KR100838602B1 - 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입공법 - Google Patents

노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입공법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상수도관의 장기 사용으로 인해 부식 및 균열, 누수 등 내구성 부족으로 인한 안전상의 결함이 발생 예상되는 구간에서 신규 상수도관으로 교체공사 후 영구존치되는 폐 상수도관의 친환경 보존을 위한 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법에 관한 것이며, 폐 상수도관 내부에 주입부에서 반대방향으로 주입호스, 에어호스, 와이어로프 등을 삽입하고 주입부를 연결하여 설치하는 단계; 몰탈펌프에서 고압으로 주입호스를 통하여 충진 콘크리트를 폐 상수도관에 주입하면 주입부가 전진하며 폐 상수도관 내부에 에어호스가 매입되는 상태로 충진 콘크리트가 주입되는 단계; 폐 상수도관 상부에 충진 콘크리트 침하로 발생 되는 공동부를 제거하기 위해 압축공기를 공급하여 에어호스가 팽창하며 공동부가 제거되는 단계; 충진 콘크리트가 양생된 후 에어호스에 에어를 제거하고 에어호스를 회수하여 내부에 관통된 중공관 형태의 콘크리트 구조물을 형성하고 작업을 마감하는 단계로서 영구존치 폐 상수도관의 부식 파손으로 인한 도로침하와 녹물의 유출로 인한 환경오염을 방지할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상수도관, 도로침하, 환경오염, 충진 콘크리트, 고압호스

Description

노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법 {a method of construction to pour concrete of scrapped water pipes for being replaced the water pipes become superannuated}
도 1은 본 발명에 따른 실시 예를 보여주기 위한 전체 사시도,
도 2는 도 1의 상세"A"를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 작업단계를 보여주기 위한 사시도,
도 4 내지 도 5는 본 발명의 주입부를 보여주기 위한 사시도,
도 6은 본 발명의 에어호스 구조와 작용을 보여주기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110: 폐 상수도관 120: 충진 콘크리트
150: 레미콘 트럭 160: 몰탈펌프
165: 주입호스 170: 에어컴프레서
175: 에어호스 190: 와이어로프
200: 주입부 210: 유도부
240: 완충지지대 250: 공동부
260: 확장호스 270: 피복호스
280: 고압호스 S1: 주입단계
S2: 침하단계 S3: 확대단계
S4: 완료단계
본 발명은 상수도관의 장기 사용으로 인해 부식 및 균열, 누수 등 내구성 부족으로 인한 안전상의 결함이 발생 예상되는 구간에서 신규 상수도관으로 교체공사 후 영구존치되는 폐 상수도관의 친환경 보존을 위한 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법에 관한 것이다.
일반적으로, 상수도관 교체 대상은 특별한 외부 손상요인이 없는 경우 약 20년 정도가 지나면 관 내부 부식으로 인한 수질오염과 침식으로 인하여 누수 및 균열 등의 손상 위험으로 교체대상으로 분류되어 공사를 위한 예산이 수립되면 순차적으로 교체공사가 시행된다.
하지만, 지중에 매설된 후 20년 정도의 기간이 경과 되는 동안에 상수도관의 상부를 포함한 주변에는 많은 관로 구조물이 매설되어, 현재 시행되는 도심지 구간의 상수도관 교체공사는 주변에 지장물이 없는 곳에 신규 상수도관을 매설하고 기존 상수도관은 지중에 매설된 상태로 영구존치 폐기하는 방법으로서 진행된다.
그러나, 상기와 같은 기존 상수도관을 지중에 영구존치 폐기 방법은 금속 그 자체가 자연 속에서 존재하는 산화물 상태의 광석에 에너지를 가하여 얻은 것이기 때문에 그들 본래의 상태인 산화물로 되돌아가려는 자연적인 현상인 부식작용, 즉 금속이 처해 있는 주위환경과 전기·화학적 반응에 의해 금속이 노후화되는 현상으로 인하여 지중에 상수도관 규모의 공동이 형성되는 결과를 초래하게 된다.
특히 금속의 부식 작용은 일정한 속도와 형식이 아닌 형태로서 진행되는 것으로, 내면부식은 주로 수질 인자에 의하여 강관 내부에 녹혹이 발생하고 녹혹이 부풀어 오른 부식생성물층 밑에서 구멍부식으로 발달되며, 발생 된 구멍부식부를 통하여 더욱 많은 수분 및 부식유발 인자들이 유입되어 부식이 넓은 구간으로 발달하는 예측 불가능한 형태이다.
따라서, 도심지의 상수도관 매입구간이 도로의 하면 지중인 점을 감안할 때, 상부에 차량이 통행하는 도로구간에서 예측 불가능한 지중의 공동이 발생하고 도로가 침하 되는 현상이 발생한다면 대형 사고로 이어질수 있는 중대한 재해위험 요소이며, 도심지의 미관성을 고려하여 지중에 매설되는 통신관, 가스관, 전력관등에서 2차, 3차의 재해가 연장되어 발생할 수 있는 문제점과 금속재 상수도관의 부식으로 인하여 발생 된 녹물이 토양으로 유입되는 토양오염 및 수질오염 등 환경오염이 발생 되는 문제점이 있다.
상기의 문제점으로 인하여, 시험적으로 상수도관 교체 후 영구존치 폐기되는 상수도관의 내부에 몰탈을 주입하여 부식 등 손상으로 인하여 발생할 수 있는 침하와 같은 손상을 방지하기 위한 방안이 마련되고 있으나, 지중에 매설된 긴 연장의 상수도관 내부에 몰탈을 주입하는 방법이 없어 30미터 정도의 구간에서 도로를 굴착하여 주입공을 만들고 몰탈을 주입하는 방법이 시행되고 있다.
하지만, 30미터 내외의 단거리 구간에서 상수도관 내부에 몰탈을 주입하더라 도 지중에 매설된 협소한 상수도관 내부에 몰탈을 주입하는 작업이므로 적정한 가압 방안이 없어 몰탈이 완전히 충진되지 못하고 침하로 인한 상수도관 내부 상부면에 공동이 발생 되는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 폐 상수도관 내부에 가압으로 충진 콘크리트를 주입할 수 있도록 개발된 주입부를 설치하여 충진 콘크리트를 주입하고, 충진 콘크리트가 침하 되어 상수도관 내면 상부에 공동이 발생 되는 문제점을 방지코자 에어호스를 충진 콘크리트 주입시 매입하고 고압의 압축공기를 가압하여 확장시킴으로써 공동부가 발생하지 않도록 하여 폐 상수도관의 구조적인 침하방지와 환경적인 오염물질의 토사유입을 방지하는 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법을 제공하고자 하는 목적이 있다.
또한, 본 발명은 내부에 주입되는 충진 콘크리트의 내부에 관통된 중공부를 형성하여 중공관 구조의 콘크리트 구조물을 형성함으로써 콘크리트 재료의 절감이 가능하고, 상수도관 내부의 공동 발생 방지를 위하여 팽창콘크리트 또는 기포콘크리트 등 특수한 콘크리트를 사용함으로써 공사비용이 증가하는 것을 방지하는 저렴한고 시공성이 향상된 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법을 제공하고자 하는 목적이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 따라 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 실시 예를 보여주기 위한 전체 사시도 이며, 도 2는 도 1의 상세"A"를 나타낸 사시도 이고, 도 3은 본 발명에 따른 작업단계를 보여주기 위한 사시도 이며, 도 4 내지 도 5는 본 발명의 주입부(200)를 보여주기 위한 사시도 이고, 도 6은 본 발명의 에어호스(175) 구조와 작용을 보여주기 위한 단면도이다.
도 1 내지 도 3은 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도(110)관 내부에 충진 콘크리트를 주입하여 구조적 및 환경적인 보존방법을 보여주기 위한 것으로,
S1단계 - 주입단계
주입부(200)에서 반대방향으로 주입호스(165), 에어호스(175), 와이어로프(190) 등을 삽입하고 주입부(200)를 연결하여 설치하고 반대측에는 에어벤트를 설치 후 폐공하고, 레미콘 트럭(150) 또는 현장배합을 통하여 몰탈을 생산하고 몰탈펌프(160) 가압으로 주입호스(165)를 통하여 충진 콘크리트(120)를 폐 상수도관(110)에 주입하면 주입부(200)가 충진 콘크리트(120) 가압력 또는 와이어로프(190) 견인을 통하여 전진하며 폐 상수도(110)관 내부에 에어호스(175)가 매입되는 상태로 충진 콘크리트(120)가 주입되는 단계;
S2단계 - 침하단계
폐 상수도관(110) 상부에 충진 콘크리트(120) 내부에 포함된 공기량 및 함수량으로 인하여 발생 된 공간이 안정되면 충진 콘크리트(120)에 침하가 발생하고, 침하된 공간이 폐 상수도관(110) 내면 상부에 공동부(250)를 형성하는 단계;
S3단계 - 확대단계
폐 상수도관(120) 내부에 주입된 충진 콘크리트(120)가 안정되는 단계의 침하로 발생 되는 공동부(250)를 제거하기 위해 고압호스(280)에 에어컴프레서(170)에서 압축공기를 공급하여 고압호스(280)가 팽창하며 피복호스(270)가 파괴되고, 확장호스(260)가 팽창하며 충진 콘크리트(120)를 가압하며 폐 상수도관(110)의 외주면 방향으로 밀어내어 공동부(250)가 제거되는 단계;
S4단계 - 완료단계
고압호스(280) 내부에 압축공기가 공급된 상태로 충진 콘크리트(120)가 양생된 후 고압호스(280)에서 압축공기를 제거하고 고압호스(280)를 회수하여 폐 상수도관(110) 내부에 중공관 형태의 콘크리트 구조물을 형성하고 작업을 마감하는 단계로서 영구존치 폐 상수도관(110)의 부식 파손으로 인한 도로침하와 녹물의 유출로 인한 환경오염을 방지할 수 있는 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관(110)의 콘크리트 주입 공법의 실시예를 보여준 것이다.
이 구성에 의하면, 폐 상수도관(110) 내부에 충진 콘크리트(120)를 가압하며 긴 연장의 폐 상수도관(110) 내부에 충진할 수 있게 되어 됨으로써 공사기간을 단축할 수 있으며, 폐 상수도관(110) 내부에 에어호스(175)의 확장을 통하여 중공관 형태의 콘크리트 구조물을 형성하여 중공부(250) 발생 방지와 재료의 절감효과를 얻을 수 있다.
상기에서 주입부(200)는 도 4내지 도 5를 참조하여 볼 때 폐 상수도관(110)의 내부에 삽입되어 충진 콘크리트(120)를 가압하며 주입할 수 있도록 해주는 것으로, 전면부에는 원통형의 고무재 또는 연질의 에폭시계 재료로서 충진 방향에서 주 입 방향으로 직경이 점점 작아지는 깔때기 모양으로서 주입 방향으로 전진이 용이하도록 유도부(210)가 구성되고, 충진 콘크리트(120)가 접하는 면에는 주입 방향으로 내주면이 중앙으로 점점 좁아지는 깔때기 모양의 홈이 형성되어 충진 콘크리트(120)가 가압으로 주입되면 가압력이 주입부(200)에 원활히 전달되도록 구성되고, 주입 방향으로 전면부에 사각으로 돌출된 고정부에는 폐 상수도관(110) 내주면 이동과 중앙부 위치고정이 용이하도록 바퀴가 달린 완충지지대(240)가 설치되며, 돌출부의 좌우측에는 주입부(200)가 충진 콘크리트(120)의 가압력만으로 이동이 불가한 경우 견인할 수 있도록 와이어로프(190)가 설치되고, 주입부(200) 중앙으로 에어호스(175)가 관통되는 형태로 설치되어 주입되는 충진 콘크리트(120)의 중심부에 매입시킬 수 있도록 구성되고,중심에서 상부 방향으로 주입호스(165)가 관통 고정되어 충진 콘크리트(120)가 폐 상수도관(110)의 상부까지 원활히 주입될 수 있도록 구성됨을 알 수 있다.
또한, 상기의 완충지지대(240)는 내부에 완충 스프링이 삽입된 몸통부와 전면에 바퀴가 설치되는 형태로서 폐 상수도관(110)의 내주면에 바퀴면이 접하도록 주입부(200)의 전면 돌출부에 상하좌우 방향으로 용접 설치되며, 주입부(200)가 폐 상수도관(110) 내주면에서 중앙에 위치할 수 있도록 하는 기능과 주입 방향으로 원활히 전진할 수 있도록 해주는 기능을 수행한다.
상기에 있어서, 에어벤트의 설치는 주입측 반대방향에 절단된 폐 상수도관(110)의 단부에 강판 또는 캡을 고정하여 폐공할 때 상부에 "L"자 형태의 소규격 강관파이프를 관통설치하고, 강관파이프의 상부에 볼밸브 또는 기타 개/폐가 용이 한 밸브를 부착하여 설치하여 폐 상수도관(110) 내부에 충진 콘크리트(120) 주입시 내부공기의 배출이 용이하도록 하며, 폐 상수도관(110) 내부에서 에어호스(175)의 확대작업으로 배출되는 내부공기의 배출 이후에 밸브의 조작으로서 폐쇄할 수 있도록 구성된다.
또한, 침하단계(S2)는 충진 콘크리트(120)의 공기량 및 함수량의 안정단계가 진행된 이후에는 고압호스(280)에 압축공기를 공급하여 확장하는 확대단계(S3)의 진행이 어려워지므로 충진 콘크리트(120)의 주입작업이 진행된 이후 빠른시간 안에 후속작업인 확대단계(S3)를 진행하는 것이 바람직하다.
상기에 있어서, 에어호스(175)는 도 6을 참조하여 볼 때 내부에 고압의 압축공기가 공급되어 충진 콘크리트(120) 내부에서 안정적으로 팽창할 수 있도록 섬유계 고압호스(280)가 접히는 형태로 다수 삽입되고, 상기 외주면으로 내부에 삽입된 고압호스(280)가 팽창되더라도 안정적으로 공간을 확보할 수 있는 규격의 확장호스가 위치하며, 가장 외측면에는 주입부(200)의 중앙에 형성된 관통공을 안정적으로 통과하여 충진 콘크리트(120)의 내부에 매입될 수 있도록 비닐 피복호스(270)가 설치되는 형태로 제작됨을 알 수 있다.
여기서, 상기 에어호스(175)의 내부에 설치된 고압호스(280)에 압축공기가 공급되면 고압호스(280)가 팽창하여 확장호스(260)를 팽창시켜 충진 콘크리트(120) 내부에 중공부를 형성 후 양생시키며, 충진 콘크리트(120) 중앙에 형성된 중공부가 기본 형상을 유지할 수 있는 초기 양생 단계가 완료되면 고압호스(280)에 공급된 압축공기를 제거하고 고압호스(280)를 제거한다.
이때, 고압호스(280)는 섬유계 재질을 사용함으로써 자유로운 형상으로 삽입 및 해체가 용이하여 자유롭게 제거할 수 있도록 하였으며, 확장호스(260)는 충진 콘크리(120)트 면과 접착되어 회수할 수 없으므로 방수의 기능이 있는 저가의 호스를 선정하여 사용하고, 피복호스(270)는 내부의 고압호스(280)와 확장호스(260)가 팽창하면 원활히 분리되어 파괴될 수 있도록 비닐계 호스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 확장호스(260)는 고압호스(280)가 최대 팽창규격까지 팽창 되더라도 파손되지 않도록 충분한 여유를 확보하는 것이 바람직하며, 충진 콘크리트(120) 속에 매입 시 내부의 고압호스(280)에 콘크리트가 유입되어 양생 되면 고압호스(280)의 해체작업이 어려워지므로 충분한 방수 기능이 유지되어야 한다.
이상과 같이 본 발명은 상수도관의 장기 사용으로 인해 부식 및 균열, 누수 등 내구성 부족으로 인한 안전상의 결함과 부식된 녹물의 토상 유입으로 인한 환경오염 발생이 발생 예상되는 구간에서 신규 상수도관으로 교체공사 후 영구존치되는 폐 상수도관의 보존을 위한 친환경 보존을 위한 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법에 관한 것으로,
첫째, 본 발명의 주입부를 통하여 가압하며 긴 연장의 폐 상수도관 내부에 충진 콘크리트를 주입할 수 있는 효과와;
둘째, 충진 콘크리트 내부에 매입 설치된 에어호스에 압축공기를 공급하는 확장을 통하여 중공관 형태의 콘크리트 구조체를 형성하여 공동부가 제거된 충진 콘크리트의 주입 효과와;
셋째, 충진 콘크리트의 내부에 중공부가 구성되어 중공관 형태를 이루는 구조로서 충진 콘크리트 재료비의 절감 효과와;
넷째, 피복호스와 확장호스 및 고압호스의 3중 구조로 구성되어 원활한 시공이 가능하며 고가의 고압호스를 회수하여 재사용함으로써 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 노후 상수도관 교체공사 후 영구존치되는 폐 상수도관의 친환경 보존 방법에 있어서,
    폐 상수도관 내부에서 콘크리트 주입 반대방향으로 주입호스(165), 에어호스(175), 와이어로프(190)를 삽입하고 주입부(200)를 연결하여 설치하는 단계;
    몰탈펌프(160)에서 고압으로 주입호스(165)를 통하여 충진 콘크리트(120)를 폐 상수도관(110)에 주입하면 주입부(200)가 전진하며 폐 상수도관(110) 내부에 에어호스(175)가 매입되는 상태로 충진 콘크리트(120)가 주입되는 단계;
    폐 상수도관(110) 상부에 충진 콘크리트(120) 침하로 발생 되는 공동부(250)를 제거하기 위해 압축공기를 공급하여 에어호스(175)가 팽창하며 공동부(250)가 제거되는 단계;
    충진 콘크리트(120)가 양생된 후 에어호스(175)에 압축공기를 제거하고 에어호스(175)를 회수하여 내부에 중공관 형태의 콘크리트 구조물을 형성하고 작업을 마감하는 단계로 구성됨을 것을 특징으로 하는 노후 상수도관 교체로 인한 폐 상수도관의 콘크리트 주입 공법.
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