KR20160150538A - Ground Foundation Structure of Offshore Structures and Construction Method Thereof - Google Patents
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Abstract
해양구조물용 기초구조물에 관한 것으로, 동토 지반의 영구동토층에 시공되는 현장타설말뚝; 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 현장타설말뚝의 상부 주면에 시공되는 제1 지지층; 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 제1 지지층의 상면에 소정 높이로 시공되는 제2 지지층; 상기 제2 지지층의 상면에 해양구조물이 지지되도록 설치되는 중력 기초부를를 마련하여 동토층의 동결에 의한 지반의 침하 및 융해에 의한 지반의 상승 거동에 따른 기초구조물의 지지력(또는 지내력)을 높일 수 있고, 제1 지지층 및 제2 지지층이 동토층의 거동에 대응되게 변형되어 해양구조물을 보다 안정되게 지지할 수 있으며, 동토층의 압축력 또는 인장력에 현장타설말뚝의 파괴를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.The present invention relates to a foundation structure for an offshore structure, the on-casting pile installed on a permafrost layer of a frozen ground; A first supporting layer formed on an upper main surface of the cast-in-place pile so that morphological deformation occurs due to subsidence or ground elevation of the frozen ground; A second supporting layer formed on the upper surface of the first supporting layer at a predetermined height so as to be morphologically deformed according to the ground subsidence or the ground elevation of the frozen ground; The gravity bases provided to support an offshore structure on the upper surface of the second support layer may be provided to increase the supporting force (or stiffness) of the foundation structure due to the upward movement of the ground due to settlement and melting of the ground by freezing of the frozen soil layer, The first support layer and the second support layer are deformed to correspond to the behavior of the frozen soil layer to support the offshore structure more stably and the fracture of the casted pile can be prevented from the compression or tensile force of the frozen ground layer.
Description
본 발명은 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동토 지반에 설치되는 해양구조물을 안전하게 지지할 수 있는 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a foundation structure for an offshore structure and a construction method thereof, and more particularly, to a foundation structure for an offshore structure capable of safely supporting an offshore structure installed on a frozen ground, and a construction method thereof.
일반적으로 고정식 해양구조물(Fixed platform)은 시추나 발전 등에 사용하기 위해서 해양에 고정 설치되는 구조물로서, 철제 파이프를 용접하여 레그(Leg)를 제작하고 있다.Fixed platforms are generally fixed to the ocean for use in drilling, power generation, etc., and legs are manufactured by welding steel pipes.
상기 레그를 해저에 고정하는 방식은 스틸 자켓 플랫폼(Steel jacket platform)과 레그의 하부에 큰 중량의 구조물, 예컨대 콘크리트 구조물을 구성하여 해저면에 안착시키는 중력식 플랫폼이 대표적이다.The method of fixing the legs to the sea floor is a gravity type platform in which a steel jacket platform and a heavy weight structure such as a concrete structure are placed at the bottom of the legs to be seated on the seafloor.
종래의 고정식 해양구조물에 대해서 한국공개특허 제10-1995-0011773호의 해양 지지 구조물상의 연해 플랫폼용 갑판 설치법이 있으며, 이에 개시된 해양 지지 구조물은 다수의 수직관형 다리 각각의 유압 실린더 및 막대 피스톤 조합을 구비한 갑판과 이 갑판의 다리에 대응되는 다수의 수직 관형 부재 및 말뚝을 구비한 지지구조물로 이루어지고, 말뚝이 해저에 박히도록 설치됨으로써 지지구조물이 해저에 고정되도록 한다.For a conventional fixed offshore structure, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1995-0011773 discloses a deck installation method for an offshore platform on a marine support structure, wherein the marine support structure includes a hydraulic cylinder and a rod piston combination of a plurality of vertical tubular legs And a support structure having a plurality of vertical tubular members and piles corresponding to a deck and the legs of the deck, wherein the piles are mounted on the seabed so that the support structure is secured to the seabed.
최근 고정식 해양 구조물은 해저에 안정적으로 고정되기 위하여, 고정식 해양구조물의 자켓(Jacket) 설치 시 100m 정도로 해저 깊숙이 박힌 파일(Pile)을 자켓 레그(Jacket leg)의 내부에 삽입시킨 다음 자켓 레그의 하부에 천공된 홀을 통해서 자켓 레그와 파일 사이에 그라우트(Grout)를 주입하여 그라우트의 경화에 의해 자켓 레그와 파일이 서로 접착되도록 한다.Recently, in order to fix the fixed offshore structure stably on the sea floor, a pile deeply embedded in the sea floor is inserted into the inside of the jacket leg at a distance of about 100 m when the jacket of the fixed offshore structure is installed, Grout is injected between the jacket legs and the file through the perforated holes to allow the jacket legs and the files to adhere to each other by curing the grout.
그러나 종래의 자켓 레그 내부에 주입되는 그라우트는 일반 그라운트에 비하여 해저에서 사용되는 특성으로 인해 성분상 경화되는 속도가 빠르기 때문에 자켓 레그의 내부에 신속하게 주입되어야 한다.However, the grout injected into the conventional jacket legs must be rapidly injected into the jacket leg because the speed of curing is fast due to the characteristics used in the seabed compared to the general ground.
하지만 자켓 레그에 천공된 홀을 통한 주입만으로는 약 100m에 달하는 자켓 레그와 파일 사이를 그라우트로 채우기 위해 많은 시간이 소요된다.However, injection through the perforated holes in the jacket legs takes a lot of time to grout between the jacket legs and the files, which are about 100 meters in length.
또 자켓 레그와 파일 사이에는 그라우트가 균일하게 주입되지 않기 때문에 자켓 레그와 파일간의 접착력을 떨어뜨려서 품질을 저하시킬 뿐만 아니라, 공정 지연을 초래하는 문제점을 가지고 있었다.In addition, since the grout is not uniformly injected between the jacket leg and the file, the adhesive force between the jacket leg and the file is lowered, thereby deteriorating the quality and causing a process delay.
특히 자켓 레그의 천공된 홀에 그라우트 공급라인을 연결하는 작업의 제한으로 인해 자켓 레그의 하부에 그라우트 주입을 위한 홀이 단일로 형성되고, 이로 인해 일방향으로 그라우트가 주입됨으로써 그라우트의 신속한 주입을 더욱 어렵게 하고, 이러한 홀이 이물질 등에 의해 막히게 되는 경우, 주입 시간이 길어져서 주입을 마치기 전에 그라우트가 경화되는 문제점을 가지고 있었다.In particular, due to the limitation of the operation of connecting the grout feed line to the perforated hole of the jacket leg, a single hole for grout injection is formed in the lower part of the jacket leg so that the grout is injected in one direction, When such a hole is clogged by a foreign substance or the like, the injection time is prolonged and the grout is hardened before the injection is finished.
한편 기온이 영하(온도 0℃ 이하)의 온도를 유지하는 북극권 또는 노르웨이 등의 극지 지역에서는 현장타설말뚝을 동토층에 시공한 다음 그 상면에 콘크리트 기초층이 시공되며, 기초층의 상부에는 콘크리트 컬럼이 시공되고 있다.On the other hand, in the polar regions such as the Arctic Circle or Norway where the temperature is kept below 0 ° C, concrete drilled piles are installed on the frozen soil layer and then a concrete foundation layer is applied on the top surface. It is being constructed.
이러한 극지 지역의 지반은 동토층으로 이루어져 있어, 동토층의 동결 또는 융해에 의해 현장타설말뚝의 지내력을 확보하기 어려운 문제점이 있었다.Since the ground in the polar region is composed of a frozen layer, there is a problem in that it is difficult to secure the bearing capacity of the drilled pile due to freezing or melting of the frozen layer.
즉, 동토층이 동결되면, 지반이 융기 되면서 현장타설말뚝도 상승이 이루어지게 되고, 이러한 말뚝의 상승으로 인해 인장력이 높아지게 되어 현장타설말뚝이 파괴되는 문제점이 있었다.That is, when the frozen soil is frozen, the ground is raised and the piling of the ground drilled is also increased. As a result of such rise of the pile, the tensile force is increased, and the drilled pile is destroyed.
또 동토층이 융해되면, 지반이 침하되면서 현장타설말뚝도 지반 아래로 내려가게 되고, 이러한 말뚝의 침하로 인해 압축력이 높아지게 되어 해양구조물을 안정적으로 지지할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, when the frozen soil layer is melted, the ground penetrates into the ground, and the ground pile is also lowered down to the ground. As a result of such settlement of the pile, the compressive force is increased, and the structure of the offshore structure can not be stably supported.
예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 '고정식 해양 구조물의 파일 고정용 그라우트 주입 장치'가 개시되어 있다.For example, Patent Document 1 below discloses a 'grout injection apparatus for fixing a file of a fixed offshore structure'.
하기 특허문헌 1에 따른 고정식 해양 구조물의 파일 고정용 그라우트 주입 장치는 고정식 해양 구조물의 자켓 레그에 파일 고정용 그라우트를 주입하는 장치로서, 상기 자켓 레그의 둘레를 따라 서로 이격되도록 형성되는 다수의 주입홀; 상기 다수의 주입홀 외측에 위치함으로써 상기 주입홀에 연결되도록 상기 자켓 레그의 둘레에 고정되는 그라우트링; 및 상기 그라우트링에 연결되는 그라우트 공급라인을 포함하고, 상기 그라우트 공급라인을 통해 공급되는 그라우트가 상기 그라우트링을 매개로 하여 상기 주입홀 각각에 주입되고 있다.The grout injection apparatus for pile fixing of a fixed offshore structure according to Patent Document 1 is an apparatus for pouring grouting piles into a jacket leg of a fixed offshore structure, and has a plurality of injection holes ; A grout ring secured to the periphery of the jacket leg to be connected to the injection hole by being positioned outside the plurality of injection holes; And a grout supply line connected to the grout ring, wherein grout supplied through the grout supply line is injected into each of the injection holes through the grout ring.
하기 특허문헌 2에는 '해양구조물 지지용 기초구조'가 개시되어 있다.The following Patent Document 2 discloses a basic structure for supporting an offshore structure.
하기 특허문헌 2에 따른 해양구조물 지지용 기초구조는 해양에 설치되는 구조물을 지지하기 위한 기초 말뚝의 구조로서, 상기 구조물이 시공될 해양지반의 지반 위에 자켓파일을 설치 구성하고, 상기 자켓파일의 내부로 해양지반을 별도의 천공장비를 이용하여 천공홀을 형성한 후 자켓파일보다 직경이 작은 케이싱을 삽입하여 제1공간이 생성되도록 구성된다.The basic structure for supporting an offshore structure according to the following Patent Document 2 is a structure of a foundation pile for supporting a structure installed on the ocean, in which a jacket file is installed on a ground of a marine ground to which the structure is to be installed, A hole is formed in the marine ground using a separate drilling machine, and then a casing having a diameter smaller than that of the jacket file is inserted to create a first space.
상기 케이싱보다 작은 직경의 기초파일을 삽입하여 케이싱과 기초파일의 사이에 제2공간이 생성되도록 구성하고, 상기 자켓파일을 외부에서 내부로 관통하는 제1호스를 이용하여 제1공간과 기초파일을 내부로 삽입되어 외부로 관통하는 다수개의 제2호스를 이용하여 제2공간에 그라우팅을 타설하여 구성된다.And a second space is formed between the casing and the base file by inserting a base file having a diameter smaller than that of the casing so as to form a second space between the casing and the base file by using a first hose penetrating the jacket file from outside to inside, And grouting is installed in the second space by using a plurality of second hoses which are inserted into the inside and penetrate to the outside.
상기 케이싱의 상부 끝단과 기초파일의 외주면, 자켓파일의 상부 끝단과 케이싱의 외주면을 고정하도록 띠 형태의 게스켓이 결합된다.A belt-shaped goose is coupled to fix the upper end of the casing, the outer circumferential surface of the base file, the upper end of the jacket file and the outer circumferential surface of the casing.
그러나 종래기술에 따른 해양구조물용 기초구조물은 동토층의 동결에 의한 지반의 상승 및 융해에 의해 지반의 침하로 인한 현장타설말뚝의 파괴로 해양구조물을 안정적으로 지지할 수 없으며, 그라우팅 공정으로 인한 파일을 안정적으로 시공할 수 없는 문제점이 있었다.However, the foundation structure for the offshore structure according to the prior art can not stably support the offshore structure due to the breakage of the ground drilled pile due to the settlement of the ground due to the rising and melting of the ground due to freezing of the frozen soil, There is a problem that it can not be stably installed.
본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 동결 및 융해에 의한 동토 지반의 상승 또는 지반의 침하 거동에 안정적으로 지지력을 확보할 수 있는 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a foundation structure for an offshore structure and a construction method thereof capable of securing a stable supporting force against rising of a frozen ground or settlement of a ground by freezing and melting .
본 발명의 다른 목적은 동토 지반에서 유발되는 과잉 간극수압의 소산을 유도하여 현장타설말뚝의 주면 지지력을 확보할 수 있는 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a foundation structure for an offshore structure and a method of constructing the same, which can secure the main bearing capacity of a field drilled pile by inducing dissipation of excessive pore water pressure induced in a frozen ground.
본 발명의 또 다른 목적은 동토 지반의 거동으로 인한 현장타설말뚝의 응력 집중을 분산시켜 현장타설말뚝의 안정성을 높일 수 있는 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a foundation structure for an offshore structure and a construction method thereof, which can improve the stability of a cast-in-place pile by dispersing the stress concentration of the drilled pile due to the behavior of the frozen ground.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해양구조물용 기초구조물은 동토 지반의 영구동토층에 시공되는 현장타설말뚝; 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 현장타설말뚝의 상부 주면에 시공되는 제1 지지층; 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 제1 지지층의 상면에 소정 높이로 시공되는 제2 지지층; 상기 제2 지지층의 상면에 해양구조물이 지지되도록 설치되는 중력 기초부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above-mentioned object, a foundation structure for an offshore structure according to the present invention comprises: a cast-in-place pile installed in a permafrost layer of a frozen ground; A first supporting layer formed on an upper main surface of the cast-in-place pile so that morphological deformation occurs due to subsidence or ground elevation of the frozen ground; A second supporting layer formed on the upper surface of the first supporting layer at a predetermined height so as to be morphologically deformed according to the ground subsidence or the ground elevation of the frozen ground; And a gravity base portion provided on the upper surface of the second support layer so as to support an offshore structure.
상기 제1 지지층은 상기 현장타설말뚝의 상면으로부터 소정 깊이로 시공되며, 상기 제1 지지층의 하단은 상기 동토 지반의 영구동토층까지 시공되는 것을 특징으로 한다.The first support layer is installed at a predetermined depth from the upper surface of the excavated pile and the lower end of the first support layer is installed to the permafrost layer of the frozen ground.
상기 현장타설말뚝에는 일정 간격으로 다수의 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 한다.And a plurality of protrusions are protruded at predetermined intervals on the drilled piles.
상기 제1 지지층 및 제2 지지층은 쇄석, 자갈, 상기 쇄석과 자갈이 혼합된 혼합골재 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The first support layer and the second support layer may be made of any one of crushed stone, gravel, and mixed aggregate in which the crushed stone and gravel are mixed.
상기 제1 지지층은 상기 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 설치되는 철망을 포함하는 것을 특징으로 한다.And the first support layer includes a wire net installed so that the crushed stone, the gravel, and the aggregate aggregate are not separated.
상기 제2 지지층은 상기 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 철망이 설치되는 것을 특징으로 한다.And the second support layer is provided with a wire net so that the crushed stone, the gravel, and the aggregate aggregate are not separated.
또한 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 해양구조물용 기초구조물의 그 시공방법은 (a) 동토 지반의 동토층 및 영구동토층을 일정 깊이로 굴착하는 단계, (b) 상기 영구동토층에 현장타설말뚝을 시공하는 단계, (c) 상기 현장타설말뚝의 직경보다 큰 직경으로 이루어지며, 상기 현장타설말뚝의 상단에서부터 상기 동토층의 깊이까지 보링 단계, (d) 상기 현장타설말뚝의 외면에 굴착된 상기 동토층의 보링 부분을 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 채워 제1 지지층을 시공하는 단계, (e) 상기 동토층의 상면에 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 일정 높이로 제2 지지층을 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to accomplish the above object, the present invention also provides a method of constructing a foundation structure for an offshore structure, comprising the steps of: (a) excavating a permafrost layer and a permafrost layer of a permafrost to a predetermined depth; (b) (D) boring the outer surface of the cast-in-place pile to a depth greater than the diameter of the cast-in-place pile; (d) Gravel, and / or aggregate aggregates to form a first support layer; (e) depositing any one of crushed stone, gravel, and aggregate aggregate on the upper surface of the frozen layer to a second support layer The method comprising the steps of:
상기 (d) 단계에서, 상기 제1 지지층에는 상기 보링 단계에서 형성된 보링부의 내면에 철망이 설치되는 것을 특징으로 한다.In the step (d), a wire mesh is installed on the inner surface of the boring part formed in the boring step in the first support layer.
상기 (e) 단계에서, 상기 제2 지지층에는 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 철망이 설치되는 것을 특징으로 한다.In the step (e), a wire net is installed on the second support layer so that the crushed stone, the gravel, and the aggregate aggregate are not separated.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법에 의하면, 동토층의 동결에 의한 지반의 상승 및 융해에 의한 지반의 침하 거동에 따른 기초구조물의 지지력(또는 지내력)을 높일 수 있고, 제1 지지층 및 제2 지지층이 동토층의 거동에 대응되게 변형되어 해양구조물을 보다 안정되게 지지할 수 있으며, 동토층의 압축력 또는 인장력에 현장타설말뚝의 파괴를 방지할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the foundation structure for an offshore structure and the construction method thereof according to the present invention, it is possible to increase the support force (or endurance force) of the foundation structure due to the settlement behavior of the ground by rising and melting of the ground by freezing of the frozen soil layer The first support layer and the second support layer are deformed correspondingly to the behavior of the frozen ground layer, so that the offshore structure can be more stably supported, and the fracture of the sharply casting pile can be prevented from the compression or tensile force of the frozen ground layer.
본 발명에 따른 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법에 의하면, 현장타설말뚝 상부의 동토층에 제1 지지층 및 제2 지지층을 시공함으로써 동토층에서 발생되는 간극수압을 소산시킬 수 있고, 현장타설말뚝의 주면 지지력을 확보하여 해양구조물을 견고하게 지지할 수 있으며, 제1 지지층에 의해 현장타설말뚝에 가해지는 응력을 분산시켜 현장타설말뚝의 안정성을 높일 수 있다는 효과가 얻어진다.According to the present invention, it is possible to dissipate the pore water pressure generated in the frozen soil layer by constructing the first support layer and the second support layer on the frozen soil layer above the cast-in-place pile, It is possible to firmly support the offshore structure by securing the support force and to disperse the stress applied to the field drilled pile by the first support layer so that the stability of the drilled field pile can be improved.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물을 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물을 보인 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물의 시공방법을 단계별로 설명하는 공정도.1 is a sectional view showing a foundation structure for an offshore structure according to a first preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a sectional view showing a foundation structure for an offshore structure according to a second preferred embodiment of the present invention, FIG.
3 is a process diagram for explaining a stepwise construction method of a foundation structure for an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물 및 그 시공방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a basic structure for an offshore structure and a construction method thereof according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<제1 실시 예>≪ Embodiment 1 >
도 1은 본 발명의 바람직한 제1 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물을 보인 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a basic structure for an offshore structure according to a first preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물은 동토 지반의 영구동토층에 시공되는 현장타설말뚝(10); 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 현장타설말뚝(10)의 상부 주면에 시공되는 제1 지지층(20); 상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 제1 지지층(20)의 상면에 소정 높이로 시공되는 제2 지지층(30); 상기 제2 지지층(30)의 상면에 해양구조물이 지지되도록 설치되는 중력 기초부(40)를 포함한다.The basic structure for an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention includes a cast-in-
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물은 북극권, 노르웨이 지역 등과 같은 동토 지반에 해양구조물을 보다 안정되게 설치하기 위한 것으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 동토 지반은 해저면으로부터 일정 깊이까지 동결과 융해가 반복되는 동토층과 지속적으로 동결된 상태를 유지하는 영구동토층으로 이루어져 있다.The basic structure for an offshore structure according to an embodiment of the present invention is to stably install an offshore structure on a frozen ground such as the Arctic Circle and the Norwegian region. As shown in FIG. 1, It consists of a frozen layer that is repeatedly frozen and thawed and a permafrost layer that is kept frozen continuously.
본 발명의 제1 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물은 현장타설말뚝(10 또는 파일(pile)을 시공하기 위하여 동토 지반의 영구동토층을 일정 깊이로 굴착하게 된다.The foundation structure for an offshore structure according to the first embodiment of the present invention excavates the permafrost layer of the frozen ground to a certain depth in order to construct the field drilled
이러한 영구동토층의 굴착은 잭업 바지선(미도시)에 설치된 굴착장비(미도시)를 이용하여 굴착할 수 있다. 상기 굴착장비에 의해 시추된 구멍에는 현장타설말뚝(10)이 관입된다.Excavation of such permafrost may be performed using excavation equipment (not shown) installed in a jack-up barge (not shown). A drilled hole is drilled into the drilled hole by the drilling rig.
이어서 현장타설말뚝(10)의 상부에는 제1 지지층(20)을 시공하기 위하여 현장타설말뚝(10)의 직경보다 큰 직경으로 보링(boring)이 이루어지게 된다.Boring is then performed on the upper portion of the ground drilled
상기 보링은 동토 지반의 동토층(또는 활동층)의 깊이까지 이루어지게 된다. 이러한 보링은 굴착장비를 이용하여 굴착이 이루어지며, 보링의 깊이는 동토층, 즉 영구동토층의 상면까지 이루어진다.The boring is performed up to the depth of the frozen layer (or the active layer) of the frozen ground. These borings are excavated using excavation equipment, and the depth of boring is up to the top of the permafrost, that is, the permafrost.
상기 보링된 부분에는 제1 지지층(20)이 시공된다. 상기 제1 지지층(20)은 쇄석, 자갈 또는 쇄석과 자갈을 혼합한 혼합골재로 이루어질 수 있다.A
이러한 제1 지지층(20)은 동토층의 동결 또는 융해에 따른 지반의 상승 또는 지반의 침하에 대응될 수 있도록 시공된다. 즉, 제1 지지층(20)을 형성하는 쇄석, 자갈 또는 혼합골재는 공극이 형성되어 있으므로, 동토층의 동결 또는 융해에 의한 압축과 신장이 가능하게 된다.The
상기 제1 지지층(20)은 해저면의 상면까지 형성되며, 제1 지지층(20)의 상면에는 일정 높이로 제2 지지층(30)이 형성된다.The
상기 제2 지지층(30)은 제1 지지층(20)과 동일하게 쇄석, 자갈 또는 혼합골재 중 어느 하나로 이루어진다. 상기 제2 지지층(30)은 해양구조물의 중력구조물보다 큰 크기로 이루어짐은 물론이다.The
상기 제2 지지층(30)의 상면에는 해양구조물을 지지하는 중력구조물(40)이 안착된다. 상기 중력구조물(10)은 중력식 해양구조물의 하부에 설치되는 통상의 콘크리트 구조물이므로, 이에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.On the upper surface of the
<제2 실시 예>≪ Embodiment 2 >
도 2는 본 발명의 바람직한 제2 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물을 보인 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a foundation structure for an offshore structure according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물은 동토 지반에 현장타설말뚝(10)을 시공하기 위하여 동토 지반의 영구동토층을 일정 깊이로 굴착하게 된다.As shown in FIG. 2, the foundation structure for an offshore structure according to the second embodiment of the present invention excavates the permafrost layer of the frozen ground to a certain depth in order to construct the field drilled
이러한 영구동토층의 굴착은 잭업 바지선(미도시)에 설치된 굴착장비(미도시)를 이용하여 굴착할 수 있다. 상기 굴착장비에 의해 시추된 구멍에는 현장타설말뚝(10)이 관입된다.Excavation of such permafrost may be performed using excavation equipment (not shown) installed in a jack-up barge (not shown). A drilled hole is drilled into the drilled hole by the drilling rig.
상기 현장타설말뚝(10)에는 영구동토층에 보다 견고하게 시공된 상태를 유지하기 위하여 일정 간격으로 다수의 돌기(15)가 형성되어 있다. 즉, 돌기(15)는 현장타설말뚝(10)의 외면으로 돌출되어 있어 영구동토층에 관입되게 한다.A plurality of projections (15) are formed at a predetermined interval in the perforated pile (10) so as to maintain a more firmly installed state in the permafrost layer. That is, the
이어서 현장타설말뚝(10)의 상부에는 제1 지지층(20)을 시공하기 위하여 현장타설말뚝(10)의 직경보다 큰 직경으로 보링(boring)이 이루어지게 된다.Boring is then performed on the upper portion of the ground drilled
상기 보링은 동토 지반의 동토층(또는 활동층)의 깊이까지 이루어지게 된다. 이러한 보링은 굴착장비를 이용하여 굴착이 이루어지며, 보링의 깊이는 동토층, 즉 영구동토층의 상면까지 이루어진다.The boring is performed up to the depth of the frozen layer (or the active layer) of the frozen ground. These borings are excavated using excavation equipment, and the depth of boring is up to the top of the permafrost, that is, the permafrost.
상기 보링으로 시추된 구멍에는 철망(25)을 설치할 수 있다. 이러한 철망(25)은 제1 지지층(20)을 형성하는 쇄석, 자갈 또는 혼합골재가 제1 지지층(20) 내에 시공된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 한다.A
상기 제1 지지층(20)은 동토층의 상면까지 시공되며, 제1 지지층(20)의 상면에는 일정 높이로 제2 지지층(30)을 시공하게 된다.The
상기 제2 지지층(30)은 제1 지지층(20)과 동일하게 일정 지름 이상을 갖는 쇄석, 자갈 또는 쇄석과 자갈이 혼합된 혼합골재 중 어느 하나로 이루어질 수 있다.The
아울러 제2 지지층(30)에는 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 유지시키는 철망(35)이 설치된다.In addition, the
상기 제2 지지층(30)의 상면에는 해양구조물의 중력구조물이 안착된다.On the upper surface of the
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물의 시공방법을 단계별로 설명하는 공정도이다.3 is a process diagram for explaining steps of a method of constructing a foundation structure for an offshore structure according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물의 시공방법은 (a) 동토 지반의 동토층 및 영구동토층을 일정 깊이로 굴착하는 단계; (b) 상기 영구동토층에 현장타설말뚝을 시공하는 단계, (c) 상기 현장타설말뚝의 직경보다 큰 직경으로 이루어지며, 상기 현장타설말뚝의 상단에서부터 상기 동토층의 깊이까지 보링 단계, (d) 상기 현장타설말뚝의 외면에 굴착된 상기 동토층의 보링 부분을 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 채워 제1 지지층을 시공하는 단계, (e) 상기 동토층의 상면에 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 일정 높이로 제2 지지층을 시공하는 단계를 포함한다.A method of constructing a foundation structure for an offshore structure according to an embodiment of the present invention includes the steps of: (a) excavating a frozen soil layer and a permafrost layer at a predetermined depth; (b) boring the permafrost layer with a drilled pile, (c) boring the pile to a depth greater than the diameter of the drilled pile, and (d) Gravel and mixed aggregate to form a first support layer; (e) forming a first support layer by filling any one of crushed stone, gravel and mixed aggregate on the upper surface of the frozen layer; And a second supporting layer at a predetermined height.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 해양구조물용 기초구조물의 시공방법은 잭업 바지선(미도시)에 설치된 굴착장비를 이용하여 동토 지반을 일정 깊이로 굴착하게 된다(S10).As shown in FIGS. 1 to 3, the method for constructing a foundation structure for an offshore structure according to an embodiment of the present invention excavates a frozen ground with a certain depth using an excavating equipment installed in a jack-up barge (not shown) S10).
이때 동토 지반은 동토층 및 영구동토층을 굴착하게 되며, 영구동토층의 일정 깊이까지 굴착하게 된다. 이때 굴착장비에 의해 시추되는 구멍은 현장타설말뚝(10)의 직경보다 작은 직경으로 형성될 수 있다.At this time, the frozen ground will excavate the permafrost and permafrost, and excavate to a certain depth of permafrost. At this time, the hole drilled by the excavation equipment can be formed with a diameter smaller than the diameter of the
이는 현장타설말뚝(10)은 굴착된 구멍에 억지끼움 형태로 끼워질 수 있도록 하여 보다 견고하게 설치되게 한다.This allows the ground drilled
상기 굴착장비에 의하여 굴착된 구멍에는 현장타설말뚝(10)을 관입시켜 시공한다(S20).The excavated pits 10 are inserted into the holes drilled by the excavation equipment (S20).
상기 현장타설말뚝(10)의 상부에는 현장타설말뚝(10)의 직경보다 큰 직경으로 보링한다(S30).In operation S30, boring is performed on the upper portion of the excavated
이러한 보링의 깊이는 동토층의 하단까지 보링하게 된다. 즉, 영구동토층의 상면까지 보링하여 동결 또는 융해가 반복되는 동토층에 위치하는 현장타설말뚝(10)을 보다 안정되게 설치하기 위함이다.This depth of boring will be boring to the bottom of the frost layer. That is, it is intended to provide a more stable installation of the drilled-in-
상기 현장타설말뚝(10)의 상부에 보링된 부분에는 제1 지지층(20)을 설치한다(S40).A
상기 제1 지지층(20)은 일정 지름 이상을 갖는 쇄석, 자갈 또는 쇄석과 자갈이 혼합된 혼합골재 중 어느 하나로 이루어진다.The
이러한 제1 지지층(20)은 동결에 의해 지반의 상승이 발생할 때 인장력이 높아지게 되는데, 이때 쇄석, 자갈 또는 혼합골재로 이루어진 제1 지지층(20)의 보링부(보링된 공간)에서 형태적인 변형이 이루어지면서 현장타설말뚝(10)의 손상 또는 파괴를 방지하게 된다.In this
이와 달리 제1 지지층(20)은 융해에 의해 지반의 침하가 발생할 때 압축력이 높아지게 되는데, 이때 쇄석, 자갈 또는 혼합골재로 이루어진 제1 지지층(20)의 보링부에서 형태적인 변형이 이루어지면서 현장타설말뚝(10)을 안정된 상태로 유지하게 된다.In contrast, the
한편 제1 지지층(20)의 내면에는 쇄석, 자갈 또는 혼합골재가 보다 안정된 상태를 유지할 수 있도록 철망(25)을 설치할 수 있다. 즉, 쇄석, 자갈, 혼합골재 등은 철망(25)에 의해 그 유동이 제한되며, 혼합골재 등은 동토층의 동결 또는 융해에도 불구하고 철망(25) 내에서 유동되게 한다.On the other hand, the
상기 제1 지지층(20)의 상면, 즉 해저면의 상면에는 일정 높이를 갖는 제2 지지층(30)을 시공한다(S50).A
상기 제2 지지층(30)은 쇄석, 자갈 또는 쇄석과 자갈이 혼합된 혼합골재를 일정 높이로 시공된다. 한편 제2 지지층(30)은 혼합골재 등이 이탈되지 않도록 그 외면에 철망(35)을 설치할 수 있다.The
상기 제2 지지층(30)의 상면에는 해양구조물의 중력구조물(40)이 시공된다.On the upper surface of the
이와 같이 동결과 융해가 반복되는 북극권과 같은 동토 지반의 침하 또는 지반의 상승에 따른 해양구조물용 기초구조물의 지지력을 확보할 수 있게 된다. 또 동토 지반에서 동토층의 계절에 의한 조건이 바뀌는 경우, 동토층의 지반에서 유발되는 과잉 간극수압의 소산을 유도하여 현장타설말뚝(10)의 주면 지지력을 높일 수 있게 된다.Thus, it is possible to secure the supporting force of the foundation structure for an offshore structure due to the settlement of the frozen ground such as the Arctic Circle where the freezing and thawing are repeated, or the rise of the ground. Also, when seasonal conditions of the frozen soil change in the frozen ground, it is possible to induce the dissipation of excess pore water pressure induced in the ground of the frozen ground so as to increase the bearing capacity of the
또한 동토층의 침하 거동으로 인해 발생되는 현장타설말뚝의 응력 집중을 분산시켜 현장타설말뚝의 안정성을 높일 수 있게 된다.In addition, it is possible to increase the stability of the drilled pile by dispersing the stress concentration of the drilled pile caused by settlement behavior of the frozen layer.
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.Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.
10: 현장타설말뚝 15: 돌기
20: 제1 지지층 25: 철망
30: 제2 지지층 35: 철망
40: 중력구조물10: piling in place 15: projection
20: first support layer 25: wire mesh
30: second support layer 35: wire mesh
40: gravity structure
Claims (9)
상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 현장타설말뚝의 상부 주면에 시공되는 제1 지지층;
상기 동토 지반의 지반 침하 또는 지반 상승에 따라 형태적인 변형이 이루어지도록 상기 제1 지지층의 상면에 소정 높이로 시공되는 제2 지지층;
상기 제2 지지층의 상면에 해양구조물이 지지되도록 설치되는 중력 기초부를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.Cast - in - place piles installed on permafrost in frozen ground;
A first supporting layer formed on an upper main surface of the cast-in-place pile so that morphological deformation occurs due to subsidence or ground elevation of the frozen ground;
A second supporting layer formed on the upper surface of the first supporting layer at a predetermined height so as to be morphologically deformed according to the ground subsidence or the ground elevation of the frozen ground;
And a gravity basal portion provided on an upper surface of the second support layer so as to support an offshore structure.
상기 제1 지지층은 상기 현장타설말뚝의 상면으로부터 소정 깊이로 시공되며,
상기 제1 지지층의 하단은 상기 동토 지반의 영구동토층까지 시공되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.The method according to claim 1,
The first support layer is installed at a predetermined depth from the upper surface of the excavated pile,
And the lower end of the first support layer is constructed to the permafrost layer of the frozen ground.
상기 현장타설말뚝에는 일정 간격으로 다수의 돌기가 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.The method according to claim 1,
Wherein a plurality of projections are protruded at predetermined intervals on the drilled piles.
상기 제1 지지층 및 제2 지지층은 쇄석, 자갈, 상기 쇄석과 자갈이 혼합된 혼합골재 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.The method according to claim 1,
Wherein the first support layer and the second support layer are made of any one of crushed stone, gravel, and mixed aggregate in which the crushed stone and gravel are mixed.
상기 제1 지지층은 상기 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 설치되는 철망을 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.5. The method of claim 4,
Wherein the first support layer comprises a wire net installed so that the crushed stone, gravel, and aggregate aggregate are not separated.
상기 제2 지지층은 상기 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 철망을 설치하는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물.5. The method of claim 4,
And the second support layer is provided with a wire net so that the crushed stone, the gravel, and the aggregate aggregate are not separated.
(b) 상기 영구동토층에 현장타설말뚝을 시공하는 단계,
(c) 상기 현장타설말뚝의 직경보다 큰 직경으로 이루어지며, 상기 현장타설말뚝의 상단에서부터 상기 동토층의 깊이까지 보링 단계,
(d) 상기 현장타설말뚝의 외면에 굴착된 상기 동토층의 보링 부분을 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 채워 제1 지지층을 시공하는 단계,
(e) 상기 동토층의 상면에 쇄석, 자갈, 혼합골재 중 어느 하나를 일정 높이로 제2 지지층을 시공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물의 시공방법.(a) excavating a frozen ground layer and a permafrost layer of a frozen ground at a predetermined depth;
(b) constructing a cast-in-place pile in the permafrost layer,
(c) a step of boring to a depth greater than the diameter of the cast-in-place pile,
(d) constructing a first supporting layer by filling a boring portion of the frozen soil layer, which is excavated on the outer surface of the excavated pile, with any one of crushed stone, gravel and mixed aggregate,
(e) constructing a second support layer on the upper surface of the frozen layer at a predetermined height of any one of crushed stone, gravel, and aggregate aggregate.
상기 (d) 단계에서, 상기 제1 지지층에는 상기 보링 단계에서 형성된 보링부의 내면에 철망이 설치되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물의 시공방법.8. The method of claim 7,
Wherein the first support layer is provided with a wire mesh on the inner surface of the boring portion formed in the boring step in the step (d).
상기 (e) 단계에서, 상기 제2 지지층에는 쇄석, 자갈, 혼합골재가 이탈되지 않도록 철망이 설치되는 것을 특징으로 하는 해양구조물용 기초구조물의 시공방법.
8. The method of claim 7,
Wherein the second support layer is provided with a wire net so that the crushed stone, the gravel, and the aggregate aggregate are not separated from the second support layer in the step (e).
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20150622 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| PC1203 | Withdrawal of no request for examination |