KR100515684B1 - 파이프 관통용 추진공법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 추진기지(21)에 추진기 설치대(24)를 설치하여 추진기(20)와 그 전방으로 추진관(10)이 설치될 방향에 굴진기(30)를 설치하여 가동하는 추진기 가동단계; 추진기(20)를 가동하여 추진랙(26)이 추진밀판(28)을 전진시켜 굴진기(30)를 밀어내고, 굴진기(30)를 가동시켜 선단부 커터(33)를 통하여 굴착되도록 하는 굴진기 전진단계; 추진기(20)를 후진시켜 원상태로 복귀시킨 후 추진관(10)을 굴진기(30)의 후방에 공급하는 추진관 공급단계; 추진기(20)가 추진관(10)을 밀어내면서 굴진기(30)가 흙을 굴착하여 추진관(10)이 굴착되는 여굴(12)에 부설될 때 추진관(10)의 외경으로 설치된 충진장치(50)에서 충진제(11)가 일정한 두께로 공급되어 추진관(10)의 외경으로 충진제(11)가 충진되며 추진관(10)의 전진과 함께 여굴(12)에 채워지도록 추진관과 충진제를 동시에 공급하는 충진 및 추진관 전진단계; 상기 굴진기 전진단계와 추진관 공급단계 및 충진 및 추진관 전진단계를 반복적으로 수행하며 추진기지(21)와 맨홀(40)을 관통하는 반복단계를 포함함을 특징으로 하는 것이다.

Description

파이프 관통용 추진공법 및 그 장치{Propulsion method of construction and the device for pipe piercing}

본 발명은 철도나 도로와 같이 개착하지 않고 횡단하는 각종 관(Pipe)을 추진하면서 관의 외표면을 충진하는 파이프 관통용 추진공법에 관한 것으로,

더욱 상세하게는 굴진기와 추진기를 통하여 굴착하면서 각종 관을 추진할 때 추진관의 외측으로 충진제(벤토나이트)를 충진시키는 과정을 동시에 수행할 수 있도록 하여 한번에 관의 추진을 완성시킬 수 있도록 하는 파이프 관통용 추진공법 및 그 장치에 관한 것이다.

국내의 경우, 지금까지는 상수도, 하수도, 통신, 도시가스, 전력등의 관로 공사는 지상에서 땅을 파내어 관로를 연결하는 개착 공법을 실시하는 경우가 대부분이었다.

그러나 도심 시가지 내를 개착 공법으로 굴착하여 관로를 매설하는 경우에는 교통장애가 클 뿐만 아니라 각종 민원 발생 등의 이유로 도로를 개착 또는 굴착하는 공법이 규제 받고 있으며, 작업의 어려움이 매우 큰 것이었다.

또한 교통량이 많은 도로나, 번화가, 차량의 전용도로나 고속도로, 철로, 제방 및 하천 횡단 등과 같은 관로의 매설공사는 굴착하는 방법으로 작업하는 경우가 매우 어려웠다.

이러한 결점을 해결하기 위하여 일반적으로, 비교적 폭이 넓은 도로 및 보도의 지중에 관로를 매설할 경우, 교통 체증이나 보행에 불편을 초래하지 않도록 하기 위하여 도로 양편에 시작 및 도달 맨홀을 수직으로 각각 굴삭한 후, 시작 맨홀 내에 설치된 추진기 또는 굴진기를 작동시켜 매설하고자 하는 관로를 도달갱까지 추진시키는 공법을 사용하고 있다.

이러한 지중 매설 공법을 위한 지중 매설용 관로 추진 장치로는 공지된 것들이 많이 있으나, 그중 한 예로 특허 제 10-0231188호를 살펴보고자 한다.

상기 특허의 지중 매설용 관로의 추진 장치는 중압추진장치에 의해 최초로 지중에 매설되도록 구비되는 추진수단과, 상기 추진수단내에 고정 브래킷에 의해 설치되어 관로에 토사압이 일정 이상 가해질 때 추진 수단을 추진시키는 작동 수단과, 하단부가 원점을 중심으로 하여 30°의 원호를 갖도록 절개편이 길이방향으로 절개되며, 내주면에는 작동수단과 동일한 위치에 다수의 브래킷이 상호 직각으로 대응되게 용접된 관로의 전,후방 내주면에 고정되어 관로들의 내경을 가변시키는 가변수단을 포함하여 구성된다.

즉, 상기 추진 장치를 사용하여 관로를 지중 매설할 때에는 먼저 도로 양편으로 시작 및 도달갱을 어느 정도의 깊이로 굴삭한 다음 시작갱내에 중압추진장치를 설치하고, 상기 중압추진장치로 제 1 및 제 2 원통으로 구성된 추진수단을 지중내로 최초 매설시키게 된다.

그런 다음 상기 추진수단 내부의 토사를 제거하고, 매설하고자 하는 관로를 중압추진장치를 사용하여 삽입한 후, 상기 작동수단을 매설된 관로에 연결하여 상기 추진수단을 추진시킨다.

이러한 추진장치에서 상기 중압추진장치와 추진수단 내의 작동 수단은 일반적으로 복수의 피스톤-실린더가 병렬로 연결되어 상기 추진수단 또는 관로를 밀어주게 되는데, 이러한 구조는 피스톤이 신장되는 길이가 한정되어 있어 추진거리도 이에 의하여 한정되는 단점이 있었다.

또한, 다양한 추진장비를 이용한 강관 압입추진공법이 제안되고 있으나, 이러한 종래의 강관 압입추진공법은 도 1 에 도시한 바와 같이 여굴(2)의 내부에 추진관(3)이 설치되면, 추진관(3)의 내부에 용도에 맞는 본관(6)을 설치한 후 본관(6)과 추진관(3)의 사이에 관속 그라우징(5)을 통하여 충진시키는 방법을 사용하게 된다.

그러나 추진관과 본관의 사이에 관속 그라우징을 충진시키는 방법으로 본관을 설치하게 되므로 추진관의 내부에 그라우징이 모두 충진되지 못하여 공간(4)이 남아있게 되어 결국 추진관(3)이 공기중에 노출되어 쉽게 부식되는 결점을 갖게 된다.

또한 추진관(3)의 외측으로 여출(2)이 형성되어 있으므로 흙(7)이 채워지게 되거나 공간으로 남아 있게 되어 추진관(3)의 부식을 가속화시키는 결점이 있으며, 추진관을 매설한 후 그 내부에 보관의 매설과 함께 관의 사이에 형성된 공간에 관속 그라우징을 충진하는 과정을 통하여 작업의 복잡성 내지 어려움이 있어서 비용의 상승 및 작업 효율의 저하를 초래하게 된다.

본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소시키기 위하여 안출된 것으로, 추진기와 굴진기를 통하여 관을 압입추진공법으로 추진할 때 관의 외경으로 충진제(벤토나이트)를 일정한 두께로 충진시켜 관의 추진완료와 동시에 가설이 종료되도록 하는 공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 추진관의 외측으로 여굴이 거의 발생되지 않도록 하며, 관의 외측으로 충진제가 충진되어 관의 수명을 연장시키도록 하는 것이다.

본 발명의 추진관은 용도에 따라서 모두 적용이 가능하므로 용도에 따른 다양한 관을 추진하여 가설할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명은 추진기지에 추진기 설치대를 설치하여 추진기와 그 전방으로 추진관이 설치될 방향에 굴진기를 설치하여 가동하는 추진기 가동단계;

추진기를 가동하여 추진랙이 추진밀판을 전진시켜 굴진기를 밀어내고, 굴진기를 가동시켜 선단부 커터를 통하여 굴착되도록 하는 굴진기 전진단계;

추진기를 후진시켜 원상태로 복귀시킨 후 추진관을 굴진기의 후방에 공급하는 추진관 공급단계;

추진기가 추진관을 밀어내면서 굴진기가 흙을 굴착하여 추진관이 굴착되는 여굴에 부설될 때 추진관의 외경으로 설치된 충진장치에서 충진제가 일정한 두께로 공급되어 추진관의 외경으로 충진제가 충진되며 추진관의 전진과 함께 여굴에 채워지도록 추진관과 충진제를 동시에 공급하는 충진 및 추진관 전진단계;

상기 굴진기 전진단계와 추진관 공급단계 및 충진 및 추진관 전진단계를 반복적으로 수행하며 추진기지와 맨홀을 관통하는 반복단계를 포함함을 특징으로 하는 것이다.

추진관(10)을 가설하기 위해서는 관통할 양측면에 맨홀(40)을 설치하되 어느 한쪽에는 추진기지(21)로 활용되는 것이다.

추진기지(21)의 외측에는 구동 기관실(22)이 설치되어 모니터를 확인하면서 작업이 가능하도록 하는 것이다.

추진기지(21)의 내부에는 추진기(20)와 그 전방에 굴진기(30)가 설치되는 것이며, 한쪽 벽에는 지지벽 콘크리트(23)가 설치되어 있어서 추진기(20)의 구동에 의한 반동을 적절하게 버틸 수 있도록 하는 것이다.

바닥면에는 바닥 콘크리트(25)가 형성되며 그 상측으로 추진기 설치대(24)가 설치되어 추진기(20)를 설치하는 것이다.

추진기(20)는 양측으로 추진잭(26)이 형성되어 있으며, 일측으로 추진밀판(28)이 설치되어 도시하지 않은 유압장치를 통하여 추진잭(26)을 구동시켜 추진관(10)을 추진할 수 있도록 하는 것이다.

추진기(20)에는 자동레이저 레벨(27)이 설치되어 있어서 추진관(10)이 추진되는 위치를 결정하거나 수정할 수 있도록 하는 것이다.

굴진기(30)는 추진밀판(28)과의 사이에 추진관(10)이 설치되는 것이며, 전방으로 흙(7)의 종류에 따라 다양한 커터를 장착하여 사용하는 선단부 커터(33)가 설치되고, 선단부 커터(33)는 유압이나 공압 또는 모터의 동력으로 회전되면서 동력축(34)을 통하여 회전시키게 되고 이 회전동력은 커터(33)를 회전시켜 굴착되도록 한다.

굴진기(30)의 동력축(34) 일측에는 스크류오거(31)가 설치되고 후방으로 오거축(32)이 형성되어 발생되는 흙은 스크류오거(31)에 의하여 후방으로 이송된 후 추진기지(21)로 배출하도록 하는 것이며 오거축(32)은 추진기(20)에 연결되어 회전되는 것이다.

굴진기(30)의 내부에는 전방의 작업환경을 확인하는 CDC 카메라(37)가 설치되고 선단부 커터(33)의 방향을 제어할 수 있도록 진행조절 실린더(36)가 설치되며, 자동레이저조정 시스템(35)이 설치되는 것이다.

상기 추진기지(21)에서 굴진기(30)가 삽입되는 부분에는 추진관(10)이 설치되어 추진되는 것으로,

추진관(10)의 외측에 충진장치(50)가 설치되어 충진제(11)를 충진시키는 것이다.

충진장치(50)는 충진제가 믹서되어 공급되는 믹서기(51)에서 공급호스(52)를 통하여 충진관(53)에 공급되도록 하며, 충진관(53)에는 노즐(54)이 설치되어 있어서 추진관(10)의 외측에서 일정한 두께로 충진제(11)를 충진(코팅)시키는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 추진관(10)을 매설할 일측으로 추진기지(21)를 설치하고 반대편에 맨홀(40)을 형성하는 것이다.

추진기지(21)의 내부 바닥 콘크리트(25)를 설치하고 한쪽의 벽면에 지지벽 콘크리트(23)를 일정한 두께로 타설한다.

지지벽 콘크리트(23)의 전방으로 추진기(20)와 굴진기(30)를 설치하는 것으로, 추진기(20)의 추진잭(26) 전방으로 추진밀판(28)이 설치되어 있으며, 추진밀판(28)의 전방으로 굴진기(30)가 설치되어 도 3 과 같이 위치하도록 하는 것이다.

추진기지(21)의 외측에는 구동 기관실(22)이 형성되어 있어서 구동 기관실(22)의 내부에 있는 추진기(20)와 굴진기(30)를 제어할 수 있도록 하는 것이다.

도 3 과 같이 설치된 상태에서 굴진기(30)에 구동력을 전달하여 동력축(34)을 구동시킴에 따라서 선단부 커터(33)를 구동시킨다.

선단부 커터(33)가 구동되면서 흙(7)에 전진되어 굴진기(30)가 서서히 전진하는 것이며, 추진기(20)의 추진잭(26)에 의하여 추진밀판(28)이 굴진기(30)를 추진시키어 굴착이 이루어지도록 하는 것이다.

굴진기(30)의 선단부 커터(33)가 굴착하면서 추진밀판(28)에 의하여 도 7 과 같이 추진되는 것이다.

도 7 과 같이 굴진기(30)가 흙(7)속에 모두 추진이 완료되면 추진잭(26)을 추진시켜 추진기(20)를 원상태로 후진시키고, 추진기(20)가 후진된 공간에 도 8 과 같이 추진관(10)을 공급한다.

추진관(10)을 굴진기(30)의 후방으로 공급하여 첫번째 추진관(10)을 부설한 후 추진기(20)를 구동시켜 추진잭(26)을 통하여 추진밀판(28)이 전진되고, 동시에 굴진기(30)의 선단부 커터(33)가 흙(7)을 굴착하면서 전진되는 것이다.

이때 추진관(10)의 외측에 설치된 충진장치(50)를 통하여 충진제(11)를 충진시키는 것이다.

충진장치(50)는 믹서기(51)에 공급된 충진제가 믹서되어 공급호스(52)를 통하여 충진관(53)에 공급되면 충진관(53)은 추진관(10)의 외측면을 감싸고 있게 되므로 원주방향으로 형성된 다수의 노즐(54)을 통하여 충진제(11)가 배출되어 추진관(10)의 외측으로 일정한 두께의 충진제(11)가 충진되는 것이다.

상기 충진제(11)는 다양하게 적용할 수 있으나 일반적으로는 벤토나이트를 사용한다.

벤토나이트는 몬모릴로나이트를 주로 한 점토(粘土)로 석영 ·장석(長石) ·제올라이트 등을 포함한 것이 많다. 빛깔은 백색 ·회색 ·담갈색 ·담녹색 등을 나타낸다. 진주광택 ·납상광택을 가지며 지방감이 있는 치밀한 괴상으로 산출되는데, 물을 흡착하여 팽윤하고, 양이온 교환성이 뚜렷한 것 등 몬모릴로나이트의 성질과 흡사하다. 용도는 매우 넓어 석유정굴진용 이수(石油井掘進用泥水)의 주성분, 주물형(鑄物型)의 결합제, 요업원료의 혼입제, 연고의 기초제로서 사용되기도 한다.

상기 충진제(11)인 벤토나이트는 추진관(10)의 외측으로 충진되면서 추진관(10)의 진입을 따라서 진입되면서 여굴(12)에 충진되는 것이며, 추진관(10) 하나가 모두 전진되면 추진기(20)를 원상태로 복귀시키면서 충진장치(50)의 구동을 정지시키고 새로운 추진관을 공급하는 과정을 반복하여 맨홀(40)에 까지 이르도록 하는 것이다.

이와 같이 추진기지(21)에서 맨홀(40)에 이르도록 추진관(10)을 매설하는 동안에 추진관(10)의 외측으로 충진제(11)가 충진되어 가설되는 것이다.

이때, 구동 기관실(22)에서는 굴질기(30)의 전방으로 CDC 카메라(37)를 통하여 확인하면서 작업할 수 있으며, 작업의 이상 유,무를 확인할 수 있도록 하는 것이다.

또한 추진기(20)에 설치되는 자동레이저 레벨(27)은 추진관(10)이 정확한 진행방향으로 추진되고 있는지의 정보를 구동 기관실(22)에 제공하여 추진방향의 정확성을 확인할 수 있도록 하는 것이다.

또한 진행의 방향의 오차가 발생(잘못)되어 방향을 수정하거나, 설계된 높이나 위치 및 방향을 수정하려는 경우에는 진행조정 실린더(36)를 구동시켜 선단부 커터(33)의 방향을 변경할 수 있으므로 작업의 진행중에도 추진공의 진행방향이나 위치를 수정할 수 있는 것이다.

따라서 방향의 수정이 가능하여 설계의 변경은 물론, 정밀시공을 가능케 하는 것이다.

종래 추진관(3)의 경우에는 강관에 한정되므로 가격이 고가이며, 작업성이 불편하고 어려운 것이었으나, 본 발명의 추진관(10)은 관의 종류를 한정하지 않고, 흄관, 유리섬유 복합관, 상수도관, 하수도관 등 다양한 관을 사용할 수 있는 것이다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.

[실시예]

(1) 추진기지 설치단계

관통하려는 양측으로 추진기지(21)와 맨홀(40)을 설치하고, 추진기지(21)의 바닥에는 바닥 콘크리트(25)를 타설하고 일측으로 지지벽 콘크리트(23)를 설치한다.

(2) 추진기 가동단계

추진기지(21)에 추진기 설치대(24)를 설치하여 추진기(20)와 그 전방으로 추진관(10)이 설치될 방향에 굴진기(30)를 설치하여 가동한다.

(3) 굴진기 전진단계

추진기(20)를 가동하여 추진랙(26)이 추진밀판(28)을 전진시켜 굴진기(30)를 밀어내고, 굴진기(30)를 가동시켜 선단부 커터(33)를 통하여 굴착되도록 한다.

굴진기(30)가 굴착되면서 발생된 흙(7)은 스크류 오거(31)를 통하여 후방으로 배출된다.

(4) 추진관 공급단계

추진기(20)를 후진시켜 원상태로 복귀시킨 후 추진관(10)을 굴진기(30)의 후방에 공급한다.

(5) 충진 및 추진관 전진단계

추진기(20)가 추진관(10)을 밀어내면서 굴진기(30)가 흙을 굴착하여 추진관(10)이 굴착되는 여굴(12)에 부설될 때 추진관(10)의 외경으로 설치된 충진장치(50)에서 충진제(11)가 일정한 두께로 공급되어 추진관(10)의 외경으로 충진제(11)가 충진되며 추진관(10)의 전진과 함께 여굴(12)에 채워지도록 하는 것이다.

(6) 반복단계

상기 3, 4, 5항의 단계를 반복적으로 수행하며 추진관(10)을 설치하여 추진기지(21)와 맨홀(40)을 관통한다.

상기 반복단계에서는 굴진기(30)의 CDC 카메라(37)와 자동레이저 레벨(27)을 이용하여 수평 및 정확성을 체크할 수 있으며, 진행조정 실린더(36)를 통하여 굴착되는 방향과 위치를 제어할 수 있으므로 수정 및 정확한 굴착이 가능한 것이다.

본 발명은 추진기와 굴진기를 통하여 관을 압입추진공법으로 추진할 때 관의 외경으로 충진제(벤토나이트)를 일정한 두께로 충진시켜 관의 추진완료와 동시에 가설이 종료되도록 하므로 일회의 추진공법으로 관의 설치를 완료할 수 있도록 하는 공법을 제공하는 것이다.

본 발명은 추진관의 외측으로 여굴이 거의 발생되지 않도록 하며, 관의 외측으로 충진제가 일정한 두께로 충진되어 관의 수명을 연장시키도록 하므로 하나의 추진관을 설치하고서도 충분한 수명과 기능을 제공할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명의 추진관은 용도에 따라서 모두 적용이 가능하므로 용도에 따라 흄관, 유리섬유 복합관, 상수도관, 하수도관 등 다양한 관을 추진하여 가설할 수 있도록 하는 것이다.

도 1 은 종래 추진공법에 대한 설치상태 단면도

도 2 는 본 발명의 추진공법에 대한 설치상태 단면도

도 3 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 장비의 설치상태도

도 4 는 본 발명의 설치상태를 나타낸 평면도

도 5 는 본 발명의 굴진기에 대한 단면도

도 6 은 본 발명의 추진기에 대한 측면도

도 7 은 본 발명의 추진기를 전진시키는 상태의 정면도

도 8 은 본 발명의 추진기를 후진시켜 파이프를 공급하는 상태의 정면도

도 9 는 본 발명의 파이프를 부설시키는 상태의 정면도

도 10 은 본 발명의 파이프를 관통시킨 상태의 정면도

도 11 은 본 발명의 충진장치에 대한 설치상태 단면도

[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]

1 : 레일 2, 12 : 여굴

3, 10 : 추진관 4 : 공간

5 : 관속 그라우딩 6 : 본관

11 : 충진제 20 : 추진기

21 : 추진기지 22 : 구동 기관실

23 : 지지벽 콘크리트 24 : 추진기 설치대

25 : 바닥 콘크리트 26 : 추진잭

27 : 자동레이저 레벨 28 : 추진밀판

30 : 굴진기 31 : 스크류오거

32 : 오거축 33 : 선단부 커터

34 : 동력축 35 : 자동레이저조정 시스템

36 : 진행조절 실린더 37 : CDC 카메라

40 : 맨홀 50 : 충진장치

51 : 믹서기 52 : 공급호스

53 : 충진관 54 : 노즐

Claims (4)

1. (삭제)
2. 추진기지(21)와 일정한 간격이 떨어진 맨홀(40)에 추진관(10)을 관통시켜 연결시키는 추진장치에 있어서,

   추진기지(21)에서 추진관(10)을 추진하는 추진기(20)의 일측에서 추진관(10)의 외측으로 충진관(53)이 설치되며, 이 충진관(53)에 형성된 노즐(54)에서 충진제(11)가 공급되어 추진관(10)의 외측에 충진제(11)가 감싸져 여굴(12)에 추진되는 충진장치(50)를 설치하여 추진관(10)과 충진제(11)가 일체형으로 성형되도록 함을 특징으로 하는 파이프 관통용 추진장치.
3. (삭제)
4. (삭제)