KR102207398B1 - 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법 및 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법 - Google Patents

자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법 및 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법 Download PDF

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Abstract

자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법이 개시되며, 상기 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법은, (a) 하부 천공 가이드부가 레그 파일의 하부 둘레에 구비된 상기 자켓구조물을 인양장비로 인양하여, 상기 하부 천공 가이드부에 형성된 복수의 하부 가이드 홀 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 해저면의 계획된 정위치에 배치하는 단계; (b) 상부 천공 가이드부가 설치된 워킹플랫폼을 인양장비로 인양하여, 상기 상부 천공 가이드부에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 상기 복수의 하부 가이드 홀 각각과 평면 상에서 중첩되도록 상기 자켓구조물 상에 고정 설치하는 단계; (c) 상측이 상기 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 상기 복수의 하부 가이드 홀 중 상기 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일이 설치되는 단계; (d) 굴착장비가 상기 천공 가이드 파일을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계; (e) 상기 천공홀에 그라우팅 주입관을 삽입하고 상기 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 상기 천공 가이드 파일을 설치 해제하는 단계를 포함한다.

Description

자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법 및 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법{GROUND IMPROVEMENT METHOD FOR OFFSHORE JACKET STRUCTURE CONSTRUCTION AND GROUND IMPROVEMENT METHOD FOR OFFSHORE PILE CONSTRUCTION}
본원은 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법 및 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법에 관한 것이다.
최근, 생산된 원유나 가스를 다른 곳으로 보내기 위한 수상구조물이 산유국에서 활발히 건설되고 있다. 예를 들어, 아랍에미리트(UAE)의 아부다비에서 북서쪽으로 약 170km 떨어진 다스섬(Das Island)에 가스처리 시설이 시공된 바 있는데, 이러한 시설의 시공에는 생산된 가스를 육상으로 보내는 수상구조물 시공이 포함된다.
이러한 수상구조물의 착공을 위해서는 일반적으로 해상 자켓구조물이 설치될 필요가 있는데, 구체적으로, 해상 자켓구조물 설치는 자켓구조물 거치 후 핀파일 근입, 핀파일 내부 굴착, 그라우팅 주입을 통한 핀파일과 자켓구조물의 일체화, 핀파일 내부 채움의 순서로 시공된다. 그런데, 이러한 시공 과정, 구체적으로, 핀파일 내부 굴착(RCD)시, 불안정한 지반의 출현으로 굴착공이 붕괴되는 현상이 발생해, 설계 심도까지 굴착이 불가능한 경우가 발생할 수 있었다. 또한, 수상구조물의 착공을 위해서는 해상 RCD를 이용한 파일(구조물의 기초)이 시공될 필요가 있는데, 해상 RCD를 이용한 파일 시공의 경우, 해저 굴착용 케이싱(가설강관)이 근입되고 내부 굴착이 이루어지며 콘크리트 타설이 순차적으로 이루어지는데, 내부 굴착시 불안정한 지반의 출현으로 굴착공이 붕괴되는 현상이 발생해, 설계 심도까지 굴착이 불가능한 경우가 발생할 수 있었다.
또한, 지중에서 시행되는 지반개량 공사는 굴착 위치의 육안 확인이 가능하여 정확한 주입범위 안에서 시공이 가능하고, 굴착되는 굴착토가 표면으로 유출되어 처리가 가능하다. 그러나, 해상에서의 자켓구조물 하부 또는 해저 굴착용 케이싱의 지반개량시에는 정위치된 자켓구조물 또는 지그 자켓의 상부에 워킹플랫폼을 설치하고, 워킹플랫폼 상에서 작업해야 하므로 정확한 굴착공의 위치 확인이 어렵고, 이로 인해 정확한 주입범위 내에서의 주입이 불가능하다.
본원의 배경이 되는 기술은 한국공개특허공보 제2011-0112937호에 개시되어 있다.
본원은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자켓구조물의 설치시 불안정한 굴착 지반을 안정화시킬 수 있는 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법 및 해상 파일의 시공시 불안정한 굴착 지반을 안정화시킬 수 있는 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본원의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본원의 제 1 측면에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법은, (a) 하부 천공 가이드부가 레그 파일의 하부 둘레에 구비된 상기 자켓구조물을 인양장비로 인양하여, 상기 하부 천공 가이드부에 형성된 복수의 하부 가이드 홀 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 해저면의 계획된 정위치에 배치하는 단계; (b) 상부 천공 가이드부가 설치된 워킹플랫폼을 인양장비로 인양하여, 상기 상부 천공 가이드부에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 상기 복수의 하부 가이드 홀 각각과 평면 상에서 중첩되도록 상기 자켓구조물 상에 고정 설치하는 단계; (c) 상측이 상기 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 상기 복수의 하부 가이드 홀 중 상기 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일이 설치되는 단계; (d) 굴착장비가 상기 천공 가이드 파일을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계; (e) 상기 천공홀에 그라우팅 주입관을 삽입하고 상기 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 상기 천공 가이드 파일을 설치 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본원의 제2 측면에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법은, (a) 임시 핀파일을 이용하여 지그 자켓을 고정 배치하고, 하부 천공 가이드부가 중간부 둘레에 구비된 해저 굴착용 케이싱을 상기 지그 자켓에 의해 둘러싸여 위치 가이드되는 상태로 계획된 정위치에 배치하되, 상기 하부 천공 가이드부에 형성된 복수의 하부 가이드 홀 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되고 상기 하부 천공 가이드부가 해저면 상에 위치하도록 상기 해저 굴착용 케이싱을 해저면에 대해 일부 삽입 배치하는 단계; (b) 상부 천공 가이드부에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 상기 복수의 하부 가이드 홀 각각과 평면 상에서 중첩되고, 상기 천공 가이드부에 형성된 케이싱 통과홀이 상기 지그 자켓보다 상향 돌출되게 배치된 해저 굴착용 케이싱을 통과하도록, 상기 상부 천공 가이드부를 상기 지그 자켓 상에 고정 설치하는 단계; (c) 상측이 상기 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 상기 복수의 하부 가이드 홀 중 상기 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일이 설치되는 단계; (d) 굴착장비가 상기 천공 가이드 파일을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계; (e) 상기 천공홀에 그라우팅 주입관을 삽입하고 상기 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 상기 천공 가이드 파일을 설치 해제하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본원을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 자켓구조물의 레그 파일의 하부 및 워킹플랫폼의 상부 각각에 그라우팅 예정 지점과 대응되는 하부 가이드 홀 및 상부 가이드 홀 각각이 구비되고, 천공 가이드 파일이 하부 가이드 홀 및 상부 가이드 홀을 통과하게 배치되며, 천공 가이드 파일 내부에 굴착 장비가 삽입되어 그라우팅 예정 지점이 굴착되거나, 또는, 천공 가이드 파일 내부에 그라우팅 주입관이 삽입되어 굴착된 그라우팅 예정 지점에 그라우팅 주입이 수행될 수 있으므로, 굴착 위치의 육안 확인이 어려운 해저면에서도 그라우팅 예정 지점에 대한 그라우팅이 정확하고 용이하게 수행될 수 있고, 이에 따라, 자켓구조물의 해상 설치를 위해자켓구조물의 레그 파일 내에 삽입되는 핀파일의 내부를 굴착할 때 발생할 수 있는 지반 붕괴를 방지하기 위한 지반 개량 시공이 용이하게 수행될 수 있다.
또한, 전술한 본원의 과제 해결 수단에 의하면, 해저면에 하부가 삽입되는 해저 굴착용 케이싱의 중간부 및 지그 자켓 상부 각각에 그라우팅 예정 지점과 대응되는 하부 가이드 홀 및 상부 가이드 홀 각각이 구비되고, 천공 가이드 파일이 하부 가이드 홀 및 상부 가이드 홀을 통과하게 배치되며, 천공 가이드 파일 내부에 굴착 장비가 삽입되어 그라우팅 예정 지점이 굴착되거나, 또는, 천공 가이드 파일 내부에 그라우팅 주입관이 삽입되어 굴착된 그라우팅 예정 지점에 그라우팅 주입이 수행될 수 있으므로, 굴착 위치의 육안 확인이 어려운 해저면에서도 그라우팅 예정 지점에 대한 그라우팅이 정확하고 용이하게 수행될 수 있고, 이에 따라, 해상 파일 시공을 위해 수행되는 해저 굴착용 케이싱 내부에 대한 굴착시 발생할 수 있는 지반 붕괴를 방지하기 위한 지반 개량 시공이 용이하게 수행될 수 있다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 자켓구조물의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 자켓구조물의 하부 천공 가이드부가 구비된 레그 파일의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 1의 A-A 방향에서 하측을 내려다보고 도시한 도면이다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 워킹플랫폼이 거치된 자켓구조물의 개략적인 측면도이다.
도 5는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 상부 가이드 홀이 형성되는 상부 천공 가이드부의 개략적인 평면도이다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공 가이드 파일의 배치가 진행 중인 자켓구조물의 측면도이다.
도 7은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공 가이드 파일이 설치된 자켓구조물의 측면도이다.
도 8은 도 6의 B 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 9은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공홀에 그라우팅 주입관이 삽입된 자켓구조물의 측면도이다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 임시 핀파일에 의해 고정 배치된 지그 자켓의 사진이다.
도 11은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 임시 핀파일에 의해 고정 배치된 지그 자켓을 도 10과 다른 각도에서 촬영한 사진이다.
도 12는 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 13은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 해저 굴착용 케이싱이 배치되는 것을 촬영한 사진이다.
도 14는 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 상부 천공 가이드부를 상측에서 내려다보며 촬영한 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본원은 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법에 관한 것이다.
본원에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법은, 해상 자켓구조물 설치에 적용될 수 있으며, 예를 들어, 해상 자켓구조물 설치시 불안정한 굴착 지반을 안정화시키기 위한 사전 그라우팅 방법으로 적용될 수 있다. 다만, 본원에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 적용 분야 및 적용 대상은 상술한 바에만 한정되는 것은 아니며 다양하게 확장될 수 있음은 물론이다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법(이하 '본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법'이라 함)에 대해 설명한다.
도 1은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 자켓구조물의 개략적인 측면도이고, 도 2는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 자켓구조물의 하부 천공 가이드부가 구비된 레그 파일의 개략적인 사시도이며, 도 3은 도 1의 A-A 방향에서 하측을 내려다보고 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 하부 천공 가이드부(2)가 레그 파일(11)의 하부 둘레에 구비된 자켓구조물(1)을 인양장비로 인양하여 하부 천공 가이드부(2)에 형성된 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 해저면(SEABED)의 계획된 정위치에 배치하는 단계(이하 '제1 단계'라 함)를 포함한다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 자켓구조물(1)은 복수 개(이를 테면, 4개)의 레그 파일(11) 및 레그 파일(11)을 상호 연결하는 연결프레임(12)을 포함할 수 있다.
또한, 도 2를 참조하면, 하부 천공 가이드부(2)는 레그 파일(11)의 하부 둘레를 간격을 두고 둘러싸는 띠형 부재(21), 둘레 방향을 따라 간격을 두고 띠형 부재(21)와 레그 파일(11)의 하부 둘레를 연결하는 복수의 방사형 부재(22) 및 상하 방향으로 통공된 하부 가이드 홀(231)을 형성하도록 띠형 부재(21) 및 복수의 방사형 부재(22) 중 적어도 하나에 대하여 연직으로 세워진 상태로 부착되는 복수의 관형 부재(23)를 포함할 수 있다. 도 2를 참조하면, 하부 가이드 홀(231)은 복수의 관형 부재(23) 내부의 홀을 의미할 수 있다. 또한, 도 2 및 도 3을 참조하면, 복수의 방사형 부재(22)는 보다 구체적으로, 레그 파일(11)의 하부 둘레의 외면으로부터 레그 파일(11)의 외측 방향(띠형 부재(22)의 외측 방향)을 향해 연장되는 방사 형태로 레그 파일(11)과 띠형 부재(22)를 연결할 수 있다. 또한, 방사형 부재(22)는 그의 외측부(띠형 부재(22)의 외측 방향을 향하는 부분)가 띠형 부재(22)를 통과해 띠형 부재(22)로부터 띠형 부재(22)의 외측으로 돌출되도록 구비될 수 있다.
제1 단계는, 하부 천공 가이드부(2)의 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 자켓구조물(1)을 해저면의 계획된 정위치에 배치할 수 있는데, 이것은, 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점 각각으로부터 연직 방향으로 연장되는 선상에 위치하도록 자켓구조물(1)이 배치되는 것을 의미할 수 있다. 이에 따라, 후술할 천공 가이드 파일(4)은 하부 가이드 홀(231)을 통과하여 그라우팅 예정 지점에 도달하도록 배치될 때 연직 방향으로 연장되도록 가이드될 수 있다.
또한, 하부 천공 가이드부(2)는 철제로 이루어질 수 있다. 또한, 복수의 관형 부재(23)는 띠형 부재(21) 및 방사형 부재(22) 중 하나 이상에 용접 등에 의해 구비될 수 있다.
또한, 띠형 부재(21)의 레그 파일(11)과의 간격, 복수의 방사형 부재(22)의 상호 간격 및 복수의 관형 부재(23)의 부착 위치는, 복수의 그라우팅 예정 지점을 고려하여 설정될 수 있다. 다시 말해, 복수의 그라우팅 예정 지점 각각에 대응하여 복수의 하부 가이드 홀(231)이 형성될 수 있도록, 레그 파일(11)과의 간격, 복수의 방사형 부재(22)의 상호 간격 및 복수의 관형 부재(23)의 부착 위치가 설정될 수 있다. 참고로, 그라우팅 예정 지점은 레그 파일(11)에 삽입될 핀파일에 대한 내부 굴착을 위해. 핀파일(레그 파일(11))의 주변 지반이 개량되어야 한다는 점을 고려해 그라우팅이 이루어질 필요가 있는 설정된 지점을 의미할 수 있다.
이러한 하부 천공 가이드부(2)에 의하면, 그라우팅 예정 지점의 띠형 부재(21)의 둘레 방향으로의 위치 및 띠형 부재(21)의 반경 방향으로의 위치가 어디이든, 관형 부재(23)가 위치에 제한 받지 않고 띠형 부재(21) 및 방사형 부재(22) 중 하나 이상에 구비됨으로써 하부 가이드 홀(231)이 그라우팅 예정 지점에 대응하여 용이하게 형성될 수 있다.
참고로, 제1 단계 수행 이전에, 하부 천공 가이드부(2)가 레그 파일(11)에 구비된 자켓구조물(1)이 준비될 수 있다. 예를 들어, 레그 파일(11)에 하부 천공 가이드부(2)가 부착(예를 들어, 용접 등을 통해)됨으로써 하부 천공 가이드부(2)가 구비된 자켓구조물(1)이 준비될 수 있다.
또한, 제1 단계는 하부 천공 가이드부(2)가 구비된 자켓구조물(1)을 측량을 통해 정위치에 배치할 수 있다.
또한, 제1 단계에서, 자켓구조물(1)은 정위치에 거치된 다음 레그 파일(11) 내부를 통해 해저면에 대해 근입된 핀파일에 의해 고정적으로 배치될 수 있다. 핀파일 항타를 통해 자켓구조물(1)은 고정될 수 있다.
도 4는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 워킹플랫폼이 거치된 자켓구조물의 개략적인 측면도이고, 도 5는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 상부 가이드 홀이 형성되는 상부 천공 가이드부의 개략적인 평면도이다.
도 4를 참조하면, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은, 상부 천공 가이드부(31)가 설치된 워킹플랫폼(3)을 인양장비로 인양하여 상부 천공 가이드부(31)에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각과 평면 상에서 중첩되도록 자켓구조물(1) 상에 고정 설치하는 단계(이하 '제2 단계'라 함)를 포함한다. 먼저, 제2 단계의 수행전에 상부 천공 가이드부(31)가 설치된 워킹플랫폼(3)이 준비될 수 있다. 예를 들어, 후술할 그라우팅 작업의 수행시 그라우팅 장비가 작업 가능하도록 워킹플랫폼(3)을 보강하고 워킹플랫폼(3) 상에 상부 가이드 홀이 형성되는 상부 천공 가이드부(31)를 설치할 수 있다. 도 5를 참조하면, 상부 천공 가이드부(31)에는 상부 가이드 홀이 하부 가이드 홀(231)과 대응되는 위치에 형성될 수 있는데, 예를 들어, 레그 파일(11)의 위치 및 레그 파일(11)에 대한 하부 가이드 홀(231)의 형성 위치가 고려되어 상부 천공 가이드부(31)에 상부 사이드 홀이 형성될 수 있다. 또한, 상부 천공 가이드부(31)는 복수의 상부 가이드 홀이 형성된 플레이트 유닛일 수 있다. 또한, 상부 가이드 홀은 상부 천공 가이드부(31)에 연직 방향으로 형성되는 홀일 수 있다.
이후, 제2 단계는 상부 천공 가이드부(31)가 구비된 워킹플랫폼(3)을 자켓 구조물 상에 배치하고 고정할 수 있다. 이러한 제2 단계는, 복수의 상부 가이드 홀 각각이 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각과 평면 상에서 중첩되도록 워킹플랫폼(3)을 고정 설치할 수 있는데, 이는, 복수의 상부 가이드 홀 각각으로부터 연직 방향으로 연장되는 선상에 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각이 위치하도록 워킹플랫폼(3)을 배치하는 것을 의미할 수 있다. 이에 따라, 후술할 천공 가이드 파일(4)은 상부 가이드 홀 및 하부 가이드 홀(231)을 통과하여 그라우팅 예정 지점에 도달하도록 배치될 때 연직 방향으로 연장된 상태를 갖도록 가이드될 수 있다.
도 6은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공 가이드 파일의 배치가 진행 중인 자켓구조물의 측면도이고, 도 7은 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공 가이드 파일이 설치된 자켓구조물의 측면도이며, 도 8은 도 7의 B 부분의 개략적인 부분 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은, 상측이 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고 하측이 복수의 하부 가이드 홀 중 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일(Conduct Pipe)(4)이 설치되는 단계(이하 '제3 단계'라 함)를 포함한다. 여기서 대상 상부 가이드 홀은 복수의 상부 가이드 홀 중 천공 가이드 파일(4)이 설치될 대상 그라우팅 예정 지점과 평면 상에서 중첩되는 상부 가이드 홀을 의미할 수 있고, 대상 하부 가이드 홀은 복수의 하부 가이드 홀(231) 중 상기 대상 그라우팅 예정 지점과 평면 상에서 중첩되는 하부 가이드 홀(231)을 의미할 수 있다. 즉, 대상 상부 가이드 홀 및 대상 하부 가이드 홀 각각은 상기 대상 그라우팅 예정 지점으로부터 연직 방향으로 연장되는 선 상에 위치할 수 있다. 제3 단계에 의해, 천공 가이드 파일(4)은 그의 상측을 감싸는 대상 상부 가이드 홀 및 그의 하측을 감싸는 대상 하부 가이드 홀에 의해 가이드 되며 워킹플랫폼으로부터 대상 그라우팅 예정 지점으로부터 연장 배치될 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 천공 가이드 파일(4)은, 상측이 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이는 상부 가이드 파일(41), 하측이 대상 하부 가이드 홀(231)에 의해 둘러싸이고 상부 가이드 파일(41)로부터 하향으로 굴착토 배출을 위한 간격을 두고 배치되는 하부 가이드 파일(42) 및 각각 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42)을 연결하는 복수의 간격 유지 부재(43)를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 도 8을 참조하면, 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42) 사이에 복수의 간격 유지 부재(43) 간의 간격에 의한 개구부(45)가 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42) 사이에 천공 가이드 파일(4)의 둘레 방향으로 개구부(45)가 간격을 두고 형성될 수 있다.
또한, 간격 유지부재(43)는 상부 가이드 파일(41)의 하측 내주면에 상측이 용접되고 하부 가이드 파일(42)의 상측 내주면에 하측이 용접될 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 하부 가이드 파일(42)은 대상 하부 가이드 홀을 형성하는 관형 부재(23) 내부에 삽입되어 관형 부재(23)와 맞물림 결합되는 하단 삽입부(421)를 포함할 수 있다. 워킹플랫폼(3) 상단과 레그 파일(11)의 하부(해저면)의 높이 차이는 최대 25m이상일 수 있으며, 이에 따라, 조류 등의 작용에도 흔들림이 방지되며 관형 부재(23)에 대해 배치될 수 있는 천공 가이드 파일(4)이 필요한데, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 의하면, 하단 삽입부(421)가 관형 부재(23)와 맞물림 결합될 수 있으므로, 천공 가이드 파일(4)은 안정적으로 관형 부재(23)에 대해 배치될 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 하단 삽입부(421)는 관형 부재(23) 내로의 삽입시 마찰이 저감되도록, 둘레 방향을 따라 간격을 두고 불연속적으로 배치되는 복수의 하단 삽입 유닛(4212)을 포함할 수 있다. 하단 삽입 유닛은, 하단 삽입부(421)를 이루는 관부(4211)의 둘레 방향을 따라 배치될 수 있으며, 관부(4211)보다 하측으로 돌출될 수 있다. 이러한 하단 삽입 유닛(4212)에 의해 하단 삽입부(421)는 관형 부재(23) 내로 보다 용이하게 삽입될 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 복수의 하단 삽입 유닛(4212) 각각은, 관형 부재(23) 내부로의 용이한 삽입이 유도되도록 그 하단이 내측 반경 방향으로 하향 경사진 테이퍼 형상을 가질 수 있다. 또한, 관형 부재(23)는 복수의 하단 삽입 유닛(421) 각각의 용이한 삽입을 유지하도록 그 상단이 외측 반경 방향으로 상향 경사진 테이퍼 형상을 가질 수 있다.
또한, 도 8을 참조하면, 하부 가이드 파일(42)은 하단 삽입부의 상단과 연결되고 관형 부재(23)의 상단에 안착되도록 하단 삽입부(421)보다 외측 반경 방향으로 확장된 하측 단턱(4221)을 형성하는 삽입 제한 안착부(422)를 포함할 수 있다. 삽입 제한 안착부(422)의 하측 단턱(4221)은 관형 부재(23)의 상단의 테이퍼 형상과 맞물리는 테이퍼 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 굴착장비가 천공 가이드 파일(4)을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계(이하 '제4 단계'라 함)를 포함한다. 제4 단계는 개량 대상 지반 구간, 예를 들어, 개량 대상이 되는 불안정한 지반(개량 대상이 되는 깊이)까지 천공을 시행할 수 있다. 이러한 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 의하면, 굴착유닛이 천공 가이드 파일(4)에 삽입되어 천공을 수행할 수 있으므로, 굴착유닛의 수직도가 유지되며 용이하게 천공 작업이 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 제4 단계에서, 굴착장비에 의해 굴착된 굴착토는 복수의 간격 유지 부재(43) 사이마다 형성되는 개구부(45)를 통해 배출될 수 있다. 상술한 바와 같이, 개구부(45)가 천공 가이드 파일(4)의 둘레를 따라 간격을 두고 형성될 수 있으므로, 굴착토는 다양한 방향으로 용이하게 배출될 수 있다.
또한, 도 7 및 도 8을 함께 참조하면, 천공 가이드 파일(4)의 개구부(45)는 굴착토가 해상이 아니라 해저로 배출되도록 자켓구조물(1)의 상단보다 하단에 가깝게 형성될 수 있다. 이를 위해, 간격 유지 부재(43)는 자켓 구조물(1)의 상단보다 하단에 가깝게 구비될 수 있고, 상부 가이드 파일(41)은 하부 가이드 파일(42)보다 긴 길이를 가질 수 있다. 이러한 개구부(45)에 의해, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 의하면, 해저, 또는, 레그 파일(1)의 하단(하부)로 굴착토 배출이 이루어질 수 있다.
참고로, 전술한 천공 가이드 파일(4)은 제4 단계의 수행전에 준비될 수 있을 것이다.
도 9는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법의 천공홀에 그라우팅 주입관이 삽입된 자켓구조물의 측면도이다.
도 9를 참조하면, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은, 천공홀에 그라우팅 주입관(5)을 삽입하고, 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행(도 8 참조)한 다음 천공 가이드 파일(4)을 설치 해제하는 단계(이하 '제5 단계'라 함)를 포함한다. 그라우팅 주입관(5)은 장심도 근입에 따른 주입관의 변형 또는 꺾임이 방지되도록 단위 스틸파이프를 상호 연결하여 일체적으로 제작한 스틸파이프일 수 있다. 예를 들어, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 장심도로 지반 개량을 수행할 수 있고, 이를 위해, 장심도로 천공홀이 형성될 수 있고, 장심도로 형성된 천공홀에 대하여 그라우팅 주입관(5)이 삽입되어 그라우팅을 수행할 수 있는데, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 그라우팅 주입관(5)으로 스틸파이프를 적용함으로써 PVC 계열의 그라우팅 주입관에 비해 꺾임 및 변형 방지의 발생을 줄이거나 방지할 수 있다. 예를 들어, 그라우팅 주입관(5)은 50m 일체형일 수 있다. 또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 스틸파이프인 그라우팅 주입관(5)을 단위 스틸파이프를 상호 연결시켜 일체적으로 제작함으로써, 길이가 긴 그라우팅 주입관(5)에 대해서도 시공시 조립에 따른 시간을 단축하며 용이하게 제작할 수 있다. 또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 의하면, 그라우팅 주입관(5)의 수중에 위치하는 부분이 천공 가이드 파일(4) 내에 위치할 수 있으므로, 그라우팅 주입관(5)은 조류 등에 의한 외력이 작용하더라도 수직도가 유지된 상태로 그라우팅을 수행할 수 있다.
또한, 제5 단계의 그라우팅은 LW 그라우팅일 수 있다.
또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 있어서, 제3 단계 내지 제5 단계는 복수의 그라우팅 예정 지점에 대응하여 복수회 반복 수행될 수 있다. 예를 들어, 복수의 그라우팅 예정 지점 중 하나에 대하여 제3 단계 내지 제5 단계가 수행된 후, 다른 그라우팅 예정 지점에 대하여 제3 단계 내지 제5단계가 수행될 수 있다. 또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 1m 간격으로 주심을 실시 할 수 있고, 1step당 주입제한량 초과시 Step 이동할 수 있다.
전술한 바에 따르면, 핀파일이 배치되는 레그 파일(11)을 중심으로 복수의 하부 가이드 홀(231) 및 복수의 상부 가이드 홀이 구비되고 하부 가이드 홀(231)과 상부 가이드 홀을 통해 천공 가이드 파일이 배치되어, 레그 파일(11)을 중심으로 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅이 진행될 수 있어, 핀파일 내부 굴착시의 지반 붕괴를 방지할 수 있는 정확한 위치에 대해 지반 개량이 시행될 수 있다. 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 자켓구조물(1)의 하부 및 워킹플랫폼(3) 각각에 그라우팅 예정 지점과 대응되는 하부 가이드 홀(231) 및 상부 가이드 홀 각각을 구비하고, 천공 가이드 파일(4)이 하부 가이드 홀(231) 및 상부 가이드 홀을 가로지르게 배치하며, 천공 가이드 파일(4)의 내부에 굴착 장비를 삽입하여 굴착하거나, 또는, 그라우팅 주입관(5)을 삽입하여 그라우팅 주입을 수행함으로써 해저면에서의 정확한 그라우팅 예정 지점(위치)에 지반 개량 시공(천공, 그라우팅 주입 등)이 이루어지게 할 수 있다. 다시 말해, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 자켓구조물(1)의 레그 파일(11)을 활용한 하부 가이드 홀(231) 및 워킹플랫폼(3)을 활용한 상부 가이드 홀을 통해 자켓구조물(1) 및 워킹플랫폼(3)에 최적화된 다수의 정위치 지반 보강을 이루어낼 수 있다.
또한, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법은 해저면으로의 굴착토 배출이 가능하게 형성되는 개구부(45)를 포함하는 천공 가이드 파일(4)을 통해 천공홀의 형성시 해저면으로 굴착 토사의 처리가 가능하게 한다.
이와 같이, 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에 의하면, 정확한 위치에 대해 지반 개량이 시행될 수 있고, 개량 효율이 증대될 수 있으며, 후속 공정인 핀파일 내부 굴착시에 불안정한 지반이 붕괴되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 이하에서는 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법에 적용 가능한 구조체(이하 '본 구조체'라 함)에 대해 설명한다. 다만, 본 구조체는 상술한 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법에 적용되는 것으로서, 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법과 동일하거나 상응하는 기술적 특징 및 구성을 공유한다. 따라서, 본원의 일 실시예에 따른 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법과 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하며, 동일 내지 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.
본 구조체는 공법은 하부 천공 가이드부(2)가 레그 파일(11)의 하부 둘레에 구비된 자켓구조물(1)을 포함한다. 하부 천공 가이드부(2)에는 복수의 하부 가이드 홀(231)이 형성된다.
구체적으로, 하부 천공 가이드부(2)는 레그 파일(11)의 하부 둘레를 간격을 두고 둘러싸는 띠형 부재(21), 둘레 방향을 따라 간격을 두고 띠형 부재(21)와 레그 파일(11)의 하부 둘레를 연결하는 복수의 방사형 부재(22) 및 상하 방향으로 통공된 하부 가이드 홀(231)을 형성하도록 띠형 부재(21) 및 복수의 방사형 부재(22) 중 적어도 하나에 대하여 연직으로 세워진 상태로 부착되는 복수의 관형 부재(23)를 포함할 수 있다. 이에 따라, 하부 가이드 홀(231)은 레그 파일(11)의 주변부에 구비될 수 있다.
또한, 띠형 부재(21)의 레그 파일(11)과의 간격, 복수의 방사형 부재(22)의 상호 간격 및 복수의 관형 부재(23)의 부착 위치는, 복수의 그라우팅 예정 지점을 고려하여 설정될 수 있다.
또한, 본 구조체는 상부 천공 가이드부(31)가 설치된 워킹플랫폼(3)을 포함할 수 있다. 워킹 플랫폼(3)은 자켓 구조물(1) 상에 고정 설치될 수 있다. 또한, 상부 천공 가이드부(31)에는 복수의 상부 가이드 홀이 형성될 수 있다. 워킹 플랫폼(3)은 상부 천공 가이드부(31)에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각과 평면 상에서 중첩되도록 자켓구조물(1) 상에 고정 설치될 수 있다.
또한, 본 구조체는 상측이 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고 하측이 복수의 하부 가이드 홀 중 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 배치 가능한 천공 가이드 파일(Conduct Pipe)(4)을 포함할 수 있다.
천공 가이드 파일(4)은, 상측이 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이는 상부 가이드 파일(41), 하측이 대상 하부 가이드 홀(231)에 의해 둘러싸이고 상부 가이드 파일(41)로부터 하향으로 굴착토 배출을 위한 간격을 두고 배치되는 하부 가이드 파일(42) 및 각각 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42)을 연결하는 복수의 간격 유지 부재(43)를 포함할 수 있다.
또한, 간격 유지부재(43)는 상부 가이드 파일(41)의 하측 내주면에 상측이 용접되고 하부 가이드 파일(42)의 상측 내주면에 하측이 용접될 수 있다.
또한, 하부 가이드 파일(42)은 대상 하부 가이드 홀을 형성하는 관형 부재(23) 내부에 삽입되어 관형 부재(23)와 맞물림 결합되는 하단 삽입부(421)를 포함할 수 있다.
또한, 하단 삽입부(421)는 관형 부재(23) 내로의 삽입시 마찰이 저감되도록, 둘레 방향을 따라 간격을 두고 불연속적으로 배치되는 복수의 하단 삽입 유닛(4212)을 포함할 수 있다.
또한, 하부 가이드 파일(42)은 하단 삽입부의 상단과 연결되고 관형 부재(23)의 상단에 안착되도록 하단 삽입부(421)보다 외측 반경 방향으로 확장된 하측 단턱(4221)을 형성하는 삽입 제한 안착부(422)를 포함할 수 있다.
천공 가이드 파일(4)에는 굴착장비의 굴착 유닛이 삽입될 수 있다.
또한, 천공 가이드 파일(4)의 개구부(45)는 굴착토가 해상이 아니라 해저로 배출되도록 자켓구조물(1)의 상단보다 하단에 가깝게 형성될 수 있다.
또한, 천공 가이드 파일(4)에는 그라우팅 주입관(5)이 삽입될 수 있다.
이하에서는, 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법(이하 '본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법'이라 함)에 대하여 설명한다. 다만, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법의 설명과 관련하여 앞서 살핀 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에서 설명한 구성과 동일 또는 유사한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하고, 중복되는 설명은 간략히 하거나 생략하기로 한다.
도 10은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 임시 핀파일에 의해 고정 배치된 지그 자켓의 사진이고, 도 11은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 임시 핀파일에 의해 고정 배치된 지그 자켓을 도 10과 다른 각도에서 촬영한 사진이며, 도 12는 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법을 설명하기 위한 개략적인 개념도이고, 도 13은 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 해저 굴착용 케이싱이 배치되는 것을 촬영한 사진이며, 도 14는 본원의 일 실시예에 따른 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법의 상부 천공 가이드부를 상측에서 내려다보며 촬영한 사진이다.
참고로, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 해상 파일 시공에 적용될 수 있는데, 예를 들어, 해상 파일은, 해상에서 시공되는 다양한 공법에 의해 시공되는 다양한 종류의 파일을 통칭하는 것일 수 있다. 이를 테면, 해상 파일은 역순환굴착공법(Reverse Circulation Drill공법, R.C.D공법)에 의해 해상에서 시공되는 대구경 파일을 의미할 수 있다.
본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 임시 핀파일(61)을 이용하여 지그 자켓(6)을 고정 배치하고, 하부 천공 가이드부(2)가 중간부 둘레에 구비된 해저 굴착용 케이싱(8)을 지그 자켓(6)에 의해 둘러싸여 위치 가이드되는 상태로 계획된 정위치에 배치하되, 하부 천공 가이드부(2)에 형성된 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되고 하부 천공 가이드부(2)가 해저면 상에 위치하도록 해저 굴착용 케이싱(8)을 해저면에 대해 일부 삽입 배치하는 단계(이하 '제1 단계'라 함)를 포함한다.
예시적으로, 도 10 및 도 11을 참조하면, 제1 단계는, 해상 바지선의 일측에 지그 자켓(6)을 배치하여 해상 바지선을 이용해 지그 자켓(6)을 미리 설정된 지점에 위치시킬 수 있고, 지그 자켓(6)이 미리 설정된 지점에 위치하면 임시 핀파일(61)을 통해 지그 자켓(6)을 고정 배치할 수 있다. 이후, 도 12 및 도 13을 함께 참조하면, 제1 단계는 중간부에 하부 천공 가이드부(2)가 구비된 해저 굴착용 케이싱(8)을 하부 가이드 홀(231) 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 배치할 수 있다. 또한, 해저 굴착용 케이싱(8)의 배치시 해저 굴착용 케이싱(8)의 일부가 해저면 내로 삽입되도록 해저 굴착용 케이싱(8)에는 항타가 이루어질 수 있다. 또한, 해저 굴착용 케이싱(8)의 일부가 해저면 내에 삽입 배치되므로, 하부 천공 가이드부(2)는 해저 굴착용 케이싱(8)의 배치 완료시 해저면 상(하부 천공 가이드부(2)의 적어도 일부가 해저면과 접촉되게 배치되는 것뿐만 아니라 하부 천공 가이드부(2)가 해저면 상에 소정의 간격을 두고 배치되는 것까지 포함하는 개념임)에 배치되도록 해저 굴착용 케이싱(8)의 중간부에 구비될 수 있다. 이에 따라, 해저 굴착용 케이싱(8)의 하부는 해저 굴착용 케이싱(8)의 해저면에 삽입되는 부분을 의미할 수 있고, 해저 굴착용 케이싱(8)의 중간부라 함은 해저 굴착용 케이싱(8)의 하부의 상측 부분으로서, 해저면에 삽입되지 않으며 수중에 위치는 부분을 의미할 수 있다. 참고로, 지그 자켓(6)은 해상 파일 설치를 위한 작업용 임시 자켓이고, 임시 핀파일(61)은 지그 자켓을 임시 고정하는 것으로서, 지그 자켓(6) 및 임시 핀파일(6)은 파일 설치를 위한 작업용 임시 구조물이며 파일 설치 후 해제되는 것이기 때문에, 전술한 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에서의 자켓구조물 및 핀파일 각각과는 상이한 구성일 수 있다.
또한, 도 2 및 도 12를 함께 참조하면, 하부 천공 가이드부(2)는 해저 굴착용 케이싱(8)의 중간부 둘레를 간격을 두고 둘러싸는 띠형 부재(21), 둘레 방향을 따라 간격을 두고 띠형 부재(21)와 해저 굴착용 케이싱(8)의 중간부 둘레를 연결하는 복수의 방사형 부재(22) 및 상하 방향으로 통공된 하부 가이드 홀(231)을 형성하도록 띠형 부재(21) 및 복수의 방사형 부재(22) 중 적어도 하나에 대하여 연직으로 세워진 상태로 부착되는 복수의 관형 부재(23)를 포함할 수 있다. 하부 천공 가이드부(2)는 전술한 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법의 하부 천공 가이드부(2)와 설치되는 대상, 설치 위치 등을 제외하고는 적어도 일부 구성이 대응될 수 있고, 하부 천공 가이드부(2) 및 관련 구성에 대한 내용은 본 자켓구조물의 해상 설치를 위한 지반 개량 공법에서 설명하였으므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 띠형 부재(21)의 레그 파일(11)과의 간격, 복수의 방사형 부재(22)의 상호 간격 및 복수의 관형 부재(23)의 부착 위치는, 복수의 그라우팅 예정 지점을 고려하여 설정될 수 있다. 다시 말해, 복수의 그라우팅 예정 지점 각각에 대응하여 복수의 하부 가이드 홀(231)이 형성될 수 있도록, 레그 파일(11)과의 간격, 복수의 방사형 부재(22)의 상호 간격 및 복수의 관형 부재(23)의 부착 위치가 설정될 수 있다. 참고로, 그라우팅 예정 지점은 해저 굴착용 케이싱(8) 내부를 통한 굴착을 위해. 해저 굴착용 케이싱(8)의 주변 지반이 개량되어야 한다는 점을 고려해, 그라우팅이 이루어질 필요가 있는 설정된 지점을 의미할 수 있다.
또한, 도 12 및 도 14를 함께 참조하면, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 상부 천공 가이드부(31)에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 복수의 하부 가이드 홀(231) 각각과 평면 상에서 중첩되고, 상부 천공 가이드부(31)에 형성된 케이싱 통과홀(311)이 지그 자켓(6)보다 상향 돌출되게 배치된 해저 굴착용 케이싱(8)을 통과하도록, 상부 천공 가이드부(31)를 지그 자켓(6) 상에 고정 설치하는 단계(이하 '제2 단계'라 함)를 포함한다. 도 13에는 상부 천공 가이드부의 도시가 생략되었지만, 상부 천공 가이드부(31)는 지그 자켓(6) 상에 설치되되, 지그 자켓(6)을 통과하여 지그 자켓(6)보다 상향 돌출되게 배치되는 해저 굴착용 케이싱(8)의 케이싱 통과홀(311)을 통한 통과가 가능하도록 설치될 수 있다. 또한, 하부 가이드 홀(231)은 해저 굴착용 케이싱(8)의 주변부에 형성될 수 있는데, 도 14를 참조하면, 상부 가이드 홀은 케이싱 통과홀(311)의 주변부에 형성됨으로써, 케이싱 통과홀(311)을 통과하는 해저 굴착용 케이싱(8)의 주변부에 구비될 수 있다.
또한, 도 12를 참조하면, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 상측이 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 복수의 하부 가이드 홀(231) 중 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일(4)이 설치되는 단계(이하 '제3 단계'라 함)를 포함한다.
천공 가이드 파일(4)은, 상측이 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이는 상부 가이드 파일(41), 하측이 대상 하부 가이드 홀(231)에 의해 둘러싸이고 상부 가이드 파일(41)로부터 하향으로 굴착토 배출을 위한 간격을 두고 배치되는 하부 가이드 파일(42) 및 각각 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되어 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42)을 연결하는 복수의 간격 유지 부재(43)를 포함할 수 있다. 이에 따르면, 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42) 사이에 복수의 간격 유지 부재(43) 간의 간격에 의한 개구부(45)가 형성될 수 있다. 다시 말해, 상부 가이드 파일(41)과 하부 가이드 파일(42) 사이에 천공 가이드 파일(4)의 둘레 방향으로 개구부(45)가 간격을 두고 형성될 수 있다.
또한, 하부 가이드 파일(42)은 대상 하부 가이드 홀을 형성하는 관형 부재(23) 내부에 삽입되어 관형 부재(23)와 맞물림 결합되는 하단 삽입부(421)를 포함할 수 있다.
또한, 하단 삽입부(421)는 관형 부재(23) 내로의 삽입시 마찰이 저감되도록, 둘레 방향을 따라 간격을 두고 불연속적으로 배치되는 복수의 하단 삽입 유닛(4212)을 포함할 수 있다.
또한, 하부 가이드 파일(42)은 하단 삽입부의 상단과 연결되고 관형 부재(23)의 상단에 안착되도록 하단 삽입부(421)보다 외측 반경 방향으로 확장된 하측 단턱(4221)을 형성하는 삽입 제한 안착부(422)를 포함할 수 있다.
또한, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 굴착장비가 천공 가이드 파일(4)을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계(이하 '제4 단계'라 함)를 포함한다.
제4 단계에서, 굴착장비에 의해 굴착된 굴착토는 복수의 간격 유지 부재(43) 사이마다 형성되는 개구부(45)를 통해 배출될 수 있다.
또한, 천공 가이드 파일(4)의 개구부(45)는 굴착토가 해상이 아니라 해저로 배출되도록 자켓구조물(1)의 상단보다 하단에 가깝게 형성될 수 있다.
또한, 본 해상 파일 시공을 위한 지반 개량 공법은 천공홀에 그라우팅 주입관(5)을 삽입하고, 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 천공 가이드 파일(4)을 설치 해제하는 단계(이하 '제5 단계'라 함)를 포함한다.
제3 단계 내지 제5 단계는 복수의 그라우팅 예정 지점에 대응하여 복수회 반복 수행될 수 있다.
전술한 본원의 설명은 예시를 위한 것이며, 본원이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본원의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 자켓구조물
11: 레그 파일
12: 연결 프레임
2: 하부 천공 가이드부
21: 띠형 부재
22: 방사형 부재
23: 관형 부재
231: 하부 가이드 홀
3: 워킹플랫폼
31: 상부 천공 가이드부
311: 케이싱 통과홀
4: 천공 가이드 파일
41: 상부 가이드 파일
42: 하부 가이드 파일
421: 하단 삽입부
4211: 관부
4212: 하단 삽입 유닛
422: 삽입 제한 안착부
4221: 하측 단턱
43: 간격 유지 부재
45: 개구부
5: 그라우팅 주입관
6: 지그 자켓
61: 임시 핀파일
8: 해저 굴착용 케이싱

Claims (10)

  1. 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법으로서,
    (a) 하부 천공 가이드부가 레그 파일의 하부 둘레에 구비된 상기 자켓구조물을 인양장비로 인양하여, 상기 하부 천공 가이드부에 형성된 복수의 하부 가이드 홀 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되도록 해저면의 계획된 정위치에 배치하는 단계;
    (b) 상부 천공 가이드부가 설치된 워킹플랫폼을 인양장비로 인양하여, 상기 상부 천공 가이드부에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 상기 복수의 하부 가이드 홀 각각과 평면 상에서 중첩되도록 상기 자켓구조물 상에 고정 설치하는 단계;
    (c) 상측이 상기 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 상기 복수의 하부 가이드 홀 중 상기 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일이 설치되는 단계;
    (d) 굴착장비가 상기 천공 가이드 파일을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계;
    (e) 상기 천공홀에 그라우팅 주입관을 삽입하고 상기 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 상기 천공 가이드 파일을 설치 해제하는 단계를 포함하되,
    상기 하부 천공 가이드부는,
    상기 레그 파일의 하부 둘레를 간격을 두고 둘러싸는 띠형 부재;
    둘레 방향을 따라 간격을 두고 상기 띠형 부재와 상기 레그 파일의 하부 둘레를 연결하는 복수의 방사형 부재; 및
    상하 방향으로 통공된 상기 하부 가이드 홀을 형성하도록 상기 띠형 부재 및 복수의 방사형 부재 중 적어도 하나에 대하여 연직으로 세워진 상태로 부착되는 복수의 관형 부재를 포함하고,
    상기 띠형 부재의 상기 레그 파일과의 간격, 상기 복수의 방사형 부재의 상호 간격, 및 상기 복수의 관형 부재의 부착 위치는, 상기 복수의 그라우팅 예정 지점을 고려하여 설정되는 것인, 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (c) 단계 내지 상기 (e) 단계는, 상기 복수의 그라우팅 예정 지점에 대응하여 복수회 반복 수행되는 것인, 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 천공 가이드 파일은,
    상측이 상기 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이는 상부 가이드 파일;
    하측이 상기 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 상기 상부 가이드 파일로부터 하향으로 굴착토 배출을 위한 간격을 두고 배치되는 하부 가이드 파일; 및
    각각 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되어, 상기 상부 가이드 파일과 상기 하부 가이드 파일을 연결하는 복수의 간격 유지 부재를 포함하고,
    상기 (d) 단계에서, 상기 복수의 간격 유지 부재 사이마다 형성되는 개구부를 통해 상기 굴착장비에 의해 굴착된 굴착토가 배출되는 것인, 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하부 가이드 파일은,
    상기 대상 하부 가이드 홀을 형성하는 상기 관형 부재 내부에 삽입되어 상기 관형 부재와 맞물림 결합되는 하단 삽입부; 및
    상기 하단 삽입부의 상단과 연결되고 상기 관형 부재의 상단에 안착되도록 상기 하단 삽입부보다 외측 반경방향으로 확장된 하측 단턱을 형성하는 삽입 제한 안착부를 포함하는 것인, 자켓구조물의 해상 설치를 위한 사전 지반 개량 공법.
  6. 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법으로서,
    (a) 임시 핀파일을 이용하여 지그 자켓을 고정 배치하고, 하부 천공 가이드부가 중간부 둘레에 구비된 해저 굴착용 케이싱을 상기 지그 자켓에 의해 둘러싸여 위치 가이드되는 상태로 계획된 정위치에 배치하되, 상기 하부 천공 가이드부에 형성된 복수의 하부 가이드 홀 각각이 복수의 그라우팅 예정 지점에 평면 상에서 중첩되고 상기 하부 천공 가이드부가 해저면 상에 위치하도록 상기 해저 굴착용 케이싱을 해저면에 대해 일부 삽입 배치하는 단계;
    (b) 상부 천공 가이드부에 형성된 복수의 상부 가이드 홀 각각이 상기 복수의 하부 가이드 홀 각각과 평면 상에서 중첩되고, 상기 천공 가이드부에 형성된 케이싱 통과홀이 상기 지그 자켓보다 상향 돌출되게 배치된 해저 굴착용 케이싱을 통과하도록, 상기 상부 천공 가이드부를 상기 지그 자켓 상에 고정 설치하는 단계;
    (c) 상측이 상기 복수의 상부 가이드 홀 중 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 하측이 상기 복수의 하부 가이드 홀 중 상기 대상 상부 가이드 홀과 대응하는 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이도록 천공 가이드 파일이 설치되는 단계;
    (d) 굴착장비가 상기 천공 가이드 파일을 통해 굴착유닛을 삽입하고 개량 대상 지반 구간에 대응하여 굴착된 천공홀을 형성하는 단계;
    (e) 상기 천공홀에 그라우팅 주입관을 삽입하고 상기 개량 대상 지반 구간에 대한 그라우팅을 진행한 다음 상기 천공 가이드 파일을 설치 해제하는 단계를 포함하되,
    상기 하부 천공 가이드부는,
    상기 해저 굴착용 케이싱의 중간부 둘레를 간격을 두고 둘러싸는 띠형 부재;
    둘레 방향을 따라 간격을 두고 상기 띠형 부재와 상기 해저 굴착용 케이싱의 중간부 둘레를 연결하는 복수의 방사형 부재; 및
    상하 방향으로 통공된 상기 하부 가이드 홀을 형성하도록 상기 띠형 부재 및 복수의 방사형 부재 중 적어도 하나에 대하여 연직으로 세워진 상태로 부착되는 복수의 관형 부재를 포함하고,
    상기 띠형 부재의 상기 해저 굴착용 케이싱과의 간격, 상기 복수의 방사형 부재의 상호 간격, 및 상기 복수의 관형 부재의 부착 위치는, 상기 복수의 그라우팅 예정 지점을 고려하여 설정되는 것인, 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c) 단계 내지 상기 (e) 단계는, 상기 복수의 그라우팅 예정 지점에 대응하여 복수회 반복 수행되는 것인, 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법.
  8. 삭제
  9. 제6항에 있어서,
    상기 천공 가이드 파일은,
    상측이 상기 대상 상부 가이드 홀에 의해 둘러싸이는 상부 가이드 파일;
    하측이 상기 대상 하부 가이드 홀에 의해 둘러싸이고, 상기 상부 가이드 파일로부터 하향으로 굴착토 배출을 위한 간격을 두고 배치되는 하부 가이드 파일; 및
    각각 둘레 방향을 따라 간격을 두고 배치되어, 상기 상부 가이드 파일과 상기 하부 가이드 파일을 연결하는 복수의 간격 유지 부재를 포함하고,
    상기 (d) 단계에서, 상기 복수의 간격 유지 부재 사이마다 형성되는 개구부를 통해 상기 굴착장비에 의해 굴착된 굴착토가 배출되는 것인, 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하부 가이드 파일은,
    상기 대상 하부 가이드 홀을 형성하는 상기 관형 부재 내부에 삽입되어 상기 관형 부재와 맞물림 결합되는 하단 삽입부; 및
    상기 하단 삽입부의 상단과 연결되고 상기 관형 부재의 상단에 안착되도록 상기 하단 삽입부보다 외측 반경방향으로 확장된 하측 단턱을 형성하는 삽입 제한 안착부를 포함하는 것인, 해상 파일 시공을 위한 사전 지반 개량 공법.
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