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1. 케이슨 공법의 일반사항
케이슨은 수상이나 육상에서 제작한 속이 빈 콘크리트 구조물을 말합니다. 케이슨을 자중이나 적재 하중에 의해 지지층까지 침하시킨후 모래, 자갈, 콘크리트 등으로 속채움하는 기초공법입니다. 케이슨 공법을 시공하기 위해서는 우선 설계 과정에서 최종 구조물을 정하고 그 구조물에 따라서 진수방법, 해상운반 방식, 육상 운반 방식, 제작장 조성 등을 고려합니다. 이는 케이슨의 자중이 크기 때문에 운반에 대해서 철저한 검토가 필요한 겁니다.
2. 제작장 조성
케이슨을 제작하는 제작장을 설치하기 위해서는 무엇보다 지반이 상부구조물에 변형이 적어야 하고 지지력이 있어야 하며 기울기가 작아야 합니다. 그렇기 때문에 부지를 조성하기 위해서 도저를 사용하여 정지를 하고 롤러로 다짐을 줍니다. 하지만 케이슨은 대체적으로 하중이 크기 때문에 필요에 따라서는 동다짐공법을 이용합니다. 동다짐 공법은 추를 크레인을 이용해 낙하시키고 지표면에 충격력과 지반진동에 의해 지반을 압축 강화하는 지반개량 공법입니다. 공법은 중량 약 12~30tf 정도이며 저면적은 3~4m2의 추를 100~120tf 급 크레인을 사용해 약 10~15m정도 개량심도를 얻을수 있습니다. 동다짐 공법은 암석, 자갈, 모래 등 넓은 범위의 토질에 적용이 가능하며 지반의 불균일한곳을 시공중 기술관리에 의해 정량적으로 판단해 확실히 개량효과를 가질수 있습니다. 동다짐 공법 설계를 위해서는 개량심도를 산정하고 낙하높이를 산정합니다. 낙하높이는 탬핑에 사용되는 추 중량과 낙하높이는 개량심도 및 낙하장치의 능력에 따라 결정됩니다. 낙하높이를 선정한후 타격점 간격을 설정합니다. 타격점 간격이 너무 놉으면 표층부 다짐은 되나 시공이 빠른 단계에서 다져져 이후 타격에너지가 심부에 전달되기 어려우며 심부에서 소정의 개량효과를 얻기 위해 추가적인 타격에너지가 필요합니다.
3. 케이슨 이동 및 운반
1) 저판 이동 시스템
저판이동 시스템은 Soffit form 을 사용합니다. Soffit form은 수평이동이 최대 1.5m 가능하도록 레일위에 설치되어 있어 정위치에서는 케이슨 저판 타설용 바닥폼 역할을 하며 타설후에는 케이슨 저판과 함께 이동합니다. 경사진 레일을 따라 수직하강하면서 이동하므로 약 1m 이동 후에는 Soffit form은 케이슨으로부터 탈형되고 레일 끝단에 설치된 고정단에 의해 Soffit form의 이동이 정지됩니다. 케이슨 저판 타설용 바닥폼 목적으로 제작된특수 거푸집인 Sliding Pad를 사용하여 이동합니다. 그다음으로는 수평이동으로 작업합니다.
2) 본체이동 시스템
- Steel Track : 제작장 기초 콘크리트 위에 CCV의 이동 통로(Skidding Railway)를 시공하기 위해 Flat Bar를 콘크리트에 매입합니다. Steel track 표면에 에폭시 페인트 및 Grease 를 도포해 마찰력을 감소시킵니다.
- Jack rod : 제작장 기초 콘크리트 위에 이동잭의 이동 레일로서 Jack Road를 설치하합니다.
- CCV : 200tonf 급 부상용 유압잭을 설치해 케이슨을 소정의 높이 만큼 들어 올릴수 있습니다. 이때 CCV는 Steel Track 위로 미끌어지면서 이동합니다. 마찰력을 줄이기 위해 CCV바닥에는 테프론 패드를 설치합니다.
- 이동잭 : 완성된 케이슨을 수평이동 시킬 목적으로 특수 제작된 유압잭으로써 작동능력은 최대 800tonf입니다.
- 수평이동 작업 절자 : CCV 회수 목적으로 설치왼 윈치를 작동해 CCV를 완성된 케이슨 밑으로 위치시킵니다. 각각의 Jack Seating Unit의 위치를 체크해 정위치에서 설치되었는지 확잉ㄴ합니다. 이동잭을 장착시키고 유압펌프와 잭을 연결하고 전원을 공급합니다. Pushing Troplley를 설치 및 Pushing JAck을 작동시킵니다. S
3) 케이슨 본체 선적
DCL에 설치된 Jack Rod와 Step3의 Jack rod가 수평되게 바라스트를 조절해 DCL을 바닥에 착저시킵니다. 양생, 차수판 설치 등이 완료된 케이슨을 접안되어 있는 DCL로 수평이동 시킵니다.
4) 케이슨 해상운반
DCL의 바라스트를 배수하여 부상시키고 부상된 DCL을 예인선으로 진수하여 현장으로 운반합니다.
4. 케이슨 진수방식
1) 건선거 방식 : Dry Deck 안에서 케이슨 제작후 물을 채워넣습니다. 비용이 고가이며 대규모 공사시 이용합니다.
2) 부선건 방식 : 부선거위 제작하고 이동해서 침강진수를 합니다. 공기와 비용의 소모가 큽니다. 제작장에 접안시설이 요구됩니다.
3) 기중기선의 이용방식 : 근접한 장소 케이슨 제작시 이용합니다. 기중기선 인양능력, 조달여부를 검토해야합나다.
4) 경사로 이용방식 : 진수거리가 약 60~80m 정도일때 이용합니다. 공사비용이 저렴합니다.
5) 사상진수공법 : 모래지반위에 케이슨을 제작합니다. 준설선이 요구되며 작업량, 준설시 케이슨 부등참하여부를 검토해야합니다.
6) Syncro Lift 공법 : Syncro Lift를 제작하여 진수하는 방식으로 공기 깊고 공사비용이 큽니다.
7) 가물막이 이용방식 : 임시로 가물막이 이용해 케이슨 제작하여 진수를 합니다.
5. 시공시 유의사항
1) 기후영향을 고려합니다. 시공한계 조건으로는 풍속이 약 13m/s이상정도 되고 파고는 3m이상이 됩니다.
2) 자중따른 전도주의를 합니다. 기중기 이용시 Crane Boom의 인양능력, 이동시 진동, 충격 등에 대해 고려해야합니다. 사상진수시 침하따른 부등침하를 주의해야합ㄴ.다.
3) Dry dock내 다수의 Crane으로 인한 서로간 교섭, 충격을 방지해야 합니다.
4) 환경 오염 고려 : 오탁방지망을 이용해 주변 오염확대저감시켜야 하며 주변 어장 위치 고려를 하고 피해를 최소화 합니다.
5) 해상장비는 육상장비에 비해 고가이며 조당시기가 매우 중요하기 때문에 사전 철저한 준비작업이 필요합니다.