KR100838741B1 - 불용관 충진공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하에 매설된 후 관로의 노후로 인해 수명이 다하거나 관로의 이설 및 확장으로 인하여 사용이 불가능한 각종 상, 하수도관 및 산업관로(이하, 불용관(不用管)이라 함)를 굴착하여 철거하지 않고 상기 불용관의 내부에 재활용 조골재(粗骨材)를 피스톤 펌핑장치를 이용하여 충진한 후 물과 함께 혼합시킨 고화재 및 세립자를 가압 충진하여 상기 조골재의 사이사이 공극을 고화재와 세립자가 매우면서 고결되어 불용관의 내부가 밀실한 충진구조를 이루면서 관로의 상부가 침하하거나 주변 토사의 이완 및 지하수의 오염을 방지할 수 있도록 하는 불용관 충진공법에 관한 것이다.

지하, 불용관, 굴착, 조골재, 고화재, 침하, 충진

Description

불용관 충진공법{Filing method of a disused pipe}

본 발명은 지하에 매설된 후 관로의 노후로 인해 수명이 다하거나 관로의 이설 및 확장으로 인하여 사용이 불가능한 각종 불용관(不用管)을 굴착하여 철거하지 않고 상기 불용관의 내부에 재활용 조골재(粗骨材)를 피스톤 펌핑장치를 이용하여 충진한 후 물과 함께 혼합시킨 고화재 및 세립자를 가압 충진하여 상기 조골재의 사이사이 공극을 고화재와 세립자가 매우면서 고결되어 불용관의 내부가 밀실한 충진구조를 이루면서 관로의 상부가 침하하거나 주변 토사의 이완 및 지하수의 오염을 방지할 수 있도록 하는 불용관 충진공법에 관한 것이다.

일반적으로 상, 하수도관 및 산업관로(전기, 통신, 가스 등)는 대부분 지하에 매설되며, 상기한 각종 관을 지중에 매설하기 위해서는 지표를 일정깊이로 판 다음 관을 넣고 흙을 덮어 매설한다.

이러한 각종 관은 일정기간이 경과하면 관로를 따라 흐르는 유체 또는 토양의 환경에 따라 관의 내부 및 외부에서 부식이 발생하거나 파손되고, 특히 상수도관의 경우 관이 부식되거나 파손되면 식수가 오염되는 문제가 발생하며, 하수도관의 경우는 오, 폐수에 의해 주변 토양이 오염되는 문제가 발생한다.

따라서, 이와 같이 수명이 다했거나 관로의 이설이나 확장 등으로 인하여 발생하는 불용관은 반드시 철거하거나 적당한 정비가 이루어져야만 한다.

즉 상기 불용관을 정비하지 않을 경우에는 불용관의 내부에는 유해가스나 오염된 물이 차고, 이러한 유해가스 및 오수는 지하로 스며들어 토양을 오염시키거나 지반의 침식 및 지하수를 오염시키는 결과를 초래함은 물론 불용관의 내부는 중공상태를 이룸에 따라 특히 지상으로부터의 하중이나 토압 변동에 의하여 관로의 상부가 침하하거나 주변의 토사가 이완되는 심각한 문제점이 야기된다.

상기한 문제점을 해소하기 위한 방안으로 종래에는 불용관이 발생하는 경우 불용관이 매설된 지표를 굴착하여 이를 철거하는 방법이 대두하고 있으나 이 경우 비산분진의 발생과 교통체증의 유발로 대량민원이 발생하고, 인접관로가 파손 및 이완되는 2차적인 문제점을 야기한다.

상기와 같이 지반을 굴착하여 불용관을 철거함에 따른 문제점을 해소하기 위한 방안으로 근자에는 펌프카를 이용하여 불용관의 내부에 레미콘을 타설함으로써 불용관을 충진하는 방법이 제안되고 있다.

그러나 이와 같은 방법은 레미콘의 타설에 따른 고가의 비용이 소요됨은 물론 장래에 상기 충진상태의 불용관을 철거하는 경우 고강도를 유지하여 철거작업이 어렵고, 다량의 콘크리트 폐기물을 처리하는 비용이 많이 소요됨에 따라 경제성이 저하되고 있는 실정이다.

본 발명은 불용관의 처리에 따른 제반 문제점을 적극적으로 해소하기 위한 것으로, 불용관의 내부에 재활용 가능한 조골재를 충진하여 관로 상부가 침하하거나 주변 토사가 이완됨을 방지함은 물론 상기 조골재의 충진도는 장래의 굴착에 대비하여 저강도를 유지할 수 있도록 함을 발명의 주된 목적으로 하는 것이다.

소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 불용관의 시점부에 고화재 충진호스가 연결된 압력유지 에어백을 삽입한 후 시점부를 밀폐한 상태에서 피스톤 펌핑장치를 이용하여 상기 압력유지 에어백이 종점부에 도달할 때까지 재활용 가능한 조골재를 밀실하게 충진하도록 하고, 상기 압력유지 에어백을 제거한 후 불용관의 종점부를 밀폐하도록 하며, 상기 고화재 충진호스를 이용하여 불용관의 내부에 물과 함께 혼합된 고화재 및 세립자를 가압하면서 충진하여 상기 고화재 및 세립자가 조 골재의 사이사이 공극을 매움과 동시에 고결되어 불용관의 내부가 밀실한 충진구조를 이루도록 함을 과제의 해결수단으로 한다.

본 발명은 불용관의 내부에 재활용 가능한 조골재가 밀실하게 충진된 상태에서 물과 함께 혼합된 고화재 및 세립자가 조골재의 사이사이 공극을 메움과 동시에 고결됨으로써 상기 조골재가 일체성을 유지함은 물론 저강도를 유지하는 밀실한 충진구조를 이루는 효과를 제공한다.

따라서, 본 발명은 불용관의 상부 지반이 침하하거나 주변의 토사가 이완됨을 방지함은 물론 지하수 및 환경오염을 효율적으로 방지하고, 공사에 소요되는 비용이 매우 적어 경제성을 향상시키는 효과를 제공한다.

더욱이 상기 조골재는 저강도를 유지함은 물론 재활용이 가능함으로써 장래의 굴착시에도 공사가 용이하고, 폐기물의 발생이 감소하며, 조골재를 재활용할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제를 해결하기 위한 바람직한 실시예의 구성에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 불용관 충진공법을 개략적으로 살펴보면 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 굴착한 후 외부로 노출되는 불용관(10)을 절단하여 불용관(10)의 양단에 개방된 시점부(14) 및 종점부(15)를 형성하는 불용관 절단공정과; 상기 불용관(10)의 내부에 CCTV로봇을 주행시켜 관 내부를 조사하 는 불용관 조사공정과; 상기 불용관(10)의 시점부(14)에 압력유지 에어백(20)을 삽입한 후 작업시점공간(11)에 불용관(10)의 내부와 펌핑라인(37)이 연통하도록 피스톤 펌핑장치(30)를 설치하고, 불용관(10)의 시점부(14)를 밀폐하는 충진시설 설치공정과; 상기 피스톤 펌핑장치(30)를 가동하여 압력유지 에어백(20)이 작업종점공간(12)에 도달할 때까지 조골재(1)를 밀실하게 충진하는 조골재 충진공정과; 상기 압력유지 에어백(20)에 연결된 고화재 충진호스(23)가 불용관(10)의 종점부(15)에 위치하도록 고화재 충진호스(23)를 절단하고, 압력유지 에어백(20)을 철거한 후 불용관(10)의 종점부(15)를 밀폐하는 에어백 철거공정과; 상기 고화재 충진호스(23)를 펌핑라인(37)과 연결하고 피스톤 펌핑장치(30)를 가동하여 고화재, 세립자 및 물이 혼합된 액상의 물질이 조골재(1)의 사이사이 공극을 메우도록 불용관(10)의 내부에 가압 충진하여 조골재가 일체성을 유지하면서 불용관(10)의 내부를 밀실한 충진구조로 형성시키는 고화재 충진공정을 포함하여 이루어짐을 알 수 있다.

이하, 상기 개략적인 구성으로 이루어진 본 발명의 충진공법을 실시 용이하도록 각각의 공정별로 상세하게 설명하기로 한다.

1) 불용관 절단공정

본 공정은 충진작업에 따른 충분한 작업공간의 확보가 가능하면서도 민원발생이 적은 지역을 선정한 후 지반을 굴착하여 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 일시적으로 조성하고, 상기 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)의 내벽을 따라 수직빔(13)을 박아 붕괴에 따른 위험요소를 제거한다.

그리고 상기 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 통해 외부로 노출되는 불용관(10)을 절단함으로써 상기 불용관(10)의 양단은 개방되고, 이 양단의 개방부위는 충진작업에 따른 시점부(14) 및 종점부(15)를 형성하게 된다.

2) 불용관 조사공정

상기 불용관(10)의 내부에 CCTV로봇을 투입시키고 관로를 주행하면서 불용관의 내부를 촬영한다.

즉 불용관(10)과 연결된 분기관, 굴곡부 등의 상태와 불용관의 내부에 충진작업시 발생이 우려되는 문제점 등을 파악하며, 압력유지 에어백(20)이 관로를 따라 주행가능하지 여부를 판단하게 된다.

3) 충진시설 설치공정

불용관(10)의 내부 조사공정이 완료되면 불용관(10)의 시점부에 압력유지 에어백(20)을 삽입한다.

상기 압력유지 에어백(20)은 고무나 실리콘 등을 원소재로 하여 제작되고 일측에 형성된 에어주입구(21)를 통해 에어를 주입함에 따라 팽창하면서 불용관(10)의 내경에 밀착상태를 유지한다.

따라서, 상기 압력유지 에어백(20)은 조골재(1)의 충진작업시 조골재(1)가 아무런 저항도 없이 급격하게 이동하면서 불용관(10)의 내부에 엉성하게 채워짐을 방지하도록 일정한 압력(저항력)을 유지함에 따라 조골재(1)가 빈틈없이 밀실하게 채워진다.

즉 상기 압력유지 에어백(20)은 피스톤의 역할을 수행함에 따라 일정한 저항력을 유지하면서도 지속적으로 펌핑되는 조골재(1)의 압력에 의해 서서히 밀리면서 관로를 이동함으로써 조골재(1)의 밀실한 충진이 가능하다.

또한, 상기 압력유지 에어백(20)은 일측에 고화재를 충진하기 위한 고화재 충진호스(23)가 일체로 연결되되 상기 고화재 충진호스(23)는 피스톤 펌핑장치(30)와 연결이 가능하도록 작업시점공간(11)으로 노출되며, 상기 고화재 충진호스(23)의 타측에는 압력유지 에어백(20)을 인위적으로 견인하여 이동시키는 견인로프(24)가 연결되며, 상기 견인로프(24)는 지상에 설치된 권양기(25)의 가동에 따라 자동으로 권취되어진다.

여기에서 상기 고화재 충진호스(23)는 통상 1~4개 정도가 구비되는 것으로, 이는 물과 혼합된 고화재 및 세립자(모래 등)를 충진하는 도중 고압의 압력에 의해 고화재 충진호스(23)가 절손되거나 터지는 등의 불상사를 대비하기 위한 것으로, 주호스를 제외한 다른 호스들은 여분의 호스이며, 상기 고화재 충진호스(23)는 작업시점공간(11)으로 노출된 부위에는 에어밴트가 추가로 설치된다.

이 에어밴트는 고화재 충진호스(23)의 내부가 진공상태를 이루는 것을 방지함은 물론 내부에 잔류하는 공기를 자동으로 배출시켜 고화재 및 세립자의 흐름을 더욱 원활하게 한다.

상기한 압력유지 에어백(20)을 삽입한 후에는 작업시점공간(11)에 피스톤 펌핑장치(30)를 설치하되 상기 피스톤 펌핑장치(30)의 펌핑라인(37)은 불용관(10)의 내부와 연통하도록 설치하고, 이러한 상태에서 불용관(10)의 시점부(14)를 밀폐한 다.

이때 상기 불용관(10)의 밀폐방법은 불용관(10)의 직경과 일치하는 씰링판(40)을 용접작업을 통해 불용관(10)의 선단에 부착함으로써 견고한 씰링을 유지하며, 상기 피스톤 펌핑장치(30)의 펌핑라인(37)은 씰링판(40)을 관통하여 불용관(10)의 내부와 연통된 상태를 유지한다.

4) 조골재 충진공정

상기 불용관(10)의 내부에는 피스톤 펌핑장치(30)를 가동함으로써 조골재 호퍼(32)로 공급되는 조골재(1)를 펌핑하여 충진시키고, 이러한 충진작업에 따라 압력유지 에어백(20)은 서서히 이동하면서 불용관(10)의 내부에는 밀실한 조골재(1)의 충진이 이루어진다.

그리고 조골재(1)의 충진작업은 압력유지 에어백(20)이 작업종점공간(12)에 노출하도록 도달할 때까지 지속하여 밀실한 충진이 이루어지도록 한다.

이와 같은 조골재(1)의 충진을 가능하게 하는 피스톤 펌핑장치(30)는 조골재의 충진은 물론 고화재의 충진이 모두 가능한 것으로, 별도의 적치대(31)에 안착된 상태로 설치되며, 펌핑 가능한 구조로 이루어진다.

즉 상기 피스톤 펌핑장치(30)는 도 8과 같이 조골재 호퍼(32)의 상부에는 조골재(1)를 공급하기 위한 슈트(33)가 지상으로 노출하도록 연결됨에 따라 상기 슈트(33)를 통해 조골재 호퍼(32)의 내부로 조골재의 공급이 가능하다.

그리고 상기 조골재 호퍼(32)의 일측면에는 한 쌍의 펌핑실린더(35)(35a)가 설치되고, 이 펌핑실린더(35)(35a)는 각각의 피스톤이 상호 교대로 반복하여 왕복운동하면서 조골재 호퍼(32) 내의 조골재(1)를 펌핑한 후 선택적으로 연결되는 스윙관(36)으로 펌핑 공급한다.

상기 스윙관(36)은 조골재 호퍼(32)의 내부에 스윙 가능하게 설치되는 것으로, 일측은 펌핑라인(37)과 연결되고, 타측은 좌우로 스윙 작동하면서 개방된 선단부가 한 쌍의 펌핑실린더(35)(35a)와 교대로 연결되어 펌핑라인(37)과 연통하는 펌핑유로를 형성함으로써 상기 펌핑라인(37)을 통해 조골재의 펌핑이 원활하게 이루어진다.

5) 에어백 철거공정

조골재의 충진이 완료되면 상기 압력유지 에어백(20)에 연결된 고화재 충진호스(23)를 절단하여 압력유지 에어백(20)을 철거한다.

이때 상기 고화재 충진호스(23)의 단부는 개방됨은 물론 불용관(10)의 종점부(15)에 위치함으로써 종점부(15)에서부터 고화재의 충진이 이루어질 수 있게 된다.

그리고 상기 불용관(10)의 종점부(15)는 시점부(14)와 동일하게 별도의 씰링판(40)을 용접함으로써 종점부(15)를 밀폐하여 불용관(10)의 내부 기밀을 유지하고, 상기 종점부(15)에 조골재(1)가 미처 충진되지 않은 경우 조골재(1)를 더 공급하여 완벽한 충진이 이루어질 수 있도록 한다.

6) 고화재 충진공정

상기 불용관(10)의 씰링이 완료되면 고화재 충진호스(23)를 피스톤 펌핑장치(30)의 펌핑라인(37)과 연결하고 상기 피스톤 펌핑장치(30)를 가동함으로써 불용관(10)의 내부에는 물, 고화재 및 세립자(모래)를 골고루 혼합한 액상물질을 2차적으로 충진한다.

이때 상기 물과 함께 혼합된 고화재 및 세립자는 종점부에서부터 충진이 이루어지되 서서히 시점부(14) 방향으로 역류하면서 불용관(10)의 관로 전체영역에 골고루 충진되어진다.

그리고 이러한 작업도중 고화재 충진호스(23)가 절손되더라도 여분의 호스가 구비됨으로써 고화재의 충진작업에는 어떠한 지장도 초래하지 않는다.

상기 고화재 및 세립자는 조골재(1)의 사이사이 공극을 메우게 되고, 이러한 메움상태에서 고결함에 따라 조골재(1)는 고화재 및 세립자를 연결사슬로 하여 상호 일체화된 일체성을 유지하면서도 저강도를 유지하여 장래의 굴착작업시에도 철거작업이 용이함은 물론 재활용이 가능하며, 폐기물의 발생이 없는 효과를 제공한다.

따라서, 불용관(10)의 내부는 밀실한 충진구조를 형성할 수 있게 된다.

7) 마무리공정

한편, 고화재의 충진이 완료되면 상기 조골재(1)와 고화재가 충분하게 양생됨을 확인하고, 충진시설을 철거한다.

그리고 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 되메우는 작업을 하고, 도로의 포장을 복구함으로써 불용관의 충진공사 이전의 상태로 복원시키는 마무리작업을 시행한다.

이러한 본 발명의 불용관 충진공법에 따르면, 충진작업을 신속하고 간편하게 시행하면서도 공사비용을 획기적으로 절감하며, 종래의 불용관 정비에 따른 제반 문제점을 말끔하게 해소할 수 있음은 자명하다 할 것이다.

도 1은 본 발명의 불용관 절단공정에 따른 불용관의 절단상태 종단면도

도 2는 본 발명의 충진시설 설치상태 종단면도

도 3은 본 발명의 피스톤 펌핑장치의 가동에 따른 조골재의 충진상태 확대단면도

도 4는 본 발명의 조골재 충진작업에 의해 압력유지 에어백이 작업종점공간까지 도달한 상태의 종단면도

도 5는 본 발명의 불용관 내부에 조골재가 밀실하게 충진된 상태의 종단면도

도 6은 본 발명의 고화재 충진호스를 통해 고화재가 충진되는 상태의 종단면도

도 7은 본 발명의 작업시점공간 및 작업종점공간의 되메움 상태 종단면도

도 8은 본 발명 피스톤 펌핑장치의 평면도

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

10: 불용관 11: 작업시점공간

12: 작업종점공간 20: 압력유지 에어백

23: 고화재 충진호스 30: 피스톤 펌핑장치

36: 스윙관 40: 씰링판

Claims (5)

1. 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 굴착한 후 외부로 노출되는 불용관(10)을 절단하여 불용관(10)의 양단에 개방된 시점부(14) 및 종점부(15)를 형성하는 불용관 절단공정과;

   상기 불용관(10)의 내부에 CCTV로봇을 주행시켜 관 내부를 조사하는 불용관 조사공정과;

   상기 불용관(10)의 시점부(14)에 압력유지 에어백(20)을 삽입한 후 작업시점공간(11)에 불용관(10)의 내부와 펌핑라인(37)이 연통하도록 피스톤 펌핑장치(30)를 설치하고, 불용관(10)의 시점부(14)를 밀폐하는 충진시설 설치공정과;

   상기 피스톤 펌핑장치(30)를 가동하여 압력유지 에어백(20)이 작업종점공간(12)에 도달할 때까지 조골재(1)를 밀실하게 충진하는 조골재 충진공정과;

   상기 압력유지 에어백(20)에 연결된 고화재 충진호스(23)가 불용관(10)의 종점부(15)에 위치하도록 고화재 충진호스(23)를 절단하고, 압력유지 에어백(20)을 철거한 후 불용관(10)의 종점부(15)를 밀폐하는 에어백 철거공정과;

   상기 고화재 충진호스(23)를 펌핑라인(37)과 연결하고 피스톤 펌핑장치(30)를 가동하여 고화재, 세립자 및 물이 혼합된 액상의 물질이 조골재(1)의 사이사이 공극을 메우도록 불용관(10)의 내부에 가압 충진하여 조골재가 일체성을 유지하면서 불용관(10)의 내부를 밀실한 충진구조로 형성시키는 고화재 충진공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 불용관 충진공법.
2. 제 1항에 있어서,

   고화재 충진공정의 이후에는 조골재(1)와 고화재의 양생을 확인한 후 충진시설을 철거하고, 작업시점공간(11) 및 작업종점공간(12)을 되메우며, 도로포장을 복구하는 마무리공정을 추가로 실시하는 것을 특징으로 하는 불용관 충진공법.
3. 제 1항에 있어서,

   불용관(10)의 시점부(14)와 종점부(15)의 밀폐작업은 불용관(10)의 직경과 일치하는 씰링판(40)을 용접 부착하여 견고한 씰링을 유지하는 것을 특징으로 하는 불용관 충진공법.
4. 제 1항에 있어서,

   압력유지 에어백(20)은 에어주입구(21)를 통해 에어를 주입하여 불용관(10)의 내경에 밀착되면서 조골재의 충진시 압력을 유지하고, 일측에는 작업시점공간(11)으로 노출되는 고화재 충진호스(23)가 연결되며, 타측에는 압력유지 에어백(20)을 인위적으로 견인하여 이동시키는 견인로프(24)가 연결된 것을 특징으로 하는 불용관 충진공법.
5. 제 1항에 있어서,

   피스톤 펌핑장치(30)는 상부에 연결된 슈트(33)를 통해 조골재(1)를 공급받는 조골재 호퍼(32)와;

   상기 조골재 호퍼(32)의 일측면에 설치되고 피스톤이 상호 교대로 반복 왕복운동하면서 조골재(1)를 펌핑하는 한 쌍의 펌핑실린더(35)(35a)와;

   상기 조골재 호퍼(32)에 좌우로 스윙 작동하도록 설치되고, 스윙작동에 따라 한 쌍의 펌핑실린더(35)(35a)와 교대로 연통하면서 펌핑라인(37)과 연통하는 펌핑유로를 형성하는 스윙관(36)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 불용관 충진공법.

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