KR101622391B1

KR101622391B1 - 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법

Info

Publication number: KR101622391B1
Application number: KR1020140010806A
Authority: KR
Inventors: 송용현; 김현철
Original assignee: (주)연합토건; 김현철
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2016-05-18
Also published as: KR20150089796A

Abstract

본 발명은 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 관한 것으로, 항만 구조물의 건축을 위한 기초 시공시 원지반을 교란시켜지는 오염물질과 부유물질을 차수구조물 밖으로 유출되지 않도록 함으로써 주변 양식장의 오염을 방지함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법은, 상하부가 각각 개방되며 선단부에 다수의 정착비트가 형성된 차수 구조물을 수중에 시공하되, 상기 차수 구조물의 정착비트가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에만 정착된 상태를 유지하도록 시공하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 차수 구조물 안에 있는 해수를 상기 차수 구조물 외부로 배출하는 작업 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 상기 차수 구조물 안에 조성된 작업공간에서 상기 작업공간 바닥면에서부터 일정 심도의 깊이로 말뚝공을 천공함과 아울러 말을 시공하는 제3단계를 포함하여 이루어진다. 그리고 상기 제3단계에서 발생되는 슬라임을 침사에 의해 폐기물과 정화수로 선별하는 제4단계가 더 포함될 수도 있다.

Description

친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법{METHOD FOR CONSTRUCTING SEA-BOTTOM USING ECO WATER-PROOF STRUCTURE}

본 발명은 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 항만 구조물의 건축을 위한 기초 시공시 원지반을 교란시켜 오염물질과 부유물질을 발생하게 되지만, 구조물 밖으로 유출되지 않도록 함으로써 주변 양식장의 오염을 방지할 수 있는 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 관한 것이다.

일반적으로 도서 지역의 교통 인프라 구축 등을 위하여 해상의 항만 등을 개발하고 있다. 항만은 해저 바닥의 지반을 지지기반으로 하여 시공되며 이때 지반을 견고하게 보강하기 위하여 기초 구조물(말뚝, 준설, 지반개량제의 치환 등)을 시공한다.

종래 항만의 기초 시공 방법은 차수 구조물(케이슨 등)에 의한 차수로부터 이루어지며 이때 차수 구조물을 말뚝의 설계심도까지 삽입 시공하고, 상기 차수 구조물 안에 있는 지반과 해수를 외부로 배출하여 작업공간을 조성한 후 차수 구조물 안에서 말뚝을 시공하는 것이 일반적이다.

이때, 해저 면에서부터 설계심도까지의 모든 지반층을 교란하여 작업하기 때문에 오염물질이 해수면으로 부유하게 되며, 이러한 부유물은 주변 양식장의 양식 환경을 파괴하게 되어 민원을 야기하는 문제점이 있다.

그리고, 차수 구조물이 설계심도(말뚝이 시공되는 심도)까지 삽입되어야 하므로 시공이 매우 어렵고 오랜 시간이 소요되며 또한 이렇게 삽입된 차수 구조물 안에 있는 모든 지반을 배출하여야 하므로 배출작업 역시 어렵고 오랜 시간이 소요된다.

일본공개특허 평9-273145 대한민국 등록특허 제10-0627628호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 항만 구조물의 시공을 위하여 해저의 지반을 개량할 때 차수를 가능하게 하여 원지반의 교란에 따른 수질 오염을 방지할 수 있는 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법은, 상하부가 각각 개방되며 선단부에 다수의 정착비트가 형성된 차수 구조물을 수중에 시공하되, 상기 차수 구조물의 정착비트가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에만 정착된 상태를 유지하도록 시공하는 제1단계와; 상기 제1단계 이후 차수 구조물 안에 있는 해수를 상기 차수 구조물 외부로 배출하여 상기 차수 구조물 안을 비움 작업하는 제2단계와; 상기 제2단계를 통해 상기 차수 구조물 안에 조성된 작업공간에서 상기 작업공간 바닥면에서부터 계획된 심도의 깊이까지 천공하고 상향식으로 고압수 또는 고압을 이용하여 확경한 후 주입재를 주입 및 원지반토와 교반시켜 말뚝을 시공하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제3단계에서 발생되는 슬라임(주입재와 원지반토)을 슬러지펌프를 사용해 침사조로 이동시킨 후 침사법과 탈수기를 사용하여 케?화하고 정화수로 선별하는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 의하면, 차수 구조물을 불투수층인 점토층까지만 삽입되도록 설치하고 상기 차수 구조물 내부의 해수를 양수하여 상기 점토층과 차수 구조물에 의해 작업공간을 확보한 후 계획된 심도까지 소정의 천공ROD로 천공하고 상향식으로 고압수나 공압을 이용하여 원지반을 교란 및 주입재와 교반하여 개량하며, 이때 발생되는 슬라임과 주입재가 차수구조물에만 가둬져 오염물질이 해수면으로 부상하지 않으며 따라서 오염물질에 의해 시공 현장 주변의 양식장의 양식환경을 파괴하지 않으므로 민원의 발생을 막을 수 있다.

그리고, 차수 구조물이 말뚝의 설계심도까지 설치되지 않고 차수를 위한 불투수층인 점토층에만 삽입되어 차수 구조물을 중력식으로 설치할 수 있으므로 설치가 매우 용이하고 또한 차수 구조물 안에는 해수만 있으므로 배출 역시 매우 용이하고 신속하게 이루어지므로 시공성이 매우 양호하다.

또한, 확경 및 주입장치로 말뚝공의 천공 후 상향식으로 고압수나 고압 공기를 이용하여 원지반을 교란하여 주입재와 교반하여 개량할 때 발생되는 슬라임과 주입재가 차수구조물에만 가둬지고 이를 슬러지펌프를 사용하여 배수 및 배토작업 후 폐기물과 정화수로 선별하여 정화수는 재작업수로 사용하고, 슬러지를 케?화하여 사석 뒷채움용으로 사용하도록 함으로써 자원재활용에 따른 경제적 이익을 창출할 수 있다.

또한 기존 고압수나 고압 공기에 의한 확경주입 작업시 육안으로 개량경이 확인되지 못하는데 반해, 본 발명에 적용된 확경 및 주입장치에 따르면 상부에 올라 올 때 확경 및 주입장치에 의한 개량폭이 육안으로 식별 가능하기 때문에 기존의 타공법의 주입장치 보다 확실한 품질성을 보이게 될 것이다.

도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 의한 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법의 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 적용된 차수 구조물의 다른 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 적용된 차수 구조물의 또 다른 예시도.
도 4a 내지 도 4c는 각각 도 3에 도시된 차수 구조물의 조위 변화에 따른 작용 상태도.
도 5는 본 발명에 따른 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 적용된 확경 및 주입장치의 구성도.
도 6a와 도 6b는 각각 본 발명에 따른 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법에 적용된 확경 및 주입장치의 작동 상태도로서,
도 6a는 확경 비트의 삽입 후 확경 된 상태이며,
도 6b는 확경 및 주입장치에 의해 확장형 말뚝이 시공된 상태이다.

도 1에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 따른 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법은 다음과 같다.

1. 차수 구조물 준비.

도 1a에서 보이는 바와 같이, 차수 구조물(10)은 상부와 하부가 각각 개방된 통구조이며 지반에 대한 견고한 정착을 위하여 선단부(하단부)에는 뾰족한 형태의 정착비트(11)가 구비되고 상부에는 인양을 위한 인양고리(12)가 구비된다.

이러한 구조의 차수 구조물(10)은 자중에 의해 잠함되는 것이며 콘크리트재, 철재 등을 재질로 이루어진다.

한편, 차수 구조물(10)은 정착비트(11)를 포함하여 선단부로부터 일정 높이 구간(예를 들어 30~50cm)만 잠함되며 물론 지반 안을 흐르는 해수(해수, 하천수 모두를 포함)가 차수 구조물(10) 안에 유입되지 못하도록 불투수층인 점토층 속까지만 잠함된다. 즉 차수 구조물(10)은 점토층을 벗어나지 않도록 잠함되는 것이며, 따라서, 점토층의 특성상 해수가 흐르지 못하기 때문에 해수는 차수 구조물(10) 안으로 유입되지 않는다.

차수 구조물(10)은 일정 높이로 이루어진 단위 구조물들이 2개 이상 적층되어 구성될 수도 있다.

보다 바람직하게 차수 구조물(10)은 해수의 수위 변동에 대응하여 해수가 차수 구조물(10)안으로 범람하지 못하도록 도 2에서 보이는 것처럼, 철재의 구조물 본체(10-1), 구조물 본체(10-1)의 상부에 승강 가능하게 연결되어 해수의 수위에 따라 승강하는 수위변동 차수막(10-2)으로 구성된다. 차수막(10-2)은 구조물 본체(10-1)와 동일한 재질일 수도 있고 또는 유연성 있는 접히거나 감김이 가능한 차수재질의 막일 수도 있다. 차수막(10-2)은 상단부와 하단부를 보강하고 해수의 유입을 효과적으로 차단하기 위하여 프레임이 적용될 수 있다.

물론, 구조물 본체(10-1)와 차수막(10-2)의 연결부에는 차수를 위한 밀폐구조(패킹)가 적용된다.

차수막(10-2)은 다수의 유압실린더(14) 등의 액추에이터를 통해 높이가 변화될 수 있다. 유압실린더(14)는 구조물 본체(10-1)에 장착되며 로드가 차수막(10-2)의 바람직하게 상단부에 연결되어 차수막(10-2)을 승강시킨다.

또한, 차수막(10-2)은 해수에 부유하는 부구(15)를 통해 별도의 액추에이터에 의하지 않고 해수의 수위에 따라 높이가 변하도록 구성될 수도 있다. 물론, 상기 액추에이터와 부구(15)는 함께 적용되는 것도 가능하다.

또한, 차수 구조물(10)은 중력식으로 시공되며 말뚝의 시공이 완료될 때까지 자중과 인양호이스트 및 바지선(작업선) 바닥면과 인양고리를 연결하여 바지선이 조위에 따라 시공 높이를 유지하며, 차수 구조물(10)을 시공 깊이로 보다 용이하게 잠함하고 잠함 상태를 안전하게 유지할 수 있도록 차수 구조물(10)의 둘레부에는 정착안내돌부(13)가 구비된다. 정착안내돌부(13)는 차수 구조물(10)의 외주면에 돌출 형성되어 원지반의 바닥면에 안착됨으로써 접지면에 의해 차수 구조물(10)의 잠함을 구속한다. 차수 구조물(10)의 시공 깊이는 지반의 층상구조에 따라 달라질 것이므로 정착안내돌부(13)는 현장에서 적정 위치에 조립(앵커링 등)되는 것이 바람직하다.

도 3a 내지 도 4c는 차수 구조물의 다른 예시도로서, 서로 다른 내경으로 이루어진 2개 이상(도면에는 3개로 예를 들어 도시하고 설명함)의 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)로 구성된다. 예를 들어 내경의 크기는 제1단위 차수 구조물(10A) < 제2단위 차수 구조물(10B) < 제3단위 차수 구조물(10C)이며, 물론 이 반대도 가능하다. 제1단위 차수 구조물(10A)은 정착안내돌부(13)가 구비된다.

제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)은 철재가 바람직하며 물론 이외에 콘크리트 등 다른 재질도 사용 가능하고, 또한 도면에 도시된 형상으로 한정되지 아니하고 원형 등 다양한 형상이 가능하다.

제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)은 조위의 변화에 따라 자동으로 높이가 변경되도록 제3단위 차수 구조물(10C)은 바지선에 고정되고, 제1,2단위 차수 구조물(10A,10B) 간, 제2,3단위 차수 구조물(10B,10C) 간에는 조위 차에 따른 제1단위 차수 구조물(10A), 제2단위 차수 구조물(10B)의 이동을 위한 신축안내수단이 적용된다.

상기 신축안내수단은 예를 들어 제1단위 차수 구조물(10A)의 둘레부에 상하 종방향을 따라 형성되는 활차레일(10A-1), 제2단위 차수 구조물(10B)에 장착되며 제1단위 차수 구조물(10A)의 활차레일(10A-1)을 따라 슬라이딩하는 활차(10B-1), 제2단위 차수 구조물(10B)의 둘레부에 상하 종방향을 따라 형성되는 활차레일(10B-2), 제3단위 차수 구조물(10C)에 장착되며 제2단위 차수 구조물(10B)의 활차레일(10B-2)을 따라 슬라이딩하는 활차(10C-1)로 구성된다. 이와 같은 신축안내수단에 의해 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)이 조위에 따라 신축하며 이때 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)들 사이의 틈을 통해 해수의 침투를 막고 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C) 내부의 오염물이 해수로 누출되지 않도록 고무 재질의 패킹이 갖추어진다.

활차레일(10A-1)(10B-2)은 활차(10B-1)(10C-1)가 안정적으로 슬라이딩 가능하도록 외부를 향해 개방된 홈 형태가 바람직하고 또한 이탈되지 않도록 끝부분이 막힌 구조이다.

이와 같은 구성에 따르면, 도 4a와 같이 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)이 접힌 상태로 보관 운반되고, 시공 현장에서 최상단의 제3단위 차수 구조물(10C)을 바지선에 고정하고 인양와이어를 최하단의 제1단위 차수 구조물(10A)에 연결한 상태에서 설치하며, 제1단위 차수 구조물(10A) 또는/및 제2단위 차수 구조물(10B)이 점토층을 향해 중력식으로 하강하고 물론 이러한 중력식 하강은 조위에 따라 결정된다.

제1단위 차수 구조물(10A)의 정착안내돌부(13)가 점토층 위에 안착되면서 제1단위 차수 구조물(10A)의 하단부가 점토층에 삽입 정착된다.

이와 같이 설치한 상태에서 작업을 수행하며, 이 과정에서 조위가 변하는 경우 점토층을 기준으로 하여 바지선의 위치가 상승하거나 하강할 것이며 이에 따라 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C)이 줄어들거나(수위 하강시) 늘어나게 된다(수위 상승시).

도 4a는 제1 내지 제3단위 차수 구조물(10A,10B,10C) 모두가 접힌 상태이며, 도 4b는 제1단위 차수 구조물(10A)만 인출된 상태이고, 도 4c는 제1 및 제2단위 차수 구조물(10A,10B)이 인출된 상태이다.

2. 차수 구조물 잠함.

도 1b에서 보이는 것처럼, 바지선 등에 구축된 인양기에 차수 구조물(10)을 걸어 인양하고 차수 구조물(10)을 해저에 잠함시킨다.

차수 구조물(10)의 잠함 심도는 사전의 지층 조사를 통해 결정될 수 있으며, 차수 구조물(10)의 선단부에서부터 일정 높이까지만 점토층에 삽입되도록 한다. 본 발명은 해저 바닥으로부터 낮은 심도까지만 삽입되어도 점토층의 특성상 해수가 차수 구조물(10) 안에 유입되지 않도록 함으로써 차수 구조물의 기능을 완벽하게 수행한다.

3. 양수.

도 1c에서처럼, 지금까지의 공정에 따르면, 차수 구조물(10)의 안에 해수가 채워져 있으며, 양수기를 이용하여 차수 구조물(10) 안에 있는 해수를 양수한다. 해수의 양수는 원지반이 노출될 때까지 이루어진다. 이 해수는 오염되지 않은 상태이므로 그대로 바다(하천)에 양수한다. 이로써, 차수 구조물(10)의 안에는 건식의 작업공간이 조성된다.

4. 천공.

도 1d에서 보이는 것처럼, 바지선에 갖추어진 공지의 천공기를 이용하여 계획심도까지 말뚝공(1)을 천공한다. 상기 작업공간은 해수가 없는 건식 상태이며 상기 천공기는 상기 작업공간을 통과하면서 지반의 계획심도까지 말뚝공(1)을 천공한다. 천공 작업시 발생되는 작업수는 순수 물과 원지반의 이토수이므로 바다(강)에 그대로 방류하여도 무방하다.

5. 말뚝 시공.

말뚝공(1)을 이용하여 말뚝을 시공하며 확경 및 주입장치(20)를 사용하여 풍화토, 사질토, 점토층에서는 물리적 힘에 의해 확장형 말뚝(2)을 시공한다. 이와 같은 확경 및 주입장치(20)에 의하면 연암이나 경암, 풍화암, 전석층등에서는 사용이 불가능하여 고압수 또는 고압 공기 방식에 의해 말뚝을 시공하고, 풍화토, 사질토, 점토층에서는 확장형 말뚝의 시공이 가능하므로 말뚝의 전체 단면은 변단면으로 형성될 것이다. 즉, 풍화토, 사질토, 점토층 구간에서는 확경 및 주입장치(20)에 의한 확장형 단면이 형성되고 연암 등의 구간에서는 고압수 또는 고압 공기에 의한 단면이 형성된다.

도 5에서 보이는 것처럼, 확경 및 주입장치(20)는 다중 관 바람직하게 3중관인 제1 내지 제3관(21,22,23), 제3관(23)의 둘레부에 원주방향을 따라 상호 간에 일정 간격을 두고 절첩(확경) 가능하게 결합되는 2개 이상의 확경 비트(24)로 구성된다.

제1관(21)은 저부를 향해 개방되는 주입재(몰탈 또는 몰탈과 배합수의 혼합물 등), 천공수를 주입하는 주입홀(21a)이 구비되며, 말뚝공의 천공시 천공수를 주입하고 계획 심도까지 삽입된 후 주입재(그라우트재)를 주입하도록 한다.

제2관(22)은 제1관(21)의 외경보다 큰 내경으로 구성되어 제1관(21)의 둘레부에 배치되며 확공을 위하여 둘레부를 향해 확공 매체(고압수 또는 고압 공기 또는 고압수와 고압 공기 혼합매체)를 주입하는 1개 이상의 확공 노즐(22a)이 구비된다.

제1관(21)은 천공수와 주입재를 주입하고 제2관(22)은 고압으로 확경 매체를 주입하는 것이며 즉 제1,2관(21,22)은 서로 다른 매체를 주입하는 것이므로 유입단이 서로 구획되어 제1관(21)은 천공수와 주입재의 제1주입수단[제1주입관(31)과 연결]과 연결되고 제2관(22)은 확경 매체의 제2주입수단[제2주입관(32)과 연결]과 연결되고, 이는 주입블록(30)을 통해 이루어진다.

주입블록(30)은 내부에 공간이 구비된 통 구조이면서 제1주입관(31)은 주입블록(30)의 상부에서 제1관(21)과 연결되고 제2주입관(32)은 주입블록(30)의 둘레부에서 제2관(22)하고만 유체 연통 가능하게 연결된다.

제3관(23)은 제2관(22)의 외벽보다 큰 내경으로 구성되며 내부(또는 둘레면)에 확경 비트(24)의 작동을 위한 확경 와이어(25)가 배선되도록 한다.

확경 비트(24)는 제2관(22)[또는 제3관(23)]의 둘레부에 절첩에 의해 확장되는 링크 형태이며 제1,2로드(24a,24b)가 회전축(24c)을 통해 회전 가능하게 연결되어 구성되고 제1로드(24a)의 자유단부는 제2관(22)[또는 제3관(23)]에 고정되고 제2로드(24b)의 자유단부는 활차(24d)를 통해 제2관(22)[또는 제3관(23)]을 따라 승강 가능하게 지지된다. 즉, 확경 와이어(25)는 일측이 제2로드(24b) 바람직하게 활차(24d)에 연결되고 타측이 권취기(26)에 연결되어 권취기(26)에 의해 감기면서 제1,2로드(24a,24b)를 접어 확경 비트(24)를 확경시킨다.

활차(24d)의 원활한 주행을 위하여 제2관(22)[또는 제3관(23)]의 둘레부에는 홈 형태의 레일이 구성되는 것이 바람직하다.

확경 와이어(25)가 정해진 경로를 따라서만 움직이도록 제2관(22) 또는 제3관(23)에는 확경 와이어(25)의 이탈을 막는 홀더가 구성되는 것이 바람직하다.

제1,2로드(24a,24b)는 확경 와이어(25)에 의해 접힘이 가능하도록 중심선들이 일직직선으로 배열되지 않도록 초기 상태를 유지하여야 하며 이를 위하여 제2관(22)의 둘레부에는 예를 들어 삼각형의 스페이서 형성된다. 상기 스페이서는 제1,2로드(24a,24b)의 연결부가 제2관(22)으로부터 이격되도록 함으로써 확경 와이어(25)의 당김시 제1,2로드(24a,24b)가 접히도록 한다. 확경 와이어(25)가 풀릴 때 접힌 상태의 제1,2로드(24a,24b)가 초기 상태로 펼쳐질 수 있도록 구성되며 예를 들어 제1,2로드(24a,24b)는 중력식에 의해 펼쳐질 수 있고 또는 확경 와이어(25)의 풀림에 의해 강제로 펼쳐질 수도 있으며 제1,2로드(24a,24b)가 더욱 부드럽고 신속하게 펼쳐질 수 있도록 제2로드(24b)의 활차(24d) 부분에는 중량체가 결합될 수 있다.

확경 및 주입장치(20)는 슈벨을 매개로 하여 회전수단(모터 등)과 연결되어 회전하면서 말뚝공(1)을 확경한다.

이와 같은 구성의 확경 및 주입장치(20)는 저부에서는 선단의 모니터(20-1) - 확경부(20-2) - 주입부(20-3)로 분리 구성되어 결합을 통해 이루어질 수 있으며, 이러한 경우 교체가 필요한 부분만 선택하여 교체함으로써 유지 비용을 절감할 수 있다.

확경 및 주입장치(20)의 작용은 다음과 같다.

확경 및 주입장치(20)를 지중에 삽입(회전 포함)하여 말뚝공을 형성(천공수 주입)하고, 물론 이때는 도 6a와 같이 확경 비트(24)가 펼쳐진 상태를 유지한다.

확경 및 주입장치(20)의 선단의 모니터가 계획 심도에 도달하여 권취기(26)를 통해 확경 와이어(25)를 당기면 활차(24d)의 주행을 통해 제1,2로드(24a,24b)가 접혀 확경 비트(24)가 벌어지게 된다. 물론 확경 비트(24)에 의한 확경 폭은 확경 비트(24)의 크기에 따라 달라진다.

이 상태에서 확경 및 주입장치(20)를 회전시키면 확경 및 주입장치(20)의 확경 비트(24)가 회전하게 되어 말뚝공이 확경되고 아울러 확경 매체인 고압수나 고압 공기에 의해 말뚝공이 확경된다. 확경과 동시에 제1관(21)을 통해서는 주입재인 그라우트재가 주입되어 확경된 말뚝공을 채우게 된다.

이와 같이 확경 및 주입장치(20)를 회전시켜 말뚝공을 확경 및 그라우트재를 주입하면서 상승시켜 차수 구조물에 의해 형성된 작업 공간의 저부에서부터 계획 심도까지 동일한 단면적의 확경된 말뚝(2)을 시공한다(도 6b 참고). 말뚝의 시공이 완료되어 확경 및 주입장치(20)를 작업공간으로 빼낸 후 확경 와이어(25)를 풀면 확경 와이어(25)가 풀리면서 활차(24d)가 하강하여 제1,2로드(24a,24b)가 펼쳐짐으로써 축소된다.

이 과정에서 슬라임이 상기 작업공간으로 역류하여 상기 작업공간에 슬라임이 차게 된다. 슬라임 펌프를 이용하여 상기 작업공간에 있는 슬라임을 배출한다.

6. 슬라임 선별 정화.

슬라임은 점토, 모래, 시멘트, 물 등이 혼합된 상태이며 시멘트는 환경위해요소이기 때문에 선별공정을 필요로 한다.

선별공정은 슬라임 펌프를 통해 배출되는 슬라임을 침사지에 저장하여 고형물을 침전시키고 상등수(이토수)를 선별하여 바다(하천)에 방류하고, 고형물을 탈수 - 경화(응집제) 등의 공정을 통해 케?을 만들어 회수한다. 회수된 케?은 사석 치환 보조제 등으로 재활용된다.

10 : 차수 구조물, 11 : 정착비트
12 : 인양고리, 13 : 정착안내부
14 : 유압실린더, 15 : 부구
10-1 : 구조물 본체, 10-2 : 차수막
20 : 확경 및 주입장치, 21,22,23 : 제1 내지 제3관
24 : 확경 비트, 25 : 확경 와이어
26 : 권취기,

Claims

상하부가 각각 개방되며 선단부에는 다수의 정착비트가 형성되는 한편 상기 정착비트로부터 일정 거리 상부로 이격되는 곳의 외주면에는불투수성 지반의 상면에 지지되어 정착 깊이를 결정하는 정착안내돌부가 형성된 차수 구조물을 수중에 시공하되, 상기 차수 구조물의 정착안내돌부가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에 안착되면서 상기 정착비트가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에만 정착된 상태를 유지하도록 시공하는 제1단계와;
상기 제1단계 이후 차수 구조물 안에 있는 해수를 상기 차수 구조물 외부로 배출하여 상기 차수 구조물 안을 비움 작업하는 제2단계와;
상기 제2단계를 통해 상기 차수 구조물 안에 조성된 작업공간에서 상기 작업공간 바닥면에서부터 계획된 심도의 깊이까지 말뚝공을 천공하고 고압수 또는 고압 공기를 이용하여 확경한 후 주입재를 주입 및 원지반토와 교반시켜 확장형 말뚝을 시공하는 제3단계와;
상기 제3단계에서 발생되는 슬라임을 침사에 의해 폐기물과 정화수로 선별하는 제4단계를 포함하고,
상기 차수 구조물은 콘크리트재 또는 철재의 구조물 본체, 상기 구조물 본체의 상부에 승강 가능하게 연결되며 액추에이터의 구동에 의해 승강하거나 해수에 부유하는 부구(15)를 통해 해수의 수위에 따라 승강하는 수위변동 차수막을 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법.
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상하부가 각각 개방되며 선단부에는 다수의 정착비트가 형성되는 한편 상기 정착비트로부터 일정 거리 상부로 이격되는 곳의 외주면에는불투수성 지반의 상면에 지지되어 정착 깊이를 결정하는 정착안내돌부가 형성된 차수 구조물을 수중에 시공하되, 상기 차수 구조물의 정착안내돌부가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에 안착되면서 상기 정착비트가 점토층을 포함하는 불투수성 지반에만 정착된 상태를 유지하도록 시공하는 제1단계와;
상기 제1단계 이후 차수 구조물 안에 있는 해수를 상기 차수 구조물 외부로 배출하여 상기 차수 구조물 안을 비움 작업하는 제2단계와;
상기 제2단계를 통해 상기 차수 구조물 안에 조성된 작업공간에서 상기 작업공간 바닥면에서부터 계획된 심도의 깊이까지 말뚝공을 천공하고 고압수 또는 고압 공기를 이용하여 확경한 후 주입재를 주입 및 원지반토와 교반시켜 확장형 말뚝을 시공하는 제3단계와;
상기 제3단계에서 발생되는 슬라임을 침사에 의해 폐기물과 정화수로 선별하는 제4단계를 포함하고,
상기 차수 구조물은 서로 다른 내경으로 이루어진 2개 이상의 단위 차수구조물이 신축안내수단을 통해 서로 신축 가능하게 연결되면서 가장 높은 곳의 단위 차수구조물은 바지선에 고정되며,
상기 신축안내수단은 상기 단위 차수 구조물에 각각 형성되는 활차레일 및 활차로 이루어지되, 어느 하나의 단위 차수 구조물의 둘레부에 형성되는 활차레일과 이웃하는 단위 차수 구조물에 장착되며 상기 활차레일을 따라 슬라이딩하는 활차를 통해 단위 차수 구조물들의 신축 거동을 안내하는 것을 특징으로 하는 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법.
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청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 제3단계는 확경 및 주입장치(20)를 통해 말뚝공의 천공 및 확장형 말뚝을 시공하고, 상기 확경 및 주입장치는, 말뚝공의 천공을 위한 천공수와 말뚝의 시공을 위한 주입재를 주입하는 제1관(21), 상기 제1관의 둘레부에 배치되며 확경을 위한 고압수 또는 고압 공기를 공급받아 둘레부를 향해 고압 분사하여 말뚝공을 확경하는 제2관(22), 상기 제2관의 둘레부에 절첩을 통해 확경 가능하게 설치되어 지반을 교란시키면서 말뚝공을 확경하는 확경 비트(24), 지상의 조작에 의해 감기면서 상기 확경 비트를 접어 상기 제2관의 둘레부로 확경시키거나 반대로 풀리면서 상기 확경 비트를 펼쳐 상기 제2관에 붙이는 확경 와이어(25)를 포함하고,
상기 확경 비트는 상기 제2관의 둘레부에 상하 종방향으로 배열되면서 회전축(24c)을 통해 절첩 가능하게 연결되는 제1,2로드(24a,24b)로 이루어지되, 상기 제1,2로드(24a,24b) 중에서 상부에 배치되는 상기 제1로드(24a)의 자유단부는 상기 제2관에 고정되고 상기 제2로드(24b)의 자유단부는 상기 확경 와이어가 연결되는 것을 특징으로 하는 친환경적 차수구조물을 이용한 항만 기초 시공 공법.
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