KR101072564B1 - 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치 - Google Patents

기압조절이 가능한 강관압입 추진장치 Download PDF

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박진수
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Abstract

본 발명은 관로 내에 물이 유입되거나 지반침하되는 현상을 사전에 방지하고, 관로가 시공되는 압입방향으로의 직진성을 지속적으로 유지함을 제공하도록, 후방에 고정설치된 원압장치로부터 추진력이 전달되어 지중에 관로를 형성토록 굴착하는 강관압입 추진장치에 있어서, 지중의 굴착면에 접촉하도록 전방에 위치하고 앞쪽 선단에 굴착커터가 설치되어 전방을 향해 굴착하는 추진체와; 상기 추진체의 후방에 결합 설치되고 내부기압을 지중의 기압상태로 유지할 수 있도록 에어가 공급 및 배출되는 기압실이 형성되며, 상기 기압실을 외부로부터 폐쇄하도록 후방에 제1격벽이 형성되는 제1가압강관과; 상기 제1가압강관의 후방에 연장하여 결합 설치되고 지속적으로 에어가 공급 및 배출되어 상기 기압실과 동일한 기압상태를 유지하는 보조기압실이 형성되며, 상기 보조기압실을 외부로부터 구획하여 폐쇄된 공간을 이루도록 제2격벽이 형성되는 제2가압강관과; 지상에 설치되고 상기 제1,2가압강관의 일단에 연결되어 에어를 송기하거나 배기시키므로 상기 기압실 및 보조기압실의 기압을 조절제어하는 기압제어장치;를 포함하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 제공한다.

Description

기압조절이 가능한 강관압입 추진장치{Propulsion Apparatus For Steel Pipe Pressure Capable Atmospheric Pressure Control}
본 발명은 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 관로를 시공하는 과정에서 지중과 동일한 기압을 유지하도록 강관 내의 기압을 조절하여 굴착하므로 관로 내에 물이 유입되거나 지반침하되는 현상을 사전에 방지하고, 관로가 시공되는 압입방향으로의 직진성을 지속적으로 유지할 수 있는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치에 관한 것이다.
최근 인구 및 경제거점의 집중현상이 대도시를 중심으로 가속화되면서 상하수도, 통신, 전력, 도시가스 등과 같은 도시기반시설의 각종 관로들에 대해 지하공간을 효율적으로 이용하기 위한 필요성이 계속해서 요구되고 있다.
일반적으로 국내에서 도시기반시설의 각종 관로를 공사할 경우에는 지금까지 개착공법으로 실시하는 것이 대부분이었으나, 도심 내에서 개착공법을 적용하여 관로를 매설하기에는 교통장해에 큰 영향을 미칠 뿐만 아니라 소음이나 분진 등의 건설공해로부터 각종 민원이 발생하는 등 여러 가지 이유들로 인해 관로를 개착 및 굴착하는 것 자체가 점차 엄격히 규제되고 있는 실정이다. 또한, 지하매설물의 증가현상으로 인해 새롭게 건설되는 관로 공사는 점점 깊은 지하 심도에서의 공사가 요구되는 등 공사량의 증가 및 공사환경의 변화로부터 기존의 개착공법이 아닌 추진공법에 의한 관로 공사가 시장을 점유해가고 있는 실정이다.
이러한, 추진공법은 기계식 장비를 통해 비개착식으로 터널을 굴착하는 공법이다. 좀 더 구체적으로는, 계도 심도까지 지반을 수직 굴착한 후에 수평의 관로를 형성하기 위한 작업구간 내의 전방에 추진관을 배치하고, 추진관을 원압장치에 설치된 유압잭으로부터 순차적으로 추진하는 공법으로서, 인력굴착식 추진공법과 기계식 병용 추진공법(세미실드공법)으로 나눌 수 있다.
그 중에서, 인력굴착식 추진공법은 비교적 굴착거리가 짧은 공사현장에 주로 적용되는 공법으로서, 관의 선단에 커터를 부착한 후 지중의 굴착작업은 인력으로 행하는 개방식 추진공법이다. 즉, 도 1에서처럼 인력굴착식 추진공법은 추진관의 선단에 커터를 부착하고 작업자가 관 내에서 인력으로 지중의 토사를 굴착하면서 유압잭에 의해 추진관을 지속적인 압입하므로 관 본체를 지중에 매설하는 공법이다.
그러나, 종래의 인력굴착식 추진공법에 의한 관로 시공은 인력에 의한 굴착작업을 도모하기 위해서 추진관의 전방이 개방된 상태를 유지하기 때문에 계속되는 굴착작업으로부터 굴착된 공간이 지중의 본래 기압보다 낮아지므로 작업자가 토사를 굴착하는 작업도중에 물이 유입되는 등 작업자가 굴착작업을 진행하기 어려운 상황이 빈번히 발생하게 되고, 이런 제반사항을 해결하기 위한 추가적인 작업으로부터 많은 시간이 소요되어 공기가 더욱 연장되는 문제점이 있었다.
또한, 굴착작업과정에서 굴착공간 내의 기압이 낮아짐에 따라 지반침하 현상이 일어나는 등의 작업상 안전사고의 위험성이 있으며, 관로를 추진하는 압입방향으로의 직진성이 저하되어 시공효율이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 관로를 시공하는 굴착과정에서 지중과 동일한 기압을 유지할 수 있도록 강관 내부공간의 기압을 조절하는 수단을 설치하므로 굴착작업 중에 관로 내부에 물이 유입되는 현상을 최소화하고 관로 시공중에 발생할 수 있는 지반침하현상을 사전에 방지하여 작업자의 안전성 및 편의성을 도모할 수 있는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 관로 시공시 강관 내부공간의 기압을 항시 동일하게 유지하므로 관로가 시공되는 압입방향으로의 직진성이 항시 유지되어 용이한 굴착작업이 가능하고 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화하며 공기를 최소화할 수 있는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 제안하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치는 후방에 고정설치된 원압장치로부터 추진력이 전달되어 지중에 관로를 형성토록 굴착하는 강관압입 추진장치에 있어서, 지중의 굴착면에 접촉하도록 전방에 위치하고 앞쪽 선단에 굴착커터가 설치되어 전방을 향해 굴착하는 추진체와; 상기 추진체의 후방에 결합 설치되고 내부기압을 지중의 기압상태로 유지할 수 있도록 에어가 공급 및 배출되는 기압실이 형성되며, 상기 기압실을 외부로부터 폐쇄하도록 후방에 제1격벽이 형성되는 제1가압강관과; 상기 제1가압강관의 후방에 연장하여 결합 설치되고 지속적으로 에어가 공급 및 배출되어 상기 기압실과 동일한 기압상태를 유지하는 보조기압실이 형성되며, 상기 보조기압실을 외부로부터 구획하여 폐쇄된 공간을 이루도록 제2격벽이 형성되는 제2가압강관과; 지상에 설치되고 상기 제1,2가압강관의 일단에 연결되어 에어를 송기하거나 배기시키므로 상기 기압실 및 보조기압실의 기압을 조절제어하는 기압제어장치;를 포함하여 이루어진다.
상기 제1,2가압강관은 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압실 및 보조기압실을 각각 여닫을 수 있도록 개폐도어를 형성한다.
상기 제1,2가압강관은 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 송기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실 내로 에어를 공급하며 송기개폐밸브가 설치되는 송기관과, 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 배기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실의 에어를 배출하며 배기개폐밸브가 설치되는 배기관을 포함하여 이루어진다.
상기 송기관은 내부 한쪽에 설치되고 상기 기압실 및 보조기압실을 향해 에어가 공급만 될 수 있도록 역류방지밸브를 형성한다.
상기 제2가압강관의 송기관 및 배기관 한쪽에 각각 설치되고 에어가 다방향으로 흐를 수 있도록 3방향밸브를 구성한다.
상기 제1,2가압강관의 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 외부로부터 상기 기압실의 작업자가 상호 간에 서로 연락을 주고받을 수 있도록 통신선이 연결되는 통신관을 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 제1,2가압강관은, 배수파이프가 연결되도록 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 배수개폐밸브가 구비되는 배수관을 포함하고, 지상에 설치되며 제1가압강관 내부에 유입된 물을 상기 배수파이프로 배출될 수 있도록 흡입력을 생성시키는 진공흡입장치를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 기압제어장치는 에어를 공급 및 배출하여 상기 기압실 및 보조기압실의 기압이 항시 1~1.5기압을 이루도록 조절한다.
본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치에 의하면,관로를 시공하는 굴착작업이 이루어지는 지중의 작업공간에 외부로부터 차단된 공간을 이루고 작업공간이 일정한 기압조건을 이루도록 구성하므로, 굴착작업 중에 동일한 기압조건이 항시 적용되어 관로 내부에 물이 유입되는 현상을 최소화하고, 관로 시공중에 발생할 수 있는 지반침하현상을 사전에 방지하여 작업자의 안전성은 물론 편의성을 도모할 수 있는 효과를 얻는다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치는 관로 시공시 작업공간의 기압을 항상 동일하게 유지하므로 원압장치에 의해 관로가 시공되는 압입방향을 향한 가압 직진성이 증진됨은 물론 항시 높은 직진성을 유지하여 용이한 굴착작업이 가능하고, 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 추진공법을 개략적으로 나타내는 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 가압강관을 나타내는 정단면도.
도 4는 도 3의 A-A선을 나타내는 확대단면도.
도 5는 도 4의 B-B선을 나타내는 확대단면도.
본 발명은 후방에 고정설치된 원압장치로부터 추진력이 전달되어 지중에 관로를 형성토록 굴착하는 강관압입 추진장치에 있어서, 지중의 굴착면에 접촉하도록 전방에 위치하고 앞쪽 선단에 굴착커터가 설치되어 전방을 향해 굴착하는 추진체와; 상기 추진체의 후방에 결합 설치되고 내부기압을 지중의 기압상태로 유지할 수 있도록 에어가 공급 및 배출되는 기압실이 형성되며, 상기 기압실을 외부로부터 폐쇄하도록 후방에 제1격벽이 형성되는 제1가압강관과; 상기 제1가압강관의 후방에 연장하여 결합 설치되고 지속적으로 에어가 공급 및 배출되어 상기 기압실과 동일한 기압상태를 유지하는 보조기압실이 형성되며, 상기 보조기압실을 외부로부터 구획하여 폐쇄된 공간을 이루도록 제2격벽이 형성되는 제2가압강관과; 지상에 설치되고 상기 제1,2가압강관의 일단에 연결되어 에어를 송기하거나 배기시키므로 상기 기압실 및 보조기압실의 기압을 조절제어하는 기압제어장치;를 포함하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 제1,2가압강관은 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 송기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실 내로 에어를 공급하며 송기개폐밸브가 설치되는 송기관과, 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 배기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실의 에어를 배출하며 배기개폐밸브가 설치되는 배기관을 포함하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 송기관은 내부 한쪽에 설치되고 상기 기압실 및 보조기압실을 향해 에어가 공급만 될 수 있도록 형성되는 역류방지밸브를 포함하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 제1,2가압강관은, 배수파이프가 연결되도록 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 배수개폐밸브가 구비되는 배수관을 포함하고, 지상에 설치되며 제1가압강관 내부에 유입된 물을 상기 배수파이프로 배출될 수 있도록 흡입력을 생성시키는 진공흡입장치를 더 포함하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 기술구성의 특징으로 한다.
또한, 상기 기압제어장치는 에어를 공급 및 배출하여 상기 기압실 및 보조기압실의 기압이 항시 1~1.5기압을 이루도록 조절하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치를 기술구성의 특징으로 한다.
다음으로 본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치의 일실시예는 도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 후방에 고정설치된 원압장치(15)로부터 추진력이 전달되어 지중에 관로를 형성토록 굴착하는 강관압입 추진장치에 있어서, 추진체(10)와, 제1가압강관(20)과, 제2가압강관(30)과, 기압제어장치(40)를 포함하여 이루어진다.
상기 추진체(10)는 전반적인 굴착작업에 있어서 지중의 굴착면에 가장 직접적으로 접촉하는 추진장비로서, 전후방면이 개방된 상태의 관 형상으로 이루어지고, 지중에 관로를 형성토록 전방에 위치한다.
상기 추진체(10)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 원압장치(15)로부터 전방을 향해 추진되는 것으로, 원활한 추진이 가능하도록 앞쪽 선단에 굴착커터(11)가 설치되고, 상기 추진체(10)가 추진된 이동거리만큼 작업자로부터 지중의 토사를 굴착할 수 있도록 굴착작업가능한 빈 내부공간을 형성한다.
상기 굴착커터(11)는 상기 추진체(10)의 선단 둘레를 따라 전체적으로 일체화된 하나의 굴착커터(11)를 형성하는 것이 가능하고, 상기 추진체(10)의 선단 둘레를 따라 등간격을 이루는 복수의 굴착커터(11)를 형성하는 것도 가능하다.
상기 추진체(10)의 뒤편에는 상기 추진체(10)에 상응한 직경의 관 형상을 이루는 제1가압강관(20)과 제2가압강관(30)이 순차적으로 연결되어 고정설치된다.
상기 제1가압강관(20)은 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 추진체(10)의 후방에 결합 설치되고 앞면이 개방되어 내부가 상기 추진체(10)의 내부공간에 연통하도록 형성한다.
상기 제1가압강관(20)의 후방에는 제1격벽(22)을 형성하여 외부로부터 폐쇄된 기압실(21)이 형성된다. 즉, 상기 기압실(21)은 상기 제1격벽(22)에 의하여 상기 제2가압강관(30)의 내부공간으로부터 구획된 공간을 형성한다.
상기 기압실(21)은 상기 추진체(10)의 내부공간에 연통하여 실질적으로 작업자에 의해 굴착작업이 이뤄지는 공간으로서, 상기 기압실(21)에는 내부기압을 지중의 기압상태로 유지할 수 있도록 에어가 공급 및 배출된다.
상기 제2가압강관(30)은 상기 제1가압강관(20)의 후방에 연장하여 결합 설치되고, 전후방으로 각각 제1격벽(22) 및 제2격벽(32)에 의해 가로막혀 폐쇄된 내부공간인 보조기압실(31)을 형성한다.
상기 보조기압실(31)은 상기 제2가압강관(30)이 상기 제1가압강관(20)으로 연결됨에 따라 전방이 제1격벽(22)에 의해 폐쇄되고, 상기 보조기압실(31)의 후방에는 제2격벽(32)을 형성하여 외부로부터 폐쇄된 내부공간이 형성된다. 즉, 상기 보조기압실(31)은 상기 제1격벽(22)에 의해 상기 제1가압강관(20)의 기압실(21)로부터 구획된 공간을 이루고, 상기 제2격벽(32)에 의해 외부로부터 구획된 공간을 형성한다.
상기 보조기압실(31)은 지속적으로 에어가 공급 및 배출되어 상기 기압실(21)과 동일한 기압상태를 유지하도록 형성된다.
상기 제2가압강관(30)의 후방에는 복수의 추진관(60)이 굴착량에 따라 순차적으로 연결 설치된다.
상기 제1,2가압강관(20)(30)의 제1격벽(22) 및 제2격벽(32) 상에는 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 개폐도어(33)와 송기관(34) 및 배기관(36)이 설치된다.
상기 개폐도어(33)는 상기 제1가압강관(20)의 기압실(21) 및 상기 제2가압강관(30)의 보조기압실(31) 내로 각각 작업자가 드나들거나 굴착한 토사를 이동시킬 수 있도록 형성된다.
상기 개폐도어(33)는 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)을 향해 여닫을 수 있도록 형성되고, 상측에는 외부로부터 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 내부 상황을 확인할 수 있도록 투시창(33a)을 형성하는 것도 가능하다.
상기 투시창(33a)은 두께 10㎜이상을 이루며 투명한 재질의 아크릴판을 적용하여 형성하는 것이 바람직하다.
상기 송기관(34)은 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31) 내로 에어가 공급될 수 있도록 형성된 통로로서, 상기 제1격벽(22) 및 제2격벽(32) 상에 각각 설치된다.
상기 송기관(34)에는 상기 기압제어장치(40)로부터 연장된 송기파이프(44)가 일단에 연결된다. 즉, 상기 송기파이프(44)는 상기 제2격벽(32)의 송기관(34)에 연결되어 상기 보조기압실(31) 내에 에어가 공급되도록 설치되고, 상기 제2격벽(32)의 송기관(34)으로부터 연장하여 상기 제1격벽(22)의 송기관(34) 일단에 연결되므로 상기 기압실(21) 내에 에어가 공급가능하도록 서로 구획된 구조로 설치된다.
상기 송기관(34)에는 상기 송기파이프(44)를 따라 이송되는 에어의 공급 여부를 제어할 수 있도록 송기개폐밸브(35a)가 설치된다.
상기 송기개폐밸브(35a)는 일반적으로 간단한 체크밸브나 펌프밸브 등에 사용하는 볼밸브의 구조를 적용하는 것이 바람직하다.
상기 송기관(34)은 내부 한쪽에 설치되고 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)을 향해 에어가 공급만 될 수 있도록 역류방지밸브(35b)가 형성된다. 즉, 상기 역류방지밸브(35b)는 에어의 역류를 방지하도록 한쪽 방향으로만 흐르게 하는 것으로, 상기 송기파이프(44)로부터 이송되는 에어가 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)로 공급되는 것은 가능하되 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)로부터 반대로 흐르고자 하면 즉시 폐쇄되도록 형성된다.
상기 역류방지밸브(35b)는 일반적으로 급기 및 급수장치에 사용하는 다양한 체크밸브의 구조를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 배기관(36)은 상기 제1격벽(22) 및 제2격벽(32) 상에 각각 설치되고, 상기 기압제어장치(40)로부터 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)에 수용된 에어가 배출될 수 있도록 통로역할을 수행한다.
상기 배기관(36)에는 상기 기압제어장치(40)로부터 연장된 배기파이프(46)가 일단에 연결된다. 즉, 상기 배기파이프(46)는 상기 제2격벽(32)의 배기관(36)에 연결되어 상기 보조기압실(31)에 수용된 에어가 배출되도록 설치되고, 상기 제2격벽(32)의 배기관(36)으로부터 연장하여 상기 제1격벽(22)의 배기관(36) 일단에 연결되므로 상기 기압실(21) 내의 에어가 배출가능하도록 구획된 구조로 설치된다.
상기 배기관(36)에는 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)로부터 상기 배기파이프(46)를 따라 에어의 배출 여부를 제어할 수 있도록 배기개폐밸브(37)가 설치된다.
상기 배기개폐밸브(37)는 볼밸브의 구조를 적용하여 사용하는 것이 바람직하다.
상기 제2가압강관(30)의 제2격벽(32) 상에 설치된 송기관(34) 및 배기관(36)에는 각각 3방향밸브(29)가 형성된다. 즉, 상기 3방향밸브(29)는 에어가 다방향으로 흐를 수 있도록 상기 송기관(34) 및 배기관(36)의 한쪽에 각각 설치되는 것으로서, 상기 제2가압강관(30)의 보조기압실(31) 내에 위치한다.
예를 들면, 상기 송기파이프(44)를 따라 상기 송기관(34)으로 이동된 에어는 상기 3방향밸브(29)를 통해 상기 보조기압실(31)로 공급되거나 상기 기압실(21)을 향해 이동공급되고, 상기 3방향밸브(29)로부터 상기 보조기압실(31)의 에어가 배출되거나 상기 기압실(21)에서 이동되는 에어가 상기 배기파이프(46)를 통해 배출될 수 있도록 형성된다.
상기 제1,2가압강관(20)(30)의 제1격벽(22) 및 제2격벽(32)에는 외부로부터 상기 기압실(21)의 작업자가 상호 간에 서로 연락을 주고받을 수 있도록 통신관(24)을 설치하는 것도 가능하다.
상기 통신관(24)은 충분한 길이로 연장된 통신선(25)을 내삽하여 연결되도록 형성되는 것으로서, 상기 제1격벽(22) 및 제2격벽(32) 상에 각각 설치되고 상기 기압실(21) 내에서 굴착작업 중인 작업자와 외부의 작업자가 유선통신가능하도록 형성된다.
상기 제1가압강관(20)의 제1격벽(22)과 상기 제2가압강관(30)의 제2격벽(32) 상에는 각각 배수관(38)이 설치된다.
상기 배수관(38)은 상기 제1가압강관(20) 내에서 작업 중 발생하는 물을 외부로 배출시키는 것으로서, 상기 배수관(38)을 경로하여 배수파이프(58)가 연결되고 상기 배수파이프(58)는 외부에서부터 상기 제1가압강관(20)의 내부까지 연장 형성된다.
상기 배수관(38)에는 상기 기압실(21)로부터 상기 배수파이프(58)를 따라 물의 배출 여부를 제어할 수 있도록 배수개폐밸브(39)가 설치된다.
상기 배수개폐밸브(39)는 상기 송기개폐밸브(35a) 및 배기개폐밸브(37)와 마찬가지로 볼밸브의 구조를 적용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 지상에 설치되고 상기 배수파이프(58)의 한쪽이 연결되어 상기 제1가압강관(20) 내부에 유입된 물이 배출될 수 있도록 상기 배수파이프(58)에 강한 흡입력을 생성시키는 진공흡입장치(50)를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.
상기 진공흡입장치(50)는 상기 제1가압강관(20)으로부터 상기 배수파이프(58)를 따라 흡입된 물을 수용하는 수용부(51)가 형성되고, 상기 수용부(51)에 연결되어 흡입력을 생성시키는 흡입부(53)를 포함하여 이루어진다.
상기 수용부(51)는 상기 배수파이프(58)의 일단에 연결되는 흡입구(51a)와 수용된 물을 배출하는 배출구(51b)가 형성된다.
상기 진공흡입장치(50)의 흡입부(53)는 일반적으로 진공청소기나 진공펌프 등에서 사용하는 다양한 진공발생기의 흡입구조를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.
상기 기압제어장치(40)는 지상에 설치되어 에어를 생성시키고 상기 제1가압강관(20) 및 제2가압강관(30)의 일단에 연결되어 상기 송기파이프(44)를 따라 에어를 송기한다. 또한, 상기 제1가압강관(20)의 기압실(21) 및 상기 제2가압강관(30)의 보조기압실(31)로부터 각각 소정의 에어를 흡입하여 배기시키므로 송기 및 배기가 셋팅된 기압을 이룰 수 있도록 기압을 조절제어한다.
상기 기압제어장치(40)는 상기 송기파이프(44)가 연결설치되어 에어를 공급하는 송기구(41)와, 상기 배기파이프(46)가 연결되어 에어를 흡입하는 배기구(42)를 형성한다.
상기 기압제어장치(40)에는 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 기압을 제어가능하도록 제어판(43)이 설치된다. 즉, 상기 제어판(43)은 작업자의 조작에 따라 기압이 설정되는 것으로서, 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 기압이 낮으면 상기 송기파이프(44)로 에어를 공급하여 기압을 높이고, 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 기압이 높으면 상기 배기파이프(46)에 흡입력을 적용하여 배기하므로 기압을 낮추게 된다.
상기 기압제어장치(40)는 에어를 공급 및 배출하여 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 기압이 항시 1~1.5기압을 이루도록 조절한다.
상기 기압제어장치(40)로부터 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)의 기압을 제어함에는 기압측정게이지(도면에 미도시)를 설치하고 지상과 지중으로부터 작업자들 간의 상호 연락에 의해 작업자로부터 송기개폐밸브(35a) 및 배기개폐밸브(37)를 조절하여 제어하는 것이 가능하고, 상기 제어판(43)의 조작에 의해 자동으로 제어하도록 형성하는 것도 가능하다.
다음으로 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치의 작동관계를 살펴본다.
먼저, 관로를 시공하기 위한 지중의 위치까지 지면을 수직으로 파낸 후 크레인을 사용하여 상기 추진체(10)를 비롯한 상기 제1가압강관(20) 및 제2가압강관(30), 원압장치(15) 등의 각종 시공장비를 지중으로 이동한다.
이후, 상기 추진체(10)를 상기 원압장치(15)의 전방에 설치하고 원압장치(15)로부터 추진체(10)를 전방을 향해 이동하도록 가압하면서 작업자의 굴착작업에 의해 작업을 개시한다.
이때, 상기 추진체(10)를 전방을 향해 가압하여 소정거리를 이동시킨 후에는 상기 제1가압강관(20) 및 제2가압강관(30)을 순차적으로 연결 설치하는 과정을 거친다. 즉, 상기 제1가압강관(20) 및 제2가압강관(30)을 설치하여 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)을 구비하고, 작업자는 상기 기압실(21) 내에서 굴착작업을 계속한다.
여기서, 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)에는 지상에 설치된 기압제어장치(40)로부터 에어가 지속적으로 공급되거나 배출되어 적정기압(1~1.5기압)을 항시 유지하며 굴착작업할 수 있게 된다.
또한, 굴착에 의해 생성되는 토사는 운반수단에 의해 지상으로 운반한다. 이에 따라, 구획된 폐쇄공간을 이루는 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)이 상기 개폐도어(33)를 통해 개방되는데, 이는 상기 기압실(21)을 개방하도록 개폐도어(33)를 열어도 폐쇄된 상기 보조기압실(31)로부터 동일한 기압의 영향을 받으므로 상기 기압실(21) 내의 기압조건에는 아무런 영향을 미치지 못하며, 상기 기압실(21)의 개폐도어(33)를 닫은 후 상기 보조기압실(31)의 개폐도어(33)를 개방하여 굴착한 토사를 이동한다.
이때, 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)로 에어를 공급함에는 상기 기압제어장치(40)로부터 송기파이프(44)를 따라 상기 송기관(34)을 거쳐 공급되고, 상기 기압실(21) 및 보조기압실(31)에서 에어를 배출함에는 상기 기압제어장치(40)로부터 흡입력이 상기 배기파이프(46)에 생성되므로 상기 배기관(36)을 거쳐 에어를 배출한다.
반면, 작업 중 상기 기압실(21) 내로 물이 유입되면 상기 진공흡입장치(50)로부터 상기 배수파이프(58)에 흡입력이 가해 상기 배수관(38)을 거쳐 물을 배수한다.
이와 같이 굴착작업은 계속해서 전방을 향해 이동되며 상기 제2가압강관(30)의 후방에는 추진관(60)을 지속적으로 연결설치하면서 관로를 형성토록 시공한다.
즉, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치에 의하면,관로를 시공하는 굴착작업이 이루어지는 지중의 작업공간에 외부로부터 차단된 공간을 이루고 작업공간이 일정한 기압조건을 이루도록 구성하므로, 굴착작업 중에 동일한 기압조건이 항시 적용되어 관로 내부에 물이 유입되는 현상을 최소화하고, 관로 시공중에 발생할 수 있는 지반침하현상을 사전에 방지하여 작업자의 안전성은 물론 편의성을 도모하는 것이 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명은 관로 시공시 작업공간의 기압을 항상 동일하게 유지하므로 원압장치에 의해 관로가 시동되는 압입방향을 향한 가압 직진성이 증진됨은 물론 항시 높은 직진성을 유지하여 용이한 굴착작업이 가능하고, 정밀한 시공 및 시공효율을 극대화하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명에 따른 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.
10 : 추진체 11 : 굴착커터 15 : 원압장치
20 : 제1가압강관 21 : 기압실 22 : 제1격벽
24 : 통신관 25 : 통신선 29 : 3방향밸브
30 :제2가압강관 31 : 보조기압실 32 : 제2격벽
33 : 개폐도어 33a : 투시창 34 : 송기관
35a : 송기개폐밸브 35b : 역류방지밸브 36 : 배기관
37 : 배기개폐밸브 38 : 배수관 39 : 배수개폐밸브
40 : 기압제어장치 41 : 송기구 42 : 배기구
43 : 제어판 44 : 송기파이프 46 : 배기파이프
50 : 진공흡입장치 51 : 수용부 52a : 흡입구
52b : 배출구 53 : 흡입부 58 : 배수파이프
60 : 추진관

Claims (8)

  1. 후방에 고정설치된 원압장치로부터 추진력이 전달되어 지중에 관로를 형성토록 굴착하는 강관압입 추진장치에 있어서,
    지중의 굴착면에 접촉하도록 전방에 위치하고 앞쪽 선단에 굴착커터가 설치되어 전방을 향해 굴착하는 추진체와;
    상기 추진체의 후방에 결합 설치되고 내부기압을 지중의 기압상태로 유지할 수 있도록 에어가 공급 및 배출되는 기압실이 형성되며, 상기 기압실을 외부로부터 폐쇄하도록 후방에 제1격벽이 형성되는 제1가압강관과;
    상기 제1가압강관의 후방에 연장하여 결합 설치되고 지속적으로 에어가 공급 및 배출되어 상기 기압실과 동일한 기압상태를 유지하는 보조기압실이 형성되며, 상기 보조기압실을 외부로부터 구획하여 폐쇄된 공간을 이루도록 제2격벽이 형성되는 제2가압강관과;
    지상에 설치되고 상기 제1,2가압강관의 일단에 연결되어 에어를 송기하거나 배기시키므로 상기 기압실 및 보조기압실의 기압을 조절제어하는 기압제어장치;를 포함하여 구성되되,
    상기 제1격벽 및 제2격벽에는 상기 기압실 및 보조기압실을 각각 여닫을 수 있도록 형성되는 개폐도어가 형성되며,
    상기 제1,2가압강관의 제1격벽 및 제2격벽에는 외부로부터 상기 기압실의 작업자가 상호 간에 서로 연락을 주고받을 수 있도록 통신선이 연결되는 통신관과, 제1가압강관 내에서 작업중 발생하는 물을 배출시키기 위한 배수파이프로 연결되는 배수관이 형성되고,
    지상에 설치되어 상기 배수파이프와 연결되어 제1가압강관 내부에 유입된 물을 상기 배수파이프로 배출될 수 있도록 흡입력을 생성시키는 진공흡입장치를 포함하여 구성되며,
    상기 기압제어장치는 에어를 공급 및 배출하여 상기 기압실 및 보조기압실의 기압이 항시 1~1.5기압을 이루도록 조절하는 것을 특징으로 하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1,2가압강관은, 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 송기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실 내로 에어를 공급하며 송기개폐밸브가 설치되는 송기관과, 상기 제1격벽 및 제2격벽 상에 각각 설치되고 상기 기압제어장치의 배기파이프가 일단에 연결되어 상기 기압실 및 보조기압실의 에어를 배출하며 배기개폐밸브가 설치되는 배기관을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 송기관은, 내부 한쪽에 설치되고 상기 기압실 및 보조기압실을 향해 에어가 공급만 될 수 있도록 형성되는 역류방지밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2가압강관의 송기관 및 배기관 한쪽에 각각 설치되고 에어가 다방향으로 흐를 수 있도록 형성되는 3방향밸브를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 기압조절이 가능한 강관압입 추진장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
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