KR20150049631A - 항타용 지그를 이용한 항타 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 항타용 지그를 이용한 항타 방법은 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 있어서, 다수의 말뚝시공 포인트 위치와 각 포인트별 말뚝의 경사값을 설계하는 단계;와, 각 포인트별 위치정보를 저장하는 단계;와, 다수의 포인트를 연결하여 이동경로를 설계하는 단계;와, 포인트별 위치정보를 이용해 말뚝 항타용 선박을 이동경로의 첫 번째 포인트에 배치하는 단계; 및, 상기 말뚝 항타용 선박이 이동경로를 따라 이동하면서 각 포인트별로 말뚝 경사값에 따라 선박에 마련된 말뚝 항타용 지그의 각도를 조절하여 말뚝을 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

항타용 지그를 이용한 항타 방법 {METHOD FOR DRIVING A PILE USING THE JIG}

본 발명은 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항타용 선박의 이동경로를 최적화하여 선박의 이동 및 회전을 최소화함으로써 해상의 작업시간을 단축할 수 있는 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 관한 것이다.

최근의 눈부신 산업성장에 힘입어 국가 기간시설의 확충이 요구되면서 항만이나 컨테이너 하역장 또는 교량 등의 수상구조물이 활발히 건설되는 추세에 있다.

이와 같은 수상구조물은 대부분이 수중의 지반에 세워지는 강관파일로 지지시키게 되는 바, 해당 항타지점의 수상에 강관파일을 항타하기 위해 강관파일 전용 항타선이 이용되고 있다.

종래의 강관파일 전용 항타선은 도 1 및 도 2에서와 같이, 수상에서 강관파일(P)을 항타할 수 있도록 평편한 작업용 갑판(2a)을 갖는 선체(2)와, 상기 선체(2)의 갑판(2a) 위에 설치되어 그 선체를 이동 정박시킬 수 있도록 복수개의 윈치(3a)와 앵커로우프(3b) 및 앵커(3c)로 이루어진 이동ㆍ정박수단(3)과, 상기 선체(2)의 선단부 중앙에 수면을 향하여 수직으로 세워져서 그 정상부에는 갑판(2a) 위에 설치되는 항타기용 윈치(D1)와 강관파일용 윈치(D2)에 권취된 와이어(W1)(W2)들이 걸어지는 고정식 리더(4)와, 상기 고정식 리더(4)를 따라 항타기용 윈치(D1)의 와이어(W1)로서 승강되도록 장착되어서 강관파일(P)을 항타하는 장착식 항타기(5)로서 구성되어 있다.

이와 같은 강관파일 전용 항타선은 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 별도의 운반선(미도시)으로 운반된 강관파일(P)을 강관파일용 윈치(D2)에 권취된 와이어(W2)로 양중하여 고정식 리더(4)의 전방에 수직으로 세우고 장착식 항타기(5)에 물려서 가안착시키고, 육상에서 측량기(미도시)로서 강관파일(P)을 측량하여 얻어진 위치정보를 통해 상기 이동ㆍ정박수단(3)의 윈치(3a) 및 앵커로우프(3b)들을 조작하여 선체(2)를 X축방향 또는 Y축방향으로 이동시켜서 강관파일(P)이 항타지점에 위치하도록 정박시킨 후, 강관파일용 윈치(D2)의 와이어(W2)를 탈리시켜서 강관파일(P)의 하단이 수저에 접지되면 항타기용 원치(D1)의 와이어(W1)로서 상기 고정식 리더(4)에 장착된 장착식 항타기(5)를 하강 작동시켜서 강관파일(P)을 항타하는 방식으로, 1개의 항타지점에 1개의 강관파일(P)을 설치할 수 있게 되었다.

이러한 종래의 강관파일 전용 항타선은 시설면적이 작은 수상구조물을 지지시키기 위해 1개의 항타지점에 1개의 강관파일만을 설치하도록 설계된 경우에는, 수상에 강관파일을 항타하는 작업과정에서 별다른 문제점이 발생되지 않는다.

하지만, 항만이나 컨테이너 부두와 같이 시설면적이 넓은 수상구조물을 지지시키기 위해 전후좌우로 간격을 맞추어 다수의 강관파일들이 밀집되도록 설계된 경우에는, 그 강관파일들을 수상에 설치하는 작업과정에서 다음과 같은 문제점을 수반하게 되었다.

즉, 종래의 강관파일 전용 항타선(1)은 선체(1)에 설치된 고정식 리더(4), 장착식 항타기(5)를 통해 가안착된 강관파일(P)의 위치를 측량기로 측량한 후, 이동ㆍ정박수단(3)으로 선체(1)를 X축방향 또는 Y축방향으로 이동시켜서 해당 항타지점에 1개의 강관파일(P)을 셋팅하고, 해당 항타지점에 셋팅된 1개의 강관파일(P)을 장착식 항타기(5)로 항타하게 됨으로써, 첫째, 해당 항타지점에 1개의 강관파일(P)을 항타한 후에는, 다시 측량하여 선체(2)를 이동 정박시켜서 다음 항타지점에 강관파일(P)을 셋팅하고 항타하게 되어, 항타작업 간에 시간적 공백이 발생되고 항타작업이 단속적으로 이루어지게 되므로, 시공능률이 저하되고 시공기간이 연장되는 등의 문제점이 있었다.

둘째, 1개의 강관파일(P)을 항타할 때마다 번번이 측량하고 선체(2)를 이동시켜서 해당 항타지점에 셋팅시키는 작업을 수행하게 되므로, 오차가 발생될 확률이 높아져서 수상에 설치된 강관파일(P)들의 전후좌우 간격이 정확히 맞지 않게 되므로, 결과적으로 수상에 강관파일들이 설치된 상태가 매우 불량한 문제점이 있었다.

셋째, 시공기간이 연장되는 만큼 임대비가 고가인 강관파일 전용 항타선(1)을 장기간 사용하게 되므로, 시공비용이 추가적으로 소요되어서 경제적 부담을 가중시키게 되는 문제점 등이 있었다.

또한, 종래에는 항만 부근에 잔교식 구조물을 설치하는 과정에서, 콘크리트 슬래브의 각 지지 포인트에 다수의 말뚝을 서로 엇갈리는 경사방향으로 배치하여 콘크리트 슬래브를 지지하도록 한다. 이러한 경사말뚝은 수직으로부터 대략 10도에서 20도의 경사를 가지고 비스듬히 설치된다.

따라서 항타선을 이용하여 해상에 경사말뚝을 시공하는 경우에는 경사방향에 따라 바지선의 위치를 옮기고, 전후방향으로 각도가 조절되는 리더의 각도조절 방향에 따라 바지선을 회전시켜 말뚝을 박아야 하기 때문에 항타선의 위치이동과 위치정렬이 잦고, 기존에 설치된 말뚝에 간섭되는 경우가 많아 말뚝의 시공에 많은 시간과 노력이 필요하다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 항타용 선박의 이동경로를 최적화하여 선박의 이동 및 회전을 최소화함으로써 해상의 작업시간을 단축할 수 있는 항타용 지그를 이용한 항타 방법을 제공함에 있다.

또한, 항타 전용 선박 대신에 전후, 좌우방향 각도가 조절되는 지그와 육상용 크레인 및 항타용 해머가 배치된 바지선을 이용함으로써, 상대적으로 장비확보가 용이하여 공사기간을 단축하는 것은 물론 임대료가 저렴하여 원가를 절감할 수 있는 항타용 지그를 이용한 항타 방법을 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 있어서, 다수의 말뚝시공 포인트 위치와 각 포인트별 말뚝의 경사값을 설계하는 단계;와, 각 포인트별 위치정보를 저장하는 단계;와, 다수의 포인트를 연결하여 이동경로를 설계하는 단계;와, 포인트별 위치정보를 이용해 말뚝 항타용 선박을 이동경로의 첫 번째 포인트에 배치하는 단계; 및, 상기 말뚝 항타용 선박이 이동경로를 따라 이동하면서 각 포인트별로 말뚝 경사값에 따라 선박에 마련된 말뚝 항타용 지그의 각도를 조절하여 말뚝을 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 의해 달성된다.

여기서, 상기 이동경로 설계단계는 각 포인트가 일렬로 배치되도록 이동경로를 설계하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 말뚝 시공 단계에서는, 육상용 크레인을 이용하여 전후, 좌우 방향으로 각도 조절이 가능한 항타용 지그에 말뚝을 거치한 다음, 항타용 해머를 이용하여 말뚝을 항타하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 말뚝 시공 단계는, 해당 포인트의 말뚝 경사값을 획득하는 단계;와, 바지선에 배치된 크레인을 이용하여 지그에 말뚝을 거치시키는 단계;와, 획득한 말뚝 경사값에 따라 지그의 전후, 좌우 각도를 조절하는 단계;와 ,크레인에 항타용 해머를 장착하여 지그에 거치된 말뚝을 항타하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 말뚝 시공 단계는, 말뚝을 지그에 거치시키기 전에 지그의 그리퍼를 개방하는 단계;와, 말뚝이 거치된 다음 지그의 그리퍼로 강관을 파지하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 항타용 선박의 이동경로를 최적화하여 선박의 이동 및 회전을 최소화함으로써 해상의 작업시간을 단축할 수 있는 항타용 지그를 이용한 항타 방법이 제공된다.

또한, 항타 전용 선박 대신에 전후, 좌우방향 각도가 조절되는 지그와 육상용 크레인 및 항타용 해머가 배치된 바지선을 이용함으로써, 상대적으로 장비확보가 용이하여 공사기간을 단축하는 것은 물론 임대료가 저렴하여 원가를 절감할 수 있는 항타용 지그를 이용한 항타 방법이 제공된다.

도 1 내지 도 2는 종래의 강관파일 전용 항타선을 나타낸 도면,
도 3a, 3b는 종래 항타선을 이용하여 강관파일을 항타하는 과정을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에서 이용하는 항타용 지그가 바지선에 설치된 상태를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에서 이용하는 항타용 지그의 사시도,
도 6 내지 도 8은 본 발명에서 이용하는 항타용 지그의 작용을 나타낸 도면,
도 9 및 도 10은 본 발명 항타용 지그를 이용한 항타 방법의 공정순서도이고,
도 11 내지 도 13은 본 발명 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 따른 항타과정을 개략적으로 도시한 것이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중 도 4는 본 발명에서 이용하는 항타용 지그가 바지선에 설치된 상태를 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명에서 이용하는 항타용 지그의 사시도, 이고, 도 6 내지 도 8은 본 발명에서 이용하는 항타용 지그의 작용을 나타낸 도면이다.

본 발명의 제1실시예에 적용되는 항타용 지그(100)는 바지선(B)에 고정설치되는 것으로, 말뚝(P)의 삽입위치를 안내하는 관형의 가이드(110)와, 가이드(110)의 일측에서 회동하면서 가이드(110)의 내부 수용공간을 선택적으로 개폐하는 그리퍼(111)와, 가이드(110)와 그리퍼(111) 사이에 배치되어 그리퍼(111)를 회동시키는 구동부(112)와, 가이드(110)를 전후방향으로 회동시키는 제1축 조절부(120)와, 가이드(110)를 좌우방향으로 회동시키는 제2축 조절부(130)를 포함한다.

상기 제1축 조절부(120)는 가이드(110)를 좌우방향으로 회동시키는 것으로서, 가이드(110)측에 고정되는 브래킷(123)과, 상기 브래킷(123)을 회동 가능하게 지지하는 제1회동축(122)과, 상기 제1회동축(122)을 회전시켜 가이드(110)의 좌우 방향 각도를 조절하는 제1구동부(121)를 포함한다.

상기 제2축 조절부(130)는 가이드(110)를 전후방향으로 회동시키는 것으로서, 상기 가이드(110)를 브래킷(123)으로부터 전후방향으로 회동 가능하도록 연결하는 제2회동축(131)과, 일단은 브래킷(123)에 연결되고 타단은 가이드(110)에 연결되어 신축하면서 상기 가이드(110)의 전후 방향 각도를 조절하는 제2구동부(132)를 포함한다.

여기서, 상기 제1회동축(122)은 피봇(pivot) 중심축, 제2회동축(131)은 틸팅(tilting) 중심축이 된다.

지금부터는 상술한 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 대하여 설명한다.

첨부도면 중 도 9 및 도 10은 본 발명 항타용 지그를 이용한 항타 방법의 공정순서도이고, 도 11 내지 도 13은 본 발명 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 따른 시공과정을 개략적으로 도시한 것이다.

상기 도면에서 도시하는 바와 같은 본 발명 항타용 지그를 이용한 항타 방법은, 도 9에서 도시하는 바와 같이 다수의 말뚝(P)시공 포인트 위치 및 말뚝(P)의 경사값을 설계하는 단계(S110)와, 각 포인트별 위치정보를 저장하는 단계(S120)와, 다수의 포인트를 연결하여 이동경로를 일렬로 설계하는 단계(S130)와, 상기 이동경로의 첫번째 포인트에 말뚝(P) 항타용 바지선(B)을 배치하는 단계(S140)와, 바지선(B)이 이동경로를 따라 일방향으로 이동하면서 각 포인트별로 말뚝(P) 경사값에 따라 말뚝(P)을 연속적으로 시공하는 단계(S150)를 포함하여 구성된다.

즉, 말뚝(P) 시공에 앞서 해상구조물의 면적, 중량 등의 설계조건과 해상구조물 시공 위치의 해저부 지반조건 및 안전도 등을 고려하여 말뚝(P) 지지 포인트 및 말뚝(P) 경사값을 설계(110)한 다음, 상기 말뚝(P)시공 포인트의 GPS 좌표와 같은 위치정보를 저장(S120)한다.

이어서, 다수의 포인트를 연결하여 바지선(B)의 이동경로를 설계(S130)하되, 바지선(B)의 이동 및 방향전환을 최소화할 수 있도록 이동경로상의 포인트들이 일렬로 배치되도록 한다.

상기와 같이 말뚝(P)시공 위치, 말뚝(P) 경사값, 바지선(B)의 이동경로 등이 설정되면, 각 포인트별로 저장된 위치정보를 이용해 말뚝(P) 항타용 바지선(B)을 이동경로의 첫 번째 포인트에 배치(S140)한다.

이어서, 상기 말뚝(P) 항타용 바지선(B)이 이동경로를 따라 이동하면서 각 포인트별로 말뚝(P) 경사값에 따라 선박에 마련된 말뚝(P) 항타용 지그(100)의 각도를 조절하여 말뚝(P)을 시공(S150)한다.

여기서, 상기 말뚝(P) 시공 단계를 도 10을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

상기 말뚝(P) 시공 단계에서는 먼저, 해당 포인트의 말뚝(P) 경사값을 획득(S151)하고, 말뚝(P) 시공을 위해 도 9에 도시된 바와 같이 바지선(B) 상에 배치된 육상용 크레인(C)을 이용하여 바지선(B) 또는 별도의 운반선에 적재되어 있는 말뚝(P)을 들어올린 다음, 도 11에 도시된 바와 같이 말뚝(P)을 지그(100)에 거치시킨다.

여기서, 말뚝(P)을 지그(100)에 거치시키는 과정을 살펴보면, 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드(110)와 그리퍼(111) 사이에 배치된 구동부(112)를 수축방향으로 구동하면 그리퍼(111)가 개방(S152)되어 가이드(110)의 내부공간으로 말뚝(P)을 삽입할 수 있게 된다. 이어서, 도 10과 같이 말뚝(P)을 지그(100)의 가이드(110)에 거치(S153)한 다음, 구동부(112)를 신장방향으로 구동하면 그리퍼(111)가 말뚝(P)을 파지(S154)하게 되며, 이러한 상태에서는 말뚝(P)이 가이드(110)로부터 임의로 이탈하는 것이 방지된다.

상기와 같이 지그(100)에 말뚝(P)의 거치가 완료되면, 지그(100)의 제1축 조절부(120)와 제2축 조절부(130)를 통해 바지선(B)이 위치한 말뚝(P)시공 포인트의 말뚝(P) 경사값에 대응하도록 가이드(110)의 전후, 좌우방향 각도를 조절(S155)한다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 제1축 조절부(120)의 제1구동부(121)를 정역방향으로 구동시키면 제1구동부(121)와 제1회동축(122)으로 연결된 브래킷(123)이 제1구동부(121)의 구동에 따라 제1회동축(122)을 중심으로 회동하면서 가이드(110)의 좌우방향 각도가 조절된다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2축 조절부(130)의 제2구동부(132) 수축 또는 신장방향으로 구동하면 가이드(110)가 제2구동부(132)의 구동에 의해 제2회동축(131)을 중심으로 회동하면서 가이드(110)의 전후방향 각도가 조절된다.

즉, 상기와 같이 말뚝(P)의 위치를 잡아주는 가이드(110)가 지그(100)의 제1축 조절부(120)와 제2축 조절부(130)에 의해 전후, 좌우 방향으로 각도조절되므로 바지선(B)이 위치고정된 상태에서 해당 말뚝(P)시공 포인트의 말뚝(P) 경사값에 따라 말뚝(P)의 시공위치를 조절하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 종래와 같이 경사방향에 따라 바지선(B)의 위치를 옮기는 과정이 생략되므로 공사기간을 단축시킬 수 있게 된다.

상기와 같이 지그(100)를 이용해 말뚝(P)을 미리 설계된 경사값에 따라 경사배치한 다음에는, 도 11과 같이 바지선(B)에 배치된 육상용 크레인(C)을 이용해 바지선(B) 또는 별도의 운반선에 적재되어 있는 항타용 해머(H)를 들어올려 말뚝(P)의 상단부에 연결한 다음 항타(S156)한다. 상기 항타용 해머(H)를 이용한 말뚝 항타는 말뚝(P)의 하단부가 해저부 암반층에 견고하게 고정될 때까지 연속(S157)한다.

한편, 바지선(B)이 위치한 말뚝(P)시공 포인트에서 포인 시공이 완료되면, 이동경로상의 다음 포인트가 존재하는지의 여부를 판단(S160)하고, 이동경로상의 다음 포인트가 존재하는 경우에는 바지선(B)이 다음 포인트로 이동하여 말뚝(P) 시공단계를 반복하고, 이동경로상의 다음 포인트가 존재하지 않는 경우에는 말뚝(P) 시공을 종료한다.

도 11 내지 도 13에 표시된 도면부호 P'는 미리 설치된 파일을 나타내는 것이다.

상기와 같은 본 실시예의 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 따르면, 항타용 선박의 이동경로를 최적화하여 말뚝(P) 시공을 위한 바지선(B)의 이동 및 회전을 최소화함으로써 해상의 작업시간을 단축할 수 있게 된다. 또한, 항타 전용 선박 대신에 전후, 좌우방향 각도가 조절되는 지그(100)와 육상용 크레인(C) 및 항타용 해머(H)가 배치된 바지선(B)을 이용함으로써, 상대적으로 장비확보가 용이하여 공사기간을 단축하는 것은 물론 상대적으로 임대료가 저렴한 바지선(B)과 육상용 장비를 이용하는 것이므로 시공원가를 절감할 수 있게 된다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

100:지그, 110:가이드, 111:그리퍼, 112:구동부,
120:제1축 조절부, 121:제1구동부, 122:제1회동축,
123:브래킷, 130:제2축 조절부, 131:제2회동축, 132:제2구동부,
B:바지선, C:크레인, H:항타용 해머, P:말뚝

Claims (5)

1. 항타용 지그를 이용한 항타 방법에 있어서,
   다수의 말뚝시공 포인트 위치와 각 포인트별 말뚝의 경사값을 설계하는 단계;
   각 포인트별 위치정보를 저장하는 단계;
   다수의 포인트를 연결하여 이동경로를 설계하는 단계; 및,
   포인트별 위치정보를 이용해 말뚝 항타용 선박을 이동경로의 첫 번째 포인트에 배치하는 단계;
   상기 말뚝 항타용 선박이 이동경로를 따라 이동하면서 각 포인트별로 말뚝 경사값에 따라 선박에 마련된 말뚝 항타용 지그의 각도를 조절하여 말뚝을 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 이동경로 설계단계는 각 포인트가 일렬로 배치되도록 이동경로를 설계하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 말뚝 시공 단계에서는, 육상용 크레인을 이용하여 전후, 좌우 방향으로 각도 조절이 가능한 항타용 지그에 말뚝을 거치한 다음, 항타용 해머를 이용하여 말뚝을 항타하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 말뚝 시공 단계는,
   해당 포인트의 말뚝 경사값을 획득하는 단계;
   바지선에 배치된 크레인을 이용하여 지그에 말뚝을 거치시키는 단계;
   획득한 말뚝 경사값에 따라 지그의 전후, 좌우 각도를 조절하는 단계;
   크레인에 항타용 해머를 장착하여 지그에 거치된 말뚝을 항타하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   상기 말뚝 시공 단계는,
   말뚝을 지그에 거치시키기 전에 지그의 그리퍼를 개방하는 단계;와,
   말뚝을 지그에 거치시킨 다음 지그의 그리퍼로 강관을 파지하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 항타용 지그를 이용한 항타 방법.

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