KR20150110237A - 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부후팅의 현장타설 말뚝에서 조립식 판넬과 받침대 조립판넬이 설치되도록 조립식 케이슨의 현장타설말뚝을 이용한 반투과성 방파제의 축조구조물에 설치할 수 있는 파력발전기와 지지반력벽에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 투입재가 비교적 적게 들고 선박 유효통로 확보가 용이하며 깊은 심도에서도 설치가 가능한 직립식 방파제중 독립후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부후팅을 설치하고; 지지말뚝을 RCD 장비를 이용하여 기반암까지 굴착하여 접속시키며; 매립지역을 구분하여 구역별로 말뚝 보강 지지대에 조립식 판넬을 쌓아 방파판 역할을 수행하면서 그 내부를 쇄석으로 충진시켜 그 적재물을 늘리고 파력이 쇄석을 통과하여 유통하도록 하고; 커튼월방식으로 받침대 조립판넬을 상기 조립식 판넬이 적층된 다수의 현장타설 말뚝사이에서 전면으로 적층시키는 축조구조물에서, 상기 현장타설 말뚝을 기준으로 한 구역은 파력 발전기가 적층된 받침대 조립판넬위에 설치되고, 또 지지반력벽이 설치되며 인접구역은 해수를 유통시킬 수 있는 통수구와 격자망이 나있는 조립식 판넬을 설치하면 그 전면에 다수의 인공어초가 적층되고 설치되어 있는 것을 그 특징으로 한다.

Description

파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물{CONSTRUCTION STRUCTURES WITH WAVE POWER GENERATOR OF SEMIPERMEABLE BREAKWATER}

본 발명은 하부후팅의 현장타설 말뚝에서 조립식 판넬과 받침대 조립판넬이 설치되도록 조립식 케이슨의 현장타설말뚝을 이용한 반투과성 방파제의 축조구조물에다 설치할 수 있는 지지반력벽과 파력발전기에 관한 것이다.

일반적으로 토목구조물공사의 파일공사에 있어, 토질 및 기초 분야의 깊은 기초는 말뚝기초, 현장타설 말뚝 및 케이슨(Caisson) 기초로 나누어지고 있는 바, 상기 말뚝기초는 재료에 따라 강관, PHC 및 RC 말뚝으로 구분되고 있으며, 말뚝기초에서 시공법에 따라 타입(항타)말뚝과 매입 말뚝으로 구분한다.

통상적으로 구조물에서 지지력은 항타 말뚝일 경우에는, 공사비 측면에서 경제적이고 지지력 발휘가 큰데 비하여 소음 진동의 영향으로 공사 여건이 쉽지 않다. 그리고, 지층상에 자갈이나 단단한 층이 있을 때 항타의 경우에는, 말뚝이 부러지는 경우가 발생하므로 적용 여건이 쉽지 않다.

따라서, 상기 조건에 맞지 않을 때에는 매입이나 현장타설 말뚝을 쓰게 되는바, 상기 매입은 지반을 선굴착후 말뚝을 삽입하는데에 SIP, SDA 및 PRD등 시공방법이 발달되어 지층조건 등에 따라 적용공법이 많다. 상기 현장타설 말뚝은 기성제품이 아닌 현장에서 타설하는 관계로 시공관리와 품질관리에 어려움이 많으며, 대체적으로 교량에서는 대구경으로 많이 사용되고 있다.

한편, 해상에서 설치되고 있는 방파제가 세굴로 인한 침식문제가 발생하여 큰 사회적 문제로 대두되고 있는 데, 그 원인의 주된 부분은 입사파랑의 부분반사로 형성되는 반사파의 중첩으로 인한 중복파가 발생함으로 기초부를 깎아내리는 이유가 주된 원인이며, 이에 반사파 제어기술 확보가 시급한 실정이다.

상기 방파제의 축조 방식에는 사석식 경사제, 직립제, 혼성제 등 크게 세 가지로 대별할 수 있다. 먼저, 상기 사석식 경사 방파제는 막대한 석재가 소요되어 재료조달 및 공급이 용이하지 않으며, 자연환경 피해 복구가 곤란하고 유지 보수비가 많이 들어 비경제적이며, 설치지역 수심이 20 m ∼ 40 m 내외라야 하므로 설치 장소가 제한되고 있다.

따라서, 사용 재료가 비교적 적게 들고 제체 폭을 넓게 하지 않아도 유로 항구폭 확보가 용이한 직립식을 많이 선호하고 있으나, 반사파가 많이 발생하여 중복파가 형성되므로 이를 저감시키기 위한 혼성제로 많이 사용되고 있다.

상기 직립제 중에서도 케이슨식을 선호하고 있으나, 케이슨이 점차 대형화 되어 그 크기가 1.000 톤∼15,000 톤까지 이르러 그것의 육상 제작, 진수, 운송, 설치에 사용되는 권상장비 또한 최소 2,000 톤 이상의 것을 사용하여야 하며, 극히 제한되어 있는 운용 장비의 일정에 따라 공사 시점이 정해져야 하는 불이익을 감수해야 한다.

상기 방파제들은 대부분 중력식 방파제로 내습파랑의 차단과 항내 정온도 측면에서 역할을 수행하고 있지만, 불투과성인 구조 형식으로 인한 인위적인 흐름 변화를 유발하여 항내 및 주변지역에 침식, 퇴적환경 변화와 항내 수질오염 등의 문제를 발생시키고 있다.

이에 해수면에서 차지하는 면적이 비교적 적고 방파제 하부를 통하여 항내,외의 해수유통을 원활하게 하기 위해 커튼(방파판)과, 이를 지지하는 파일 구조물로 이루어진 커튼월(Curtain Wall) 방식의 방파제를 채택하여 시공하기도 한다. 이는 연약지반 및 내해의 적용이 우수하나 구조적인 특성상 적재하중이나 다른 부재의 하중을 분담하지 않는 칸막이형 장막벽 형태로 자체 무게외는 하중을 받지 않는 비 내력벽인 관계로 각 부재의 접합성과 내파손 성능이 요구됨과 유공율을 줄이기 위해 파일의 배치가 주열식이나 말뚝군 형성으로 조성되어야 함으로, 시공중 발생하는 항타로 인접공의 보일링(boiling)현상은 불가피 하며, 이로 인한 기저부의 지반 교란은 극복할 수 없는 한계인 것이다.

따라서 방파판의 한계치를 넘는 큰 파랑 내습시 구조물 유지가 어렵다. 그 때문에 기능상 수심이 깊은 곳이나 대형 방파제에의 적용이 적합하지 않다.

한편, 전력수급 문제에 있어서도 화석연료 발전소 및 원자력 발전등 대규모 발전시설로 인한 고압선로를 설치하여 송전문제가 많은 민원을 야기시키고 있으며, 점진적인 전력수요 증가로 인한 블랙아웃(black out) 현상 등이 우려되고 있는 바, 지방자치단체별 전력수급 계획이 중앙 정부와의 협력이 이루어져야 한다.

이에 청정 에너지인 풍력, 파력, 태양광 발전시설을 방파제의 유휴공간과 그 주변지역에 병행 설치함으로, 발전단지를 따로 조성, 건설하지 않도록 한다. 상기 태양광 발전을 시설하고자 할 때 가장 큰 문제중 하나가 집광판 설치 부지확보가 관건이므로, 이에 대한 대책으로 수상부양식 집광판 제작 설치 등이 대안으로 제시되고 있으나, 이는 계류장치 설치와 그 이동에 따른 송전설비 시설이 만만하지 않다.

상기 파력 발전시설인 경우에는 이용 가능한 파력의 에너지원을 획득하기 위해서는 적정 수심이 보장되어야 하므로, 이에 대한 잠함의 설치 지역내 자립, 정착을 위한 시설공사시 비용도 생각해 볼 문제다.

상기 풍력 발전시설인 경우에 대단지로 조성해야만 막대한 건설비에 대한 경제적 효과가 있으므로, 이에 대한 설치비용과 그에 따른 민원 또한 해결해야 할 과제이다.

이와 더불어, 상기 발전시설 및 단지조성에 필요한 인허가시 득해야 할 법령은 환경기본법, 수상기본법, 국토이용계획법을 비롯한 자연환경 보호법, 수질오염 방지법, 해안법, 하천법, 산림법, 소방법, 항만법, 항만운송 사업법, 어업법, 수산자연 보호법, 연안어장 개발법, 수산자원 보호법, 공수수면매립법, 폐기물처리법, 채석법, 대륙붕법, 항로법, 전파법 등 그 외 기타 여러 관례법령의 비준을 받아야만 하는 번거로움이 있다. 이에 대한 시간적, 공간적, 경제적 절감을 도모하기 위해 복합 기능형 방파제를 구축하고자 한다.

이에 본 발명자는 모든 공정이 300 톤 크레인으로 운용될 수 있는 조립식 케이슨을 이용한 현장타설 말뚝공법을 도입하여 추가 공정을 병합 시공함으로, 장비의 수배 조달 운용을 용이하게 하며 인허가 취득시 번거로움을 생략하고자 한다.

즉, 본 발명자의 발명특허 10-1256274에서는 조립 케이슨을 투하 연결하여 조립 케이슨끼리 결속하여 해저면에 사각형태의 구조체를 만들고 그 내부를 크람쉘 버켓을 사용하여 풍화암(사암) 상단까지 준설한 다음 유도 강관이 부착된 철재류 쟈켓을 설치하고 수중 콘크리트를 타설하여 일체화 시킴으로 교각의 후팅(footing)역할과 기능을 증대시킬 뿐 아니라 강관 근입시 오차범위를 줄임으로 작업의 안정성을 확보, 시간적, 경제적 절감을 기할 수 있는 조립 케이슨을 이용한 현장 타설 말뚝을 제공하고 있다.

발명특허 10-1211811에서는 직접기초 방식의 확대 기초로 사용하는 후팅을 해저면에 설치함으로써 연직 또는 수평방향의 지지력과 휨모멘트, 편심하중을 상쇄시킬 수 있으며, 지반 반력에 의한 응력과 부등침하에 대한 저항력은 말뚝 기초로 감소시켜 상부전체의 상재하중의 경감에 따른 대응력을 증가 시킬 수 있는 조립케이슨 및 쟈켓을 이용한 알시디(R.C,D) 공법을 제공하고 있다,

따라서, 본 발명자는, 각종 발전설비를 위한 구조물을 병행 시공함과 해수를 일부 항내로 유통시킴으로, 환경오염을 방지할 수 있는 복합 발전 기능의 방파제를 완성시키는데 다각적이고 효율적으로 파력발전기와 지지반력벽의 적용함을 강구한 것이다.

특허등록 10 - 1256274 조립케이슨 쟈켓을 이용한 R.C.D공법 특허등록 10 - 1211811 조립케이슨을 이용한 현장타설말뚝

실무토목기초설계와 시공, 토목발전연구회편저 최신설계시공핸드북, 건설문화사 토목시공학, 이양구,강인식, 서문당 해양구조공학, 최경석저 문운당 항만 2013년 가을호, 한국항만협회 방파제 기저부 방지공 개발에 관한 연구, 서울시립대학교대학원, 최윤주

본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 발명한 것으로, 직립식 방파제를 채택하여 독립후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부 후팅을 설치함으로 현장타설 말뚝에 직접 영향을 미치는 세굴을 방지함과 동시에, 지지말뚝을 RCD(Reverse Circulation Drill)장비를 이용하여 기반암까지 굴착함으로 접속시키며, 매립지역을 구분하여 조립식 판넬을 쌓아 그 내부를 쇄석 및 토사로 충진시켜 그 적재물을 늘림으로 자중에 의한 안정성을 확보하고 지지반력벽을 설치함으로, 파력에 대한 대응력을 증가시킴과 동시에 전면 말뚝간 연결하는 받침대 조립판넬을 요철(凹凸)화, 적층 설치하여 제체의 획일적인 직선화를 탈피, 일체화시킴으로 입사파의 첨두 분리 및 대항 면적을 증가시켜 제체의 단위 면적당 대응하는 파력을 감소시키고 연직 또는 수평방향에 휨 모멘트, 편심하중을 상쇄시키고 말뚝기초로 부등침화의 여지를 감소시킬 수 있는 방파제의 축조구조물에서 파력발전기와 지지반력벽을 제공하고자 함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 방파제체 구축으로 인한 해수의 흐름을 인위적으로 완전히 차단하지 않고, 구간별로 유통시킴으로 파력을 일부 감쇄시킴과 동시에 항내 수질오염을 방지하여 생태계 훼손을 경감시킬 수 있는 반투과성 방파제 축조구조물의 파력발전기와 지지반력벽을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 직립제의 취약점인 반사파로 인한 중복파의 생성을 감소시키고 지지말뚝 시공시 세굴에 의한 함몰로 인한 공기 지연과 강관파일 정착에 대한 효율성을 기하기 위해 조립식케이슨의 현장타설 말뚝 공법을 도입하여 독립후팅 기초방식으로 저변 거점을 확보하며, 각 말뚝간의 구획을 설정 조립식 판넬을 쌓아 체적을 유지하여 그 내부를 쇄석으로 충진시켜 단위 구역당 매립을 실시하여 매립식 축조 방식의 장점을 극대화하고, 각 구역별 구조체를 일체화시켜 상재하중을 균등하게 기반암 및 해저면에 전달하여 구조적 안정성을 확보함과 구역내에 해수통로를 설치함으로, 파랑의 입사시 파력의 첨두(peak)가 분할되어 통수로 부분에 입사되어 쇄석을 통과하게 하여 첨두가 동시에 작용하지 않고, 위상차를 가지게 하여 순차적으로 에너지를 소산시켜 압력을 감소시키는 역할을 하는 반투과성 방파제를 제공할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 투입재가 비교적 적게 들고 선박 유효통로 확보가 용이하며 깊은 심도에서도 설치가 가능한 직립식 방파제중 독립후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부후팅을 설치하고; 지지말뚝을 RCD 장비를 이용하여 기반암까지 굴착하여 접속시키며; 매립지역을 구분하여 구역별로 말뚝 보강 지지대에 조립식 판넬을 쌓아 방파판 역할을 수행하면서 그 내부를 쇄석으로 충진시켜 그 적재물을 늘리고 파력이 쇄석을 통과하여 유통하도록 하고; 요철형태로 받침대 조립판넬을 상기 조립식 판넬이 적층된 다수의 현장타설 말뚝사이에서 전면으로 적층시키는 축조구조물에서, 상기 현장타설 말뚝을 기준으로 한 구역은 파력 발전기가 적층된 받침대 조립판넬위에 설치되고, 또 지지반력벽이 설치되며 인접구역은 해수를 유통시킬 수 있는 통수구와 격자망이 나있는 조립식 판넬을 설치하면 그 전면에 다수의 인공어초가 적층되고 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 채택하여 해저 지형조건의 여러 가지 제약요건을 극복하고 보다 폭 넓은 입지를 선정할 수 있으며, 구역별로 블록을 정해 매립하여 통수로 부분을 설정하고 제체 전면부에 파력 발전기 거치대 부분을 돌출시켜 입사파 파력의 첨두 부분을 분할시켜 집중력을 감소시킴과 동시에, 소파기능을 수행하는 인공어초를 설치함과 파력 발전기 배출수의 와류를 이용, 접근 파랑에 대한 반사파를 저감시키는 동시에 그 흡인력을 이용, 일방향 와류세기를 최대화, 해수 흡출효과를 극대화하여 용승류 작용을 유발시켜 해수유통 원할을 기할 수 있다.

본 발명은 철근 콘크리트로 지지 반력벽을 현장타설 벽체로 구축함으로 파력에 대한 반력과 구조체 전체의 안정성을 증진시킬 수 있고, 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용함으로 매립 지역의 기초부분은 기반암과 접속되어 있으므로, 매립으로 인한 액상화, 압밀침하, 부등침하등 연약지반 생성 및 이에 대한 보강 처리 및 치환 공정이 불필요하다.

본 발명은 제체 외부에 인공어초를 수직으로 부착 시설함으로 어초의 공용적 감소를 막아 어초의 기능저하를 방지하고, 다양한 생태계의 서식처를 제공하여 인근어장의 수산 자원 증식을 도모하므로 민원 해소에 기여할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 조립식 케이슨의 현장 타설말뚝 공법을 이용한 반투과성 방파제를 도시해 놓은 설치 상태도,
도 2 는 본 발명의 실시예에 따른 축조구조물에서 파력발전기와 지지반력벽을 도시해놓은 상태도,
도 3 은 본 발명의 조립식 케이슨과 쟈켓의 설치, 1 차 콘크리트 타설을 위한 순서도,
도 4 는 본 발명의 조립식 케이슨의 상세도 및 연결 방법,
도 5 는 본 발명의 하부후팅 보강용 철근망 및 쟈켓, 지지반력벽 철근망의 상세도,
도 6 은 본 발명의 강관근입 및 RCD의 순서도,
도 7 은 본 발명의 하부 그라우팅(grouting) 조립식 판넬을 이용한 구조물의 설치 및 쇄석 충진도,
도 8 은 본 발명의 강관지지대 연결부, 상하단 판넬 및 받침대 조립판넬의 상세도,
도 9 는 본 발명의 강관지지대 상세도 및 설치도,
도 10 은 본 발명의 지지반력벽 철근망 설치 및 콘크리트 타설, 파력발전기, 인공어초, 캡 비임(cap beam)의 설치 및 상판(마루판) 설치도,
도 11 은 파력발전기 및 받침대 케이슨 및 철근망, 인공어초, 파력발전기의 상세도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 조립식 케이슨의 현장타설말뚝 공법을 이용한 방파제를 도시해 놓은 상태이고, 하부후팅(101)의 풍력발전기(102)와 파력발전기(104), 태양광발전기(103)등 복합발전설비로써 병행 설치하고, 케이슨(Cassion) 방식과 커튼 월(Curtain wall) 방식의 장점을 살려 내,외해의 해수를 유통시킴으로, 항내의 수질 환경오염을 해소시키기 위하여 구간별 해수 유통로를 확보하고 소파기능을 가진 인공어초(108)를 부가 설치가 가능한 독립후팅 기초지지 방식으로 조립식 케이슨의 현장 타설말뚝 공법을 적용하여 시공하고 있다.

그러므로, 반투과성 방파제를 구축할 때 입지 선정의 폭을 넓히며 시공 지역 및 주변 어장의 어패류 증식에 기여하고, 내항의 수질 오염 악화를 방지하여 민원 발생 소지 감소, 권역별 지역내의 전력난 해소에 기여할 수 있어, 별도로 전력생산 시설 건설시 막대한 비용의 들지 않고도 제체 구축시 병행작업을 실시함으로, 시간적, 공간적, 경제적 절감을 기할 수 있다.

본 발명자의 발명 특허를 활용하여 해저면 후팅 방식에다 하부후팅(101)의 다수 현장타설 말뚝(416)을 첨가해 기반암에 정착시켜 안정성을 확보시키고, 그 곳을 거점으로 조립식 판넬(109)을 쌓아 단위 체적별로 쇄석을 충진하며, 인접 구역을 반력 및 지지벽체로 조성함과 동시에 현장타설 말뚝(416)간의 결속을 일체화시켜 전체 구조물의 안정성을 확보하면서 조류를 일부 교통시킴으로 자연 환경 훼손 방지에 적극 대응하는 것이다.

반투과성 방파제에서는 제체 전면부 파력 발전시설(104)과 풍력 발전시설(102), 태양광 발전시설(103. 111)과 인공어초(108), 작업구(110)와 파력인입구(113), 파력발전기 받침대 조립판넬(433), 송전 시설(106)등으로 구성되어져 있다. 독립 풍력발전소(105)에는 가두리 양식장(122)을, 송전관(106)에 송전탑(107)을 각각 설치할 수 있다.

본 발명의 방파제 축조는 독립후팅 기초 방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부후팅(101)을 설치하고(도 3 참조), 지지말뚝을 RCD(Reverse Circulation Drill) 장비를 이용 기반암까지 굴착하여 접속시키며(도 6 참조), 매립지역을 구분하여 구역별로 조립식 판넬(109)을 쌓아 그 내부를 쇄석으로 충진시켜(도 7 참조), 그 적재물을 늘림으로 자중에 의해 안정성을 확보함과 동시에 통수로 구역내의 충진된 쇄석들의 마찰 표면적이 확대됨으로 인해 입사파의 에너지 소산 효과를 유발시키며, 입사파가 세력이 큰 장파인 경우 수면부터 바닥까지 균일하게 분포되어 대응면적이 확대되어 저항력을 증가시키므로 진동폭 감소를 야기시켜 파력에 대한 대응력을 증가시키고, 지반 반력에 의한 응력과 부등 침하에 대한 대응력을 증가시킴과 동시에 받침대 조립판넬(433)을 적층 설치함으로 연직 또는 수평 방향의 휨 모멘트, 편심하중을 감소시키고 말뚝기초로 부등침하의 여지를 감소시킬 수 있다.

도 2 는 본 발명의 실시예에 대한 방파제 축조구조물에서 파력발전소와 지지반력벽의 사시도이고, 이는 도 3 의 조립식 케이슨과 쟈켓의 설치. 1차 콘크리트 타설을 위한 순서와 도 6 의 강관근입 및 RCD의 순서, 도 7 의 하부 그라우팅, 조립식 판넬의 설치 및 쇄석충진에 의해 완성된 축조구조물과; 도 10 의 지지반력벽 철근망 설치 및 콘크리트 타설, 파력발전기, 인공어초, 캡 비임(cap beam)의 설치 및 상판(마루판)인 것이다.

즉, 축조구조물에서 파력발전기(104)와 지지반력벽(439)의 사시도에 현장타설 말뚝(416)을 기준으로 한 구역은 파력 발전기(104)가 적층된 받침대 조립판넬(433)위에 설치되고, 또 지지 반력벽(439)이 설치되며 인접구역은 해수를 유통시킬 수 있는 통수구(435)와 격자망(436)이 나있는 조립식 판넬(109)을 설치하게 되면, 그 전면에 다수의 인공어초(108)가 적층되고 설치되어 있다.

상기 파력발전기(104)에는 작업구(110), 파력인입구(113), 공기 인입구(441)와 공기배출구(442)가 구성되어져 있다.

요철형태로 전면 적층의 받침대 조립판넬(433)과 말뚝 지지대에서는 체결하기 위해 말뚝지지대 연결구멍(410)이 형성되어 있고, 쇄석(306)이 적재되는 하부후팅(101)상의 판넬(425 - 423)에는 다수개의 연결고리(607)와 견인 및 연결고리(606), 다수개의 상하 연결고리(412)와 원형부분 연결고리(411)가 각기 형성되어 와이어(611)로 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 받침대 조립판넬(433)에도 다수개의 상하 연결고리(412)와 원형부분 연결고리(411)가 각기 형성되어 와이어로 고정시킬 수 있다.

본 발명의 방파제 축조 구조물에서 파력발전기(104)와 지지반력벽(439)은 지지 말뚝 시공시 세굴에 의해 함몰로 인한 품질저하, 강관파일에 대한 효율성을 기하기 위해 조립식 케이슨의 현장 타설 말뚝(416) 공법을 도입하여 독립후팅 기초방식으로 저변거점을 확보하며, 각 말뚝간의 구역을 설정 통수구(435)가 설치된 조립식 판넬(109)을 쌓아 체적을 유지하며, 그 내부를 쇄석으로 충진시켜 해수를 유통, 파력을 감소시키게 하고, 한쪽 구역은 쇄석으로 일부 충진시킨 후 전면부에는 받침대 조립판넬(433)을 이용하여 파력 발전기(104)를 설치하고, 그 배면에는 철근 콘크리트 벽체를 조성하여 파력 발전기(104)에 대한 반력과 지지력을 증대시키고, 각 구역별 구조체를 일체화시켜 상재 하중을 균등하게 기반암부 해저면에 전달하여 구조적 안정성을 확보한 것이다.

도 3 은 조립식 케이슨과 쟈켓의 설치, 1 차 콘크리트 타설을 위한 시공 순서도이다.

본 발명의 방파제 축조 구조물은 해상파일작업 시공중 조류가 센 지역이나 기상 상태 악화 및 부득이한 일시 장비 철수후 재작업 진입시 근입된 강관이 세굴로 인한 함몰현상이 생겨, 원위치 재정착에 소요되는 시간적, 경제적 손실을 절감하기 위해 해저면(203)의 자중을 늘린 6 개의 유도강관(208)이 부착된 구조체를 설치하고, 그 속에 각각 근입강관(211)을 집어넣어 조류 및 외부환경에 대응, 연속적인 작업이 가능하게 하여 품질 향상을 도모시킨다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 하부 후팅(footing)설치 지역을 바지선(202)상의 크레인(201)을 사용하여 크람쉘 버켓(205)으로 구역내 해저면(203)의 해저 침전물(204)과 토사층, 풍화암 상단까지 걷어낸다. 그 잔여물은 샌드 펌프(도 4 참조 : 604)를 이용, 바닥 청소를 할 수 있다.

도 3(b)에 도시된 바와 같이, 바지선(202)의 크레인(201)을 이용하여 조립식 케이슨(206)을 설치할 수 있다. 도 7(a)(b)의 하부 그라우팅, 조립식 판넬의 설치와 같이 조립 연결하며, 도 4(c)에 도시된 조립식 케이슨과 같이 원형구멍(603)에 샌드펌프(604)를 집어넣어 공기압을 각각 주입(605, 608) 상기 조립식 케이슨(206)의 바닥면을 청결하게 할 수 있다.

도 4(a)에 도시된 조립식 케이슨은 도 4(b)에 도시된 좌, 우 숫 연결부(609)의 숫 조립식 케이슨(601)과, 일축 암 연결부와 원형구멍(603)의 암 조립식 케이슨(602)을 순차적으로 결합시켜서 해당 크기의 사각형으로 제작하여 사용한다. 그리고, 모서리 케이슨(612)을 이용하여 각모서리를 마무리한다.

사각형의 크기는 콘크리트 타설후 구조체의 자중이 1,000 톤이 넘어야 태풍, 해일 등 파력에 의한 전도 및 기타 환경 외력에 대응하여 예방할 수 있음으로, 가로 10 m, 세로10 m, 높이 2 m 이상 유지해야 한다.

도 4(d)에 도시된 숫 조립식 케이슨(601)에는 원형구멍(603)과 그 주변으로 공기압 주입구(605)가 형성되어 있다.

도 4(e)에 도시된 암 조립식 케이슨(602)에는 원형구멍(603)과 그 주변의 견인 연결고리(606)가 설치되고 측면으로 2 개의 연결고리(607)가 설치된다.

케이슨 조립이 끝나면 와이어를 각 조립체간의 연결고리(607)에 끼워 넣어 유압 실린더를 사용 인장하여 와이어 소켓으로 체결함으로 요동을 막고 구조체의 형상을 견고하게 한다.

해저면(203)의 평탄함이 고르지 않을 때는 고일목을 사용하여 평형을 맞추고 그 사이의 공간은 모래주머니로 채워 빈 공간을 채운다.

그 다음에는 도 3(c)와 같이 크레인(201)으로 쟈켓(207 : 도 5(b) 참조)을 투하하여 설치한다. 여기서 쟈켓(207)에는 6 개의 유도강관(208)과 그라우팅 파이프 (403)로 구성되어 있다. 유도강관(208)은 근입강관 보다 직경 200 m/m 가 커야 한다.

도 5(a)는 H 비임(401)내에서의 철근(402)과 유도강관 보호대(231), 그라우팅 파이프 보호대(232) 및 다수의 연결부(409)로 된 하부후팅 보강용 철근망인 것이다. 여기서 넛트(406), 와샤(408) 및 볼트(407)를 이용하여 해당 연결부(409)에 체결되고 있다.

그 후 도 3(d)와 같이 해상 콘크리트 작업선(210)에서 콘크리트 주입호스(225)와 트레미 파이프(209)를 이용하여 수중 콘크리트를 1 차 타설할 수 있다. 이때 타설높이는 쟈켓(207)의 1/2 지점까지만 한다. 이는 추후 설치할 하부후팅(101)의 보강용 철근망으로써 원활한 조립을 위한 것이다.

이상 설명한 바와 같이 직접 기초방식중 독립 후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장 타설 말뚝공법을 적용하여 해저면(203)에 하부후팅(101)을 설치함으로 조립식 케이슨(206)과 쟈켓(207)에 1 차 콘크리트 타설이 완성된다.

도 6 은 강관근입 및 RCD(Reverse Circulation Drill)의 순서도이다. 바지선의(202)의 크레인(201)을 이용하여 도 6(a)에 도시된 바와 같이, 도 3 에 도시된 하부후팅(101)에서의 유도강관(208)내에 근입강관(211)을 집어넣는다.

상기 근입강관(211)의 규격은 직경 2,000 ∼ 2,500 mm 를 사용하며, 그 두께는 50 년 부식 한계치 12 m/m이상의 강관, 통상 20 ∼ 25 mm 를 사용할 수 있다.

이때 도 4(f)에 도시된 바와 같이, 근입강관 연결고리(227)에 와이어(611)를 연결하고, 붓싱로울러(226)를 매개로 유도강관 원형구멍(228)을 통해 와이어(611)를 끌어당기면 순적하게 근입강관(211)이 안착된다.

따라서, 도 6(a)와 같이 근입강관(211)을 하부후팅(101)의 유도강관(208)내에 집어넣고 크레인(201)에 바이브로 햄머(212)를 장착하여 요동 압입시킨다.

이렇게 압입이 끝나면 굴착토 운반선(218)과 RCD 장비(216)의 RCD 파워팩 (215)을 이용하여, 도 6(b)와 같이 RCD 장비(216)의 RCD 비트(213)를 이용하여 기반암 소정의 깊이까지 굴착한다.

여기서 도면부호 214는 하부후팅(101)밑의 굴착면을 나타낸다. 굴착의 깊이는 기반암이 연암일 경우 1.5 D(D = 직경), 풍화암일 경우 3D 이상 굴착하는 것이 접속(socking)의 조건에 충족된다.

상기 바지선(202)의 크레인(201)을 이용하여 육상에서 미리 조립된 현장타설 말뚝의 철근망(217)을 집어넣는다(도 6(c) 참조).

이렇게 공내 설치가 끝나면, 도 5(a)의 하부후팅 보강용 철근망을 도 6(c)에 도시된 콘크리트 타설면(229)위에 거치한 후 쟈켓(도 5(b) 참조)과 연결 조립한다.

도 6(d)에 도시된 바와 같이, 해상 콘크리트 작업선(210)의 콘크리트 주입호스(225)와 트레미 파이프(209)를 이용하여 굴착 공내 콘크리트 타설을 한다. 여기서 도면 부호 219는 현장타설말뚝의 철근망(217)의 콘크리트 타설 부분인 것이다.

이후 근입강관(211)과 유도강관(208)사이의 빈공간 속채움과 하부후팅(101) 잔여분, 즉 콘크리트 타설면(229)부분의 상부에 2 차 콘크리트를 타설하여 조립식 케이슨 상단부분과 맞춘다. 이때 상단부 마무리 작업은 수중 진동바이브레이타를 사용하여 평활하게 한다.

따라서, 조립식 케이슨(206)과 쟈켓(207)의 1 차 콘크리트 타설상에 철근 콘크리트 말뚝으로서의 2 차 콘크리트 타설이 도 3 내지 도 6 에 도시된 바와 같이 다수개의 구조체를 완성시키게 되고, 여기서는 6 개의 철근, 콘크리트 말뚝, 즉 현장타설 말뚝(416)으로 완성된 것으로 설명한다.

도 7 은 하부 그라우팅(grouting), 조립식 판넬을 이용한 축조구조물의 설치 및 쇄석 충진도이다.

도 7(a)는 하부 후팅(505)과 기반암사이 지반의 공극을 차단하여 피압수 침투를 방지하기 위해 시멘트를 주입시켜 구조체와 기반암 사이 존재하는 지반의 공극을 충진시키는 그라우팅 순서도이다.

즉, 도 3 에 도시된 조립식 케이슨(206)과 쟈켓(207)의 1 차 콘크리트 타설후 시멘트 주입기(221)와 천공기(220)을 이용하여 1 차 콘크리트 타설된 조립식 케이슨의 그라우팅용 파이프(403)를 통해 기반암 상단까지 굴착하고, 상기 시멘트 주입기(221)를 사용하여 주입압(222)을 이용함으로써 그라우팅 단면구역(223)을 고결화시킨다.

이때 그라우팅은 국부 단면적만 실시하면 된다. 여기서 도면부호 224 는 그라우팅 단면구역(223)의 주입 방향을 나타낸다.

도 7(b)는 구역별 도시된 매립부, 파력 발전기 받침대 설치부, 인공어초 설치부, 지지반력벽 설치부의 작업순서도로서, 조립식 판넬(도 8 참조)의 4 가지 형태를 이용하여 각기 적층한다.

도 8(a)는 하단 조립식 판넬 상세도이고, 도 8(b)는 연결부 상단판넬의 상세도이고, 도 8(c)는 연결부 하단부 상세도이며, 도 8(d)는 파력발전기의 받침대 조립판넬이고, 도 9 은 강관 지지대 상세도인 것이다.

먼저, 중기 양생한 철근 콘크리트로 제작 사용하며, 판넬의 크기는 높이 2 m, 길이 10 m, 폭 80 cm 자중이 50 톤을 넘지 않게 사용하는 것이 바람직하며, 조립식 판넬 양단에는 원형부분(415)의 곡선의 형태는 근입강관 말뚝의 원주와 동일하게, 그 길이는 말뚝 원주의 1/4 이하로 한다.

상기 원형부분(415)은 해저면 설치시 상부에서부터 말뚝을 타고 내려가서 떠밀림을 방지하여 상, 하부 체결이 용이하고, 외부 파력에 대해 말뚝을 지지대로 지탱할 수 있으므로 파력에 대한 대응력을 높이는데 그 목적이 있다.

상기 하부후팅 상단부에 도 8 (a)에 도시된 바와 같이. 하단 조립식 판넬을 차례대로 점층식으로 쌓아 올리며 3 ∼ 5 단 사이에 조립식 판넬간의 요동을 막고, 각지지 말뚝간 지지를 할 수 있는 지지대로서 말뚝 보강 지지대(303, 도 9 참조)를 설치한다.

도 8(a)에 도시된 하단 조립식 판넬(425)에는 상부걸쇠(413)와 연결부 거치부분(414) 좌우측 반원형 부분(415), 그리고 반 원형부분 연결고리 (411)와 상하 연결고리(412)로 구성되고 있다. 여기에 통수로(435)와 격자망(436)이 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기 말뚝 지지대(303)의 하단은 도 8(b)에 도시된 바와 같이, 말뚝 지지대(303)의 연결부 하단 판넬(424)을 설치하며, 그 속에 말뚝 지지대(303)를 티타늄이나 내해성이 강한 스테인레스 도금강을 사용하며, 피복의 두께는 0.4 mm 정도면 50 년 내구성과 충분한 내식성을 가져 재료비를 절감할 수 있다. 이때 통수구의 직경은 500 m/m, 격자망의 크기는 가로, 세로 100 m/m로 한다.

도 8(b)에 도시된 연결부 거치부분(414)의 조립식 판넬 상단부(423)와 연결부 거치부분(414)의 조립식 판넬 하단부(424), 그리고 각각의 말뚝 지지대 연결부 거치부분(417)로 구성되어져 있다. 여기에 통수구(435)와 격자망(436)이 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기와 같이 하단 조립식 판넬과 연결부 하단 판넬을 결합한 강관지지대(303)의 조립이 끝난 다음, 도 9 에 도시된 바와 같이 연결부 상단판넬(423)을 말뚝 지지대 연결대 거치부분(417)에 잘 맞을 수 있도록 적재한다.

도 8(c)에 도시된 연결부 상단판넬(423)에는 상부걸쇠(413)의 조립식 란넬 상단부(427)와 하부 연결부 거치부분(414)의 조립식 판넬 하단부(428), 말뚝 지지대 연결부 거치부분(417)로 구성되어져 있다. 상기 연결부 하단 상판 판넬에도 반 원형부분 연결고리(411)와 상하 연결고리(412), 통수구 (435), 격자망(436)이 구성되어져 있다.

한구간씩 - 한구간은 말뚝 지지대까지의 적재 - 적재가 끝나면 와이어를 연결고리(412)에 끼워 넣어 조립식 케이슨 연결고리(607)까지 넣어 상하로 인장 체결하며 원형부분 원형 연결고리(411)끼지 결속한다.

도 2 에 도시된 지지반력벽(439)과 파력 발전기(104)의 거치부분 구간은 통수구가 없는 조립판넬을 같은 4 가지의 형태로 제작 사용한다.

즉, 도 8(d)에 도시된 바와 같이, 요철형태의 파력발전기 받침대 조립판넬(433)은 다수의 상하연결고리(412), 3 군데의 상부 걸쇠(413) 및 원형부분(415)으로 구성되어져 있다. 따라서, 상기 받침대 조립판넬(433)은 도 8(a) - 도 8(c) 와 같이 3 가지 결합부의 형태로 제작 사용할 수 있고, 같은 조립 방법으로 적층 조립한다.

도 7(c)에 도시된 바와 같이, 쇄석 집중 투하장비(304)를 사용하여 포설하고자 하는 지점에 쇄석(306)을 굴삭기(305)를 사용 투하함으로, 기존의 포설시 생기는 투입 할증량을 줄일 수 있다.

이때 사용되는 투하장비(304)는 신규 제작도 가능하나, 현장 타설말뚝 시공용으로 사용하고 있는 케이싱 오실레이터(oscillator)의 좌, 우, 상하용 유압 실린더와 클램핑(clamping)실린더를 사용하여 낙하지점을 조정할 수 있으며, 사용되는 투하용 파이프(307)는 직경 1.500 ∼ 2,000 m/m사이의 케이싱 3 m ∼ 6 m 짜리를 조합 연결하고 탈. 부착하여 이용 길이를 조절 사용하면 된다. 상기 쇄석의 직경은 1.5 m 이하여야만 한다.

상기 쇄석(306)의 투하 시점은 구역별로 하단 조립식판넬(425), 연결부 하단판넬(424) 및 연결부 상단판넬(423)을 결합한 말뚝간 지지대(303)의 조립이 끝나고, 각각 받침대 조립판넬(433)은 전면 현장타설 말뚝(416)에서 설치되어 후면 연결부 판넬 및 연결부 상단판넬과의 결합을 실시하면 된다.

구역내의 충진된 토사의 유출을 막기 위해서 각 조립식 판넬 상단부(427)에는 상부걸쇠(413), 하단부(428)에는 연결부 거치부분 (414), 안쪽 원형부(415)에는 그 가장자리 전체를 무독성 발포스폰지(E.V.A)중 운동화 밑창소재를 선택 제작하여 접합시키며 이는 육상에서 부착한다.

그 조립이 먼저된 구역부터 실시하며, 그 구역은 지지 반력벽(439)을 제외한 전구간에 실시한다. 이렇게 투하가 끝나면 도 7(d)와 같이 사석 고르기 장비(308)나 수중 진동로울러로 평활 작업을 한다.

따라서, 매립 지역을 구분하여 구열별로 도 8 에 도시된 조립식 판넬을 순차적으로 쌓아서 도 9 에 도시된 강관 지지대로 완성시키고, 쇄석(306)을 투하하되 제일 처음에는 직경이 큰 것부터 그 다음에는 직경이 작은 것 순으로, 직경 15 mm까지 3 ∼ 4차례 실시하여 큰 쇄석(306) 사이의 공간을 채워 파력에 의한 격실내에 골재의 유동을 감소시킨다.

이때 파력발전기(104) 설치부분은 토사와 함께 번갈아 도 11(a) 에 도시된 쇄석 및 토사를 버림콘크리트 타설부(453) 하단까지 충진하고, 연결부 상단 판넬(424)상단부분까지 버림콘크리트를 타설한다. 그 후 도 9 에서 파력발전기 받침대용 말뚝지지대(434)의 철근망연결부(452)와 철근망 연결판(451)이 조립된 말뚝 지지대와 도 11(b)에 도시된 파력발전기 받침대용 철근망(430)을 연결판(451)끼리 맞추어 볼트와 넛트를 체결하여 조립하며, 이때 말뚝 지지대 세로 연결대(418)과 철근망 걸쇠부(445)가 잘 맞도록 한다.

상기 철근망 설치 높이는 도 11(a)에 도시된 철근망 거치부(454)의 부분 상단까지 하며, 그 후 파력발전기 실린더실을 설치할 매트(mat) 콘크리트를 철근망거치부 위의 콘크리트 타설부(455)까지 타설하며 연결부 상단판넬 (423)의 상단까지 1 m 정도는 남겨두어 파력발전기(104 : 도 11(c) 참조)가 그 속에 들어 갈수 있도록 한다.

상기 파력발전기(104)를 설치한 다음 상, 하연결고리(412)에 와이어를 조립식 케이슨 연결고리(607)까지 끼워 넣고, 가로는 조립식 판넬 원형부분 연결고리(411)까지 끼워 넣어 유압실린더로 인장하여 와이어 소켓으로 체결한다.

도 9 는 강관지지대의 상세도로써, 하부후팅(101)상에 타설된 6 개의 현장타설 말뚝(416)은 축조 구조물로써 강관지지대의 상세도에 있어 하단 조립식 판넬(425), 연결부 하단판넬(424) 및 연결부 상단판넬(423)을 결합한 말뚝간 지지대에서 말뚝 지지대 세로 연결판(418), 바깥쪽 말뚝 지지대 원형부분(419), 안쪽부분의 말뚝 지지대 원형부분 (420)와; 말뚝 지지대 가로 연결대(421)와 말뚝 지지대 연결부(422), 조립식 판넬 상단부의 거치부분(417) 조립식 판넬 하단부의 거치부분(417, 414)을 이용하여, 다시 하단 조립식 판넬(425), 연결부 하단판넬(424) 및 연결부 상단판넬(423)을 결합할 수 있거나 다른 하부후팅(101)상에 설치할 수 있다.

결합부분 요철형태로 전면 적층의 받침대 조립판넬(433)은 말뚝지지대(434), 파력발전기 받침대철근망 연결판(451) 및 받침대보강용 철근망 연결부(452)로 구성되어져 있다.

상기 말뚝지지대에서는 체결하기 위해 말뚝지지대 연결구멍(410)이 형성되어 있고, 쇄석(306)이 적재되는 하부후팅(101)상의 판넬(425 - 423)에는 다수개의 연결고리(607)와 견인 및 연결고리(606), 다수개의 상하 연결고리(412)와 원형부분 연결고리(411)가 각기 형성되어 와이어로 고정시킬 수 있도록 구성되어 있다.

상기 받침대 조립판넬(433)에서도 다수개의 상하 연결고리(412)와 원형부분 연결고리(411)가 각기 형성되어 와이어로 고정시킬 수 있다.

도 10 은 파력 발전기 거치부, 지지 반력벽, 인공어초 설치부 및 캡 비임 및 상판의 설치도이고, 도 11 은 파력발전기 및 받침대 케이슨 및 철근망, 인공어초(도 11(d)), 파력발전기(도 11(c))의 상세도이다.

먼저, 도 5(c)에 도시된 바와 같이, 지지반력벽(439) 철근망을 사용하게 되는 바, 이는 H 비임(401)에 철판(431)과 철근(402), 그리고 앵글(404)과 철근망 연결구멍(432)이 구성되어져 있다.

그 후에 지지 반력벽(439)에 사용되는 철근망은 부식을 방지하기 위한 아연 도금된 철근을 사용할 수 있으나, 경제적인 문제를 고려할 때 에폭시 코팅된 철근(402)을 사용하며, 코팅의 두께는 150 ㎛ 정도로 한다.

도 10(a)에 도시된 크레인(201)의 지지 반력벽 철근망(429)에서 보는 바와 같이, 한 구간씩 - 한 구간은 지지대와 지지대간의 크기 - 의 크기로 만들되 그 가장자리는 H 비임(401)으로 직사각형 형태로 제작하고, 그 중간에 앵글로 보강지지대를 좌, 우로 넣어 만든 후 철근(402)을 철판(431)에 용접하여 부착시키며, 그 상부와 하부는 철근망 연결구멍(432)을 낸 철판(431)을 용접 부착한다.

이때 철판(431)의 두께는 15 mm 이상을 사용한다. 상기 철근(431)의 조립방법은 제일 하단에 들어갈 지지반력벽 철근망(429)을 크레인(201)으로 들어서 조립식 판넬(301)에 거치한 후, 그 위에 다음 철근망(429)을 들어 올려 철근망 연결구멍(432)끼리 맞춘 후 고강도 볼트와 너트를 사용하여 체결하고 내리며 차례로 조립하여 하부후팅(505) 상단에 안착시킨다.

상기 지지 반력벽(439)은 육상에서 지하 흙막이용벽이나 차수벽으로 많이 사용되고 있는 연속벽(slurry wall) 공법의 장점 중 철근망 근입과 콘크리트타설 방법을 도입 시공한다.

연속벽 공법과 다른점은 안내벽(guide wall)과 트렌치(trench)가 형성되지 않으므로 안정액 사용액관리가 필요없고, 연결부(joint)처리가 불필요하다는 점, 굴착 및 수직도 관리가 필요없다는 점을 들수 있다.

본 발명의 공법의 장점중 하나는 조립식 판넬 조립 자체가 벽체의 형상을 이루고 자체 자중과 말뚝 지지대 연결이 거푸집 및 보강지지대가 되므로, 콘크리트 타설시 거푸집 설치 한계로 인한 콘크리트 타설 높이제한, 타설횟수 연장 및 그에 대한 거푸집보강 설치, 해체 공종이 불필요하며, 단면 강성이 강한 철근콘크리트 벽체의 현장타설 공법으로 제체가 타공법에서 사용되는 부재를 서로 연결하는 번거러움과 시공상의 문제를 해결할 수 있는 방법으로 시공되므로, 하부후팅 조립체가 안착된 상태에서 기반암에 연결되어 일체화되는 구조적 강점을 지니고 있다.

또한, 내항이 해수유통보다 정온유지를 우선시하는 액화 천연가스 저장시설이라면, 인접 통수로 구역을 같은 방법으로 철근 콘크리트 벽체를 조성하면 어떤 환경 외력에도 대응 가능한 우수한 방파제라 할 수 있다.

도 10(b)에 도시된 해상 콘크리트 작업선(210)과 트레미파이프(209)를 이용하여 콘크리트 타설을 하며 철근 콘크리트 벽체를 조성함으로 파력을 상쇄시킴과 동시에 제체의 구조적 안정성을 확보하는데 있다. 지지 반력벽체의 두께는 지지말뚝의 직경 1.5 ∼ 2 배인 3 ∼ 4 m 정도로 한다.

이때 사용되는 콘크리트는 동결, 융해 저항성이 강하고 황산염 공격을 감소시키는 플라이에쉬와 같은 포졸란이 함유된 시멘트 함량이 385 - 565 kg/㎥짜리의 포틀랜트 시멘트나 ASTM type-Ⅱ 시멘트를 사용한다.

상기 철근망(429)의 지지 반력벽(439) 작업이 끝나면 파력 발전기 거치부에 조립식 판넬(433)위의 받침대(430), 보강용 철근망을 도 11에 도시된 바와 같이 철근망 걸쇠부(445)를 말뚝 지지대 세로 연결대(418)위에 잘 맞춘 다음 파력 발전기 받침대의 철근망 연결판(451)끼리 볼트와 넛트를 사용하여 결합한다.

이와 같이 철근망 조립이 끝나면 받침대 콘크리트 타설부까지 트레미 파이프(209)를 이용하여 콘크리트를 타설한다(도 10(b) 참조).

기 제작된 파력 발전기 실린더실을 콘크리트 타설면위에 거치한 뒤 상하 연결고리(412)와 상부 및 옆면에 있는 와이어 연결고리(227)에 와이어를 끼워 넣고 상. 하. 좌. 우 방향으로 인접 연결고리와 인장 결속한다.

도 11(c)에 도시된 파력 발전기(104)의 종류에는 진동수주형과 월파형 2 가지가 있으며, 파랑에너지 변환 효율이 용이하고 파고의 크기에 관계없이 에너지 취득이 가능한 진동수주형 설치를, 예컨데 진동수주형은 유수실과 터어빈을 회전시키기 위한 공기순환실이 먼저 확보되어야 한다.

상기 파력 발전기(104)를 가동시키기 위한 파력을 획득하기 위해 어느 일정한 수심을 필요로 하며, 그 조건에 맞는 지역에 설치시 잠함의 깊이 또한 어느 정도의 깊이를 유지하기 위한 체적과 설치를 위한지지 수단이 필요한 것이다.

이에 따른 시설 공사를 할 필요없이 본 발명의 공법 제체 구축시 약간의 추가 공정만 가미하면 설치가 가능한 것이다.

상기 파력 발전기(104)의 설치가 끝나면, 도 2 와 같이 통수로 구역 전면에 크레인(201)을 이용하여 인공어초(108)를 조립식 판넬 전면에 부착 수직으로 설치한다.

설치 높이는 수면위 육안으로 식별될 수 있는 위치까지만 적재(이는 선박의 충돌을 방지하기 위한 충돌 방지턱 역할을 수행하기 위함이다), 도 11(d)에 도시된 인공어초(108)의 상하 연결고리(443)와 좌, 우 연결고리(444)에 와이어(611)를 끼워 넣고, 상하는 제일 상부에 위치한 조립식 판넬(109) 상단 연결고리에서부터 조립식 케이슨 연결고리(607)까지 좌우는 좌, 우측에 설치된 현장 타설말뚝(416)의 원형부 조립식 판넬 연결고리에 각각 넣어 유압실린더로 인장하여 체결하며 와이어 소켓으로 결속한다.

이는 입사파의 집중력을 분산시켜 파력을 감쇄시킴과 동시에 반사파로 인한 중복파가 발생할 수 있는 여지를 대폭 감소시킬 수 있는 소파기능을 수행함과 동시에, 지금까지 인공어초(108) 포설시 가장 큰 난제인 수심대별 포설을 위한 숙제도 해결됨과 동시에 다양한 어패류의 증식을 기대, 인근 어장의 수산업 증대에도 크게 기여할 수 있다.

상기 인공어초(108)까지의 설치가 끝나면, 도 10(c)와 같이 현장타설 말뚝(416)과 지지 반력벽(439) 상부의 두부를 정리하고, 각 말뚝과지지 반력벽체간의 철근, 콘크리트, 캡 비임(310)을 설치하여 일체화시키며, 측방향(수평 방향)의 휨모멘트와 편심하중을 감소시켜 지지말뚝의 두부의 손괴, 변형을 예방함과 동시에 구조물 전체를 안정화시키며, 상재하중을 균등하게 연직 방향으로 전달시켜 기반암과 하부후팅(505)을 통한 해저면에 전달시킴으로 부등침하를 예방할 수 있다.

상기 캡 비임(310)위에 다시 도 10(d)와 같이 상판(마루판 : 311)을 설치한다. 통상의 방파제 상치 콘크리트(마루판 : 311)는 케이슨과 커튼월식, 사석식 공히 반사파에 의한 반복파로 인한 제체 저변에 부분 침식이 일어나므로, 이에 대한 대책으로 방파제 외측에 설치된 커튼월과 배후벽사이에 유수실을 설치한다.

그 밑에 통수로를 확보하거나 유공 케이슨을 설치한 형상의 해수 교환식 반사파 저감 공법을 사용하고 있으나, 본 발명의 공법에서는 구간별 전 구역이 수심대별 통수로 역할을 수행하도록 되어 있음으로 별도의 해수 교환시설이 필요없다.

큰 파랑 내습시 커튼월일 경우 방파판 간의 결속이 흐트러지거나, 사석식일 경우 피복석의 손실로 인한 제체 전체의 미세한 균열로 인한 마루판(311)이 균열되는 등의 여지가 있으나, 상기와 같은 캡 비임(310)을 설치함으로 각 지지말뚝과 지지 반력벽이 일체화됨으로 인해 상기와 같은 우려에 대응할 수 있다.

상기 상판(마루판 : 311)의 그 여유 공간은 도 1 에 도시된 태양광 집전판(103)을 설치하고, 집전 면적이 부족할 때 마루턱(120)위에 추가 설치함으로, 태양광 발전시 가장 큰 애로요인중 하나인 집전판 설치시설 및 부지 확보 문제를 해결할 수 있다.

상기 마루턱(120) 후면에 말뚝 지지대와 연계해 풍력 발전기의 타워를 설치함으로, 상기 풍력 발전기(102)의 회전력과 양력을 충분히 감당할 수 있다.

방파제 설치 지역 권역내 소요되는 전력량이 부족할 시에는 도 1 와 같이 독립 풍력발전 기능(105)을 추가 설치하여 방파제 구축시 같은 공법으로 설치할 수 있는 바, 시설 공사시 병행 작업을 함으로 시간적, 공간적, 경제적 절감을 기할 수 있다.

이 독립형 풍력 전기 주변에는 인공어초(108)를 설치함으로, 형태적 특성에 따라 공간 구성비가 높은 인공어초(108)를 설치시 파랑 및 조류에 영향을 받아 한 장소에 겹쳐지면서 군집을 이루는 현상이 발생, 세굴에 의한 매몰과 자중에 의한 침하발생으로 어초의 공용적이 감소, 어초의 기능이 감소되어 어족자원의 위집이나 흐름을 자극하는 기능이 떨어지는 것을 예방할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 채택하여 해저 지형조건의 여러 가지 제약요건을 극복하고 보다 폭 넓은 입지를 선정할 수 있으며, 구역별로 블록을 정해 매립하여 통수로 부분을 설정하고 제체 전면부에 파력 발전기 거치대 부분을 돌출시켜 입사파 파력의 첨두 부분을 분할시켜 집중력을 감소시킴과 동시에, 입사파의 흐름을 분리하여 소파기능을 수행하는 인공어초를 설치함과 파력발전기 배출수의 와류를 이용, 접근 파랑에 대한 반사파를 저감시키는 동시에 그 흡인력을 이용, 일방향 와류세기를 최대화, 해수 흡출효과를 극대화하여 용승류 작용을 유발시켜 해수유통 원할을 기할 수 있다.

본 발명은 철근 콘크리트로 지지반력벽을 현장타설 벽체로 구축함으로 파력에 대한 반력과 구조체 전체의 안정성을 증진시킬 수 있고, 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용함으로 매립 지역의 기초부분은 기반암과 접속되어 있으므로, 매립으로 인한 액상화, 압밀침하, 부등침하등 연약지반 생성 및 이에 대한 보강 처리 및 치환 공정이 불필요하다.

또한 수심 80m(산업잠수부 투입 가능 심도)까지 시설 작업이 가능하므로 입지 선정의 폭이 확대될수 있다.

본 발명은 제체 외부에 인공어초를 수직으로 부착 시설함으로 어초의 공용적 감소를 막아 어초의 기능저하를 방지하고, 다양한 생태계의 서식처를 제공하여 인근어장의 수산 자원 증식을 도모하므로 민원 해소에 기여할 수 있다.

본 발명의 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제의 축조구조물은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형을 할 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다.

따라서, 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허 청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

101: 하부 후팅(footing)
102: 풍력발전기
103: 태양광 집전판
104: 파력발전기
105: 독립풍력발전기
106: 송전관
107: 송전탑
108:: 인공어초
109: 조립식판넬
110: 작업구
111: 태양광 발전실
112: 풍력발전기 받침판넬
113: 파력 인입구
114: 풍력발전기 타워(tower)
115: 타워크레인
116: 조명등
117: 자재창고
118: 계류장
119: 출입구
120: 마루턱
121: 해수면
122: 가두리양식장
201: 크레인
202: 바지선
203: 해저면
204: 해저침전물
205: 크람쉘버켓
206: 조립식케이슨
207: 쟈켓
208: 유도강관
209: 트레미파이프
210: 해상콘크리트 작업선
211: 근입강관
212: 바이브로 햄머
213: R.C.D비트
314: 굴착면
215: R.C,D파워팩
216: R.C.D 장비
217: 철근망(현장타설 말뚝용)
218: 굴착토 운반선
219: 콘크리트 타설부분
220: 천공기(그라우팅용)
221: 시멘트 주입기
222: 주입압
223: 그라우팅 단면구역
224: 주입방향
225: 콘크리트 주입호스
226: 붓싱 로울러
227: 와이어 연결고리
228: 원형 구멍
229: 1차 콘크리트 타설면
230: 집토탱크
231: 유도강관 보호대
232: 그라우팅파이프 보호대
301: 조립식 판넬
302: 조립식 판넬 원형부분
303: 말뚝보강 지지대
304: 쇄석집중 트하기
305: 굴삭기
306: 쇄석
307: 투하용 파이프
308: 사석고르기 장치
309: 두부정리면
310: cap beam
311: 상판 (마루판, 상치 콘크리트)
312: 레미콘 차량
401: H-beam
402: 철근
403: 그라우팅용 파이프
404: 앵글
405: 연결지지대
406: 넛트
407: 볼트
408: 와샤
409: 연결부
410: 말뚝지지대 연결구멍
411: 원형부분 연결고리
412: 상.하.연결고리
413: 상부걸쇠(key)
414: 연결부 거치부분(home)
415: 원형부분
416: 현장타설말뚝
417: 말뚝 지지대 연결대 거치부분
418: 말뚝 지지대 세로 연결대
419: 말뚝 지지대 원형부분 (바깥쪽)
420: 말뚝 지지대 원형부분 (안쪽부분)
421: 말뚝 지지대 가로 연결대
422: 말뚝 지지대 연결부
423: 말뚝 지지대 연결부 상단판넬
424: 말뚝 지지대 연결부 하단판넬
425: 하단 조립식 판넬
426: 쟈켓 연결 지지대
427: 조립식 판넬 상단부
428: 조립식 판넬 하단부
429: 철근망(지지 반력벽용)
430: 철근망(파력발전기 받침대용)
431: 철판
432: 철근망 연결구멍
433: 파력발전기 받침대 조립식 판넬
434: 파력발전기 받침대용 말뚝 지지대
435: 통수구
436: 격자망(grate)
437: 외해→내해 유입수
438: 내해→외해 배출수
439: 지지반력벽
440: 파력발전기 해수 배출구
441: 공기 인입구
442: 공기 배출구
443: 인공어초 상하 연결고리
444: 인공어초 좌우 연결고리
445: 철근망 걸쇠부
446: 터빈 와류에 의한 배출수
447: 매립부
448: 파력발전기 설치부
449: 인공어초 설치부
450: 지지반력벽 설치부
451: 파력발전기 받침대 철근망 연결판
452: 받침대 보강용 철근망 연결부
453: 버림 콘크리트 타설부분
454: 파력발전기 받침대 철근망 거치부
455: 파력발전기 받침대 콘크리트 타설부
501: 매립부분
502: 통수부분
503: 조류의 흐름
504: 송전관 연결부
505: 하부 후팅
506: 크램핑 유압실린더
507: 좌,우 유압실린더
508: 상,하 유압실린더
509: 지지반력벽 상부 철근망
510: 지지반력벽 하부 철근망
601: 숫조립식케이슨
602: 암조립식케이슨
603: 원형구멍
604: 샌드펌프
605: 공기압주입구
606: 견인 및 연결고리
607: 연결고리
608: 공기압
609: 숫케이슨 연결부
610: 붓싱로울러
611: 와이어
612: 모서리케이슨
613: 양수호스
614: 송전관
615: 파이프 연결 후렌지(flange)
616: 후렌지 연결구멍
617: 강관 절단부
618: 강관내 콘크리트 타설부
619: 송전관 방침대 콘크리트 타설부
620: 전선
621: 고무팻킹
622: 송전관 말뚝부분 조립식 케이슨
623: 송전관 거치대 부분 조립식 케이슨
624: 숫 조립식 케이슨 연결부
625: 암 조립식 케이슨 연결부

Claims (8)

1. 독립후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부후팅을 1 차 콘크리트 타설하고;
   지지말뚝을 RCD 장비를 이용하며 기반암까지 굴착하여 접속시켜 상기 하부후팅상에 다수개 현장타설말뚝을 2 차 콘크리트 타설하며;
   해당 매립지역을 구분하여 구역별로 말뚝 보강지지대에 조립식 판넬을 쌓아 그 내부를 쇄석 및 토사를 충진시켜 그 적재물을 늘리고;
   요철형태로 받침대 조립판넬을 상기 조립식 판넬이 적층된 다수의 현장타설 말뚝사이에서 전면으로 적층시키는 축조구조물에서,
   상기 현장타설 말뚝을 기준으로 한 구역은 파력 발전기가 적층된 받침대 조립판넬위에 설치되고, 또 지지반력벽이 설치되며 인접구역은 해수를 유통시킬 수 있는 통수구와 격자망이 나있는 조립식 판넬을 설치하면 그 전면에 다수의 인공어초가 적층되고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 파력발전기에는 작업구, 파력인입구, 공기 인입구와 공기배출구가 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 요철형태로 전면 적층의 받침대 조립판넬과 말뚝 지지대에서는 체결하기 위해 말뚝지지대 연결구멍이 형성되어 있고, 쇄석이 적재되는 하부후팅상의 다수 조립 판넬에는 다수개의 연결고리와 견인 및 연결고리, 다수개의 상하 연결고리와 원형부분 연결고리가 각기 형성되어 와이어로 고정시키며, 상기 받침대 조립판넬에도 다수개의 상하 연결고리와 원형부분 연결고리가 각기 형성되어 와이어로 고정시키는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
4. 직접기초방식중 독립후팅 기초방식에 조립식 케이슨의 현장타설 말뚝공법을 적용하여 해저면에 하부후팅을 설치함으로 조립식 케이슨과 자켓에 1 차 콘크리트 타설하고;
   근입강관을 유도강관내에 집어넣고 바이브로 햄머를 장착하여 요동 압입시키고, 이렇게 압입이 끝나면 RCD 파워팩을 이용하여 RCD 장비를 장착하며, RCD 비트를 이용하여 기반암 소정의 깊이까지 굴착하고;
   하부후팅 보강용 철근망을 콘크리트 타설면에 거치한 후 쟈켓과 연결 조립하고, 트레미파이프를 이용하여 굴착공내 콘크리트 타설을 하며, 그 후 근입강관과 유도강관사이의 빈공간 속채움과 콘크리트 타설면부분 상판에 2 차 콘크리트를 타설하여 조립식 케이슨의 상단 부분과 맞추고;
   상기 2 차 콘크리트 타설부분사이에서 천공기를 이용하여 1 차 콘크리트 타설된 조립식 케이슨의 그라우팅용 파이프을 통해 기반암까지 굴착하고, 시멘트주입기를 사용하여 주입압을 이용함으로써 그라우팅 단면구역을 고결화시키며;
   매립지역을 구분하여 구역별로 말뚝 보강지지대에는 하단 조립식판넬, 연결부 하단판넬 및 연결부 상단판넬을 결합한 조립식 판넬을 쌓아 그 내부를 쇄석 및 토사를 충진시켜 그 적재물을 늘리고;
   요철형태로 받침대 조립판넬을 상기 조립식 판넬이 적층된 다수의 현장타설 말뚝사이에서 전면으로 적층시키는 축조구조물에서,
   상기 현장타설 말뚝을 기준으로 한 구역은 파력 발전기가 적층된 받침대 조립판넬위에 설치되고, 또 지지 반력벽이 설치되며 인접구역은 해수를 유통시킬 수 있는 통수구와 격자망이 나있는 조립식 판넬을 설치하면 그 전면에 다수의 인공어초가 적층되고 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 지지반력벽을 타설하기 위해 지지반력벽 철근망을 사용하게 되고, 상기 철근망은 H 비임에 철판과 철근, 그리고 자켓 연결지지대와 철근망 연결구멍이 구성된 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 파력발전기 설치부분은 토사와 함께 번갈아 쇄석 및 토사를 버림콘크리트 타설부 하단까지 충진하고, 연결부 상단 판넬 상단부분까지 버림콘크리트를 타설하고;
   그 후 파력발전기 받침대용 말뚝지지대의 철근망연결부와 철근망 연결판이 조립된 말뚝 지지대와 파력발전기 받침대용 철근망을 연결판끼리 맞추어 볼트와 넛트를 체결하여 조립하며, 이때 말뚝 지지대 세로 연결대와 철근망 걸쇠부가 잘 맞도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 철근망 설치 높이는 철근망 거치부의 부분 상단까지 하며, 그 후 파력발전기 실린더실을 설치할 매트 콘크리트를 철근망 타설부의 부분까지 타설하며, 연결부 상단판넬의 상단까지 1 m 정도는 남겨두어 파력발전기가 그 속에 들어 갈도록 한 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.
8. 제 4 항에 있어서,
   상기 인공어초까지의 설치가 끝나면 현장타설 말뚝과 지지 반력벽 상부의 두부를 정리하고, 각 말뚝과지지 반력벽체간의 철근, 콘크리트, 캡 비임을 설치하여 일체화시키며, 상기 캡 비임위에 다시 상판(마루판)을 설치한 것을 특징으로 하는 파력발전기를 갖춘 반투과성 방파제 축조구조물.

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