KR20150105083A

KR20150105083A - 다층 지반의 관입을 위한 석션파일

Info

Publication number: KR20150105083A
Application number: KR1020140027286A
Authority: KR
Inventors: 권오순; 오명학
Original assignee: 한국해양과학기술원
Priority date: 2014-03-07
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2015-09-16
Also published as: KR101605318B1

Abstract

다층 지반 관입을 위한 석션파일에 관한 것으로,
상단이 밀폐되고 하단이 개방된 통형의 파일본체; 상기 파일본체의 내부에 설치되어 모래층과 같은 투수 지반에 포함된 물을 흡입, 배출할 수 있도록 하는 석션배관;을 포함하는 기술 구성을 통하여
파일본체의 하부에 석션압력을 전달할 수 있도록 하는 것에 의해 투수 지반의 포함된 물을 외부로 배출하면서 다층 지반에 대한 석션파일의 원활한 관입을 도모할 수 있게 되는 것이다.

Description

다층 지반의 관입을 위한 석션파일 { SUCTION PILE FOR MULTI-LAYER GROUND INTRUTION }

본 발명은 다층 지반의 관입을 위한 석션파일에 관한 것으로, 더 자세하게는 파일본체의 하부에 석션 압력을 전달할 수 있도록 하는 것에 의해 투수 지반의 포함된 물을 외부로 배출하면서 원활한 관입을 도모할 수 있도록 한 것에 관한 것이다.

일반적으로 석션파일(Suction Pile)은 통형의 파일본체 내부의 물을 외부로 펌핑하면서 발생되는 투수촉진효과와 수압차로 인해 관입된다.

하기의 특허문헌 1에는 석션파일 앵커가 개시되어 있다.

특허문헌 1의 석션파일 앵커는 석션파일의 하단에 고정 설치되는 유압잭을 동작시키기 위한 유압관이 해상의 유압기에 연결되고, 석션파일의 상단이 해상의 크레인에 연결되며, 석션파일의 상단에 상기 석션파일의 내부에 유입된 물을 배출시키기 위한 관이 설치되어 해상의 펌프에 연결되고, 상기 유압잭에 의해 석션파일과 결합되는 앵커가 해저면으로부터 소정깊이로 박힌 상태에서 상기 유압잭의 동작에 의해 상기 석션파일이 분리되어 설치되고, 상기 앵커의 외측면에 와이어가 고정설치된 형태이다.

하기의 특허문헌 2에는 석션파일의 시공방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2의 석션파일의 시공방법은, 석션파일 상단의 서로 대향되는 위치에 마련된 두 개의 고리에 크레인의 와이어를 걸어 상기 석션 파일을 해저 바닥에 내리는 단계; 상기 석션파일이 해저 바닥에 닿는 순간에 상기 석션파일 상단에 형성된 주입구가 폐쇄된 상태에서, 상기 석션파일 상단의 배수구에 설치된 벤투리와 호스로 연결된 수상 작업대 상의 펌프를 동작시킴으로써, 상기 석션 파일 내부의 물을 배출시켜 상기 석션 파일 내부와 외부의 압력차로 발생된 대칭된 힘에 의해 상기 석션 파일의 수직도를 유지하면서 상기 석션 파일을 관입시키는 단계; 상기 석션 파일의 계속적인 관입에 따라 상기 석션 파일 상단에 누적되는 모래를 제거하기 위해, 주입되는 물의 양과 배출되는 물의 양을 조절하여 상기 석션 파일 내외부의 압력이 동일하게 유지되도록 하되, 상기 주입구를 개방한 상태에서 상기 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일 내부로 물을 주입함과 동시에 상기 석션 파일 내부의 물을 외부로 배출시키는 단계; 일정 시간이 지난 후 상기 주입구를 폐쇄하여 상기 석션 파일 내부로의 물 주입을 중단한 상태에서 상기 수상 작업대상의 펌프를 동작시켜 상기 석션 파일 내부의 물을 외부로 배출시키는 단계;를 포함한다.

한편, 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 개시된 바와 같은 상기 석션파일의 관입은 점토 지반의 경우 수압차가 주원인이 되고, 모래 지반의 경우 투수촉진으로 인한 유효응력감소가 주원인이 된다.

대한민국 등록특허공보 제10-0459985호(2004년 12월 4일 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-0458632호(2004년 12월 3일 공고)

그런데 종래 기술에 따른 석션파일은 상단이 밀폐되고 하단이 개방된 단순한 통형으로 제작되기 때문에 다층 지반에서 관입이 원활하지 않게 되는 문제가 있었다.

예를 들어 상기 종래 기술에 따른 석션파일을 점토층이 상부에 존재하고 하부에 모래층이 있는 다층 지반에 관입시키는 때에는 모래층에서 배수가 어렵고 모래의 저항력이 점토에 비해 매우 크기 때문 석션파일의 관입이 원활하지 않게 되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적이 석션파일의 내부에 석션배관을 마련하는 것에 의해 모래층을 포함하는 다층 지반에 원활하게 관입이 원활하게 이루어지도록 하는 다층 지반의 관입을 위한 석션파일을 제공하는 데에 있는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일은 상단이 밀폐되고 하단이 개방된 통형의 파일본체; 상기 파일본체의 내부에 설치되어 모래층과 같은 투수지반에 포함된 물을 흡입, 배출할 수 있도록 하는 석션배관;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일은 복수개의 석션배관이 파일본체의 내주면에 균일 간격으로 배열 설치되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일은 상기 석션배관의 내부 상부와 내부 하부에 투수성 필터가 설치된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일은 상기 석션배관의 내부의 상부 투수성 필터와 하부 투수성 필터의 사이에 투수성능이 좋은 모래가 충전된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일은 상기 석션배관의 내부 하부와 내부 상부의 석션파일 중심쪽에 복수의 흡입구멍과 복수의 배출구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일에 의하면, 파일본체의 내부에 설치된 석션배관을 통해 파일본체의 하단 부위에 석션압력을 전달함으로써 석션파일의 원활한 관입을 도모할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일에 의하면, 관입과정에서 모래층과 같은 투수 지반에 포함된 물을 흡입, 배출시킴으로써 마찰 저항력을 감소시켜 더욱 원활하고 신속한 관입을 도모할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 종단면도,
도 2는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 횡단면도,
도 3은 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 석션배관 하부 종단면도,
도 4는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 석션배관 상부 종단면도,
도 5a 내지 도 5c는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 관입과정을 나타낸 횡단면도.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일을 첨부된 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 도면에 도시된 상태를 기준으로 정의한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 종단면도이고, 도 2는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 횡단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일(100)은 파일본체(110), 석션배관(120)을 포함한다.

파일본체(110)는 상단이 밀폐되고 하단이 개방된 통형으로, 상단에 펌프 연결부(111)가 마련된다.

석션배관(120)은 모래층과 같은 투수지반에 포함된 물을 흡입, 배출할 수 있도록 하는 것으로, 상기 파일본체(110)의 내부에 설치된다.

상기 석션배관(120)은 파일본체(110)의 내주면에 방사상으로 복수개가 균일 간격으로 배열 설치되며, 용접 또는 볼트 체결로 고정된다.

도 3은 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 석션배관 하부 종단면도이고, 도 4는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 석션배관 상부 종단면도이다.

상기 석션배관(120)의 내부 상부와 내부 하부에는 투수성 필터(130)가 설치된다.

상기 석션배관(120)의 내부 중앙부위에는 투수성능이 좋은 모래를 충전할 수 있다.

상기 석션배관(120)의 내부 하부와 내부 상부의 석션파일(110) 중심쪽에는 복수의 흡입구멍(121)과 복수의 배출구멍(122)이 형성된다.

도 5a 내지 도 5c는 동 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일의 관입과정을 나타낸 횡단면도이다.

본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일(100)은 하단부를 해저의 다층 지반의 상단면에 위치시킨 후 파일본체(110)의 펌프 연결부(111)에 연결된 펌프를 작동시키게 되면 투수촉진효과 및 수압차로 인해 파일본체(110) 및 석션배관(120)이 다층 지반에 관입된다.

즉, 점토층(A)의 하부에 모래층(B)이 있는 다층 지반에 석션파일(100)을 관입하는 경우 펌프를 통해 파일본체(110)의 내부에 물을 외부로 배출하게 되면 파일본체(110)의 내부와 외부의 수압차로 인해 파일본체(110) 및 석션배관(120)이 점토층(A)으로 관입된다.

또한, 파일본체(110) 및 석션배관(120)의 하단부가 점토층(A)을 지나 모래층(B)에 이르게 되면 석션배관(120)의 흡입구멍(121)을 통해 모래층(B)에 포함된 물이 흡입되는 투수촉진효과를 통해 석션배관(120)이 모래층(B)으로 관입된다.

상기 모래층(B)에서 흡입된 물은 석션배관(120)의 배출구멍(122)을 통해 파일본체(110)의 내부 상부로 배출되고, 펌프를 통해 외부로 배출된다.

이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일(100)은 지반의 상부면과 파일본체(110)의 내부 상단 사이의 공간에 작용하는 석션압력이 석션배관(120)을 통해 관입이 이루어지는 파일본체(110)의 하단부위에도 작용하게 된다.

따라서. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일(100)은 점토층(A)과 모래층(B)을 포함하는 다층의 해저 지반에 보다 원활하게 관입될 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 다층 지반 관입을 위한 석션파일(100)은 모래층(B)과 같은 투수 지반에 관입될 때에 석션배관(120)을 통해 투수 지반의 포함된 물을 흡입, 배출시키는 것에 의해 내부 마찰력을 감소시킬 수 있게 되고, 그에 따라 모래층(B)과 같은 투수 지반에 더욱 원활하게 관입될 수 있게 된다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

100 ; 석션파일
110 ; 파일본체
111 : 펌프 연결부
120 : 석션배관
121 : 흡입구멍
122 : 배출구멍
130 : 투수성 필터
A : 점토층
B : 모래층

Claims

상단이 밀폐되고 하단이 개방된 통형의 파일본체(110);
상기 파일본체(110)의 내부에 설치되어 모래층과 같은 투수지반에 포함된 물을 흡입, 배출할 수 있도록 하는 석션배관(120);을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 지반 관입을 위한 석션파일.
제1항에 있어서,
상기 석션배관(120)은 파일본체(110)의 내주면에 방사상으로 복수개가 균일 간격으로 배열 설치되는 것을 특징으로 하는 다층 지반 관입을 위한 석션파일.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 석션배관(120)의 내부 상부와 내부 하부에 투수성 필터(130)가 설치된 것을 특징으로 하는 다층 지반 관입을 위한 석션파일.
제3항에 있어서,
상기 석션배관(120)의 내부의 상부 투수성 필터(130)와 하부 투수성 필터(130)의 사이에 투수성능이 좋은 모래가 충전된 것을 특징으로 하는 다층 지반 관입을 위한 석션파일.
제3항에 있어서,
상기 석션배관(120)의 내부 하부와 내부 상부의 석션파일(110) 중심쪽에 복수의 흡입구멍(121)과 복수의 배출구멍(122)이 형성된 것을 특징으로 하는 다층 지반 관입을 위한 석션파일.