KR100403518B1 - 진공을 이용하여 파일을 해저면에 관입하는 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경제적이고, 파일의 지지력을 정확히 예측할 수 있으며, 파일 1개당 지지력이 매우 크며, 시공이 용이하고 환경 친화적인, 진공을 이용하여 기초체를 관입하는 장치로서, 물이나 공기를 흡입 할 수 있는 펌프; 해저면 바닥에 수직으로 놓여지는 실린더; 실린더 내측 표면에 접하며, 직경은 실린더 안지름과 동일하며, 실린더 안지름과 접하는 부분은 기밀을 유지하기 위한 피스톤 링이 구비되어 있는 피스톤이 부착되며, 실린더 내로 삽입되는 파일; 및 펌프와 파일의 상부에 있는 피스톤을 서로 연결하여 펌프 작동시 실린더 내의 물이나 공기를 외부로 배출하기 위한 관형 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

진공을 이용하여 파일을 해저면에 관입하는 장치{Apparatus for driving piles into soft clay sea bed using vacuum}

본 발명은 해저나 수중에서 건설되는 각종 구조물의 기초를 이루는 파일을 관입하는 장치로서, 특히 진공을 이용하여 파일을 해저면에 관입하는 장치에 관한 것이다.

종래에는 해상이나 수중에서 파일을 해저면으로 관입하기 위해서는, 선박을 이용하여 파일을 운반하고, 크레인을 이용하여 파일을 위치시키고, 파일을 햄머나 진동기와 같은 항타기를 이용하여 파일을 항타하여 해저면으로 관입하는 항타 공법이 이용되었다.

또한, 진공을 이용하여 해저나 수중에 기초체를 관입하는 기술이 공지되었다. 이러한 진공을 이용하여 기초체를 관입하는 방법은, 도 1에서 도시된 바와 같이, 뒤집혀진 물컵의 형상이고, 재질은 스틸인 기초체(20)가 선박(10)으로 운반되고, 닻줄(30)을 이용하여, 기초체(20)은 해저면의 의도된 위치에 위치된다. 여기서, 선박(10)에는 펌프(40)가 구비되어 있으며, 펌프(40)와 기초체(20)는 호스, 튜브, 파이프와 같은 관형부재(50)로 서로 연결되어있다. 이 기초체(20)를 해저면에 관입하는 방법은 펌프(40)가 구동되면, 관형 부재(50)를 통해 기초체(20) 내의 물과 공기를 빨아들여서 외부로 배출시키고, 기초체(20) 내부는 진공 또는 진공에 가까운 상태가 되면서, 주변과 기초체(20) 내부는 압력 차이가 발생하고, 이로 인해, 기초체는 연약한 해저면 속으로 관입을 시작하고, 도 2에서 도시된 바와 같이, 기초체(20)는 해저면 밑으로 관입된다.

그러나, 상기한 바와 같이 널리 이용되는 항타 공법은 크레인 및 항타기와 같은 많은 수의 장비가 필요하였고, 이에 따른 시공비도 막대하였다.

또한, 항타 공법은 일기에 따라 작업 공정이 쉽게 변경되며, 높은 파도시에는 항타 작업이 곤란하였고, 만약 작업을 실시한다고 하더라도 정확성이 떨어졌고, 이에 따른 정확한 기초 지지력 또한 예측할 수 가 없었다.

또한, 항타 작업시에는 큰 소음 및 진동이 발생하여 환경파괴도 심각하여서, 인근 해안에 막대한 피해를 유발하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 진공을 이용해서 기초체를 해저면에 관입하는 방법에 있어서 기초체는 스틸과 같은 재료로 한정 되었고, 관입 깊이에도 제한이 있는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 간단한 장비를 통해 간단히 기초체를 관입할 수 있어서 경제적이며, 정확하게 기초 지지력을 계산할 수 있고, 소음 및 진동 발생을 억제하여 환경 파괴도 적은, 진공을 이용하여 파일을 해저면에 관입하는 장치를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 재료 선택에 있어서 자유롭고, 관입 깊이도 자유로운, 진공을 이용하여 파일을 해저면에 관입하는 장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 진공을 이용하여 기초체를 관입하는 공법의 개략적인 장치 구성도이며,

도 2는 도 1에서 기초체가 해저면에 관입된 상태도이며,

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 진공을 이용하여 기초체를 관입하는 장치의 개략적인 구성도이며,

도 4a, 4b, 4c, 4d는 도 3에 따른 진공을 이용한 파일을 해저면에 관입하는 개략적인 순서도이다.

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

10: 선박 20: 기초체

30: 닻줄 40: 펌프

50, 113: 관형 부재 100: 실린더

110: 피스톤 링 111: 피스톤

112: 파일

상기된 바와 같은 목적은

물이나 공기를 흡입 할 수 있는 펌프; 해저면 바닥에 수직으로 놓여지는 실린더; 실린더 내측 표면에 접하며, 직경은 실린더 안지름과 동일하며, 실린더 안지름과 접하는 부분은 기밀을 유지하기 위한 피스톤 링이 구비되어 있는 피스톤이 부착되며, 실린더로 삽입되는 파일; 및 펌프와 파일 상단의 피스톤을 서로 연결하여 펌프 작동시 실린더 내의 물이나 공기를 외부로 배출하기 위한 관형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공을 이용해서 파일을 관입하는 장치로 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진공을 이용한 파일을 해저면에 관입하는 장치의 개략적인 구성도이다.

도 3에서 도시된 바와 같이, 진공을 이용한 기초체를 관입하는 장치는, 실린더(100) 및 실린더(100) 내측표면에 접하도록 직경은 실린더(100)의 안지름과 동일하며, 실린더(100) 내측표면에 접하는 부분은 기밀을 유지하기 위한 피스톤 링(110)이 구비되어 있는 피스톤(111)에 부착한 파일(112)이 제공된다.

본 발명의 개략적인 시공 순서는 아래와 같이 자세히 설명된다.

도 4a, 4b, 4c, 4d는 도 3에 따른 진공을 이용한 파일을 해저면에 관입하는 개략적인 순서도이다.

도 4a에서 도시된 바와 같이, 실린더(100)는, 선박(10)을 이용하여 파일을 관입하기 위한 위치로 이동된다. 이후에, 도 4b에서 도시된 바와 같이, 위치된 실린더(100)의 내측표면에 피스톤(111)이 접하도록 파일(112)이 삽입된다. 그런 다음에, 도 4c에서 도시된 바와 같이, 해수면에 있는 선박(10)에 구비된 펌프(40)와 실린더(100)의 안쪽 표면에 삽입된 파일(112)을 호스, 파이프, 튜브 등과 같은 관형부재(113)로 서로 연결시키고, 펌프(40)를 구동한다. 펌프(40)가 구동되면, 실린더(100) 내의 물과 공기는 외부로 배출되어서, 실린더(100) 내는 진공 또는 진공에 가까운 상태로 되고, 따라서, 실린더 내와 외부의 압력차에 의하여 파일이 연약한 해저면으로 관입된다. 도 4d에서 도시된 바와 같이, 진공을 이용하여 파일(112)이 관입을 완료한 모습이 도시 되었다.

위와 같은 진공을 이용하여 기초체를 관입하는 장치의 기초 지지력은 다음과 같은 식으로 계산되어 질 수 있다.

Qc = Ap(Pa + Pw - Ps)

여기서, Qc는 기초체의 지지력이며, Ap는 실린더의 내측면에 접해 있는 피스톤의 면적이고, Pa는 대기압이며, Pw는 피스톤 상단에 작용하는 정수압이며, Ps는 실린더 내부의 압력이다.

여기서, Pa는 대기압으로 1013 mmbar 정도를 갖는 상수이며, Pw는 해저면의 깊이를 재면 hw ×γw로 쉽게 계산되어 질 수 있다. 여기서, hw 는 해저면의 깊이이고, γw는 물의 비중이다. 또한, Ps는 바람직하게 실린더 내부에 압력 센서를 부착하여 감지할 수 도 있을 것이다.

상기된 바와 같이 본 발명에 따른 진공을 이용하여 파일을 관입하는 장치에 의하면 간단한 장비를 통해 간단히 파일을 해저면에 관입할 수 있어 경제적이며, 해저면의 깊이와 실린더 내의 압력을 측정하면, 정확하게 기초 지지력을 예측할 수 있고, 소음 및 진동발생을 억제되어 환경 파괴도 적은 장점이 있다.

또한, 본 발명 또 다른 장점은, 종래에 진공을 이용한 기초체를 관입하는 장치는 기초체가 스틸과 같은 재료로 한정되었지만, 파일은 예를 들면 철근 콘크리트와 같은 재료를 선택할 수 있어서 재료 선택에 있어서 자유롭고, 종래에는 관입 깊이의 제한을 받았던 것에 비해, 관입 깊이도 자유로운 장점이 있다.

이상에서는 본 발명을 본 발명의 바람직한 몇 가지 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명은 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 사상과 특허 청구 범위에 의해 한정되는 기술적 범위의 범주 내에서 다양한 변형과 수정이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백하다.

Claims (1)

1. 물이나 공기를 흡입 할 수 있는 펌프;

   해저면 바닥에 수직으로 놓여진 실린더;

   실린더 내측 표면에 접하며, 직경은 실린더 안지름과 동일하며, 실린더 안지름과 접하는 부분은 기밀을 유지하기 위한 피스톤 링이 구비되어 있는 피스톤이 부착되며, 실린더로 삽입되는 파일; 및

   펌프와 파일 상부의 피스톤을 서로 연결하여 펌프 작동시 실린더 내의 물이나 공기를 외부로 배출하기 위한 관형 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공을 이용해서 파일을 관입하는 장치.