KR100320780B1 - 성형식 하수관로의 갱생공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 성형식 하수관로 갱생 공법에 관한 것으로 구조적으로 노후화되고기능가치가 떨어진 하수관로를 비굴착공법으로 갱생하기 위하여, 전체적으로 보수할 하수관로의 양단부 맨홀의 외측을 지수(止水)하고 하수관로를 조사, 청소, 및 다듬는 등의 전처리를 한 다음, 한쪽 맨홀을 통하여 합성수지관 성형기를 투입 설치하고 다른쪽 맨홀을 통하여는 성형관을 당기는 견인 운반 수단을 설치하여 보수할 하수관로의 내경조건으로 합성수지관을 압출 성형하면서 견인 운반 수단에 의하여 성형관의 선단부를 성형속도와 일치한 속도로 당기어 운반한 다음 성형관의 양단부를 밀봉하여 성형관의 외부 공간에는 충전제나 접착제를 주입하는 동시 밀봉한 성형관의 내부에 열풍을 주입팽창시키어 하수관로의 내벽에 성형관이 일체로 접합고정되게 하여서 이음부(접속부)가 없고 내면이 평활하여 하수가 원활하게 흐르며,부분적 누수가 없는 신관의 매설처럼 완벽하게 갱생할 수 있게 한 것이다.

Description

성형식 하수관로의 갱생공법{PROCESS FOR REHABILITATING SEWERAGE PIPE BY MOLDING}

본 발명은 성형식 하수관로(管路)의 갱생공법에 관한 것으로 구조적으로 노후화되고 기능적으로 가치가 낮아진 하수관을 비굴착 방식으로 보수할 하수관로 내부에서 새로운 합성수지관을 압출 성형 및 접착하여, 신설관과 동등 또는 그 이상의 기능과 구조를 갖게 갱생하는 것을 특징으로 한 것이다.

구조적 또는 기능적으로 노후화된 하수관로를 처리함에 있어서는 관로의 교체를 목적으로 하는 굴착공법과, 노후관을 철거하지 않은 상태에서 내부를 보수하는 비굴착 갱생공법이 알려저 있다.

상기한 굴착공법은 이미 설치된 구관을 굴착하여 철거하고 신관을 매립하는공법으로서, 주변에 장애요소가 없는 벌판이나 하천변 등의 장소에서는 작업이 용이하지만 도심의 주택가나 도로에서는 기히 설치된 가스관, 통신선로, 주변건물, 교통 등의 여러가지 장해요소가 많아 굴착공사가 어렵고 공사비용도 과다하여 굴착공법을 기피하고 있는 실정이다.

비굴착(非掘鑿) 공법은 구관(舊管)을 철거하지 않은 상태로 맨홀을 통하여 하수관로 내부로 새로운 튜브관을 넣어 구관 내부 주면과 밀착 고정되게 하여 신관과 동일한 기능과 효과를 가지게 하는 보수(補修)개념으로서, 하수관로의 부분보수는 물론 일정 구간의 관로 전체를 처리할 수 있고 굴착방법에 비하여 작업성이 용이하고 시공비용이 절감되어 근래에는 비굴착 갱생공법을 선호(選好)하고 있다.

비굴착 갱생공법으로서 선행기술로 알려진 것으로는 반전공법, 견인공법, 제관공법 등이 있다.

(a) 반전 공법은 일단부가 막혀진 연질 튜브를 보수할 하수관로의 길이로 압출제조한 다음 납작하게 공급드럼에 감은 다음 보수할 하수관로 현장에 운반한다.

그 다음 튜브를 접착제 용액에 담그어 접착제가 함유되게 한 다음 보수할 하수관로의 한쪽 맨홀에서 부터 특수 기계기구를 이용하여 튜브를 밀어 넣으면서 튜브의 내부와 외부가 반전되게 뒤집으면서 삽입한다.

삽입된 튜브를 기존관의 내면에 접착되게 열풍이나 스팀을 주입하여 단계적으로 부착 및 경화시키는 공법이다.

(b) 견인 삽입공법은 역시 별도로 제조된 튜브의 앞 단부를 보수할 하수구의 한쪽 맨홀을 통하여 삽입하는 동시 다른쪽 맨홀을 통하여 삽입된 튜브를 끌어 당기고 보수할 하수관로의 길이로 재단한 후 튜브의 양단부를 밀봉한 다음 튜브의 한쪽에서 열풍이나 스팀을 주입하여 튜브가 가열 및 팽창되면서 기존관로 내면에 접착되게 하는 공법이다.

(c) 제관공법은 튜브가 아닌 테이프형 스트립(STRIP)판재의 양 연부(緣部)에결합홈과 돌조를 형성하여 나선으로 감으면 스트립 판재의 겹친 부분이 결합되어 관을 형성할 수 있게 미리 제조한 다음 보수할 하수관로의 한쪽 맨홀에서 상기 판재를 유입하면서 관로내에서 판재에 의하여 나선형으로 감으면서 진행하여 나선으로 감긴 관체를 만들고 보수할 하수관로 길이로 만든 다음 물리적으로 관의 내경을확장하여 기존관로의 내면에 밀착시키는 공법이다.

상기한 (a) 반전 공법은 보수할 하수관로의 내경의 크기에 따라 다양한 규격으로 미리 튜브를 제조해두어야 하기 때문에 막대한 자금이 소요될 뿐 아니라 운반취급이 불편하고 튜브를 반전하는 부대기계기구를 구비해야할 뿐 아니라 관로의 길이가 길 경우 긴 튜브의 반전작업이 매우 어렵고 도중에 튜브의 일부가 파손되는 등 작업이 번거롭고 불편한 문제점이 있었다.

상기한 (b) 견인 삽입공법은 반전 공법에 비하여 부대 기계기구가 절감되고작업성이 약간 단순한 이점은 있으나 다양한 규격의 튜브를 미리 제조하여 두고 보수현장으로 운반하여 사용해야 하므로 운반취급이 불편할 뿐 아니라 맨홀을 통하여 길이가 긴 튜브를 삽입하기 불편하고 주위의 구조물과 부딪쳐 취급과정에서 튜브의 훼손으로 쓰지 못하고 버리게 되거나 자투리 등으로 자재의 허실이 많아 결국보수비용이 높게되는 미비점이 있었다.

상기(c) 제관공법은 한 종류의 스트립 판재로서 작업현장에서 보수할 하수관로의 내경의 다양성에 부합되게 제관할 수 있는 이점이 있으나 관로가 중간에서 굴곡된 경우 판재를 나선으로 감아서 제관할 때 겹치는 부분의 결합이 불안전하게 되어 그 부분이 접합 미비로 누수될 우려가 있으며, 작업성이 느려서 능률적으로 시공하기 힘든 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 종래의 공법과는 달리 보수할 현장에서 직접 하수관로 내부조건에 부합되게 합성수지관을 압출 성형시키면서 기존관로의 내벽에 접착되게 하여서 작업성이 간편하면서 재료의 허실이 없고 보다 경제적으로 비굴착방식으로 하수관로를 보다 능률적으로 완벽하게 갱생할 수 있는 성형식 하수관로의 갱생공법을 제공하려는데 있다.

본 발명의 공법은 극히 간단하고 실시가 용이하면서도 구조적으로 노후되고기능적 가치가 낮아진 하수관로를 신설관 이상으로 완벽한 기능과 구조를 갖는 하수관로로 갱생할 수 있다.

즉 보수할 하수관로의 전처리를 먼저한다. 이 전처리는 모든 공법에서 채용하고 있다. 즉, 하수관로 양쪽 맨홀의 외측 하수구를 지수플럭이나 에어팩커 등을 이용하여 차폐하여 공사구간을 지수(止水)시킨다.

그 다음 한쪽맨홀을 통하여 하수관로의 내부에 로봇카메라를 주행시키어 관로의 돌출부분, 지관의 연결부분, 심하게 균열된 부분 등을 점검하고 내부청소를 하고 돌출부분은 절삭하며 파손부분은 보수하며 지관의 연결부분은 임시로 막아둔다.

즉 관로내면을 비교적 평활하게 처리한다.

본 발명에서는 상기한 하수관로의 전처리를 마친 다음 한쪽 맨홀을 통하여 합성수지관의 압출 성형기를 삽입 조립설치한다. 이때의 압출 노즐방향은 하수관로의 다른쪽 맨홀을 향한다.

한편 다른쪽 맨홀을 통해서는 성형되는 견인할 성형관을 견인운반수단을 삽입하여 압출 성형기의 노즐에서 압출 성형되는 성형관을 지상에 설치된 견인차량에의하여 견인 운반할 수 있게 한다.

압출성형기는 간단한 구동모터와 전열히터가 설치된 외통과 용해된 합성수지를 압출하는 스크류가 모터에 의하여 일정한 속도로 회전될 수 있게 구성되고 노즐의 주위에는 냉각수단이 구비되어 있어 임의 굵기의 합성수지관을 연속적으로 압출성형 및 냉각하게 되어 있다.

이때의 성형관의 내경은 갱생할 하수관로의 내경을 참작하여 미리 준비된 노즐의 내경에 의하여 정해진다. 따라서 노즐의 내경은 이러한 조건을 충족할 수 있는 규격으로 준비되어 있다.

원료를 투입하는 홉퍼가 없고 대신 맨홀의 지상에 설치된 공급관을 통하여 합성수지 원료를 공급하게 되어 있다.

이제 압출성형기의 가동으로 합성수지관을 압출 성형하며, 성형관의 두부를 상기한 운반 수단으로 협착한 다음 성형관의 압출 성형속도와 일치한 속도로 다른쪽 맨홀측으로 견인 운반한다.

양쪽 맨홀을 연관한 하수관로의 길이로 이음부(접속부)없는 단일관으로 성형하며, 성형된 성형관은 기존관로의 내벽과 근소한 차이를 두고 삽입상태로 놓이게된다. 또한 성형관은 노즐을 벗어나는 위치에서 냉풍이 불어 냉각되므로 성형관은 거의 직선관으로 성형 이동된다.

합성수지관의 성형이 끝난 다음 압출 성형기를 맨홀에서 분해하여 들어내고기존관로에 놓인 새로운 성형관의 양단부에 에어 팩커로 밀봉하고 한편으로 기존관로와 성형관 사이의 공극에 시멘트 몰타르 등의 충전제 및 접착액을 고압으로 주입하고 성형관 내부에는 고압열풍을 주입하여 성형관을 가열팽창시키어 기존 하수관로의 내벽에 새로운 성형관이 일체로 접착 고정하여 신설관과 동등하거나 그 이상의 강도와 기능을 갖는 하수관로로 완벽하게 갱생된다.

본 발명에서 사용되는 합성수지는 일반적으로 하수관으로 사용되는 각종의 합성수지를 모두 사용할 수 있다.

본 발명의 공법은 작업성이 양호하여 보다 능률적으로 하수관로를 보수할 수있으며 보수된 하수관로는 기능적 구조적으로 신관을 매설한 것 이상으로 완벽하게 갱생되어 있어서 관로 내면이 평활하고 물의 흐름이 양호하며 퇴적물에 의한 막힘이 거의 없고 관로의 중간에 균열현상이 없으므로 누수현상이 없으며 퇴적물의 청소가 용이하며 내구성이 매우 높다.

또한 비굴착식 공법의 하나이므로 주택 밀접지역이나 교통혼잡지역, 지하매설물이 복잡한 지역에서도 원활하게 작업할 수 있는 이점이 있다.

또한 보수할 하수관로의 조건에 따라 직접 현장에서 합성수지관을 보수할 하수관로의 조건에 알맞게 압출 성형하기 때문에 종래 다양한 규격의 튜브를 미리 다량으로 생산준비하고 운반해야하는 보관 운송비 등의 여러가지 문제점이 시정되고자재의 손실이 거의 없어 매우 경제적으로 하수관로의 갱생보수가 가능하다.

도 1은 보수할 하수관로의 양측 맨홀 외측 하수구를 지수플럭으로 지수시킨상태를 보인 실시 예시도.

도 2는 보수할 하수관로 내부를 로봇카메라로 검사하는 상태를 보인 실시 예시도.

도 3은 보수할 하수관 내부를 고압수를 분무하여 청소하는 상태를 보인 실시예시도.

도 4는 보수할 하수관로의 지관부분을 임시적으로 막고 돌출부, 파손부 등을기본적으로 정리처리하는 상태를 보인 실시 예시도.

도 5는 본 발명의 보수할 하수관로의 한쪽 맨홀에 합성수지관의 압출성형기를 설치하고 다른쪽 맨홀에는 성형관을 당기는 견인홀더를 설치한 실시 예시도.

도 6는 동 성형기에서 압출성형된 성형관을 견인 운반하는 실시예시도.

도 7은 동 성형기에 의하여 하수관로 길이로 성형완료한 상태를 보인 실시 예시도.

도 8은 동 성형된 성형관의 양단부를 밀봉하고 성형관의 외부에 충전제 및 접착제를 주입하고 성형관 내부에 열풍을 주입하여 하수관로의 내벽에 성형관을 일체로 접합하는 상태를 보인 실시 예시도.

도 9는 본 발명의 하수관로의 갱생완료상태를 보인 단면 예시도.

도 10은 본 발명의 공법에 사용되는 합성수지관의 압출성형기를 맨홀에 설치하여 성형관의 압출성형 상태를 보인 확대 실시 예시도

도 11은 성형관의 양단부를 밀봉하고 관체 내부에 열풍을 주입하는 동시 관체 외측 공간에 접착제를 주입하는 상태를 보인 확대 실시 예시도.

[도면중 중요한 부분에 대한 부호 설명]

D : 하수관로, H1,H2 : 맨홀, A : 압출성형기, CP : 컴프렛서

K : 로봇카메라, C : 청소구, FP : 성형관, p, p' : 팩커,

s : 압출기의 원통, h : 히터, sc : 스크류, n : 노즐,

cr : 냉각수단, m : 구동모터, wp :수관, ap : 송풍관,

wr : 와이어, j,j' : 홀더, Tr : 견인 운반수단, d,d' : 도관,fr : 고정 플랜지

본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

(1) 하수관로의 전처리.

도 1 내지 도4는 갱생보수할 하수관로의 전처리 예시도이다.

즉, 도1에 표시된 바와 같이, 하수관로(D)의 양단부측 맨홀(H1)(H2)외측 하수구에 에어백으로 된 팩커(p)로 밀폐하여, 보수 갱생할 하수관로 영역을 지수(止水)시킨다.

도 2에 표시된 바와 같이, 한쪽 맨홀(H1)을 통하여 하수관로(D)내부에 로봇카메라(K)를 투입하여 관로의 타측 맨홀(H2)측으로 이동하면서 하수관로의 내부상태를 점검하고 돌출부, 균열부, 지관의 연결부 등을 구체적으로 기록하여 둔다.

물론 비데오 테이프에 영상적으로 수록하여 두기도 한다. 카메라의 조작 모니터와 동력등은 지상에 정차한 점검차량(B1)에서 제어 한다.

이어서 도 3 에 표시된 바와 같이, 점검이 끝난 하수관로(D)의 한쪽 맨홀(H1)을 통하여 물을 분사하는 청소기(C)를 투입하여 관로 내부를 청소한다. 이 때 관벽에 부착된 퇴적물등을 제거한다. 청소는 지상에 정차된 청소차량(B2)로 부터 고압수가 공급되며 퇴적물을 흡수제거 한다.

청소가 끝난 하수관로(D)는 한쪽 맨홀(H1)을 통하여 카메라가 구비된 보수기(M)를 투입하여 앞서 점검된 정보에 따라 돌출부분은 절삭하고 균열부분은 보수하며, 지관의 관접부분은 임시로 관구를 막아둔다.

관로(D)의 관체 내벽을 비교적 평활하게 정리하므로서 하수관로의 보수 갱신결과가 양호하게 된다. 보수작업은 지상에 정차한 보수차량(B3)에서 제어하여 작업한다.

(2) 하수관로의 보수 갱생.

도5 - 도9는 본 발명의 하수관로의 보수 갱생의 실시예를 보인 예시도이다.

즉, 도5에 표시된 바와 같이 보수 갱생할 하수관로(D)의 일측 맨홀(H1)를 통하여 합성수지관의 압출 성형기(A)를 투입하여 한쪽 맨홀 바닥에 조립 설치한다.이때 압출성형기(A)의 노즐(n)은 다른쪽 맨흘(H2)측을 정방향에서 향하도록 하수관로(T)의 중앙 수평위치에 설치한다.

본 발명의 실시예에서 사용되는 합성수지관의 압출성형기(A)의 한 예는 도 10 에 표시되어 있다.즉, 압출성형기의 원통(s), 원통주위에 감긴 합성수지를 용해하는 히터(h), 원통내부에서 용해된 합성수지를 압출하는 스크류(sc), 원통(s)의 선단부에서 관의 크기로 압출성형하는 성형 노즐(n), 성형관을 냉각하는 냉각 수단(cr), 스크류를 기어(g)에 의하여 구동하는 구동모터(m)등으로 구성되어 있다.

압출성형기(A)에는 보온 히터를 구비한 원료 공급관(sp)이 지상의 작업차량(B4)에 냉각 수관(wp)와 함께 연결되어 있다.

지상에 놓인 컴프렛서(CP)에서 압출성형기(A)의 노즐의 근접위치에 송풍관(ap)이 연관되어 공기를 불어 넣을 수 있게 되어 있다.

다른쪽 맨홀(H2)의 지상에 정차한 견인차량(B5)으로 부터 와이어(wr)에 의하여 연결된 운반수단(Tr)이 맨홀(H2)의 하단부에 설치된 안내롤러(r)를 거쳐 하수관로(D)를 통하여 한쪽 맨홀(H1)에 설치된 압출 성형기(A)에서 성형된 성형관(P)을 당기어 이동할 수 있게 되어 있다.

운반수단은 2개의 반구상의 홀더(j,j')로 구성되어 홀더 사이에 끼워진 성형관(P)의 단부가 내측 홀더(j)의 당기는 힘에 의하여 외측 홀더(j')에 밀착 고정되어 당길 때 빠지지 않고 견인 운반할 수 있게 되어 있다.

이 견인 운반수단은 성형관의 성형속도와 일치한 속도로 이동하면서 길이가비교적 긴 성형관을 다른쪽 맨홀(H2)부위까지 수평으로 운반하는 역할을 한다.

도 6에 표시된 바와 같이 하수관로의 한쪽 맨홀(H1)바닥에 압출성형기(A)를 설치한 후에는 압출성형기(A)의 가동으로 합성수지관을 압출성형 한다. 이때 성형되는 성형관의 내경은 갱생하는 하수관로의 내경의 조건에 적합한 크기로 성형하며이는 노즐의 크기에 의하여 조절된다.

압출되는 성형관(P)의 두부에 이동 수단 (Tr)의 홀더(j,j')를 협착시키고 와이어(wr)를 통하여 지상의 견인차량 (B5)에 의하여 성형관의 성형속도와 일치된 속도로 견인하여 수평으로 운반한다.

성형관은 냉각수단(cr)과 송풍관(ap)에 의하여 냉각고형화 되므로 성형관의 이동중에 변형되지 않는다.

도7은 보수 갱생할 하수관로(D)의 전 길이로 성형관(P)의 압출성형이 완료된 상태를 보인다.

도8에 표시된 바와 같이 성형관의 성형이 완료되면 압출성형기(A)는 분해하여 철거하고 이동수단(tm)도 철거한 다음 성형관(P)의 양단부를 보수할 하수관로(D)의 길이로 재단한다.

이어서, 성형관(P)이 하수관로의 중앙부에 위치되게 관체의 양단부에 고정플랜지(fr)를 삽입하여 상형관(P)을 하수관로의 중앙부에 가로로 고정한다.

이어서 도8 및 도11에 표시된 바와 같이 성형관(P)의 양단부에 에어백으로 된 팩커(p')를 각각 끼워 밀봉하고 고정 플랜지(fr)와 팩커(p')를 관통한 도관(d)(d')을 통하여 지상의 작업차량(B6)으로 부터 성형관(P)외측에는 시멘트 몰타르 등의 충전제 및 접착제(bn)를 주입 충전하고 성형관(P)내부에는 열풍을 공급하여 가열 팽창되게 한다.

도9에 표시된 바와 같이 하수관로(D) 내벽에 성형관(P)을 일체로 접착 고정한 다음 미리 기록하여 둔 하수관로의 내부의 여러 지관의 관접부를 천공하여 통수되게 하고 맨홀의 외측에 설치한 팩커(p')를 제거하여 본 발명의 하수관로의 보수갱생을 완료한다.

본 발명의 실시에 있어서 도면에 의한 설명에 한정하지 않고 합성수지관의 압출성형기의 종류나 견인 운반수단 등은 다른 것을 채용하여도 본 발명의 기술적요지인 하수관로 내부에서 성형관을 압출 성형하여 하수관로의 내벽에 성형관을 일체로 접합시공하는 공법에 속한다.또한 압출성형기를 맨홀 외측에 설치하여 압출되는 성형관을 하수관로 내부에 연속적으로 삽입, 이송되게 하여도 본 발명의 기술적 요지인 성형식 갱생 공법에 속하는 것이다.

본 발명은 구조적으로 노화되고 기능적으로 가치가 낮아진 하수관을 굴착함이 없이 하수관로의 한쪽 맨홀을 통하여 현장의 하수관로 내부에 직접 합성수지관을 압출 성형하면서 이동시키어 이를 하수관로에 일체로 접합되게 시공하였기 때문에 신설관과 동일하거나 그 이상의 기능과 구조를 갖는 완벽한 갱생을 할 수 있다.

또 비굴착 방식이므로 도심의 밀집 주택지역이나 매설물이 복잡한 지역, 또는 교통이 혼잡한 지역에서도 용이하게 하수관로를 갱생할 수 있어 작업성이 좋고 비용도 절감되어 경제적으로 보수할 수 있다.

또 각종 강인한 합성수지관을 보수한 하수관로 내에서 압출성형하므로서 하수관로의 여러 조건에 적합하게 보수가능하고 보수된 하수관로의 내부 주면이 이음부(접합부)가 없이 전체적으로 평활하여 통수가 원활하므로 퇴적물의 퇴적이 적어잘 막히지 않는다. 또 퇴적물이 쌓여도 바닥이 평활하여 퇴적물의 청소가 용이하다.

또 기존관로와 새로운 성형관이 일체로 결합되어 구조적으로 강도가 높고 군열이 없어, 누수나 침하 현상을 방지할 수 있어 하수관로의 안정성이 매우 높다.

또 하수관뿐 아니라 각종 산업공장의 배관보수나, 각종 관거(菅渠), 상수도관 등의 보수갱생에도 적용이 용이하다.

또 종래와 같이 성형된 튜브를 직접 운반 시공하는것이 아니고 하수관로 내부에서 합성수지관을 압출 성형하므로 성형관의 훼손이 전혀 없고 자재의 운반비용이 보다 절감될 뿐 아니라 하수관로의 내부에 사람이 들어가지 않고도 갱생작업이 가능하므로 작업의 안전성과 작업의 능률성을 높힐 수 있어 내경이 다양한 장거리의 하수관로를 신속하게 보수 갱생할 수 있는 등의 여러가지 효과가 있다.

Claims (2)

1. 하수관로의 보수갱생에 있어서, 지수처리된 보수할 하수관로의 내부를 청소및 다듬는 등의 전처리를 한 다음 한쪽 맨홀을 통하여 합성수지관의 압출성형기를투입하여 조립설치하고 다른쪽의 맨홀을 통하여 성형관의 견인 운반수단을 설치하여 하수관로의 일측에서 타측으로 하수관로의 내경조건에 부합되는 크기의 합성수지관을 압출 성형하면서 성형된 성형관을 다른쪽으로 견인이송하고 하수관로의 길이로 성형된 성형관의 양단부를 재단하여 밀봉한 다음 성형관의 외측에는 충전제 및 접착제를 주입하고 성형관 내부에는 열풍을 주입 팽창시키어 하수관로의 관체 내벽에 성형관을 일체로 접합 고정하여서 갱생하는 것을 특징으로 하는 성형식 하수관로의 갱생공법.
2. 제1항에 있어서 하수관로의 길이로 성형된 성형관(P)의 양단부에 플랜지(fr)를 삽입하여 하수관로(D)의 중앙부에 성형관(P)이 위치되게 하고 성형관의 양단부에 에어백으로 된 팩커(p')로 밀봉하여 성형관 외측 공간부에 시멘트 몰타르등의 충전제나 접착제를 주입하고 성형관 내부에는 상기 팩커(p')를 통하여 열풍을 주입 팽창시키어 하수관로의 내벽에 성형관을 일체로 접합되게 하는 것을 특징으로 하는 성형식 하수관로의 갱생공법.