KR20140124518A - Draining method of soft ground of sea floor - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a drainage construction method for a soft ground of a sea floor. The drainage construction method is a construction method for performing the drainage of the soft ground using a suction pile driven into the soft ground of the sea floor by a suction pressure of a suction device. The drainage construction method for a soft ground of a sea floor includes a step of driving the suction pile to a desired improvement area of the soft ground by controlling the suction pressure between a maximum pressure and a minimum pressure by the suction device; a step of stopping the driving of the suction pile at the suction pressure which is equal to or less than the minimum pressure after the suction pile is driven to the improvement area; and a step of discharging air and water in the soft ground to the outside by maintaining the suction pressure which is equal to or less than the minimum pressure when the driving of the suction pile is stopped. The present invention can improve safety of a structure by preventing consolidated settlement of an upper structure by discharging pore water in the soft ground of the sea floor in a short period of time.

Description

해저 연약지반 배수공법{Draining method of soft ground of sea floor}Drainage method of soft ground of sea floor

본 발명은 해저 연약지반 배수공법에 관한 것으로서, 상세히는 석션장치에 의한 석션압으로 해저 연약지반에 관입되는 석션파일을 이용하여, 상기 석션장치에 의한 최대치와 최소치 사이의 석션압 조절로 석션파일을 연약지반에 관입하고, 최소치의 석션압의 유지로 석션파일 내의 물과 공기를 외부로 배출하도록 한 해저 연약지반 배수공법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of draining a suction file by adjusting a suction pressure between a maximum value and a minimum value by the suction device using a suction file penetrated into a submarine soft ground by a suction pressure by a suction device. The present invention relates to a method for draining soft ground soils in which water and air in a suction puddle are discharged to the outside by intruding into a soft ground and maintaining a minimum suction pressure.

육상 지반의 개량공법으로 배수공법이 사용되고 있는데, 육상에서는 샌드 드레인, 페이퍼 드레인, 생석회 말뚝 공법, 전기침투공법 등을 이용하여 지반 내의 수분을 제거하지만 해저지반에서는 이러한 방법의 적용성에 제약이 있다.Drainage method is used for the land improvement method. In the land, water is removed by using sand drain, paper drain, quick lime pile method, electric penetration method, etc. However, the application of this method is limited in the seabed.

해안의 방파제, 항만, 안벽 등의 구조물의 시공 시 및 해저 구조물의 설치 시 해저지반에서는 장기압밀침하가 문제가 될 수 있어, 이러한 해저지반의 배수를 촉진하면 상기 해저지반 위의 구조물 설치 후 공용 중에 압밀침하량을 감소시키고 해저지반의 초기강성을 증가시킬 수 있다.During the construction of coastal breakwaters, harbors, quaysides, etc., and the installation of seabed structures, long-term consolidation settlement may be a problem in the seabed ground. If the drainage of such seabed grounds is promoted, The settlement settlement amount can be reduced and the initial stiffness of the seabed ground can be increased.

또 해저지반을 구성하고 있는 점성토는 교란이나 변형으로 인해 강도가 저하되지만 시간이 경과하면 강도를 회복하는 특성이 있으므로 선행압밀 과정을 촉진하여 해저지반 강도의 회복을 촉진할 수 있다.In addition, the clayey soil constituting the seabed ground is degraded due to disturbance or deformation, but it has the characteristic of restoring strength after a lapse of time, so that the recovery of the seabed ground strength can be promoted by promoting the preceding consolidation process.

이와 같은 해저 구조물 등의 설치는 보통 석션파일(suction pile)을 해저 지반에 관입한 후에 상기 석션파일 위에서 실시되나, 해저지반 내의 물과 공기의 적절한 배출이 이루어지지 않으면 석션파일의 설치에 문제가 있어, 특히 해저 연약지반의 석션파일 설치를 위해서 물과 공기를 적절하게 배출하는 것이 매우 중요하지만, 일반적인 석션파일의 설치과정에서는 별도의 배출방법이 없는 실정에 있다.The installation of such a seabed structure is usually carried out on the suction pile after the suction pile is introduced into the bottom of the seabed, but if the water and air in the seabed are not properly discharged, there is a problem in installing the suction pile Especially, it is very important to properly discharge water and air to install the suction pile of soft ground, but there is no separate discharge method in the installation process of general suction pile.

한국 등록특허공보 제10-1199348호Korean Patent Registration No. 10-1199348

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 해저 연약지반에 석션파일을 설치할 때 석션장치에 의한 최대치와 최소치 사이의 석션압으로 상기 석션파일을 연약지반에 관입한 후, 최소치의 석션압을 유지함으로써 상기 연약지반에서 석션파일로 유입되는 물과 공기를 외부로 배출하도록 한 해저 연약지반 배수공법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a suction pile of the present invention, in which a suction file is inserted into a soft ground by a suction pressure between a maximum value and a minimum value by a suction device And then discharging the water and air flowing into the suction pile from the soft ground to the outside by maintaining the suction pressure at a minimum value.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 해저 연약지반 배수공법은, 석션장치의 석션압에 의해 해저 연약지반에 관입되는 석션파일을 이용하여 상기 연약지반의 배수를 실시하는 공법에 있어서, 상기 석션장치에 의한 최대치와 최소치 사이의 석션압의 조절로 원하는 연약지반의 개량범위까지 석션파일을 관입하는 단계; 개량범위까지 석션파일의 관입 후 최소치 이하의 석션압으로 석션파일의 관입을 중지시키는 단계; 및 상기 석션파일의 관입이 중지된 상태에서 최소치 이하의 석션압을 유지하여 연약지반 내의 물과 공기를 외부로 배출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for draining soft ground using a suction pile penetrated into a seabed soft ground by a suction pressure of a suction device, Infiltrating the suction file up to the desired range of soft ground by adjusting the suction pressure between the maximum value and the minimum value by the suction device; Stopping the introduction of the suction file by the suction pressure less than the minimum value after the introduction of the suction file up to the improvement range; And discharging the water and air in the soft ground to the outside while maintaining the suction pressure at a minimum value in a state where the penetration of the suction file is stopped.

또, 상기 석션장치에 의한 석션압의 최대치와 최소치는 석션파일의 관입깊이에 따라 달라지는 것을 다른 특징으로 하고 있다.Another feature is that the maximum value and the minimum value of the suction pressure by the suction device depend on the penetration depth of the suction puff.

본 발명의 해저 연약지반 배수공법에 의하면, 해저지반의 석션파일 설치 후 바로 물과 공기의 배수가 이루어지기 때문에, 상기 해저지반 위의 구조물 설치 후 공용 중에 압밀침하량을 감소시키고 해저지반의 초기강성을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.According to the seawater soft ground drainage method of the present invention, water and air are drained immediately after the suction pile of the seabed ground is installed. Therefore, the consolidation settlement is reduced during the installation of the structure on the seabed ground and the initial stiffness of the seabed There is an effect that can be increased.

또 해저지반을 구성하고 있는 점성토는 교란이나 변형으로 인해 강도가 저하되지만 시간이 경과하면 강도를 회복하는 특성이 있으므로, 해저지반의 석션파일 설치 후 바로 이루어지는 물과 공기의 배수로 선행압밀 과정을 촉진하여 해저지반 강도의 회복을 촉진할 수 있는 효과가 있다.In addition, the clayey soil constituting the seabed ground is degraded due to disturbance or deformation. However, since the strength is restored after the lapse of time, the water and air discharge immediately after the suction pile installation of the seabed ground promote the advance consolidation process It is possible to promote recovery of the underground soil strength.

더욱이 해저 연약지반 중의 공극수를 단기간에 배출해 낼 수 있으므로 상부 구조물의 압밀침하를 방지하여 구조물의 안전성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.Moreover, since the pore water in the seabed soft ground can be discharged in a short period of time, there is an effect that the settlement settlement of the upper structure can be prevented and the safety of the structure can be increased.

도 1은 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법을 적용하는 석션파일의 설치 상태도
도 2는 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법을 위한 석션압과 석션파일 관입깊이의 관계 그래프1 is a view showing an installation state of a suction file to which the submarine soft ground drainage method according to the present invention is applied
2 is a graph showing the relationship between suction pressure and suction file penetration depth for the submarine soft soil drainage method according to the present invention

이하, 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다. 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the submarine soft ground drainage method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

해상 구조물 등의 설치를 위해 해저 연약지반의 강도를 높이기 위해서 해저 연약지반에 적합한 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법을 개발하였는데, 이러한 본 발명의 배수공법은 석션압을 이용하여 해저 연약지반에 관입되는 석션파일(Suction Pile)을 이용하는 것으로, 석션장치를 통한 석션압으로 파일 내부의 물과 공기를 외부로 배출시켜 발생된 상기 파일 내외부의 압력차를 이용하여 연약지반 속으로 석션파일 관입되는 원리를 이용한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법은 해저 연약지반에 석션파일을 관입하여 설치하는 공정과 함께 설명하도록 한다.In order to increase the strength of the seabed soft ground for the installation of offshore structures, the seabed soft ground drainage method according to the present invention is developed which is suited to the seabed soft ground. The drainage method of the present invention penetrates into the seabed soft ground (Suction Pile) is used to suction the water inside the pile by the suction pressure through the suction device, and the suction file is introduced into the soft pile using the pressure difference between the inside and outside of the pile . Accordingly, the submarine soft ground drainage method according to the present invention will be described together with a process of installing a suction file on a soft submarine ground.

일반적으로 석션파일은 파일 내부의 물이나 공기와 같은 유체를 외부로 석션함으로써 발생된 상기 파일 내부와 외부의 압력차를 이용하여 설치되는 파일을 말한다. 즉, 정수압 이하의 수압(석션)을 이용하고 해저 지반뿐만 아니라 석션을 발생시킬 수 있는 수면 하의 지반에도 적용이 가능하며, 지반 표층에 자중에 의한 침설 및 관입시킨 기초 내측의 물을 펌프로 강제배수시킴으로써 석션을 발생시킨다. 한편, 석션파일은 버켓파일(Bucket Pile)이라고 불리기도 한다.Generally, a suction file refers to a file installed by using a pressure difference between the inside and outside of a file generated by sucking a fluid such as water or air inside the file to the outside. In other words, it can be applied to the ground under water which can generate suction as well as subsea ground by using water pressure (suction) below the hydrostatic pressure. Thereby generating a suction. On the other hand, a suction file is also called a bucket file.

도 1은 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법을 적용하는 석션파일의 설치 상태도를 도시한 것이다.1 is a view showing an installation state of a suction pile applying the submarine soft soil drainage method according to the present invention.

상기한 석션파일의 설치방법을 간략히 설명하면, 도 1에 도시한 바와 같이, 석션파일(1)을 연약지반(2)의 해저면(3)에 안착시키면 파일자중에 의하여 파일 하단부가 연약지반(2) 해저면(3)에 일정 깊이까지 관입되게 되고, 이 상태에서 석션파일(1)의 머리부와 석션관(4)으로 연결하여 설치된 수중펌프와 같은 석션장치(5)를 이용해서 상기 석션파일(1) 내부로 유입되는 물을 외부로 배수시킴으로써, 파일 내부의 압력이 저하되어 파일 내부와 외부의 압력차가 발생하게 된다. 이 때 석션파일(1)은 구조상 수평방향으로는 힘이 평형 상태를 이루나 상하방향으로는 하부로 누르는 힘이 발생하게 되는데, 이 발생된 힘에 의하여 석션파일(1)은 연약지반(2)에 관입되게 된다. 파일관입을 방해하는 저항력은 파일 하단부의 선단지지력과 주면마찰력에 의하여 결정되며, 관입력이 저항력보다 크면 파일을 관입하게 된다. 석션파일의 관입 유도력은 파일 외부와 내부의 압력차와 파일 단면적, 즉 직경의 제곱에 비례하지만 저항력은 직경에 비례하므로 파일의 직경이 클수록 작은 압력차로도 설치가 가능하다.As shown in FIG. 1, when the suction file 1 is placed on the bottom surface 3 of the soft ground 2, the lower end of the file is moved to the soft ground 2) is introduced into the sea floor 3 to a certain depth. In this state, the suction device 5, such as an underwater pump, which is connected to the head of the suction file 1 by the suction pipe 4, By discharging the water flowing into the file 1 to the outside, the pressure inside the file is lowered, and a pressure difference is generated between the inside and the outside of the file. At this time, the suction file 1 has a structure in which the force is balanced in the horizontal direction, while a downward pressing force is generated in the upper and lower directions. The suction force 1 is transmitted to the soft ground 2 It becomes intrusive. The resistance that interferes with file penetration is determined by the end bearing capacity of the lower end of the file and the frictional force of the main surface. If the tube input is larger than the resistance, the file penetrates. The induction force of the suction file is proportional to the pressure difference between the inside and outside of the file and the cross-sectional area of the file, that is, the square of the diameter, but the resistance is proportional to the diameter.

이때 석션압의 최대치와 최소치 사이에서는 파일이 연약지반으로 관입되게 되고, 석션압이 최대치를 넘어서면 지반이 교란되어 주위의 지반이 무너지면서 파일의 관입이 제대로 이루어지지 않으며, 석션압이 최소치 이하이면 충분한 압력차가 발생하지 않으므로 연약지반으로 파일의 관입이 불가능해진다.At this time, the pile is penetrated into the soft ground between the maximum and minimum values of the suction pressure. If the suction pressure exceeds the maximum value, the ground is disturbed and the surrounding ground is collapsed and the pile is not penetrated properly. Since there is not enough pressure difference, it is impossible to penetrate the soft ground.

즉 도 2에 도시한 바와 같이, 석션파일의 관입깊이와 석션압의 관계 그래프를 보면, 관입깊이에 따른 석션압의 최대치 이상에서는 연약지반이 불안정한 상태에 있고, 관입깊이에 따른 석션압의 최소치 이하에서는 연약지반의 저항성이 강한 상태에 있다.That is, as shown in FIG. 2, the graph of the relationship between the depth of penetration of the suction file and the suction pressure shows that the soft ground is in an unstable state above the maximum suction pressure according to the depth of penetration, , The resistance of the soft ground is in a strong state.

따라서 석션파일의 관입깊이에 따른 석션압의 최대치와 최소치 사이의 범위에 석션압을 유지하였을 때 석션파일이 원만하게 연약지반에 관입되고, 석션압을 최소치 이하로 유지하였을 때 파일 내로 물과 공기를 유입시켜 배출하기 위한 본 발명의 배수공법이 방해를 받지 않게 된다.Therefore, when the suction pressure is maintained between the maximum and minimum values of the suction pressure according to the depth of penetration of the suction file, the suction pile is smoothly penetrated into the soft ground, and when the suction pressure is kept below the minimum value, So that the drainage method of the present invention for inflow and discharge is not hindered.

이와 같이 해저 연약지반에 석션파일을 관입하기 위한 석션장치의 석션압을 이용하여 상기 연약지반의 물과 공기를 배출하는 본 발명의 배수공법을 단계별로 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.The drainage method of the present invention for discharging the water and air of the soft ground by using the suction pressure of the suction device for penetrating the suction pile into the seabed soft ground will be described step by step.

해저의 연약지반에 관입되는 석션파일을 이용하여 배수를 실시하되, 먼저 상기 석션파일이 원만하게 관입되기 위한 석션압의 최대치와 최소치를 구하고, 상기 최대치와 최소치 사이의 석션압의 조절로 파일 내부의 물이 석션되는 과정에서, 파일 내외부의 압력차에 의해 원하는 깊이의 연약지반의 개량범위까지 석션파일을 관입하게 된다. 이때 석션파일 내부로 물이 유입되어 석션되는 것은 연약지반의 배수의 목적이 아니라 석션파일을 상기 연약지반에 관입하기 위해 파일 내외부의 압력차를 이용하기 위한 것이다.The suction pressure of the bottom of the seafloor is used to drain the sucking pile, and the suction pressure of the suction pile is smoothly introduced into the suction pile, In the course of water suction, the suction file penetrates to the improvement range of the soft soil at a desired depth by the pressure difference between the inside and outside of the pile. In this case, the water is sucked into the suction file to suck it, not to drain the soft ground, but to use the pressure difference between the inside and outside of the pile to penetrate the suction pile into the soft pile.

다음에, 원하는 깊이의 개량범위까지 석션파일을 관입한 후에 최소치 이하의 석션압을 유지함으로써, 이 최소치의 석션압에서는 석션파일 내외부의 충분한 압력차가 발생하지 않게 되므로 석션파일의 관입이 중지되도록 한다.Next, after the suction file is intruded up to the desired depth improvement range, the suction pressure of the minimum value is maintained, so that sufficient pressure difference between the inside and outside of the suction file does not occur at this minimum suction pressure.

다음에, 최소치 이하로 떨어뜨린 석션압에 의해 상기 석션파일의 관입이 중지된 상태에서 최소치 이하의 석션압을 계속 유지함으로써, 이 상태에서는 석션파일 내외부의 압력차가 충분하므로 상기 석션파일 내부로 물과 공기가 유입되면서 석션에 의해 상기 물과 공기가 외부로 배출된다.Next, in this state, the pressure difference between the inside and the outside of the suction pile is sufficient, so that the water in the suction pile is sucked into the suction pile in the state where the suction pile is stopped by the suction pressure dropped below the minimum value. And the water and air are discharged to the outside by suction while air is introduced.

이때, 상기 석션파일을 해저 연약지반에 관입하기 위한 석션장치의 석션압의 최대치와 최소치는 항상 일정한 값으로 주어지는 것은 아니고, 상기 석션파일이 해저 연약지반에 관입되는 깊이에 따라 변한다. 즉 도 2를 참조해 보면 석션파일의 관입깊이가 높으면 높을수록 최대치의 석션압도 따라 완만하게 높아지고, 최소치의 석션압은 다소 급격하게 높아지는 것을 볼 수 있다.At this time, the maximum value and the minimum value of the suction pressure of the suction device for penetrating the suction file into the submarine soft ground are not always constant, but vary depending on the depth of the suction file penetrated into the seabed soft ground. That is, referring to FIG. 2, it can be seen that the higher the depth of penetration of the suction file, the higher the suction pressure of the maximum value gradually increases, and the suction pressure of the minimum value increases more sharply.

이상과 같이 본 발명에 따른 해저 연약지반 배수공법에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.Although the present invention has been described with reference to the drawings, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments and drawings, Various modifications may be made by those skilled in the art.

1 : 석션파일 2 : 연약지반
3 : 해저면 4 : 석션관
5 : 석션장치1: Suction file 2: Soft ground
3: Underside 4: Suction pipe
5: Suction device

Claims (2)

석션장치의 석션압에 의해 해저 연약지반에 관입되는 석션파일을 이용하여 상기 연약지반의 배수를 실시하는 공법에 있어서,
상기 석션장치에 의한 최대치와 최소치 사이의 석션압의 조절로 원하는 연약지반의 개량범위까지 석션파일을 관입하는 단계;
개량범위까지 석션파일의 관입 후 최소치 이하의 석션압으로 석션파일의 관입을 중지시키는 단계; 및
상기 석션파일의 관입이 중지된 상태에서 최소치 이하의 석션압을 유지하여 연약지반 내의 물과 공기를 외부로 배출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 해저 연약지반 배수공법.1. A method for draining a soft ground by using a suction puddle penetrated into a seabed soft ground by a suction pressure of a suction device,
Infiltrating the suction file up to the desired range of the soft ground by adjusting the suction pressure between the maximum value and the minimum value by the suction device;
Stopping the introduction of the suction file by the suction pressure less than the minimum value after the introduction of the suction file up to the improvement range; And
Discharging water and air in the soft ground by exerting a suction pressure of a minimum value or less in a state in which the suction of the suction file is stopped;
Wherein the method comprises the steps of: 제1항에 있어서,
상기 석션장치에 의한 석션압의 최대치와 최소치는 석션파일의 관입깊이에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 해저 연약지반 배수공법.The method according to claim 1,
Wherein a maximum value and a minimum value of the suction pressure by the suction device vary depending on a penetration depth of the suction pile.
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