KR102294870B1 - 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해상비행장의 활주로를 설치함에 있어 수심이 깊어 박스형 케이슨을 침설하기가 곤란한 지역에서 교각식 구조를 적용하여 수중 및 해상에서 설치가 용이한 것으로서, 벽식구조로 독립된 코어(core)로 제작, 설치가 용이한 연결형 블럭을 연결하여 단계별 블럭을 만들고 단계별 블럭을 적층, 결합하여 결합형 블럭을 형성하고 지주기둥과 수중연속벽을 타설하여 복합케이슨 코어벽체 구조물을 만들어 복합케이슨 코어벽체 구조물간을 연결하는 공법이며, 기둥과 보, 슬래브를 강접한 라멘구조방식으로 해상활주로를 설치하는 것으로 연약지반에 의한 부등침하를 예방할 수 있으며, 매립식으로 축조된 계류장과 연결이 용이하며 각종 환경외력에 대응력이 우수한 해상활주로의 건설에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명은, 해저면 지지층에 확대기초 하부후팅 마운드부를 설치하여 연약지반 생성 소지를 사전에 없애고, 하부후팅 마운드부와 결합된 현장타설말뚝을 기반암에 접속시켜 지진파에 대한 적응력이 좋은 현장타설말뚝의 독립기초 지지와 확대기초로 복합한 구조물을 구축하여 체적이 큰 지주기둥을 설치하고; 각종 환경외력을 감당할 수 있는 현장타설된 연결형 블럭, 단계별 블럭 및 결합형 블럭으로 형성된 복합 케이슨의 지주기둥과 코어벽체 위에 슬래브를 설치하고 내부공간을 확보해서 시설 및 부대공간으로 사용하고, 복합케이슨이 설치된 곳을 제외한 구역은 해수가 유통될 수 있게 격자식으로 복합케이슨을 설치하며 그 위에 상판인 활주로를 설치하며; 해상 활주로 하부슬래브의 적재하중과 고정하중이 보를 통해 모여져서 지주기둥과 복합케이슨의 코어벽체로 전달되어 제반 축하중은 지주기둥을 타고 내려가 하부후팅 마운드부로 전달되고, 각 부재간 접합을 라멘구조로 강접하여 기둥과 보, 코어벽체가 서로 강하게 결속되어 수평하중을 극복하는 코어벽체를 하부후팅 마운드부와 직결된 벽체구조물의 본벽으로 사용되게 설치하며 상재하중을 분담하여 복합케이슨 코어벽체 구조물의 피로도를 경감시킴으로 구조적 안정성을 확보한 것을 특징으로 한다.

Description

복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물{CORE WALL STRUCTURE OF COMPOSITE CASSION FOR OFFSHORE RUNWAY}

본 발명은 해상비행장의 활주로를 설치함에 있어 수심이 깊어 박스형 케이슨을 침설하기가 곤란한 지역에서 교각식 구조를 적용하여 수중 및 해상에서 설치가 용이한 것으로서, 벽식구조로 독립된 코어(core)로 제작, 설치가 용이한 연결형 블럭을 연결하여 단계별 블럭을 만들고 단계별 블럭을 적층, 결합하여 결합형 블럭을 형성하고 지주기둥과 수중연속벽을 타설하여 복합케이슨 벽체구조물을 만들어 구조물지지대를 조성하고 복합케이슨간을 연결하는 공법이며, 기둥과 보, 슬래브를 강접한 라멘구조방식으로 해상활주로를 설치하는 것으로 연약지반에 의한 부등침하를 예방할 수 있으며, 매립식으로 축조된 계류장과 연결이 용이하며 각종 환경외력에 대응력이 우수한 복합구조물의 건설에 관한 것이다.

항공기의 이착륙 문제로 발생하는 소음과 피해보상 문제는 많은 갈등과 비용이 따르고, 항공수요의 증대와 항공기의 대형화로 인해서 비행장을 확장하거나 증설할 경우 수용지역 보상비와 비행기 이착륙에 따른 비행구역상의 진입, 수평, 원추표면상의 안전을 확보하기 위해서 구역내의 장애물 제거를 위한 비용, 그에 따른 건축물 고도 제한등은 환경훼손 및 여러가지 민원을 야기시키고 있다. 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있는 해상비행장의 필연성은 날로 증대되고 있으며, 여객기를 이착륙할 수 있는 공항은 계류장, 정비시설, 여객 및 화물터미널 주차장, 격납고 등 부대시설과 활주로를 구비해야 한다.

해상활주로는 이륙하는 항공기의 양력을 받기 위해서는 이륙 가용거리가 보장되어야 하며, 해당 공항은 등급에 따라 차이가 있으나, 예컨데 최소 50 인승 여객기를 운용하는 E 등급 이상 공항에서는 이륙하는 항공기의 양력을 받기 위해서 필요한 이륙 가용거리와 착륙대는 이설시단, 블래스트 패드를 포함하여 폭은 최소 45 m, 길이는 1,200 m 이상이 되어야 하며, 평행 착륙시(시계 비행) 활주로간 이격거리는 210m 이상 되어야 한다.

해상 활주로를 조성하는 방법으로는 매립식, 교각식, 부유식 3 가지로 대별되고 있는 바, 먼저 부유식은 구조형식이 간단하고 입지선정의 자유로움이 있는 장점이 있으나, 부체 흘수에 따른 구조물의 제한 등으로 대형항공기의 이착륙은 제한되며 파랑에 의한 요동은 완전히 극복할 수 없는 한계를 지니고 있다. 또한, 부체의 고정을 위한 계류시설과 항공기의 대형화로 구조물의 크기가 확장될 때, 반잠수식으로 전환될 수 밖에 없으며 이에 따른 수제시설인 방파제 건설이 불가피하다.

그러므로, 해상 비행장을 축조하는 공법으로서 수심 20 m 까지는 매립식이 시공성이 우월하나, 해저면 수심이 깊은 지역에서 매립식으로 진행하기엔 경제성이 결여되고 박스형 케이슨을 설치하기엔 해저면 지형이 부적합한 장소에 매립식으로 축조된 계류장과 연결시공이 가능한 해상활주로를 건설하는 공법이고, 혼성식으로 해저면에 기초사석부를 조성하고 직립재인 박스형 케이슨(통상 20 ~ 40 m)을 설치하는 공법을 채택하고 있다.

박스형 케이슨은 자체하중으로 외력에 저항하므로 해상활주로를 구축하고자 하는 영역의 길이방향을 따라 단위 케이슨을 나란히 연속구조체로 연결하고, 외해로부터 진입하는 수평력에 대응할 수 있도록 파력을 평활화시켜 구조물의 안정성을 확보한다.

하지만, 박스형 케이슨 설치구역의 기초사석부에서 부등침하가 일어날 경우, 상기 케이슨은 그 자체가 하나의 강체로 작용하기 때문에 단위 케이슨에 위상차를 가지고 작용하는 파랑에너지는 국부적인 에너지 집중을 일으킬 수 있어, 어떤 부분에 불규칙적인 파력이 집중될 때 연결된 상기 케이슨의 어느 한지점에 응력이 집중되어 인접케이슨이 한쪽으로 밀리면서 인터로킹을 유지하지 못하고 파손되는 현상이 발생한다.

박스형 케이슨은 폭이 20 m, 높이가 30 m 를 초과할 때에는 그 크기와 중량때문에 제작상의 문제와 운반, 진수 및 운용장비에 의한 많은 제약요건들이 상존하므로 그 크기를 초과해서는 설치가 어렵다. 최근 50년 출현빈도 설계 최대 파고치(19.4 m)를 고려하면 수심이 30 m 를 초과하는 지역에서의 설치는 구조물의 높이가 50 m 를 상회해야 한다.

또한, 넓은 폭과 긴 길이가 요구되는 해상비행장의 활주로 부분에서는 해저면 지형의 경사도가 어느 정도 이상되면 시점과 종점의 단차가 커져서 기초지반부 사석포설량이 증가될 수 밖에 없다. 해안선의 굴곡이 심하거나 요철이 심한 지역이나 활주로 길이방향과 교차되는 방향으로 경사가 져서 등고선이 분포되어 있는 지역에서는 설치가 곤란하다.

그렇기 때문에, 해저면 수심이 깊은 구역에서는 기초사석부를 그 높이만큼 높여야 하므로, 평탄함을 유지하기 위한 잡석지정 또는 연약지반 처리를 위한 많은 노력과 비용이 소요된다. 따라서, 해저면에 설치될 구조물의 높이가 50 m 를 초과하는 지역에서 해상활주로를 설치(수심 - 80 m ; 산업잠수부 작업가능 심도)할 수 있는 것으로, 구조물지지대가 집약된 형태로 존재하며 내력적 구조체로서 외곽이 내진벽 역할을 할 수 있으면서 환경외력에 대응할 수 있는 구조체가 필요한 것이다.

이에 본 발명자는 고층건축물에서 많이 사용하고 있는 코어(core)구조방식으로 사각형태의 다수개로 구성한 복합케이슨 벽체구조물을 수중에서 설치할 수 있는 건설공법을 제공하고자 한다.

이를 테면, 구조물의 높이가 높아지면 기둥과 보의 부재단면이 축하중에 저항할 수 있는 단면이 훨씬 커져야 하는 문제가 발생하므로, 이러한 문제점을 해결하기 위한 구조방식으로 코어벽식 구조방식을 많이 사용하고 있다.

즉, 공용구간인 엘리베이터, 계단실 등을 기능적으로 한데 묶어 콘크리트 파이프처럼 만든 코어를 형성하고 코어를 중심으로 일정한 간격으로 전단벽을 설치해서 구조물을 확장할 수 있도록 시공하고, 기둥과 보의 라멘구조가 합성되어 상재하중을 감당하는 방식으로 코어에 횡력을 전달하는 부재는 구조물내부의 바닥판 슬래브와 전단벽, 그 위에 설치되는 슬래브로 감당하며 축하중은 기둥과 보를 통하고 수평하중은 하단의 벽체를 타고 내려가 기초사석부로 전달되는 것이다.

본 발명은 상기와 같은 제반 사정을 감안하여 복합케이슨 발명한 것으로, 매립식으로 이루어진 해상비행장에서 계류장과 연결이 용이한 해상활주로 건설임으로 구체적으로 내부가 비어있고, 좌우로 연결할 수 있는 연결형 블럭으로 이루어진 독립케이슨을 병렬로 연결하여 만든 복합케이슨으로 코어(core)벽체 구조물을 건설함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 복합케이슨간을 연결하는 공법임으로 연속보와 슬래브를 사용해서 활주로를 구축하는 시공이고, 해저면 지형이 매립식으로 설치하기에 해저수심이 깊어 경제성이 없고 박스형 케이슨으로 설치하기에 많은 제약요건이 따르는 지형조건에 매립식과 연결, 설치가 가능한 복합케이슨으로 구조물지지대를 구성하는 시공이며, 보와 기둥, 벽식구조로 복합된 코어를 라멘구조로 강접한 복합케이슨 코어 벽체 구조물을 해상에서 설치하는 시공을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 복합케이슨을 구축하는 공법임으로 기반암에 접속된 현장타설말뚝과 결합된 확대기초의 하부후팅 마운드부상에 말뚝보강 지지대를 설치하고, 증기 양생된 프리캐스트 콘크리트(precast concrete)로 제작된 박스형으로 연결형 블럭과 칸막이 블럭, 지주기둥이 서로 연결되어 독립형 케이슨이 병렬로 연결된 복합케이슨 형태의 단계별 블럭이 조합되면 단계별 블럭을 3 개씩 적층하여 연결한 결합형 블럭이 조성됨을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 이 결합형 블럭의 곡각부분의 패널존(pannel zone)과 결합형 블럭내의 격자공간에 철근, 콘크리트를 타설하여 지주기둥과 수중연속벽을 조성한 결합형 블럭을 같은 공법으로 시공하고, 복합케이슨 코어벽체 구조물을 만들고 해수면위 9 m ~ 12 m 지점(1 개의 결합형 블럭의 높이)까지 결합하여 복층으로 된 연속보를 설치하며, 각 복합케이슨간을 연속보를 설치한 라멘구조 방식으로 강접하고 그 위에 플랫 슬래브를 설치해서 하부슬래브를 만들어 부대시설 공간으로 사용하고 그 상부에 다시 연속보와 슬래브로 해상활주로를 구축하는 것을 제공할 수 있다.

이를 위한 본 발명은, 경사가 급한 곳과 요철이 심한 곳의 해저면 지지층에 확대기초 하부후팅 마운드부를 설치하여 연약지반 생성 소지를 사전에 없애고, 하부후팅 마운드부와 결합된 현장타설말뚝을 기반암에 접속시켜 지진파에 대한 적응력이 좋은 현장타설말뚝의 독립기초 지지와 확대기초로 복합케이슨 벽체구조물을 구축하여 체적이 확대된 지주기둥을 설치하고; 각종 환경외력을 감당할 수 있는 현장타설된 연결형 블럭, 단계별 블럭 및 결합형 블럭으로 형성된 복합 케이슨의 지주기둥과 벽체 위에 슬래브를 설치하고 내부공간을 확보해서 시설 및 부대공간으로 사용하고, 복합 케이슨이 설치된 곳을 제외한 구역은 해수가 유통될 수 있게 격자식으로 복합 케이슨을 설치하며 그 위에 상판인 활주로를 설치하며; 해상 활주로 하부슬래브의 적재하중과 고정하중이 보를 통해 모여져서 지주기둥과 복합 케이슨의 코어벽체로 전달되어 제반 축하중은 지주기둥을 타고 내려가 하부후팅 마운드부로 전달되고, 각 부재간 접합을 라멘구조로 강접하여 기둥과 보, 코어벽체가 서로 강하게 결속되어 수평하중을 극복하는 코어벽체를 하부후팅 마운드부와 직결된 벽체구조물의 본벽으로 사용되게 설치하며 상재하중을 분담하여 지주기둥의 피로도를 경감시킴으로 구조적 안정성을 확보한 것을 그 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 현장타설로 결합된 복합케이슨의 코어벽체로 이루어진 구조물지지대가 기반암에 접속되어져 구조적으로 안정되고 격자식으로 설치될 수 있어 투입되는 충진재를 절감할 수 있으며, 조류의 변화를 감소시키고 환경훼손을 경감시킬 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 수심이 깊은 구역에서도 설치가 가능하므로 해상활주로의 입지선정의 폭이 확대되며, 복합 케이슨 간을 연결하는 상부슬래브는 주차장 및 부대 시설공간으로 활용할 수 있으며, 그 하부공간은 대규모의 그늘진 어패류 서식장이 형성되어져 인근어장의 소득증대를 기할 수 있어 민원해소에 도움이 된다,

본 발명은, 준설, 토공사로 편중되어 있는 해상 매립공정에서 탈피하여 철강산업, 콘크리트산업, 수중 건설장비산업, 로봇, 유무인 잠수정 산업 시장이 동반 성장할 수 있으며, 대수심 현장의 적용 및 응용기술이 발전될 수 있는 교두보를 확보할 수 있을 뿐 아니라, 부가가치가 높은 해양플랜트 산업, 즉 대륙붕 석유 및 가스시추 플랫폼(Platform) 및 심해로의 진출을 위한 저변이 확대되어, 4차 산업의 다양한 분야를 접목시켜 발전시킬 수 있는 가능성이 충분하다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 매립식과 연결된 복합케이슨 코어벽체 구조물의 해상활주로를 설명하기 위한 사시도,
도 2 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물을 이용한 해상활주로의 평면도,
도 3 은 사석경사제와 연결된 정면, 측면 단면도,
도 4 는 사석경사제와 연결된 복합케이슨 활주로 단면도,
도 5 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 하부후팅 조성을 위한 하부후팅용 조립식 케이슨과 그 내부에 들어가는 쟈켓, 하부후팅 보강용 철근망 사시도,
도 6 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭을 연결하는 연결판의 사시도,
도 7 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭의 단면도,
도 8 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭과 칸막이 블럭의 사시도 및 연결 상세도,
도 9 및 도 10 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 말뚝보강 지지대의 사시도,
도 11 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 패널 존(pannel zone)에 들어가는 지주기둥 보강용 철근망의 사시도,
도 12 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭 격자공간내에 들어가는 결합형 블럭 철근망의 사시도,
도 13 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블록과 칸막이 블록, 현장타설말뚝, 지주기둥, 연결판으로 형성된 단계별 블럭의 평면도,
도 14 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 하부후팅 마운드부로부터 결합형 블럭을 연결하는 요약 상세도,
도 15 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 결합형 블럭내에 충진토 투입과 고결화를 위한 그라우팅의 단면도,
도 16 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연속보의 사시도,
도 17 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 P.C 빔과 P.C 판넬의 사시도,
도 18 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 완성된 복합케이슨의 활주로 정면의 단면도,
도 19 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 복합케이슨의 활주로 측면의 단면도,
도 20 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 지주기둥과 연속보, P.C 빔, P.C 판넬과 슬래브를 설치하는 상세도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 매립식과 연결된 복합케이슨 코어벽체 구조물의 해상활주로를 설명하기 위한 사시도이고, 도 2 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물을 이용한 해상활주로의 평면도이며, 도 3 은 사석경사제와 연결된 정면, 측면 단면도이고, 도 4 는 사석경사제와 연결된 복합케이슨 활주로 단면도이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 기초사석부(107)로부터 경사 급한 곳(116)과 요철이 심한 곳(117)의 해저면 지지층에 확대기초 하부후팅 마운드부(104)를 설치하여 연약지반 생성 소지를 사전에 없애는 한편, 상기 하부후팅 마운드부(104)와 결합된 현장타설말뚝(106)을 기반암에 접속시켜 지진파에 대한 적응력이 좋은 현장타설말뚝(106)의 독립기초 지지와 확대기초로 세굴발생을 방지하는 복합케이슨 코어벽체 구조물을 설치하고 있다.

각종 환경외력을 감당할 수 있는 현장타설된 결합형 블럭으로 형성된 복합 케이슨(105)의 지주기둥과 코어벽체 위에 슬래브를 설치하고 내부공간을 확보해서 시설 및 부대공간(108)으로 사용하고(도 3 참조), 상기 복합케이슨이 설치된 곳(109)을 제외한 구역(114)은 해수가 유통될 수 있게 격자식으로 복합케이슨을 설치하며 그 위에 상판인 해상활주로(101)를 설치하도록 구성되어 있다.

도 2 및 도 4 에 도시된 바와 같이, 해상 활주로(101) 하부슬래브의 적재하중과 고정하중이 보를 통해 모여져서 지주기둥과 복합 케이슨(105)의 코어벽체로 전달되어 제반 축하중은 지주기둥을 타고 내려가 하부후팅 마운드부(104)로 전달되고, 각 부재간 접합을 라멘구조로 강접하여 기둥과 보, 코어벽체가 서로 강하게 결속되어 수평하중을 극복하는 코어벽체를 하부후팅 마운드부(104)와 직결된 복합 케이슨 코어벽체 구조물(105)의 본벽으로 사용되게 설치하며, 해상활주로(101) 상재하중을 분담하여 지주기둥의 피로도를 경감시킴으로 구조적 안정성을 확보할 수 있는 것이다.

그러므로, 본 발명은 해상비행장의 활주로(101)를 설치함에 있어 수심이 깊어 박스형 케이슨을 침설하기가 곤란한 지역에서 교각식 구조를 적용하여 수중 및 해상에서 설치가 용이한 것이다.

여기서, 독립된 코어벽체 구조물을 결합하여 복합케이슨(105)으로써 제작, 설치가 용이한 연결형 블록(407)을 연결하여 단계별 블록(408)을 만들고 단계별 블럭을 적층, 결합하여 결합형 블록(409)을 형성시키고 지주기둥(210)과 수중연속벽(301)을 타설하여 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)을 만들어 구조물 지지대를 조성하여 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)간을 연결하는 공법인 것이다.

기둥과 보, 슬래브를 강접한 라멘구조 방식인 바, 이는 해상활주로(101)를 설치하는 것임으로 연약지반에 의한 부등침하를 예방할 수 있으며, 매립식으로 축조된 계류장(102)과 연결이 용이하며 각종 환경외력에 대응력이 우수한 해상활주로(101)를 건설하는 것이다.

상기 코어벽체는 지반을 기점으로 한 캔틸레버 거동을 하므로 코어만으로 수평하중을 저항하려면 파랑의 수평력에 대응하기 위해 넓은 두께의 벽이 설치되어야 한다. 코어벽식 방식은 공용시설의 엘리베이터, 계단실인 코어를 벽식구조로 선시공하고, 코어주변에 설치하는 전단벽을 라멘구조로 후시공하여 벽식구조와 라멘구조의 강성차이를 이용하여 건축물의 수평안정을 찾는 R.C 코어 공법을 많이 사용하고 있다.

이를 위해서는 설치, 고정, 해체가 시스템화되어 있는 거푸집이 필요하며, 수중에서 적용, 시공하기에는 극복해야 할 문제가 많이 상존하고 있다. 그러나, 모듈식이나 P.C 하우스, 프리캐스터 콘크리트 패널 등 조립체를 사용해서 구조물을 구축할 경우에도 기둥이나 코어벽체의 수직부재는 건물의 자체하중, 수직부재간의 하중 분담비(응력비)의 차이, 콘크리트 재료특성에 기인하는 크리프(creep)변형, 건조, 수축변형 등으로 수직부재들간에 부등축소 현상이 발생한다.

각 수직부재들간에 부등 축소현상이 클 경우 후속공사나 마감공사에 하자를 일으켜 구조물의 역학적 안정성에 영향을 미친다. 그러므로, 인접한 수직부재간의 변형량 차이나 내부 코어와 외부전단벽의 변형량 차이로 인해 생기는 부등축소량은 슬래브나 보 등에 부가응력을 유발하여 골조의 안정성에 심각한 악영향을 줌으로 슬래브를 기울게하여 칸막이 벽이나 기타 여러 연결부분의 균열원인이 되어 안정성과 사용성에 심각한 문제를 일으킬 수 있다.

따라서, 폐쇄형 평면구조의 코어벽체는 횡력을 전달하는 부재이고 코어상부에 설치되는 슬래브와 코어내부의 바닥판 슬래브로서 전단벽으로 수평하중을 전달하며, 해상활주로(101)의 폭이 넓어지게 되면 그 폭에 맞게 코어벽체 구조물을 설치해야 하므로 코어벽체의 폭이 커질 수밖에 없다.

이는 코어벽체 구조물만큼 기초 지반부를 지점으로 한 캔틸레버 거동을 함과 진입하는 파력 등 여러 가지 환경외력에 의한 전도 모멘트가 작용하고, 코어 구조물만으로 수평하중을 저항하려면 벽식 구조방식인 코어가 상당히 커져야 하고, 활주로 폭이 넓어진 만큼 그 방향으로 일정한 간격으로 콘크리트 전단벽을 형성해야 한다.

그러므로, 이를 위해서는 슬립 폼(slip form) 및 갱폼(gang form)을 시스템화시켜 단계적으로 전단벽을 설치해야 하는데, 이를 수중에서 설치하고자 할 때는 설치, 해체시 극복해야 할 문제가 많다.

상기 코어벽체 구조물을 지지하기 위한 기초사석부(107)는 부등침하가 발생하지 않도록 지반의 안정성 확보를 위한 연약지반 치환 및 처리와, 기초사석부(107)에 대한 잡석지정 작업등 많은 노력과 비용이 소요되며, 코어벽체를 위한 기초사석부 (107)의 마운드 설치가 완료되기 전 도래하는 태풍등 천재지변에 의한 투입재 유실등은 감내해야 될 부분인 것이다.

이에 본 발명자는 해저면 코어벽체 구조물의 지반안정을 위하여, 특허등록 10 - 1256274와 10 - 1211811은 직접기초방식의 확대기초로 사용하는 하부후팅 마운드부 (104) 해저면에 설치함으로 연직 또는 수평방향의 지지력과 휨 모멘트, 편심하중을 상쇄시킬수 있으며, 지반반력에 의한 응력은 말뚝기초로 상재하중의 경감에 따른 대응력을 증가시킬 수 있는 조립케이슨 및 쟈켓을 이용한 R.C.D공법을 제공하고 있다.

상기 하부후팅 마운드부(104)의 설치지역을 크람쉘 버켓을 사용하여 풍화암 상단까지 준설하여 연약지반 생성을 사전에 제거하고, 수중굴착기를 사용하여 사각형 구조체의 거치장소를 정지한 다음 하부후팅용 조립식 케이슨을 연결하여 수중 콘크리트를 타설함으로, 하부후팅용 조립식 케이슨을 병렬로 연결, 결합하여 해저면 구조물 지지층에 밀착되고 기반암에 접속된 현장타설 말뚝(106)과 하부후팅의 확대기초로 결합한 마운드부(104)를 조성할 수 있다.

그러므로, 연약지반 치환 및 잡석지정 공정이 필요없고 해저면 지반의 안정성을 높여 부등침하를 예방하고, 내진 적응력이 우수한 기초지반부를 제공함으로 천재지변에 의한 투입재 유실과 캔틸레버 거동을 하는 코어벽체의 전도모멘트에 대응할 수 있다.

특허등록 10 - 1650231과 10 - 1650232에서는, 케이슨 설치지역을 구분하여 구역별로 하부후팅 마운드부(104)상에 조립식 판넬을 쌓아 케이슨을 만들어 그 내부를 쇄석 및 토사로 충진시켜 그라우팅하여 고결화시킴으로 충진재의 압축하중을 균등한 분포하중으로 변환시켜 자중을 늘려 안정성을 증진시킬 수 있는 시공공법을 제공하고 있다.

이러한 시공공법으로 연결형 블럭을 사용하여 각 구성품과의 결합을 단순화하고, 지내력을 증진시킨 코어벽체를 설치하여 박스형으로 구성된 독립케이슨을 병렬로 연결한 형태의 복합 케이슨 코어 벽체구조물(105)로 상재하중과 수직 및 수평하중을 감당하여 해저면 지형상태에 크게 영향을 받지 않고, 매립식으로 축조된 계류장(102)과 연결시공이 가능한 해상활주로(101)를 축조할 수 있는 것이다.

도 5 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 하부후팅 조성을 위한 하부후팅용 조립식 케이슨과 그 내부에 들어가는 쟈켓, 하부후팅 보강용 철근망 사시도이고, 도 6 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭을 연결하는 연결판의 사시도이며, 도 7 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭의 단면도이다.

도 8 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭과 칸막이 블럭의 사시도 및 연결 상세도이고, 도 9 및 도 10 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 말뚝보강 지지대의 사시도이며, 도 11 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 패널 존(pannel zone)에 들어가는 지주기둥 보강용 철근망의 사시도이다.

도 12 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블럭 격자공간내에 들어가는 결합형 블럭 철근망의 사시도이고, 도 13 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연결형 블록과 칸막이 블록, 현장타설말뚝, 지주기둥, 연결판으로 형성된 단계별 블럭의 평면도이며, 도 14 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 하부후팅 마운드부로부터 결합형블럭을 연결하는 요약 상세도이다.

도 15 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 결합형 블럭내에 충진토 투입과 고결화를 위한 그라우팅의 단면도이고, 도 16 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 연속보의 사시도 이며, 도 17 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 P.C 빔과 P.C 판넬의 사시도이다.

본 발명에서 후술할 코어벽체의 전단벽에 작용하는 수평력에 의한 캔틸레버 거동으로 인한 전도모멘트에 대응할 수 있는 것이고, 벽두께를 키우고 그 전단벽을 설치하는 대신 도 8 에 도시된 철근, 콘크리트블럭(407)을 만들어 블럭 벽돌과 같은 구조로 박스형 벽체를 구성하는 코어벽체(도13 참조)이며, 그 내부의 공용구간(엘리베이터, 계단실)으로 사용되는 내부가 빈 구역을 철근, 콘크리트로 지주기둥(210)과 수중연속벽을 타설하여 단계별 블럭을 결합하여 결합형 블럭을 형성하여 수직부재인 결합형 블럭의 단면성능을 확장시킬 수 있다.

경우에 따라서는 지내력이 증진된 도 14 의 내력벽(409)을 추가 보강 설치할 수도 있다.

이로서 해상활주로 및 코어벽체 등의 수직하중과 구조물에 가해지는 수평하중을 받는 코어벽체로서 전단벽 역활을 동시에 수행하는 내력벽이 수평하중을 받으면 전단작용과 휨 모멘트를 동시에 받게 된다.

도 14 에 도시된 바와 같이, 상기 휨 모멘트는 결합형 블럭(409) 벽체의 단부와 결합형 블럭(409)과 결합된 지주기둥(210)과, 연속보(801, 802), 말뚝보강 지지대 (601)가 분담하고 전단력은 코어벽체가 수용하는 것이다.

도 8 및 도 14 에 도시된 말뚝보강 지지대(601)는 기반암에 쇼켓팅(socketing)된 현장타설말뚝(106)과 각 연결형 블록(407)및 칸막이 블록(406)과 결합되어져 일정한 높이(결합형블럭 높이와 동일)마다 설치하고 있다.

상기 코어벽체의 구조 및 역학적 안정성을 유지하면서 전도모멘트 및 코어벽체에 가해지는 수평력 및 각 부재간에 발생하는 건조, 수축, 크리프(creep) 변형등에 의한 부등축소를 그 상단에 설치되는 연결형 블럭(407)과 칸막이 블럭(406)내의 격자공간(109), 패널존(115)에 타설되는 수중 콘크리트에 의한 압축력과 말뚝보강 지지대(601)의 인장력을 발휘하여 수직부재(지주기둥(210), 연결형 블럭(407), 칸막이블럭(406))의 부등축소량을 제어할 수 있다.

해수면위 복합벽체 케이슨(105) 상부에 설치되는 복층으로 구성된 연속보는 강한 휨강성과 수평하중 대응력을 증진시킬 수 있고, 확장된 수평부재(801, 802 : 도 20 참조)의 단면성능으로 부등 축소를 제어할 수 있으며, 넓은 복합벽체 케이슨(105)의 단면적은 그 넓이만큼 활주로(101)의 고정하중과 적재하중을 감당하고 지주기둥 (210)으로 전달되는 축하중의 분담력을 감소시킬 수 있다.

한편, 현장타설로 기반암에 접속되어진 확대기초의 하부후팅 마운드부(104)는 압축 및 부착강도, 연성, 내하성능등 구조성능과 내진적응력이 우수한 C.F.T (concrete filled steel tube)의 현장타설말뚝(106)과 해저면 지지층에 밀착, 접합되어, 코어 기초지반부 내의 침전물을 제거하여 연약지반 생성소지를 사전에 제거하여 부등침하를 예방할 수 있다.

도 8 에 도시된 연결형 블럭(407)으로 조합된 패널 존(115)을 확보하여 말뚝의 수평단면적이 확장된 지주기둥(210)을 만들어 말뚝의 세장비를 높여 좌굴내력을 높이고, 지지말뚝이 마찰말뚝으로 변환되어져 주면마찰력이 증가되어 부마찰력을 감소시킴과 수직부재의 접합 단면적을 확장하여 상재하중에 대한 축하중 분담률을 높일 수 있다,

상기 지지기둥(210)과 보(801, 802, 803)를 통해 각 수직부재의 부등축소량을 제어함으로 구조적 안정성을 증진시킬 수 있다. 또한, 해상활주로 폭이 넓어지게 되면 일정한 면적으로 독립형으로 분할되어진 도 13 의 코어벽체(412)를 병렬로 전단벽 기능을 수행하는, 칸막이 블럭(406)을 연결하여 박스형태를 갖추어 연결함으로써 추가의 수평강성을 얻을 수 있다.

이어 도 14의 각 결합형블럭(409) 하단에 압축된 고무판을 넣은 연결부분을 두어 상재하중의 수직적으로 누적된 하중이 하부층으로 전달되는 것을 방지하며, 캔틸레버 거동을 하는 내벽체에 생기는 과도한 전단응력을 방지하면서 응력을 수직적으로 전이시키지 않게 한다.

따라서, 상재하중과 항공기 이, 착륙시 충격하중을 복합벽체 케이슨(105) 내부의 충진재 구역으로 유도하여 누적하중으로 인한 응력집중이 완화되어 각 연결부분에서부터 연결된 전단벽의 곡률이 달라지게 하며, 전체적인 수평강성을 크게 높일 수 있다. 그러므로, 크리프변형 및 복합 케이슨 코어벽체(105)의 피로도를 경감시켜 구조물 생애주기를 연장시키는데 기여할 수 있다

도 2 에 도시된 복합케이슨 코어벽체 설치구간을 제외한 곳(114)은 해수를 통과시킴으로 외해로부터 진입하는 파력의 대항면적을 줄이고, 조류의 변화를 감소시킬 수 있다. 지내력을 높일 수 있는 단계별 블록(도 13 참조) 조립을 도 7 및 도 8 의 스터드 볼트(707), 넛트, 연결판(도 6 참조), 도 8의 연결고리(705)와 스테인래스 크립밴드(701)로 단순화시켜 연결을 용이하게 하여 시공성을 높여 공기를 줄일 수 있다.

도 18 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 완성된 복합케이슨의 활주로 정면의 단면도이고, 도 19 는 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 복합케이슨의 활주로 측면의 단면도이며, 도 20 은 본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에서 지주기둥과 연속보, P.C 빔, P.C 판넬과 슬래브를 설치하는 상세도이다.

본 발명에서 연결형 블럭(407)내 격자공간(109)에 수직, 수평 강성을 증강시킨 내력벽과 전단벽성능을 동시에 보강, 발휘할 수 있는 도 14 의 수중연속벽(120)을 타설하여, 도 18의 복합 케이슨(105) 내력벽체를 강화함으로 연직하중과 횡방향으로 작용하는 수평하중의 대응력을 높일 수 있다.

해수면위 복합 케이슨(105)의 벽체 상단부에 설치되는 연속보(801, 802)는 부등축소량을 감소시키고 횡하중 분담성능을 증진시킬 수 있으며, 해상에서 작업하기에 충분히 넓은 공간을 마련하여 각종 부재의 연결 및 설치에 편리함을 제공하여 시공성을 높일 수 있다.

산업잠수부의 활동이 가능한 수심 - 80 m 까지 시공이 가능하고, 또한 수중건설장비의 발달로 인한 시공심도가 깊어질 수 있는 개연성이 충분하므로 해상활주로(101) 입지선정의 폭을 넓힐 수 있다.

F 등급이상 여객기를 운용하는 공항의 활주로는 이륙거리와 착륙대는 이설시단, 블래스트 패드, 과주대를 포함하여 폭은 최소 60 m, 길이는 1,800 m 이상 되어야 하므로 비행장 부지중 그 길이의 상당부분을 차지하는 해저면 활주로(101)의 입지여건을 충족시킬수 있는 곳은 극히 드물다.

본 발명은 도 1 에 도시된 바와 같이, 해저면 경사도가 심한 곳(116)이나 요철이 심한 곳(117), 단차가 많이 발생하는 부분(119)에서도 설치가 가능하므로, 매립식으로 축조된 계류장(102)과도 연결시공이 용이한 것이다.

해상활주로(101) 설치구역 전구간을 길이대로 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)을 설치하지 않고 교각식으로 구조물 설치부분만 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)을 설치하고, 도 18 의 각 복합 케이슨(105)간에는 연속보(801, 802)와 슬래브(101, 103)로 라멘구조 방식으로 강접하여 해상활주로(101)를 구축함으로 투입재를 대폭 절감할 수 있다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 활주로 하부공간은 부대시설공간(108)으로 활용할 수 있고, 그 하부(114)는 해수를 유통시켜 조류차단을 지양하므로 환경훼손을 줄일 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명을 도 1 내지 도 20 을 참조하여 상세히 설명한다,

본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물은, 크게 도 14가 에 도시된 하부후팅 설치단계, 도 14나 에 도시된 코어벽체 설치단계 및, 도 20 에 도시된 보와 슬래브 설치단계로 구분할 수 있다.

본 발명은 해상활주로(101) 구축시 설치되는 복합케이슨(105) 코어벽체 구조물을 그 목적에 적합한 길이대로 전체적으로 전부 설치하지 않고, 도 2 에 도시된 복합케이슨 코어벽체 설치구간(105)과 해수 유통구간(114)을 구분해서 배열하며, 외해로부터 진입하는 파랑을 일부 관통시키므로 진입파랑의 첨두를 분할시켜 코어의 파력 대항면적을 축소시키고 조류의 변화를 감소시킬 수 있다.

구체적으로, 도 5 에 도시된 바와 같이, 하부후팅 바운드부(104) 설치지역을 크람쉘 버켓, 준설펌프 등으로 구역내를 준설하고, 수중굴착기를 사용하여 코어벽체구조물의 지지층인 풍화암 상단까지 굴착하므로 연약지반 생성소지를 사전에 제거한 후, 사각형태로 중간에 도 5 의 칸막이 P.C(411)를 설치해서 하부후팅용 조립식 케이슨(402)을 조립한다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 해저면 지형의 경사로 인해 단차가 생기는 곳은 하부후팅용 조립식 케이슨(402)을 2 ~ 3 단으로 쌓고, 돌망태(213)와 고일목(211), 모래주머니(212)로 그 틈새를 메우고 평탄하게 하여 그 높이를 맞춘 후, 각 조립식 P.C(403, 404, 405)의 내, 외측에 부착되어 있는 연결고리(705)를 통해 스테인래스 크립밴드(701)를 끼워넣고, 인장, 결속을 단순, 용이하게 하여 하부후팅용 조립식 케이슨(402)을 만든다.

이때 칸막이 P.C (411)는 추후 설치될 쟈켓 거치대(214)가 들어갈수 있게 1 m 낮게 설치한다. 그 속에 다수개의 유도강관(207)과 다수개의 그라우팅 파이프 (206)가 부착되어진 H 비임(304)과 ㄱ 형강(305)으로 제작된 쟈켓(209)을 하부후팅용 조립식케이슨(402)안에 집어넣되 쟈켓거치대(214)가 칸막이 P.C (411)에 들어가게 설치해서, 인접 쟈켓과 연결판(704)을 통해 결속한 후 후팅보강용 철근망(505)를 덮고 볼트, 넛트로 결합한 다음 트레미 파이프를 사용하여 수중 콘크리트를 타설하여 지반에 밀착, 접합된 확대기초를 형성한다.

칸막이 P.C (411)는 각기 4 개의 현장타설말뚝(106)이 설치되게 분할된 단위구역을 연속적으로 설치된 하부후팅용 조립식 케이슨(402)의 장방향 벽체에 작용하는 수압을 반대편 벽체로 전달하여 축력을 상쇄시키는 역할과, 상재하중의 접지압을 하부구조체에 균등하게 분포될 수 있게 하기 위한 것이며, 그 위에 거치되는 쟈켓(209)은 단위구역으로 분할되어진 하부후팅 마운드부(104)로 일체화시키기 위한 것이다.

유도강관(207)속에 근입강관(208)을 집어넣고 유압햄머로 항타한 후 R.C.D.장비를 장착하여 기반암까지 굴착하고, 그 내부에 철근망을 근입하여 콘크리트를 타설하여 현장타설말뚝(106)을 기반암과 쇼켓팅시킨다.

이때 조립식케이슨 원형구멍(710)내에도 같이 타설한 후 도 15 의 천공 및 주입장비(202)를 사용하여 하부후팅용 조립식케이슨(402)의 그라우팅 주입구(204)와 하부후팅의 그라우팅 파이프(206)을 통해 하부후팅 마운드부(104) 하단 1 ~ 2 m까지 천공한다.

그 후 코어벽체 설치지반과 하부후팅 하단 사이를 그라우팅하여 하부후팅 마운드부(104) 주변지반의 공극 충진하여 해저면 지반의 안정성을 높이고, 기반암에 접속된 현장타설말뚝(106)은 연직 또는 수평방향의 지지력과 휨 모멘트, 편심하중을 상쇄시킬수 있으며, 지반반력에 따른 대응력을 증가시킨 내진적응력이 우수한 마운드부를 제공함으로 캔틸레버거동을 하는 코어벽체의 전도모멘트에 대한 대응력과 우수한 내진적응력을 유지할 수 있다.

하부후팅 마운드부(104)과 결합되어 기반암에 쇼켓팅된 현장타설말뚝(106)은 콘크리트 충진된 강관기둥으로 원주방향의 압력이 콘크리트를 효율적으로 구속함으로 콘크리트의 체적팽창을 억제하고, 강관내부에 콘크리트 압축강도가 상승되어 강관의 국부좌굴이 방지되는 뛰어난 변형능력이 발휘되어 횡변위가 감소된 높은 강성을 유지하여 지진발생시 적응력이 우수한 C.F.T 구조인 것이다.

이는 안정성 측면에서 뛰어난 성능을 보인 예는 1995년 일본 고베 대지진에서 C.F.T를 사용한 건축물들은 거의 피해사례가 없는 것으로 밝혀져 그 안정성이 입증된바 있다.

도 14 나에 도시된 바와 같이, 코어벽체 설치 단계로서 폐쇄형 평면구조의 코어벽체는 지반을 기점으로 한 캔틸레버 거동을 하므로, 코어벽체만으로 수평하중을 저항하려면 파랑의 수평력에 대응하기 위해 넓은 벽두께를 설치하고, 활주로 폭만큼 일정한 간격으로 전단벽을 설치하는 대신 코어벽체의 크기만큼 수중연속벽(310)을 타설할수 있도록 내부가 비어 있는 것이다.

도 8 에 도시된 좌, 우연결이 가능한 박스형으로 높이보다 폭이 넓은 연결형 블럭(407)을 프리캐스트 콘크리트로 제작하여 좌, 우로 연결하여 박스형으로 복합벽체 케이슨(105)을 다수개 연결한 형태의 복합벽체 케이슨(105)의 전단벽을 대신한 칸막이 블록(406)을 설치함으로, 기존의 코어 전단벽 설치시 사용하는 슬립폼 및 갱폼과 같은 시스템화 되어있는 거푸집이 필요없고 연결형 블럭(407) 조립시 그 내부공간의 부피만큼의 해수를 수용하고 있다.

그러므로, 그 체적만큼 대응수압이 작용하므로 충진재가 채워지기 전까지 내습하는 파력에 전도되지 않으며, 코어벽체의 엘리베이터, 계단실과 같은 공용시설 사용목적과 달리 그 내부에 후시공되는 수중연속벽(120)과 블럭벽체는 강성이 증강된 코어의 내력벽으로서 상재하중에 대한 지내력을 증진시킴과 파랑의 수평력에 대응력이 우수한 수직부재의 내력벽으로서도 그 기능을 발휘할 수 있다.

코어벽체를 설치하기 위한 그 세부적인 방법으로, 도 14 에 도시된 바와 같이 말뚝보강 지지대(601)과 같이 하부후팅 마운드부(104)위에 각 현장타설말뚝 (106)과 결속된 말뚝보강 지지대(601)를 설치한다.

도 9 에 도시된 바와 같이, 외곽쪽에는 2 개의 원형부(603)와 2 개의 직선부 (604)가 도 13 의 칸막이 블럭(406)쪽에는 도 10 에 도시된 3 개의 원형부(603)와 3 개의 직선부(604)가 들어갈 수 있게 설치한다.

여기서, 재질은 내해성이 강한 티타늄이나 철, 니켈 합금강이나 아연도금강을 사용한다. 두께는 50 mm 이상, 폭은 400 ~ 600 mm, 직선부 길이는 10 ~ 20 m, 원형부는 현장타설말뚝 직경에 비례해서 제작하며, 연결부는 500 ~ 800 mm 로, 연결은 볼트, 넛트로 한다.

이는 기반암에 접속되어진 현장타설말뚝(106)과 결합되어져 있는 각 결합형 블럭(409)에 가해지는 파력에 의한 수평력과 그 속에 채워지는 도 15 의 충진재 (506)에 의한 수동압에 대한 저항력을 유지함과 동시에, 그 상단에 설치되는 연결형 블럭(407)과 칸막이 블럭(406)내의 격자공간(109), 패널존(115)에 타설되는 수중 콘크리트에 의한 압축력과 인장력을 발휘하여 수직부재(지주기둥, 연결형 블럭, 칸막이 블럭)의 부등축소량을 제어할 수 있다.

또한, 각 결합형 블럭(409)과 기반암에 접속된 현장타설말뚝 (106)간의 결합을 공고히 하여 기둥과 결합된 철골보 기능을 수행하여 구조적, 역학적 안정성을 증진시키는 것이다.

그 위에 설치되는 연결형 블럭(407)은 도 7 과 같이 좌, 우측 연결형 블럭끼리 연결시키기 위해 양단에 내해성이 강한 스터트 볼트(stud bolt ; 707))가 부착되어 있다. 상, 하 연결을 위해서는 하부에는 말뚝보강 지지대(601)가 들어갈 수 있는 연결홈(602)과 상부에는 블럭 연결키(501)와 연결홈(502)이 있으며, 콘크리트 타설시 말뚝보강 지지대(601)와의 결합을 위한 연결홈(602)이 있다.

또한, 그 내부에 수중연속벽(120)을 조성을 위한 격자공간(109)이 있으며, 콘크리트 타설시 시멘트 페이스트 유출을 막고 내부 그라우팅(205)을 할 때 현탁액이 유출되지 않도록 압축된 무독성 발포스펀지(309)가 부착되어 있다. 상기 스터트볼트 (707)는 직경 100 mm 이상 짜리를 사용한다.

상기 연결형 블록(407)은 한쪽은 짧고 한쪽은 길게 하여 긴쪽과 짧은쪽이 서로 교차되게 하여 현장타설말뚝(106)을 감싸서 지주기둥(210) 형성할 수 있는 패널 존(115)을 형성한다.

장방향쪽에는 한쪽은 길게 하고 한쪽은 짧고 경사지게한 연결형 블럭(407)과 양쪽이 경사지게 한 칸막이 블럭(406)을 연결되게 설치해서 그 공간을 확보하며 연결형블럭(407) 중앙에는 격자판을 넣어 양쪽에 수중연속벽(120)을 조성할 수 있는 격자공간(109)이 형성되어져 있다.

도 8 에 도시된 연결형 블럭(407)과 칸막이 블럭(406)은 증기 양생된 프리캐스트 콘크리트로 벽체 두께는 800 m/m ~ 1,000 m/m으로 하여 높이는 3 ~ 4 m, 길이는 10 m ~ 20 m로, 폭은 4 ~ 6 m로 제작한다.

상기 블럭을 연결할 때, 외곽쪽으로 긴 부분이 현장타설말뚝(106)바깥쪽으로 직각으로 위치시키고, 인접 블럭은 양변 길이가 같은 연결형블럭(407)을 배열하며 곡각부분에서는 칸막이블럭(406)이 직각으로 조합되게 하여 현장타설말뚝(106)을 감싸고, 곡각 연결판(702)과 도 6 의 평 연결판(703)을 연결구(706)를 통해 연결형 블럭양단에 부착되어져 있는 스터트 볼트(도707)에 끼워 넣고 와샤, 너트로 1차 연결,조립한다.

그 후 그 옆에 부착된 연결고리(705)에 스테인레스 크립밴드(701)로 인장하여 체결하여 이중으로 2차 연결하면, 도 13 과 같은 박스형의 단계별 블럭(408)이 완성된다. 이렇게 하여 3 개의 단계별 블럭(408)을 적층해서 말뚝보강 지지대(601)를 연결하면 결합형 블럭(409)이 완성되고, 격자공간(109)에 결합형 블럭철근망(503)을 넣고 트레미파이프(203)를 사용하여 수중 콘크리트를 타설하면 수중연속벽(120)이 설치된 다수개의 독립케이슨(412)이 결합된 형태의 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)이 완성된다.

또한, 활주로 폭이 넓어지게 되면 일정한 면적으로 독립형으로 분할되어진 코어를 병렬로 지내력을 증진시킬 수 있는 수중 연속벽(120)은 지중연속벽 (slurry wall) 과 달리, 하부후팅 마운드부(104)위에 설치되는 결합형 블럭내에 격자공간(109)이 형성되어지므로 벽체 자립을 위한 근입장과 판넬벽체 연결을 위한 조인트처리가 필요없고, 연결된 결합형 블럭(409)벽체가 일체화될 수 있는 구조로 되어 있다.

따라서, 지중 연속벽같이 벽체형성을 위한 안내벽(guide wall)설치 및 트렌치(trench)조성을 위한 굴착작업등 시공을 위한 제반 플렌트 설비가 불필요하다. 단지 철근망근입과 콘크리트 타설만으로 연속벽체를 조성할 수 있으므로 공기와 시공비가 절감되고 벤토나이트(bentonite)를 사용하지 않으므로 품질좋은 수중연속벽을 조성할 수 있다.

지중연속벽은 건축 구조물의 본벽으로서 지내력과 그 내구성이 입증되어 내력벽으로 톱다운(top down)공법의 내력벽으로 많이 사용하고 있다. 전단벽 설치를 대신하기 위한 방법으로, 도 13 의 칸막이 블럭(406)을 추가로 연결함으로써 추가의 수평강성을 얻을 수 있다.

지주기둥은 패널 존(115)속에 기 설치되어 있는 지지말뚝인 현장타설말뚝 (106)사이에 도 11 의 지주기둥 철근망(504)을 집어넣고 트레미 파이프(203)를 사용하여 수중 콘크리트를 타설하여 마찰말뚝인 도 16 의 지주기둥(210)을 만든다.

이는 지지말뚝인 현장타설말뚝(106)의 수평 단면적이 2 배 이상 증가된 지주기둥(210)이 형성되며, 패널존(115)에 들어가는 지주기둥 철근망(510)은 패널 존 (115)과 연결형 블록(407)과의 부착능력을 증진시킴과 동시에 지지말뚝인 현장타설말뚝(106)에 응집되는 축력을 하부후팅 마운드부(104)에 유도하여 응력의 재분배를 유발시킬 수 있다.

그러므로, 타설된 콘크리트로 현장타설말뚝(106)에 마찰말뚝의 기능이 부가되어 지주기둥(210)의 세장비를 개선시켜 좌굴하중을 낮추고 말뚝의 주면마찰력이 증대되어 부마찰력을 감소시키므로 지주기둥(210)의 축하중 분담력을 높일 수 있다.

상기 결합형 블럭(409)의 적층시공이 어느 정도 진행되면 그 내부공간을 집중적으로 투하지역을 용이하게 조정할 수 있는 연결식 케이싱과 대구경용 오실레이터로 구성된 집중투하장비(201)로 복합케이슨(401)내부를 도 15 에 도시된 바와 같이 1 구역씩 충진시킨다.

그리고, 충진재(쇄석, 토사)의 흐트러짐을 예방하기 위해서 결합형 블럭(409)을 1 구역씩 수중 진동로룰러로 지정작업을 한 다음 버림콘크리트를 타설한다. 이때 콘크리트 부착성능 향상과 항복강도, 인장강도를 높이고 균열을 제어하며, 재하하중의 고른 분산효과를 기하기 위해 도 14 의 와이어 매쉬(307)를 포설하고, 도 15 의 버림 콘크리트(303)를 300 mm 이상 타설한다.

도 15 에 도시된 바와 같이, 콘크리트를 관통할 수 있는 비트를 장착한 천공장비(202)로 그 내부를 천공하여 그라우팅(205)하므로, 그 후 내부에 채워지는 충진재(쇄석, 토사)의 전단강도를 높여 지내력을 안정화시킴과 동시에, 압축하중을 분포하중으로 균등하게 하부후팅 마운드부(104)로 전달케하여 구조적 안정성을 더할 수 있다.

각 결합형 블럭(409) 상단에 말뚝보강 지지대(601)를 설치한 그 여백부분에 압축된 고무판등 코킹재를 넣고 연결부분을 두어 상재하중의 수직적으로 누적된 하중이 하부층으로 전달되는 것을 방지한다.

캔틸레버거동을 하는 내벽체에 생기는 과도한 전단응력을 방지하면서 응력을 수직적으로 전이시키지 않게 하고, 상재하중과 항공기 이, 착륙시 충격하중을 복합케이슨 내부로 흡수할수 있도록 하여, 누적하중으로 인한 응력집중이 완화되어 각 연결부분에서부터 연결된 전단벽의 곡률이 달라지게 하며, 전체적인 수평강성을 크게 높일수 있으며 크리프변형 및 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)의 피로도를 경감시켜 구조물 생애주기를 연장시키는데 기여할 수 있다.

그리고, 케이슨 설치 및 기타 공법은 시공기간중 도래하는 천재지변에 대처 하는 대피방법 및 수단이 극히 제한되어 있고, 기초지반부의 마운드 조성을 위한 시공중 내습하는 태풍에 투입재의 유실은 피할수 없는 반면,
본 발명은 기반암에 접속된 하부후팅 마운드부(104)로부터 단계적으로 단계별 블럭(408)을 연결하여 완성시켜 나가고, 각 조립체의 연결고리(705)와 좌,우,상,하 연결밴드 (701, 711)등을 사용하여 단계별 블럭(408)을 고정시켜 적층하는 방식으로, 시공중 도래하는 태풍등에 의한 투입재 유실을 예방할 수 있으며, 급변하는 기상상황과 각종 환경외력에 유연하게 대처할 수 있으므로 천재지변에 대한 우월한 적응력을 발휘할 수 있는 것이다.

도 20 에 도시된 바와 같이, 보와 슬래브 설치단계로는 도 18 및 도 19 에서의 해수면위로 1 개단의 결합형 블럭(409)높이 위에 연속보(801, 802)를 설치하고 슬래브(103)를 설치하는 것이다.

이때, 설치장소는 해수면위 9 ~ 12 m 지점(1개단의 결합형 블럭의 높이)의 하부슬래브(103)와 상판(101)에 설치하며, 지주기둥(210)간에 연결되는 연속보 (801)는 내부에 공간이 형성되어 있는 중공보(801)를 설치하며, 경간간 설치되는 연속보(802)는 P.C 빔(803)이 설치될 수 있게 요철화하여 설치한다.

도 17 의 P.C 빔(803)은 곡각부분(812)이 연속보(802)에 걸리게 설치하며, 보의 폭과 높이는 결합형 블럭(409)의 폭과 같게 하며 중공보(801)의 벽체 두께는 1.2 ~ 1.5 m로 한다,

경간위에 설치하는 P.C 빔(803)은 요철화된 부분(805)에 끼워 넣고 경간쪽연속보 연결고리(705)에 크립밴드(701)로 인장, 결속하고, 복합벽체 케이슨(105)위에 설치되는 P. C 빔(803)과의 빈공간(813)은 콘크리트를 타설하여 각 복합벽체 케이슨(105)간 결속을 공고히 하므로 보의 비틀림을 막고 상부에 설치되는 슬래브의 판좌굴을 막을 수 있다

상기 P.C 빔(803)의 폭과 높이의 비율은 1 : 2로 하며 길이는 경간과 같게 한다. P.C빔(803)의 설치가 완료되면 그 위에 P.C 판넬(804)을 설치한다. 상기 P.C 판넬(804)은 P.C(803) 빔과 접속될 수 있는 연결핀(708)이 부착되어져 있다.

스터트 볼트로 제작된 P.C 빔의 연결핀(708)이 결속될 수 있는 연결구(706)는 볼트, 와샤. 넛트로 체결되며, 연결핀(708)에 맞게 P. C 판넬(804)의 연결구(706)를 맞추어 끼운다.

인접판넬과 연결할 수 있는 연결키(809)와 연결홈(810)으로 구성되어져 있으며, 두께는 300 ~ 400 mm, 폭은 4 ~ 6 m, 길이는 경간 길이와 같게 한다.

이를 설치할 때는 P.C 빔(803)과 직각방향으로 연결구(706)에 맞추어 설치한다. 그 위에 철근, 콘크리트를 타설하여 하부슬래브(302)를 완성함으로 슬래브의 두께를 키워 횡하중 대응력을 증가시킴과 동시에, P.C 판넬(804)의 판좌굴을 예방할 수 있다.

이는 상부에 설치되는 슬래브(302)의 거푸집과 써포트, 동바리가 필요없으므로. 그에 대한 작업공정이 생략되고 노동력과 비용이 절감된다. 여기서, 슬래브 콘크리트 두께는 300 ~ 600 mm 로 한다.

도 18의 도면부호 113 은 부대시설공간을 교통하는 통행구이고, 하부 슬래브 (103)위에 설치하며 폭은 5 ~ 8 m, 높이는 5 ~ 7 m로. 벽체 두께는 1 ~ 1.5 m 로하여 설치한다.

상판(해상활주로)조성시 복합 케이슨 내부는 와이어 매쉬(307)를 깔고 버림 콘크리트(303)을 타설한 후 300 ~ 400 mm 의 보조기층(311)과 200 ~ 300 mm 의 쇄석기층(312)을 다짐한 후 300 ~ 400 mm 의 아스콘 표층으로 포장을 한다.

이는 동결, 응해에 따른 콘크리트 구조물의 팽창, 수축에 따른 균열현상을 예방하고, 생애주기 연장을 위한 지주기둥내의 충진토의 고결화를 위한 보강그라우팅 작업을 용이하게 함과, 주기적(3 ~ 5 년)으로 복합 벽체 케이슨(105)내부에 채워져 있는 충진토의 고결화를 보강하기 위한 것이다.

콘크리트로 포장을 할 경우에는 각 경간 구역별로 충분한 신축이음장치를 설치해서 철근, 콘크리트를 타설하며, P.C 판넬(804)을 포함한 슬래브의 총 두께(314)는 800 ~ 1,100 mm 로 한다.

이렇게 하여 복층으로 형성한 수평부재101, 103)는 기반암에 접속된 하부후팅 마운드부(104)의 현장타설말뚝(106)과 각 지주기둥(210)간과 결합형 블럭(409)과 결합된 말뚝보강지지대(601)와 결합되어 역학적, 구조적안정성을 지닌 복합케이슨 코어 벽체구조물로서 수직하중 및 수평하중에 우수한 대응성능을 발휘할 수 있다.

해상활주로로써 상판(101)과 하부슬래브(103)사이에 형성된 부대시설공간 (108)은 별도의 공정이나 건축비가 소요됨 없이 자동적으로 생성되어져 공항의 부대시설과 주차장등으로 활용할 수 있다.

해상작업시 제일 애로를 겪는 해상작업발판을 선 구축하여 후속공사를 원활하게 진행할 수 있는 작업거점을 확보할수 있으므로, 매립식과 연결시 해안선에서부터 매립해 나오는 통상적인 방법과 달리 매립식의 종점부분에 선시공된 복합케이슨 코어벽체 구조물(105)을 설치함으로, 매립고착점이 형성됨으로 활주로 시점부분에 마운드조성을 생략할 수 있고, 그 구역을 기반으로 성토를 할 수 있으므로 매립작업의 효율성을 기할 수 있다.

따라서, 도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명은 해저면의 지층 및 지형에 큰 구애됨이 없이 해저면 경사도가 심한곳(116)이나 요철이 심한곳(117), 단차가 많이 발생하는 부분(119)에서도 설치가 가능하므로, 매립식으로 축조된 계류장(102)과도 연결시공이 용이한 것이며 연약지반에 의한 부등 침하우려를 사전에 제거할 수 있는 것이다.

도 14 에 도시된 바와 같이, 하부후팅 마운드부(104)를 해저면 지지층에 밀착 침설시키고, 이와 결합된 현장타설말뚝(106)을 기반암에 접속(socketing)시켜 내진적응력을 향상시킴과 결합형 블럭(409)마다 말뚝보강지지대(601)를 설치하고, 그 내부를 고결화된 충진재로 자중을 늘림으로 복합 케이슨 코어벽체 구조물(105)의 역학적 안정성을 확보하고 복층으로 된 연속보와 슬래브를 설치할 수 있는 구조인 것이다.

어떤 지형에서나 착공이 가능하고 공구를 분할이 용이하며 동시 다발적인 시공이 가능하다. 해저면에 침설된 하부후팅 마운드부와 복합 케이슨의 코어벽체에 부착되어있는 연결고리 등은 바지선등 작업선단의 계류시설로도 활용이 가능하여 해상작업 효율을 높일수 있으므로 공기를 단축할수 있다.

각종 환경외력 대응력이 우수하므로 추후 발생할 수 있는 해상활주로 폭확장 및 증설시에도 유리한 공법인 것이다. 또한, 그 하부공간은 대규모의 그늘진 어패류 서식장이 형성되어져 인근어장의 소득증대를 기할 수 있어 민원해소에 도움이 된다.

본 발명의 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물를 실시하기 위한 구체적인 내용에는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 당업자라면 후술 될 특허청구 범위에 기재된 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변형시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101 : 해상활주로
102 : 계류장
103 : 하부슬래브
104 : 하부후팅 마운드부
105 : 복합벽체 케이슨
106 : 현장타설말뚝
107 : 기초사석부
108 : 부대시설공간
109 : 격자공간
110 : 사석경사제
111 : 피복석
112 : 근고블럭
113 : 통행구
114 : 해수유통구간
115 : 패널 존
116 : 경사가 급한 곳
117 : 요철이 심한 곳
118 : 협곡
119 : 단차가 심한곳
120 : 수중연속벽

Claims (8)

1. 경사가 급한 곳과 요철이 심한 곳의 해저면 지지층에 확대기초 하부후팅 마운드부를 설치하여 연약지반 생성소지를 사전에 없애고, 하부후팅 마운드부와 결합된 현장타설말뚝을 기반암에 접속시켜 지진파에 대한 적응력이 좋은 현장타설말뚝의 독립기초 지지와 확대기초로 복합벽체 구조물을 구축하여 체적이 확대된 지주기둥을 설치하되;
   각종 환경외력을 감당할 수 있는 현장타설된 연결형 블럭, 단계별 블럭 및 결합형 블럭으로 형성된 복합케이슨의 지주기둥과 코어벽체 위에 슬래브를 설치하고 내부공간을 확보해서 시설 및 부대공간으로 사용하고, 복합케이슨 코어벽체 구조물이 설치된 곳을 제외한 구역은 해수가 유통될 수 있게 격자식으로 복합케이슨 코어벽체 구조물을 설치하며 그 위에 상판인 활주로를 설치하며;
   해상 활주로 하부슬래브의 적재하중과 고정하중이 보를 통해 모여져서 지주기둥과 복합벽체 케이슨의 코어벽체로 전달되어 제반 축하중은 지주기둥을 타고 내려가 하부후팅 마운드부로 전달되고, 각 부재간 접합을 라멘구조로 강접하여 기둥과 보, 코어벽체가 서로 강하게 결속되어 수평하중을 극복하는 코어벽체를 하부후팅 마운드부와 직결된 벽체구조물의 본벽으로 사용되게 설치하는 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물에 있어서.
   상기 연결형 블럭은 한쪽은 짧고 다른 한쪽은 길게 하여 긴 쪽과 짧은 쪽이 서로 교차되게 하여 현장타설말뚝을 감싸서 지주기둥을 형성할 수 있는 패널 존을 만들고, 연결형블럭 중앙에는 격자판을 넣어 양쪽에 수중연속벽을 조성할 수 있는 격자공간이 형성되고,
   상기 결합형 블럭벽체의 단부와 결합형 블럭과 결합된 지주기둥과, 연속보, 말뚝보강 지지대가 휨모멘트를 분담하고 전단력은 코어벽체가 수용하는 것을 특징으로 하는 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 기반암에 접속된 하부후팅 마운드부로 부터 단계적으로 단계별 블럭을 연결하여 완성시켜 나가고, 각 조립체의 연결고리와 좌, 우, 상, 하 연결밴드를 사용하여 단계별 블럭을 고정시켜 적층하고,
   상기 결합형 블럭을 해수면위로 1 개단 높이위에 연속보들을 설치하고 슬래브를 설치하는 것을 특징으로 하는 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 기반암에 접속된 하부후팅 마운드부의 현장타설말뚝과 각 지주기둥간과 결합형 블럭과 결합된 말뚝보강지지대와 결합되어 역학적, 구조적 안정성을 갖고,
   상기 하부후팅 마운드부를 해저면 지지층에 밀착 침설시키고, 이와 결합된 현장타설말뚝을 기반암에 쇼켓팅시켜 내진적응력을 향상시킴과 결합형 블럭마다 말뚝보강지지대를 설치하며, 그 내부를 고결화된 충진재로 자중을 늘림으로 코어벽체 구조물인 복합 케이슨 벽체의 역학적 안정성을 확보하고 복층으로 된 연속보와 슬래브를 설치한 것을 특징으로 하는 복합케이슨의 코어(core)벽체 구조물.
8. 삭제

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