KR102078934B1 - 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내용물 충진의 기초를 이용한 해저 지반의 지내력(地耐力) 강화를 통해, 연약지반의 해안지대라 하더라도 상부구조체를 지지 및 지탱하는 기초지지체의 설치가 가능할 수 있도록 한 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체는, 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지주로써, 해저로부터 해상으로 기립설치되는 지지포스트; 해저에 정착된 상태로 상기 지지포스트를 떠받치는 기초로써, 내부공간으로의 내용물 충진시 상기 지지포스트 지지 및 지탱에 필요한 해저 지반의 지내력 강화와 더불어 외압에 대항하는 내압을 갖추는 파일기초; 및, 상기 파일기초에 부설됨에 따라 상기 내용물인 모래나 점토질 토사를 파일기초의 내부공간으로 투입 및 인출이 가능하고, 상기 내부공간으로의 내용물의 투입과 인출에 따른 상기 파일기초의 높낮이 변화를 이뤄 상기 지지포스트의 수직레벨이 조정되도록 하는 내용물공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법{BASE SUPPORTING STRUCTURE FOR BRIDGE TYPE FLOATING STRUCTURE AND METHOD OF CONSTRUCTING THE SAME}

본 발명은 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내용물 충진의 기초를 이용한 해저 지반의 지내력(地耐力) 강화를 통해, 연약지반의 해안지대라 하더라도 상부구조체를 지지 및 지탱하는 기초지지체의 설치가 가능할 수 있도록 한 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법에 관한 것이다.

산업유산(industrial heritage)은 지역을 기반으로 하는 산업들과 기능적으로 밀접한 관계를 맺고 있고, 입지적으로 도심이나 항만지역에 집중 분포하며, 단일시설로 존재하기보다는 집합적으로 모여있는 경우가 많다. 산업유산으로 분류되는 유형 중 수운(水運), 창고, 철도시설 등 많은 시설들이 항구와 관련을 가지고 있다.

이러한 항구관련 해양도시(海洋都市)들은 과거 1950~1960년대 항만시스템의 변화와 경제성장, 변화된 항만시스템을 수용할 수 있는 신항만의 건설로 인해 구항만과 주변지역은 경제약화를 겪게 되었는바, 앞서 설명한 산업유산 또는 각 도시들의 정체성이 담겨있는 자원을 활용하여 항만재개발 및 수변공간개발 전략으로 도시문제를 해결해 왔다.

특히, 워터프론트(water front / 수변공간)를 당면 도시문제 해결의 장, 또는 부가가치가 높은 고도산업기지로 도시활성화의 거점공간으로 인식하여 새로운 개념의 수변과 도시 전체가 조화된 공간으로 창출해 가고 있다. 즉, 기존 구항만의 산업유산과 각 항만이 가지는 하역, 보관 등 단순 항만물류공간 및 각 자원들을 활용하여 지역사회의 쾌적한 생활공간으로서 주거는 물론 레저, 문화·관광 그리고 새로운 지역경제·환경공간이 공존하는 종합적 해양경제 공간으로 변모시켜 나아가고 있다.

이렇듯, 상술한 바와 같은 해양공간(海洋空間, ocean space)의 변모(활용) 등으로 해양개발(海洋開發, ocean development)은 더욱 활발히 진척되고 있고, 이와 관련한 해상구조물(海上構造物, floating structure)의 비중은 점점 높아지는 추세이다.

따라서, 해상구조물에 대한 고도시공 및 설계기술과 거동해석의 중요성도 날로 높아지고 있는바, 해상에서의 구조물들은 육상에서의 구조물들보다 더 다양하고 큰 하중들이 작용하고 있기 때문에 구조물의 정확한 거동해석은 더더욱 복잡하고 중요하다.

더욱이, 해상구조물 지지체의 안정성은 지반에 깊이 근입(根入)된 지지파일(pile)의 지지력에 의존하기 때문에 해상구조물에 대한 거동해석도 지반 및 지지파일의 거동을 고려한 지반-말뚝-구조물계에서 전체적인 상호작용 해석을 수행하여야 한다.

예컨대, 선착장·산책로 등의 교량형 해상구조물의 설치시 기초와 기둥(지지체)으로 이루어진 하부구조체의 시공 이후 상부구조물을 시공하기까지 얼마간(대략 15일) 또는 현장사정에 따라 공사기간이 길어지기도 한다. 그리고, 상기 하부구조체의 설치공사를 진행할 때 수평레벨을 맞추긴 하나 공사기간이 늘어남에 따라 파랑(파도)이 이는 등의 해면 상황의 영향으로 수평레벨이 틀어지는 등의 문제가 유발하였다.

이에, 대한민국 등록특허 제10-1117927호에서는, 해저 지반에 고정된 지지파일에 설치된 브라켓의 상측에 가시설을 시공하여 구조물을 건설함으로써, 육상과 같은 작업조건을 조성하여 작업효율을 증대시키고 공사기간을 단축할 수 있도록 한 해상구조물 가설 공법이 개시된바 있다.

종래기술에 따른 상기 해상구조물 가설 공법은, 해저 지반에 복수개의 지지파일을 설치하는 파일 설치 단계; 상기 지지파일의 하부에 하부브라켓을 설치하고, 상기 하부브라켓의 상측에 상부브라켓을 설치하는 브라켓 설치 단계; 상기 구조물이 해상에 노출되도록 상기 상부브라켓의 상측에 상기 구조물을 설치하는 구조물 설치 단계; 상기 구조물을 인양하고 상기 상부브라켓을 제거하여 상기 구조물의 상단부가 해상 위로 노출된 상태로 상기 하부브라켓에 안착시키는 인양 및 안착 단계;를 포함하는 것에 의해 달성된다.

종래 기술에 따르면, 전술한 바와 같은 육상 작업 조건을 조성하여 작업효율 증대 및 공사기간을 단축할 수 있고, 해상 위의 가시설에서 구조물을 제작하고 승강부를 이용하여 수중에 설치된 하부브라켓에 단순 안착시켜 시공하므로 육상제작이 불필요하게 되어 공사기간이 단축되며, 해상 운반을 위한 비용을 절감할 수 있게 된다.

하지만, 해저 지반에 지지파일을 근입시키는 작업은 지반의 정밀한 탐색이 필요하고, 연약지반에서는 설치가 곤란하다. 또한, 상기 지지파일을 해상에서 해저 지반 속에 근입하는 파일링(piling)이 오롯이 선박에 의해서만 가능하므로 해상의 기후조건 등에 영향을 받아 그 작업에 상당한 시간과 고도의 기술이 요구될 수밖에 없어 왔다.

더욱이, 빔(beam) 구조로 된 상기 지지파일을 해저 지반 속으로 단순 근입하는 작업공정을 따를 경우, 파도가 치는 등의 해면 상황변화 및 그에 따른 지지파일 근입부 주변 토사(土沙)의 유실시 상기 지지파일을 포함한 하부구조체 붕괴사고가 빈번하였다.

아울러, 상기 지지파일의 수직레벨 조정을 현수교 방식으로 인양로프를 잡아 당기는 인장력으로만 가능하므로, 이 역시 해상의 기후조건 등에 영향을 받아 그 작업에 상당한 시간과 고도의 기술이 요구될 수밖에 없어 왔다.

결국, 종래 기술에 따른 해상구조물 기초공사에 의하면 규모가 상당한 토목공사화 유발 및 이로 인한 기초공사비용의 증대로 경제성이 떨어지는 등의 폐단이 있어, 이러한 문제점들의 해결을 위한 보다 심도 높은 기술의 연구개발이 절실하다.

(문헌 1) 대한민국 등록특허 제10-1117927호(등록일자 : 2012.02.10.) (문헌 2) 대한민국 공개특허 제10-2012-0124969호(공개일자 : 2012.11.14.)

본 발명의 목적은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해상구조물의 상부구조체를 지지하는 기초지지체에 있어서, 지지포스트를 떠받치는 기초(이하 "파일기초"라 함)를 하부가 개방된 박스구조로 이루어, 그 밑단이 해저 땅속을 파고들어 정착될 수 있도록 함과 아울러 내부공간으로의 내용물 충진을 통한 해저 지반의 지내력 강화로 지반이 연약한 해안지대라 하더라도 견고한 기초시공이 가능할 수 있도록 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 파일기초 내부공간으로의 내용물 충진 및 인출을 통해, 파일기초의 높낮이가 조절되도록 하고 이에 따라 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 상기 지지포스트의 수직레벨 조정이 용이할 수 있도록 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체는, 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지주로써, 해저로부터 해상으로 기립설치되는 지지포스트; 해저에 정착된 상태로 상기 지지포스트를 떠받치는 기초로써, 내부공간으로의 내용물 충진시 상기 지지포스트 지지 및 지탱에 필요한 해저 지반의 지내력 강화와 더불어 외압에 대항하는 내압을 갖추는 파일기초; 및, 상기 파일기초에 부설됨에 따라 상기 내용물인 모래나 점토질 토사를 파일기초의 내부공간으로 투입 및 인출이 가능하고, 상기 내부공간으로의 내용물의 투입과 인출에 따른 상기 파일기초의 높낮이 변화를 이뤄 상기 지지포스트의 수직레벨이 조정되도록 하는 내용물공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 지지포스트는, 해저로부터 해상으로 기립설치되는 빔 또는 파일 형태의 주기둥과, 상기 주기둥을 둘러 감싼 상태로, 길이방향을 따라 수직이동이 가능한 보조기둥으로 조합되고, 상기 주기둥 상단에 안착되며, 실린더로드의 상,하 진퇴작용에 따라 상기 보조기둥이 상승 또는 하강되도록 하는 유압기가 더 구성된다.

더하여, 상기 파일기초는, 상단에 상기 지지포스트의 안착이 가능하고, 상기 내용물 충진의 상기 내부공간이 마련된 원통형 또는 다각형 박스구조를 이루되, 밑단의 근입이 가능토록 하부가 개방된 메인하우징과, 상기 메인하우징의 수직단 전체를 둘러 감싸 상기 내용물이 충진되는 상기 내부공간의 확장을 이루어, 상기 내부공간의 확장만큼 더 충진되는 내용물에 의한 해저 지반의 지내력 강화 및 외압에 대항하는 상기 내부공간의 내압 증대를 위한 칸막형의 서브하우징으로 구성된다.

또한, 상기 내용물공급부는, 상기 파일기초 내부공간으로의 내용물 충진 또는 인출을 위해 상기 파일기초의 상단 일부위에 수직관통 장착되는 토사급출파이프와, 상기 지지포스트의 수직레벨이 높은 경우, 상기 파일기초의 내부공간에 충진된 내용물을 연화시켜 상기 토사급출파이프를 이용한 내용물 인출이 용이토록 함에 필요한 물 공급을 위해 상기 파일기초의 상단 다른 일부위에 수직관통 장착되는 급수파이프로 구성된다.

더하여, 상기 메인하우징에는, 빔 또는 파일 형태의 주기둥과 상기 주기둥을 둘러 감싸는 보조기둥으로 조합된 상기 지지포스트를 떠받치되, 상기 주기둥이 안착결합되는 수평단부와, 상기 수평단부의 테두리로부터 하측으로 절곡 및 일정길이 연장됨으로써 상기 내용물을 가둘 수 있는 상기 내부공간이 내측에 마련되고, 밑단이 해저 지반속으로 파고들 수 있게 된 수직단부로 구분되며, 상기 수평단부 상단에는, 상기 주기둥 하부의 사방 측단을 지탱함으로써 상기 지지포스트가 견고한 기립상태를 유지토록 한 십자형 보강대가 더 돌출형성된다.

또한, 상기 급수파이프의 하말단에는, 상기 파일기초 내부공간에 충진된 내용물의 연화를 위한 물을 상기 내부공간에 고르게 분사시키는 살수부재가 추가로 장착되고, 상기 살수부재는, 한 쌍의 주입관이 간격을 두어 서로 나란히 배치되고, 상기 주입관들의 중앙을 가로질러 연결하며 상기 급수파이프의 하말단에 연계장착되는 분기관의 구성에 따라 "H"형 구조를 이루며, 상기 주입관에는, 상기 분사노즐에서 분출되는 물이 상기 파일기초의 내부공간 전체에 고르게 분사될 수 있도록 한 다수의 분사노즐 일정간격마다 구비됨을 특징으로 한다.

이와 함께, 본 발명에 따른 교량형 해상구조물 지지구조체 시공방법은, 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지지포스트의 지지 및 지탱을 위한 하부 개방형 박스구조의 파일기초를 해저 지반에 정착시켜, 상기 지지포스트가 해저로부터 해상으로 기립설치된 상태가 되도록 하는 기초 설치단계; 상기 파일기초에 부설된 내용물공급부의 토사급출파이프를 통해, 상기 파일기초의 내부공간에 해상 지반의 지내력 강화 및 상기 파일기초의 내압 증대를 위한 내용물인 모래나 점토질 토사를 충진시키는 내용물 충진단계; 및, 상기 내용물공급부를 이용, 상기 내부공간에 내용물을 더 투입하거나 인출하여 상기 파일기초의 높낮이가 변화되도록 하고 이로써 상기 지지포스트의 수직레벨이 조정되도록 하는 레벨 조정단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 레벨 조정단계의 수행을 통한 상기 지지포스트의 수직레벨 조정이 여의치 않을 경우, 상기 지지포스트에 더 구비된 유압기를 작동시켜 상기 지지포스트를 구성하는 주기둥과 보조기둥 중 상기 주기둥을 둘러 감싼 상태로 길이방향을 따라 수직이동이 가능한 상기 보조기둥의 상,하 이동을 이루고 이로써 상기 지지포스트의 수직레벨이 보정되도록 하는 레벨 보정단계를 더 포함한다.

더하여, 상기 레벨 조정단계는, 상기 토사급출파이프를 통해 상기 파일기초 내부공간으로 내용물을 추가로 더 투입하여 상기 파일기초의 높이를 상승시키거나, 상기 급수파이프를 통해 상기 파일기초의 내부공간으로 물을 주입하여 상기 내부공간에 충진된 내용물을 연화시키고 그로써 연화된 내용물을 상기 토사급출파이프를 이용해서 외부로 인출시켜 내압이 저하된 상기 파일기초가 상기 상부구조체 중압에 의해 하강됨에 따라, 상기 지지포스트의 수직레벨이 낮아지도록 함에 의해 이루어진다.

이상의 설명에서 분명히 알 수 있듯이, 본 발명의 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법은, 밑단이 땅속을 파고들고 이로써 해저 지반에 견고히 정착되는 상기 파일기초에 의해, 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지지포스트의 기립설치는 물론 상기 지지포스트의 지지 및 지탱 능력이 극대화되는 효과를 가져다준다.

또한, 상기 파일기초 내부공간으로 해저 지반 지내력 강화를 위한 내용물인 모래나 점토질 토사를 충진 및 인출시켜, 파일기초의 높낮이를 조절하고 이로써 상기 지지포스트의 수직레벨 조정이 가능한 효과가 있고, 또한 상기 내부공간으로의 내용물 충진에 따른 상기 파일기초의 내압 증대를 통해 구조물(상부구조체)의 중압과 주변 토압 및 수압의 영향으로 발생할 수 있는 기초붕괴의 문제를 간단히 해소하는 효과를 나타낸다.

이와 함께, 상기 지지포스트에 더 구비되는 유압기를 이용한 지지포스트 수직레벨의 부가 보정을 통해 해상구조물의 시공완성도는 물론 상부구조체의 지지 및 지탱 능력이 크게 향상되는 효과가 있고, 이와 같은 각종 효과의 달성으로 원형파일이나 콘크리트기초의 시공이 용이치 않은 갯벌 등 연약지반 해안지대라 하더라도 해상구조체의 설치시공이 가능한바, 관련기술의 발전과 더불어 해양도시에 조성된 수변공간 개발산업의 발전 및 활성화에 크게 기여할 수 있는 아주 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체를 입체적으로 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 구성관계를 나타낸 정단면도.
도 3은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체에 있어서, 파일기초와 살수부재의 구성관계를 나타낸 평단면도.
도 4는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체에 있어서, 급수파이프와 살수부재의 구성관계를 나타낸 요부사시도.
도 5는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 시공단계를 나타낸 플로우차트.
도 6은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 설치상태를 나타낸 사용예시도.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 각부의 작동상태를 나타낸 작동예시도.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선, 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

첨부도면 중 도 1은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체를 입체적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 구성관계를 나타낸 정단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체에 있어서 파일기초와 살수부재의 구성관계를 나타낸 평단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체에 있어서 급수파이프와 살수부재의 구성관계를 나타낸 요부사시도이며, 도 6은 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 설치상태를 나타낸 사용예시도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 각부의 작동상태를 나타낸 작동예시도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체(A)는, 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지주(post)로써, 해저(海底 / 바다 밑바닥)로부터 해상(海上 / 바다 위)으로 기립설치되는 지지포스트(1)와, 해저에 정착된 상태로 상기 지지포스트(1)를 떠받치는 기초(base)로써, 내부공간으로의 내용물 충진시 지지포스트(1) 지지 및 지탱에 필요한 해저 지반의 지내력(地耐力, bearing capacity of soil) 강화와 더불어 각종 외압(중압, 수압, 토압)에 대항하는 내압을 갖추는 파일기초(2)와, 상기 파일기초(2)에 부설됨에 따라 상기 내용물인 모래나 점토질 토사를 파일기초(2)의 내부공간으로 투입 및 인출이 가능하고 상기 내부공간으로의 내용물의 투입과 인출에 따른 상기 파일기초(2)의 높낮이 변화를 이뤄 상기 지지포스트(1)의 수직레벨(perpendicularity-level)이 조정되도록 하는 내용물공급부(3)를 포함한다.

지지포스트(1)는, 선착장·산책로 등과 같은 교량형 해상구조물의 상부구조체(데크 등)의 지지 및 지탱을 위한 수단으로, 해저로부터 해상으로 기립설치됨에 적당한 길이를 가진 빔(beam) 또는 파일(pile) 형태의 주기둥(11)과, 상기 주기둥(11)을 둘러 감싼 상태로 길이방향을 따라 수직(상,하)이동이 가능한 보조기둥(12)으로 구성된다.

또한, 상기 주기둥(11) 상단에 안착되며 실린더로드의 상,하 진퇴작용에 따라 상기 보조기둥(12)이 상승 또는 하강되도록 하는 유압기(13)가 더 구성된다. 이는, 상기 파일기초(2)의 높낮이 변화를 이용한 지지포스트(1)의 수직레벨 조정이 여의치 않을 경우 상기 지지포스트(1)의 수직레벨을 부수적으로 보정 가능토록 하기 위함이다.

여기서의 상기 유압기(13)는, 액체 압력에 의해 피스톤 또는 플런저(plunger)를 상,하로 왕복 직선운동시켜 기계적인 일을 행하게 하는 장치인 유압실린더(oil hydraulic cylinder)인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계요소(공압실린더 등)라 한다면 얼마든지 달리 채용할 수 있다.

파일기초(2)는, 해저 지반에 정착된 상태로 상기 지지포스트(1)를 지지 및 지탱하기 위한 수단으로, 상단에 상기 지지포스트(1)의 안착이 가능하고 상기 내용물(모래 또는 점토질 토사) 충진의 내부공간이 마련된 원통형 또는 다각형 박스구조를 이루되 밑단의 근입(땅속으로 파고 듬)이 가능토록 하부가 개방된 메인하우징(21)과, 상기 메인하우징(21)의 수직단 전체를 둘러 감싸 상기 내용물이 충진되는 내부공간의 확장을 이루어 그만큼 더 충진되는 내용물에 의한 해저 지반의 지내력 강화와 외압에 대항하는 내부공간의 내압 증대를 위한 칸막형의 서브하우징(22)으로 구성된다.

또한, 상기 메인하우징(21)은, 갯벌이 조성된 장소에 해상구조물을 설치할 경우, 갯벌 특유 점토질 토사의 특성(점성)과 구조물의 하중(중압) 그리고 내부공간으로의 내용물 충진시 해저 지반에 지내력이 충분히 제공되는지를 고려하여 그에 적합한 폭과 높이를 갖추도록 한다.

상기 서브하우징(22) 역시, 밑단이 땅속으로 파고드는 깊이와 내부공간에 가두는 내용물의 충진량 그리고 주변의 토사의 유실 특히 밀물과 썰물에 따른 지반형태 변형을 고려하여 그에 적합한 높이를 갖추도록 한다.

그리고, 상기 메인하우징(21)과 서브하우징(22)은, 결합부재를 이용한 상호 조립구조 달성을 통해 내용물 유출방지의 기밀성이 발휘토록 하는바, 이때의 상기 결합부재는, 도 2에 도시된 바와 같이, 두 개 이상의 부품을 서로 고정(조립 또는 결합)하는데 통상적으로 사용하는 볼트와 너트(200)인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되지 않고 동일한 작용관계 및 작용효과를 나타내는 기계요소라 한다면 얼마든지 달리 채용할 수 있다.

또한, 상기 메인하우징(21)에는, 상기 지지포스트(1)를 떠받치기 위한 주기둥(22) 안착결합의 수평단부(21-1), 그리고 상기 수평단부(21-1)의 테두리로부터 하측으로 절곡 및 일정길이 연장됨으로써 내용물을 가둘 수 있는 내부공간이 내측에 마련되고 밑단이 해저 지반속으로 파고들 수 있게 된 수직단부(21-2)로 구분된다.

더하여, 상기 수평단부(21-1) 상단에는, 중앙에 안착결합되는 상기 주기둥(11)의 그 하부 사방 측단을 지탱함으로써 상기 지지포스트(1)가 보다 견고하고 안정적인 기립상태를 유지할 수 있도록 한 십자형 보강대(21-10)가 더 돌출형성된다.

상기 서브하우징(22)은, 상기 해상구조물의 중압(重壓)과 내,외부에서 발생하는 토압(土壓)과 수압(水壓)을 견디기에 적합한 두께를 형성하는 것이 바람직하다.

내용물공급부(3)는, 상기 파일기초(2) 내부공간으로의 내용물 충진을 통한 해저 지반의 지내력 강화 및 외압에 대항 가능한 상기 내부공간의 내압 증대 그리고 상기 내용물 충진 또는 인출에 따른 내부공간의 내압 조절에 의거 파일기초(2)의 높낮이를 변화시켜 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 조정되도록 하기 위한 수단으로, 상기 파일기초(2) 내부공간으로의 내용물 충진 또는 인출의 목적으로 파일기초(2)의 수평단부(21-1) 일부위에 수직관통 장착되는 토사급출파이프(31)와, 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 높은 경우 상기 파일기초(2) 내부공간에 충진된 내용물을 연화(軟化 / 단단한 것을 부드럽고 무르게 만듬)시켜 상기 토사급출파이프(31)를 이용한 내용물 인출이 용이토록 함에 필요한 물 공급(투입)의 목적으로 상기 수평단부(21-1)의 다른 일부위에 수직관통 장착되는 급수파이프(32)로 구성된다.

상기 토사급출파이프(31)는, 상기 파일기초(2) 내부공간으로의 내용물(모래 또는 점토질 토사) 충진 또는 인출을 위한 것으로, 상기 메인하우징(21)의 수평단부(21-1) 일부위에 하말단이 관통삽입되고 상기 수평단부(21-1)의 상측으로 일정길이 연장된 관체(pipe)이다.

상기 급수파이프(32)는, 상기 파일기초(2) 내부공간으로의 물 공급을 위한 것으로, 상기 메인하우징(21)의 수평단부(21-1) 다른 일부위에 하말단이 관통삽입되고 상기 수평단부(21-1)의 상측으로 일정길이 연장된 관체(pipe)이다.

그리고, 상기 토사급출파이프(31)와 급수파이프(32) 각각의 상끝단에는, 공급호스(또는 공급장치) 접속에 필요한 원터치커플러(one-touch coupler, 300)가 일체로 구비됨이 바람직하다.

또한, 상기 급수파이프(32)의 하말단에는, 상기 파일기초(2) 내부공간에 충진된 내용물의 연화가 효율적으로 이루어질 수 있게 상기 내부공간에 물을 고르게 분사시키는 살수부재(321)가 추가로 더 장착될 수 있다.

여기서의 상기 살수부재(321)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 파일기초(2) 내부공간에 수용배치된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 주입관(321-1)이 간격을 두어 서로 나란히 배치되고, 상기 주입관(321-1)들의 중앙을 가로질러 연결하며 상기 급수파이프(32)의 하말단에 연계장착되는 분기관(321-2)의 구성에 따라, "H"형 구조를 이룬다.

그리고, 상기 주입관(321-1)들에는, 다수의 분사노즐(321-11)이 일정간격마다 구비되는바, 이로써 상기 분사노즐(321-11)에서 뿜어져 나오는 물이 파일기초(2)의 내부공간 전체에 고르게 분사될 수 있다.

이와 함께, 도 5는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 시공단계를 나타낸 플로우차트로써, 지금까지 설명한 구성으로 된 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 시공방법은, 도 5에서와 같이, 상기 파일기초(2)를 해저 지반에 정착시켜 해상구조물을 떠받치는 상기 지지포스트(1)가 해저로부터 해상으로 기립설치된 상태가 되도록 하는 기초 설치단계(S100), 상기 파일기초(2)에 부설된 내용물공급부(3)의 토사급출파이프(31)를 통해 파일기초(2)의 내부공간에 해상 지반의 지내력 강화 및 상기 파일기초(2)의 내압 증대를 위한 내용물(모래나 점토질 토사)을 충진시키는 내용물 충진단계(S200), 상기 내용물공급부(3)를 이용 상기 내부공간에 내용물을 더 투입(충진)하거나 인출하여 파일기초(2)의 높낮이가 변화되도록 하고 이로써 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 조정되도록 하는 레벨 조정단계(S300)로 이루어진다.

더하여, 상기 레벨 조정단계(S300)에 의한 지지포스트(1)의 수직레벨 조정이 여의치 않을 경우, 상기 지지포스트(1)에 더 구비된 유압기(13)를 작동시켜 보조기둥(12)의 상,하 이동을 이루고 이로써 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 보정되도록 하는 레벨 보정단계(S400)를 더 포함한다.

상기 레벨 조정단계(S300)는, 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 맞지 않을 때 파일기초(2)의 높낮이를 조절 지지포스트(1)의 수직레벨이을 조정하는 단계인 것으로, 상기 토사급출파이프(31)를 통해 상기 파일기초(2) 내부공간으로 내용물을 추가로 더 투입하므로 파일기초(2)의 높이를 상승시키거나, 혹은 상기 급수파이프(32)를 통해 파일기초(2)의 내부공간으로 물을 투입하므로 상기 내부공간에 충진된 내용물을 연화시키고 그로써 연화된 내용물을 상기 토사급출파이프(31)를 이용해서 외부로 인출시켜 내압이 저하된 상기 파일기초(2)가 구조물 중압에 의해 하강됨에 따라 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 낮아지도록 하는 것에 의해 이룰 수 있다.

미 설명부호, (900)은 선착장 또는 산책로 등과 같은 교량형 해상구조물의 상부구조체이다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 지지파일이나 콘크리트기초의 시공이 여의치 않은 지반이 연약한 해안지대라 할지라도, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명을 이용하여 교량형 해상구조물을 설치시공할 수 있다.

구체적으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 해상구조물의 상부구조체(910)를 떠받치기 위한 지지포스트(1)의 기초가 되는 상기 파일기초(2)를 해저 지반에 정착시키는 기초 설치단계(S100)의 수행으로, 파일기초(2)로 떠받치는 상기 지지포스트(1)가 해저로부터 해상으로 기립설치된 상태가 유지되도록 한다.

이때, 상기 파일기초(2)의 설치 도중 암반 등 파일기초(2)의 밑단이 해저 땅(지반)속으로 깊게 파고들지 못하게 만드는 요인이 발견된 경우, 상기 볼트와 너트(200)를 풀어서 파일기초(2)의 메인하우징(21)으로부터 서브하우징(22)을 분리하는 것으로 문제해결이 가능한바, 상기 서브하우징(2)의 채용여부는 전술한 경우와 바와 아울러 주변 토사의 유실 및 파고 등 현장여건에 따라 선택적일 수 있음이 바람직하다.

계속해서, 상기 파일기초(2)가 해저 지반에 견고히 정착되면, 파일기초(2)에 부설된 내용물공급부(3)를 이용한 모래 또는 점토질 토사로 이루어진 내용물을 상기 파일기초(2)의 내부공간으로 투입하여 충진시키는 내용물 충진단계(S200)의 수행으로, 해상 지반의 지내력을 강화하고 또한 상기 파일기초(2)가 정해진 내압을 갖추도록 함으로써 파일기초(2)에 의한 상기 지지포스트(1)의 기립상태가 보다 견고하고도 안정적일 수 있도록 한다.

여기서, 상기 지지포스트(1) 수직레벨이 맞지 않을 경우, 상기 파일기초(2) 내부공간에 충진된 내용물의 충진량을 달리하여 파일기초(2)의 높낮이를 조절하는 레벨 보정단계(S400)의 수행으로 지지포스트(1)의 수직레벨을 정확히 할 수 있는바, 상기 내용물공급부(3)의 급수파이프(32)를 통해 파일기초(2)의 내부공간으로 물을 주입하여 상기 내부공간에 충진된 내용물이 연화되도록 하고, 그로써 연화된 내용물을 상기 토사급출파이프(31)를 이용해서 외부로 인출시켜 내압이 저하된 상기 파일기초(2)가 구조물(상부구조체)의 중압에 의해 하강되고 이에 따라 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 낮아지도록 함에 의해 이룰 수 있다.

한편, 상기 급수파이프(32)의 그 하말단에는 "H"형으로 된 살수부재(321)가 더 장착되는바, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 파일기초(2) 내부공간으로 투입되는 물이 상기 살수부재(321)의 각 주입관(321-1)에 일정간격마다 구비된 분사노즐(321-11)을 통해 파일기초(2) 내부공간 전체에 고르게 분사 및 분출됨으로써 내용물 전체의 연화작용이 보다 효과적으로 이루어지게 되는 것이며, 이로써 이후의 토사급출파이프(31)를 이용한 상기 파일기초(2) 내부공간에 충진된 내용물의 인출이 용이케 되는 것이다.

마지막으로, 상술한 레벨 조정단계(S300)에 의한 지지포스트(1)의 수직레벨 조정이 여의치 않을 경우 레벨 보정단계(S400)의 수행으로 상기 지지포스트(1)의 수직레벨을 부가적으로 조정할 수 있는바, 상기 지지포스트(1)에 더 구비된 유압기(13)를 작동시켜 보조기둥(12)의 상,하 이동을 이루고 이로써 상기 지지포스트(1)의 수직레벨이 보정되도록 함으로써 가능하다.

정리하여, 본 발명에 따른 교량형 해상구조물의 기초지지체 및 이의 시공방법에 의하면, 밑단이 땅속을 파고들고 이로써 해저 지반에 견고히 정착되는 상기 파일기초(2)에 의해, 해상구조물의 상부구조체(900)를 떠받치는 상기 지지포스트(1)의 기립설치는 물론 지지포스트(1)의 지지 및 지탱 능력 극대화의 효과를 거둘 수 있다.

또한, 상기 내용물공급부(3)를 이용해서 파일기초(2) 내부공간으로 해저 지반 지내력 강화를 위한 내용물인 모래나 점토질 토사를 충진 및 인출시켜, 상기 파일기초(2)의 높낮이를 조절하고 이로써 상기 지지포스트(1)의 수직레벨 조정이 가능한 효과, 또한 상기 내부공간으로의 내용물 충진에 따른 파일기초(2)의 내압 증대를 통해 구조물(상부구조체)의 중압과 주변 토압 및 수압의 영향으로 발생할 수 있는 기초붕괴 문제해결의 효과를 거둘 수 있다.

이와 함께, 상기 지지포스트(1)에 더 구비되는 유압기(13)를 이용한 지지포스트(1) 수직레벨의 부가 보정을 통해 해상구조물의 시공완성도는 물론 상기 해상구조물의 상부구조체 지지 및 지탱 능력이 크게 향상되는 효과가 있고, 이러한 각종 효과의 달성으로 원형파일이나 콘크리트기초의 시공이 용이치 않은 갯벌 등 연약지반 해안지대라 하더라도 상기 해상구조체의 설치시공이 가능하게 되는 효과를 거둘 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정과 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

A : 기초지지체, 1 : 지지포스트
2 : 파일기초, 3 : 내용물공급부
11 : 주기둥, 12 : 보조기둥
13 : 유압기, 21 : 메인하우징
21-1 : 수평단부, 21-2 : 수직단부
21-10 : 보강대, 22 : 서브하우징
31 : 토사급출파이프, 32 : 급수파이프
200 : 볼트와 너트, 300 : 접속소켓
321 : 살수부재, 321-1 : 주입관
321-2 : 분기관, 321-11 : 분사노즐
S100 : 기초 설치단계, S200 : 내용물 충진단계
S300 : 레벨 조정단계, S400 : 레벨 보정단계

Claims (9)

1. 해상구조물의 상부구조체를 떠받치는 지주로써, 해저로부터 해상으로 기립설치되는 지지포스트; 해저에 정착된 상태로 상기 지지포스트를 떠받치는 기초로써, 내부공간으로의 내용물 충진시 상기 지지포스트 지지 및 지탱에 필요한 해저 지반의 지내력 강화와 더불어 외압에 대항하는 내압을 갖추는 파일기초; 및, 상기 파일기초에 부설됨에 따라 상기 내용물인 모래나 점토질 토사를 파일기초의 내부공간으로 투입 및 인출이 가능하며, 상기 내부공간으로의 내용물의 투입과 인출에 따른 상기 파일기초의 높낮이 변화를 이뤄 상기 지지포스트의 수직레벨이 조정되도록 하는 내용물공급부;를 포함하고,
   상기 내용물공급부는, 상기 파일기초 내부공간으로의 내용물 충진 또는 인출을 위해 상기 파일기초의 상단 일부위에 수직관통 장착되는 토사급출파이프와, 상기 지지포스트의 수직레벨이 높은 경우 상기 파일기초의 내부공간에 충진된 내용물을 연화시켜 상기 토사급출파이프를 이용한 내용물 인출이 용이토록 함에 필요한 물 공급을 위해 상기 파일기초의 상단 다른 일부위에 수직관통 장착되는 급수파이프로 구성되며,
   상기 급수파이프의 하말단에는, 상기 파일기초 내부공간에 충진된 내용물의 연화를 위한 물을 상기 내부공간에 고르게 분사시키는 살수부재가 추가로 장착되고,
   상기 살수부재는, 한 쌍의 주입관이 간격을 두어 서로 나란히 배치되며, 상기 주입관들의 중앙을 가로질러 연결하고 상기 급수파이프의 하말단에 연계장착되는 분기관의 구성에 따라 "H"형 구조를 이루며,
   상기 주입관들에는, 분출되는 물이 상기 파일기초의 내부공간 전체에 고르게 분사될 수 있도록 한 다수의 분사노즐이 일정간격마다 구비됨을 특징으로 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지포스트는, 해저로부터 해상으로 기립설치되는 빔 또는 파일 형태의 주기둥과,
   상기 주기둥을 둘러 감싼 상태로, 길이방향을 따라 수직이동이 가능한 보조기둥으로 조합되고,
   상기 주기둥 상단에 안착되며, 실린더로드의 상,하 진퇴작용에 따라 상기 보조기둥이 상승 또는 하강되도록 하는 유압기가 더 구성됨을 특징으로 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 파일기초는, 상단에 상기 지지포스트의 안착이 가능하고, 상기 내용물 충진의 상기 내부공간이 마련된 원통형 또는 다각형 박스구조를 이루되, 밑단의 근입이 가능토록 하부가 개방된 메인하우징과,
   상기 메인하우징의 수직단 전체를 둘러 감싸 상기 내용물이 충진되는 상기 내부공간의 확장을 이루어, 상기 내부공간의 확장만큼 더 충진되는 내용물에 의한 해저 지반의 지내력 강화 및 외압에 대항하는 상기 내부공간의 내압 증대를 위한 칸막형의 서브하우징으로 구성됨을 특징으로 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체.
   
4. 삭제
5. 제3항에 있어서,
   상기 메인하우징에는, 빔 또는 파일 형태의 주기둥과 상기 주기둥을 둘러 감싸는 보조기둥으로 조합된 상기 지지포스트를 떠받치되, 상기 주기둥이 안착결합되는 수평단부와,
   상기 수평단부의 테두리로부터 하측으로 절곡 및 일정길이 연장됨으로써 상기 내용물을 가둘 수 있는 상기 내부공간이 내측에 마련되고, 밑단이 해저 지반속으로 파고들 수 있게 된 수직단부로 구분되며,
   상기 수평단부 상단에는, 상기 주기둥 하부의 사방 측단을 지탱함으로써 상기 지지포스트가 견고한 기립상태를 유지토록 한 십자형 보강대가 더 돌출형성됨을 특징으로 하는 교량형 해상구조물의 기초지지체.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제

Images