KR20160144182A - 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법 - Google Patents

해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법 Download PDF

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Abstract

해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체에 관한 것으로, 갯벌의 연약지반에 관입되도록 일정 길이로 형성된 파일; 상기 파일의 상면에 설치되며, 상부의 층으로 올라갈수록 콘크리트 블록의 개수가 점차적으로 증가되는 무리 콘크리트 블록; 상기 무리 콘크리트 블록 사이에 안착되며, 상기 콘크리트 블록의 각각의 층에 대응되게 형성되는 콘크리트 슬래브를 마련하여 연약지반의 갯벌 등에 해양구조물 또는 매니폴드 등을 안정적으로 설치할 수 있으며, 다수의 무리 콘크리트 블록을 설치하여 해양플랜트의 크기 등에 관계없이 설치할 수 있고, 해양플랜트의 하중과 무리 콘크리트 블록에 의해 지반의 반력이 평형을 이루어 안정되게 설치된 상태를 유지할 수 있고, 다수의 무리 콘크리트 블록에 의해 파일의 설치 수량을 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법{Concrete Block Structure for Offshore Plant and Construction Method Thereof}
본 발명은 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 연약지반에 해양구조물, 매니폴드(manifold) 또는 BOP(Blow Out Preventer) 등을 안정적으로 설치할 수 있도록 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법에 관한 것이다.
일반적으로 해안이나 하천 등에 설치되는 해양플랜트와 같은 대형 구조물들은 이들 지역에 존재하는 연약층 또는 연약지반으로 인해 그 시공에 여러 가지 어려움이 따르게 된다.
연약층은 구조물의 침하 또는 부등침하를 초래하여 구조물의 안정성에 중대한 영향을 끼치므로 반드시 연약층의 지반개량을 필요로 하거나 기초구조물을 보다 안정되게 설치해야 되는 필요성이 있다.
연약층 개량방법으로서는 연약층 내부에 화학약품이나 기타 첨가제를 주입하거나 이를 교란시켜서 현장에서 고결 또는 고화시키는 화학적 처리방법과 연약층을 완전히 제거한 후 모래나 자갈 암석 등 양질의 토양이나 대체재료로 치환하는 치환방법 등이 사용된다.
그러나 이러한 방법들은 대체로 연약지반처리에 드는 비용이 높고 시공이 번거로우며 공사기간도 많이 소요된다.
특히 이러한 종래의 연약지반상의 해상구조물 축조기술은 시공 중에 태풍과 같은 강풍이 불어서 해상의 파도가 세지면 시공중의 구조물이 전도되거나 붕괴되어 위험에 직면하게 되며, 시공 중 구조물의 안전에 대한 적절한 대책이 마련되지 못하였었다.
또한 전술한 약품처리나 치환방법은 예외 없이 인근 지역에 유해물질이나 탁류에 의한 심각한 환경오염을 초래하여 인근어장을 파괴하거나 해양관광자원을 훼손하는 등 여러 가지 부작용을 초래하기도 한다.
한편 해양플랜트를 설치하기 위한 기초구조물로는 크게 4가지 타입이 사용되고 있다.
콘크리트 케이슨 타입(Concrete caisson type)은 제작 및 설치가 용이하여 초기 해상풍력발전 단지에 사용된 타입이다. 비교적 얕은 6~10m의 수심에서 사용 가능하며, 자중과 해저면의 마찰력으로 위치를 유지한다. 이때 콘크리트 케이슨 타입의 기초 직경은 12~15m이다.
모노파일 타입(Mono-pile type)은 현재 가장 많이 쓰이고 있는 해상풍력발전단지의 기초 방식으로서, 25~30m의 수심에 설치가 가능하다. 해저면에 대구경의 파일(pile)을 항타(Driving) 또는 드릴링(Drilling)하여 고정하는 방식으로 대단위단지에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
이때 모노파일 타입의 기초 직경은 4.5~5m이고 관입 깊이는 37m이다.
자켓 타입(Jacket type)은 현재 해상풍력 발전단지 보유국에서 많은 관심을 보이고 실증 중에 있는 타입으로 수심 20~80m에 설치가 가능하다. 이 타입은 자켓식 구조물로 지지하고 말뚝 또는 파일(pile)로 해저에 고정하는 방식이다.
상기 자켓 타입은 대수심 해양의 구조물로 신뢰도가 높은 편이며 모노파일(Mono-pile) 타입과 마찬가지로 대단위 단지 조성에 이용하는 경우 경제성이 좋다.
부유식 타입(Floating type)은 미래 심해상 풍력발전의 필수 과제라고 할 수 있고, 수심 40~900m에 설치가 가능하도록 하고 있다.
이와 같이 연약지반에 시공되는 기초구조물은 연약지반에 해양플랜트를 안정적으로 설치하기 어려울 뿐만 아니라 기초구조물의 시공에 비용이 과도하게 소요되며, 공사기간이 장기간 소요되는 문제점이 있었다.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '해상풍력발전기의 하이브리드 지지구조'가 개시되어 있다.
하기 특허문헌 1에 따른 해상풍력발전기의 하이브리드 지지구조는 대구경 강관파일 내부에 다수개의 소구경 강관파일이 배치되어 해저에 박힌 후에 빈 공간에 콘크리트가 타설 양생되고, 다수 개가 서로 인접하게 배치되어 복합말뚝군을 이루며, 해저 지지층에 고정되는 복합말뚝; 몸체 내부가 다수개로 균등 구획되고, 각 구획 부분에 상하 관통형으로 다수의 유통부가 마련되며, 상기 복합말뚝군과 소정간격 이격되는 외측에 방사상으로 배치되고, 해저에 위치되는 다수의 석션체; 상기 각 석션체의 유통부 상부에 각각 설치되는 다수의 흡입 및 배출펌프; 상기 각 흡입 및 배출펌프를 제어하는 컨트롤러; 이웃하는 석션체의 사이 및 각 석션체와 내부에 위치된 복합말뚝군 사이에 마련되는 브레이스;를 포함하고, 해상으로 솟아올라온 상기 복합말뚝의 상부에 해상풍력발전기의 하부가 지지되고 있다.
하기 특허문헌 2에는 '십자형 팽이부를 가지는 팽이파일'이 개시되어 있다.
하기 특허문헌 2에 따른 십자형 팽이부를 가지는 팽이파일은 연직하게 설치되며, 지반에 관입하여 박히는 기둥형상의 말뚝부와 상기 말뚝부의 상부에 일체로 형성되어 있는 팽이부를 포함하며; 상기 팽이부는 그 최상면이 십자형상을 가지고 있고, 상기 십자형상의 단면 모양을 유지하면서 상부에서 아래로 갈수록 단면적이 줄어드는 형태로 테이퍼져 있는 형상으로 이루어져 있다.
대한민국 특허 등록번호 제10-1342445호(2013년 12월 11일 등록) 대한민국 특허 공개번호 제10-2014-0077461호(2014년 6월 24일 공개)
그러나 종래기술에 따른 하이브리드 지지구조는 복합말뚝에 방사상으로 배치되는 다수의 석션체, 다수의 흡입 및 배출펌프, 컨트롤러 및 브레이스의 복잡한 구조로 이루어져 있고, 콘크리트의 양생, 배출펌프에 의한 석션 등의 공정을 거치게 되므로 공사 기간이 길어지는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무리 콘크리트 블록을 이용하여 해양플랜트를 안정되게 설치할 수 있는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 해양플랜트의 하중이 연약 지반으로 전이되어 해양플랜트의 지지력이 향상되는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 해양플랜트의 규모에 따라 무리 콘크리트 블록의 크기를 자유로이 설치할 수 있는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체는 갯벌의 연약지반에 관입되도록 일정 길이로 형성된 파일; 상기 파일의 상면에 설치되며, 상부의 층으로 올라갈수록 콘크리트 블록의 개수가 점차적으로 증가되는 무리 콘크리트 블록; 상기 무리 콘크리트 블록 사이에 안착되며, 상기 콘크리트 블록의 각각의 층에 대응되게 형성되는 콘크리트 슬래브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 무리 콘크리트 블록은 인접한 다른 콘크리트 블록과 결합되도록 돌기가 돌출 형성된 제1 결합블록; 상기 제1 결합블록의 돌기에 대응되는 홈부가 형성된 제2 결합블록을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 콘크리트 블록은 연약지반에 용이하게 침하되도록 중공으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 콘크리트 슬래브는 중공으로 이루어진 상부 층의 콘크리트 블록에 대응되도록 다수의 중공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 무리 콘크리트 블록은 하나의 콘크리트 블록으로 이루어져 제1 층을 형성하는 1층 콘크리트 블록; 상기 1층 콘크리트 블록의 상면에 적층되며, 다수의 콘크리트 블록으로 이루어져 제2 층을 형성하는 2층 콘크리트 블록; 상기 2층 콘크리트 블록의 상면에 적층되며, 다수의 콘크리트 블록으로 이루어져 제3 층을 형성하는 3층 콘크리트 블록;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법은 (a) 일정 길이를 갖는 파일을 연약지반에 시공하는 단계, (b) 상기 파일의 상면에 콘크리트 블록을 설치하는 단계, (c) 상기 연약지반에 시공된 상기 콘크리트 블록을 일정 깊이로 침하시키는 단계, (d) 상기 콘크리트 블록의 상면에 상기 콘크리트 블록보다 큰 크기의 콘크리트 슬래브를 설치하는 단계, (e) 상기 콘크리트 슬래브의 상면에 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (e) 단계 이후에 상기 (d) 단계와 (e) 단계의 반복에 의해 상기 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브를 순차적으로 설치하는 것을 특징으로 한다.
상기 (d) 단계에서, 상기 콘크리트 슬래브가 설치된 다음 상기 콘크리트 블록이 연약지반에 침하되도록 하중을 가하는 것을 특징으로 한다.
상기 (e) 단계에서, 상기 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브가 설치된 다음 상기 콘크리트 블록이 연약지반에 침하되도록 하중을 가하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법에 의하면, 연약지반의 갯벌 등에 해양구조물 또는 매니폴드 등을 안정적으로 설치할 수 있으며, 다수의 무리 콘크리트 블록을 설치하여 해양플랜트의 크기 등에 관계없이 설치할 수 있고, 해양플랜트의 하중과 무리 콘크리트 블록에 의해 지반의 반력이 평형을 이루어 안정되게 설치된 상태를 유지할 수 있고, 다수의 무리 콘크리트 블록에 의해 파일의 설치 수량을 줄일 수 있다는 효과가 얻어진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체를 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 콘크리트 블록을 보인 분해 입체도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체가 설치된 상태를 보인 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법을 단계별로 설명하는 공정도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체가 시공되는 단계를 순차적으로 보인 개략적인 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체 및 그 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체를 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 콘크리트 블록을 보인 분해 입체도이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체는 갯벌의 연약지반에 관입되도록 일정 길이로 형성된 파일(10); 상기 파일(10)의 상면에 설치되며, 상부의 층으로 올라갈수록 콘크리트 블록(21)의 개수가 증가되면서 적층되는 무리 콘크리트 블록(20); 상기 무리 콘크리트 블록(20) 사이에 안착되며, 상기 콘크리트 블록(21)의 각각의 층에 대응되게 형성되는 콘크리트 슬래브(26)를 포함한다.
본 발명에서 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체는 갯벌, 모래층, 점토, 실트 계열의 토질로 이루어져 침하발생과 측방변형이 이루어지는 연약지반에 설치되는 것으로, 연약지반 중에서도 갯벌로 이루어진 연약지반에 설치될 수 있다.
본 발명에서 해양플랜트는 자켓 플랫폼(jacket platform), 잭업 플랫폼(jack-up platform), 중력식 구조물 등의 고정식 구조물을 포함할 뿐만 아니라 이들 해양구조물과 함께 설치되는 매니폴드(manifolds), BOP(Blow Out Preventer), X-mas Tree, MDBT(Modular Dual Bore Tree) 등과 같은 구성요소를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명에서 해양플랜트는 해저에서 원유를 시추하는 해양구조물 및 이들 구성요소를 모두 포함한다.
이러한 해양구조물 및 해양구조물의 구성요소는 모두 지반에 안정된 상태로 설치되어야 하며, 본 발명의 콘크리트 블록 구조체는 연약지반인 갯벌 등의 연약지반에 해양구조물 또는 이의 구성요소가 안정되게 지지되도록 설치되는 기초구조물을 지칭한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 무리 콘크리트 블록(20)은 다수의 콘크리트 블록을 서로 결합한 것으로, 무리 콘크리트 블록(20)은 하나의 층을 형성하는 하나의 콘크리트 블록(21) 또는 하나의 층을 형성하는 다수의 콘크리트 블록(21)이 결합된 다수의 콘크리트 블록(21)을 총칭하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 무리 콘크리트 블록(20)은 하나의 층을 형성하는 하나의 콘크리트 블록(21), 다른 하나의 층을 형성하는 2개의 콘크리트 블록(21), 또 다른 하나의 층을 형성하는 4개의 콘크리트 블록(21)을 지칭할 뿐만 아니라 이들 다수의 층으로 적층된 모든 콘크리트 블록(21)과 이들 콘크리트 블록(21) 사이에 설치되는 콘크리트 슬래브(29)를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체는 일정 길이를 갖는 파일(10)이 마련된다. 상기 파일(10)은 통상의 것을 사용하므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
상기 파일(10)의 상면에는 다수의 층으로 이루어진 무리 콘크리트 블록(21)이 설치된다. 상기 무리 콘크리트 블록(20)은 다수의 층으로 이루어질 수 있다.
도 1에서와 같이, 무리 콘크리트 블록(20)은 하나의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 1층 콘크리트 블록(27), 2개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 2층 콘크리트 블록(28), 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 3층 콘크리트 블록(29)으로 이루어진다.
이와 달리 도시되지는 않았으나, 무리 콘크리트 블록(20)은 하나의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 1층 콘크리트 블록(27), 2개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 2층 콘크리트 블록(28), 3개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 3층 콘크리트 블록(미도시), 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 4층 콘크리트 블록(29)으로 이루어질 수 있다.
또 무리 콘크리트 블록(20)은 필요에 따라 1층에서부터 4층 또는 5층으로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 5층 이상으로 이루어질 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 콘크리트 블록(21)은 대략 사각 형상으로 이루어질 수 있으며, 콘크리트 블록(21)의 형상은 원형, 타원형, 삼각형, 오각형, 육각형 등으로 형성될 수 있다.
상기 콘크리트 블록(21)은 연약지반에 용이하게 침하될 수 있도록 중공의 형상으로 이루어진다. 즉, 콘크리트 블록(21)의 중공은 침하가 용이하게 이루어지도록 형성된다.
또 콘크리트 블록(21)은 다른 인접한 콘크리트 블록(21)과 용이하게 결합되도록 돌기(23)가 형성된 제1 결합블록(22)과 상기 돌기(23)에 대응되는 홈부(24)가 형성된 제2 결합블록(24)으로 이루어진다.
상기 제1 결합블록(22)에는 인접한 다른 콘크리트 블록(21)이 결합되도록 다수의 돌기(23)가 돌출 형성되며, 제2 결합블록(24)에는 제1 결합블록(22)의 돌기(23)와 대응되는 홈부(25)가 형성된다.
또한 콘크리트 블록(21)에는 다수의 층으로 적층되므로, 콘크리트 블록(21)이 서로 안정되게 안착되도록 상부에 적층되는 다수의 콘크리트 블록(21)과 동일한 형상으로 콘크리트 슬래브(26)이 구비된다.
즉, 콘크리트 슬래브(26)는 하부의 콘크리트 블록(21) 상면에 안착되며, 상부에 설치되는 다수의 콘크리트 블록(21)이 안착되도록 상부층의 콘크리트 블록(21)과 동일하게 형성된다.
아울러 콘크리트 슬래브(26)에는 중공의 콘크리트 블록(21)의 중공에 대응되게 하나 이상의 중공이 형성된다.
상기 콘크리트 슬래브(26)의 중공은 상부에 적층되는 콘크리트 블록(21)의 중공과 서로 대응되게 형성된다.
다음 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 결합관계를 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체가 설치된 상태를 보인 단면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체는 파일(10)의 상면에 콘크리트 블록(21)을 다수의 층 구조로 이루어진다.
상기 파일(10)은 일정 길이로 이루어지며, 파일(10)의 상면에는 하나의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진 1층 콘크리트 블록(26)을 고정한다. 이러한 1층을 형성하는 콘크리트 블록(21)에는 파일(10)이 고정되도록 대략 십(十)자 형상으로 리브를 형성한다.
즉, 파일(10)은 1층 콘크리트 블록(27)의 저면에 형성된 리브에 고정된다.
상기 1층 콘크리트 블록(27)의 상면에는 다수의 콘크리트 블록(21)이 지지되는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다. 콘크리트 슬래브(26)와 1층 콘크리트 블록(27)은 모르타르 등에 의해 접착될 수 있다.
상기 콘크리트 슬래브(26)의 상면에는 2층 콘크리트 블록(28)을 설치한다. 이때 2층 콘크리트 블록(28)은 2개로 이루어지며, 2개의 콘크리트 블록(21)은 1층 콘크리트 블록(21)의 상면에 양측으로 연장되어 설치한다.
다른 실시 예로써, 2층 콘크리트 블록(28)은 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어질 수 있다. 즉, 1층 콘크리트 블록(27)의 상면에는 2x2의 행렬로 이루어진 4개의 콘크리트 블록(21)을 설치하여 2층 콘크리트 블록(28)을 설치할 수 있다.
상기 2층 콘크리트 블록(28)의 상면에는 다수의 콘크리트 블록(21)을 지지할 수 있는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다. 이러한 2층 콘크리트 블록(28)과 콘크리트 슬래브(26)는 모르타르 등에 의해 접착 고정될 수 있다.
상기 콘크리트 슬래브(26)의 상면에는 다수의 콘크리트 블록(21)으로 3층 콘크리트 블록(29)을 설치한다. 상기 3층 콘크리트 블록(29)은 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어진다.
또 다른 실시 예로서, 3층 콘크리트 블록(29)은 16개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어질 수 있다. 즉, 2층 콘크리트 블록(28)의 상면에는 4x4의 행렬로 이루어진 16개의 콘크리트 블록(21)을 설치하여 3층 콘크리트 블록(29)을 설치할 수 있다.
즉, 2층 콘크리트 블록(28)과 3층 콘크리트 블록(29)은 동일한 개수의 행과 열로 설치될 수 있다.
도 1 내지 도 3에서와 같이, 1층 콘크리트 블록(27)은 하나의 콘크리트 블록(21)으로 이루어져 있고, 2층 콘크리트 블록(28)은 2개 또는 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어져 있으며, 3층 콘크리트 블록(29)은 4개 또는 16개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어져 있다.
이와 달리 다른 실시 예로써, 1층 콘크리트 블록(27)은 하나의 콘크리트 블록(21)으로 이루어지고, 2층 콘크리트 블록(28)은 2개 또는 4개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어지며, 3층 콘크리트 블록(29)은 3개 또는 9개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어질 수 있고, 4층 콘크리트 블록(미도시)은 4개 또는 16개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어질 수 있다.
즉, 각 층을 이루는 콘크리트 블록(27, 28, 29)은 상부로 적층되는 층수에 따라 콘크리트 블록(21)을 점진적으로 증가시켜 설치할 수 있으며, 필요에 따라 4~6층의 구조 또는 그 이상의 층수로 이루어질 수 있음은 물론이다.
이와 같은 3층 콘크리트 블록(29)의 상면에는 3층 큰크리트 블록(29)보다 큰 크기를 갖는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다.
도 3에서와 같이, 콘크리트 블록 구조체는 동일한 층수를 갖는 무리 콘크리트 블록(20)을 다수 개로 설치하여 해양구조물을 설치할 수 있으며, 도 1에서와 같이, 하나의 무리 콘크리트 블록(20)의 상면에 해양플랜트를 구성하는 매니폴드, BOP 등을 단독으로 설치할 수 있다.
이와 같이 설치된 콘크리트 블록 구조체는 강성이 낮은 연약지반에 설치되더라도 해양구조물 또는 매니폴드와 연약지반에 의한 하중이 서로 힘의 평형을 이루면서 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.
상기 연약지반에 설치된 파일(10)에는 선단저항하중(Tip Resistance load)과 주면저항하중(Frictional resistance load)가 가해지게 된다. 이러한 선단저항하중은 파일(10)의 선단에 가해지는 하중이며, 주면저항하중은 파일(10)의 주면에 가해지는 하중으로 인해 파일(10) 및 무리 콘크리트 블록(20)으로 가해지게 된다.
도 3에서와 같이, 파일(10) 및 무리 콘크리트 블록(20)에는 해양구조물 또는 매니폴드, BOP 등의 하중이 지반으로 가해지게 되고, 지반에서는 하중에 대한 반력으로 깊은 기초인 파일(10)에 선단저항하중과 주면저항하중이 가해지게 된다.
또 무리 콘크리트 블록(20)에는 파일(10)의 선단저항하중과 주면저항하중 및 지반의 반력인 접촉면 수직저항력과 접촉면 수평저항력이 가해지게 된다.
즉, 해양구조물, 매니폴드 등의 해양플랜트의 하중과 파일(10) 및 무리 콘크리트 블록(20)에 가해지는 반력은 평형을 유지하게 되어 해양플랜트가 설치된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법을 단계별로 설명하는 공정도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체가 시공되는 단계를 순차적으로 보인 개략적인 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법은 (a) 일정 길이를 갖는 파일(10)을 연약지반에 시공하는 단계(S10), (b) 상기 파일(10)의 상면에 콘크리트 블록(21)을 설치하는 단계(S20), (c) 상기 연약지반에 시공된 상기 콘크리트 블록(21)을 일정 깊이로 침하시키는 단계(S30), (d) 상기 콘크리트 블록(21)의 상면에 상기 콘크리트 블록(21)보다 큰 크기의 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S40), (e) 상기 콘크리트 슬래브(26)의 상면에 콘크리트 블록(21) 및 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S50)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 블록 구조체의 시공방법을 간략하게 순서대로 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 콘크리트 블록 구조체의 시공방법을 도시한 공정도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 갯벌 등의 연약지반에는 도 4(a)에서와 같이, 시공하고자 하는 파일(10)을 적정 깊이로 시공한다(S10).
상기 파일(10)은 일정 길이를 가지며, 그 길이 및 직경은 그 상부에 설치되는 해양구조물 또는 해양플랜트를 구성하는 매니폴드, BOP 등에 따라 파일(10)의 길이 및 직경은 달라질 수 있다.
상기 파일(10) 시공은 항타기 등에 의해 상측에서 하중을 가해줌에 따라 연약지반에 관입 된다.
도 4(b)에서와 같이, 상기 연약지반에 시공된 파일(10)의 상면에는 1층을 형성하는 콘크리트 블록(21)을 설치한다(S20).
상기 파일(10)의 상면에 설치되는 콘크리트 블록(21)은 다층으로 이루어진 무리 콘크리트 블록(20)의 1층을 형성하게 된다.
도 4(c)에서와 같이, 상기 콘크리트 블록(21)이 설치된 파일(10)은 항타기 등에 의해 상부에서 하중을 가해줌에 따라 연약지반으로 침하시킨다(S30).
이때 콘크리트 블록(21)은 중공의 형상으로 이루어져 있으므로, 파일(10)과 함께 연약지반으로 침하된다. 상기 파일(10) 또는 콘크리트 블록(21)은 항타기 등에 의해 하중을 가해줌에 따라 침하되므로, 이후 단계에서는 중복되는 설명을 생략하여 간략하게 설명하기로 한다.
도 4(d)에서와 같이, 1층 콘크리트 블록(27)인 콘크리트 블록(21)의 상면에는 2층 콘크리트 블록(28)에 대응되는 크기를 갖는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다(S40).
도 5에서와 같이, 단계 S40은 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S43), 2층 콘크리트 블록(28)을 설치하는 단계(S45) 및 2층 콘크리트 블록(28)의 상면에 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S47)를 포함한다.
도 4(e)에서와 같이, 콘크리트 슬래브(26) 상면에는 다수의 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다(S43).
즉, 콘크리트 슬래브(26)의 상면에는 2층 콘크리트 블록(28)을 설치한다(S45).
도 4(f)에서와 같이, 상기 2층 콘크리트 블록(28)은 2개의 콘크리트 블록(21)으로 이루어지며, 2층 콘크리트 블록(28)의 저면에는 2개의 콘크리트 블록(21)이 결합된 형태와 동일한 형상의 콘크리트 슬래브(26)가 설치된다.
한편 다른 실시 예로써, 콘크리트 슬래브(26)와 2층 콘크리트 블록(28)은 콘크리트 슬래브(26) 상면에 2층 콘크리트 블록(28)을 미리 설치한 상태에서 1층 콘크리트 블록(27) 상면에 설치할 수도 있다.
상기 2층 콘크리트 블록(28)의 상면에는 3층 콘크리트 블록(29)을 지지하는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다(S47).
도 4(g) 및 도 4(h)에서와 같이, 상기 2층 콘크리트 블록(28)의 상면에 콘크리트 슬래브(26)가 설치된 다음 무리 콘크리트 블록(20)을 항타기 등에 의해 침하시킨다.
상기 콘크리트 슬래브(26) 상면에는 콘크리트 블록(21) 및 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다(S50).
상기 단계 S50은 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S53), 3층 콘크리트 블록(29)을 설치하는 단계(S55) 및 3층 콘크리트 블록(29)의 상면에 콘크리트 슬래브(26)를 설치하는 단계(S57)를 포함한다.
도 4(i)에서와 같이, 2층 콘크리트 블록(28) 상면에 설치된 콘크리트 슬래브(26)에는 3층 콘크리트 블록(29)을 설치한다(S53).
도 4(j)에서와 같이, 상기 3층 콘크리트 블록(29)의 상면에는 해양구조물 또는 해양플랜트의 매니폴드, BOP 등을 안정적으로 안착시킬 수 있는 콘크리트 슬래브(26)를 설치한다(S55).
도 4(k) 및 도 4(l)에서와 같이, 상기 3층 콘크리트 블록(29)은 항타기 등에 의해 침하된다(S57).
상기 단계 S40 및 단계 S50은 무리 콘크리트 블록(20)을 다수의 층으로 형성하고자 할 때 콘크리트 블록(21) 및 콘크리트 슬래브(26)를 순차적으로 설치하여 침하시키는 공정을 반복적으로 할 수 있다.
즉, 무리 콘크리트 블록(20)은 3층으로 이루어진 무리 콘크리트 블록(20)으로 이루어지며, 무리 콘크리트 블록(20)은 4층 또는 5층으로 이루어질 수 있으며, 이때 무리 콘크리트 블록(20)은 콘크리트 블록(21), 제1 결합블록(22) 및 제2 결합블록(24)과 다수의 콘크리트 슬래브(26)를 4층 구조 또는 5층 구조로 형성될 수 있다.
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.
10: 파일 20: 무리 콘크리트 블록
21: 콘크리트 블록 22: 제1 결합블록
23: 돌기 24: 제2 결합블록
25: 홈부 26: 콘크리트 슬래브
27: 1층 콘크리트 블록 28: 2층 콘크리트 블록
29: 3층 콘크리트 블록

Claims (9)

  1. 갯벌의 연약지반에 관입되도록 일정 길이로 형성된 파일;
    상기 파일의 상면에 설치되며, 상부의 층으로 올라갈수록 콘크리트 블록의 개수가 점차적으로 증가되는 무리 콘크리트 블록;
    상기 무리 콘크리트 블록 사이에 안착되며, 상기 콘크리트 블록의 각각의 층에 대응되게 형성되는 콘크리트 슬래브를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무리 콘크리트 블록은 인접한 다른 콘크리트 블록과 결합되도록 돌기가 돌출 형성된 제1 결합블록;
    상기 제1 결합블록의 돌기에 대응되는 홈부가 형성된 제2 결합블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 블록은 연약지반에 용이하게 침하되도록 중공으로 형성되는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 콘크리트 슬래브는 중공으로 이루어진 상부 층의 콘크리트 블록에 대응되도록 다수의 중공이 형성되는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무리 콘크리트 블록은 하나의 콘크리트 블록으로 이루어져 제1 층을 형성하는 1층 콘크리트 블록;
    상기 1층 콘크리트 블록의 상면에 적층되며, 다수의 콘크리트 블록으로 이루어져 제2 층을 형성하는 2층 콘크리트 블록;
    상기 2층 콘크리트 블록의 상면에 적층되며, 다수의 콘크리트 블록으로 이루어져 제3 층을 형성하는 3층 콘크리트 블록;을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체.
  6. (a) 일정 길이를 갖는 파일을 연약지반에 시공하는 단계,
    (b) 상기 파일의 상면에 콘크리트 블록을 설치하는 단계,
    (c) 상기 연약지반에 시공된 상기 콘크리트 블록을 일정 깊이로 침하시키는 단계,
    (d) 상기 콘크리트 블록의 상면에 상기 콘크리트 블록보다 큰 크기의 콘크리트 슬래브를 설치하는 단계,
    (e) 상기 콘크리트 슬래브의 상면에 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (e) 단계 이후에 상기 (d) 단계와 (e) 단계의 반복에 의해 상기 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브를 순차적으로 설치하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서, 상기 콘크리트 슬래브가 설치된 다음 상기 콘크리트 블록이 연약지반에 침하되도록 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서, 상기 콘크리트 블록 및 콘크리트 슬래브가 설치된 다음 상기 콘크리트 블록이 연약지반에 침하되도록 하중을 가하는 것을 특징으로 하는 해양플랜트용 콘크리트 블록 구조체의 시공방법.
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