WO2016048025A1 - 굴삭 펌프 장치 및 이를 포함하는 파일의 시공 장치 - Google Patents

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WO2016048025A1
WO2016048025A1 PCT/KR2015/010004 KR2015010004W WO2016048025A1 WO 2016048025 A1 WO2016048025 A1 WO 2016048025A1 KR 2015010004 W KR2015010004 W KR 2015010004W WO 2016048025 A1 WO2016048025 A1 WO 2016048025A1
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WO
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excavation
head
discharge pipe
excavating
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PCT/KR2015/010004
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윤상준
김병우
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삼성중공업 주식회사
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    • E02D2250/0061—Production methods for working underwater

Definitions

  • the present invention relates to an excavation pump apparatus and a construction apparatus of a pile including the same.
  • the bottomed structures installed on the sea floor are piled on the sea floor for the foundation of the ground and the floating structures for mooring. These offshore structures are gradually becoming larger, and the installation depth is expanding to deep sea.
  • Suction piles are mainly used as foundation structures in soft soils. Suction piles are mainly used as foundations for breakwaters offshore, and are widely used as bases for subsea structures in deep sea oil fields or as anchor piles for mooring floating structures.
  • the suction pile method is a method in which a pile is dug into the bottom of the pile by adding the pressure inside and outside of the pile to the pressure difference generated by forcibly discharging water inside the pile.
  • Suction piles are known to be easy to penetrate even with a small pressure difference as their diameter increases.
  • Korean Registered Utility Model Publication No. 20-0274072 (suction pile with a flange) discloses a suction pile which has a low installation cost and improves the supporting capacity of the pile.
  • FIG. 1 is a perspective view of a suction pile provided with a flange.
  • FIG. 1 shows a circular flange 10, a suction hole 11, an injection hole 12, an annular plate 13, an discharge hole 14, and a pile 20.
  • the suction pile of FIG. 1 has a basic structure in which the inside and the outside of the pile are completely blocked except for the seawater discharge port.
  • hard sedimentation or sand component is absolutely subsea ground self-sedimentation of the pile for penetration does not play a large role, the anti-puncture method using the underwater hammer is inevitably added.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention.
  • the present invention is to disturb the pile sediment or sandy seabed ground to hinder the pile penetration discharged to the outside of the pile using a seawater pump to liquefy the seabed to reduce the construction cost by allowing the pile to be easily penetrated in a short time It is to provide an excavation pump device.
  • the present invention is to be discharged through the seawater pump to be discharged through the seawater pump crushed into the head frame through a separate inlet that is not connected to the excavation bit or through the head frame down the excavation bit, damaged / worn It is to provide an excavation pump device that is designed to easily replace the excavation bit.
  • An excavation head which can be inserted into the inner space through an opening hole for opening the inner space of the pile and breaks the bottom of the sea into the inner space;
  • a discharge pipe connected to the excavation head and configured as a passage for discharging the subsea material introduced into the excavation head to the outside of the pile;
  • a pump for providing a pump pressure to the discharge pipe to move the subsea material through the discharge pipe.
  • the excavation head may include a head frame having a hollow cone shape and having a plurality of excavation bits installed on an outer surface of the excavation head to function as a subsea inflow passage;
  • the head frame may be supported by the support in the vertical direction in the vertical direction, and may include a center tube formed in the center thereof so as to communicate with the discharge pipe.
  • the upper part may include a plurality of bracings or casings attached to the center tube and a lower part attached to an upper edge of the head frame.
  • a plurality of rectangular parallelepiped installation grooves are installed on the outer surface of the head frame in correspondence with a bus bar arranged in a spiral or at a predetermined interval, and the installation groove is provided with an inflow hole communicating with the inside of the head frame.
  • the excavation bit may be inserted into the installation.
  • the excavation bit includes a fixed portion inserted into and fixed in the installation groove and an excavation portion projecting out of the installation groove, and the excavation portion and the fixing portion are provided with an inflow space in which a V-shaped groove is formed continuously.
  • the crushed sea bottom is introduced into the excavation hole on the side and proceeds along the inflow space and may be introduced into the head frame through the inflow hole on the outlet side.
  • the excavation bit may have a structure in which slopes of both sides of the V-shaped groove of the inflow space gradually become gentle.
  • the excavating head has a hollow conical shape, a plurality of inlet holes are formed on the outer surface to function as a subsea basal inlet passage, and a plurality of excavating bits that perform a fracture function on the outer surface can be replaced.
  • a protruding head frame may include a center tube which is supported in the vertical direction by a support in the head frame, the central portion is penetrated and communicated with the discharge tube.
  • a plurality of fitting grooves are formed between the inlet holes corresponding to the bus bar arranged in a spiral or at a predetermined interval, and the fitting protrusions protruding from one side of the bit body of the excavating bit may be fitted into the fitting grooves. .
  • the support frame may include a plurality of rods rotatably coupled to the excavating head or the discharge pipe so as to be expanded or folded with respect to the excavating head or the discharge pipe; And a roller portion coupled to one end of the rod and in contact with the inner circumferential surface of the pile.
  • a hollow is formed inside, the pile is inserted into the seabed ground; And an excavating pump device insertable into the hollow to insert the pile into the seabed ground, wherein the excavating pump device comprises: an excavating head for crushing the seabed and introducing it into the inside; A discharge pipe connected to the excavation head and configured as a passage for discharging the subsea material introduced into the excavation head to the outside of the pile; And a pump for providing a pump pressure to the discharge pipe to move the sea bottom through the discharge pipe.
  • the pile the cylindrical pile portion; And a flange portion formed at an upper end portion of the pile portion to distribute the load applied to the pile portion to the sea bottom.
  • the pile the cylindrical pile portion;
  • a support plate having a hollow formed to insert the pile part and extending radially to infiltrate the seabed ground to increase a contact area in the seabed ground;
  • a stopper part protruding from both ends of the pile part in a longitudinal direction to prevent the support plate from being separated from the pile part.
  • the driving socket may further include a driving socket mounted to an upper end of the pile to enable additional penetration of the pile by driving, and an opening through which the discharge pipe passes may be formed at a side of the driving socket.
  • FIG. 1 is a perspective view of a suction pile provided with a flange
  • FIG. 2 is a perspective view of a pile having a large flange according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a view for explaining a pile installation method having a large flange according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a perspective view of an excavation head included in an excavation pump device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a view illustrating various embodiments of an excavation bit installed in an excavation head
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing the installation of the excavation bit.
  • FIG. 7 is a perspective view of an excavation head included in an excavation pump device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a support frame included in an excavation pump device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a folded state of the support frame shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective view of a pile having a support plate according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a view for explaining a construction apparatus of a file for installing the file shown in FIG. 10 and a method for installing the file;
  • FIG. 12 is a perspective view showing a construction device for a pile including a driving socket
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the construction device for piles shown in FIG. 12.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the construction device for piles shown in FIG. 12.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • ... unit a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented by hardware or software or a combination of hardware and software.
  • FIG. 2 is a perspective view of a pile having a large flange according to an embodiment of the present invention.
  • Pile 100 having a large flange is characterized in that it is introduced into the sea floor in a short time using a device for excavating the seabed ground is inserted into the pile rather than the suction method.
  • Pile 100 having a large flange includes a pile portion 110 corresponding to the body portion, and a flange portion 120 having a wide support plate formed on the upper end of the pile portion 110. .
  • a circular flange portion 120 having a diameter much larger than the body diameter of the pile 110 is provided.
  • the flange portion 120 may have a diameter approximately three times or more than that of the pile portion 110 (D1 (pile portion diameter) ⁇ D2 (flange portion diameter)).
  • the circular flange portion 120 having a large diameter serves to distribute the load applied to the pile portion 110 to the sea bottom, and prevents the pile 100 from tilting due to the partial load.
  • the pile part 110 has a cylindrical shape with an empty inside. That is, it has the internal space 115 of a predetermined diameter.
  • the flange portion 120 does not have a structure that is completely sealed for discharging seawater as shown in FIG. 1, but an opening hole 125 that allows the empty inner space 115 of the pile portion 110 to be completely opened. ) Has a structure that increases the holding force after the penetration by increasing the diameter of the flange portion 120 while being formed.
  • FIG 3 is a view for explaining a pile installation method having a large flange according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a pile 100 having a large flange, an opening hole 125, an inner space 115, a pile portion 110, a flange portion 120, a wire 150, an excavation pump device 200, and an excavation head. 210, the discharge pipe 220 is shown.
  • a pile 100 having a large flange is mounted on a sea bottom to be installed.
  • the pile 100 may maintain the vertical state through the wire 150.
  • an opening hole 125 that is the same as the diameter of the inner space 115 of the pile portion 110 is formed so that the excavating head 210 of the excavating pump device 200. May be inserted into the internal space 115 of the file unit 110.
  • the diameter of the excavating head 210 may be smaller than the diameter of the inner space 115 and the opening hole 125 so that the excavating head 210 can be inserted smoothly.
  • the excavation pump apparatus 200 is then driven to excavate the seabed under the pile 110 and pump the liquefied sea bottom as a result of ground disturbance during the excavation process.
  • the discharge pipe 220 is discharged to the outside of the pile 100.
  • the lower end of the pile unit 110 begins to be introduced into the undersea ground disturbed by the excavation by its own weight.
  • the pile 100 may be completely embedded in the seabed (FIG. 3). (c)).
  • the bottom surface of the flange portion 120 comes into contact with the sea bottom so that the load applied to the pile 100 can be distributed on the sea bottom, and the pile 100 is prevented from tilting due to the partial load.
  • the seawater was extracted from the upper portion of the sealed pile with the seawater outlet, self-sedimented and additional driving process was performed for the necessary additional penetration.
  • additional driving process was performed for the necessary additional penetration.
  • the excavation head in the pile to discharge the bottom of the sea floor along with the excavation, it is possible to install the pile in a short time without additional driving process.
  • FIG. 4 is a perspective view of the excavation head included in the excavating pump apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 5 is a view showing various embodiments of the excavation bit installed in the excavation head
  • Figure 6 is an installation state of the excavation bit Is a cross-sectional view.
  • FIG. 5 is a view of the left-most perspective view viewed from the directions 1, 2, and 3 together on the right side.
  • excavation pump device 200 excavation head 210, head frame 211, installation groove 240, excavation bits 250, 250a, 250b, center pipe 212, discharge pipe 220 ), Bracing 213, inlet hole 245, excavation part 251a, 251b, fixing part 252a, 252b, excavation hole 253a, 253b, outlet 254a, 254b, inflow space 255a, 255b ) Is shown.
  • Excavation pump apparatus 200 inserts the excavating head into the pile body for the pile having a large diameter circular flange formed with the same opening hole as the diameter of the pile body as described above Simultaneously with the excavation, the subsea fractured by excavation is discharged to the outside of the pile through a pump operation so that the pile can be firmly installed on the undersea ground quickly.
  • Excavation pump apparatus 200 includes an excavation head 210, the discharge pipe 220, a pump (not shown).
  • the excavating head 210 includes a conical head frame 211 and a center tube 212.
  • the excavation bit 250 crushes the seabed and allows the crushed seabed to flow into the head frame 211 through the excavator 253.
  • the excavation bit 250 will be described later in detail.
  • the crushed seabed that is not introduced into the excavation bit 250 may be pushed up to the upper portion of the head frame 211 and then dropped into the interior through the upper surface.
  • the size of the introduced seabed is so large that it may give a burden to the operation of the device, the bottom surface of the head frame 211 is provided with a low-quality strainer (not shown) that filters out the bottom of the seabed above a predetermined size There may be.
  • the center tube 212 is formed through the inside so as to communicate with the discharge pipe 220 is moved to the bottom of the subsea collected in the head frame 211 by the operation of the pump upwards to be discharged through the discharge pipe 220. do.
  • the center tube 212 may be supported to be fixed in a vertical direction by a predetermined support (not shown) with the head frame 211 so as not to interfere with the sea bottom gathering on the inner lower portion of the head frame 211.
  • the center tube 212 and the head frame 211 is fixedly coupled, so that when the head frame 211 rotates, the center tube 212 also rotates together. However, irrespective of the rotation, the through-hole inside the center tube 212 is continuously communicated with the discharge pipe 220 so that the discharge of the seabed can be continuously made.
  • the upper part is attached to the center tube 212 and the lower part is attached between the head frame 211 and the center tube 212 by the bracing 213 attached to the upper surface edge of the head frame 211. It can reinforce the structural strength of The arrangement of the bracing 213 may also have a skeleton structure that allows the subsea material that is pushed up to the upper portion of the head frame 211 to be easily introduced into the head frame 211.
  • the bracing 213 may be replaced with a casing having an inlet formed at its surface.
  • FIG. 5 Various shapes of the excavation bit 250 are illustrated in FIG. 5.
  • the rectangular parallelepiped shape formed by an imaginary line represents an installation groove 240 formed on an outer surface of the head frame 211 so that the excavation bit is inserted and installed.
  • 5A illustrates an excavation bit 250a according to the first embodiment.
  • the excavation bit 250a is projected to the outside of the installation groove 240 to fix the excavation portion (251a) and the excavation bit (250a) in the installation groove 240 to perform the fracture It is divided into a fixing portion 252a.
  • the excavation portion 251a has an inlet (excavation 253a), such as a V-shaped engraving knife, and is broken between the excavation portion 251a and the fixed portion 252a through the excavation opening 253a.
  • An inflow space 255a is provided to allow the sea bottom to flow smoothly into the head frame 211.
  • the inlet space 255a has a structure in which the outlet 254a has a one-shaped shape, and the slopes of both sides of the V-shaped groove gradually become gentle from the inlet to the outlet. 211 may be introduced into the interior.
  • 5B illustrates an excavation bit 250b according to the second embodiment.
  • the excavation bit 250b When the installation groove 240 is a reference, the excavation bit 250b according to the second embodiment also protrudes out of the installation groove 240 to excavate in the excavation portion 251b and the installation groove 240 to perform crushing. It is divided into a fixing part 252b for fixing the bit 250b.
  • Excavation 251b has an inlet (excavation 253b), such as a V-shaped engraving knife, and is crushed introduced through the excavation 253b between the excavation 251b and the fixed portion 252b.
  • An inflow space 255b is provided to allow the sea bottom to flow smoothly into the head frame 211.
  • the outlet 254b of the inlet space 255b also has a V-shape like the inlet, so that the inlet space 255b has a structure in which the V-shaped groove is elongated to receive a larger amount of crushed material. Can be heard.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the head frame 211 before and after installation of the excavation bit 250a according to the first embodiment.
  • the head frame 211 is provided with an installation groove 240 of a rectangular parallelepiped shape on the outer surface side, the corresponding inlet hole 245 may be formed on the inner surface side.
  • the inlet hole 245 is illustrated as being installed at the center of the installation groove 240, this is only one embodiment, and according to the embodiment, the inlet hole 245 may be installed at the edge.
  • the excavation bit 250a illustrated in FIG. 5 may be inserted into the installation groove 240.
  • the case in which the excavation bit 250a according to the first embodiment is installed is illustrated, but this is only an example, and the excavation bit 250b according to the second embodiment may be installed.
  • the excavation bit 250a When the excavation bit 250a is fitted into the installation groove 240, a portion of the excavation bit 250a is coupled to form a passage that connects the inside and outside of the head frame 211. This is because the excavation portion 251a protruding out of the installation groove 240 has a V-shape as described above, and thus the excavation bit 250a has a V-shape.
  • the crushed seabed is introduced and can be introduced into the head frame 211 through the inlet hole 245 formed at the outlet side while traveling along the inlet space 255a.
  • the excavation bit 250a primarily serves to crush the seabed from the outside of the head frame 211, and secondly, the crushed seabed to the inside of the headframe 211. It also serves as a passageway to allow inflow.
  • the excavation bit 250a can be easily replaced in units of blocks according to the degree of damage or wear.
  • Installation grooves 240 for installing the excavation bit (250a) is arranged in a plurality of spirally arranged on the outer surface of the head frame 211 or a plurality of corresponding to the bus bar arranged at a predetermined interval so that the bottom of the sea evenly excavated can do.
  • FIG. 7 is a perspective view of an excavation head included in an excavation pump device according to another embodiment of the present invention.
  • the head frame 311, the center tube 312, the bracing 313, and the discharge pipe 320 of the excavator pump device 300 shown in FIG. 7 are the headframe 211 of the excavator pump device 200 shown in FIG. 4. ), The same as the center tube 212, the bracing 213, the discharge pipe 220 will be omitted.
  • the excavation bit 350 having only a crushing function and the inlet hole 340 for introducing the crushed bottom quality is provided separately, not integrally formed as shown in FIG.
  • the excavation bit 350 is protruded to the outer surface of the head frame 311 when the fitting is coupled to the bit body 352 and ruptured on one surface of the bit body 352 to the outside of the head frame 311
  • the fitting groove (not shown) formed on the surface includes a fitting protrusion 354 is fitted.
  • the fitting groove may be formed between the inlet hole 340.
  • Excavation bit 350 has a strong coupling force by the fitting, it can be easily replaced when worn.
  • FIG. 8 is a perspective view showing a support frame included in the excavating pump apparatus according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a perspective view showing a folded state of the support frame shown in FIG.
  • the excavation pump device 200 may further include a support frame 260, and the support frame 260 may include an excavation head 210 or an exhaust pipe ( Coupled to 220, and radially expands the excavation head 210 or the discharge pipe 220 to limit the horizontal movement of the excavating head 210 in the inner space 115 of the pile to press the inner peripheral surface of the pile 100 .
  • the support frame 260 may include an excavation head 210 or an exhaust pipe ( Coupled to 220, and radially expands the excavation head 210 or the discharge pipe 220 to limit the horizontal movement of the excavating head 210 in the inner space 115 of the pile to press the inner peripheral surface of the pile 100 .
  • FIGS. 8 and 9 illustrate an excavation pump apparatus 200 according to an embodiment of the present invention described above with reference to FIGS. 3 to 6, which illustrate an example and are described above with reference to FIG. 7.
  • the excavation pump device 300 can be replaced by the excavation pump device 300 according to another embodiment of the present invention.
  • the diameter of the pile internal space 115 is formed to be larger than the diameter of the excavating head 210 so that the excavating head 210 can be smoothly inserted into the internal space 115 of the pile. Accordingly, the excavation head 210 and the discharge pipe 220 connected to the excavation head 210 disposed in the inner space 115 of the pile can move in the radial direction of the pile 100 within the pile 100, and excavate to fracture the seabed. Accuracy of the driving of the head 210 may be degraded.
  • the excavating head 210 may be moved in the horizontal direction in the pile 100 by the reaction force applied to the excavating head 210 from the ground in the process of crushing the sea bottom, such as the excavation head 210 The movement may not only reduce the accuracy and excavation efficiency of the excavation position but may also cause damage to the inner circumferential surface of the pile 100.
  • the support frame 260 is disposed in the inner space 115 of the pile to press the inner circumferential surface of the pile 100, and the excavation head 210 and the discharge pipe 220 are disposed in the inner space of the pile ( The pressing force may be transmitted to the excavation head 210 and the discharge pipe 220 to maintain a fixed position at 115. Accordingly, the excavation head 210 may perform excavation at the central portion inside the pile 100.
  • the support frame 260 may be coupled to the excavation head 210, in which case the support frame 260 is an excavation head ( When driving the 210 may be configured to rotate with the excavation head (210).
  • the support frame 260 is a plurality of rods 264 and the rod (264) rotatably coupled to the excavating head 210 or the discharge pipe 220 to be expanded or folded with respect to the excavating head 210 or discharge pipe 220 ( It may include a roller portion 266 coupled to one end of the 264 in contact with the inner circumferential surface of the pile 100.
  • the plurality of rods 264 may be directly coupled to one side of the excavation head 210 or the discharge pipe 220, but is coupled to the base 262 coupled to the excavation head 210 or the discharge pipe 220 to excavate the excavation head 210. Or may be indirectly coupled to the discharge pipe 220.
  • the plurality of rods 264 are rotatably coupled to the excavation head 210 or the discharge pipe 220, and can be expanded to radially expand as shown in FIG. 8 or folded as shown in FIG.
  • the support frame 260 is sufficient to support the excavation head 210 and the discharge pipe 220 only when the excavation head 210 is driven, so that the pile 100 after completion of the insertion of the excavation head 210 into the pile 100 is completed. Unfolded to press the inner circumferential surface of the), the excavation head 210 may be inserted into the interior of the pile 100 in a folded state so as to be smoothly inserted into the internal space 115 of the pile.
  • the roller portion 266 is coupled to one end of the rod 264 to contact the inner circumferential surface of the pile 100.
  • Excavation head 210 should be limited in the radial direction of the pile within the pile 100 to improve the accuracy of the excavation position, but the movement along the longitudinal direction of the pile 100 is required as the excavation depth is deepened Can be.
  • the excavation head 210 is moved deeper into the ground while crushing the seabed, the pile 100 is introduced into the seabed ground disturbed by the excavation by its own weight.
  • the moving direction of the excavating head 210 and the pile 100 is the same but the moving speed may be different, relative movement of the excavating head 210 and the pile 100 may occur.
  • the roller portion 266 allows the excavation head 210 and the discharge pipe 220 connected thereto to move relative to the pile 100 while maintaining the state in contact with the inner circumferential surface of the pile 100.
  • the roller portion 266 enables the relative movement of the excavation head 210 and the pile 100 while maintaining the state in contact with the inner peripheral surface of the pile 100, for example, skid or cushioning member And the like may be substituted.
  • the roller portion 266 may be rolled with respect to the inner circumferential surface of the pile 100, while the buffer member and the like may be slid with respect to the inner circumferential surface of the pile 100 in contact with the inner circumferential surface of the pile 100.
  • FIG. 10 is a perspective view of a file having a support plate according to another embodiment of the present invention
  • Figure 11 is a view for explaining the installation method of the file construction device and the file for installing the file shown in FIG.
  • a pile 400 according to another embodiment of the present invention includes a cylindrical pile portion 410, a support plate 420, and stoppers 431 and 432.
  • Pile portion 410 is a portion corresponding to the trunk portion of the pile 400 according to the present embodiment, a hollow 415 extending in the longitudinal direction therein is formed, the excavation pump with a hollow 415 formed therein The device can be inserted.
  • the support plate 420 is formed to be hollow so that the pile part 410 is inserted, and is formed to extend radially of the pile part 410 so as to penetrate the seabed ground and increase the contact area in the seabed ground.
  • the piles intruding into the seabed ground can increase the resistance to the pulling force applied to the pile as the contact area with the surrounding ground increases.
  • the support plate 420 may be introduced into the seabed together with the pile part 410, thereby increasing the contact area of the entire pile 400.
  • the stoppers 431 and 432 protrude from both ends of the pile part 410 along the longitudinal direction to prevent the support plate 420 from being separated from the pile part 410.
  • the support plate 420 may maintain the combined state with the pile part 410 to improve the pulling support of the entire pile 400. Since the pile part 410 is inserted into the hollow formed in the support plate 420, the support plate 420 is movable along the longitudinal direction of the pile part 410. However, the separation from the pile part 410 by the stoppers 431 and 432 formed at both ends of the pile part 410 may be limited.
  • FIG. 11 illustrates a pile construction apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention, and illustrates a process of injecting a pile 400 having a support plate 420 illustrated in FIG. 10.
  • the construction apparatus 100 for piles has a hollow 415 formed therein, and piles 400 and piles 400 that are infiltrated into the seabed are undersea.
  • Excavation pump device 200 that can be inserted into the hollow 415 formed in the interior of the file 400 to be inserted into the excavation pump device 200, wherein the excavating pump device 200, described above with reference to FIGS. 300).
  • the pile may be either a pile 100 having the large flange 120 shown in FIG. 2 or a pile 400 having the support plate 420 shown in FIG. 10, and other piles having various shapes. It may also include.
  • the pile 400 including the support plate 420 is mounted on the sea bottom to be installed.
  • the support plate 420 is located at the lower end of the pile portion 410 by its own weight, and maintains a contact with the stopper portion 432 protruding from the lower end of the pile portion 410.
  • the excavation head 210 excavates the seabed ground, and the excavating head
  • the lower end of the pile part 410 is introduced into the seabed ground disturbed by 210 by its own weight.
  • the support plate 420 of the pile 400 is disposed on the sea bottom.
  • the stopper part 431 formed at the upper end of the pile part 410 presses the support plate 420.
  • the support plate 420 may be introduced into the seabed together with the pile part 410, and the support plate 420 may be completely inserted into the seabed as shown in FIG. 11C.
  • the support plate 420 may be inserted into the subsea ground while maintaining the state coupled with the pile part 410 to increase the contact area with the surrounding ground of the entire pile 400. Accordingly, the bearing capacity of the pile 400 with respect to the pulling force applied to the pile 400 can be improved.
  • FIG. 12 is a perspective view illustrating a construction device for a pile including a driving socket
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the construction apparatus for a pile shown in FIG. 12.
  • the force required to infiltrate the pile into the ground that is, the size of the tube input may be increased. More force may be required to infiltrate the pile, and the penetration of the pile may be facilitated by additionally implementing the driving process.
  • the construction apparatus 1000 for piles includes a driving socket 500 mounted on an upper end of the pile 400 to allow additional penetration of the pile 400 by driving. ) May be further included, and in this case, an opening 510 through which the discharge pipe 220 of the excavating pump device 200 passes may be formed at a side of the driving socket 500.
  • the pile construction apparatus 1000 may include the driving socket 500 to additionally perform the driving process together with the penetration process of the pile 400 by the excavation pump apparatus 200.
  • the hitting machine 600 may indirectly apply the pipe input due to the hitting to the pile 400 by hitting the hitting socket 500.
  • the driving socket 500 may be formed separately from the driving apparatus 600 and the pile 400, and may be integrally formed with the driving apparatus 600 or the pile 400.
  • the opening 510 formed at the side of the driving socket 500 may provide a passage of various cables 260 as well as the discharge pipe 220, and is required for driving the excavation pump device 200 through the cable 260. It is possible to transmit and receive a signal for supplying power or controlling the excavator pump apparatus 200.
  • opening hole 150 wire
  • 252a and 252b fixed part 253a and 253b: excavator
  • 254a, 254b exit 255a, 255b: inlet space
  • support frame 262 base
  • the construction cost is reduced by easily infiltrating the pile in a short time by discharging the liquefied seabed to the outside of the pile using a seawater pump by disturbing the hard sedimentary layer or the sandy bottom ground that obstructs pile penetration. There is an effect that can be saved.

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Abstract

굴삭 펌프 장치 및 이를 포함하는 파일의 시공 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치는, 파일의 내부공간을 개방시키는 개방홀을 통해 내부공간에 삽입 가능하며, 해저저질을 파쇄하여 내부로 유입시키는 굴삭헤드; 상기 굴삭헤드에 연결되어 상기 굴삭헤드의 내부로 유입된 해저저질을 상기 파일의 외부로 배출하는 통로가 되는 배출관; 및 상기 배출관에 펌프압을 제공하여 상기 해저저질이 상기 배출관을 통해 이동시키는 펌프를 포함할 수 있다.

Description

굴삭 펌프 장치 및 이를 포함하는 파일의 시공 장치
본 발명은 굴삭 펌프 장치 및 이를 포함하는 파일의 시공 장치에 관한 것이다.
해저면에 설치되는 착저식 구조물은 지반 기초를 위해서, 그리고 부유식 구조물들은 계류를 위해서 해저면에 파일을 설치한다. 이러한 해양 구조물들은 점차 대형화되고 있고, 설치 수심도 심해로 확대되고 있는 추세이다.
심해의 해저지반은 천해에 비해 상대적으로 퇴적층이 우세한데, 연약지반에서의 기초구조물로 석션파일이 주로 시공된다. 석션파일은 연안에서는 주로 방파제의 기초로 사용되고, 심해 유전의 해저 구조물의 기초 혹은 부유식 구조물의 계류용 앵커파일로 많이 사용되고 있다.
석션파일 공법은 파일 내부의 물을 강제 배출시켜 발생된 파일 내외부 압력 차이에 파일의 자중에 더해져서 파일이 해저면에 파고들게 시공하는 공법이다. 석션파일은 그 직경이 커지면 작은 압력차로도 관입이 용이한 것으로 알려져 있다.
하지만, 지지력 증가를 위해 파일의 직경을 너무 늘리게 되면 대형 파일의 제작, 운송 및 설치에 드는 비용이 기하급수적으로 증가되는 문제점이 있다.
한국등록실용신안공보 20-0274072호(플랜지가 구비된 석션파일)에는 설치비용이 저렴하면서도 파일의 지지능력을 향상시킨 석션파일이 개시되어 있다.
도 1은 플랜지가 구비된 석션파일의 사시도이다.
도 1에는 원형플랜지(10), 흡입홀(11), 주입홀(12), 환형판(13), 배출홀(14), 파일(20)이 도시되어 있다.
이에 의하면, 파일의 관입되는 부분의 직경은 상대적으로 작으면서, 그 상부에 넓은 플랜지가 부착되어 관입이 완료되었을 때 파일이 기울어지는 단점을 보완하고 있다.
도 1의 석션파일은 해수배출구를 제외하고는 파일의 내외부가 완전히 차단된 기본구조를 가지고 있다. 하지만, 석션압을 가지는 상태에서라도 단단한 퇴적층 또는 사질성분이 절대적인 해저지반에서는 관입을 위한 파일의 자중침하가 큰 역할을 하지 못하여 수중해머를 이용한 항타공법이 추가될 수 밖에 없는 실정이다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
-선행기술문헌
한국등록실용신안공보 20-0274072호
본 발명은 파일 관입을 방해하는 단단한 퇴적층이나 모래질 해저지반을 교란시켜 액상화된 해저 저질을 해수펌프를 이용하여 파일 외부로 배출시킴으로써 파일이 단시간에 용이하게 관입 설치되도록 하여 시공 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 굴삭 펌프 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 굴삭비트 아래로 헤드프레임을 관통하는 굴삭구 또는 굴삭비트와 연결되지 않는 별도의 유입구를 통해 헤드프레임 내부로 파쇄된 해저 저질이 유입되어 해수펌프를 통해 배출 가능하도록 하며, 손상/마모된 굴삭비트의 교체가 용이하게 설계된 굴삭 펌프 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
파일의 내부공간을 개방시키는 개방홀을 통해 내부공간에 삽입 가능하며, 해저저질을 파쇄하여 내부로 유입시키는 굴삭헤드; 상기 굴삭헤드에 연결되어 상기 굴삭헤드의 내부로 유입된 해저저질을 상기 파일의 외부로 배출하는 통로가 되는 배출관; 및 상기 배출관에 펌프압을 제공하여 상기 해저저질이 상기 배출관을 통해 이동시키는 펌프를 포함하는 굴삭 펌프 장치가 제공된다.
상기 굴삭헤드는, 내부가 빈 원뿔 형상을 가지며, 외표면에 해저저질 유입 통로로 기능하는 다수의 굴삭비트가 설치되어 있는 헤드프레임과; 상기 헤드프레임 내부에서 지지대에 의해 수직 방향으로 지지되며, 중심부가 관통 형성되어 상기 배출관에 연통되는 중심관을 포함할 수 있다.
상부가 상기 중심관에 부착되고 하부가 상기 헤드프레임의 상부면 가장자리에 부착되는 복수의 브레이싱 혹은 케이싱을 포함할 수 있다.
상기 헤드프레임의 외표면에는 직육면체 형상의 설치홈 다수개가 나선형으로 혹은 일정 간격으로 배열된 모선에 상응하여 설치되고, 상기 설치홈에는 상기 헤드프레임의 내부와 연통되는 유입홀이 마련되되, 상기 설치홈 내에 상기 굴삭비트가 삽입 설치될 수 있다.
상기 굴삭비트는 상기 설치홈 내에 삽입 고정되는 고정부와 상기 설치홈 외측으로 돌출되는 굴삭부를 포함하되, 상기 굴삭부와 상기 고정부에는 V자 홈이 연속적으로 형성되어 있는 유입공간이 마련되어 있어, 입구측에 있는 굴삭구를 파쇄된 해저저질이 유입되고 상기 유입공간을 따라 진행하며 출구측에 있는 상기 유입홀을 통해 상기 헤드프레임의 내부로 유입될 수 있다.
상기 굴삭비트는 상기 유입공간의 V자 홈의 양측 사면 경사가 점차 완만해지는 구조를 가질 수 있다.
한편, 상기 굴삭헤드는, 내부가 빈 원뿔 형상을 가지며, 외표면에 해저저질 유입 통로로 기능하는 다수의 유입홀이 형성되어 있고, 상기 외표면에 파쇄 기능을 수행하는 다수의 굴삭비트가 교체 가능하게 돌설되어 있는 헤드프레임과; 상기 헤드프레임 내부에서 지지대에 의해 수직 방향으로 지지되며, 중심부가 관통 형성되어 상기 배출관에 연통되는 중심관을 포함할 수도 있다.
상기 유입홀 사이에는 다수의 끼움홈이 나선형으로 혹은 일정 간격으로 배열된 모선에 상응하여 요입 형성되어 있고, 상기 끼움홈에 상기 굴삭비트의 비트몸체 중 일면에 돌설된 끼움돌기가 끼움 결합할 수 있다.
상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 결합되고, 상기 파일의 내부공간에서 상기 굴삭헤드의 수평 방향 이동을 제한하도록 상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관의 방사상으로 확장되어 상기 파일의 내주면을 가압하는 지지프레임을 더 포함할 수 있다.
상기 지지프레임은 상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 대하여 펼쳐지거나 접힐 수 있도록 상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 회전 가능하게 결합되는 복수의 로드; 및 상기 로드의 일단에 결합되어 상기 파일의 내주면과 접촉하는 롤러부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따르면,
내부에 중공이 형성되고, 해저지반에 관입되는 파일; 및 상기 파일을 해저지반에 관입시키도록 상기 중공에 삽입 가능한 굴삭 펌프 장치;를 포함하고, 상기 굴삭 펌프 장치는, 해저저질을 파쇄하여 내부로 유입시키는 굴삭헤드; 상기 굴삭헤드에 연결되어 상기 굴삭헤드의 내부로 유입된 해저저질을 상기 파일의 외부로 배출하는 통로가 되는 배출관; 및 상기 배출관에 펌프압을 제공하여 상기 해저저질을 상기 배출관을 통해 이동시키는 펌프를 포함하는, 파일의 시공 장치가 제공된다.
여기서, 상기 파일은, 원통 형상의 파일부; 및 상기 파일부에 가해지는 하중을 해저면에 분산시키도록 상기 파일부의 상단부에 형성되는 플랜지부;를 포함할 수 있다.
상기 파일은, 원통 형상의 파일부; 상기 파일부가 삽입되도록 중공이 형성되고, 해저지반에 관입되어 해저지반 내의 접촉 면적을 증가시키도록 상기 파일부의 방사상으로 연장되게 형성되는 지지플레이트; 및 상기 파일부로부터 상기 지지플레이트가 이탈하는 것을 방지하도록 상기 파일부의 길이 방향에 따른 양단에 돌출 형성되는 스토퍼부;를 포함할 수 있다.
그리고, 항타에 의한 상기 파일의 추가 관입이 가능하도록 상기 파일의 상단에 장착되는 항타 소켓;을 더 포함하고, 상기 항타 소켓의 측면에는 상기 배출관이 통과하는 개구가 형성될 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 플랜지가 구비된 석션파일의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일의 사시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일 설치 공법을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 굴삭헤드의 사시도,
도 5는 굴삭헤드에 설치되는 굴삭비트의 다양한 실시예를 나타낸 도면,
도 6은 굴삭비트의 설치 모습을 나타낸 단면도.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 굴삭헤드의 사시도,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 지지프레임을 나타내는 사시도,
도 9는 도 8에 도시된 지지프레임이 접힌 상태를 나타내는 사시도,
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지플레이트를 가지는 파일의 사시도,
도 11은 도 10에 도시된 파일을 설치하기 위한 파일의 시공 장치 및 파일의 설치 공법을 설명하기 위한 도면,
도 12는 항타 소켓을 포함하는 파일의 시공 장치를 나타내는 사시도,
도 13은 도 12에 도시된 파일의 시공 장치의 단면도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일의 사시도이다.
도 2에는 파일(100), 파일부(110), 플랜지부(120), 개방홀(125), 내부공간(115)이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일(100)은 석션 방식이 아닌 파일 내부로 삽입되는 해저지반을 굴삭하는 장치를 이용하여 단시간에 해저면에 관입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일(100)은 몸통 부분에 해당하는 파일부(110)와, 파일부(110)의 상단부에 형성된 넓은 지지판을 가지는 플랜지부(120)를 포함한다.
파일부(110)의 상단에 파일부(110)의 몸체 직경보다 매우 큰 직경을 가지는 원형의 플랜지부(120)가 설치되어 있다. 예를 들면, 플랜지부(120)는 파일부(110)에 비해 대략 3배 이상의 직경을 가질 수 있다(D1(파일부 직경)<<D2(플랜지부 직경)).
대직경을 가지는 원형의 플랜지부(120)는 파일부(110)에 가해지는 하중을 해저면에 분산시키는 역할을 하며, 부분하중에 의해 파일(100)이 기울어지는 것을 방지한다.
파일부(110)는 내부가 비어 있는 원통 형상을 가지고 있다. 즉, 소정 직경의 내부공간(115)을 가지고 있다.
플랜지부(120)는 도 1에 도시된 것과 같이 해수를 배출하기 위해 완전히 밀폐되는 구조를 가지고 있는 것이 아니라, 파일부(110)의 비어있는 내부공간(115)이 완전히 개방되도록 하는 개방홀(125)이 형성되어 있으면서 플랜지부(120)의 직경을 보다 크게 하여 관입 이후 고정력을 증가시키는 구조를 가지고 있다.
도 2에 도시된 것과 같은 구조의 파일(100)을 해저면에 관입시키는 방법에 대하여 설명하고, 이를 위한 굴삭 펌프 장치의 상세 구조에 대하여 관련도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대형 플랜지를 가지는 파일 설치 공법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3에는 대형 플랜지를 가지는 파일(100), 개방홀(125), 내부공간(115), 파일부(110), 플랜지부(120), 와이어(150), 굴삭 펌프 장치(200), 굴삭헤드(210), 배출관(220)이 도시되어 있다.
도 3의 (a)를 참조하면, 우선 대형 플랜지를 가지는 파일(100)을 설치하고자 하는 해저면 상에 안착시키게 된다. 이 때 파일(100)은 와이어(150)를 통해 수직 상태를 유지하도록 할 수 있다.
파일(100)의 상부에 형성된 플랜지부(120)에는 파일부(110)의 내부공간(115)의 직경과 동일한 개방홀(125)이 형성되어 있어 굴삭 펌프 장치(200)의 굴삭헤드(210)가 파일부(110)의 내부공간(115) 내에 삽입되도록 할 수 있다. 여기서, 굴삭헤드(210)가 원활히 삽입될 수 있도록 굴삭헤드(210)의 직경이 내부공간(115) 및 개방홀(125)의 직경보다 작을 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 다음으로 굴삭 펌프 장치(200)를 구동하여 파일부(110)의 하측에 있는 해저지반을 굴삭하고, 굴삭과정에서 지반 교란의 결과 액상화된 해저저질을 펌프를 이용하여 배출관(220)을 통해 파일(100)의 외부로 배출시키게 된다.
이 과정에서 굴삭으로 인해 교란된 해저지반으로 파일부(110)의 하단이 자중에 의해 관입되기 시작한다.
파일부(110)의 관입 깊이에 상응하여 굴삭헤드(210)를 깊이 위치시키면서 굴삭 및 해저저질의 배출을 지속적으로 수행함으로써, 파일(100)이 해저지반에 완전히 박히도록 할 수 있다(도 3의 (c) 참조).
이 경우 플랜지부(120)의 하면에 해저면에 닿게 되어 파일(100)에 가해지는 하중을 해저면에 분산시킬 수 있게 되고, 부분하중에 의해 파일(100)이 기울어지는 것을 방지하게 된다.
기존의 석션파일을 이용한 설치 공법에 의하면, 해수배출구를 가진 밀폐형 파일 상부로 해수를 뽑아내어 자중침하시키고 필요한 추가 관입을 위해 항타공정을 추가적으로 수행해야 했다. 하지만, 본 실시예에 따를 경우 파일 내부에 굴삭헤드를 삽입하여 굴삭과 함께 해저저질을 바로 배출시킴으로써 추가적인 항타공정 없이도 단시간에 파일 설치가 가능하도록 하고 있다.
이러한 파일 설치 공법에 이용되는 굴삭 펌프 장치에 대하여 이하 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 굴삭헤드의 사시도이고, 도 5는 굴삭헤드에 설치되는 굴삭비트의 다양한 실시예를 나타낸 도면이며, 도 6은 굴삭비트의 설치 모습을 나타낸 단면도이다. 도 5에는 제일 좌측 사시도에 대해서 ①,②, ③ 방향에서 본 도면이 우측에 함께 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6에는 굴삭 펌프 장치(200), 굴삭헤드(210), 헤드프레임(211), 설치홈(240), 굴삭비트(250, 250a, 250b), 중심관(212), 배출관(220), 브레이싱(213), 유입홀(245), 굴삭부(251a, 251b), 고정부(252a, 252b), 굴삭구(253a, 253b), 출구(254a, 254b), 유입공간(255a, 255b)이 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치(200)는 전술한 것과 같이 파일 몸체의 직경과 동일한 개방홀이 형성된 대직경 원형플랜지를 가지는 파일에 대해 파일 몸체 내부로 굴삭헤드를 삽입시켜 해저지반을 굴삭함과 동시에 굴삭에 의해 파쇄된 해저저질을 펌프 동작을 통해 파일 외부로 배출시킴으로써 해당 파일이 해저지반에 빠른 시간 내에 견고하게 설치될 수 있도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치(200)는 굴삭헤드(210), 배출관(220), 펌프(미도시)를 포함한다.
굴삭헤드(210)는 내부가 빈 원뿔 형상의 헤드프레임(211)과 중심관(212)을 포함한다.
헤드프레임(211)의 표면에는 다수의 굴삭비트(250)가 설치되어 있어, 헤드프레임(211)의 회전에 따라 해저저질을 교란시키고 무른 암석성분을 파쇄시킬 수 있다.
굴삭비트(250)는 해저저질을 파쇄하면서 굴삭구(253)를 통해 파쇄된 해저저질이 헤드프레임(211)의 내부로 유입되도록 한다. 굴삭비트(250)에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다.
굴삭비트(250)를 통해 내부로 유입되지 못한 파쇄된 해저저질은 헤드프레임(211)의 윗부분까지 밀려 올라온 뒤 상부면을 통해 그 내부로 떨어질 수도 있다. 이 경우 유입되는 해저저질의 크기가 너무 커서 장치 작동에 무리를 줄 수 있는 바, 헤드프레임(211)의 상부면에는 소정 크기 이상의 해저저질은 유입되지 못하도록 걸러주는 저질 거름망(미도시)이 설치되어 있을 수 있다.
중심관(212)은 배출관(220)과 연통되도록 그 내부가 관통 형성되어 있어 펌프의 작동에 의해 헤드프레임(211)의 내부에 모인 해저저질을 상방향으로 이동시켜 배출관(220)을 통해 배출되도록 한다.
중심관(212)은 헤드프레임(211)과는 해저저질이 헤드프레임(211)의 내측 하부에 모이는 것을 방해하지 않도록 하면서 소정의 지지대(미도시)에 의해 수직 방향으로 고정되도록 지지될 수 있다.
중심관(212) 및 헤드프레임(211)은 고정 결합되어 있어, 헤드프레임(211)이 회전할 경우 중심관(212)도 같이 회전하게 된다. 하지만, 이러한 회전과는 무관하게 중심관(212) 내부의 관통공은 배출관(220)과 지속적으로 연통되어 있어 해저저질의 배출은 끊임없이 이루어질 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 그 상부가 중심관(212)에 부착되고 그 하부가 헤드프레임(211)의 상부면 가장자리에 부착되는 브레이싱(213)에 의해 헤드프레임(211)과 중심관(212) 사이의 구조적 강도를 보강해 줄 수 있다. 브레이싱(213)의 배치 역시 헤드프레임(211)의 윗부분까지 밀려 올라온 해저저질이 헤드프레임(211) 내부로 용이하게 유입될 수 있도록 하는 뼈대 구조를 가질 수 있다.
브레이싱(213)은 그 표면에 유입구가 형성된 케이싱으로 대체될 수도 있다.
굴삭비트(250)의 다양한 형상이 도 5에 예시되어 있다.
도 5에서 가상선으로 이루어진 직육면체 형상은 굴삭비트가 삽입 설치되도록 헤드프레임(211)의 외표면에 형성된 설치홈(240)을 나타내고 있다.
도 5의 (a)에는 제1 실시예에 따른 굴삭비트(250a)가 도시되어 있다.
설치홈(240)을 기준으로 할 때, 굴삭비트(250a)는 설치홈(240)의 외측으로 돌출되어 파쇄를 수행하는 굴삭부(251a)와 설치홈(240) 내에 굴삭비트(250a)를 고정시키기 위한 고정부(252a)로 구분된다.
굴삭부(251a)는 V자 모양의 조각칼과 같은 입구(굴삭구(253a))를 가지고 있고, 굴삭부(251a)와 고정부(252a) 사이에는 굴삭구(253a)를 통해 유입되는 파쇄된 해저저질이 헤드프레임(211)의 내부로 원활히 유입되도록 하는 유입공간(255a)이 마련되어 있다.
유입공간(255a)은 출구(254a)가 일(一)자 모양을 가지고 있어, 그 입구에서 출구에 이르기까지 V자 홈의 양측 사면 경사가 점차 완만해지는 구조를 가지고 있음으로써, 파쇄물이 원활히 헤드프레임(211)의 내부로 유입되도록 할 수 있다.
도 5의 (b)에는 제2 실시예에 따른 굴삭비트(250b)가 도시되어 있다.
설치홈(240)을 기준으로 할 때, 제2 실시예에 따른 굴삭비트(250b) 역시 설치홈(240)의 외측으로 돌출되어 파쇄를 수행하는 굴삭부(251b)와 설치홈(240) 내에 굴삭비트(250b)를 고정시키기 위한 고정부(252b)로 구분된다.
굴삭부(251b)는 V자 모양의 조각칼과 같은 입구(굴삭구(253b))를 가지고 있고, 굴삭부(251b)과 고정부(252b) 사이에는 굴삭구(253b)를 통해 유입되는 파쇄된 해저저질이 헤드프레임(211)의 내부로 원활히 유입되도록 하는 유입공간(255b)이 마련되어 있다.
본 실시예에서 유입공간(255b)의 출구(254b) 역시 입구와 마찬가지로 V자 모양을 가지고 있어, 유입공간(255b)이 V자 홈이 길게 연장된 구조를 가지고 있어, 보다 많은 양의 파쇄물을 받아들일 수 있다.
도 6에는 헤드프레임(211)에 대해 제1 실시예에 따른 굴삭비트(250a)의 설치전 및 설치후 단면이 도시되어 있다.
헤드프레임(211)에는 외표면 측에 직육면체 형상의 설치홈(240)이 설치되어 있고, 이에 상응하여 내표면 측에는 유입홀(245)이 형성되어 있을 수 있다. 유입홀(245)이 설치홈(240)에 대해 중심부에 설치된 것으로 도시되어 있지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 실시예에 따라서는 유입홀(245)이 가장자리에 설치될 수도 있음은 물론이다.
설치홈(240)에는 도 5에 도시된 굴삭비트(250a)가 삽입 설치될 수 있다. 도면에서는 제1 실시예에 따른 굴삭비트(250a)가 설치된 경우가 도시되어 있지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 제2 실시예에 따른 굴삭비트(250b)가 설치될 수도 있음은 물론이다.
삽입 설치시 굴삭비트(250a)의 고정부(252a)를 설치홈(240) 내에 끼워 결합하게 된다. 이를 고정하는 방법으로는 볼트 체결 등의 다양한 체결 방법이 이용될 수 있을 것이며, 이는 당업자에게 자명한 바 상세한 설명은 생략하기로 한다.
굴삭비트(250a)가 설치홈(240) 내에 끼움 결합된 경우, 굴삭비트(250a)가 결합된 부분에는 헤드프레임(211)의 내외부를 연결하는 일종의 통로가 형성된다. 이는 굴삭비트(250a)의 형상이 앞서 설명한 것과 같이 설치홈(240)의 외측으로 돌출되는 굴삭부(251a)가 V자 형상을 가지고 있기 때문이며, 이로 인해 입구측에 있는 굴삭구(253a)를 통해 파쇄된 해저저질이 유입되고 유입공간(255a)을 따라 진행하면서 출구측에 형성되어 있는 유입홀(245)을 통해 헤드프레임(211)의 내부로 유입될 수 있게 된다.
즉, 본 실시예에 따른 굴삭비트(250a)는 1차적으로 헤드프레임(211)의 외부에서 해저저질을 파쇄하는 역할을 수행하고, 2차적으로는 파쇄된 해저저질이 헤드프레임(211) 내부로 유입될 수 있도록 하는 통로 역할도 수행하게 된다.
이러한 구조를 가지고 있어, 굴삭비트(250a)는 손상 혹은 마모 정도에 따라 블록 단위로 교체가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
굴삭비트(250a)를 설치하기 위한 설치홈(240)은 헤드프레임(211)의 외표면에서 나선형으로 다수개가 배치되거나 혹은 일정 간격으로 배열된 모선에 상응하여 다수개가 배치됨으로써 해저저질이 고르게 굴삭되도록 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 굴삭헤드의 사시도이다.
도 7에는 굴삭 펌프 장치(300), 굴삭헤드(310), 헤드프레임(311), 중심관(312), 배출관(320), 브레이싱(313), 유입홀(340), 굴삭비트(350), 비트몸체(352), 끼움돌기(354)가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 굴삭 펌프 장치(300)의 헤드프레임(311), 중심관(312), 브레이싱(313), 배출관(320)은 도 4에 도시된 굴삭 펌프 장치(200)의 헤드프레임(211), 중심관(212), 브레이싱(213), 배출관(220)과 동일한 바 그 설명을 생략하기로 한다.
본 실시예에 따를 경우, 파쇄 기능만을 가지는 굴삭비트(350)와 파쇄된 저질을 유입시키는 유입홀(340)이 도 4에 도시된 것과 같이 일체로 형성된 것이 아니라 별도로 마련되어 있다.
굴삭비트(350)는 끼움결합시 헤드프레임(311)의 외표면으로 돌출되어 파쇄 기능을 수행하는 비트몸체(352)와, 비트몸체(352)의 일면에 돌설되어 있어 헤드프레임(311)의 외표면에 형성된 끼움홈(미도시)이 끼움결합되는 끼움돌기(354)를 포함한다. 여기서, 끼움홈은 유입홀(340) 사이에 요입 형성되어 있을 수 있다.
굴삭비트(350)는 끼움결합에 의해 강한 결합력을 가지게 되며, 마모시에는 손쉽게 교체가 가능하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치에 포함되는 지지프레임을 나타내는 사시도이고, 도 9는 도 8에 도시된 지지프레임이 접힌 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치(200)는 지지프레임(260)을 더 포함할 수 있으며, 지지프레임(260)은 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 결합되고, 파일의 내부공간(115)에서 굴삭헤드(210)의 수평 방향 이동을 제한하도록 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)의 방사상으로 확장되어 파일(100)의 내주면을 가압한다.
한편, 도 8 및 도 9에는 도 3 내지 도 6을 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치(200)가 도시되어 있으나, 이는 일 예를 도시한 것으로 도 7을 참조하여 상술한 본 발명의 다른 실시예에 따른 굴삭 펌프 장치(300)로 대체될 수 있음은 물론이다.
앞서 설명한 바와 같이, 굴삭헤드(210)가 파일의 내부공간(115)으로 원활히 삽입될 수 있도록 파일 내부공간(115)의 직경은 굴삭헤드(210)의 직경보다 크게 형성된다. 이에 따라, 파일의 내부공간(115)에 배치되는 굴삭헤드(210) 및 이에 연결된 배출관(220)은 파일(100) 내에서 파일(100)의 반경 방향으로 이동할 수 있으며, 해저저질을 파쇄하는 굴삭헤드(210)의 구동의 정확성이 저하될 수 있다.
즉, 굴삭헤드(210)는 해저저질을 파쇄하는 과정에서 지반으로부터 굴삭헤드(210)에 가해지는 반력에 의하여 파일(100) 내에서 수평 방향으로 이동될 수 있으며, 이와 같은 굴삭헤드(210)의 이동은 굴삭 위치의 정확도 및 굴삭 효율을 저하시킬 뿐만 아니라 파일(100) 내주면의 손상을 초래할 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 지지프레임(260)은 파일(100)의 내주면을 가압하도록 파일의 내부공간(115)에 배치되고, 굴삭헤드(210) 및 배출관(220)이 파일의 내부공간(115)에서 고정적인 위치를 유지하도록 굴삭헤드(210) 및 배출관(220)에 가압력을 전달할 수 있다. 이에 따라, 굴삭헤드(210)는 파일(100) 내부의 중앙부에서 굴삭을 수행할 수 있다.
도 8은 지지프레임(260)이 배출관(220)에 결합된 상태를 도시하고 있으나, 지지프레임(260)은 굴삭헤드(210)에 결합될 수도 있으며, 이 경우 지지프레임(260)은 굴삭헤드(210)의 구동 시 굴삭헤드(210)와 함께 회전하도록 구성될 수 있다.
한편, 지지프레임(260)은 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 대하여 펼쳐지거나 접힐 수 있도록 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 회전 가능하게 결합되는 복수의 로드(264) 및 로드(264)의 일단에 결합되어 파일(100)의 내주면과 접촉하는 롤러부(266)를 포함할 수 있다.
복수의 로드(264)는 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)의 일측에 직접 결합될 수도 있으나, 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 결합된 베이스(262)에 결합됨으로써 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 간접적으로 결합될 수도 있다.
복수의 로드(264)는 굴삭헤드(210) 또는 배출관(220)에 회전 가능하게 결합되어, 도 8에 도시된 바와 같이 방사상으로 확장되도록 펼쳐지거나, 도 9에 도시된 바와 같이 접힐 수 있다. 지지프레임(260)은 굴삭헤드(210)의 구동 시에만 굴삭헤드(210) 및 배출관(220)을 지지하면 충분하므로 파일(100)의 내부로 굴삭헤드(210)의 삽입이 완료된 후 파일(100)의 내주면을 가압하도록 펼쳐지고, 굴삭헤드(210)가 파일의 내부공간(115)으로 원활히 삽입될 수 있도록 접힌 상태에서 파일(100)의 내부로 삽입될 수 있다.
롤러부(266)는 로드(264)의 일단에 결합되어 파일(100)의 내주면과 접촉한다. 굴삭헤드(210)는 굴삭 위치의 정확도를 향상시키기 위하여 파일(100) 내에서 파일의 반경 방향으로의 이동이 제한되어야 하나, 굴삭 깊이가 깊어짐에 따라 파일(100)의 길이 방향에 따른 이동이 요구될 수 있다.
즉, 굴삭헤드(210)는 해저저질을 파쇄하면서 지반으로 더욱 깊이 이동하고, 파일(100)은 굴삭으로 인해 교란된 해저지반으로 자중에 의해 관입된다. 이때, 굴삭헤드(210)와 파일(100)의 이동 방향은 일치하나 이동 속도는 다를 수 있으므로, 굴삭헤드(210)와 파일(100)의 상대 이동이 발생할 수 있다. 롤러부(266)는 파일(100)의 내주면에 접촉한 상태를 유지하면서 굴삭헤드(210) 및 이에 연결된 배출관(220)이 파일(100)에 대하여 이동하는 것을 가능하게 한다.
한편, 롤러부(266)는 파일(100)의 내주면에 접촉한 상태를 유지하면서 굴삭헤드(210)와 파일(100)의 상대 이동을 가능하게 하는 것 예를 들면, 스키드(skid) 또는 완충 부재 등으로 대체 가능할 수 있다. 롤러부(266)는 파일(100)의 내주면에 대하여 굴림 이동이 가능한 반면, 완충 부재 등은 파일(100)의 내주면과 접촉한 상태에서 파일(100)의 내주면에 대하여 미끄럼 이동이 가능할 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지지플레이트를 가지는 파일의 사시도이고, 도 11은 도 10에 도시된 파일을 설치하기 위한 파일의 시공 장치 및 파일의 설치 공법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 파일(400)은 원통 형상의 파일부(410), 지지플레이트(420) 및 스토퍼부(431, 432)를 포함한다.
파일부(410)는 본 실시예에 따른 파일(400)의 몸통 부분에 해당하는 부분으로, 내부에 길이 방향으로 연장되는 중공(415)이 형성되며, 내부에 형성되는 중공(415)으로 굴삭 펌프 장치가 삽입될 수 있다.
지지플레이트(420)는 파일부(410)가 삽입되도록 중공이 형성되고, 해저지반에 관입되어 해저지반 내의 접촉 면적을 증가시키도록 파일부(410)의 방사상으로 연장되게 형성된다. 해저지반에 관입된 파일은 주변 지반과의 접촉 면적이 클수록 파일에 가해지는 인발력에 대한 저항력이 증대될 수 있다. 지지플레이트(420)는 파일부(410)와 함께 해저지반에 관입됨으로써, 파일(400) 전체의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다.
스토퍼부(431, 432)는 파일부(410)로부터 지지플레이트(420)가 이탈하는 것을 방지하도록 파일부(410)의 길이 방향에 따른 양단에 돌출 형성된다. 지지플레이트(420)는 파일부(410)와 결합된 상태를 유지해야 파일(400) 전체의 인발 지지력을 향상시킬 수 있다. 파일부(410)는 지지플레이트(420)에 형성된 중공에 삽입되므로, 지지플레이트(420)는 파일부(410)의 길이 방향을 따라 이동 가능하다. 다만, 파일부(410)의 양 단에 형성된 스토퍼부(431, 432)에 의해서 파일부(410)로부터 이탈하는 것 즉, 물리적 접촉이 해제되는 것은 제한될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 파일의 시공 장치(1000)를 도시하고 있으며, 도 10에 도시된 지지플레이트(420)를 가지는 파일(400)을 관입시키는 공정을 도시하고 있다.
도 11의 (a)를 참조하면, 본 실시예에 따른 파일의 시공 장치(100)는 내부에 중공(415)이 형성되고, 해저지반에 관입되는 파일(400) 및 파일(400)을 해저지반에 관입시키도록 파일(400)의 내부에 형성된 중공(415)에 삽입 가능한 굴삭 펌프 장치(200)를 포함하며, 이때 굴삭 펌프 장치는 도 3 내지 도 7을 참조하여 상술한 굴삭 펌프 장치(200, 300)일 수 있다. 또한, 파일은 도 2에 도시된 대형 플랜지(120)를 가지는 파일(100) 또는 도 10에 도시된 지지플레이트(420)를 가지는 파일(400) 중 하나일 수 있으며, 그 외 다양한 형상의 파일을 포함할 수도 있다.
여기서는, 도 10에 도시된 파일(400) 및 도 3 내지 도 6을 참조하여 설명한 굴삭 펌프 장치(200)를 포함하는 파일의 시공 장치(1000) 및 파일(400)의 설치 공법을 설명하고, 도 2 내지 도 7을 참조하여 상술한 특징과 중복되는 설명은 생략한다.
도 11의 (a)에 도시된 바와 같이, 지지플레이트(420)를 포함하는 파일(400)을 설치하고자 하는 해저면 상에 안착시킨다. 이때, 지지플레이트(420)는 자중에 의하여 파일부(410)의 하단에 위치하고, 파일부(410)의 하단에 돌출 형성된 스토퍼부(432)에 접한 상태를 유지한다.
도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 파일(400)의 내부에 형성된 중공(415)으로 굴삭 펌프 장치(200)를 삽입하여 구동시키면 굴삭헤드(210)는 해저지반을 굴삭하고, 굴삭헤드(210)에 의하여 교란된 해저지반으로 파일부(410)의 하단이 자중에 의하여 관입된다. 이때, 파일(400)의 지지플레이트(420)는 해저면 상에 배치된다.
굴삭헤드(210)의 굴삭 작업이 계속되고 이에 따라 파일부(410)의 상단부가 관입되면, 파일부(410)의 상단에 형성된 스토퍼부(431)가 지지플레이트(420)를 가압하게 된다. 지지플레이트(420)는 파일부(410)와 함께 해저지반으로 관입되고, 도 11의 (c)와 같이 지지플레이트(420)는 해저지반으로 완전히 관입될 수 있다.
지지플레이트(420)는 파일부(410)와 결합된 상태를 유지하며 해저지반으로 관입되어, 파일(400) 전체의 주변 지반과의 접촉 면적을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 파일(400)에 가해지는 인발력에 대한 파일(400)의 지지력은 향상될 수 있다.
도 12는 항타 소켓을 포함하는 파일의 시공 장치를 나타내는 사시도이고, 도 13은 도 12에 도시된 파일의 시공 장치의 단면도이다.
한편, 파일의 전체 면적이 증대되면 관입 후 파일의 인발 지지력을 향상시킬 수 있으나, 파일을 지반에 관입하기 위하여 요구되는 힘 즉, 관입력의 크기도 증가될 수 있다. 파일을 관입하기 위하여 더 큰 힘이 요구될 수 있으며, 항타 공정을 추가적으로 실시함으로써 파일의 관입을 원활히 진행할 수 있다.
도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 파일의 시공 장치(1000)는 항타에 의한 파일(400)의 추가 관입이 가능하도록 파일(400)의 상단에 장착되는 항타 소켓(500)을 더 포함할 수 있고, 이때 항타 소켓(500)의 측면에는 굴삭 펌프 장치(200)의 배출관(220)이 통과하는 개구(510)가 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 파일의 시공 장치(1000)는 항타 소켓(500)을 포함함으로써 굴삭 펌프 장치(200)에 의한 파일(400)의 관입 공정과 함께 추가적으로 항타 공정을 실시할 수 있다. 항타기(600)는 항타 소켓(500)을 타격함으로써 타격에 의한 관입력을 파일(400)에 간접적으로 가할 수 있다.
항타 소켓(500)은 항타기(600) 및 파일(400)과 별개로 형성될 수 있으며, 항타기(600) 또는 파일(400)과 일체로 형성될 수도 있다. 항타 소켓(500)의 측면에 형성되는 개구(510)는 배출관(220)뿐만 아니라 각종 케이블(260)의 통로를 제공할 수 있으며, 케이블(260)을 통하여 굴삭 펌프 장치(200)의 구동에 필요한 전력을 공급하거나 굴삭 펌프 장치(200)의 제어에 필요한 신호를 송수신할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
- 부호의 설명
100, 400: 파일 110, 410: 파일부
115: 내부공간 120: 플랜지부
125: 개방홀 150: 와이어
200, 300: 굴삭 펌프 장치 210, 310: 굴삭헤드
220, 320: 배출관 211, 311: 헤드프레임
212, 312: 중심관 213, 313: 브레이싱
240: 설치홈 245: 유입홀
250, 250a, 250b: 굴삭비트 251a, 251b: 굴삭부
252a, 252b: 고정부 253a, 253b: 굴삭구
254a, 254b: 출구 255a, 255b: 유입공간
260: 지지프레임 262: 베이스
264: 로드 266: 롤러부
270: 케이블 340: 유입홀
350: 굴삭비트 352: 비트몸체
354: 끼움돌기 415: 중공
420: 지지플레이트 431, 432: 스토퍼부
500: 항타 소켓 510: 개구
600: 항타기 1000: 파일의 시공 장치
본 발명의 실시예에 따르면, 파일 관입을 방해하는 단단한 퇴적층이나 모래질 해저지반을 교란시켜 액상화된 해저 저질을 해수펌프를 이용하여 파일 외부로 배출시킴으로써 파일이 단시간에 용이하게 관입 설치되도록 하여 시공 비용을 절감시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 굴삭비트 아래로 헤드프레임을 관통하는 굴삭구 또는 굴삭비트와 연결되지 않는 별도의 유입구를 통해 헤드프레임 내부로 파쇄된 해저 저질이 유입되어 해수펌프를 통해 배출 가능하도록 하며, 손상/마모된 굴삭비트의 교체가 용이하게 설계된 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 파일의 내부공간을 개방시키는 개방홀을 통해 내부공간에 삽입 가능하며, 해저저질을 파쇄하여 내부로 유입시키는 굴삭헤드;
    상기 굴삭헤드에 연결되어 상기 굴삭헤드의 내부로 유입된 해저저질을 상기 파일의 외부로 배출하는 통로가 되는 배출관; 및
    상기 배출관에 펌프압을 제공하여 상기 해저저질을 상기 배출관을 통해 이동시키는 펌프를 포함하는 굴삭 펌프 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 굴삭헤드는,
    내부가 빈 원뿔 형상을 가지며, 외표면에 해저저질 유입 통로로 기능하는 다수의 굴삭비트가 설치되어 있는 헤드프레임과;
    상기 헤드프레임 내부에서 지지대에 의해 수직 방향으로 지지되며, 중심부가 관통 형성되어 상기 배출관에 연통되는 중심관을 포함하는 굴삭 펌프 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상부가 상기 중심관에 부착되고 하부가 상기 헤드프레임의 상부면 가장자리에 부착되는 복수의 브레이싱 혹은 케이싱을 포함하는 굴삭 펌프 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 헤드프레임의 외표면에는 직육면체 형상의 설치홈 다수개가 나선형으로 혹은 일정 간격으로 배열된 모선에 상응하여 설치되고, 상기 설치홈에는 상기 헤드프레임의 내부와 연통되는 유입홀이 마련되되,
    상기 설치홈 내에 상기 굴삭비트가 삽입 설치되는 굴삭 펌프 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 굴삭비트는 상기 설치홈 내에 삽입 고정되는 고정부와 상기 설치홈 외측으로 돌출되는 굴삭부를 포함하되,
    상기 굴삭부와 상기 고정부에는 V자 홈이 연속적으로 형성되어 있는 유입공간이 마련되어 있어,
    입구측에 있는 굴삭구를 파쇄된 해저저질이 유입되고 상기 유입공간을 따라 진행하며 출구측에 있는 상기 유입홀을 통해 상기 헤드프레임의 내부로 유입되는 굴삭 펌프 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 굴삭비트는 상기 유입공간의 V자 홈의 양측 사면 경사가 점차 완만해지는 구조를 가지는 굴삭 펌프 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 굴삭헤드는,
    내부가 빈 원뿔 형상을 가지며, 외표면에 해저저질 유입 통로로 기능하는 다수의 유입홀이 형성되어 있고, 상기 외표면에 파쇄 기능을 수행하는 다수의 굴삭비트가 교체 가능하게 돌설되어 있는 헤드프레임과;
    상기 헤드프레임 내부에서 지지대에 의해 수직 방향으로 지지되며, 중심부가 관통 형성되어 상기 배출관에 연통되는 중심관을 포함하는 굴삭 펌프 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 유입홀 사이에는 다수의 끼움홈이 나선형으로 혹은 일정 간격으로 배열된 모선에 상응하여 요입 형성되어 있고,
    상기 끼움홈에 상기 굴삭비트의 비트몸체 중 일면에 돌설된 끼움돌기가 끼움 결합하는 굴삭 펌프 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 결합되고, 상기 파일의 내부공간에서 상기 굴삭헤드의 수평 방향 이동을 제한하도록 상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관의 방사상으로 확장되어 상기 파일의 내주면을 가압하는 지지프레임을 더 포함하는 굴삭 펌프 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지프레임은,
    상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 대하여 펼쳐지거나 접힐 수 있도록 상기 굴삭헤드 또는 상기 배출관에 회전 가능하게 결합되는 복수의 로드; 및
    상기 로드의 일단에 결합되어 상기 파일의 내주면과 접촉하는 롤러부;를 포함하는, 굴삭 펌프 장치.
  11. 내부에 중공이 형성되고, 해저지반에 관입되는 파일; 및
    상기 파일을 해저지반에 관입시키도록 상기 중공에 삽입 가능한 굴삭 펌프 장치;를 포함하고,
    상기 굴삭 펌프 장치는,
    해저저질을 파쇄하여 내부로 유입시키는 굴삭헤드;
    상기 굴삭헤드에 연결되어 상기 굴삭헤드의 내부로 유입된 해저저질을 상기 파일의 외부로 배출하는 통로가 되는 배출관; 및
    상기 배출관에 펌프압을 제공하여 상기 해저저질을 상기 배출관을 통해 이동시키는 펌프를 포함하는, 파일의 시공 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 파일은,
    원통 형상의 파일부; 및
    상기 파일부에 가해지는 하중을 해저면에 분산시키도록 상기 파일부의 상단부에 형성되는 플랜지부;를 포함하는, 파일의 시공 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 파일은,
    원통 형상의 파일부;
    상기 파일부가 삽입되도록 중공이 형성되고, 해저지반에 관입되어 해저지반 내의 접촉 면적을 증가시키도록 상기 파일부의 방사상으로 연장되게 형성되는 지지플레이트; 및
    상기 파일부로부터 상기 지지플레이트가 이탈하는 것을 방지하도록 상기 파일부의 길이 방향에 따른 양단에 돌출 형성되는 스토퍼부;를 포함하는, 파일의 시공 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    항타에 의한 상기 파일의 추가 관입이 가능하도록 상기 파일의 상단에 장착되는 항타 소켓;을 더 포함하고,
    상기 항타 소켓의 측면에는 상기 배출관이 통과하는 개구가 형성되는, 파일의 시공 장치.
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