KR200435085Y1 - 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치 - Google Patents

Abstract

본 고안의 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는, 바지선(1)에 호퍼(4)와 케이싱파이프(5)가 설치된 종래의 골재포설장치에 있어서, 상기 호퍼(4)의 상부에 해수를 공급하기 위한 워터펌프(10), 해수가 유입되는 파이프(11, 12), 호퍼(4)의 상부 주위를 따라 해수를 공급하기 위한 파이프(13), 및 상기 파이프에 결합되어 해수를 케이싱 파이프(5) 내부로 분사시키기 위한 하나 이상의 노즐(14)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다. 본 고안의 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는 노즐(14)로부터 분사되는 물에 의해 호퍼 내의 수위와 해수면의 수위차에 의하여 골재를 빠르게 이동시키기 때문에, 노즐의 위치는 해수면으로부터 수위차(△H)를 형성하며, 이 수위차(△H)는 2∼20m 범위가 바람직하다.

해저면, 골재포설장치, 골재층, 케이싱 파이프, 워터펌프, 노즐, 수위차

Description

해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치{Water Pressure Sand Mat Apparatus for Forming Sand Layer on the Bottom of Sea}

제1도는 해저면에 모래를 포설하기 위한 종래의 한 바지선의 개략적인 측면도이다.

제2도는 해저면에 모래를 포설하기 위한 종래의 한 바지선으로, 그 중앙에 호퍼(hopper)(4)가 설치되고, 그 아래로 케이싱 파이프(casing pipe)(5)가 설치된 바지선의 개략적인 측면도이다.

제3도는 본 고안에 따른 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치(Water Pressure Sand Mat Apparatus: WPSM 장치)가 구비된 바지선의 개략적인 측면도이다.

제4도는 제3도 바지선의 개략적 평면도이다.

*도면의 주요부호에 대한 간단한 설명*

1: 바지선 2: 포크레인

3: 모래 4: 호퍼(hopper)

5: 케이싱 파이프(casing pipe) 6: 해저면

7: 골재층 8: 앙카 와이어(anchor wire)

10: 워터 펌프(water pump) 11, 12, 13: 파이프

14: 노즐 21: 분산판(dispersing plate)

30: 골재층 두께 측정 장치 31: 와이어 로프(wire rope)

32: 중추 33: 와이어 가이드(wire guide)

고안의 분야

본 고안은 해저면에 모래나 쇄석과 같은 골재를 포설하기 위한 골재포설장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 고안은 수심이 깊은 해저면에 골재를 빠른 속도로 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치에 관한 것이다.

고안의 배경

최근에는 해저도시개발이나 해저터널 등과 같은 해저면의 개발이 활발해지고 있다. 해저면을 개발하기 위해서는 우선적으로 해저지층 표면 퇴적토의 경계면에 일정한 두께로 모래나 쇄석과 같은 골재를 포설하는 작업이 선행되어야 한다. 이렇게 포설된 모래나 쇄석층을 모래 매트(mat) 또는 쇄석 매트라 하는데, 이 매트는 해저지층 표면과 수중과의 확실한 경계면을 형성할 뿐만 아니라 해저지층 표면부터 기반암등 지지층에 이르기까지의 연약토층에 조성되는 모래 또는 쇄석 말뚝을 연결하여 배수통로가 되기도 하고, 해저지층 표면으로부터 상부 수중으로 설치되는 사석제방 또는 구조물 등의 하중을 균등하게 해저지반으로 전달하는 등의 역할을 하게 된다.

해저면에 골재층을 형성하고자 하는 경우, 종래에는 모래나 쇄석을 바지선에 싣고 와서 바지선 위에 있는 포크레인이나 크람쉘 버켓으로 골재를 수중에 투입·낙하하여 포설하여 왔다. 제1도는 해저면에 모래를 포설하기 위한 종래의 한 바지선의 개략적인 측면도이다. 바지선(1)에 모래(3)를 싣고 작업장으로 이동하여 포크레인(2)으로 모래를 낙하시켰다. 제1도와 같은 종래의 방법은 수심이 그리 깊지 않거나 유속이 빠르지 않은 경우에만 작업이 가능하다. 수심이 깊거나 유속이 빠른 지역은 모래를 투입하면 그 낙하 위치에 정확히 포설되지 않고 다른 지역으로 쓸려가 버리기 때문에 해저면 골재 포설작업이 불가능하다.

이러한 결점을 해결하기 위하여 개선된 방법이 제2도와 같이 바지선 중앙에 호퍼(4)를 설치하고, 그 하부에 케이싱 파이프(5)를 설치하여 케이싱 파이프를 통하여 골재를 낙하시키는 방법이다.

이 방법은 골재가 케이싱 파이프를 따라 수직하방으로 낙하하기 때문에 수심의 깊이나 유속의 빠름에 관계없이 원하는 위치에 골재를 낙하할 수 있다.

그러나 제2도에 의한 방법은 모래나 쇄석이 호퍼(4)에 투하된 후, 케이싱 파이프(5)를 따라 낙하할 때 낙하속도가 매우 느린 결점이 있다. 포크레인이나 크람쉘 버켓으로 골재를 호퍼(4)에 투입한 후, 그 호퍼내의 골재가 케이싱 파이프를 따 라 모두 낙하할 때까지 작업을 중지하고 기다려야 한다. 따라서 제2도에 의한 방법은 작업시간이 오래 걸리고 이는 곧 공사비가 상승되는 요인이 되고 있다. 제2도의 장치에 의한 방법은 수심이 낮은 곳이라 하더라도 유속이 빠른 지역에 적용할 수 있고, 통상 수심 5∼50m의 해저면 공사에 적용할 수 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 고안자는 호퍼(4)에 투입되어 케이싱 파이프(5)를 따라 낙하하는 골재가 빠르게 낙하할 수 있는 본 고안을 개발하기에 이른 것이다.

본 고안의 목적은 해저면에 골재를 포설하기 위한 새로운 골재 포설장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 다른 목적은 해저면에 골재를 포설할 때 호퍼에 투입되어 케이싱 파이프를 따라 낙하하는 골재가 수위차를 이용하여 빠른 속도로 낙하할 수 있는 수압 골재 포설장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 해저면에 골재가 포설될 때 골재층이 고르게 형성되도록 케이싱 파이프 하부에 분산판이 설치된 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 또 다른 목적은 해저면에 골재가 포설될 때 골재층의 두께를 확인할 수 있도록 측정장치가 더 설치된 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치를 제공하기 위한 것이다.

본 고안의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 고안에 의하여 모두 달성될 수 있다.

고안의 요약

본 고안의 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는, 바지선(1)에 호퍼(4)와 케이싱파이프(5)가 설치된 종래의 골재포설장치에 있어서, 상기 호퍼(4)의 상부에 해수를 공급하기 위한 워터펌프(10), 해수가 유입되는 파이프(11, 12), 호퍼(4)의 상부 주위를 따라 해수를 공급하기 위한 파이프(13), 및 상기 파이프에 결합되어 해수를 케이싱 파이프(5) 내부로 분사시키기 위한 하나 이상의 노즐(14)이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는 노즐(14)로부터 분사되는 물에 의한 호퍼 내의 물의 높이와 해수면과의 수위차에 의하여 골재를 물과 함께 케이싱 파이프 하단 방향으로 빠르게 이동시키기 때문에, 노즐의 위치는 해수면으로부터 수위차(△H)를 형성하며, 이 수위차(△H)는 2∼20m 범위가 바람직하다.

해저면에 포설되는 골재가 고르게 포설되도록 케이싱 파이프(5)의 하부에 분산판(dispersing plate)(21)이 더 설치될 수 있다.

포설된 골재층의 두께를 확인할 수 있도록 골재층 두께 측정장치(30)가 더 설치될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 고안의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

고안의 구체예에 대한 상세한 설명

본 고안의 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는, 바지선(1)에 호퍼(4)와 케이싱 파이프(5)가 설치된 종래의 골재포설장치에 있어서, 케이싱 파이프를 따라 낙하하는 골재를 강제적으로 빠르게 하강할 수 있도록 워터펌프를 이용하여 호퍼내에 물을 공급하여 수위차에 의하여 빠른 속도로 작업이 가능한 수압 골재 포설장치에 관한 것이다.

바지선에 설치된 호퍼(4)의 상부에 해수를 공급하기 위하여 워터펌프(10)가 바지선 위에 설치되고, 파이프(11, 12)를 통하여 해수가 호퍼(4)의 상부에 공급되도록 한다. 호퍼의 상부에는 주위를 따라 해수가 공급되도록 파이프(13)가 설치되고, 호퍼 내부쪽으로 상기 파이프에 결합되어 해수를 케이싱 파이프(5) 내부로 분사시키기 위한 하나 이상의 노즐(14)이 구비된다.

제3도는 본 고안에 따른 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치(Water Pressure Sand Mat Apparatus: WPSM 장치)가 구비된 바지선의 개략적인 측면도이고, 제4도는 제3도 바지선의 개략적 평면도이다.

제4도에는 모두 4개의 노즐이 도시되어 있지만, 노즐 수는 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 하나 이상이면 가능하고 케이싱 파이프의 용량에 따라 적절히 변경될 수 있다. 제4도는 4각형의 호퍼가 도시되어 파이프(13)가 그 주변을 따라 형성된다. 호퍼는 4각형뿐만 아니라 원형의 단면으로도 형성될 수 있다.

본 고안의 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치는 노즐(14)로부터 분사되는 물이 호퍼에 채워지면 해수면과의 수위차(△H)가 형성되어 골재가 물과 함께 빠르게 케이싱 파이프 아래 방향으로 이동한다. 이때 수위차(△H)는 2∼20m 범위가 바람직하다. 수위차가 2m 이하인 경우에는 수위차가 크지 않아서 골재의 낙하속도를 빠르게 할 수 없고, 20m 이상인 경우에는 케이싱 파이프의 크기를 비롯하여 워터펌프의 용량이 커져야 하는 등의 구조적인 문제가 있다.

본 고안에서는 케이싱 파이프의 직경이 1.2 m인 경우에 17,000 ℓ/min의 펌프용량을 갖는 워터펌프를 사용하는 것이 바람직하다.

해저면에 포설되는 골재가 고르게 포설되도록 케이싱 파이프(5)의 하부에 분산판(dispersing plate)(21)이 더 설치될 수 있다. 분산판이 설치되지 않으면, 케이싱 파이프의 하부 해저면이 하강하는 골재와 물의 속도에 의하여 웅덩이처럼 움푹 파이는 현상이 나타난다. 따라서 케이싱 파이프를 따라 하강하는 골재가 해저면에 이르러 고르게 분산될 수 있도록 깔대기 형상의 분산판을 설치하는 것이 바람직하다. 이러한 깔대기의 형상은 본 고안이 속한 기술 분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다.

한 위치에서 골재를 포설하면 통상 가로세로 3∼5 m 정도의 면적을 포설할 수 있다. 한 위치에서 포설작업이 완료되면 그 다음 위치로 바지선을 이동시켜 작업을 하게 되는데, 이 때의 정확한 작업위치는 GPS 시스템을 이용하여 설정할 수 있다.

포설된 골재층의 두께를 확인할 수 있도록 골재층 두께 측정장치(30)가 더 설치될 수 있다. 골재층 두께 측정장치(30)는 와이어 로프(31)에 중추(32)를 매달아 와이어 로프의 장력을 측정함으로써 중추가 포설된 골재층에 접촉됨을 인지하여 포설된 골재층의 두께를 측정하는 방법이다. 제3도의 골재층 두께 측정장치(30)에는 장력측정장치와 실시간 측정된 두께를 기록하는 레코더(도시되지 않음)를 포함하고 있으며, 이러한 장치도 본 고안이 속한 기술 분야의 당업자에 의하여 용이하게 실시될 수 있다. 중추가 해류에 떠내려가지 않도록 와이어 로프(31)를 지지하기 위한 가이드(33)가 케이싱 파이프(5)에 고정되는 것이 바람직하다. 제4도에는 바지선을 고정하고 이동시키기 위한 앙카 와이어(8)가 도시되어 있다.

본 고안은 해저면에 골재를 포설할 때 호퍼에 투입되어 케이싱 파이프를 따라 낙하하는 골재가 수위차를 이용하여 빠른 속도로 낙하할 수 있는 수압 골재 포설장치를 제공하는 것으로, 해저면에 골재가 포설될 때 골재층이 고르게 형성되도록 케이싱 파이프 하부에 분산판이 설치되고, 포설된 골재층의 두께를 확인할 수 있도록 측정장치가 더 설치된 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치를 제공함으로써, 포설작업을 빠른 속도로 진행할 수 있고, 수심이 깊은 해저면에서도 정확한 위치에 균일한 두께로 포설작업을 행할 수 있는 고안의 효과를 갖는다.

본 고안의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 고안의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.

Claims (4)

1. 바지선(1)에 호퍼(4)와 케이싱파이프(5)가 설치된 종래의 골재포설장치에 있어서,

   상기 호퍼(4)의 상부에 해수를 공급하기 위한 워터펌프(10), 해수가 유입되는 파이프(11, 12);

   호퍼(4)의 상부 주위를 따라 설치되어 해수를 공급하기 위한 파이프(13); 및

   상기 파이프(13)에 결합되어 해수를 케이싱 파이프(5) 내부로 분사시키기 위한 하나 이상의 노즐(14);

   을 포함하는 것을 특징으로 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 노즐의 위치는 해수면으로부터 수위차(△H)를 형성하며, 이 수위차(△H)는 2∼20m 범위인 것을 특징으로 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 해저면에 포설되는 골재가 고르게 포설되도록 케이싱 파이프(5)의 하부에 분산판(dispersing plate)(21)이 더 설치되는 것을 특징으로 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 포설된 골재층의 두께를 확인할 수 있도록 골재층 두께 측정장치(30)가 더 설치되는 것을 특징으로 해저면에 골재를 포설하기 위한 수위차를 이용한 수압 골재 포설장치.

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