KR0146462B1 - 케이슨 제작장치와 그 제작공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해안의 물막이 공사에 사용되는 케이슨(Caisson)의 제작장치와 그 제작공법에 관한 것이다.

본 발명은 해안에 복수개의 도크(dock)가 구성된 작은 규모의 항만을 구축한 다음 그 좁은 장소의 항만에 구성된 도크에서 케이슨을 연속적으로 구축할 수 있도록 하는데 목적을 두고 창출한 것이며, 이와같은 목적을 달성하기 위한 케이슨의 제작공법으로서는 먼저 케이슨 바닥체를 지상에서 구축한 다음 이를 항만에 형성시킨 도크수단상에 설치해 놓은 수상구조물수단의 바닥구조물 위로 이동시키고, 바닥구조물 위에서 케이슨폼을 상향으로 슬라이딩시키는 슬라이딩공법으로 케이슨 본체를 연속구축하는 방법과 수상구조물 수단 자체를 순차적으로 강하시켜 구축되고 있는 케이슨 본체의 하부측을 수중에 침지시켜 케이슨 본체의 하중을 부력으로 약화시키는 방법으로 수상구조물수단에 무리한 하중이 가해지는 것을 방지하고, 케이슨이 제작완료될 경우에는 케이슨을 수중에 띄워주는 방법으로 보통선박을 이용하여 케이슨의 해상이동을 용이하게 하는데 목적을 두고 창출한 것이다.

Description

케이슨 제작장치와 그 제작공법

제 1 도는 본 발명을 설명하기 위한 전체 평면구성도

제 2 도는 제 1 도의 I-I선 단면도

제 3 도는 본 발명의 케이슨 본체를 제작하는 도크수단과 수상 구조물수단의 정면 구성도

제 4 도는 본 발명의 케이슨 본체를 제작하는 도크수단과 수상 구조물수단의 평면 구성도

제 5 도는 본 발명의 수상구조물수단의 작동상태 단면도

제 6 도는 제 5 도의 II-II선 단면도

제 7 도는 제 5 도의 III-III선 단면도

제 8 도의 (a)(b)(c)도는 지상에서 제작된 케이슨 바닥체를 도크수단의 강하구조물수단으로 이동시키는 작업공정을 나타낸 케이슨 바닥체 이동공정도

제 9 도의 (a)(b)(c)(d)도는 수상구조물수단에서 케이슨 본체를 제작하여 케이슨을 수상에 부상시키는 공정을 나타낸 케이슨제작 공정도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:도크수단 2:수직고정가이드

3:승강실린더장치 4:수상구조물수단

5:지지금구 6:지지핀

10:케이슨 11:레일

12:실린더장치 13:지상이동수단

14:고정핀 20:수문

40:기둥 41:가로빔

43:철근 60:이동보조부재

본 발명은 해안의 물막이 공사에 사용되는 케이슨(Caisson)의 제작장치와 그 제작공법에 관한 것으로, 본 발명은 해안에 복수개의 도크(dock)가 구성된 작은 규모의 항만을 구축한 다음 그 좁은 장소의 항만에 구성된 도크에서 케이슨을 연속적으로 구축할 수 있도록 하는데 목적을 두고 창출한 것이며, 이와같은 목적을 달성하기 위한 케이슨의 제작공법으로서는 먼저 케이슨 바닥체를 지상에서 구축한 다음 이를 항만에 형성시킨 도크수단상에 설치해 놓은 수상구조물수단의 바닥구조물 위로 이동시키고, 바닥구조물 위에서 케이슨폼을 상향으로 슬라이딩시키는 슬라이딩공법으로 케이슨 본체를 연속구축하는 방법과 수상구조물 수단 자체를 순차적으로 강하시켜 구축되고 있는 케이슨 본체의 하부측을 수중에 침지시켜 케이슨 본체의 하중을 부력으로 약화시키는 방법으로 수상구조물수단에 무리한 하중이 가해지는 것을 방지하고, 나아가 케이슨 본체를 수중에 띄워주는 방법으로 보통선박을 이용하여 케이슨 본체를 수중에 띄워주는 방법으로 보통선박을 이용하여 케이슨 본체의 해상이동을 용이하게 하는데 목적을 두고 창출한 것이다.

종래 케이슨의 제작방법은 수심이 비교적 깊은 해안에 대규모 항만을 구축한 다음 그 대규모 항만의 지상에서 다수개의 케이슨을 제작한 후 지상의 크레인과 해상크레인선박을 이용하여 지상에서 제작된 케이슨을 수상으로 이동시켜 부상시킨 다음 해상크레인선박으로 케이슨을 설치하고자 하는 목적지까지 이송한 후 케이슨에 다수 형성된 홀속으로 물을 충진시켜 침수되게 하는 방법으로 설치하여 왔었다.

그러나 위와같은 종래의 케이슨 제작방법과 그 설치방법에는 다음과 같은 여러가지의 문제점이 있었다.

즉, 케이슨은 그 자체의 규모가 가로 약 7m 이상, 세로 약 12m 이상, 높이 약 18m 이상 정도의 규격으로 제작되는 것이 보통이며, 이렇게 제작된 케이슨은 부피가 크고 또 많은 갯수를 제작해야 하며, 또한 케이슨의 무게는 통상 1000톤 이상으로 대단히 무겁기 때문에 수심이 깊은 해안가가 적합한데, 한국의 경우 다수개의 케이슨을 제작하기에 적합하도록 자연적으로 조성된 해안가는 거의 없는 실정이며, 때문에 인위적으로 해안가를 조성공사하여 케이슨의 제작에 알맞게 조성된 항만에서 케이슨을 제작하여 왔었는 바, 이러한 항만은 주로 임대를 목적으로 구축되기 때문에 정작 케이슨을 제작하는 업자는 항만을 임대하고 케이슨을 제작하는 것이 현실정이다.

그런데 항만의 임대비용이 매우 비쌀뿐 아니라 케이슨의 긴 제작공기에 의하여 임대비용의 부담이 더욱 가중되는 문제점이 있었으며, 특히 종래의 케이슨 제작공법은 넓게 구축된 항만에 다수개의 케이슨을 제작한 다음 이를 해상으로 이동함에 있어서는 지상의 대형크레인만으로는 해상으로 옮길 수 없기 때문에 즈로 해상크레인선박을 이용하고 있는 실정이었다.

여기서 또다른 비용부담의 가중요인이 발생되는 문제점이 있다. 왜냐하면 한국의 경우는 1000톤 이상의 무게를 들수 있는 해상크레인선박은 단 2대 밖에 없기 때문에 그 해상크레인선박이 케이슨만을 이송시키기 위하여 대기할 수 없는 형편이고, 따라서 항만에서 제작완료된 케이슨을 제때제때에 해상으로 이송시키지 못하고 있는 실정이어서 항만의 임대기간이 턱없이 길어지게 되고, 이는 곧 항만 임대비용의 부담을 더더욱 가중시키게 되는 문제점이 되었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점들을 해결하기 위하여 창출한 것으로서 항만의 규모를 작게 조성하여 케이슨을 연속적으로 제작할 수 있도록 함과 동시에 제작된 케이슨을 설치하고자 하는 해상목적지까지의 이송을 보통선박으로도 가능하게 하므로서 케이슨의 해상이송을 보다 신속하게 추진할 수 있도록 하는데 목적을 두고 있으며, 또한 항만의 구축비용 또는 임대비용의 절감효과와, 케이슨을 연속하여 제작할 수 있도록 하므로서 제작공기를 단축시킬수 있는 효과 및 케이슨의 제작완성 후에는 지체없이 해상목적지까지 운반이송할 수 있도록 하는 효과로서 케이슨 제작공기의 단축과 함께 제작에 소요되는 총경비를 절감시킬 수 있도록 하는데 다른 목적이 있는 것이다.

이하 본 발명을 첨부한 실시예의 도면에 따라서 상술하기로 한다.

제 1 도는 본 발명으로 케이슨을 제작하는 전체 구성을 나타낸 평면 구성도이고, 제 3 도 및 제 4 도는 도크수단과 수상구조물수단의 설치상태를 나타낸 정면 및 평면 구성도로서, 해안가에 소규모로 항만을 구축하되, 적어도 두개 이상의 도크수단(1)을 조성하는 구성과, 상기 각각 도크수단(1)에 연결되는 지상에는 케이슨 바닥체(10a)를 이송시킬 수 있는 레일(11)과 이 레일(11)의 괘지공(11a)에 순차적으로 괘지되면서 케이슨 바닥체(10a)를 이동시킬 수 있는 실린더장치(12)가 설치된 지상이동수단(13)의 구성과, 상기 도크수단(1)에 고정 배치된 다수의 수직고정가이드(2) 및 승강실린더장치(3)에 의하여 승강이동하는 수상구조물수단(4)으로 구성되어 있다.

상기 도크수단(1) 각각에는 수문(20)이 설치되어 있으며, 상기 지상이동수단(13)의 레일(11)에는 다수개의 괘지공(11a)이 일정간격으로 배열되어 고정핀(14)이 실린더장치(12)의 후단 괘지판(12b)을 관통하여 실린더장치(12)를 고정시킬 수 있도록 한다.

상기 수상구조물수단(4)은 철구조물로서 튼튼하게 구성되는데, 케이슨(10)을 제작할 수 있는 바닥구조물(4a)과 이 바닥구조물의 양측에 수직상으로 세워진 다수의 가이드지주(4b)들로 구성되며, 상기 가이드지주들은 제 6 도 및 제 7 도에서 보여지는 바와같이 승강 실린더장치(3)의 피스톤로드(3a)에 부착된 지지금구(5)의 일측편(5a)이 삽입된 상태로 상,하로의 이동을 안내하는 가이드요부(4c)와 지지공(4d)들이 일정간격으로 다수 배열되어 있다.

상기 지지금구(5)의 타측편인 도브테일돌편(5b)은 수직고정가이드(2)의 도브테일홈(2a)에 삽착되어 상,하로 이동하도록 구성되어 있으며, 상기 수직고정가이드(2)에는 실린더장치(3)의 몸체를 붙잡아 주는 쾌지돌부(2b)와 이 괘지돌부(2b)의 선단(2c)은 가이드지주(4b)에 삽입되며, 지지핀(6)으로 고정되는 핀공(2d)이 형성되어 있으며, 또한 상기한 지지금구(5)의 일측편(5a)에도 핀공(5c)이 형성되어 있다.

한편, 도크수단(1) 주위에는 기둥(40)을 세우고, 또 기둥위에는 가로빔(41)을 설치하되, 가로빔 자체가 전기적인 장치에 의하여 좌우 또는 전후로 자동으로 이동할 수 있도록 구성함과 더불어서 가로빔에는 호이스트(42)를 착설하여 케이슨 본체(10b)에 설치되는 철근(43)등의 운반작업을 용이하게 실시할 수 있도록 하였으며, 특히 본 발명의 도크수단(1)들 상방에는 각각 케이슨폼(50)이 설치되는데, 케이슨폼(50)들은 각기 승강장치(도시 없음)를 이용하여 승강작동 시키도록 구성한다.

이와같은 구성원리의 본 발명으로 케이슨을 제작하는 방법과 장치를 설명하면 다음과 같다.

먼저 지상이동수단(13)을 구성하고 이는 양측 레일(11) 위에서 케이슨 바닥체(10a)를 제작하는데, 이는 기존의 제작방법과 같으며, 양측 레일 중 어느 일측을 먼저 선택하여 제작작업을 진행하는 것이며, 또한 수상구조물수단(4)에서 케이슨 본체(10b)의 제작작업이 진행중일때 케이슨 바닥체를 제작하는 것이 케이슨 전체의 제작 공기를 단축할 수 있게 된다.

일측 레일(11)위에서 케이슨 바닥체(10a)의 제작이 완료된 상태에서는 실린더장치(12)를 이용하여 이동작업을 개시하는데, 이때 실린더장치(12)의 피스톤로드(12a) 선단에는 케이슨 바닥체(10a)를 밀어내기 편리한 이동보조부재(60)를 사용한다.

케이슨 바닥체(10a)의 이동방법을 제 8 도에 의하여 설명하면, 제 8 도의 (a)도에 도시한 바와같이 레일(11)위에서 제작이 완료된 케이슨 바닥체(10a)는 실린더장치(12)를 작동시켜 피스톤로드(12a)를 출현작동시키게 되면 케이슨 바닥체(10a)는 레일(11)위를 미끄러지듯 이동하게 되며(가상선부분 참조), 피스톤로드(12a)의 출현작동이 완료된 상태에서 레일(11)의 괘지공(11a)과 실린더장치(12)의 후단 괘지판(12b)에서 고정핀(14)을 빼내어 주면 실린더장치(12)의 후단부는 자유로운 상태가 되는 반면, 피스톤로드(12a)는 이동부재(60)에 고정시킨 상태이기 때문에 피스톤로드(12a)를 몰입작동시키면 피스톤로드(12a)는 이동부재(60)에 부착된 상태를 유지하고 있고, 반대로 실린더장치(12) 자체가 이동부재측으로 이동하게 된다.(제 8 도의 (b)도 참조)

상기와 같이 실린더장치(12)가 이동을 완료한 후에는 다시 고정핀(14)을 괘지공(11a)과 괘지판(12b)에 끼워주는 방법으로 실린더장치(12)를 고정시키고, 이어서 실린더장치(12)의 피스톤로드(12a)를 출현작동시키면 케이슨 바닥체(10a)는 도크수단(1)측으로 이동하게 되는데, 이와같이 고정핀(14)으로 실린더장치(12)를 고정시켰다가 놓아주는 방법을 반복 되풀이하게 되면 케이슨 바닥체(10a)는 도크수단(1)의 상면과 수평상태를 이루고 있는 수상구조물수단(4)의 바닥구조물(4a)측으로 이동되는 것이다.(제 8 도의 (c)도 참조)

상기와 같이 케이슨 바닥체(10a)를 수상구조물수단(4)의 바닥구조물(4a)에 이동완료한 후에는 가로빔(41)과 호이스트(42)를 이용하여 철근(43) 등을 운반하여 케이슨 바닥체(10a)에 철근(43)을 수직으로 설치한 다음 별도의 승강장치로서 케이슨폼(50)을 하강시켜 케이슨 바닥체(10a)위에서 부터 케이슨 본체(10b)를 제작하는 것인데, 이를 제 9 도의 도시예로서 설명하면, 먼저 제 9 도의 (a)도에서와 같이 케이슨폼(50)을 하강시켜 철근(43)이 수직배설된 케이슨 바닥체(10a) 위에 안착시킨 다음 케이슨폼(50)에 콘크리트를 타설하여 경화 시키는데, 이때 콘크리트의 경화시간을 단축시키기 위하여 비닐주머니체(도시 없음) 등으로 덮어씌우고 그 비닐주머니체 속으로 고온의 스팀을 공급하여 주면 콘크리트의 경화시간을 단축할 수 있는 것이다.

상기와 같이 케이슨폼으로 타설된 콘크리트가 경화되었을 때에는 제 9 도의 (b)도와 같이 별도의 승강장치를 이용하여 케이슨폼(50)의 상승작동과 승강실린더장치(3)를 작동시켜 수상구조물수단(4)을 일정거리로 하강시키는데, 수상구조물수단(4)의 하강작동을 제 5 도 내지 제 7 도의 도시예에서 보여지듯이 승강실린더장치(3)의 피스톤로드(3a)를 하강작동시키게 되면 수상구조물수단(4)이 피스톤로드의 하강작동거리 만큼 하강하게 되는 것이며, 이와같은 상태에서 수직 고정가이드(2)의 괘지돌부(2b)의 선단(2c)에 형성된 핀공(2d)와 일치하고 있는 지지공(4d)으로 지지핀(6)을 삽입하는 일편, 지지금구(5)의 일측편(5a)을 지지하고 있던 지지핀(6)을 빼내더라도 수상구조물수단(4) 자체는 괘지돌부(2b)의 선단(2c)측을 지지하고 있는 지지핀(6)들에 의하여 안전하게 지지되어 있게 된다. 이어서 승강실린더장치(3)의 피스톤로드(3a)를 상승작동시킨 다음 상승이동된 지지금구(5)의 일측편(5a) 핀공(5c)과 일치하는 지지공(4d)으로 지지핀(6)을 다시 끼워주게 되면 수상구조물수단(4) 자체는 도크수단(1) 내부로 하강된 상태하에서 승강실린더장치(3)에 의하여 지지된 상태를 유지하고 있게된다. 이때 괘지돌부(2b)의 선단(2c)을 지지하고 있는 지지핀(6)을 제거하여도 된다.

상기와 같이 승강실린더장치(3)의 피스톤로드(3a)를 하강 작동시켜 수상구조물수단(4) 자체를 강하시켰을 경우에는 수직고정 가이드(2)의 괘지돌부(2b)의 선단(3c)을 지지핀(6)으로 고정시켜주고, 다시 피스톤로드(3a)를 상승작동시킨 경우에는 피스톤로드의 선단에 착설된 지지금구(5)의 일측편(5a)을 지지핀으로 고정시키는 수단을 반복 되풀이하는 방법으로 수상구조물수단(4) 자체를 일정거리씩 도크수단(1)으로 강하시키는 것이다.

한편, 상기에서 피스톤로드(3a)의 선단에 착설된 지지금구(5)의 타측편인 도브테일돌편(5b)은 수직고정가이드(2)의 도브테일홈(2a)에 삽입된 상태이므로 피스톤로드(3a)의 하강작동을 안정되게 유도할 수 있게 되어 수상구조물수단(4)의 강하작동에 안정성을 기대할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방법으로 수상구조물수단(4)을 도크수단(1)으로 강하시켜주는 반면, 케이슨폼(50)은 단계적으로 상승시키면서 콘크리트를 타설,경화시키는 방법을 되풀이하여 케이슨 본체(10b)의 제작을 완료한 경우에는 제 9 도의 (d)도와 같이 케이슨폼(50)은 완전히 상승시키고 수상구조물수단(4)은 도크수단(1)의 수중에서 부상할 때까지 조금더 강하시키는 것인데, 이 경우에는 수중에 부상되는 케이슨(10)이 전복되지 못하게 와이어 등으로서 붙잡아 주는 것은 물론이고 보통선박이 끌고 갈 수 있도록 하는데, 이렇게 와이어 등으로 케이슨을 고정시키는 방법은 종래 해상크레인선박을 이용한 이동시킬 때와 같으나 본 발명에서는 도크수단(1)의 수중에서 케이슨(10)을 제작하였으므로 해상크레인선박을 이용하지 않고 보통선박만으로도 수중이동이 가능해지는 것이며, 따라서 케이슨을 제작완료한 다음에는 그 즉시로 해상목적지로 이송운반할 수 있으므로 케이슨의 최종 설치작업에 까지 소요되는 공기를 단축시킬 수 있게 된다.

한편, 제작완료된 케이슨을 수중으로 부상시켜서 해상목적지로 이송시킨 다음에는 수상구조물수단을 상승작동시키는데, 이는 하강 작동시킬 때와는 반대로 승강실린더장치의 피스톤로드가 하강작동한 상태에서 지지금구의 일측편을 지지핀으로 고정시킨 후 피스톤로드를 상승작동시키는 방법을 되풀이하면 수상구조물수단의 바닥구조물이 지상이동수단으로 부터 케이슨 바닥체를 받아 줄 수 있는 높이가지 상승이동시킬 수 있는 것이다.

그리고 상기와 같이 케이슨을 제작하는 공정은 지상이동수단의 양측 레일에서 교대적으로 케이슨 바닥체를 제작한 후 도크수단으로 이동시키는 공정에 의하여 양측 도크수단에서는 교대적으로 연속해서 케이슨을 제작할 수 있는 것이다.

상기의 실시예에서는 수상구조물수단의 가이드지주의 가이드 요부에 삽입되어 지지핀으로 결합되는 지지금구의 일측편과 괘지돌부의 선단에 하나의 핀공을 형성한 경우를 실시예로 하였으며, 상기 일측편과 괘지돌부의 선단의 상하폭을 넓게 구성하고 복수개의 핀공을 형성하여 두개의 지지핀으로 결합할 경우에는 수상구조물수단의 지지강도를 높일 수 있음과 동시 안정성에 기여할 수 있으며, 또한 복수개의 도크수단의 중간에 설치되는 수직고정가이드는 그 양측에 도브테일홈을 형성할 경우에는 수직고정가이드의 설치갯수를 줄일 수 있는 효과를 제공할 수 있으며, 이와같은 실시예들은 모두 본 발명의 귄리범주에 있는 것이다.

이상과 같은 본 발명은 해안가에 소규모적으로 항만을 구축하되 케이슨을 수중에 부상시킬 수 있는 도크수단을 복수개 조성하고, 도크수단의 후방측 지상에는 복수개의 도크수단으로 케이슨 바닥체를 이동시킬 수 있는 레일과 실린더장치가 설치된 지상이동수단을 구성하며, 또한 도크수단 각각에는 수상구조물수단을 다수개의 승강실린더장치로서 지지하여 피스톤로드의 출몰작동거리만큼씩 축차적으로 강하시키는 방법으로 케이슨 본체를 하부부터 단계적으로 제작하면서 케이슨 바닥체와 본체를 수중에 띄워주어 케이슨의 하중이 수중에 의하여 분산시키므로서 수상구조물수단을 지지하고 있는 승강실린더장치에 무리한 하중이 부가되는 현상을 억제할 수 있어 수상구조물수단의 설치수명을 연장시킬 수 있는 특징이 있으며, 특히 본 발명은 케이슨을 도크수단에서 제작하면서 수중에 부상시키므로서 종래와 같이 지상에서 제작된 케이슨을 수중으로 이동시키는데 소요되는 공기와를 생략할 수 있으며, 또한 해상크레인선박을 이용하는데 따른 경비의 부담을 현저하게 절감할 수 있는 특징이 있는 새로운 공법인 것이다.

Claims (3)

1. 해안가에 소규모로 항만을 구축함에 있어 케이슨을 수중에 부상시킬 수 있는 복수의 도크수단을 구축한 다음, 상기 도크수단의 후방측 지상이동수단에서 케이슨 바닥체를 제작한 후 실리더장치로서 도크수단측으로 이동운반하는 방법과, 상기 지상이동수단으로 부터 케이슨 바닥체를 넘겨받은 수상구조물수단에서는 별도의 승강장치에 의하여 상,하로 작동하는 케이슨폼을 이용하여 케이슨 본체의 최하단부터 단계적으로 최상단까지 제작하는 방법과 수상구조물수단을 실린더장치의 피스톤로드의 출몰길이만큼씩 단계적으로 하강시키는 방법을 병행하는 방법으로 케이슨을 하부측을 도크수단의 수중에 침지시키는 방법으로서 케이슨을 수중제작하는 방법을 특징으로 하는 케이슨의 제작방법.
2. 케이슨을 부상시킬 수 있는 복수개의 도크수단과; 도크수단의 후방측 지상에 레일과 실린더장치로 구성되고 고정핀의 착탈수단으로 케이슨 바닥체를 단계적으로 이동시킬 수 있는 지상이동수단과; 상기 지상이동수단으로 부터 케이슨 바닥체를 넘겨받는 바닥구조물과 이 바닥구조물 양측에 다수의 가이드지주를 입설한 수상구조물수단과; 상기 수상구조물수단의 가이드지주와 다수의 수직고정가이드에 양측이 수용되는 지지금구는 피스톤로드에 착설시키고, 상기 수직고정가이드 하부에서 돌출된 괘지돌부는 승강실린더장치를 수용한채 그 선단이 수직가이드에 삽입,수용되게 한 다음 상기 지지금구의 일측편과 괘지돌부의 선단이 교대로 지지핀에 의하여 수직가이드와 일체적으로 결합되게 하면서 승강실린더장치의 작동으로 바닥구조물상에서 케이슨 바닥체 위로 단계적으로 제작되는 케이슨 본체를 단계적으로 하강시키는 수단으로서 케이슨을 도크수단의 수중에 침지시키면서 제작할 수 있도록 구성함을 특징으로 하는 케이슨의 제작장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 수상구조물수단의 바닥구조물로 이동된 케이슨 바닥체 위로 구축되는 케이슨 본체는 케이슨폼에 의하여 최하부부터 단계적으로 구축되면서 수중에 침지되며, 케이슨의 제작완료시에는 수상구조물수단을 조금더 하강시켜서 케이슨을 수중에 부상시켜 보통 선박으로 해상이동운반할 수 있도록 구성하여서 됨을 특징으로 하는 케이슨의 제작장치.