KR102484026B1 - 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법 - Google Patents

손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법 Download PDF

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Abstract

일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템은 상기 수중구조물의 손상 부분에 콘크리트를 타설하는 타설부; 상기 타설부의 콘크리트 타설을 제어하는 제어부; 및 상기 타설부에 의한 손상 부분의 보강이 완료된 후에 상기 수중구조물을 수면으로 부양시키는 부양부; 를 포함할 수 있으며, 상기 손상 부분은 타설된 콘크리트의 양생을 통해 보강된다.
일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 있어서, 상기 수중구조물의 저면 손상부에 보강판이 배치되는 보강 단계; 상기 보강판의 상부에 콘크리트가 타설되어 상기 보강판이 수중구조물에 고정되는 고정 단계; 및 상기 수중구조물 내부의 물이 배수되어 상기 수중구조물이 부양되는 부양 단계; 를 포함할 수 있다.

Description

손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법{Reinforcement and flotation system for damaged underwater structures and Reinforcement and flotation method for underwater structures with damaged bottom surfaces}
이하, 실시예들은 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 관한 것이다.
수중구조물이 해변이나 댐에서 파도를 부수거나 반사시키는 것을 목적으로, 파랑에 의한 피해를 감소시키기 위해 물 속에 설치될 수 있다. 케이슨, 소파블럭 등이 이에 해당하며, 고정식 수중구조물과 부유식 수중구조물로 분류된다.
등록특허공보 제10-0336071(2000.10.25. 공개)
일 실시예에 따른 목적은, 환경 오염을 방지하고 수중 폐기물 처리가 용이한 수중구조물의 보강 및 부양시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 다른 목적은, 수중구조물의 파쇄 시 과다한 추가원가 발생의 방지 및 소음, 환경오염 등에 의한 민원발생을 막는 수중구조물의 보강 및 부양시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 또 다른 목적은, 수중구조물의 철거 이후 후속공정을 용이하게 하는 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법을 제공하는 것이다.
일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템은 상기 수중구조물의 손상 부분에 콘크리트를 타설하는 타설부; 상기 타설부의 콘크리트 타설을 제어하는 제어부; 및 상기 타설부에 의한 손상 부분의 보강이 완료된 후에 상기 수중구조물을 수면으로 부양시키는 부양부; 를 포함할 수 있으며, 상기 손상 부분은 타설된 콘크리트의 양생을 통해 보강된다.
상기 타설부는 복수의 보강판을 포함하고, 서로 이웃하는 보강판들은 중첩되게 배치될 수 있다.
상기 제어부는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 상기 수중구조물 내부 잔수의 높이를 기반으로 상기 콘크리트의 타설 높이를 결정하고, 상기 타설 높이는,
Figure 112021038867267-pat00001
에 의해 계산될 수 있으며, 여기서 x는 상기 콘크리트 타설 높이(m) 이고, a는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(m) 이고, b는 상기 수중구조물 내부 잔수의 높이(m) 이고,
Figure 112021038867267-pat00002
는 물의 밀도
Figure 112021038867267-pat00003
이며,
Figure 112021038867267-pat00004
는 상기 콘크리트의 밀도
Figure 112021038867267-pat00005
에 해당할 수 있다.
상기 제어부는 콘크리트 양생 시 발생하는 횡압력에 따른 상기 수중구조물의 파손을 방지하도록 콘크리트를 복수 회로 분할하여 타설할 수 있다.
상기 타설부는 콘크리트를 공급하는 콘크리트 공급관을 포함할 수 있고, 상기 제어부는 상기 콘크리트 공급관의 토출구가 상기 수중구조물의 저면과 이격되도록 배치할 수 있으며, 콘크리트 주입에 따라 상기 콘크리트 공급관의 토출구를 상승시킬 수 있다.
상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 부양부에서 손상된 격실 내 충수 및 콘크리트의 타설 높이는 이웃하는 상기 격실의 수위와 동일하도록 결정될 수 있다.
상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 격실은 250 내지 450mm의 두께를 갖는 격벽을 포함할 수 있고, 상기 부양부는 수중구조물 내부의 물을 배수하는 펌프를 포함할 수 있으며, 상기 펌프를 통해 상기 격실 내의 물은 인접한 격실 간 수위의 차이가 3.08m 이하가 되도록 배수될 수 있다.
일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 있어서, 상기 수중구조물의 저면 손상부에 보강판이 배치되는 보강 단계; 상기 보강판의 상부에 콘크리트가 타설되어 상기 보강판이 수중구조물에 고정되는 고정 단계; 및 상기 수중구조물 내부의 물이 배수되어 상기 수중구조물이 부양되는 부양 단계; 를 포함할 수 있다.
상기 보강 단계에서, 상기 보강판은 복수로 마련되고, 서로 이웃하는 상기 보강판들은 중첩되게 배치될 수 있다.
상기 고정단계에서, 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 상기 수중구조물 내부 잔수의 높이를 기반으로 상기 콘크리트의 타설 높이가 결정되고, 상기 타설 높이는,
Figure 112021038867267-pat00006
에 의해 계산되며, 여기서 x는 상기 콘크리트 타설 높이(m) 이고, a는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(m) 이고, b는 상기 수중구조물 내부 잔수의 높이(m) 이고,
Figure 112021038867267-pat00007
는 물의 밀도
Figure 112021038867267-pat00008
이며,
Figure 112021038867267-pat00009
는 상기 콘크리트의 밀도
Figure 112021038867267-pat00010
에 해당할 수 있다.
상기 고정단계는 상기 콘크리트 양생 시 발생하는 횡압력에 따른 상기 수중구조물의 파손을 방지하도록 상기 콘크리트는 복수 회로 분할되어 타설될 수 있다.
상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 고정 단계에서, 손상된 격실 내 충수 및 콘크리트의 타설 높이는 이웃하는 상기 격실의 수위와 동일하도록 결정될 수 있다.
상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 격실은 250 내지 450mm 두께의 격벽을 포함하며, 상기 격실 내의 물은 인접한 격실 간 수위의 차이가 3.08m 이하가 되도록 배수될 수 있다.
일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 의하면, 수중구조물의 부양 전 콘크리트를 이용한 보강을 통해 고중량의 수중구조물의 부양에 대한 불확실성을 해소할 수 있다.
일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 의하면, 손상으로 인해 사용 불가한 수중구조물의 경우에도 손상부에 대한 보강을 한 뒤 부양을 함으로써 지상으로 이동이 가능하여 현장에서 해체 및 파쇄 작업 시 발생하는 추가적인 원가 절감, 환경 오염 방지, 민원 예방 및 폐기물 처리가 용이하다.
일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 의하면, 적기에 수중구조물의 부양이 가능하여 공정에 드는 소요시간을 감소시킬 수 있고, 후속공정에 대한 영향을 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템 및 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 제 1 보강판(a) 및 제 2 보강판(b)을 나타낸 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 조합된 보강판을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 수중구조물의 내부에 콘크리트 타설 및 충수가 채워진 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 콘크리트 공급관을 이용해 수중구조물의 내부에 콘크리트를 복수 회로 분할하여 타설하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법의 순서도이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
어느 하나의 실시예에 포함된 구성요소와, 공통적인 기능을 포함하는 구성요소는, 다른 실시예에서 동일한 명칭을 사용하여 설명하기로 한다. 반대되는 기재가 없는 이상, 어느 하나의 실시예에 기재한 설명은 다른 실시예에도 적용될 수 있으며, 중복되는 범위에서 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2 (a)는 일 실시예에 따른 제 1 보강판을 나타낸 도면이고, 도2 (b)는 제 2 보강판을 나타낸 도면이며, 도 3은 일 실시예에 따른 조합된 보강판을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하여, 일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템(10)은 타설부(100), 제어부(200), 부양부(300)를 포함할 수 있다.
손상된 수중구조물은 복수 개의 격실(SC)을 포함하는 케이슨(caisson)(S)일 수 있고, 손상된 수중구조물의 손상 부분은 케이슨(S)의 복수 개의 격실(SC) 중 하나의 저판일 수 있다. 이하에서는, 수중구조물이 케이슨(S)일 경우를 가정하여 일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템(10)을 상세히 설명하기로 한다.
구체적으로, 타설부(100)는 손상된 수중구조물의 손상 부분에 콘크리트(C)를 타설할 수 있다.
이 때, 콘크리트(C)를 타설하기 전, 손상된 수중구조물의 손상 부분에 보강판(110)이 배치되어 타설 콘크리트(C)가 누설되지 않도록 할 수 있다.
이 때, 도 2 및 도 3을 참조하면, 보강판(110)은 복수 개로 구성될 수 있고, 보강판은 제 1 보강판(111)과 제 2 보강판(112)을 포함한다.
제 1 보강판(111)은 직사각형 구조이며, 보강판(110)의 중심부에 배치된다.
제 2 보강판(112)은 직사각형 구조에서 한쪽 모서리가 잘려 나간 오각형 구조이며, 보강판(110)의 사이드에 배치된다.
제 1 보강판(111)과 제 2 보강판(112)의 가운데에 각각 2 개의 배치 홀(111a, 112a)이 존재한다. 배치 홀(111a, 112a)은 손상된 수중구조물의 손상 부분에 제 1 보강판 및 제 2보강판을 배치할 때에, 인양 고리를 걸어 배치함으로써 정확한 위치에 용이하게 배치될 수 있다.
복수 개의 보강판(110)이 손상된 수중구조물의 손상 부분에 배치되는 때에는, 이웃한 보강판(111, 112) 사이에 중첩된 부분이 형성될 수 있다. 이웃한 보강판(111, 112) 사이에 중첩된 부분이 형성됨으로써, 콘크리트(C)의 무게가 보강판(110)에 작용하는 중력 및 수중구조물의 하부에 작용하는 양압력을 더욱 용이하게 버텨낼 수 있다.
이 때 타설부(100)는 콘크리트(C)를 공급하는 콘크리트 공급관(120)을 포함할 수 있다.
제어부(200)는 타설부(100)의 콘크리트(C) 타설을 제어할 수 있고, 이 때 제어부(200)는 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 수중구조물 내부 잔수의 높이를 고려하여 콘크리트(C)의 타설 높이를 결정할 수 있다.
이 때, 콘크리트(C)의 타설 높이는 아래 식 1에 의해 결정될 수 있다.
Figure 112021038867267-pat00011
… (식1)
여기서 x는 상기 콘크리트(C)의 타설 높이(m) 이고, a는 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(m) 이고, b는 수중구조물 내부 잔수의 높이(m) 이고,
Figure 112021038867267-pat00012
는 물의 밀도
Figure 112021038867267-pat00013
이며,
Figure 112021038867267-pat00014
는 콘크리트(C)의 밀도
Figure 112021038867267-pat00015
에 해당한다.
즉, 물의 밀도 및 콘크리트(C)의 밀도는 이미 정해진 상수이므로, 목표하는 흘수 및 수중구조물 내부 잔수의 높이에 따라, 콘크리트(C)의 타설 높이가 결정될 수 있다.
이 때, 도 5를 참조하면, 제어부(200)는 콘크리트(C)의 양생 시 발생하는 횡압력에 의한 수중구조물의 파손을 방지하기 위해, 콘크리트(C)를 복수 회로 분할하여 타설할 수 있다.
즉, 한 번에 목표하는 타설 높이로 콘크리트(C)를 타설하게 되면 케이슨(S)의 격벽은 갑작스러운 압력을 받게 되고, 이에 의해 격벽의 파손이 초래될 수 있다. 이를 방지하기 위해 콘크리트(C)의 분할 타설이 수행될 수 있다.
예를 들어, 목표하는 콘크리트(C)의 타설 높이가 7.2m일 경우, 1차 타설 높이는 2.5m로 설정되어 1차 콘크리트(C1) 타설이 수행되고, 콘크리트(C)의 양생 과정을 거친다. 그 후에, 2차 타설 높이가 2.8m로 설정되어 2차 콘크리트(C2) 타설이 수행되고, 마찬가지로, 콘크리트(C)는 양생 과정을 거친다. 마지막으로, 3차 타설 높이가 1.6m로 설정된 3차 콘크리트(C3) 타설이 수행될 수 있다.
또한, 콘크리트 공급관(120)을 이용해 수중구조물에 콘크리트(C)를 타설하는 때에, 제어부(200)는 콘크리트 공급관(120)의 토출구(121)가 수중구조물의 저면과 이격되도록 배치되고, 콘크리트(C)의 주입에 따라 콘크리트 공급관(120)의 토출구(121)가 저면과 닿지 않도록 지속적으로 상승될 수 있다.
다음으로, 부양부(300)는 타설부(100)에 의한 손상 부분의 보강이 완료된 후에 손상된 수중구조물을 수면으로 부양시킬 수 있다.
부양부(300)는 다음의 2 단계를 수행할 수 있다.
제 1 단계는 수중구조물의 전체가 물에 잠겨 있는 경우에 해당하며, 이 경우 수중구조물의 상부에 배치된 인양고리에 인양 로프를 걸어 손상된 수중구조물을 끌어올림으로써 부양될 수 있다.
제 2 단계는 수중구조물이 수면으로 모습을 드러낸 경우에 해당하며, 이 경우 펌프를 이용하여 손상된 수중구조물 내부의 물을 배수함으로써 부력에 의해 손상된 수중구조물이 부양될 수 있다.
케이슨(caisson)(S)의 격실(SC)의 저판이 손상된 경우, 부양부(300)는 특히 제 2 단계에서 주의하여 케이슨(S)을 부양한다.
도 4를 참조하면, 펌프를 이용하여 손상된 케이슨(S) 내부의 물을 배수하는 경우, 케이슨(caisson)(S)이 기울어지거나 전복되지 않고 균형을 유지하며 부양되기 위해서는, 케이슨(caisson)(S)의 인접한 격실(SC) 간 충수(w1)의 높이(hw1) 차이(hd) 또는 충수의 높이와 콘크리트(C)가 타설된 격실(SC)에서 타설된 콘크리트(C)의 높이(hc) 및 잔수(w2)의 높이의 합의 차이(hd)는 동일한 것이 바람직하다.
또는, 케이슨(caisson)(S)의 인접한 격실(SC) 간 충수(w1)의 높이(hw1) 차이(hd) 또는 충수의 높이와 콘크리트(C)가 타설된 격실(SC)에서 타설된 콘크리트(C)의 높이(hc) 및 잔수(w2)의 높이의 합의 차이(hd)는 동일하지 않더라도, 케이슨 내부 격벽의 두께가 250 내지 450mm인 경우, 3.08m 이하인 것이 바람직하다.
상술한 내용에서, '3.08m 이하'의 수치범위는 하기 표 1에 도시된 실시예 및 물과 콘크리트의 비중 차이에 의해 구해진 것이다.
(단위: kN·m kN)
충수의 높이 차이
(m)		 단 부 중앙부 판정
작용
모멘트
(kN·m)		 공칭
모멘트
(kN·m)		 작용
전단력
(kN)		 공칭
전단력
(kN)		 작용
모멘트
(kN·m)		 공칭
모멘트
(kN·m)
1.0 24.8 102.4 30.9 221.9 12.8 68.6 O.K
2.0 49.6 102.4 61.7 221.9 25.6 68.6 O.K
3.0 83.6 102.4 128.2 221.9 39.0 68.6 O.K
4.0 107.6 102.4 156.6 221.9 51.7 68.6 Say O.K
5.0 123.9 102.4 154.3 221.9 63.9 68.6 N.G
상기 표 1은 인접한 격실(SC) 간 충수(w1)의 높이(hw1)의 차이(hd)에 따라 격실의 단부 및 중앙부에 작용하는 모멘트 및 전단력을 나타낸다. 이 때, 케이슨(caisson)의 내부 격벽(SW)의 두께는 250mm 또는 450mm이며, 표 1에 도시된 실시예는 격벽(SW)의 두께가 300mm인 것을 기준으로 한다.
표 1을 참고하여, 인접한 격실(SC) 간 충수(w1)의 높이(hw1)의 차이(hd)가 3.0m 이하인 때에는, 케이슨(caisson)(S)의 격벽(SW)에 작용하는 모멘트 및 전단력을 충분히 버틸 수 있다. 또한, 인접한 격실(SC) 간 충수(w1)의 높이(hw1)의 차이(hd)가 4.0m 인 때에는 케이슨(caisson)(S)의 격벽(SW)에 작용하는 모멘트 및 전단력을 충분하진 않지만 버티는 것이 가능하다.
따라서, 케이슨의 격실 내부가 충수만으로 채워져 있는 경우, 인접한 격실(SC) 간 충수의 높이 차는 4.0m 이하로 유지되어야 케이슨의 격벽에 작용하는 모멘트 및 전단력을 버티며 부양될 수 있다.
다만, 도 4에서 보듯이, 타설부(100)에 의해 손상된 케이슨에 콘크리트(C)가 타설된 경우, 표 1에서 이루어진 실험 결과만을 이용하여 케이슨의 인접한 격실(SC) 내부의 충수 높이 차이 기준을 적용하기 어렵다.
타설부(100)에 의해 콘크리트(C)가 타설된 격실(SC)에도, 격실 내 배수펌프의 작동을 위해 잔수(w2)가 일정 높이 이상 유지되어야 한다.
이 때, 물의 비중과 콘크리트(C)의 비중의 비율을 고려하여 케이슨(caisson)의 복수의 격실(SC) 중 하나의 격실(SC) 내부에 콘크리트(C)가 타설된 경우 인접한 격실(SC) 간 충수(w1) 또는 잔수(w2)의 최대 높이 차이 기준을 산정할 수 있다.
STP 하에서 물의 비중은 1.0이고, 부력을 고려한 콘크리트(C)의 비중은 1.3이므로, 물과 콘크리트(C)의 하중비는 1/1.3, 즉 0.77에 해당한다. 케이슨의(S) 격실(SC) 내부가 충수(w1)만으로 이루어진 경우 인접한 격실(SC) 내부 충수의 높이(hw1)의 차이는 4.0m 이하여야 하므로, 물과 콘크리트(C)의 비중을 고려하였을 때 케이슨의 부양 시 내부에 콘크리트(C)가 타설된 격실과 인접한 격실(SC)의 최대 수위 차이는3.08m에 해당한다(1:4.0=0.77:x).
상술한 바와 같이, 인접한 격실(SC) 간에 최대 수위 차이가 일정 범위 이하가 유지되기 위해서는, 케이슨(S)의 배수를 위한 펌프가 케이슨(S)의 격실 상부의 적절한 위치에 설치되어야 할 것이다.
이상 일 실시예에 따른 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템에 대하여 설명되었으며, 이하에서는 일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 대하여 설명된다.
도 6은 일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법(20)의 순서도이다.
도 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법(20)은 보강단계(S1), 고정단계(S2), 부양단계(S3)의 순서로 수행될 수 있다.
구체적으로, 보강단계(S1)에서, 수중구조물의 저면 손상부에 보강판(110)을 통해 보강될 수 있다.
상술한 바와 같이, 보강판(110)은 복수 개로 구성될 수 있고, 보강판(110)은 제 1 보강판(111)과 제 2 보강판(112)을 포함할 수 있다.
제 1 보강판(111)은 직사각형 구조이며, 보강판(110)의 중심부에 배치될 수 있고,
제 2 보강판(112)은 직사각형 구조에서 한쪽 모서리가 잘려 나간 오각형 구조이며, 보강판(110)의 사이드에 배치될 수 있다.
제 1 보강판(111)과 제 2 보강판(112)의 가운데에 각각 2 개의 배치 홀(111a, 112a)이 존재할 수 있다. 배치 홀(111a, 112a)은 손상된 수중구조물의 손상 부분에 제 1 보강판 및 제 2보강판을 배치할 때에, 인양 고리를 걸어 배치함으로써 정확한 위치에 용이하게 배치될 수 있다.
복수 개의 보강판(110)이 손상된 수중구조물의 손상 부분에 배치되는 때에는, 이웃한 보강판(111, 112) 사이에 중첩된 부분이 형성될 수 있다. 이웃한 보강판(111, 112) 사이에 중첩된 부분이 형성됨으로써, 콘크리트(C)의 무게가 보강판(110)에 작용하는 중력 및 수중구조물의 하부에 작용하는 양압력을 더욱 용이하게 버텨낼 수 있다.
고정단계(S2)에서, 보강판(110)의 상부에 콘크리트(C)가 타설되어 보강판(110)이 수중구조물에 고정될 수 있다.
이 때, 고정단계(S2)에서, 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 상기 수중구조물 내부 잔수의 높이를 고려하여 상기 콘크리트(C)의 타설 높이가 결정될 수 있고, 이 때, 콘크리트(C)의 타설 높이는 상술한 (식 1)을 통해 결정될 수 있다.
예를 들어, 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(a)가 15m이고, 수중구조물 내부 잔수의 높이(b)를 2m로 설정할 경우, 물의 밀도(
Figure 112021038867267-pat00016
)는 1.03
Figure 112021038867267-pat00017
이고, 콘크리트(C)의 밀도(
Figure 112021038867267-pat00018
)는 2.3
Figure 112021038867267-pat00019
이므로, 콘크리트(C)의 타설 높이(x)는 (식 1)에 의해 5.82m(약 6.0m)로 결정될 수 있다.
이 때, 콘크리트(C)의 양생 시 발생하는 횡압력에 의한 수중구조물의 파손을 방지하기 위해, 콘크리트(C)는 복수 회로 분할하여 타설될 수 있다. 일 실시예로, 3회로 분할하여 콘크리트(C)를 타설하는 경우, 1차 콘크리트(C1)의 타설 높이(hc1)는 2.1m, 2차 콘크리트(C2)의 타설 높이(hc2)는 2.5m, 3차 콘크리트(C3)의 타설 높이(hc3)는 1.4m일 수 있다.
이 때, 고정단계(S2)에서, 콘크리트(C)의 양생 시 발생하는 횡압력에 의한 수중구조물의 파손을 방지하기 위해, 콘크리트(C)는 복수 회로 분할하여 타설될 수 있다.
또한, 콘크리트 공급관(120)을 이용해 수중구조물에 콘크리트(C)를 타설하는 때에, 고정단계(S2)는 콘크리트 공급관(120)의 토출구(121)가 수중구조물의 저면과 이격되도록 배치되고, 콘크리트(C)의 주입에 따라 콘크리트 공급관(120)의 토출구(121)가 저면과 닿지 않도록 지속적으로 상승될 수 있다.
부양단계(S3)는 수중구조물 내부의 물이 배수되어 수중구조물이 부양되는 단계일 수 있다.
이 때, 부양단계(S3)는 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템(10)에서의 부양부(300)와 동일한 특징을 가질 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (13)

  1. 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템에 있어서,
    상기 수중구조물의 손상 부분에 콘크리트를 타설하는 타설부;
    상기 타설부의 콘크리트 타설을 제어하는 제어부; 및
    상기 타설부에 의한 손상 부분의 보강이 완료된 후에 상기 수중구조물을 수면으로 부양시키는 부양부;
    를 포함하고,
    상기 손상 부분은 타설된 콘크리트의 양생을 통해 보강되고,
    상기 제어부는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 상기 수중구조물의 내부 잔수의 높이를 기반으로 콘크리트의 타설 높이를 결정하고, 상기 타설 높이는,
    Figure 112022122603653-pat00036

    에 의해 계산되며,
    여기서,
    x는 상기 콘크리트의 타설 높이(m) 이고,
    a는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(m) 이고,
    b는 상기 수중구조물의 내부 잔수의 높이(m) 이고,
    Figure 112022122603653-pat00037
    는 물의 밀도
    Figure 112022122603653-pat00038
    이며,
    Figure 112022122603653-pat00039
    는 상기 콘크리트의 밀도
    Figure 112022122603653-pat00040
    인,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타설부는 복수의 보강판을 포함하고, 서로 이웃하는 상기 보강판은 중첩되게 배치되는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 콘크리트의 양생 시 발생하는 횡압력에 따른 상기 수중구조물의 파손을 방지하도록 콘크리트를 복수 회로 분할하여 타설하는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타설부는 콘크리트를 공급하는 콘크리트 공급관을 포함하고,
    상기 제어부는 상기 콘크리트 공급관의 토출구가 상기 수중구조물의 저면과 이격되도록 배치하고, 콘크리트 주입에 따라 상기 콘크리트 공급관의 토출구를 상승시키는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고,
    상기 제어부에서 손상된 격실 내 충수 및 콘크리트의 타설 높이가 이웃하는 상기 격실의 수위와 동일하도록 결정하는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 격실은 250 내지 450mm의 두께를 갖는 격벽을 포함하며,
    상기 부양부는 수중구조물 내부의 물을 배수하는 펌프를 포함하고,
    상기 펌프를 통해 상기 격실 내의 물은 인접한 격실 간 수위의 차이가 3.08m 이하가 되도록 배수되는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 시스템.
  8. 저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법에 있어서,
    상기 수중구조물의 저면 손상부에 보강판이 배치되는 보강 단계;
    상기 보강판의 상부에 콘크리트가 타설되어 상기 보강판이 수중구조물에 고정되는 고정 단계; 및
    상기 수중구조물 내부의 물이 배수되어 상기 수중구조물이 부양되는 부양 단계;
    를 포함하고,
    상기 고정 단계에서, 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수 및 상기 수중구조물의 내부 잔수의 높이를 기반으로 상기 콘크리트의 타설 높이가 결정되고, 상기 타설 높이는,
    Figure 112022122603653-pat00041

    에 의해 계산되며,
    여기서,
    x는 상기 콘크리트의 타설 높이(m) 이고,
    a는 상기 수중구조물의 부양 시 목표하는 흘수(m) 이고,
    b는 상기 수중구조물의 내부 잔수의 높이(m) 이고,
    Figure 112022122603653-pat00042
    는 물의 밀도
    Figure 112022122603653-pat00043
    이며,
    Figure 112022122603653-pat00044
    는 상기 콘크리트의 밀도
    Figure 112022122603653-pat00045
    인,
    저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 보강 단계에서, 상기 보강판은 복수로 마련되고, 서로 이웃하는 상기 보강판은 중첩되게 배치되는,
    저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법.
  10. 삭제
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 고정 단계는 상기 콘크리트의 양생 시 발생하는 횡압력에 따른 상기 수중구조물의 파손을 방지하도록 상기 콘크리트는 복수 회로 분할되어 타설되는,
    손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고,
    상기 고정 단계에서, 손상된 격실 내 충수 및 콘크리트의 타설 높이는 이웃하는 상기 격실의 수위와 동일하도록 결정되는,
    저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 수중구조물은 복수의 격실을 포함하는 케이슨(caisson)이고, 상기 격실은 250 내지 450mm 두께를 갖는 격벽을 포함하며,
    상기 격실 내의 물은 인접한 격실 간 수위의 차이가 3.08m 이하가 되도록 배수되는,
    저면이 손상된 수중구조물의 보강 및 부양 방법.
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