete Caisson and Constructing Method thereof}

본 발명은 방파제 등의 구축을 위하여 설치되는 콘크리트 케이슨(Concrete Caisson)과, 이를 시공하는 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 원추형 콘크리트 앵커블록과 고정파일, 그리고 연장결속재를 이용하여 케이슨 본체를 해저면에 설치된 사석 마운드(mound)에 견고하게 고정시킴으로써, 케이슨 본체와 사석 마운드 사이에 큰 수직 저항력 및 수평 저항력이 발휘되게 하고, 그에 따라 활동(滑動/슬라이딩 sliding) 저항성능이 향상되어 케이슨 본체 내에 속채움이 완료되기 전의 상태에서 파랑이 내습하거나 또는 설계하중 이상의 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 구조적인 견고성을 유지할 수 있도록 하는 새로운 구성의 콘크리트 케이슨과, 이러한 케이슨의 시공방법에 관한 것이다.

바다로부터 밀려오는 거친 파도를 막아 항구 안의 수면을 잔잔하게 유지하기 위하여 방파제(防波堤)를 구축할 때 콘크리트 케이슨을 이용하게 된다. 방파제를 구축하기 위한 케이슨은, 해저면에 평평한 상면을 가지도록 소정 높이로 돋아서 구축되는 사석 마운드와, 내부가 격벽에 의해 격자형태로 구획되어 연직한 중공(中空)을 가지도록 콘크리트 부재로 제작되어 사석 마운드에 설치되는 케이슨 본체로 이루어진다. 일반적으로 케이슨의 시공은, 설계된 위치에 사석(捨石)을 투입하여 상면이 평평하게 돋아있는 사석 마운드(mound)를 구축한 후, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 케이슨 본체를 제작하여 운반선을 이용하여 사석 마운드가 구축되어 있는 시공위치로 운반하고 인양하여 수중에 투입하여 사석 마운드 위에 거치하며, 모래와 흙으로 케이슨 본체의 비어 있던 중공부를 채우는 속채움 공사를 진행한 후, 케이슨 본체의 상면을 덮는 상판설치 작업을 진행하는 방식으로 이루어진다. 이와 같이 케이슨 본체에 속채움이 이루어진 후에는 자중(自重)을 이용하여 내습하는 파랑에 대한 저항력 즉, 슬라이딩에 대해 저항하는 "활동(滑動) 저항력"을 발휘하게 된다. 즉, 케이슨 본체와 그 내부에 채워진 속채움 재료의 자중(自重)에 의해 사석 마운드와 케이슨 본체 사이에 발생하는 마찰력을 이용하여 파랑으로 인한 슬라이딩(활동/滑動)에 대해 저항하는 구조를 가지는 것이다.

그런데 실제 케이슨을 시공함에 있어서 파랑의 내습시에 케이슨 본체가 설계된 위치를 고수하지 못한 채 파랑에 의해 밀려나게 되어 파도를 막아주는 제 역할을 다하지 못하는 경우가 발생하고 있다. 최근 기후변화로 인하여 비정상적인 이상 고파랑이 자주 발생하여 당초 설계된 케이슨의 활동 저항성능을 초과함으로 케이슨 본체가 제 위치에서 이탈하는 활동파괴가 발생한 사례가 보고되고 있다. 또한 케이슨을 시공할 때, 케이슨 본체의 속이 비어 있는 상태에서 케이슨 본체를 사석 마운드에 거치하게 되는데, 이와 같이 아직 속채움이 이루어지지 않은 상태에서 설계파랑 이상의 파랑이 케이슨 본체에 접근하게 되면 케이슨 본체가 밀려가면서 활동파괴(滑動破壞)가 발생하게 된다. 케이슨 본체는 대중량의 구조체이기 때문에 시공 완료 이전은 물론이고 시공 완료 후에도 활동파괴가 발생하였을 때 이를 복구하기가 매우 어려우며 복구비용도 막대하게 소요된다.

종래 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-1999-0083890호에서는 콘크리트 케이슨의 활동 저항력 증대를 위하여 케이슨 본체의 측면에 전단키를 형성하여 케이슨 본체를 조립하는 기술을 제안하고 있다. 그러나 종래 기술처럼 전단키에 의한 케이슨 본체의 결합으로는 파랑에 대해 충분한 활동 저항력을 발휘하기 어려우며, 무엇보다도 시공 과정에서 전단키의 맞물림 위치에 이격이 존재하게 되고, 그에 따라 케이슨 본체가 서로 견고하게 결합되지 못하게 된다. 이런 이유 때문에 파랑이 반복적으로 내습하게 되면 케이슨을 이루고 있는 케이슨 본체가 활동을 일으키면서 애초에 설치된 제 위치를 고수하지 못하고 움직이게 되어 서로 어긋난 위치에 있게 되고, 결국 케이슨의 활동파괴가 유발되는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-1999-0083890호(1999.12.06.공개).

본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 해저면에 사석 마운드를 구축하고, 공장 제작된 케이슨 본체를 사석 마운드에 배치하여 케이슨을 시공함에 있어서, 케이슨 본체가 사석 마운드에 견고하게 고정되도록 함으로써 케이슨 본체와 사석 마운드 사이에 큰 연직저항력 및 수평저항력이 발휘되도록 하고, 그에 따라 케이슨 본체의 활동 저항성능이 향상되도록 함으로써, 케이슨 본체 내의 속채움이 완료되기 전의 상태에서 파랑이 내습하거나 또는 예상하지 못한 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 케이슨 본체와 사석 마운드 간의 견고한 결합이 유지되어 활동 파괴를 방지할 수 있게 되는 케이슨과, 이러한 케이슨의 시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서는, 해저면(200)에 구축된 사석 마운드(2)와, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 제작되고 운반되어 수중에 투입됨으로써 사석 마운드(2) 위에 거치되는 케이슨 본체(1)를 포함하여 구성되며; 하단이 사석 마운드(2) 또는 해저면에 고정되며 연직 상향으로 연장되어 상단이 케이슨 본체(1)와 결합되는 고정결합재에 의해, 케이슨 본체(1)에 연직하향의 지지력이 작용하게 되는 구성을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨이 제공된다.

또한 본 발명에서는 상기한 콘크리트 케이슨의 시공방법으로서, 해저면(200)에 사석 마운드(2)를 조성하고, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 케이슨 본체(1)를 제작하여 수중에 투입하여 사석 마운드(2) 위에 케이슨 본체(1)가 거치되도록 하되, 하단이 사석 마운드(2) 또는 해저면에 고정되도록 연직 상향으로 연장되는 고정결합재를 설치하고, 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2)에 거치된 상태에서 고정결합재의 상단을 케이슨 본체(1)와 결합 고정함으로써, 고정결합재에 의해 케이슨 본체(1)에 연직하향의 지지력이 작용시키는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨의 시공방법이 제공된다.

상기한 본 발명에 따른 케이슨 및 그 시공방법에서, 상기 고정결합재는, 말뚝 부재로 이루어진 고정파일(3)과, 연직상향으로 연장되는 연장결속재(4)를 포함하여 구성될 수 있는데, 사석 마운드(2)의 조성 작업 전, 후 또는 사석 마운드(2)의 조성 작업과 병행하여, 고정파일(3)을 연직하게 해저면에 관입하여 고정 설치하고, 고정파일(3)에는 연장결속재(4)의 하단을 결합하며; 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2)에 거치될 때, 연장결속재(4)의 상단이 케이슨 본체(1)의 내부로 들어오게 하여 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 결합 고정할 수 있으며, 이 경우, 고정파일(3)을 설치할 때, 고정파일(3)의 상단이 사석 마운드(2) 위로 돌출되도록 하여, 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2) 위에 거치하였을 때 고정파일(3)의 상단이 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 케이슨 본체(1)의 내부에 위치하도록 함으로써, 고정파일(3)이 해저면(200)과 사석 마운드(2)와 케이슨 본체(1) 사이에서 수평저항력 및 휨저항력을 발휘하는 부재로서 기능하도록 만들 수 있다.

또한 상기한 본 발명에 따른 케이슨 및 그 시공방법에서, 상기 고정결합재는, 원추형상을 가지도록 사석 마운드(2)에 매립된 상태로 구비되는 원추형 앵커블록(5)과, 연직상향으로 연장되는 연장결속재(4)를 포함하여 구성될 수도 있는데; 이 경우 사석 마운드(2)의 조성 작업 전에 원추형 거푸집(50)을 설치하여, 사석 마운드(2)의 조성 전, 후 또는 사석 마운드(2)의 조성 작업과 병행하여, 원추형 거푸집(50)에 콘크리트를 타설하여 원추형 앵커블록(5)을 형성하고, 원추형 앵커블록(5)에는 연장결속재(4)의 하단을 결합하며; 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2)에 거치될 때, 연장결속재(4)의 상단이 케이슨 본체(1)의 내부로 들어오게 하여 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 결합 고정할 수 있고, 더 나아가 원추형 앵커블록(5)을 형성할 때, 원추형 앵커블록(5)의 원추형상 부분의 상단은 기둥형태의 연직상단으로 이루어져 사석 마운드(2) 위로 돌출되도록 하여, 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2) 위에 거치하였을 때 원추형 앵커블록(5)의 연직상단이 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 케이슨 본체(1)의 내부에 위치하도록 함으로써, 원추형 앵커블록(5)의 연직상단이 사석 마운드(2)와 케이슨 본체(1) 사이에서 수평저항력 및 휨저항력을 발휘하게 만들 수도 있다.

특히, 상기한 본 발명에 따른 케이슨 및 그 시공방법에서, 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 고정할 때에는, 연장결속재(4)에 프리스트레싱을 가하여 인장응력이 도입된 상태로 만들어서 케이슨 본체(1)에 고정시킬 수도 있다.

본 발명에 의하면, 파압에 의해 케이슨 본체의 전방측을 위로 들어 올리려는 상향 외력이 가해지더라도, 케이슨 본체의 자중에 의한 기본 연직지지력에 더하여 추가적인 연직지지력이 강하게 작용하게 되므로, 파압으로 인한 상향 외력에 대해 충분한 저항력을 발휘하게 되고, 그에 따라 케이슨 본체의 전방측이 들어 올려지는 것을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 케이슨의 활동파괴에 대한 저항성을 크게 향상시키게 된다.

따라서 본 발명에 의하면, 케이슨의 시공과정에서 케이슨 본체 내의 속채움이 완료되기 전의 상태에서 파랑이 내습하거나 또는 예상하지 못한 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 케이슨 본체와 사석 마운드 간의 견고한 결합이 유지되며, 그에 따라 시공 안정성 및 시공 경제성이 향상되는 효과가 발휘된다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 3 내지 도 5은 각각 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따라 케이슨을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 6 및 도 7은 각각 위와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨의 구조적인 거동을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 9 내지 도 11은 각각 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨의 구조적인 거동을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 케이슨에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도이다.
도 14 및 도 15는 각각 도 13에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 케이슨을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 단면도이다.
도 16은 교차점 연직중공이 형성되어 있는 구성을 가지는 본 발명에 따른 케이슨 본체의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도이다.
도 17은 본 발명의 제3실시예에서 고정파일과 원추형 앵커블록이 케이슨 본체의 전방측에만 설치된 상태를 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도이다.

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 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(100)의 개략적인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 제1실시예에 따라 시공된 케이슨(100)의 내부 구조를 보여주기 위한 도 1의 화살표 A-A에 따른 개략적인 횡방향의 단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 따른 케이슨(100)은, 해저면(200)에 언덕형태로 소정 높이를 가지도록 돋아서 평평한 상면을 가지도록 구축된 사석 마운드(2)와, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 제작되고 운반되어 수중에 투입됨으로써 사석 마운드(2) 위에 거치되는 케이슨 본체(1)를 포함하여 구성된다. 특히, 본 발명에서는 하단이 사석 마운드(2) 또는 해저면에 고정되며 연직 상향으로 연장되어 상단은 케이슨 본체(1)와 결합되는 고정결합재에 의해, 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2) 위에서 견고하게 고정됨으로써 케이슨 본체(1)와 사석 마운드 사이(2)에 큰 수직 저항력 및 수평 저항력이 발휘되며, 그에 따라 케이슨 본체(1)의 활동 저항성능이 증대되는 구성을 가지고 있다.

케이슨 본체(1)는, 속이 비어 있는 상자형 프리캐스트 콘크리트 구조체로 구성되어 있다. 고정결합재는 그 하단이 직접 또는 다른 부재를 통해서 간접적으로 해저면이나 사석 마운드(2)에 고정되며, 상부로 연장되어 그 상단은 케이슨 본체(1)에 결합된다. 따라서 케이슨 본체(1)는 고정결합재에 의해 사석 마운드(2)와 견고하게 묶인 형태가 되며, 그에 따라 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이에 큰 수직 저항력 및 수평 저항력이 발휘되어 케이슨 본체(1)의 활동 저항성능이 증대된다.

특히, 본 발명의 제1실시예에서는 고정결합재가, 해저면에 관입 설치되어 고정되어 있는 말뚝 부재로 이루어진 고정파일(Pile)(3)과, 상기 고정파일(3)에 결합되어 케이슨 본체(1)의 내부로 연장되어 케이슨 본체(1)에 상단이 고정되는 연장결속재(4)를 포함하여 구성되어 있다. 고정파일(3)은 말뚝형태의 부재로서, 연장결속재(4)의 하단을 해저면(200)과 연결해주는 앵커로서의 기능을 수행한다. 고정파일(3)로서는 원형 강관을 이용할 수도 있으나, 판재형태의 시트 파일(sheet pile)을 고정파일(3)로서 이용할 수도 있다. 시트 파일을 고정파일(3)로 사용하는 경우, 도면에 예시된 것처럼 시트 파일의 폭방향이 케이슨 본체(1)의 전후방 방향이 되도록 배치하는 것이 바람직하다.

고정파일(3)의 하단은 해저면에 관입되어 고정되는데, 고정파일(3)의 상단이 사석 마운드(2) 및 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 케이슨 본체(1)의 내부에 위치하도록 위쪽으로 길게 연장되어 있는 경우, 후술하는 것처럼 케이슨 본체(1)의 내부가 사석 등과 같은 채움재로 채워져서 고정파일(3)의 상부가 채움재에 매립되며, 그에 따라 고정파일(3)의 상단부가 간접적으로 케이슨 본체(1)의 내면과 밀착되며, 이러한 상태에서 고정파일(3)은 해저면(200)과 사석 마운드(2)와 케이슨 본체(1) 사이에서 다웰바(dowel bar)처럼 큰 수평저항력 및 휨저항력을 발휘하는 부재로서의 기능도 수행하게 되는 추가적인 장점이 발휘된다. 물론 채움재 없이 고정파일(3)의 상단부 측면이 직접 케이슨 본체(1)의 내면과 밀착되어 위와 같은 다웰바로서의 기능을 발휘할 수도 있다.

고정파일(3)에는 연장결속재(4)가 일체로 결합된다. 연장결속재(4)는 텐던(tendon)이나 케이블 등과 같은 선재(線材), 또는 철근이나 강봉(鋼棒)과 같은 봉부재로 이루어질 수 있는데, 연장결속재(4)는 상부로 연장되어 그 상단이 케이슨 본체(1)에 인장력을 전달할 수 있는 형태로 고정된다. 도면에 예시된 제1실시예의 경우, 연장결속재(4)의 상단에는 정착부재(40)가 결합되어 있고, 정착부재(40)가 케이슨 본체(1)의 상면에 위치하여 밀착 설치됨으로써 연장결속재(4)에 발생하는 인장력이 정착부재(40)를 통해서 케이슨 본체(1)로 전달되도록 고정되어 있다.

위에서 예시한 본 발명의 제1실시예에서, 케이슨 본체(1)는 고정파일(3)과 연장결속재(4)에 의해 사석 마운드(2)와 견고하게 묶여 있는 상태가 되며, 그에 따라 후술하는 것처럼 파랑으로 인한 압력 즉, 파압(波壓)이 작용하여 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2)로부터 들어 올리거나 또는 밀어내려는 힘이 가해지더라도 이에 대해 큰 수평 및 수직저항력을 발휘하게 된다. 특히, 긴장력을 도입할 수 있는 텐던을 연장결속재(4)로서 설치하는 경우, 연장결속재(4)를 상향으로 당겨서 프리스트레싱에 의한 인장응력을 도입한 상태로 정착부재(40)에 정착 고정할 수 있는데, 이와 같이 연장결속재(4)에 프리스트레싱에 의한 인장응력을 도입하게 되면, 케이슨 본체(1)에는 하향의 힘이 작용하게 되며, 그에 따라 케이슨 본체(1)가 더욱 강하게 사석 마운드(2)의 상면에 밀착하게 된다. 따라서 이러한 구성에서는 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이의 마찰저항력이 더욱 커지게 되어 매우 큰 수평 및 수직저항력이 발휘되는 장점을 가지게 된다.

도 3 내지 도 5에는 각각 도 2에 도시된 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(100)을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 2에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 위에서 설명한 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(100)을 시공하기 위해서, 도 3에 도시된 것처럼 해저면(200)에 사석 마운드(2)를 조성하고 고정파일(3)을 해저면(200)에 관입 설치한다. 이 때, 고정파일(3)의 상단이 사석 마운드(2)의 상면 위로 돌출되도록 하는 것이 바람직하다. 사석 마운드(2)의 조성 작업과 고정파일(3)의 설치 작업은 어느 것을 먼저 수행하여도 좋다. 도면에 예시된 것처럼 고정파일(3)이 설치된 위치를 표시하고 케이슨 본체(1)의 침강 위치를 가이드할 수 있도록 밧줄이나 케이블 등과 같은 리드(lead) 선(8)을 고정파일(3)에 연결하고 리드 선(8)에 부력체(81)를 매달아 수면에 부유시키게 되면, 케이슨 본체(1)을 운반하여 거치할 때 고정파일(3)의 위치를 쉽게 파악할 수 있게 되어 케이슨 본체(1)의 설치작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 된다. 긴장력이 도입될 수 있는 텐던(tendon)은 철근이나 봉부재에 비하여 상대적으로 구부러질 수 있는 유연성이 크므로, 텐던을 리드 선(8)으로 이용할 수 있다. 후술하는 것처럼 케이슨 본체(1)가 침강된 후에는 리드 선(8)과 부력체(81)은 제거되는데, 리드 선(8)이 텐던으로 이루어진 경우에는 리드 선(8)을 제거하지 않고 연장결속재(4)로 활용할 수 있게 된다.

사석 마운드(2)의 조성 작업과 고정파일(3)의 설치 작업이 완료된 후에는, 육상에서 제작된 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2)의 연직 상향 위치의 수면으로 운반한 후, 케이슨 본체(1)를 침강시켜 사석 마운드(2)의 상면에 배치한다. 리드 선(8)과 부력체(81)가 구비되어 있는 경우에는, 케이슨 본체(1)를 침강시킬 위치를 쉽게 찾을 수 있게 된다. 케이슨 본체(1)를 물속으로 침강시킬 때, 도 4에 도시된 것처럼 리드 선(8)이 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 케이슨 본체(1)의 내부 공간으로 들어오게 하여 케이슨 본체(1)의 침강 작업을 수행할 수 있다. 케이슨 본체(1)의 하부판에는 미리 관통공을 형성해두어서 리드 선(8) 및 고정파일(3) 상단이 용이하게 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 내부 공간으로 들어오게 할 수 있다. 물론 케이슨 본체(1)를 수면에 부유시켜서 운송하기 위해서는 케이슨 본체(1)의 하부판에 형성된 관통공을 운송 중에는 임시로 막아둔다.

리드 선(8)이 케이슨 본체(1)의 내부 공간으로 들어온 상태에서 케이슨 본체(1)의 침강 작업을 수행하게 되면, 케이슨 본체(1)가 리드 선(8)을 따라가면서 침강하게 되어 사석 마운드(2) 위의 설계된 위치에 정확하게 놓이게 되므로, 케이슨 본체(1)의 설치 작업을 매우 용이하게 수행할 수 있게 된다. 리드 선(8)의 길이가 충분히 긴 경우에는 리드 선(8)의 상단부가 케이슨 본체(1)의 상면 위로 나올 수 있는데, 이 때, 케이슨 본체(1)의 상부에 윈치(winch)(82)를 설치하고 리드 선(8)을 윈치(82)에 감아서 리드 선(8)을 감으면서 케이슨 본체(1)의 침강 작업을 수행할 수 있다. 도 5에는 이와 같이 사석 마운드(2)의 연직 상향 위치로 운반된 케이슨 본체(1)에 윈치(82)가 설치되고 리드 선(8)이 윈치(82)에 감겨있는 상태가 도시되어 있다. 이와 같은 구성에서 밸러스팅 작업을 수행하는 것과 병행하여 리드 선(8)을 윈치(82)로 감게 되면 케이슨 본체(1)의 침강 작업을 더욱 신속하고 용이하게 수행할 수 있게 된다. 특히, 이러한 방식에 의하면 케이슨 본체(1)의 침강 작업을 수행하기 위한 대규모의 선박이 필요하지 않고 케이슨 본체(1)가 연직한 상태를 유지하도록 제어할 수 있는 정도의 소규모 선박만 있으면 충분하므로 그 만큼 시공효율성이 증대되고 시공비의 절감효과가 발휘된다.

케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2) 위에 놓일 때, 앞서 언급한 것처럼 고정파일(3)의 상단이 사석 마운드(2)를 관통하게 할 수 있는데, 고정파일(3)의 상부가 사석 마운드(2)를 관통하여 케이슨 본체(1) 내에 위치하게 되면, 케이슨 본체(1)의 내부가 사석 등과 같은 채움재로 채워져서 고정파일(3)의 상부가 채움재에 매립되었을 때, 고정파일(3)이 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이의 경계에서 다웰바와 같은 수평보강재 및 휨보강재로서 기능하게 되므로 해저면과 케이슨 본체(1) 사이에서 큰 수평저항력이 발휘된다.

케이슨 본체(1)의 침강 작업이 완료되어 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2) 위에 놓인 후에는 고정파일(3)에 연장결속재(4)의 하단을 결합한다. 위에서 설명한 것처럼 고정파일(3)의 상부가 사석 마운드(2)를 관통하여 케이슨 본체(1) 내에 위치한 경우에는, 케이슨 본체(1)의 하부판 위로 돌출된 고정파일(3)의 상단부에 연장결속재(4)를 용이하게 결합할 수 있게 되는 추가적인 장점이 발휘된다. 리드 선(8)을 연장결속재(4)로 활용할 경우에는 연장결속재(4)의 결합 작업을 생략할 수 있다. 리드 선(8)과 연장결속재(4)를 구분할 경우, 하단이 고정파일(3)에 결합되어 있는 상태의 연장결속재(4)를 미리 리드 선(8)에 묶어두게 되면 리드 선(8)과 부력체(81)가 케이슨 본체(1)의 내부 공간으로 들어올 때, 연장결속재(4)의 상단도 함께 케이슨 본체(1)의 내부 공간으로 들어오게 되므로, 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 결합 고정하는 작업을 용이하게 수행할 수 있게 된다.

케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2)에 거치되면, 후속하여 상부로 연장된 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 결합 고정시키게 되는데, 연장결속재(4)가 텐던으로 이루어진 경우에는 연장결속재(4)를 당겨서 프리스트레스를 도입한 상태에서 정착부재(40)를 이용하여 케이슨 본체(1)에 정착시키는 것이 바람직하다. 본 발명의 제1실시예에 따라 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2) 위에 설치하고 고정결합재를 이용하여 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2)에 연직방향으로 강하게 밀착시켜서 케이슨(100)의 시공을 완료한 상태를 보여주는 단면도는 도 2에 도시되어 있다. 고정파일(3)은 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이의 경계에서 수평보강 및 휨보강의 기능을 발휘하게 되는데, 이를 위해서는 고정파일(3)이 케이슨 본체(1) 내에서 케이슨 본체(1)의 내벽과 직접 또는 간접적으로 밀착되는 것이 더욱 바람직하다. 따라서 만일 고정파일(3)의 상단부가 케이슨 본체(1) 내에 위치하였을 때 고정파일(3)의 상단부가 케이슨 본체(1)의 내벽과 직접 밀착되지 않는다면, 고정파일(3)의 수평보강재 및 휨보강재로서의 기능발휘를 위하여 케이슨 본체(1) 내에서 고정파일(3)의 상부가 존재하는 공간에는 고정파일(3)의 상부가 매립될 수 있는 높이로 사석, 콘크리트 등과 같은 채움재를 채운다. 편의상 도 2에서는 케이슨 본체(1) 내에서 고정파일(3)의 상부가 존재하는 공간에 채워지는 채움재의 도시를 생략하였다. 이러한 채움재의 투입 및 채움작업은 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 고정하는 작업을 수행하기 전,후 또는 이와 병행하여 진행할 수 있다.

도 6 및 도 7에는 각각 위와 같은 본 발명에 따른 케이슨(200)의 구조적인 거동을 설명하기 위한 개략적인 단면도가 도시되어 있는데, 도 6의 (a) 및 (b)에는 각각 종래 기술에 의해 시공되어 케이슨 본체(1)가 단순히 사석 마운드(2) 위에 놓인 상태에서 파압(波壓)이 작용할 때의 거동이 순차적으로 도시되어 있으며, 도 7에는 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(200)에 작용하는 지지력 및 저항력을 표현한 상태가 도시되어 있다.

도 6의 (a)에 도시된 것처럼, 종래 기술에 의해 시공되어 케이슨 본체(1)가 단순히 사석 마운드(2) 위에 놓인 상태에서, 케이슨 본체(1)에 작용하는 파압은 해저면 부근이 가장 작으며 수면에서 가장 크다. 이는 해저면에서는 수류와 해저면 사이에 마찰력이 작용하기 때문이다. 이와 같은 형태로 파압이 케이슨 본체(1)에 가해짐에 따라 케이슨 본체(1)는 도 6의 (b)에 도시된 것처럼 파압이 직접 가해지는 전면측이 위로 들리는 현상이 발생하게 된다. 또한 이와 같이 케이슨 본체(1)의 전면측이 위로 들어 올려짐에 따라 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이의 마찰저항력은 설계시 적용한 케이슨 본체(1)의 바닥 면적에 대한 것보다 줄어들게 되고, 파압에 의한 수평력이 마찰저항력보다 크게 되면 결국 케이슨 본체(1)는 파랑이 내습해오는 후방측으로 슬라이딩되어 밀리게 됨으로써 "활동파괴(滑動破壞)"가 발생하게 된다.

반면에 본 발명에 따른 케이슨(100)에서는, 도 7에 도시된 것처럼 고정결합재가 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2)에 연직방향으로 강하게 밀착시키고 있으므로, 케이슨 본체(1)의 자중에 의한 기본 연직지지력에 추가하여 고정결합재에 의해 발휘되는 제1연직지지력이 연직하향으로 더 가해지게 되어, 애초에 케이슨 본체(1)의 자중으로 인하여 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이에 발생하는 기본 마찰저항력에 더하여, 제1연직지지력으로 인하여 발생하는 추가 마찰저항력 즉, 제1수평저항력이 추가로 발생하게 된다. 또한 위에서 살펴본 본 발명에 따른 제1실시예에서는 고정파일(3)이 케이슨 본체(1) 내로 돌출되어 케이슨 본체(1)의 내벽과 직접 밀착되거나 또는 채움재에 의해 케이슨 본체(1)의 내벽과 간접적으로 밀착되어 일체화될 수 있는데, 이 경우 고정파일(3)은 다웰바와 같은 수평보강재 및 휨보강재로서 기능하게 되며, 그에 따라 도 7에 도시된 것처럼 고정파일(3)에 의해 추가적인 제2수평저항력이 발생하게 된다. 또한 고정파일(3)의 하단은 해저면(200)에 관입 고정되어 있으므로 고정파일(3)에 의해 연직하향의 제2연직지지력이 발생하게 된다.

따라서 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(100)의 경우에는, 파압에 의해 케이슨 본체(1)의 전방측을 위로 들어 올리려는 힘(상향 외력)이 가해지더라도, 케이슨 본체(1)의 자중에 의한 기본 연직지지력, 고정결합재에 의해 발휘되는 제1연직지지력 및 고정파일(3)의 하단에 의한 제2연직지지력이, 파압으로 인한 상향 외력에 저항하게 되어 케이슨 본체(1)의 전방측이 들어 올려지는 것이 방지된다. 앞서 설명한 것처럼 파랑의 의한 케이슨의 활동파괴는 파압이 가해지는 특성상 케이슨 본체(1)의 전면측이 먼저 들어 올려진 후 케이슨 본체(1)가 후방측으로 밀리는 형태로 일어나는데, 위와 같이 본 발명에서는 매우 큰 연직하향의 연직지지력이 발휘하게 되므로 파압이 가해져도 케이슨 본체(1)의 전면측이 들뜨는 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 되며, 그에 따라 케이슨의 활동파괴에 대한 저항성을 크게 향상시키게 된다.

또한 본 발명의 제1실시예에 따른 케이슨(100)에서는 케이슨 본체(1)의 자중에 의한 기본 마찰저항력 뿐만 아니라, 제1연직지지력으로 인하여 발생하는 추가적인 제1수평저항력, 그리고 고정파일(3)에 의해 추가적인 제2수평저항력이 수평방향의 저항력을 가지게 되므로, 케이슨 본체(1)가 후방측으로 슬라이딩되어 밀려가는 것을 더욱 확실하게 저지하고 방지할 수 있게 되는 장점을 가지게 된다. 따라서 본 발명에 따르면, 케이슨 본체(1)의 활동 저항성능이 크게 향상되어 케이슨 본체(1) 내에 속채움이 완료되기 전의 상태 또는 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 구조적인 견고성을 유지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

본 발명에 있어서 케이슨 본체(1)를 사석 마운드(2)와 견고하게 묶어주는 고정결합재는 위에서 예시한 고정파일(3)과 연장결속재(4)를 포함하는 구성에 한정되지 아니한다. 도 8에는 또다른 고정결합재의 구성을 가지는 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(200)에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예에서 고정결합재는 앞서 설명한 제1실시예와 마찬가지로 연장결속재(4)를 구비하고 있지만, 고정파일(3) 대신에 위로 갈수록 단면이 좁아지는 원추형의 콘크리트 블록으로 이루어져서 사석 마운드(2)에 매립 설치되는 원추형 앵커블록(5)을 포함하는 구성을 가진다.

구체적으로 본 발명의 제2실시예에서 사석 마운드(2)에는 원추형 앵커블록(5)이 매립된 상태로 구비되어 있다. 이 때, 도면에 예시된 것처럼 원추형 앵커블록(5)의 상단은 단면이 일정한 기둥형태로 이루어질 수 있으며, 이 경우 원추형 앵커블록(5)의 원추형상 부분은 사석 마운드(2) 내에 매립되어 있지만 기둥형태의 상단은 케이슨 본체(1) 내에 위치하도록 위쪽으로 길게 연장되어 있는 것이 바람직하다. 원추형 앵커블록(5)은 콘크리트 부재로 제작되며, 연장결속재(4)의 하단은 원추형 앵커블록(5)의 콘크리트에 매립되거나 또는 기타 체결부재를 이용하여 원추형 앵커블록(5)에 매립되어 고정된다. 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(200)은, 하단이 해저면에 관입 고정되는 고정파일(3)을 대신에 위와 같이 원추형 앵커블록(5)이 사석 마운드(2)에 매립되도록 설치되어 있다는 점에서만 앞서 설명한 제1실시예와 상이할 뿐이며, 기타 연장결속재(4)에 대한 사항, 고정결합재에 의해 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2)가 결합되는 구성에 대한 사항, 그에 따른 효과 등은 제1실시예와 동일하다.

도 9 내지 도 11에는 각각 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(100)을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 8에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 앞서 설명한 본 발명의 제1실시예와 달리, 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(100)을 시공하기 위해서는 우선 도 9에 도시된 것처럼 원추형 앵커블록(5)을 형성하기 위한 원추형 거푸집(50)을 해저면(200) 위에 설치한다. 원추형 거푸집(50)은 제작하고자 하는 원추형 앵커블록(5)의 형상에 맞추어서 깔대기를 위아래로 뒤집어 놓은 형상을 가진다.

후속하여 원추형 거푸집(50)에 콘크리트를 타설하여 원추형 앵커블록(5)을 제작하는 작업, 원추형 앵커블록(5)이 매립되도록 사석 마운드(2)를 조성하는 작업 및 원추형 앵커블록(5)에 연장결속재(4)를 결합하여 설치하는 작업을 수행한다. 원추형 거푸집(50)을 희생시키지 않을 경우에는 원추형 앵커블록(5)을 제작하고 원추형 거푸집(50)을 제거한 후에 사석 마운드(2)를 조성하면 되지만, 원추형 거푸집(50)을 희생시킬 경우에는 원추형 거푸집(50)을 설치하고, 원추형 거푸집(50)이 매립되도록 사석 마운드(2)를 조성한 후, 원추형 거푸집(50)에 콘크리트를 타설하여 원추형 앵커블록(5)을 제작할 수도 있다. 또한 연장결속재(4)는 원추형 앵커블록(5)의 콘크리트를 타설할 때, 그 단부를 콘크리트에 매립하는 형태로 설치할 수도 있지만, 원추형 앵커블록(5)의 제작 후 별도의 체결부재를 이용하여 원추형 앵커블록(5)과 결합할 수도 있다. 따라서 본 발명의 제2실시예에서 원추형 앵커블록(5)의 제작작업, 사석 마운드(2)의 조성작업, 및 연장결속재(4)의 설치작업의 순서는 필요에 따라 바꿀 수 있으며 이들 작업을 동시에 병행할 수도 있다.

한편, 제1실시예와 마찬가지로, 본 발명의 제2실시예에서도 리드 선(8)과 부력체(81)를 설치하여, 케이슨 본체(1)의 설치작업 시의 편리함을 도모할 수 있으며. 리드 선(8)을 연장결속재(4)로 활용할 수도 있고, 윈치(81)를 이용하여 도 10에는 도 9의 상태에 후속하여 원추형 거푸집(50)이 매립되도록 사석 마운드(2)를 조성하고, 연장결속재(4)로서 활용되는 리드 선(8)과, 수면에 부유되는 부력체(81)를 설치한 상태가 도시되어 있고, 도 11에는 도 10에 후속하여 리드 선(8)이 케이슨 본체(1)의 하부판을 관통하여 케이슨 본체(1)의 내부 공간으로 들어오게 한 상태로 케이슨 본체(1)를 물속에 침강시켜서 사석 마운드(2)에 설치하는 상태가 도시되어 있다. 도면에서 도면부호 53은 원추형 앵커블록(5)의 보강을 위하여 원추형 앵커블록(5)의 콘크리트에 매립되도록 설치된 보강철근(53)으로서, 육상에서 조립체의 형태로 제작하여 현장에서 원추형 거푸집(50) 내에 배치하는 방식으로 설치할 수 있다. 이 때 단면이 일정한 기둥형태로 이루어져서 케이슨 본체(1)의 내부로 관통 삽입되어 있는 원추형 앵커블록(5)의 연직상단에도 보강철근(53)이 배치되도록 하는 것이 바람직하다.

케이슨 본체(1)의 침강 작업이 완료되어 케이슨 본체(1)가 사석 마운드(2) 위에 놓인 후에는 상부로 연장된 연장결속재(4)의 상단을 케이슨 본체(1)에 고정시킨다. 제1실시예와 마찬가지로 연장결속재(4)가 텐던으로 이루어진 경우에는 연장결속재(4)에 프리스트레스를 도입한 상태로 케이슨 본체(1)에 정착시킨다. 원추형 앵커블록(5)에서 원추형 부분의 정점에는 단면이 일정한 기둥형태로 이루어져서 연직하게 연장되어 있는 "연직상단"이 구비될 수 있다. 이와 같은 원추형 앵커블록(5)의 연직상단은 케이슨 본체(1)의 내부로 관통 삽입될 수 있는데, 이 경우 원추형 앵커블록(5)의 연직상단은 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 사이의 경계에서 수평보강 및 휨보강의 기능을 발휘한다. 즉, 원추형 앵커블록(5)의 연직상단에 의해 사석 마운드(2)와 케이슨 본체(1) 사이에서 매우 큰 수평저항력 및 휨저항력이 발휘될 수 있는 것이다. 원추형 앵커블록(5)의 연직상단이 케이슨 본체(1) 내에 위치하였을 때 케이슨 본체(1)의 내벽과 직접 밀착되지 않는다면, 케이슨 본체(1) 내에서 원추형 앵커블록(5)의 연직상단이 존재하는 공간에는 제1실시예의 고정파일(3)과 마찬가지로 원추형 앵커블록(5)의 연직상단이 매립될 수 있는 높이로 사석, 콘크리트 등과 같은 채움재를 채운다. 편의상 본 발명의 제2실시예에 따라 케이슨(200)이 구축된 상태를 보여주는 도 8에서는 케이슨 본체(1) 내에 채워지는 채움재의 도시를 생략하였다.

도 12에는 도 8에 도시된 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(100)의 구조적인 거동을 설명하기 위한 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 12에 도시된 것처럼, 본 발명의 제2실시예에 따른 케이슨(100)에서도 연직지지력으로서 케이슨 본체(1)의 자중에 의한 기본 연직지지력과 고정결합재에 의해 발휘되는 제1연직지지력이 작용하게 되며, 사석 마운드(2)에 매립설치된 원추형 앵커블록(5)을 사석이 자중으로 누르고 있어서 발생하는 제3지지력의 연직방향 분력이 작용하게 되며, 이들 연직지지력에 의해 파압으로 인한 상향 외력에 대한 저항이 이루어지고 그에 따라 케이슨 본체(1)의 전방측이 들어 올려지는 것이 방지된다. 파압에 대한 수평방향의 저항력은 케이슨 본체(1)의 자중에 의한 기본 마찰저항력과, 제1연직지지력 및 제3지지력의 연직방향 분력으로 인하여 발생하는 추가적인 마찰 수평저항력과, 제3지지력의 수평방향 분력에 의해 발휘된다. 따라서 본 발명의 제2실시예에서도, 제1실시예와 마찬가지로 파압이 가해져도 케이슨 본체(1)의 전면측이 들뜨는 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며 케이슨 본체(1)의 활동 저항성능이 크게 향상되어, 케이슨 본체(1) 내에 속채움이 완료되기 전의 상태 또는 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 구조적인 견고성을 유지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

본 발명은 위에서 설명한 제1실시예와 제2실시예가 조합된 구성을 가질 수도 있다. 도 13에는 위에서 설명한 제1실시예와 제2실시예가 조합된 형태의 고정결합재의 구성을 가지는 본 발명의 제3실시예에 따른 케이슨(200)에 대한 도 2에 대응되는 개략적인 횡방향의 단면도가 도시되어 있다. 도 13에 도시된 본 발명에 따른 제3실시예의 경우, 사석 마운드(2)에는 제2실시예와 마찬가지로 원추형 앵커블록(5)이 설치되는데, 원추형 앵커블록(5) 내에는 제1실시예처럼 고정파일(3)이 연직하게 설치되어 해저면에 관입 고정되어 있으며, 연장결속재(4)는 그 하단이 원추형 앵커블록(5) 또는 고정파일(3)에 결합되어 있는 구성을 가진다.

이와 같은 본 발명의 제3실시예에 따라 케이슨(100)을 시공함에 있어서, 사석 마운드(2)의 조성, 고정파일(3)의 시공, 원추형 앵커블록(5)의 설치, 케이슨 본체(1)의 운반, 침강 및 설치, 그리고 연장결속재(4)에 의한 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 간의 결속 작업을 포함한 시공단계, 구성 및 작용효과에 대한 구체적인 사항은, 앞서 설명한 제1, 2실시예와 동일하다. 도 14 내지 도 15에는 각각 도 13에 도시된 본 발명의 제3실시예에 따른 케이슨(100)을 시공하는 과정을 순차적으로 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 단면도가 도시되어 있다. 도 14에 도시된 것처럼, 원추형 거푸집(50)을 설치하고, 사석 마운드(2)를 조성하며, 원추형 거푸집(50) 내에 보강철근(53)을 삽입 설치하고, 원추형 거푸집(50) 내에 고정파일(3)을 연직하게 세워서 그 하단이 해저면(200)에 관입 고정되도록 설치한 후, 원추형 거푸집(50)에 콘크리트를 타설함으로써 고정파일(3)과 결합된 상태로 원추형 앵커블록(5)을 사석 마운드(2) 내에 시공한다. 고정파일(3)을 먼저 설치한 후 원추형 거푸집(50)을 설치할 수도 있고, 원추형 거푸집(50)과 고정파일(3)을 설치한 후 사석 마운드(2)를 조성할 수도 있다. 이와 같이, 본 발명에서는 원추형 거푸집(50)의 설치, 사석 마운드(2)의 조성, 보강철근(53)의 설치, 고정파일(3)의 설치, 원추형 거푸집(50) 내의 콘크리트 타설 작업, 및 연장결속재(4)의 설치의 작업 진행 순서를 제1, 2실시예와 마찬가지로 필요에 따라 바꿀 수 있다. 후속하여 도 15에 도시된 것처럼, 리드 선(8)과 부력체(81)의 설치 작업, 케이슨 본체(1)의 침강 설치작업 및 연장결속재(4)에 의한 연장결속재(4)에 의한 케이슨 본체(1)와 사석 마운드(2) 간의 결속 작업을 진행하여 도 13에 도시된 상태로 케이슨(100)을 시공하게 된다.

이와 같은 본 발명의 제3실시예에 따른 케이슨(100)에서는, 앞서 설명한 제1,2실시예에서 각각 발휘되었던 연직지지력과 수평저항력이 함께 작용하게 되므로, 파압으로 인하여 케이슨 본체(1)의 전면측이 들뜨는 현상을 매우 효과적으로 방지할 수 있으며 케이슨 본체(1)의 활동 저항성능이 더욱 크게 향상되어, 케이슨 본체(1) 내에 속채움이 완료되기 전의 상태 또는 높은 파고의 파랑이 내습하더라도 구조적인 견고성을 더욱 확실하게 유지할 수 있게 되는 효과가 발휘된다.

도 1에 도시된 본 발명의 제1실시예에서 케이슨 본체(1)의 내부는 격벽(10)에 의해 격자형태로 구획되어 있고, 각각의 구획된 공간은 연직방향으로 관통되어 있는 수직중공(11)이 형성되어 있는 구성을 가지고 있다. 제2, 3실시예의 경우도 케이슨 본체(1)에 상기한 구성에 의해 수직중공(11)이 형성될 수 있다. 앞서 설명한 것처럼 본 발명의 제1 및 제3실시예에서 고정파일(3)의 상단이 케이슨 본체(1) 내에 위치하게 되며, 제2 및 제3실시예에서는 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단이 케이슨 본체(1) 내에 위치하게 되는데, 이 때, 고정파일(3)의 상단 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단이 위치하는 케이슨 본체(1)의 내부 공간은, 도면에 예시된 것처럼 수직중공(11)이 될 수 있다. 즉, 고정파일(3)의 상단 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단이 케이슨 본체(1)의 수직중공(11)에 삽입되어 위치할 수 있는 것이다.

그러나 고정파일(3)의 상단 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단이 위치하는 케이슨 본체(1)의 내부 공간은 상기한 수직중공(11)에 한정되지 않는다. 도 16에는 본 발명에 따른 케이슨 본체(1)의 또다른 실시예에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다. 도 16에 도시된 케이슨 본체(1)의 경우, 내부가 격벽(10)에 의해 격자형태로 구획되어 있고 각각의 구획된 공간은 연직방향으로 관통되어 있는 수직중공(11)이 형성되어 있다는 점은 도 1의 케이슨 본체(1)와 동일한데, 이에 더하여 격벽(10)이 서로 십자(十字) 형태로 교차되는 격벽교차점에도 추가로 교차점 연직중공(12)이 연직방향으로 관통형성되어 있는 구성을 가지고 있다. 케이슨 본체(1)에 교차점 연직중공(12)이 형성된 도 16의 케이슨 본체(1)를 이용한 경우에는, 제1 내지 제3실시예에 따라 케이슨(100)을 구축 시공함에 있어서, 고정파일(3)의 상단 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단은 케이슨 본체(1)의 교차점 연직중공(12)에 삽입되어 위치할 수 있다. 교차점 연직중공(12)은 수직중공(11)보다 그 연직방향 단면이 작기 때문에, 고정파일(3)의 상단 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단이 삽입되었을 때, 고정파일(3)의 상단 측면 및 원추형 앵커블록(5)의 연직상단 측면이 직접 교차점 연직중공(12)의 내벽면에 밀착되는 것이 용이하며, 채움재를 채워서 고정파일(3)의 상단 측면 및 원추형 앵커블록(5)의 기둥형상 연직상단 측면이 간접적으로 교차점 연직중공(12)의 내벽면에 밀착되도록 하는 경우에는 채움재의 양을 줄일 수 있게 되는 장점이 발휘된다.

한편, 본 발명에서는 고정파일(3)과 원추형 앵커블록(5)을, 앞서 살펴본 도면처럼 케이슨 본체(1)의 전방측과 후방측 모두에 설치할 수도 있지만, 파압에 의해 케이슨 본체(1)가 위로 들리는 현상이 케이슨 본체(1)의 전방측에 집중적으로 발생하는 점을 고려하여, 케이슨 본체(1)의 전방측에만 고정파일(3)과 원추형 앵커블록(5)을 설치할 수도 있다. 도 17에는 본 발명의 제3실시예에서 고정파일(3)과 원추형 앵커블록(5)이 케이슨 본체(1)의 전방측에만 설치된 상태를 보여주는 도 13에 대응되는 개략적인 횡방향 단면도가 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명에서 고정파일(3)과 원추형 앵커블록(5)의 설치위치는 케이슨 본체(1)의 평면 상에서 필요한 곳으로 설정할 수 있다.

1: 케이슨 본체
2: 사석 마운드
3: 고정파일
4: 연장결속재
5: 원추형 앵커블록

Claims (12)

1. 해저면에 구축된 사석 마운드와, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 제작되고 운반되어 수중에 투입됨으로써 사석 마운드 위에 거치되는 케이슨 본체를 포함하여 구성되며;
   사석 마운드에는 콘크리트로 이루어진 원추형 앵커블록이 매립된 상태로 구비되는데, 원추형 앵커블록은 깔대기를 위아래로 뒤집어 놓은 형상을 가지되, 원추형 앵커블록의 원추형 부분의 정점에는 단면이 일정한 기둥형태로 이루어져서 연직하게 연장되어 있는 연직상단이 구비되어 있고, 원추형 앵커블록의 연직상단은 케이슨 본체의 내부로 관통 삽입되어 케이슨 본체의 내부에 위치하며;
   원추형 앵커블록에는 말뚝 부재로 이루어진 고정파일이 연직하게 설치되는데, 고정파일의 하단은 해저면에 관입 고정되고, 고정파일의 상단은 사석 마운드 및 케이슨 본체의 하부판을 관통하여 케이슨 본체의 내부에 위치하며;
   원추형 앵커블록 또는 고정파일에는 연장결속재의 하단이 결합되는데, 연장결속재는 케이슨 본체를 침강위치에 배치하기 위한 리드 선으로 사용되고 케이슨의 거치가 완료된 후에는 케이슨 본체의 내부로 연장되어 케이슨 본체에 상단이 고정되는 구성을 가지고 있어서;
   파압으로 인한 상향 외력에 대한 저항력은, 케이슨 본체의 자중에 의한 기본 연직지지력과, 고정파일 및 연장결속재에 의해 연직하향으로 발휘되는 제1연직지지력과, 원추형 앵커블록을 사석 마운드의 사석이 자중으로 누르고 있어서 발생하는 제3지지력의 연직방향 분력의 합에 의해 발휘되어, 파압으로 인하여 케이슨 본체의 전방측이 들어 올려지는 것이 방지되며;
   파압에 대한 수평방향의 저항력은. 케이슨 본체의 자중에 의한 기본 마찰저항력과, 상기한 제1연직지지력으로 인하여 발생하는 마찰 수평저항력과, 상기한 제3지지력의 연직방향 분력으로 인하여 발생하는 마찰 수평저항력과, 상기한 제3지지력의 수평방향 분력의 합에 의해 발휘되어, 파압으로 인한 케이슨 본체의 활동파괴에 저항하게 되며;
   케이슨 본체의 내부로 관통 삽입되어 케이슨 본체의 내부에 위치하는 원추형 앵커블록의 연직상단 및 고정파일에 의해 휨저항력이 발휘되는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   연장결속재는 프리스트레싱에 의해 인장응력이 도입된 상태로 그 상단이 케이슨 본체에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨.
7. 해저면에 사석 마운드를 조성하고, 육상의 공장에서 콘크리트에 의해 박스 형태로 케이슨 본체를 제작하여 수중에 투입하여 사석 마운드 위에 케이슨 본체가 거치되도록 함으로써 케이슨을 시공하는 방법으로서,
   사석 마운드를 조성할 때, 사석 마운드에는 콘크리트로 이루어진 원추형 앵커블록을 매립하여 설치하는데, 깔대기를 위아래로 뒤집어 놓은 형상으로 원추형 앵커블록을 구축하되, 원추형 앵커블록의 원추형 부분의 정점에는 단면이 일정한 기둥형태로 이루어져서 연직하게 연장되어 있는 연직상단이 구비되도록 하며, 원추형 앵커블록의 연직상단이 케이슨 본체의 내부로 관통 삽입되어 케이슨 본체의 내부에 위치하게 만들며;
   말뚝 부재로 이루어진 고정파일을 원추형 앵커블록에연직하게 설치되는데, 고정파일의 하단은 해저면에 관입 고정시키고, 고정파일의 상단은 사석 마운드 및 케이슨 본체의 하부판을 관통하여 케이슨 본체의 내부에 위치하게 만들며;
   원추형 앵커블록 또는 고정파일에는 연장결속재의 하단을 결합하는데, 연장결속재는 케이슨 본체를 침강위치에 배치하기 위한 리드 선으로 사용되고, 케이슨 본체가 사석 마운드에 거치 완료된 후에는 연장결속재를 케이슨 본체의 내부로 연장시켜서 케이슨 본체에 연장결속재의 상단을 고정 고정함으로써,
   파압으로 인한 상향 외력에 대한 저항력은, 케이슨 본체의 자중에 의한 기본 연직지지력과, 고정파일 및 연장결속재에 의해 연직하향으로 발휘되는 제1연직지지력과, 원추형 앵커블록을 사석 마운드의 사석이 자중으로 누르고 있어서 발생하는 제3지지력의 연직방향 분력의 합에 의해, 파압으로 인한 상향 외력에 대한 저항력이 발휘되게 만들어서 파압으로 인하여 케이슨 본체의 전방측이 들어 올려지는 것을 방지하며;
   케이슨 본체의 자중에 의한 기본 마찰저항력과, 상기한 제1연직지지력으로 인하여 발생하는 마찰 수평저항력과, 상기한 제3지지력의 연직방향 분력으로 인하여 발생하는 마찰 수평저항력과, 상기한 제3지지력의 수평방향 분력의 합에 의해, 파압에 대한 수평방향의 저항력이 발휘되게 만들어서, 파압으로 인한 케이슨 본체의 활동파괴에 저항하게 만들며;
   케이슨 본체의 내부로 관통 삽입되어 케이슨 본체의 내부에 위치하는 원추형 앵커블록의 연직상단 및 고정파일에 의해 휨저항력이 발휘되게 만드는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨의 시공방법.
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12. 제7항에 있어서,
    연장결속재의 상단을 케이슨 본체에 고정할 때에는, 연장결속재에 프리스트레싱을 가하여 인장응력이 도입된 상태로 만들어서 케이슨 본체에 고정시키는 것을 특징으로 하는 활동파괴 저항성능이 향상된 콘크리트 케이슨의 시공방법.

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