KR20080073264A

KR20080073264A - 케이슨 설치를 위한 그라우트재 충전 확인용 센서장치

Info

Publication number: KR20080073264A
Application number: KR1020080037009A
Authority: KR
Inventors: 박찬우; 안병기; 권진욱; 노진택
Original assignee: 주식회사 동아지질
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2008-08-08

Abstract

본 발명은 케이슨을 해저에 설치하기 위하여 케이슨을 해저면에 설치된 패드에 설치하고, 케이슨의 하부로 그라우트재를 타설할 때 케이슨 하부 공극부 및 케이슨 외곽의 그리우트재 충전 상태를 센서를 통해 알 수 있도록 함으로써, 그라우트재 주입에 따른 품질과 신뢰성을 확보할 수 있는 발명이다.

본 발명에 따르면, 케이슨 하판의 측면부에 하판의 저면부로부터 일정 거리 높은 부분에 충전센서가 부착되고, 상기 충전센서보다 일정 거리 더 높은 곳에 또 다른 충전센서가 부착되어 구성된 외곽부 계측 센서; 케이슨의 하판을 관통하게 설치된 다수 개의 통기관(Vent Hole)의 내부 하단부에 충전센서와 온도센서가 나란히 설치된 내부 계측 센서; 상기 외곽부 계측 센서와, 내부 계측 센서와 케이블로 연결되어 케이슨의 상부 또는 케이슨 외부에 설치된 데이타 로거;를 포함하여 구성된 케이슨 설치를 위한 그라우트재 충전 확인용 센서장치가 제공된다.

케이슨, 그리우트, 온도센서, 충전센서

Description

케이슨 설치를 위한 그라우트재 충전 확인용 센서장치{Sensor apparatus for confirming of filling grout for installing caisson}

해양 구조물 축조를 위하여 해저면에 거치식 케이슨을 설치하는 방법에는 사석기초공법(Gravel Bed Method), 모래분사공법(Sandblast Pump Method) 및 프리팩트 콘크리트공법(Pre-packed Concrete Method) 등이 있다.

상기의 방법들은 해저면에 위치시킨 케이슨의 하부판과 해저면의 사이 공동부에 채움재로 채워 고정하는 방법들이다.

사석기초공법과 모래분사공법은 상부하중을 지반으로 전달하는데 있어 소정의 지지력을 구할 수 없을 뿐만 아니라, 케이슨 저면과의 밀착성이 낮은 문제점이 있다. 따라서 쇄석을 다짐한 후 쇄석 내부로 그라우팅을 실시하는 프리팩트 콘크리트 방식이 실시되고 있다.

그러나 프리팩트 콘크리트 방법도 높은 지지력이 요구되는 경우에는 사용하기 어려우므로, 보다 높은 지지력을 얻기 위하여 케이슨 하부를 수중 콘크리트 또는 수중 몰탈 콘크리트로 채우는 그라우팅 방법이 사용된다.

이와 같은 그라우팅 방법은 조골재를 충진시킨 후 그 공극 사이를 특수한 몰탈콘크리트 또는 시멘트 밀크로 채우는 경우이고, 이러한 시공 방법은 콘크리트를 채우는 경우보다 충분한 지지력을 얻기 어려우므로, 케이슨 하부에 케이슨 거치를 위한 패드를 우선 설치하고 케이슨 거치후 케이슨과 패드 사이의 공간인 공극부를 수중 몰탈 콘크리트(그라우트)로 채워 소정의 지지력을 구할 수 있는 방법이 채용되고 있다.

따라서 그라우트재가 충진될 공간의 외측으로 차단 구조물을 설치하고, 이의 내부에 그라우트재를 충진하거나, 차단 구조물 없는 오픈 방식이 사용된다. 차단 구조물을 이용하는 경우는 케이슨의 하판의 저면과 해저면에 접촉되도록 차단막형식의 차단 구조물을 설치하거나, 케이슨 하판의 둘레를 따라 빙 둘러 설치하여 하단이 해저면에 닿도록 하였다. 오픈 방식은 케이슨 거치 후 그라우트가 케이슨 주변 일정 높이까지 충전되도록 별도의 장치를 하지 않는 방법으로서, 와류가 없는 경우 적합하다.

상기와 같이 케이슨을 해저면에 고정설치하기 위하여는 케이슨이 패드 상부에 설치됨으로써 형성된 케이슨 하판의 저면과 해저면의 사이에 형성된 공극부에 그라우트재를 충진하여야 한다. 그리고, 공극부 외측 즉 케이슨 하판의 외측 둘레 일부도 그라우트재로 충진되어야 안정된 시공이 된다.

따라서 종래에는 그라우트재가 공극부와 둘레 주위에 적절하게 충진되었는지의 충전 진행 상황과, 저면 밀착 상황을 확인하기 위하여 다수의 잠수부를 통한 육안 판단의 방법을 사용하였다.

그러나, 이와 같은 육안 판단으로 그라우트재의 충전을 확인하는 것은 특히 케이슨 하부의 공극부의 확인에 있어서 정확하지 않고, 시간이 매우 오래 걸리는 문제점이 있다.

본 발명은 케이슨 하부의 공극부에 그라우트재가 충진되었는지를 확인하기 위하여 케이슨에 설치된 통기관(Vent Hole)의 하부 즉 하판 저면과 동일한 위치에 충전센서와 온도센서를 설치하고, 케이슨 하판의 측부에 두 개의 충전센서를 일정 간격 상하로 이격되게 설치하며, 그리우트재를 충진하면서 상기 센서들의 데이타를 이용하여 그리우트재의 충전 상황을 파악할 수 있도록 하는 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 통기관에 설치되는 충전센서와 온도센서에 의하여 정확하게 케이슨 하부의 공극부에 그라우트재가 충전됨을 알 수 있고, 또한 통기관을 다수개 설치할 수 있으므로 그 정확성을 더욱 향상시킬 수가 있다.

본 발명은 다수 개의 외곽부 계측 센서(50)와 내부 계측 센서(60) 및 상기 외곽부 계측 센서(50)와 내부 계측 센서(60)에 케이블(70)로 연결된 데이타 로거로 구성된다.

상기의 외곽부 계측 센서(50)는 두 개의 충전센서(1)만으로 구성되되, 두 개의 충전센서(1)는 상하 방향으로 일정 거리 이격되게 설치됨에 특징이 있다. 그리고 외곽부 계측 센서(50)는 케이슨 하판(90)의 측면 둘레를 따라 다수 개 설치된다. 또한 외곽부 계측 센서(50)를 구성하는 두 개의 충전센서(1) 중 아래에 위치한 하나는 케이슨 하판(90)의 측면에 설치될 때 하판(90)의 저면부보다 일정 거리 윗쪽에 위치하도록 설치된다.

상기의 내부 계측 센서(60)는 케이슨 하판(90)에 상하 관통되게 설치된 다수 개의 통기관(2)에 설치된다. 통기관(2)의 하단은 하판(90)의 저면부와 동일한 위치를 가지고, 길이는 하판(90)의 두께보다 더 길어서 상단은 하판(90)의 상부로 일정 거리 돌출되어 나오도록 설치된다. 따라서 내부 계측 센서(60)는 통기관(2)의 하단부에 설치되어, 케이슨 하판(90)의 저면부와 동일한 위치가 되도록 한다.

상기의 내부 계측 센서(60)는 케이블(70)로 연결되고, 케이블(70)은 통기관(2)의 내부를 통해 상부로 인출되며, 통기관(2)의 상부는 탈착이 가능한 캡(3)이 설치되어 있고, 케이블(70)은 캡(3)이 설치되는 부분보다 아래에서 통기관(2)의 측부를 관통하여 인출되는 구조이다. 물론 케이블(70)은 통기관(2)에 밀폐된 상태로 인출되어 케이슨(100)의 해저 침강시 해수의 유입이 없는 구조이다.

그리고 내부 계측 센서(60)는 센서 고정 파이프(4)의 하단에 고정되고, 상기 센서 고정 파이프(4)가 통기관(2)의 내부에 삽입되어 고정된다. 또한 내부 계측 센서(60)가 통기관(2)의 벽면에 접촉되지 않고 가운데 공간부에 위치될 수 있도록 센서 고정 파이프(4)에는 스페이서(5)가 일정 간격으로 설치되어 있다. 따라서 센서 고정 파이프(4)가 움직이더라도 스페이서(5)의 단부가 통기관(2)의 내면에 접촉되어 내부 계측 센서(60)가 통기관(2)에 접촉되는 것은 방지된다.

또한 데이타 로거는 외곽부 계측 센서(50)와 내부 계측 센서(60)와 케이블(70)로 연결되어, 데이타를 기록저장하는 장치로서, 해상 B/P선 또는 그라우팅 바지선 또는 케이슨(100) 상부 등 편리한 곳에 설치된다.

상기와 같이 센서 장치를 이용하여 케이슨 하판(90)의 하부 공극부의 그라우트재의 충전은 내부 계측 센서(60)로부터 알 수 있고, 케이슨 하판(90)의 외곽부의 충전은 외곽부 계측 센서(50)로부터 알 수 있게 된다.

케이슨(100)을 해저면에 설치하기 위하여 우선 설치하고자 하는 해저면에 패드(80)를 설치한다. 그리고 케이슨(100)을 패드(80)가 설치된 곳까지 이동시켜야 하는데, 케이슨(100)에 충분한 부력이 발생하여 물에 뜰 수 있도록 하여 이동시켜 야 한다.

따라서 도 1과 도 4에 도시된 바와 같이 케이슨 하판(90)에는 다수개의 통기관(2)이 설치되어 있는데, 부력을 이용하여 이동시키고자 하는 경우에는 도 4의 통기관(2) 상단에 캡(3)을 설치하여 밀폐되게 한다.

이와 같이 밀폐시키는 구조가 가능한 것은 본 발명에서 내부 계측 센서(60)에 연결된 케이블(70)이 통기관(2)의 상부 개구부로 인출되지 않고, 상단에서 일정 거리 아래 위치에서 통기관(2)을 관통하여 인출되는 구조에 의해 가능하다.

이로 인해 내부 계측 센서(60)를 지상에서 설치하여 해상으로 케이슨(100)을 이동시킬 수 있는 장점도 있다. 즉, 통기관(2)을 관통하여 케이블(70)이 인출됨으로써, 통기관(2)의 상단에는 캡(3)을 밀폐되게 설치할 수 있기 때문이다.

상기와 같이 모든 캡(3)을 밀폐되게 장착하여 케이슨(100) 내부로 물이 유입되지 않으면 케이슨(100)이 물 위에 뜰 수 있는 부력을 가지게 된다.

따라서 케이슨(100)을 설치 위치로 이동시키는 것이 보다 용이하게 된다. 이동된 케이슨(100)을 패드(80)에 안착시키기 위하여 침강시키게 되는데, 이 때에는 케이슨의 외부에서 케이슨내부 각 격벽사이로 해수펌프를 이용하여 펌핑주수를 하면서 서서히 침강시킨다.

케이슨(100)이 패드(80)에 정확하게 안착이 되면, 그라우트재(6)를 공급하여 케이슨(100)을 고정설치하면 되는데, 그라우트재(6)의 정확한 충진의 정도를 알아야 한다. 따라서 본 발명의 센서 장치들이 이를 알려주는 역할을 한다.

우선, 내부 케이슨 하판(90)의 아래 부분인 공극부에 그라우트재(6)가 충진 되었는지를 확인하기 위해서는 내부 계측 센서(60)를 이용하면 된다. 즉, 내부 계측 센서(60) 중 충전센서(1)는 그라우트재(6)가 충진되었을 때 그라우트재(6)가 접촉하면서 발생되는 전압차이를 이용하여 충전상황을 감지하고, 온도센서(7)는 그라우트재(6)의 수화반응열을 감지하여 그라우트재(6)가 충전되었음을 온도변화로써 알려주게 된다. 충전센서(1)와 온도센서(7)를 함께 사용하는 것은 상호 신뢰성을 향상시키기 위해서다.

따라서 그라우트재(6)가 공극부(8)를 하부로부터 모두 채우게 되면, 케이슨 하판(90)의 저면과 같은 위치에 설치된 내부 계측 센서(60)와 접촉하게 된다. 물론 내부 계측 센서(60)는 케이슨 하판(90)에 다수 개 설치되어 있어, 공극부(8) 전체의 충전상황을 파악할 수 있다.

그리고 일정 시간(예를 들면 1분 간격)마다 내부 계측 센서(60)의 정보를 파악하고 이를 데이타 로거에 기록 보관한다. 데이타 로거를 통해 센서로부터 받은 온도 데이타에서 급격한 전압 차이 또는 온도 변화가 있으면 공극부(8)에 그라우트재(6)가 완전히 충전되었음을 알 수 있게 된다.

그라우트재(6)는 공극부(8)를 다 메우고도 하판(90)의 저면보다 더 높게 충진되어야 한다. 따라서 케이슨 하판(90)의 측부 둘레를 따라 설치된 외곽부 계측 센서(50)에 의해 이를 확인할 수 있게 된다.

즉, 외곽부 계측 센서(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 하판(90)의 저면부에서 일정 높이 간격으로 설치된 충전센서(1) 두 개로 구성되어 있다. 따라서 데이타 로거를 통해 급격한 전압차이가 확인된 후 다음 변화가 있으면 정확하게 외곽부에 충전된 것임을 알 수 있다. 물론 두 개를 설치함은 측정된 데이터의 신뢰성 향상과 케이슨 외곽부의 충전높이를 파악하기 위함이다.

도 1은 케이슨의 설치 상태도

도 2는 케이슨의 평면도

도 3은 외곽구 계측 센서의 설치 상태도

도 4와 도 6은 내부 계측 센서의 설치 상태도

도 5는 도 4의 A-A부 단면도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 충전센서 2 : 통기관(Vent Hole)

3 : 캡 4 :센서 고정 파이프

5 : 스페이서 6 : 그라우트재

7 : 온도센서 8 : 공극부

50 : 외곽부 계측 센서 60 : 내부 계측 센서

70 : 케이블 80 : 패드

90 : 하판 100 : 케이슨

Claims

케이슨 하판(90)의 측면부에 하판(90)의 저면부로부터 일정 거리 높은 부분에 충전센서(1)가 부착되고, 상기 충전센서(1)보다 일정 거리 더 높은 곳에 또 다른 충전센서(1)가 부착되어 구성된 외곽부 계측 센서(50); 케이슨(100)의 하판(90)을 관통하게 설치된 다수 개의 통기관(2)의 내부 하단부에 충전센서(1)와 온도센서(7)가 나란히 설치된 내부 계측 센서(60); 상기 외곽부 계측 센서(50)와, 내부 계측 센서(60)와 케이블로 연결되어 케이슨(100)의 상부 또는 케이슨(100) 외부에 설치된 데이타 로거;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 케이슨 설치를 위한 그라우트재 충전 확인용 센서장치.