KR100836626B1 - 피엠지공법 및 그를 위한 시공장치 - Google Patents

피엠지공법 및 그를 위한 시공장치

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KR100836626B1
KR100836626B1 KR1020070101282A KR20070101282A KR100836626B1 KR 100836626 B1 KR100836626 B1 KR 100836626B1 KR 1020070101282 A KR1020070101282 A KR 1020070101282A KR 20070101282 A KR20070101282 A KR 20070101282A KR 100836626 B1 KR100836626 B1 KR 100836626B1
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조태희
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프로몰엔지니어링주식회사
경인특수굴착(주)
호남지하개발(주)
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Abstract

본 발명은 지하에 많은 매설물이 산재되어 있고 교통이 복잡한 일반도심지내의 도로, 포장준공된 지 3년이 되지 않은 도로, 고속도로, 철도, 하천 등을 횡단하거나, 작업구간이 협소하여 민원이 제기될 여지가 많은 장소 등을 횡단하여 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관을 매설시공할 시 뒤따르는 시공상의 어려움을 감소시키기 위한 피엠지공법(P.M.G공법) 및 그를 위한 시공장치를 제공한다. 여기서 피엠지공법(P.M.G공법)은 상기와 같은 매설목적관을 시공장소에 비개착으로 매설하는 시공방법으로서 압입장비를 사용하여 비개착식 공법으로 다수개의 관을 한번에 토굴 내부에 매설하도록 하여 작업효율을 높이고, 벤토나이트 오니 재활용기계를 개발하여 매설목적관을 매설시공할 시 발생되는 벤토나이트 오니를 재활용하여 사용하도록 하여 환경상의 문제점을 해결하는 동시에 원가절감을 도모하며, 별도로 마련되어 압입장비에 설치되는 고화제분사용 드라이브척을 사용하여 매설목적관이 차지하는 면적의 30~40%에 해당하는 여유공간을 가지는 토굴내부로 고화제를 분사하도록 하여 토굴내의 머드(mud)를 주변의 토질보다 단단하게 고형화시킴으로써 지반침하를 방지하도록 한 시공방법이다.
본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)은 현장조사 및 설계 단계와; 시작지점과 도달지점에 일반적으로 가로×세로×깊이가 2M×3M×2M(작업현장에 따라 변경가능)인 시작구와 도달구를 터파기로 형성하는 단계와; 시작구와 도달구 사이의 지하를 관통하는 과정에서 물과 벤토나이트(bentonate) 혼합액을 고압으로 분사하여 토굴인 선단 굴착공(pilot borehole)을 형성하는 단계와; 벤토나이트 오니 재활용 기계를 개발하여 벤토나이트 오니를 재활용하면서 선단 굴착공 시공 후 선단 로드에 결합되는 확공기를 크기별(Φ250, Φ350, Φ450, Φ550, Φ650, Φ750, Φ850, Φ950, Φ1050, Φ1150 등)로 순차적으로 교체하여 선단 굴착공을 확공하는 단계와; 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관 다수개를 시작구쪽으로 당겨 토굴내부로 인입시키는 매설목적관 풀링(pulling)단계와; 시작구와 도달구 사이에서 시작구 방향에 약 30M 이내, 도달구 방향에 약 30M 이내에서 빈번하게 발생되는 지반침하현상을 방지하기 위하여 압입장비의 추진구동부에 드라이브척 대신 새로 고안된 고화제분사용 드라이브척을 장착하고, 선단의 로드에 새로 고안된 고화제 분사관을 연결한 후 외부의 고화제 믹싱탱크로부터 고화제 전용 펌프에 의해 펌핑된 고화제(시멘트, 벤토크라이, 규산나트륨, 물 등으로 이루어진 것이 사용될 수 있음)를 토굴 내부로 공급분사하는 단계를 포함한다.

Description

피엠지공법 및 그를 위한 시공장치{P.M.G construction method and constructing system thereof}
본 발명은 매설목적관의 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법) 및 그를 위한 시공장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관을 비개착 공법으로 하나 또는 둘 이상의 다수개를 한묶음으로 매설하고자 할 때 매설목적관이 인입되어 매설되는 토굴의 여유면적(토굴의 전체 면적에서 다수개의 매설목적관이 이루는 원의 면적을 제외한 면적)에서 발생되는 벤토나이트 오니를 재활용함으로써 원가절감 및 환경상의 문제점을 해결하고, 토굴의 여유면적를 채우고 있는 머드를 고화시킴으로써 도로, 철도, 고속도로 등 매설작업이 이루어지는 공간의 토질을 보다 견고하게 하여 지반 침하나 붕괴를 방지하게 되는 피엠지공법(P.M.G공법) 및 그를 위한 시공장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등을 지하구간내로 통과시키기 위한 공법으로서 개착식 공법, 강관압입 공법, 세미실드(semi-shield)공법 등을 들수 있다.
상기 개착식 공법은 지하구간확보에 필요한 거리만큼 지표면에서 소정 깊이까지 굴착하여 공간을 확보한 후 지하구조물을 축조하여 각종 케이블 및 상하수도관과 같은 매설목적관을 매설하고, 다시 지하구조물의 상부공간을 메워 원상복구하는 공법으로서, 시공성이 용이하고 공사중 지하매설물을 쉽게 확인할 수 있어 상황변화에 신속하게 대처할 수 있다는 장점이 있으나, 공사기간이 장시간 소요되고 공사비용도 많이 들어가는 단점이 있었다. 또한, 도로굴착시 소음, 진동, 먼저 등이 과도하게 발생하여 민원이 제기되었고, 도로굴착에 따른 법적규제를 엄격하게 준수해야 했으며, 주변 지반이 침하되거나 환경이 파괴되는 등의 문제점도 발생하였다.
반발력을 지지하고 유압을 가하여 강재를 추진시키는 공법인 강관압입 공법은 짧은 구간의 시공시 효과적이며, 압입시 지층을 확인하면서 굴착할 수 있기 때문에 토질의 여러층을 공략할 수 있으나, 장거리 굴착이 어렵고 선굴착에 따른 선단 침하현상이 발생하며, 장거리 시공시 막장 안정성이 떨어진다는 문제가 있다.
원통형 실드로 선단부를 굴착한 후 매설목적관을 밀어 넣는 방식인 세미실드 공법은 기계식 굴착에 의하여 다양한 토질에 적용할 수 있으며, 반복작업으로 시공관리가 용이하다는 장점이 있으나, 연약지반에서는 추진이 어렵고 원형단면만 시공가능하기 때문에 적용범위가 제한된다는 단점이 있고, 과다한 오니(汚泥)의 발생으로 공사비용이 증가한다는 단점이 있다.
이에 따라 최근에는, 별도의 압입장비를 이용하여 로드(Rod)를 연속적으로 연결해가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽에는 소구경의 드릴비트를 연결하여 추진시킴과 동시에 로드내의 중공을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급·분사하면서 작업구간의 시작지점에서 도달지점까지 관통하는 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성하고, 선단 굴착공 형성 후 선단 로드에 연결된 드릴비트를 크기가 다른 확공기로 교체해가면서 토굴내부가 원하는 관경에 도달될 때까지 물과 벤토나이트 혼합액을 공급·분사하면서 반복적으로 확공한다. 확공공정은 토굴내부가 원하는 관경에 도달할 때하며, 최종 확공기의 뒤에 가스관, 전력관, 통신관 등의 매설목적관 1개를 연결하여 확공된 토굴 내부로 인입시킨 후 매설하는 방식으로 시공하는 압입공법이 제안되어 적용되고 있다.
외국에서는 지하에 대부분 공동구가 형성되어 있고, 공동구에서 인출되는 전력관, 통신관 등의 매설목적관은 보통의 경우 1개가 인출되어 확공의 면적이 많이 필요하지 않으나, 우리나라에서는 다수개의 매설목적관을 1회의 시공으로 매설하도록 요구함으로써 다수개의 매설목적관이 여유롭게 수용될 수 있는 크기의 토굴을 굴착하게 되고, 이를 위하여 확공기를 크기별로 사용하게 됨에 따라 많은 양의 벤토나이트 오니가 발생되어 환경오염 및, 이를 제거하기 위한 처리공정의 추가에 따른 작업효율의 감소, 처리비용의 증대 등의 문제가 발생하였다. 특히, 시공이 완료된 다음, 매설목적관에 대한 매설 시작구와 도달구의 30M 이내 지점에서 지반이 침하되거나 붕괴되는 문제가 빈번하게 발생하였다.
상기의 압입공법은 도 1의 (a)(b)(c)에 도시된 바와 같이, 각각 지하매설물이 많은 도심지, 하천 하월, 철도 등과 같이 개착식 공법으로는 횡단하여 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관을 시공할 수 없는 작업구간에서 매우 유용하게 적용된다.
이와 같은 압입공법에 의하여 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관을 시공함에 있어, 외국의 경우에는 공동구와 공동구에서 인출되는 관 하나만 매설하면 되기 때문에 불편함이 없지만, 우리나라의 경우 통신케이블 및 전력케이블 등 일반적으로 공동구나 단독구가 없이(예를 들어 송전분야에서는 송전전력구가 있으나, 보통 전력관은 10개 미만일때는 개착식으로 관로를 형성함) 다수개의 매설목적관을 한번에 매설해야 하기 때문에 많은 문제점이 발생되고 있다.
즉, 다수개의 매설목적관을 매설하기 위하여 선단 굴착공을 형성한 후 매설목적관이 매설될 수 있는 확공 면적에 도달될 때까지 여러 차례의 확공공정을 거쳐야 되고, 이 과정에서 발생되는 많은 양의 벤토나이트 오니가 시작지점과 도달지점에 형성된 시작구와 도달구에 쌓여 넘치게 되면서 주변 토양이나 하천을 오염시키는 것은 물론, 작업을 수행함에도 커다란 지장을 초래하여 별도의 준설차를 사용하여 벤토나이트 오니를 처리해야 하는바, 이로 인하여 시간적, 경제적으로 막대한 손실이 따른다는 문제가 있었고, 준설차를 사용하여도 점도가 높은 벤토나이트 오니는 펌핑이 되지 않아 후속작업에 많은 애로가 있었다.
또한, 다수개의 매설목적관을 매설하기 위한 토굴 내의 확공된 면적과 다수개의 매설목적관이 실제로 차지하는 면적의 차이에 의해 발생되는 여유공간에 의하여 주변 지반이 침하되거나 붕괴될 위험성이 높아지는 문제가 있었다.
그리고, 종래의 압입공법에서는 시공에 적용되는 확공기에 스위벨(swivel:베어링이 내장되어 원활한 회전이 가능하도록 하는 기구)을 연결한 후, 상기 스위벨에 다시 당김고리부(pulling eye)를 연결하여 상기 당김고리부에 매설목적관이 연결되도록 함으로써 다수개의 매설목적관이 확공기와 함께 도달구쪽으로부터 토굴내부로 인입되도록 하였는데, 이와 같은 다수개의 매설목적관은 토굴내부로 인입되는 과정에서 매설목적관이 강력하게 당겨지면서 회전하게 됨에 따라 스위벨과 매설목적관 선단부의 당김고리부가 파손되는 현상이 발생하였다.
본 발명은 일반 도로, 고속도로, 지하매설물이 많은 도심지, 철도, 하천 하월 같이 개착식 공법으로는 매설목적관을 시공할 수 없는 작업구간에서 비개착식 압입공법으로 매설목적관을 시공함에 있어, 압입장비를 이용한 선단 굴착공(Pilot borehole)형성 공정 및 확공공정에서 공급·분사된 물과 벤토나이트(Bentonite)혼합액에 의하여 발생되는 벤토나이트 오니를 재활용할 수 있도록 하는 동시에 환경상의 문제점을 해결 할 수 있도록 하고, 확공공정 완료후 매설목적관을 매설한 다음 별도로 마련된 고화제 분사용 드라이브척을 압입장비에 부착설치하여 확공된 토굴 면적에서 다수개의 매설목적관이 차지하는 면적을 제외한 나머지 토굴내부에 고화제를 공급·분사할 수 있도록 구성함으로써 토굴내의 머드(mud)를 주변의 토질보다 단단하게 고형화시킬 수 있도록 하여 지반침하를 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 한편, 확공기의 후단부에 연결된 당김고리부와 그 당김고리부에 걸려 당겨지는 매설목적관의 연결고리부를 개선하여 당김고리부의 파단없이 매설목적관의 인입 및 매설작업이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것을 그 해결 과제로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 작업현장의 지장물 매설위치, 지질분석 등 작업수행에 필요한 제반 조건을 점검하고 작업구간의 거리, 시작 지점과 도달지점의 위치정보 등 각종 데이터를 수집하는 현장조사 및 설계 단계와; 작업설계를 기초로 시작지점과 도달지점에 터파기를 수행하여 정해진 크기의 시작구(18)와 도달구(20)를 형성하는 단계와; 압입장비(10)를 이용하여 다수의 중공형 로드(16)를 연속적으로 연결해가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽 끝에는 드릴비트(22)를 연결하여 추진시킴과 동시에 로드(16)내의 중공(16b)을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급·분사하면서 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하를 관통하는 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성하는 단계와; 선단 굴착공 시공 후 선단 로드에 연결된 드릴비트(22)를 크기가 다른 확공기로 교체해가면서 토굴내부가 원하는 관경에 도달될 때까지 물과 벤토나이트 혼합액을 공급·분사하면서 반복적으로 확공하는 확공단계와; 반복된 확공작업에 의하여 토굴내부가 원하는 관경에 도달하면, 도달구(20)쪽에서 최종 확공기의 뒤에 설치된 당김고리부(24)와 다수개의 매설목적관(29)의 한 쪽 끝부분에 설치된 연결고리부(32)를 와이어(30)로 서로 연결한 상태에서 시작구(18)쪽으로 당겨 토굴내부로 인입시키는 매설목적관 풀링(Pulling)단계를 포함하여, 비개착식 공법으로 다수개의 매설목적관을 매설하기 위한 시공방법에 있어서, 상기 매설목적관 풀링단계는 상기 당김고리부(24)가 상기 최종 확공기의 후단 중심부 내부로 끼워져 고정되는 하우징(24c)과 상기 하우징(24c)에 360˚ 회전가능하게 삽입된 당김고리 본체(24f)로 이루어지도록 하고, 상기 연결고리부(32)는 케이싱(32b)과 상기 케이싱(32b)에 회전가능하게 삽입되는 코어(32d)로 이루어지도록 하므로써 서로 연결되는 상기 당김고리 본체(24f)와 상기 코어(32d)의 자유회전으로 다수개의 매설목적관(29)이 서로 엉키거나 당김고리부(24)와 연결고리부(32)가 파손되는 것이 방지되도록 하고, 상기 확공단계는 벤토나이트를 흡입하기 위한 펌프(82)와, 상기 펌프(82)와 연결되어 벤토나이트 오니로부터 이물질을 제거하는 분리기(84)와, 상기 분리기(84)로부터 이물질이 제거되어 재활용이 가능하게 된 벤토나이트를 저장하여 압입장비(60)와 연결된 물+벤토나이트 탱크(70)로 공급하는 보조탱크(86)로; 이루어지는 벤토나이트 오니 재활용 기계(80)를 구비하여 첫번째 확공작업 후 후속 확공작업에서는 시작구(18)와 도달구(20)에 쌓이는 벤토나이트 오니를 재활용하여 공급하도록 하며, 상기 매설목적관 풀링단계 다음에 내부에 길이방향을 따라 형성된 중공(42b)과 연통되는 고화제 유입공(40)이 외측 둘레면을 따라 형성된 고화제 공급관(42)과, 상기 고화제 유입공(40)과 대응되는 위치의 내측 둘레면에 형성된 고화제 안내홈(44)으로 고화제를 공급하기 위한 고화제 공급공(46)이 외측 둘레면에 형성된 가이드(48)로 이루어진 고화제 분사용 드라이브척(34)을 드라이브척(14)이 제거된 압입장비(10)의 추진구동부(12)에 장착하며, 선단부가 막혀 있고 후단부에 결합되는 선단 로드의 중공(16b)과 연결되는 중공(36a)이 내부에 형성되며 선단부의 둘레면에 내부의 중공(36a)과 연통되는 다수의 고화제 분사공(36c)이 형성된 고화제 전용 분사관(36)을 선단 로드에 연결한 후 외부의 고화제 믹싱탱크로부터 펌핑된 고화제를 상기 고화제 분사공(36c)을 통해 토굴내부로 공급분사하는 고화제 분사단계가 더 추가되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 제자리에서 회동됨과 동시에 외부로부터 인가되는 추진압력에 의하여 전방으로 밀리거나 후방으로 당겨지는 추진구동부(12)가 구비된 압입장비(10)와; 후단부가 상기 추진구동부(12)에 착탈가능하게 설치되며, 선단부에는 나사부가 형성된 정해진 길이의 드라이브척(14)과; 후단 내부와 선단 외부에 나사부(16a)가 형성되어 서로 끼워져 결합될 수 있도록 구성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(16b)이 형성되며, 가장 뒷쪽의 것은 상기 드라이브척(14)에 결합되는 다수개의 로드(16)와; 상기 다수개의 로드(16) 중 가장 앞쪽 로드의 선단부에 결합되며, 내부와 연통된 선단부에 분사공이 형성되어 추진구동부(12)의 압입작용에 의하여 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하에 선단 굴착공을 형성하는 드릴비트(22)와; 상기 드릴비트(22)에 의한 선단 굴착공 형성 후 드릴비트(22) 대신에 선단 로드에 결합된 상태에서 상기 추진구동부(12)의 당김작용에 의하여 시작구(18)쪽으로 당겨지면서 선단 굴착공을 확공하며, 내측단에는 로드와의 연결을 위한 중공형의 연결축(28)이 형성되고, 둘레면에는 분사공(26a)이 형성되는 한편, 외측단 중심부에는 당김고리부(24)가 제자리에서 회전되게 설치된 확공기(26)와; 확공기(26)에 의한 확공작업 완료후 도달구(20)쪽으로부터 토굴내부로 당겨져 인입되는 다수의 매설목적관(29)의 선단에 설치된 상태에서 상기 확공기(26) 상의 당김고리부(24)와 와이어(30)에 의하여 연결되는 연결고리부(32)를 포함하여 비개착식 공법으로 다수개의 매설목적관을 매설하기 위한 시공장치에 있어서, 상기 당김고리부(24)는 상기 확공기(26)의 후단 중심부 내부로 끼워져 고정되며, 중심부에 끼움공(24a)이 형성되고 끼움공(24a) 둘레에 베어링(24b)이 설치된 하우징(24c)과, 내측단이 상기 하우징(24c)상의 끼움공(24a)을 통하여 내측으로 끼워져 결합된 상태에서 너트(24e)에 의해 고정되어 360°회전되는 당김고리 본체(24f)로 이루어지고; 상기 매설목적관(29)의 끝부분에 설치되는 연결고리부(32)는 내측단부는 매설목적관(29)의 외측단과 동일한 외경을 갖는 원통형으로 이루어진 상태에서 매설목적관(29)의 단면부에 전기융착 방식으로 고정·결합되고, 외측단부는 내측단부의 직경에 비하여 축소된 직경으로 형성되며 그 중심부에는 개구공(32a)이 형성된 케이싱(Casing: 32b)과; 상기 케이싱(32b)의 내측으로부터 외측의 개구공(32a)에 이르도록 긴밀하게 끼워져 결합되며, 개구공(32a)에 끼워진 부분의 중심부에 체결홈(32c)이 형성된 코어(Core:32d)와; 상기 코어(32d)상의 체결홈(32c)에 끼워져 고정되는 아이볼트(Eye bolt:32e)로 이루어진 것을 특징으로 한다.이와 같은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)을 위한 시공장치에서 상기 매설목적관(29)이 토굴내부로 인입되고, 시작구(18)와 도달구(20)에 채워진 벤토나이트 오니가 외부로 펌핑된 후 상기 드라이브척(14) 대신에 추진구동부(12)에 장착되어 외부로부터 공급되는 고화제를 로드(16)를 통하여 토굴내로 분사하는 고화제 분사용 드라이브척(34)과, 상기 고화제를 분사할 때 가장 앞쪽 로드의 선단에 결합되어 로드를 통하여 분사하는 고화제 전용 분사관(36)을 더 포함하되, 상기 고화제 분사용 드라이브척(34)은 선단에 나사부(42a)가 형성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(42b)이 형성되며, 후단부의 둘레에는 압입장비(10)상의 추진구동부(12)에 볼트로 체결되는 플랜지부(38)가 형성되는 한편, 뒷부분 외측 둘레면을 따라 내부의 중공(42b)과 연통되는 고화제 유입공(40)이 형성된 고화제 공급관(42)과, 상기 고화제 공급관(42)상의 고화제 유입공(40) 형성부위에 끼워져 결합되며, 고화제 유입공(40)의 형성위치와 대응되는 내측 둘레면에는 환형(環形)의 고화제 안내홈(44)이 형성되고, 외측 둘레면으로부터 내측으로는 외부로부터 고화제 안내홈(44)쪽으로 고화제를 공급하는 고화제 공급공(46)이 형성된 원통형의 가이드(48)로 이루어지고, 상기 고화제 전용 분사관(36)은 선단부가 막혀 있고, 후단부의 내측에는 다른 로드(16)와의 결합을 위한 나사부(36a)가 형성되며, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(36b)이 형성되는 한편, 선단부의 둘레면에는 내부의 중공(36b)과 연통되는 다수의 고화제 분사공(36c)이 형성된 것을 특징으로 한다.
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본 발명을 적용하면, 첫번째 확공작업 이후 후속되는 확공과정에서 시작구와 도달구에 채워진 벤토나이트 오니를 외부로 펌핑한 후 재활용 기계로 재처리한 상태에서 다시 공급하기 때문에 벤토나이트 원가절감과 준설차 사용에 소요되는 비용의 절감 및 환경오염 문제를 해결할 수 있다.
또, 매설목적관을 풀링하여 토굴내로 인입시킨 상태에서 시작구와 도달구에 채워진 벤토나이트 오니를 배출한 다음, 고화제를 공급분사하여 토굴내의 나머지 공간을 고화시킴으로써 시공구간 주변의 지반침하를 원천적으로 방지할 수 있다.
이를 위하여 기존의 장비에 고화제 분사용 드라이브척이 착탈가능하게 장착될 수 있음에 따라 장비의 운용이 매우 간편하며, 고화제 공급 및 분사를 위한 별도의 장비를 구입하지 않아도 됨으로 경제적으로 유리하다는 효과가 있다.
또, 확공기에 설치되는 당김고리부와 매설목적관의 한쪽 끝부분에 설치되는 연결고리부를 개선함으로써 매설목적관의 풀링작업시 매설목적관이 서로 꼬이지 않도록 하고, 회전력에 의하여 당김고리부가 파단되지 않도록 함으로써 작업의 효율성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1(a)는 지하 매설물이 존재하는 구간에 대하여 비개착 압입공법을 적용하는 경우를 나타내는 단면도이다.
도 1(b)는 하천 하월 구간에 대하여 비개착 압입공법을 적용하는 경우를 나타내는 단면도이다.
도 1(c)는 철도 구간에 대하여 비개착 압입공법을 적용하는 경우를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)의 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치의 블록개념도이다.
도 4는 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 고화제 분사용 드라이브척 및 고화제 전용 분사관을 나타내는 분리사시도이다.
도 5는 도 4의 결합상태 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 확공기에 설치되는 당김고리부를 나타내는 분리사도이다.
도 7은 도 6의 결합상태 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 매설목적관에 설치되는 연결고리부를 나타내는 분리사도이다.
도 9는 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 매설목적관이 확공기에 의하여 당겨지는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 다수개의 매설목적관이 매설되도록 선단굴착공을 확공시킨 토굴의 전체 면적을 매설목적관이 차지하는 면적에 대비시킨 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 드릴비트를 이용하여 선단 굴착공을 형성하는 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 12는 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 드릴비트 대신 확공기를 장착하여 선단 굴착공을 확공하는 상태를 나타내는 측단면도이다.
도 13은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 확공기의 후단에 매설목적관을 연결하여 풀링하는 상태를 나타내는 측단면도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
16 : 로드(Rod) 18 : 시작구
20 : 도달구 24 : 당김고리부
26 : 확공기 29 : 매설목적관
32 : 연결고리부 34 : 고화제 분사용 드라이브척
36 : 고화제 전용 분사관 40 : 고화제 유입공
42 : 고화제 공급관 44 : 고화제 안내홈
46 : 고화제 공급공 48 : 원통형 가이드60 : 압입장비 70 : 물+벤토나이트 탱크80 : 벤토나이트오니 재활용 기계 82 : 펌프84 : 분리기 86 : 보조탱크
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 고화제 분사용 드라이브척 및 고화제 전용 분사관을 나타내는 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치의 블록개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 매설목적관 비개착 매설 시공방법인 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 고화제 분사용 드라이브척 및 고화제 전용 분사관을 나타내는 분리사시도이고, 도 5는 도 4의 결합상태 단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 확공기에 설치되는 당김고리부를 나타내는 분리사도이고, 도 7은 도 6의 결합상태 단면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 매설목적관에 설치되는 연결고리부를 나타내는 분리사도이고, 도 9는 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에 적용되는 시공장치에서 매설목적관이 확공기에 의하여 당겨지는 상태를 나타내는 단면도이며, 도 10은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 다수개의 매설목적관이 매설되도록 선단굴착공을 확공시킨 토굴의 전체 면적을 매설목적관이 차지하는 면적에 대비시킨 도면이고, 도 11은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 드릴비트를 이용하여 선단 굴착공을 형성하는 상태를 나타내는 측단면도이며, 도 12는 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 드릴비트 대신 확공기를 장착하여 선단 굴착공을 확공하는 상태를 나타내는 측단면도이고, 도 13은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)에서 확공기의 후단에 매설목적관을 연결하여 풀링하는 상태를 나타내는 측단면도이다.
본 발명에 따른 피엠지(PMG) 공법은 전력관, 통신관, 가스관, 상하수도관 등의 매설목적관을 시공장소에 비개착으로 매설하는 시공방법으로서 다수개의 매설목적관에 대한 매설작업의 효율을 높이고, 매설작업시 발생되는 벤토나이트 오니를 재활용하여 벤토나이트 오니의 처리비용을 절감하는 동시에 환경상의 문제점을 해결하며, 매설목적관이 매설된 후 발생되는 지반침하를 방지하기 위하여 다음과 같이 본 출원인에 의해 개선된 비개착 압입공법을 지칭한다.
이와 같은 본 발명은 선단 굴착공(Pilot borehole) 시공 공정 및 확공공정에서 물과 벤토나이트(Bentonite) 혼합액에 의하여 발생되는 벤토나이트 오니를 벤토나이트 재활용 기계를 개발, 사용하여 재활용할 수 있도록 함으로써 환경오염이 방지되고, 벤토나이트 오니의 처리비용이 저감되며, 매설작업효율이 증대되도록 하는 한편, 매설목적관의 매설을 위하여 토굴을 일정크기로 굴착되는 확공공정의 완료후 별도로 마련되어 압입장비에 설치되는 고화제 분사용 드라이브척을 적용하여 매설목적관을 매설하면서 확공면적에서 다수개의 매설목적관이 차지하는 면적을 제외한 나머지 토굴내부에 고화제를 공급·분사할 수 있도록 구성함으로써 토굴내의 머드(mud)를 주변의 토질보다 단단하게 고형화시킬 수 있도록 하여 지반침하를 효율적으로 방지할 수 있도록 하는 것이다.
또한, 본 발명은 확공기의 후단부에 연결된 당김고리부와 그 당김고리부에 걸려 당겨지는 매설목적관의 연결고리부를 개선하여 당김고리부의 파단없이 매설목적관의 인입 및 매설작업이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다.
이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)은 도 2와 같이 현장조사 및 설계 단계, 시작구 및도달구 형성단계, 선단 굴착공 형성단계, 확공단계, 벤토나이트 재활용단계, 매설목적관 풀링단계, 벤토나이트 재처리단계, 고화제 분사단계를 포함하여 이루어진다.
상기의 현장조사 및 설계단계에서는 시공이 진행될 작업현장의 지장물 매설위치, 지질분석 등 작업수행에 필요한 제반 조건을 점검하고, 작업구간의 거리, 시작 지점과 도달지점의 위치정보 등 각종 데이터를 수집하여 시공계획을 설계한다.
상기 시작구 및 도달구 형성단계에서는 현장조사 및 설계과정에서 수립한 작업설계 데이터를 기초로 시작지점과 도달지점을 선정하고, 선정된 시작지점과 도달지점에 설계에 따라 정해진 크기의 시작구(18)와 도달구(20)를 굴착·형성한다.
여기서, 시작구(18)와 도달구(20)는 일반적으로 가로×세로×깊이가 2M×3M×2M의 규격으로 터파기되는 것이 바람직하지만, 이는 정해진 것이 아니고, 작업현장에 따라 변경될 수 있다.
상기 선단 굴착공 형성단계에서는 도 11에 도시된 바와 같이, 압입장비(10) 상의 추진구동부(12)상에 장착된 드라이브척(14)을 이용하여 다수의 중공형 로드(16)를 연속적으로 연결해 가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽 끝에는 통상의 소구경 드릴비트(22)를 연결하여 추진시킴과 동시에 각각의 로드(16)내의 중공(16b)을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급·분사하면서 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하를 관통하는 토굴인 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성한다.
여기서, 상기 선단 굴착공 형성과정에서는 통상의 로케이터 장비를 이용하여 선단부에서 발생되는 전파를 수신하는 방식으로 위치를 파악하고 지중 장애물을 회피하면서 전진한다.
상기 확공단계에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 선단 굴착공 형성 후 선단 로드에 연결된 드릴비트(22) 대신에 확공기(26)를 장착한 상태에서 시작구(18)쪽으로 당겨 선단 굴착공을 확공하는데, 선단 굴착공을 확공하는 면적은 도 10과 같이 다수개의 매설목적관(29)이 차지하는 면적에 대하여, 매설목적관(29)이 차지하는 면적의 30~40%에 해당되는 여유공간 면적을 추가적으로 더함으로써 결정된다. 이는 다수개의 매설목적관(29)이 원활하게 토굴 내부에 인입되어 매설될 수 있도록 하기 위함이다.
여기서, 선단 굴착공을 확공하기 위한 확공기(26)는 토굴내부가 원하는 관경에 도달될 때까지 크기가 다른 확공기(26)로 교체되어 가면서 반복적으로 확공을 실시하게 되는데, 이를 위하여 확공기는 크기별(Φ250, Φ350, Φ450, Φ550, Φ650, Φ750, Φ850, Φ950, Φ1050, Φ1150 등)로 구비되어 순차적으로 교체되게 된다.
그리고, 확공이 진행되는 과정에서 물과 벤토나이트 혼합액이 토굴 내부로 공급·분사되는데, 상기 물과 벤토나이트 혼합액의 공급은 선단 굴착공의 형성시와 같은 방식으로 이루어지며, 확공기(26)쪽으로 공급된 물과 벤토나이트 혼합액은 확공기(26)의 표면에 형성된 분사공(26a)을 통하여 토굴내부로 분사된다.
이와 같은 벤토나이트는 토목현장에서 일반적으로 사용되는 토목용 약품으로서, 토굴을 확공시킬 때 확공기(26)의 마찰을 감소시키고, 토굴 주변의 물이 토굴 내부로 침투되지 않도록 하여 토굴의 형태가 보존될 수 있도록 하며, 다수개의 매설목적관(29)을 풀링할 시 토압을 감소시켜 작업능률을 향상시키게 된다.
여기서, 국내 현실에서는 다수개의 매설목적관을 한꺼번에 매설하는 경우가 많은데, 이에 따라 다수개의 매설목적관을 수용할 수 있도록 하기 위하여 다수번의 확공작업을 통해 토굴을 형성시키게 됨으로써 확공작업과정에서 벤토나이트 오니가 많이 발생하게 된다. 이와 같은 벤토나이트 오니는 곧바로 제거되지 않으면 환경오염을 야기시킬 수 있음에 따라, 종래에는 준설차량을 이용하여 벤토나이트를 제거하여 처리하였으나 처리비용이 많이 들어가고 완벽한 벤토나이트의 처리가 이루어지지 않는 문제점이 있었다. 이에 대하여 본 발명에서는 벤토나이트 재활용단계가 추가되는데, 상기 벤토나이트 재활용단계는 벤토나이트 오니 재활용기계를 개발하여 사용함으로써 벤토나이트 오니의 재활용을 도모하게 된다. 이에 따라 환경오염의 방지, 처리비용의 절감, 다수개의 매설목적관(29)의 매설작업효율의 증대의 효과를 얻게 된다.
이와 같은 벤토나이트 오니 재활용 기계는 도 3과 같이 시작구(18)나 도달구(20)에 누적되어 있는 벤토나이트를 흡입하기 위한 펌프(82)와, 상기 펌프(82)와 연결되어 벤토나이트 오니로부터 이물질을 제거하는 분리기(84)와, 상기 분리기(84)로부터 이물질이 제거되어 재활용이 가능하게 된 벤토나이트를 저장하여 압입장비(60)와 연결된 물+벤토나이트 탱크(70)로 공급하는 보조탱크(86)를 포함하여 이루어진다.
상기와 같이 본 발명에서는 벤토나이트 오니 재활용 기계가 구비됨에 따라, 상기의 확공과정에서 첫번째 확공작업 후 후속 확공작업에서는 시작구(18)와 도달구(20)에 채워지는 벤토나이트 오니를 외부로 펌핑한 후 재처리한 것을 공급하여 사용하게 된다.
상기 매설목적관 풀링단계에서는 도 12에 도시된 바와 같이, 반복된 확공작업에 의하여 토굴내부가 원하는 직경에 도달하는 경우, 도달구(20)쪽에서 최종 확공기(26)의 뒤에 설치된 당김고리부(24)상의 당김고리(24d)와 다수개의 매설목적관(29)의 한 쪽 끝부분에 설치된 연결고리부(32)상의 아이볼트(32e)를 와이어(30)로 서로 연결한 상태에서 시작구(20)쪽으로 당겨 토굴내부로 인입시키게 된다.
매설목적관 풀링작업을 시작하기 전에 상기 매설목적관(29)의 한 쪽 끝부분에 연결고리부(32)를 미리 고정시키는데, 이 경우 연결고리부(32)를 구성하는 케이싱(32b)의 내부에 코어(32d)를 긴밀하게 끼워 코어(32d)의 외측단이 케이싱(32b)의 개구공(32a)쪽으로 끼워지도록 한 상태에서 상기 코어(32d)의 외측단 중심부에 형성된 체결홈(32c)에 아이볼트(32e)를 끼워 고정시킨 상태에서 케이싱(32b)의 내측단면을 매설목적관(29)의 한쪽 단면부에 전기 융착방식으로 고정 결합한다.
상기 매설목적관(29)의 재질과 케이싱(32b)의 재질은 모두 폴리에틸렌(P.E)수지로 이루어지기 때문에 전기 융착에 의하여 서로 고정 결합된다.
상기와 같이 본 발명에서는 매설목적관(29)와 확공기(26)는 매설목적관(29)에 회전가능하게 결합되는 연결고리부(32)와 확공기(26)에 회전가능하게 결합된 당김고리부(24)가 와이어(30)에 의해 결합됨으로써 서로 연결됨에 따라, 매설목적관(29)이 토굴 내부로 인입되면서 시작구(20)쪽으로 당겨지는 과정에서 다수개의 매설목적관(29)이 불규칙하게 꼬이면서 각각의 매설목적관(29)에 회전력이 부가되어도 회전력이 매설목적관(29)에 결합된 연결고리부(32)를 구성하는 케이싱(32b) 내부에 회전가능하게 삽입된 코어(32d)의 자유회전과, 확공기(26)에 결합된 당김고리부(24)를 구성하는 하우징(24c) 내부에 회전가능하게 삽입된 당김고리 본체(24f)의 자유회전으로 변환될 수 있어 종래와 달리 당김고리부(24)나 연결고리부(32)의 파손이 방지되어 작업의 효율성이 증대된다.
한편, 이와 같이 다수개의 매설목적관(29)을 토굴내부로 당겨 인입하게 되면, 다수개의 매설목적관(29)의 면적의 합만큼 다량의 벤토나이트 오니가 외부로 배출되어 시작구(18)와 도달구(20)에 쌓이게 되므로, 본 발명의 바람직한 실시예에서는 벤토나이트 재처리단계가 추가된다. 이와 같은 벤토나이트 재처리단계는 상기와 같이 시작구(18)와 도달구(20)에 쌓인 벤토나이트 오니를 벤토나이트 오니 재활용 기계에 의해 외부로 펌핑하여 처리함으로써 다음 시공시 벤토나이트를 재활용할 수 있도록 하게 된다.
상기와 같이 매설목적관 풀링단계에서 발생되는 벤토나이트 오니도 벤토나이트 오니 재활용 기계에 의해 재활용됨에 따라, 환경오염의 방지 및 시공비용의 절감 등의 효과를 증대시키게 된다.
상기 고화제 분사단계에서는 압입장비(10)의 추진구동부(12)에 드라이브척(14) 대신 고화제분사용 드라이브척(34)을 장착하고, 선단 로드(16)에 고화제 분사관(36)을 연결한 후 외부의 고화제 믹싱탱크로부터 고화제전용펌프에 의해 펌핑된 고화제를 토굴내부로 공급분사한다.
상기 고화제 분사과정에 적용되는 고화제는 시멘트와 벤토나이트와 물의 혼합액과 벤토크라이와 규산나트륨 및 물 등으로 이루어지는 첨가제가 정해진 비율로 혼합된 것이 사용되는 고화제를 믹싱하기 위하여 외부에 두개의 탱크를 준비하고, 하나의 탱크에는 물과 첨가제의 혼합액을 채워 넣고, 다른 탱크에는 물과 시멘트를 채워 넣은 상태에서 고화제를 투입할 때마다 믹싱펌프를 작동시켜 고화제 분사용 드라이브척(34)상의 원통형 가이드(48)에 형성된 고화제 공급공(46)내로 공급한다.
상기 고화제 분사용 드라이브척(34)을 구성하는 원통형 가이드(48)상의 고화제 공급공(46)으로 공급된 고화제는 그 내측 둘레면에 형성된 고화제 안내홈(44)을 따라 안내된 후 고화제 공급관(42) 상의 고화제 유입공(40)을 통하여 내부의 중공(42b)으로 흘러들어간다.
상기 고화제 공급관(42)내의 중공(42b)으로 유입된 고화제는 각각의 로드(16)내에 형성된 중공(16b)을 통하여 흘러 고화제 전용 분사관(36)으로 공급되고, 그 선단부에 외주면에 형성된 분사공(36c)을 통하여 토굴내부의 공간내에 채워지게 된다.
상기 토굴내부에 채워진 고화제는 흙, 벤토나이트, 물 등이 혼합되어 형성된 머드(mud)를 주변의 토양보다 단단하게 경화시켜 주변 지반의 침하발생을 방지하게 되는 것이다.
이는 매설목적관(29)이 매설되는 시작구(18)와 도달구(20) 사이에서 시작구(18) 방향에 약 30M 이내, 도달구(20) 방향에 약 30M 이내에서 빈번하게 발생되는 지반침하현상을 방지하기 위함이다.
상기 고화제 분사과정에서 굴착경사가 완만할 때에는 매설목적관(29)과 함께 고화제 분사를 위한 로드를 함께 매설하고, 그 로드와 고화제 전용 분사관(36)을 통하여 고화제를 분사하면서 로드를 회수한다.
이렇게 하면, 확공면적과 통신관의 면적을 제외한 나머지 굴착 부분이 고화제에 의하여 고화되어 머드 주변의 토양보다 강도가 높아진다.
한편, 굴착경사가 급격한 경우에는 시작구(18)와 도달구(20)에서 각각 고화제 전용 분사관(36)를 로드에 연결하여 원하는 지점까지 밀어 넣은 후 고화제를 분사하면서 회수한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 피엠지공법(P.M.G공법)을 구현하기 위한 시공장치는 제자리에서 회동됨과 동시에 외부로부터 인가되는 추진압력에 의하여 전방으로 밀리거나 후방으로 당겨지는 추진구동부(12)가 구비된 통상의 압입장비(10)가 적용된다.
본 발명에서 상기 추진구동부(12)에는 선단부에 원추형 나사부가 형성된 정해진 길이의 드라이브척(14)의 후단부가 착탈가능하게 결합되고, 상기 드라이브척(14)에는 다수개의 로드(16)중 가장 뒷쪽의 로드가 결합되도록 구성된다.
상기 로드(16)는 그 후단 내부와 선단 외부에 원추형 나사부(16a)가 형성되어 서로 끼워져 결합될 수 있도록 구성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(16b)이 형성되도록 구성된다.
상기 다수개의 로드(16) 중 가장 앞쪽 로드의 선단부에는 도 11에 도시된 바와 같이, 추진구동부(12)의 압입작용에 의하여 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하에 선단 굴착공을 형성하는 통상의 드릴비트(22)가 설치되는데, 상기 드릴비트는 선단부에 분사공이 형성되도록 구성된다.
본 발명에서 상기 드릴비트(22)에 의한 선단 굴착공 형성 후에는 도 12에 도시된 바와 같이, 드릴비트 대신에 확공기(26)가 선단 로드에 결합되도록 구성되며, 상기 확공기(20)는 상기 추진구동부(12)의 당김작용에 의하여 도달구(20)쪽에서 시작구(18)쪽으로 당겨지면서 선단 굴착공을 확공하는 역할을 한다.
상기 확공기(26)의 내측단에는 로드(16)와의 연결을 위한 중공형의 연결축(28)이 형성되고, 둘레면에는 분사공(26a)이 형성되는 한편, 외측단 중심부에는 당김고리부(24)가 제자리에서 회전되게 설치되도록 구성된다.
한편, 상기 확공기(26)에 의한 확공작업 완료후에는 다수개의 매설목적관(29)이 도달구(20)쪽으로부터 시작구(18)쪽으로 당겨져 토굴내부로 인입되는데, 상기 다수의 매설목적관(29)의 각 선단에는 확공기(26)상의 당김고리부(24)와 와이어(30)에 의하여 연결되는 연결고리부(32)가 설치되도록 구성된다.
상기 매설목적관(29)이 토굴내부로 인입된 상태에서 시작구(18)와 도달구(20)에 채워진 벤토나이트 오니는 외부로 펌핑되어 별도로 개발된 재활용 기계를 통하여 처리된다.
상기 시작구(18)와 도달구(20)내에 채워진 오니가 펌핑된 후, 추진구동부(12)에는 도 4 및 도 5에서와 같이, 드라이브척(14) 대신에 외부로부터 공급되는 고화제를 로드(16)를 통하여 토굴내로 공급하는 고화제 분사용 드라이브척(34)이 장착되도록 구성되며, 상기 고화제 분사용 드라이브척에 의하여 공급되는 고화제를 토굴내부로 분사하기 위하여 가장 앞쪽 로드(16)의 선단에는 고화제 전용 분사관(36)이 결합된다.
본 발명에서 상기 당김고리부(24)는 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 확공기(26)의 후단 중심부 내부로 끼워져 고정되는 하우징(24c)과, 상기 하우징(24c)에 끼워져 회전되게 설치되는 당김고리 몸체(24f)로 이루어진다.
상기 당김고리부(24)를 구성하는 하우징(24c)은 그 중심부에 끼움공(24a)이 형성되고, 끼움공(24a) 둘레에 베어링(24b)이 설치되도록 구성된다.
또, 상기 하우징(24c)에 결합되는 연결고리 몸체(24f)는 그 외측단에 당김고리(24d)가 설치되며, 내측단은 상기 하우징(24c)상의 끼움공(24a)을 통하여 내측으로 끼워져 결합된 상태에서 너트(24e)에 의해 고정되어 360°회전되도록 구성된다.
한편, 본 발명에서 상기 매설목적관(29)의 끝부분에 설치되는 연결고리부(32)는 케이싱(casing: 32b)과, 코어(core:32d) 및 아이볼트(eye bolt:32e)로 이루어진다.
상기 케이싱(32b)의 외측단부는 매설목적관(29)의 외측단과 동일한 외경을 갖는 원통형으로 이루어진 상태에서 매설목적관(29)의 단면부에 전기 융착 방식으로 고정·결합되고, 그 내측단부는 외측단부의 직경에 비하여 축소된 직경으로 형성되며, 그 중심부에는 개구공(32a)이 형성되도록 구성된다.
상기 코어(32d)는 케이싱(32b)의 내측으로부터 외측의 개구공(32a)에 이르도록 긴밀하게 끼워져 결합되도록 구성되며, 개구공(32a)에 끼워진 부분의 중심부에 는 체결홈(32c)이 형성되도록 구성되며, 상기 코어(32d)상의 체결홈(32c)에 아이볼트(eye bolt:32e)기 끼워져 고정되도록 구성된다.
본 발명에서 상기 고화제 분사용 드라이브척(34)은 도 4 및 도 5에서와 같이, 고화제 공급관(42)와, 원통형 가이드(48)로 이루어진다.
상기 고화제 공급관(42)은 선단에 원추형 나사부(42a)가 형성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(42b)이 형성되며, 후단부의 둘레에는 압입장비(10)상의 추진구동부(12)에 볼트로 체결되는 플랜지부(38)가 형성되는 한편, 뒷부분 외측 둘레면을 따라 내부의 중공(42b)과 연통되는 고화제 유입공(40)이 형성되도록 구성된다.
또한, 원통형 가이드(48)는 상기 고화제 공급관(42)상의 고화제 유입공(40) 형성부위에 끼워져 결합되며, 고화제 유입공(40)의 형성위치와 대응되는 내측 둘레면에는 환형(環形)의 고화제 안내홈(44)이 형성되는 한편, 외측 둘레면으로부터 내측으로는 외부로부터 고화제 안내홈(44)쪽으로 고화제를 공급하는 고화제 공급공(46)이 형성된 구조로 이루어진다.
한편, 상기 고화제 전용 분사관(36)은 선단부가 막혀 있고, 후단부의 내측에는 다른 로드(16)와의 결합을 위한 원추형 나사부(36a)가 형성되며, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(36b)이 형성되는 한편, 선단부의 둘레면에는 내부의 중공(36b)과 연통되는 다수의 고화제 분사공(36c)이 형성된 구조로 이루어진다.

Claims (7)

  1. 작업현장의 지장물 매설위치, 지질분석 등 작업수행에 필요한 제반 조건을 점검하고 작업구간의 거리, 시작 지점과 도달지점의 위치정보 등 각종 데이터를 수집하는 현장조사 및 설계 단계와;
    작업설계를 기초로 시작지점과 도달지점에 터파기를 수행하여 정해진 크기의 시작구(18)와 도달구(20)를 형성하는 단계와;
    압입장비(10)를 이용하여 다수의 중공형 로드(16)를 연속적으로 연결해가면서 지하로 압입하되, 선단 로드의 앞쪽 끝에는 드릴비트(22)를 연결하여 추진시킴과 동시에 로드(16)내의 중공(16b)을 통하여 물과 벤토나이트 혼합액을 고압으로 공급·분사하면서 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하를 관통하는 선단 굴착공(Pilot borehole)을 형성하는 단계와;
    선단 굴착공 시공 후 선단 로드에 연결된 드릴비트(22)를 크기가 다른 확공기로 교체해가면서 토굴내부가 원하는 관경에 도달될 때까지 물과 벤토나이트 혼합액을 공급·분사하면서 반복적으로 확공하는 확공단계와;
    반복된 확공작업에 의하여 토굴내부가 원하는 관경에 도달하면, 도달구(20)쪽에서 최종 확공기의 뒤에 설치된 당김고리부(24)와 다수개의 매설목적관(29)의 한 쪽 끝부분에 설치된 연결고리부(32)를 와이어(30)로 서로 연결한 상태에서 시작구(18)쪽으로 당겨 토굴내부로 인입시키는 매설목적관 풀링(Pulling)단계를 포함하여, 비개착식 공법으로 다수개의 매설목적관을 매설하기 위한 시공방법에 있어서,
    상기 매설목적관 풀링단계는 상기 당김고리부(24)가 상기 최종 확공기의 후단 중심부 내부로 끼워져 고정되는 하우징(24c)과 상기 하우징(24c)에 360˚ 회전가능하게 삽입된 당김고리 본체(24f)로 이루어지도록 하고, 상기 연결고리부(32)는 케이싱(32b)과 상기 케이싱(32b)에 회전가능하게 삽입되는 코어(32d)로 이루어지도록 하므로써 서로 연결되는 상기 당김고리 본체(24f)와 상기 코어(32d)의 자유회전으로 다수개의 매설목적관(29)이 서로 엉키거나 당김고리부(24)와 연결고리부(32)가 파손되는 것이 방지되도록 하고,
    상기 확공단계는 벤토나이트를 흡입하기 위한 펌프(82)와, 상기 펌프(82)와 연결되어 벤토나이트 오니로부터 이물질을 제거하는 분리기(84)와, 상기 분리기(84)로부터 이물질이 제거되어 재활용이 가능하게 된 벤토나이트를 저장하여 압입장비(60)와 연결된 물+벤토나이트 탱크(70)로 공급하는 보조탱크(86)로; 이루어지는 벤토나이트 오니 재활용 기계(80)를 구비하여 첫번째 확공작업 후 후속 확공작업에서는 시작구(18)와 도달구(20)에 쌓이는 벤토나이트 오니를 재활용하여 공급하도록 하며,
    상기 매설목적관 풀링단계 다음에 내부에 길이방향을 따라 형성된 중공(42b)과 연통되는 고화제 유입공(40)이 외측 둘레면을 따라 형성된 고화제 공급관(42)과, 상기 고화제 유입공(40)과 대응되는 위치의 내측 둘레면에 형성된 고화제 안내홈(44)으로 고화제를 공급하기 위한 고화제 공급공(46)이 외측 둘레면에 형성된 가이드(48)로 이루어진 고화제 분사용 드라이브척(34)을 드라이브척(14)이 제거된 압입장비(10)의 추진구동부(12)에 장착하며, 선단부가 막혀 있고 후단부에 결합되는 선단 로드의 중공(16b)과 연결되는 중공(36a)이 내부에 형성되며 선단부의 둘레면에 내부의 중공(36a)과 연통되는 다수의 고화제 분사공(36c)이 형성된 고화제 전용 분사관(36)을 선단 로드에 연결한 후 외부의 고화제 믹싱탱크로부터 펌핑된 고화제를 상기 고화제 분사공(36c)을 통해 토굴내부로 공급분사하는 고화제 분사단계가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 피엠지공법.
  2. 제자리에서 회동됨과 동시에 외부로부터 인가되는 추진압력에 의하여 전방으로 밀리거나 후방으로 당겨지는 추진구동부(12)가 구비된 압입장비(10)와;
    후단부가 상기 추진구동부(12)에 착탈가능하게 설치되며, 선단부에는 나사부가 형성된 정해진 길이의 드라이브척(14)과;
    후단 내부와 선단 외부에 나사부(16a)가 형성되어 서로 끼워져 결합될 수 있도록 구성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(16b)이 형성되며, 가장 뒷쪽의 것은 상기 드라이브척(14)에 결합되는 다수개의 로드(16)와;
    상기 다수개의 로드(16) 중 가장 앞쪽 로드의 선단부에 결합되며, 내부와 연통된 선단부에 분사공이 형성되어 추진구동부(12)의 압입작용에 의하여 시작구(18)와 도달구(20) 사이의 지하에 선단 굴착공을 형성하는 드릴비트(22)와;
    상기 드릴비트(22)에 의한 선단 굴착공 형성 후 드릴비트(22) 대신에 선단 로드에 결합된 상태에서 상기 추진구동부(12)의 당김작용에 의하여 시작구(18)쪽으로 당겨지면서 선단 굴착공을 확공하며, 내측단에는 로드와의 연결을 위한 중공형의 연결축(28)이 형성되고, 둘레면에는 분사공(26a)이 형성되는 한편, 외측단 중심부에는 당김고리부(24)가 제자리에서 회전되게 설치된 확공기(26)와;
    확공기(26)에 의한 확공작업 완료후 도달구(20)쪽으로부터 토굴내부로 당겨져 인입되는 다수의 매설목적관(29)의 선단에 설치된 상태에서 상기 확공기(26) 상의 당김고리부(24)와 와이어(30)에 의하여 연결되는 연결고리부(32)를 포함하여 비개착식 공법으로 다수개의 매설목적관을 매설하기 위한 시공장치에 있어서,
    상기 당김고리부(24)는 상기 확공기(26)의 후단 중심부 내부로 끼워져 고정되며, 중심부에 끼움공(24a)이 형성되고 끼움공(24a) 둘레에 베어링(24b)이 설치된 하우징(24c)과, 내측단이 상기 하우징(24c)상의 끼움공(24a)을 통하여 내측으로 끼워져 결합된 상태에서 너트(24e)에 의해 고정되어 360°회전되는 당김고리 본체(24f)로 이루어지고;
    상기 매설목적관(29)의 끝부분에 설치되는 연결고리부(32)는 내측단부는 매설목적관(29)의 외측단과 동일한 외경을 갖는 원통형으로 이루어진 상태에서 매설목적관(29)의 단면부에 전기융착 방식으로 고정·결합되고, 외측단부는 내측단부의 직경에 비하여 축소된 직경으로 형성되며 그 중심부에는 개구공(32a)이 형성된 케이싱(Casing: 32b)과,
    상기 케이싱(32b)의 내측으로부터 외측의 개구공(32a)에 이르도록 긴밀하게 끼워져 결합되며, 개구공(32a)에 끼워진 부분의 중심부에 체결홈(32c)이 형성된 코어(Core:32d)와,
    상기 코어(32d)상의 체결홈(32c)에 끼워져 고정되는 아이볼트(Eye bolt:32e)로 이루어진 것을 특징으로 하는 피엠지공법을 위한 시공장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 매설목적관(29)이 토굴내부로 인입되고, 시작구(18)와 도달구(20)에 채워진 벤토나이트 오니가 외부로 펌핑된 후 상기 드라이브척(14) 대신에 추진구동부(12)에 장착되어 외부로부터 공급되는 고화제를 로드(16)를 통하여 토굴내로 분사하는 고화제 분사용 드라이브척(34)과, 상기 고화제를 분사할 때 가장 앞쪽 로드의 선단에 결합되어 로드를 통하여 분사하는 고화제 전용 분사관(36)을 더 포함하되,
    상기 고화제 분사용 드라이브척(34)은 선단에 나사부(42a)가 형성되고, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(42b)이 형성되며, 후단부의 둘레에는 압입장비(10)상의 추진구동부(12)에 볼트로 체결되는 플랜지부(38)가 형성되는 한편, 뒷부분 외측 둘레면을 따라 내부의 중공(42b)과 연통되는 고화제 유입공(40)이 형성된 고화제 공급관(42)과,
    상기 고화제 공급관(42)상의 고화제 유입공(40) 형성부위에 끼워져 결합되며, 고화제 유입공(40)의 형성위치와 대응되는 내측 둘레면에는 환형(環形)의 고화제 안내홈(44)이 형성되고, 외측 둘레면으로부터 내측으로는 외부로부터 고화제 안내홈(44)쪽으로 고화제를 공급하는 고화제 공급공(46)이 형성된 원통형의 가이드(48)로 이루어지고,
    상기 고화제 전용 분사관(36)은 선단부가 막혀 있고, 후단부의 내측에는 다른 로드(16)와의 결합을 위한 나사부(36a)가 형성되며, 내부의 길이방향 중심선을 따라 중공(36b)이 형성되는 한편, 선단부의 둘레면에는 내부의 중공(36b)과 연통되는 다수의 고화제 분사공(36c)이 형성된 것을 특징으로 하는 피엠지공법을 위한 시공장치.
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