KR20180131659A - 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이슨에 오픈셀과 인터셀의 개념을 새로이 도입함으로써, 종래에 설치된 개별식 케이슨 구조물을 활용함으로써 제작비를 절감하면서도 이웃하는 케이슨을 플렉시블한 사석으로 인터록킹 하여 지반의 부등침하에 각 케이슨이 개별적으로 대응할 수 있는 유연함을 가질 수 있도록 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법에 관한 것이다. 본 발명은, 상방으로는 개방되고 측면은 벽체(11)에 의해 구비되는 폐쇄형셀(12); 상기 폐쇄형셀(12)을 채우는 채움재(30); 및 상부에 설치된 상치블록(40);을 포함한 폐쇄케이슨(90)의 측면을 맞대어 나열하면서 해저에 설치한 케이슨구조물(1)에 있어서, 기 상치블록(40)을 제거하는 단계; 기 폐쇄형셀(12)을 측면이 개방된 형태의 오픈셀(13)로 구성하기 위하여 상기 오픈셀(13)로 만들 영역의 채움재(30)를 제거하고 상기 폐쇄형셀(12)을 형성하는 상기 벽체(11)를 제거함으로써, 상기 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹이 가능한 오픈케이슨(10)으로 구성하는 단계; 및 방부가 서로 마주하는 두 오픈셀(13)에 의해 형성되는 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우는 단계를 포함하고, 기 인터셀(22)에 채워진 인터셀채움재(23)가 이웃하는 두 오픈케이슨(10)을 인터로킹 하도록 하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

Description

기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법{Construction method for Reinforcing conventional caisson with interlocking}

본 발명은 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이슨에 오픈셀과 인터셀의 개념을 새로이 도입함으로써, 종래에 설치된 개별식 케이슨 구조물을 활용함으로써 제작비를 절감하면서도 이웃하는 케이슨을 플렉시블한 사석으로 인터록킹하여 응력집중으로 인한 케이슨의 파손을 방지하고 지반의 부등침하에 각 케이슨이 개별적으로 대응할 수 있는 유연함을 가질 수 있도록 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법에 관한 것이다.

일반적으로, 케이슨은 항만 건설 시 필수적으로 사용되는 구조체이다. 예를 들면 중력식 안벽, 방파제 등 항만의 중요 시설에 적용되고 있다.

최근 지구온난화에 의해서 해수면이 상승되고, 이로 인해 설계파보다 파고가 높은 이상 파랑의 내습이 예상되고 있어 이러한 변화에 적절히 대응하지 않으면 대형사고로 이어질 가능성이 점차 높아가고 있다. 방파제의 경우는 설계파고 증가에 따라 대형화되고 있으나 50년 설계파 또는 그 이상의 파가 언제 내습하지 몰라 대안 마련에 부심하고 있는 것이 현실이며, 육측의 중력식 안벽의 경우는 선박의 대형화에 따른 추가적인 안정성 확보에 고민하고 있다.

따라서, 기후변화에 따른 설계파 증가, 선박 대형화 등 항만 물류 조건 변화에 능동적으로 대처할 수 있는 방안, 즉, 수평력 증대에 대한 대처 방안 마련이 절실히 요구되고 있다.

방파제의 경우, 케이슨은 자중으로 파랑의 수평력을 견뎌야 한다. 그런데 파랑은 항상 일정한 것이 아니며, 어느 하나의 케이슨에 파랑의 수평력이 집중되는 경우가 빈번하다.

이에 이웃하는 케이슨들을 인터록킹하여 케이슨에 작용하는 파랑의 수평력을 평준화함으로써 케이슨의 필요 하중을 낮출 수 있는 방안이 제시되고 있다. 가령 이웃하는 두 케이슨 사이에 기성의 콘크리트 블록을 끼우는 방식이 이에 해당한다.

하지만 두 케이슨 사이에 끼워야 할 콘크리트 블록을 운반하고 양중하여 끼우는 것은 매우 번거로운 작업일 수밖에 없다. 또한 콘크리트 블록은 하나의 강체(rigid body)로서 작용하기 때문에, 실제 파랑의 수평력이 집중된 하나의 케이슨이 후방으로 밀리면서 인터록킹된 양측 케이슨의 지지를 받더라도, 강체인 콘크리트 블록의 어느 일지점에 하중이 집중되면서 케이슨이 인터록킹을 지지하지 못하고 파손될 우려가 매우 높다. 아울러 콘크리트 블록이 강체인 만큼, 이것이 끼워질 공간을 마련하기 위해 이웃하는 두 케이슨을 정확히 정렬하지 않으면 안 되는 점에서, 시공 난이도가 높다.

이 외에도 이웃하는 두 케이슨 사이에 철근이 엮어진 인터록킹 구간을 만들고, 이러한 공간을 해수와 격리한 후 콘크리트를 타설하여 이웃하는 두 케이슨이 서로 만나는 지점에서 일체로 결합되는 구조의 케이슨 시공 방법이 개시된 바 있다. 하지만 이러한 시공 방법은 시공 자체가 굉장히 어려울 뿐만 아니라, 시공 후에는 두 케이슨이 마주하는 공간에 타설된 콘크리트에 의해 케이슨들이 완전히 일체화되었기 때문에, 지반의 부등침하가 일어날 때 부등침하가 일어난 지반 위에 있는 케이슨이 자연스럽게 같이 침하하지 못하게 되고, 이러한 초고하중의 케이슨이 침하하지 못함으로 인해 발생하는 응력이 특정 부위에 집중되어 케이슨이 파괴되는 현상이 발생할 우려가 매우 높다.

따라서, 케이슨 사이의 인터로킹부에서 인접 케이슨을 지지할 수 있게 하여 구조물의 장대화가 가능하게 하면서도, 인터로킹부에서 플렉시블한 상태를 유지함으로써 특정 케이슨에 집중되는 하중의 발생으로 인하여 인토록킹부에서 파손이 일어나지 않도록 하는 방안이 요구된다.

이러한 요구에 따라 기존에 설치된 케이슨을 제거한 뒤에 새로운 케이슨을 재설치 하지 않고도 기존에 설치된 케이슨을 보강하여 인접한 케이슨 사이에서 인터로킹 가능하되 인터로킹부에서 플렉시블한 상태를 유지하면서 구조물을 장대화 할 수 있다면 공기를 단축시키고 공사 비용을 비약적으로 절약할 수 있을 것이다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래에 설치된 케이슨을 활용하여 전체적인 시공비용을 절감하면서도, 이웃하는 두 케이슨의 마주하는 부위에 형성된 폐쇄형셀을 오픈셀로 변경하고 해당 오픈셀이 서로 마주하며 형성되는 인터셀에 사석 형태의 채움재를 채워 기존 비인터로킹 케이슨 방파제를 장대화함으로써 파랑이나 지반의 부등침하에도 불구하고 인터록킹 부위의 파손을 방지하고 할 수 있는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 상방으로는 개방되고 측면은 벽체(11)에 의해 구비되는 폐쇄형셀(12); 상기 폐쇄형셀(12)을 채우는 채움재(30); 및 상부에 설치된 상치블록(40);을 포함한 폐쇄케이슨(90)의 측면을 맞대어 나열하면서 해저에 설치한 케이슨구조물(1)에 있어서, 상기 상치블록(40)을 제거하는 단계; 상기 폐쇄형셀(12)을 측면이 개방된 형태의 오픈셀(13)로 구성하기 위하여 상기 오픈셀(13)로 만들 영역의 채움재(30)를 제거하고 상기 폐쇄형셀(12)을 형성하는 상기 벽체(11)를 제거함으로써, 상기 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹이 가능한 오픈케이슨(10)으로 구성하는 단계; 및 개방부가 서로 마주하는 두 오픈셀(13)에 의해 형성되는 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우는 단계를 포함하고, 상기 인터셀(22)에 채워진 인터셀채움재(23)가 이웃하는 두 오픈케이슨(10)을 인터로킹 하도록 하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

여기서, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에, 상기 인터셀(22)의 측면에는, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)가 플렉시블하게 채워졌을 때 하중 분산과 마찰력 발생을 위한 전단키(18)를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

또한, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에, 상기 인터셀(22)의 측면이 교차하는 모서리 부분에 인터셀(22)의 교차하는 측면 사이로 걸리는 하중을 지탱하는 보강부로서 헌치(15)를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

그리고, 상기 인터셀(22)에 0.015 m³/EA ~ 0.03 m³/EA 의 규격을 가지는 규격석 형태의 인터셀채움재(23)가 채워져 인터셀(22)에서 인터셀채움재(23)가 플렉시블한 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

한편, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에, 상기 인터셀(22)의 측면 중에서 상기 인터셀(22)을 이루는 두 오픈셀(13)의 경계 부분에 덧댐부재(24)를 설치하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

여기서, 상기 덧댐부재(24)는 플렉시블한 러버(rubber) 또는 강체(rigid body) 형태의 패널인 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

더욱이, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에, 상기 인터셀(22)의 측면을 보강하기 위하여 상기 인터셀(22)의 측면으로 거푸집 겸용 구조보강재(25)을 설치하고 보강용 몰탈(26)을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

그리고, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채울 때, 플렉시블한 망 내부에 인터셀채움재(23)를 채운 상태로 상기 인터셀(22)에 채우는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

또한, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채울 때, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우면서 채워진 인터셀채움재(23)를 다지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

또한, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채운 후, 상기 케이슨구조물(1) 상부에 상치블록(40)을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법을 제공한다.

본 발명에 따른 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법에 의하면, 기존에 설치된 케이슨을 활용할 수 있어 자재비용을 크게 절약하는 것이 가능함은 물론, 시공이 매우 단순하고, 유지관리도 용이하다.

또한 본 발명에 의하면, 인접 케이슨 간의 인터록킹 효과에 의해 항만 구조물에 작용하는 최대하중이 분산되어 구조물의 안정성을 높일 수 있으며, 인터록킹부가 플렉시블한 사석 형태의 채움재로 채워져 있어 응력집중이 발생하지 않아 구조적 안전성이 기존 인터록킹 케이슨에 비하여 높다.

또한 본 발명에 의하면, 인터록킹부가 플렉시블한 사석 형태의 채움재로 채워져 있기 때문에, 지반이 부등 침하하는 경우에도 침하된 지반 상에 거치되어 있는 케이슨이 이웃하는 케이슨에 대해 플렉시블하고 독립적으로 움직일 수 있어 지반과 함께 침하됨으로써, 케이슨을 보호할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 인터록킹에 의한 파랑의 최대 수평력을 평활화하여 수평력에 대한 저항력을 높일 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 외해 방파제 안정성을 제고할 수 있어 유지보수 관련 예산을 대폭 절감할 수 있고, 기후 변화에 대응할 수 있는 새로운 개념의 항만구조물을 설계하고 활용할 수 있다.

아울러 본 발명에 의하면, 인터록킹이 플렉시블하게 이루어져 있기 때문에, 케이슨을 해체할 때 인터록킹이 되지 않은 케이슨 구조물과 별다른 차이 없이 케이슨 구조물 해체가 가능하다는 강점이 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 폐쇄케이슨으로 설치된 기존의 케이슨구조물을 나타낸 도면
도 2는 폐쇄케이슨의 측면부 벽체를 제거하여 오픈셀을 구성한 케이슨의 실시예를 나타낸 도면,
도 3a는 시공할 기존의 케이슨구조물에서 상치블록을 제거한 상태를 나타낸 도면,
도 3b는 도 3a에서 오픈셀로 변경할 폐쇄형셀 내부의 채움재를 제거한 상태를 나타낸 도면,
도 3c는 도 3b에서 폐쇄케이슨의 측면부 벽체 일부를 제거하여 폐쇄형셀을 오픈셀로 구성한 상태를 나타낸 도면,
도 3d는 도 3c에서 두 오픈셀에 의해 형성된 인터셀에 인터셀채움재를 채운 상태를 나타낸 도면,
도 4는 도2의 케이슨의 평면도를 나타낸 도면,
도 5는 인터셀을 이루는 두 오픈셀의 경계 부분에 덧댐부재를 설치한 모습을 나타낸 도면,
도 6은 오픈셀 측면에 전단키를 형성한 상태를 나타낸 도면,
도 7은 오픈셀의 교차하는 측면 사이에 헌치를 형성한 상태를 나타낸 도면,
도 8a는 오픈셀의 측면으로 거푸집 겸용 구조보강재를 설치한 상태를 나타낸 도면,
도 8b는 도 8a에 보강용 몰탈 등을 채운 상태를 나타낸 도면,
도 8c는 도 8b에 인터셀채움재를 채운 상태를 나타낸 도면, 그리고
도 9는 케이슨 사이를 인터로킹 가능할 수 있도록 시공한 케이슨 구조물을 구성한 상태를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 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.

[케이슨의 구조]

도 1에 도시된 폐쇄케이슨(90) 구조를 살펴보면, 일실시예로 폐쇄케이슨(90)은 가로*세로 4*4의 폐쇄형셀(12)을 형성하고 있고, 이를 위해 도면 상 전후방향으로 형성된 측벽이 5개, 그리고 좌우방향으로 형성된 측벽이 5개 구비된 형태이다. 또한, 전후면 하단에는 각각 보강부(19)가 형성되어 바닥면을 넓게 구성함으로써 전후면으로 작용하는 힘에 견딜 수 있게 하였다. 이러한 구조의 폐쇄케이슨(90)과 그 시공방법에 의하면 각각의 폐쇄케이슨(90)은 측면을 맞대어 정렬하면서 해저에 독립적으로 정거치된바 별도의 구조물을 더 설치하지 않는 한 이웃하는 두 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹할 수 없다.

반면에 도 2에 도시된 본 발명에 의한 오픈케이슨(10)의 구조를 살펴보면, 전체적으로 직육면체 형상을 하며 중공부에 셀이 형성된 형태이고 각 셀은 벽체(11)들에 의해 그 체적이 규정된다.

또한 오픈케이슨(10)은 폐쇄케이슨(90) 좌우측면부 벽체(11)를 제거하여 오픈케이슨(10)의 좌우측면부에 측면이 개방된 형태의 오픈셀(13)을 형성하고 있다.

오픈케이슨(10)들을 좌우측방으로 정렬하며 정거치하게 되면, 이웃하는 두 오픈케이슨(10)의 서로 마주하는 두 오픈셀(13)에 의해 인터셀(22)이 형성된다. 즉 두 오픈셀(13)이 개방부를 마주하여 하나의 폐쇄된 구획된 공간을 형성하므로 서로 마주하는 두 오픈셀(13)은 하나의 폐쇄된 셀의 기능을 하게 된다. 인터셀(22)이라 함은 이웃하는 두 오픈케이슨(10)이 정렬되어야 비로소 셀의 기능을 한다는 의미이다. 인터셀(22) 역시 벽체(11)에 의해 그 체적이 규정되므로, 내부에 사석이 채워질 수 있다.

인터셀(22)에도 인터셀채움재(23)를 채운다. 인터셀채움재(23)는 해수보다 비중이 크면 클수록 바람직하다. 채움재로는 자연 사석을 사용하거나 철강 제련 등에서 발생하는 슬래그, 화력발전소에서 발생하는 바텀애쉬 등을 포함하는 사석을 사용할 수 있다.

아래에서 설명하겠지만, 인터셀(22)에 채워진 인터셀채움재(23)는 오픈케이슨(10)의 자중을 증가시킬 뿐만 아니라 인터셀(22) 내부에서 오픈케이슨(10) 사이의 마찰력을 증가시켜 인접한 오픈케이슨(10) 사이에서 인터로킹 가능하게 한다.

[기존에 설치된 구조물 인터로킹 시공방법]

도 3을 참조하여 기존에 설치된 구조물의 케이슨 사이를 인터로킹하는 시공방법을 살펴본다. 이미 해저에 설치된 케이슨구조물(1)을 구성하고 있는 폐쇄케이슨(90)은 서로 측면을 맞대어 나열되지만 이웃한 폐쇄케이슨(90)들은 서로 연결되지 않아 별개의 구조물로 독립적으로 거동하게 된다. 따라서 폐쇄케이슨(90) 각각의 자중으로 파랑의 수평력을 견뎌야 하는데 파랑은 항상 일정한 것이 아니기 때문에 특정 폐쇄케이슨(90)에 파랑의 수평력이 집중될 수 있다. 특정 폐쇄케이슨(90)에 집중되는 파랑의 수평력에 대응하여 특정 폐쇄케이슨(90)에 집중되는 파랑의 수평력을 평준화하는 것이 바람직한데, 이를 위하여 이웃한 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹하고 인터로킹부에서 인접한 폐쇄케이슨(90)을 지지할 수 있게 하여 구조물의 장대화가 가능하도록 하여야 한다. 이때, 이웃한 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹함에 있어서도 인터로킹부 특정 부분에 집중되는 응력에 의하여 인터로킹부가 파손되지 않도록 인터로킹부에서 플렉시블한 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

다만, 폐쇄케이슨(90)을 처음 설치된 상태를 유지하며 이웃한 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹하는 것뿐만 아니라 인터로킹부에서 플렉시블한 상태를 유지할 수 있도록 하는 것은 쉽지 않다.

따라서 위에서 본 바와 같이 오픈셀(13)과 인터셀(22)의 개념을 이용한 오픈케이슨(10)으로 인터로킹부에서 플렉시블한 상태를 유지한 구조물을 형성할 수 있는데, 그렇다고 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹 가능한 오픈케이슨(10)으로 교체하여 재설치하게 되면 이에 드는 노력과 비용도 무시할 수 없다. 따라서 설치된 폐쇄케이슨(90)의 기존 상태를 최대한 유지하면서 이웃한 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹할 수 있는 시공방법을 찾는 것이 바람직하다.

위에서 본 바와 같이 폐쇄케이슨(90)과 본 발명에 의한 오픈케이슨(10)의 가장 큰 차이점은 좌우측면부에 존재하는 오픈셀(13)의 유무이다. 기존에 설치된 폐쇄케이슨(90)은 좌우측면부 벽체(11)를 제거하면 좌우측면부에 위치한 폐쇄형셀(12)의 측면이 개방되어 오픈셀(13)의 형태로 변경되므로 인터로킹 가능한 오픈케이슨(10)으로 변경할 수 있다.

폐쇄케이슨(90)의 폐쇄형셀(12)은 채움재(30)로 채워져 있고 폐쇄케이슨(90)의 상부에는 상치블록(40)이 덮여 있다. 폐쇄케이슨(90) 좌우측면부에 위치한 폐쇄형셀(12)을 오픈셀(13)로 만들기 위하여 폐쇄케이슨(90)의 좌우측면부 벽체(11)를 제거하여 하는데, 이를 위하여 먼저 도 3a에 도시된 바와 같이 폐쇄케이슨(90) 상부에 덮여 있는 상치블록(40)을 제거한다. 상치블록(40)은 전부 제거할 수도 있으나, 인터로킹이 이루어지도록 하기 위한 오픈셀 변경 시공 작업이 필요한 부분과 대응하는 일부분을 제거할 수도 있다. 그리고 도 3b에 도시된 바와 같이 오픈셀(13)로 만들 폐쇄형셀(12) 내부에 채워진 채움재(30)를 제거한다.

다음 도 3c에 도시된 바와 같이 폐쇄케이슨(90) 좌우측면부 벽체(11) 일부를 제거하여 폐쇄형셀(12)을 오픈셀(13)으로 만드는데, 폐쇄케이슨(90)의 좌우측면부 벽체를 제거하는 방법의 일실시예로 다이아몬드 와이어 쏘(diamond wire saw) 공법이 이용될 수 있다.

다이아몬드 와이어 쏘 공법은 일련의 풀리를 사용하여 다이아 몬드가 박힌 와이어를 절단 대상물에 감아 걸고 구동장치로 고속 회전시키며 뒤로 끌어 당겨 구조물을 절단하는 해체기술이다. 수중 작업 등 악조건에서의 시공이 가능하고 구조물의 고속 절단으로 작업시간 단축이 가능하므로 해저에 설치된 폐쇄케이슨(90)의 벽체를 제거하는데 적합하다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이 제거되는 폐쇄케이슨(90) 좌우측면부 벽체(11)의 범위에 따라 폐쇄형셀(12)에서 오픈셀(13)로 변경되는 범위가 달라질 수 있다. 가령 도 4a에 도시된 바와 같이 오픈셀(13) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 없도록 좌우측면부에 위치한 폐쇄형셀(12) 전부를 오픈셀(13)로 변경하거나, 도 4b에 도시된 바와 같이 오픈셀(13) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 위치하도록 좌우측면부 중앙부에 위치한 폐쇄형셀(12) 일부만 오픈셀(13)로 변경할 수 있다.

이렇게 폐쇄케이슨(90) 좌우측면부 벽체(11)를 제거하게 되면 측면이 개방된 형태의 오픈셀(13)이 형성되고 이웃하는 두 오픈케이슨(10)의 서로 마주하는 두 오픈셀(13)에 의하여 인터셀(22)이 형성된다.

이웃하는 두 오픈케이슨(10)을 인터로킹하기 위하여 도 3d에 도시된 바와 같이 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채운다.

그런데 이러한 인터로킹 작업은 별다른 것이 아니다. 인터셀(22) 내부에 자리잡은 인터셀채움재(23)는 자중에 의하여 케이슨구조물(1)에 분포하중을 가하게 된다. 인터셀채움재(23)가 케이슨구조물(1)에 작용하는 분포하중은 크게 인터셀(22) 바닥면에 작용하는 수직항력과 인터셀(22) 좌우측면에 작용하는 수직항력으로 나눌 수 있다. 이때, 인터셀(22) 바닥면에 작용하는 수직항력은 오픈케이슨(10)에 자중을 더하여 오픈케이슨(10)과 해저면의 마찰력을 증가시키고, 인터셀(22) 좌우측면에 작용하는 수직항력은 이웃한 오픈케이슨(10) 사이의 마찰력을 증가시켜 이웃한 오픈케이슨(10)을 인터로킹 가능하게 한다. 따라서, 이웃하는 두 오픈케이슨(10)에 의해 형성된 인터셀(22)에 사석 형태의 인터셀채움재(23)를 채우는 것으로 완료된다.

하지만 위에서 살펴본 바와 같이, 인터셀(22)에 채워진 사석은 이웃하는 두 오픈케이슨(10)이 서로 다른 방향으로 전후방향으로 변위하는 것에 저항해야 하므로, 통상의 폐쇄형셀(12)에 채워진 사석과 달리 서로 긴밀하게 간섭되어 있는 것이 바람직하다. 이를 위해 인터셀(22)에 채워지는 사석 형태의 인터셀채움재(23)에 대해 다짐 공정을 실시할 수 있다.

한편, 기존 케이슨 구조물을 정거치하는 과정에서 이웃하는 두 폐쇄케이슨(90)이 서로 접촉하여 파손되는 것을 방지하기 위하여 이웃하는 두 폐쇄케이슨(90) 사잉에는 일정한 간격이 존재한다. 따라서 인터셀(22)의 측면에 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분으로 소정의 간극이 존재할 수 있다. 이러한 간극을 통하여 인터셀(22)에 채워지는 인터셀채움재(23)가 외부로 유출될 가능성을 배제할 수 없다.

이러한 점을 고려하여 본 발명에서는, 인터셀(22)에 채워지는 사석의 직경이 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분의 간극보다 크도록 구성할 수 있다. 이때 인터셀(22)에 채워지는 사석 형태의 인터셀채움재(23) 모두 그 직경이 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분의 간극보다 크도록 하지 않더라도, 채워진 사석들 상호간에 긴밀한 간섭이 이루어지도록 하면 사석의 유출을 상당 부분 방지할 수 있다. 이는 채워진 사석 형태의 인터셀채움재(23)를 다짐으로써 사석들이 서로 긴밀하게 간섭되고, 이로 인해 모든 사석들의 직경이 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분의 간극보다 크지 않더라도 사석의 유출을 상당 부분 방지할 수 있다.

하지만 채움이나 다짐 과정에서 사석이 깨질 가능성 등을 감안하면, 보다 안정적인 인터록킹을 위해, 인터셀(22)에 채워지는 모든 사석들의 직경이 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분의 간극보다 크도록 구성하는 것이 바람직할 것이다.

이러한 인터록킹 구조는, 특정 오픈케이슨(10)에 더 큰 외력이 가해져 인터록킹 부위에 하중이 가해질 때, 사석들에 의해 하중이 집중되지 않고 확실한 분포하중으로 작용하므로, 하중이 특정 부위에 집중되지 아니하여 오픈케이슨(10)의 파손 가능성을 크게 낮출 수 있다.

실험 결과, 인터셀채움재(23)로서 0.015 m³/EA ~ 0.03 m³/EA 의 규격을 가지는 규격석을 채우면 규격석들이 파손되지 않으면서 서로 잘 얽혀있는 채로 명백한 분포하중으로 작용함을 확인할 수 있었다. 게다가 공교롭게도 0.015 m³/EA ~ 0.03 m³/EA 의 규격은 케이슨 사이의 간격에 대한 허용오차인 10cm 보다 큰 규격이므로 규격석이 외부로 유출되지 아니한다.

인터셀채움재(23)가 0.03 m³/EA 이상의 규격을 가지면 채움재 간 집중하중으로 인해 채움재가 깨지는 현상이 일어나기 시작하고, 이는 채움재의 외부 유출을 유발할 수 있다. 채움재(30)가 0.015 m³/EA 미만의 규격을 가지면 오히려 서로 잘 얽히지 않고 하중이 주어질 때 외부 유출이 유발된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이 인터셀(22)에 채워진 사석이 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, 덧댐부재(24)를 활용할 수도 있다. 즉 인터셀(22)을 구성하는 두 오픈셀(13) 경계부분 내측에 덧댐부재(24)를 걸쳐 덧댄 후, 인터셀(22)에 사석 형태의 인터셀채움재(23)를 채우는 것이 가능하다.

덧댐부재(24)는 플렉시블한 러버(rubber) 또는 강체(rigid body) 형태의 패널일 수 있다. 러버를 이웃하는 두 전후면부재(14)의 내면에 덧댈 때에는 러버를 두 전후면부재(14)에 앙카 등으로 고정하는 방식이 활용될 수 있다.

또한 강체 형태의 패널은 콘크리트 기성 패널일 수 있다. 이러한 패널은 전후면부재의 내면에 고정하는 과정 없이 덧대어 놓기만 해도 무방하다. 본 발명은 인터셀(22)에 콘크리트를 양생하는 것이 아니므로, 외부 공간과 인터셀(22) 공간을 격리시킬 필요도 없고, 타설된 콘크리트에 의해 덧댐부재인 기성 블록이 부력으로 떠오를 염려도 없기 때문이다.

또한 사석을 돌망태(gabion)나 지오텍스타일과 같이 플렉시블한 망에 넣은 상태로 인터셀(22) 공간에 채워 넣어 채움재가 외부로 유출되지 않도록 하는 것도 가능하다.

또한 도 6에 도시된 바와 같이 오픈케이슨(10)의 인터셀(22) 좌우측면에는 외향 돌출된 1개 또는 복수 개의 전단키(18)가 더 형성될 수 있다.

전단키(18)는 인터셀(22) 전후측면의 길이와 동일한 길이만큼 외측으로 돌출될 필요는 없고, 인터셀(22) 전후측면의 길이보다 작은 비율로 벽체로부터 돌출 형성된다. 또한 전단키(18)는 사다리꼴 형태로 벽체(11)로부터 돌출된 형태이다. 파랑 등에 의해 외부에서 가해지는 하중에 의해 이웃하는 두 오픈케이슨(10)이 전후방향으로 서로 상대적으로 이동하려 할 때, 벽체(11)의 측면에 전단키(18)가 없다면 사석 형태의 인터셀채움재(23)가 인터셀(22) 전후측면에 온전히 하중을 모두 전달하게 되므로 인터셀(22) 전후측면에 고하중이 걸리게 된다.

그러나 전단키(18)가 형성된 경우에는 전단키(18)로 인해 사석 형태의 인터셀채움재(23)가 인터셀(22)의 좌우측면에 대해 마찰력을 가질 수 있기 때문에, 하중이 인터셀(22)의 좌우측면과 전단키(18)와 인터셀(22) 전후측면에 골고루 분산되므로, 인터셀(22) 전후측면에 가해지는 하중을 상당히 분산시키는 것이 가능하다. 전단키(18)의 돌출 길이가 인터셀(22) 전후측면의 길이와 동일하다면 전단키(18) 부분에 하중이 집중되어 파손될 가능성도 배제할 수 없으므로, 전단키는 인터셀(22) 전후측면의 길이보다 작은 비율로 벽체로부터 돌출 형성하는 것이 바람직하다.

그리고 폐쇄케이슨(90) 좌우측면을 따라 위치한 복수개의 연속한 폐쇄형셀(12)을 구분하는 벽체(11)를 제거하여 오픈셀(13)로 변경할 때 폐쇄케이슨(90) 좌우측면을 따라 위치한 복수개의 연속한 폐쇄형셀(12)을 구분하는 벽체(11)의 일부를 남겨두고 제거하여 이를 전단키(18)로 활용할 수 있다.

한편, 오픈케이슨(10) 전후측으로 파랑의 수평력이 작용할 때 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분에 응력이 집중된다. 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분에 집중되는 응력으로 오픈케이슨(10)이 파손되는 것을 방지하기 위해 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분에 도 6에 도시된 바와 같이 모서리 부분을 보강하는 헌치(15)가 형성된다. 인터셀(22)의 전후측면은 역학적으로 캔틸레버와 유사하다고 할 수 있으므로, 응력이 집중될 것으로 예상되는 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분에 헌치(15)를 보강 등의 방법으로 형성하는 것이 바람직하다.

여기에 헌치(15)를 형성한 것은 종래기술과 대비할 때 특별한 의미가 있다. 가령 종래의 기술(일본 등록특허공보 제2847694호, 일본 공개특허공보 제2006-28981호)과 같이 서로 마주하는 두 오픈케이슨(10) 부분을 일체로 철근 콘크리트 블록화 하는 경우에는 본 발명의 헌치(15)를 사용할 아무런 이유가 없으나, 본 발명과 같이 플렉시블한 사석 형태의 인터셀채움재(23)를 인터셀(22)에 채워 인터셀채움재(23)가 플렉시블한 상태로 유지할 때에는, 이웃하는 두 오픈케이슨(10)이 전후방향으로 서로 다른 크기의 힘을 받아 두 오픈케이슨(10)이 전후방향으로 서로 상대적으로 이동하려 할 때 사석 형태의 인터셀채움재(23)가 인터셀(22) 전후측면에 분포하중을 가하게 되므로, 정역학적으로 캔틸레버 형태를 가진 인터셀(22) 전후측면의 파손을 방지하기 위해서는 헌치(15)가 공학적으로 굉장히 큰 의미를 가진다

폐쇄케이슨(90) 좌우측면부의 폐쇄형셀(12)을 오픈셀(13)로 변경할 때 인터셀(22) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 없는 경우가 인터셀(22) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 위치하는 경우보다 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분 파손에 더 취약하다. 즉, 도 7a에 도시된 바와 같이 인터셀(22) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 없는 경우 인터셀(22) 전후측면은 벽체(11)로만 구성되어 있는 반면, 도 7b에 도시된 바와 같이 인터셀(22) 전후측으로 폐쇄형셀(12)이 위치한 경우 인터셀 전후측면은 폐쇄형셀(12)로 구성된다고 볼 수 있다. 따라서 도 7a와 같이 구조물을 구성하는 경우 도 7b와 같은 구조물보다 인터셀(22) 전후측면과 좌우측면 사이의 모서리 부분에 헌치(15)를 더 크게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에, 인터셀(22)의 벽체의 구조적 안정성을 위하여 측면을 보강하는 것이 바람직하다. 가령 인터셀(22)의 측면을 따라 거푸집 겸용 구조보강재(25)을 대고 보강재를 설치한 후 콘크리트, 보강용 몰탈(26) 등을 채울 수 있다.

그리고 상술한 인터셀채움재의 채움이 완료된 후에는 오픈케이슨(10) 상부로, 제거되었던 상치블록 위치에 상치블록(40)을 설치할 수 있다.

이러한 보강 공법에 따르면, 수평방향으로는 전단키(18) 및 헌치(15)는 벽체(11)와 일체로 형성되고, 수직방향으로는 전단키(18), 헌치(15) 및 벽체(11)는 상치블록(40)과 일체로 형성되어 그 강도를 충분히 보장받을 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

1: 케이슨구조물
10: 오픈케이슨
11: 벽체
12: 폐쇄형셀
13: 오픈셀
15: 헌치
16: 측면부재
18: 전단키
19: 보강부
22: 인터셀
23: 인터셀채움재
24: 덧댐부재
25: 거푸집 겸용 구조보강재
26: 보강용 몰탈
30: 채움재
40: 상치블록
90: 폐쇄케이슨

Claims (10)

1. 상방으로는 개방되고 측면은 벽체(11)에 의해 구비되는 폐쇄형셀(12); 상기 폐쇄형셀(12)을 채우는 채움재(30); 및 상부에 설치된 상치블록(40);을 포함한 폐쇄케이슨(90)의 측면을 맞대어 나열하면서 해저에 설치한 케이슨구조물(1)에 있어서,
   이웃하는 폐쇄케이슨(90)의 상호 마주하는 폐쇄형셀(12) 상부에 위치하는 상기 상치블록(40)의 적어도 일부분을 제거하는 단계;
   상기 폐쇄형셀(12)을 이웃하는 케이슨 쪽으로 측면이 개방된 형태의 오픈셀(13)로 구성하기 위하여, 상기 오픈셀(13)로 만들 영역의 채움재(30)를 제거하고, 상기 폐쇄형셀(12)을 형성하는 상기 벽체(11)를 제거하여 이웃하는 케이슨 쪽으로 개방되도록 함으로써, 상기 폐쇄케이슨(90)을 인터로킹이 가능한 오픈케이슨(10)으로 구성하는 단계; 및
   개방부가 서로 마주하는 두 오픈셀(13)에 의해 형성되는 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우는 단계를 포함하고,
   상기 인터셀(22)에 채워진 인터셀채움재(23)가 이웃하는 두 오픈케이슨(10)을 인터로킹 하도록 하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에,
   상기 인터셀(22)의 측면에는, 상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)가 플렉시블하게 채워졌을 때 하중 분산과 마찰력 발생을 위한 전단키(18)를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에,
   상기 인터셀(22)의 측면이 교차하는 모서리 부분에 인터셀(22)의 교차하는 측면 사이로 걸리는 하중을 지탱하는 보강부로서 헌치(15)를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 0.015 m³/EA ~ 0.03 m³/EA 의 규격을 가지는 규격석 형태의 인터셀채움재(23)가 채워져 인터셀(22)에서 인터셀채움재(23)가 플렉시블한 상태로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에,
   상기 인터셀(22)의 측면 중에서 상기 인터셀(22)을 이루는 두 오픈셀(13)의 경계 부분에 덧댐부재(24)를 설치하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 덧댐부재(24)는 플렉시블한 러버(rubber) 또는 강체(rigid body) 형태의 패널인 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
7. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우기 전에,
   상기 인터셀(22)의 측면을 보강하기 위하여 상기 인터셀(22)의 측면으로 거푸집 겸용 구조보강재(25)을 설치하고 보강용 몰탈(26)을 주입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채울 때,
   플렉시블한 망 내부에 인터셀채움재(23)를 채운 상태로 상기 인터셀(22)에 채우는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채울 때,
   상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채우면서 채워진 인터셀채움재(23)를 다지는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
   
10. 청구항 1에 있어서,
    상기 인터셀(22)에 인터셀채움재(23)를 채운 후,
    상기 케이슨구조물(1) 상부에 상치블록(40)을 설치하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기존 케이슨 인터로킹 보강시공방법.
    
    

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