KR101089665B1 - 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치와 이를 이용한 그라우팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상층 오염지하수 유입에 의해 수질이 오염된 지하수 심정에 대하여 수질개선복구를 위해 심정 내부에 삽입 설치된 내부 케이싱을 절단하고 난 후 절단된 상, 하단 내부케이싱의 중심이 서로 맞지 않은 상태를 상호 구심점이 일치할 수 있도록 함으로써 심정 펌프와 양수파이프등 양수시설물의 설치와 인양을 용이하게 함은 물론 하단 내부케이싱의 외주연과 지하수 심정 공벽 사이에 팩킹을 삽입한 후 그라우팅을 시행하도록 한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치와 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는 절단된 상, 하단 내부케이싱과 심정 공벽 사이에 쐐기봉을 이용하여 쐐기를 삽입하여 상, 하단 내부케이싱의 중심을 서로 일치할 수 있도록 하고, 중심이 일치된 하단 내부케이싱과 심정 공벽사이에 차폐용 링팩킹을 삽입한 후 그 상단에서부터 하단 내부케이싱 절단면까지 그라우팅액을 주입하여 경화시키도록 한다. 그후 양수시험을 위한 예비팩커를 하단 내부케이싱 내주면측에 예비팩커의 팽창튜브 외주면이 닿도록 설치하여 양수시험이 가능하게 한 것이다.

지하수 심정, 내부케이싱, 예비팩커, 팩킹, 쐐기체, 차수벽

Description

지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치와 이를 이용한 그라우팅 방법{omitted}

본 발명은 상층 오염지하수 유입에 의해 수질이 오염된 지하수 심정에 대하여 수질개선복구를 위해 심정 내부에 삽입 설치된 내부 케이싱을 절단하고 난 후 절단된 상, 하단 내부케이싱의 중심이 서로 맞지 않은 상태를 상호 구심점이 일치할 수 있도록 함으로써 심정 펌프와 양수파이프등 양수시설물의 설치와 인양을 용이하게 함은 물론 하단 내부케이싱의 외주연과 지하수 심정 공벽 사이에 팩킹을 삽입한 후 그라우팅을 시행하도록 한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치와 이를 이용한 그라우팅 방법에 관한 것이다.

보다 상세하게는 절단된 상, 하단 내부케이싱과 심정 공벽 사이에 쐐기봉을 이용하여 쐐기를 삽입하여 상, 하단 내부케이싱의 중심을 서로 일치할 수 있도록 하고, 중심이 일치된 하단 내부케이싱과 심정 공벽사이에 차폐용 링팩킹을 삽입한 후 그 상단에서부터 하단 내부케이싱 절단면까지 그라우팅액을 주입하여 경화시키도록 한다. 그 후 양수시험을 위한 예비팩커를 하단 내부케이싱 내주면측에 예비팩커의 팽창튜브 외주면이 닿도록 설치하여 양수시험이 가능하게 한 것이다.

즉, 종래 절단된 상,하단 내부케이싱의 공간에 형성된 심정 공벽에 설치하였 던 양수시험용 예비팩커를 하단 내부케이싱 안쪽에 설치가 가능하도록 하기 위해 상,하단 내부케이싱의 중심을 상호 일치시킨 후 하단 내부케이싱의 외주면과 심정 공벽사이를 그라우팅할 수 있도록 한 것이다. 물론, 양수시험이 성공적으로 종결되면 절단된 후 중심맞춤이 된 상태인 상단 내부케이싱과 심정 공벽사이에 그라우팅액을 주입하되 하단에서부터 채워 올라 올 수 있도록 작업함으로써 오염된 상층 지하수가 지하수 심정 내부로 유입되지 않도록 진행될 수 있도록 한 것이다.

지하수(地下水: groundwater)라 함은 지하의 지층이나 암석사이의 빈틈을 채우고 있거나 흐르는 물을 말하는 것으로, 현대에 이르러 산업화가 진척됨에 따라 환경오염이 심화되고, 토양의 오염이 심각해 짐으로써 자연히 토양층을 투과하여 형성되는 지하수 역시 그 오염 율이 날로 증가되어 가고 있는 추세이다. 지층은 통상적으로 일반 흙과 모래등으로 구성된 토사층과 지하수의 투수율이 그나마 높은 풍화암층, 그리고 불투수층이라 할 수 있는 연암층과 보통암, 경암층 순으로 구성되어 있다. 연암층 이하 층에 형성된 암반대수층 지하수는 지층 상부의 토사층이나 풍화암층으로부터의 오염된 지하수의 영향을 받지 않고 있어 맑고 깨끗한 수질상태를 유지하고 있게 된다. 그러나 토사층과 풍화암층은 지표상부로부터 유입하는 각종 오염물질로부터 일부 여과의 기능은 가능하다 하겠으나 투수중 자연정화의 시간이 짧고 토사층이나 풍화암층이 오염되어 있을 경우 이 공간을 흐르는 지하수 역시 함께 오염될 수 밖에 없는 상황이 발생된다.

지하수 개발과정에서는 당연히 토사층과 풍화암층을 천공하게 되고 이러한 천공되는 구간은 이어서 연암층과 보통암,경암층을 관통하여 구성되어지게 된다. 결과적으로 오염에 취약하거나 오염되어 있는 지하수는 아무런 저항이나 여과 수단없이 자연스럽게 오염되지 않은 암반대수층의 지하수에 혼입되어지게 되고 암반대수층 지하수오염의 주요 요인이 되어왔다. 따라서, 지하수 개발과정에서 암반대수층의 지하수를 이러한 오염된 상층 지하수로부터 어떻게 보호하며 유입을 차단할 것인가가 지금까지의 지표하부보호벽 구성의 주요 목적이며 연구과제라 할 수 있었다

더구나 근래 들어 소득수준의 향상과 야외 레져 및 여행의 증가들로 인해 청결한 음용수에 대한 관심이 더욱 고조되고 있으며, 그 소요의 절대량이 암반지하수를 통해 공급되어지고 있다.

반면에, 유류, 노로바이러스, 일반세균 및 대장균등 지하수 오염에 따른 각종 사고로 인해 지하수 오염문제는 중요한 사회 문제화가 되고 있어 이에 따른 사회적 반향의 심각성과 지하수 오염 비율의 상승등은 지하수 오염방지기술의 개발에 대한 그 필요성을 더욱 강하게 갖게 되는 요인이 되고 있고 오염되지 않은 지하수를 개발하는 장치와 방법에 대한 연구가 심화되고 있는 실정임은 물론이거니와 지하수 개발과정에서 이러한 지하수 오염방지장치에 대해 당연한 시설 적용을 계획하거나 이를 법제화를 통해 강제하여야만 하는 시점에 까지 도래하고 있는 것으로 전망되고 있다.

더욱이 이미 오염이 진행된 지하수 심정의 경우 조사결과의 대다수가 오염방지시설이 전혀 되어 있지 않거나 부실한 오염방지장치의 설치, 또는 노후화에 따른 기능상실에 의해 상층 오염지하수가 아무런 저항없이 지하수 심정 내부로 유입되어 암반대수층 지하수와 혼합되어 양수됨으로 기인하고 있음이 발견되고 있다. 그러나 이렇게 오염된 지하수 심정의 수질을 개선 복구하기 위한 기술확보에는 여러 어려움이 산재되어 있다.

가장 어려운 문제 중 하나는 지하수 심정의 수중모터펌프와 양수파이프등 양수시설물을 심정 공벽의 함몰사고로부터 보호하고 균일한 지하수 유입을 유도하기 위해 설치되는 내부케이싱(통상적으로 PVC파이프로 구성되며 암반대수층 지하수가 유입되는 부근에는 스트레이너 기능을 할 수 있도록 유공관으로 설치하게 된다)을 모두 외부로 인발하여 제거하는 공정을 시행하는 것이었다.

이렇게 시행하는 이유는 심정 공벽을 나공벽 상태로 확보한 상태에서 오염지하수의 유입위치와 암반대수층 지하수의 유입위치를 확인하고 양수시험용 예비팩커를 심정 공벽에 직접 설치하여 오염지하수의 양수량과 암반대수층의 양수량을 각각 구분하여 채수할 수 있도록 하여 수질개선복구의 가능여부를 판단하기 위해서이다.

이에 따라 어느 누구나 손쉽고 간편하게 설치와 시공을 시행할 수 있는 보편적인 기술의 등장 필요성은 필연적이라 할 수 있다 할 것이다.

문제는 내부케이싱을 인발하고자 하나 내부케이싱과 심정 공벽 사이에 시메트액을 부어 넣어 고착이 되어 있거나 통상적으로 지하수 심정이 많은 만곡형태로 되어 있어 내부케이싱과 심정 공벽 사이에 큰 마찰력이 존재하고 있고 더욱이 내부케이싱과 심정 공벽 사이에 콩자갈을 충진한 경우들이 많아 인발 자체가 불가능하거나 어려운 경우가 많다는 것이다.

본 발명인은 이러한 문제를 해결하기 위해 이미 특허 제0848395호(특허명칭:지하수 심도 구간별 채수를 위한 내부케이싱 절단장치 및 이를 이용한 지하수 심도 구간별 채수방법)출원 등록한 바 있으며 현장에서의 성공적인 기술접목을 시행하고 있는 중에 있다.

그러나 이러한 장치와 방법을 현장에 적용함에 있어 절단된 내부케이싱이 상단과 하단으로 분리됨과 동시에 만곡된 지하수 심정의 특성으로 인해 상, 하단 내부케이싱이 서로 중심이 틀어지게 되어 양수시설물의 설치와 인양이 불편한 문제가 발생되곤 하였으며, 절단되어 확보된 심정공벽에 심도구간별 양수를 위한 예비팩커를 설치하는 경우에도 제한된 심정공벽의 표면이 평탄하지 않고 거친 경우가 많아 예비팩커를 설치한 경우에도 예비팩커의 팽창튜브와 심정공벽사이에 완벽한 접촉이 어려워 누수가 발생하는 등 안정되고 정확한 양수시험에 어려움이 존재할 수 밖에 없었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로,

지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤이 가능하도록 중심맞춤장치를 설치하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱을 각각 중심을 일치시켜 고정하고 상, 하단내부케이싱과 심정공벽 사이에 쐐기봉을 이용하여 쐐기를 삽입할 수 있도록 하여 중심맞춤상태가 지속적으로 유지될 수 있도록 하며,

중심맞춤 상태에서 하단내부케이싱 외주연과 심정 공벽 사이에 누출이 없도 록 차폐한 상태에서 그라우팅을 시행하는 기술을 확보하는데 목적이 있다. 또한 중심맞춤상태에서 하단내부케이싱 내부에 예비팩커를 설치하여 양수시험이 가능한 형태의 구성을 완성할 수 있도록 하는데 본 발명의 목적이 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치는,

지하수 심정의 절단된 상단과 하단의 내부케이싱 내부에 삽입되어 중심맞춤이 가능하도록 설치되는 중심맞춤장치와;

중심맞춤장치의 가이드판 사이를 이용하여 삽입할 수 있도록 연장관에 굴곡부를 갖게 구성된 쐐기봉과;

내부케이싱 외주면관 지하수 심정 공벽면 사이에 쐐기봉에 의해 삽입되어 내부케이싱의 구심점과 지하수 심정 구심점이 일치 또는 근접될 수 있도록 지지해 주는 쐐기체와;

지하수 심정 내부에서의 작업 과정을 관찰할 수 있도록 구성된 수중카메라장치로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 방법은,

연결된 내부케이싱 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱을 절단하여 지하수 심정의 공벽을 노출시키는 공정과;

절단된 내부케이싱의 내부에 중심맞춤장치를 삽입하여 상단내부케이싱과 하 단내부케이싱의 구심점을 지하수 심정 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

쐐기체가 장착된 쐐기봉을 내부케이싱 내부로 삽입하여 쐐기체를 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 중심 맞춤 상태를 고정시키는 공정으로 이루진 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치를 이용한 그라우팅 방법은,

연결된 내부케이싱 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱을 절단하여 지하수 심정의 공벽을 노출시키는 공정과;

절단된 내부케이싱의 내부에 중심맞춤장치를 삽입하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 구심점을 지하수 심정 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

쐐기체가 장착된 쐐기봉을 내부케이싱 내부로 삽입하여 쐐기체를 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 중심 맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 팩킹을 삽입하여 차폐하는 공정과;

그라우팅 주입 튜브를 이용하여 그라우팅재를 하단 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입된 팩킹 상단에 주입하여 차수벽을 형성시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 차수벽 형성이 완료된 상태에서 하단 내부케이싱 내부에 예비팩커를 설치하여 양수시험을 시행하는 방법은,

연결된 내부케이싱 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱을 절단하여 지하수 심정의 공벽을 노출시키는 공정과;

절단된 내부케이싱의 내부에 중심맞춤장치를 삽입하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 구심점을 지하수 심정 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

쐐기체가 장착된 쐐기봉을 내부케이싱 내부로 삽입하여 쐐기체를 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 중심 맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 팩킹을 삽입하여 차폐하는 공정과;

그라우팅 주입 튜브를 이용하여 그라우팅재를 하단 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입된 팩킹 상단에 주입하여 차수벽을 형성시키는 공정과;

차수벽 형성이 완료된 상태에서 하단 내부케이싱 내부에 예비팩커를 설치하여 양수시험을 하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치를 이용한 그라우팅 방법은,

그라우팅 주입 튜브를 이용하여 그라우팅재를 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽 사이에 삽입된 팩킹 상단에 주입하여 차수벽을 형성시키는 공정과;

중심맞춤이 된 상단 내부케이싱과 하단 내부케이싱 내주면에 각각 삽입되어 차폐가 가능한 2단 그라우팅용 팩커를 설치하는 공정과;

2단그라우팅팩커에 그라우팅액을 주입하여 그라우팅액이 2단그라우팅팩커 주입구를 통해 상단 내부케이싱 외주연과 지하수 심정 공벽사이로 주입되어 하단에서부터 차올라와 차수벽을 형성시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치 이를 이용한 그라우팅 방법에 의하면,

종래 절단된 상단내부케이싱과 하단내부케이싱의 중심이 이탈되어 양수시설물의 설치와 인양이 어려움은 물론 양수시험용 예비팩커의 운용에도 어려움이 있었던 반면 중심맞춤이 가능하게 되어 이러한 불편이 해소될 수 있는 효과가 있다. 또한, 하단내부케이싱과 심정공벽 사이의 그라우팅이 완성되어 차수벽이 형성됨으로써 매끄럽고 평탄한 내부케이싱 내주면과 예비팩커의 팽창튜브가 접촉되어 차폐가 이루어짐으로써 누설없는 상태에서 양수시험이 이루어질 수 있어 정확한 시험분석이 가능하게 되는 효과를 갖게 된다.

더욱이 하단내부케이싱에 완성된 차수벽을 기준으로 상단내부케이싱의 외주연과 지하수 심정 공벽사이를 그라우팅액으로 하단부터 충진시켜 차수벽을 형성시킬 수 있는 기술이 확보될 수 있어 수질이 오염된 지하수 관정의 수질개선 복구 공정이 단순화 되어 효율적이고 공기단축 효과가 높은 우수한 지하수 오염방지 기술의 취득 효과가 있다 하겠다.

본 발명의 목적 달성을 위한 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 생산자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

발명에 적용된 지하수 심정의 지표하부보호벽 구성을 위한 압축팩커용 안전잠금장치는 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 구성되는 것이다.

먼저, 본 발명의 기술적 구성의 특징은

지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치를 발명한 것으로서,

지하수 심정(1)의 절단된 상단과 하단의 내부케이싱(7a),(7b) 내부에 삽입되어 중심맞춤이 가능하도록 설치되는 중심맞춤장치(70)와;

중심맞춤장치(70)의 가이드판(73) 사이를 이용하여 삽입할 수 있도록 연장관에 굴곡부를 갖게 구성된 쐐기봉(34),(35)과;

내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽면 사이에 쐐기봉(34),(35)에 의해 삽입되어 내부케이싱(7)의 구심점과 지하수 심정(1) 구심점이 일치 또는 근접될 수 있도록 지지해 주는 쐐기체(30)와;

지하수 심정(1) 내부에서의 작업 과정을 관찰할 수 있도록 구성된 수중카메라(40)로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

이하 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명하면,

일반적인 지하수 심정(1)은 도1에서와 같이 굴착된 지하수 심정(1) 내부에는 내부케이싱(7)과 지하수의 유입을 도와주도록 형성된 유공관(8)이 삽입 설치되고 그 내부에 수중모터펌프(2)가 양수파이프(6)가 설치되어 지하수(9)를 사용처로 양수할 수 있도록 구성되어 있다. 상층오염지하수(4)의 유입에 의한 암반지하수(3)의 오염을 방지하기 위해 케이싱(5)의 외부로 일정한 두께로 차수벽이 구성되어지게 된다.

한편, 본 발명을 구성하기 위한 전제된 기술은 이미 특허 제10-0848395호(특허명칭:지하수 심도 구간별 채수를 위한 내부케이싱 절단장치 및 이를 이용한 지하수 심도 구간별 채수방법)에서 상세히 설명된 바 있다.

물론, 절단장치를 이용하여 횡방향으로 절단한 후 내부케이싱을 인발하여 절단된 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b) 사이의 간격을 넓혀서 지하수 심정공벽의 간격을 넓힐 수도 있으며 또는 횡방향과 종방향으로 절단을 반복하여 발생된 칩(CHIP)을 제거하고 작업을 마친 다음 상단내부케이싱(7a)을 지상에서 압박을 가하여 절단된 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b) 사이의 간격을 중심맞춤된 상태에서 좁히거나 또는 결합시킬 수도 있다 하겠다.

지하수 심정(1)의 절단된 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 내부에 삽입되어 중심맞춤이 가능하도록 설치되는 중심맞춤장치(70)는,

지상에서부터 연장파이프(75) 하단에 연결소켓(74)과 결합되어 지하수 심정(1) 내부로 삽입되어 지게 된다. 연장파이프(75)는 대체적으로 연장파이프(75)에 고정한 나사소켓(미도시)에 의해 깊이에 따라 계속 연결하여 깊이에 따라 조절하여 설치할 수 있게 되어 있다.

중심맞춤장치(70) 몸체의 실시예 1로서는,

통상 아래쪽 경사면의 길이는 길게 하고 위쪽 경사면의 길이는 짧게 형성된 삼각형태 또는 반타원형태로 제단된 가이드판재(72)를 3매 또는 4매를 지지봉(71)의 외주면에 균등 분배하여 부착하도록 하여 하단맞춤부(91)와 상단맞춤부(92)로 각각 형성되어 2단으로 구성한 것이다. 가이드판재(72)의 가장 넓은 외곽을 이은 원주의 직경은 내부케이싱의 내경보다는 작게 하되 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심이 일치 또는 근접될 수 있는 크기로 결정하게 된다.

하단맞춤부(91)와 상단맞춤부(92)와 사이는 일정한 간격을 두도록 하였고 이 간격은 통상 절단된 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 절단된 간격과 근접되도록 하였다.

또한, 중심맞춤장치(70)에는 걸림판(73)을 구성하여 하단맞춤부(91)가 하단내부케이싱(7b)을 통과하게 되면 하단맞춤부(91) 상부가 더 이상 삽입되지 않고 멈출 수 있도록 기능할 수 있게 하였다. 이러한 기능을 할 수 있도록 하기 위해 하단맞춤부(91)의 가이드 판재(72)와 걸림판(73) 사이에는 압축스프링(93)을 결합하여 중심맞춤장치(70)를 설치하게 될 때 상단내부케이싱(7a)의 내부에서는 걸림없이 삽입이 디어지게 되나 절단된 부분에 도달하게 되면 걸림판(73)이 펼쳐져서 하단내부케이싱(7b)의 선단에 걸쳐질 수 있도록 하였다. 물론 걸림판(73)이 결합된 지지봉(71)에는 걸림판(73)이 과도히 상부방향으로 젖혀지지 않도록 걸림턱(미도시)을 구 성할 수도 있다.

이렇게 구성된 중심맞춤장치(70)를 절단된 상태의 상,하단 내부케이싱(7a, 7b) 내부에 삽입하여 내리게 되면 절단되어 각 구심점이 어긋난 상태에 있는 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 내부를 창끝처럼 뾰쪽한 하단맞춤부(91)의 끝 부분이 먼저 하단내부케이싱(7b)의 내부로 삽입되어지게 되고 이때 상단맞춤부(92)는 이미 상단내부케이싱(7a) 중심에 있게 된 상태이기 때문에 중심맞춤장치(70)의 삽입이 지속되어 갈수록 하단맞춤부(91)의 가이드판재(72)가 하단내부케이싱(7b)의 내부에서 상단내부케이싱(7a)의 중심에 일치하는 방향으로 하단내부케이싱(7b)의 중심을 이동시켜 나가게 되어 결과적으로 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심이 일치 또는 근접하게 되어진다.

물론 이 과정에서 중심맞춤장치(70)의 하단맞춤부(91)와 상단맞춤부(92)를 연결하여 일체로 구성되도록 한 지지봉(71)이 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심이 일치 또는 근접된 상태를 지탱하여 주게 된다. 물론, 이때 걸림판(73)은 하단맞춤부(91) 상부가 더 이상 삽입되지 않고 멈출 수 있도록 도와주게 된다.

중심맞춤장치(70) 몸체의 한 실시예 2로서는,

중심맞춤장치(70)는 중공된 원통형 지지파이프(77)의 외주연에 팽창튜브(79)를 설치하고 지지파이프(77)와 연결된 레그(44)에 유압 또는 공기압으로 작동되는 실린더(76)를 장치하게 된다. 실린더(76)는 스핀들(78)이 4방향으로 작동될 수 있도록 구성되어지게 한다. 물론, 실린더(76)를 레그(44)의 중심선과 일치하도록 수 직으로 설치하고 스핀들에는 수축과 팽창이 가능하도록 일명 쟈키부(미도시)를 형성하여 스핀들의 길이가 길어지면 쟈키부의 외경이 작아지고 스핀들의 길이가 짧아지면 쟈키부의 외경이 커지도록 구성하여 동일한 효과를 얻게 할 수도 있다.

이렇게 구성된 실시예 2를 운용하게 되면,

중심맞춤장치(70)를 하단내부케이싱(7b), 또는 상단내부케이싱(7a) 내부에 삽입하여 설치한 후 지지파이프(77)의 팽창튜브(79)를 팽창시켜 지지파이프(77)를 팽창튜브(79)의 팽창력을 이용하여 하단내부케이싱(7b), 또는 상단내부케이싱(7a) 내부에 고정시키게 된다. 그후 유압 도는 공기압을 이용하여 실린더(76)의 길이 값을 짧게 변화시키게 되면 쟈키부(미도시)의 굴절되는 모서리는 지하수 심정(1)의 나 공벽(20)에 접촉하게 되면서 쟈기부(미도시)의 모서리를 연결하는 원주의 직경이 점점 커지게 되어 그 힘은 상단 내부케이싱(7a) 또는 하단내부케이싱(7b)의 중심이 지하수 심정(1) 중심에 일치 또는 근접하도록 이동시킬 수 있게 된다.

물론, 실린더를 지지파이프(77)와 연결된 레그(44)에 스핀들(78)이 4개 방향으로 작동될 수 있도록 부착하게 되는 경우에는 유압 또는 공기압을 작동시켜 스핀들(78)의 길이방향을 길게 하는 경우 동일한 효과를 구현할 수 있다.

이렇게 중심맞춤장치(70)를 이용하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤이 완료되어져 지탱이 되어 있는 상태에서 지상에서 연장관(33)를 각각 결합소켓(36)을 이용하여 연장하고, 중심맞춤장치(70)의 가이드판(72) 사이를 이용하여 쐐기봉(34)을 내려 상단내부케이싱(7a) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이, 그리고 하단내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 각각 쐐기체 (30)를 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤이 고정될 수 있도록 한다.

쐐기봉(34)의 실시예 1은,

연결대(33)가 지상에서부터 연결되어 중심맞춤장치(70)가 설치되고 절단되어 있는 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b) 위치까지 내려진 상태에서 끝부분이 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 외주연과 지하수 심정 공벽 사이에 위치할 수 있도록 굴절된 형태로 제작되며 최 하단에는 쐐기체(30)를 삽입할 수 있도록 사각봉 형태 또는 원형봉 형태로 구성하였다.

특히 상단내부케이싱(7a)의 외주연에 삽입되는 쐐기봉(34)은 낚시바늘과 같은 U자형으로 끝부분이 굴곡되도록 하여 쐐기체(30)의 삽입이 용이하도록 하였다.

쐐기봉(34)에 삽입되는 쐐기체(30)는 합성수지 또는 내부식성 금속, 또는 목재로 가공된 제품이며 화살촉처럼 날비늘이 한 방향으로만 설치되어 삽입은 용이하나 쉽게 빠지지는 않도록 형태를 구성하였다. 물론, 쐐기체(30) 중심부는 홀(99)을 가공하여 쐐기봉(34),(35)의 선단부가 삽입이 될 수 있도록 구성하여 작업 편의성을 높힐 수 있도록 하였다.

쐐기봉(34)의 실시예 2는,

격발장치(미도시)를 이용하여 쐐기봉(34)에 끼운 쐐기체(30)를 상단, 하단내부케이싱(7a),(7b)의 외주연에 깊숙이 삽입하는 방법이다. 격발장치(미도시)는 지상에서의 조정을 통해 전기적인 신호나 일반적인 당김줄을 이용하여 스프링의 힘을 이용하거나 또는 화약을 이용하는 방식이 있을 수 있다.

중심맞춤장치(70) 또는 쐐기봉(34)에 고정 설치되는 수중카메라(40)는 중심맞춤장치(70) 또는 쐐기봉(34)이 계획된 위치에서 정상적으로 적합하게 작동되거나 위치하게 되는지의 여부를 확인하고 조정할 수 있도록 제반 영상을 지상의 작업자에게 전달할 수 있도록 하기 위해 시설되며 지상까지 연결되는 신호선(41)과 영상모니터(미도시)가 세트로 구성되어 운용되어지게 된다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치를 이용한 그라우팅 방법은,

연결된 내부케이싱(7) 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱을 절단하여 지하수 심정의 공벽을 노출시키는 공정과;

절단된 내부케이싱의 내부에 중심맞춤장치(70)를 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 구심점을 지하수 심정(1) 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

쐐기체(30)가 장착된 쐐기봉(34),(35)을 내부케이싱(7) 내부로 삽입하여 쐐기체(30)를 내부케이싱(7) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 팩킹(60)을 삽입하여 차폐하는 공정과;

그라우팅 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 그라우팅 차수벽(50)을 형성시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하고 있다.

차수벽(50) 시행을 위해 설치되는 팩킹(60)은 통상 수질오염을 유발하지 않도록 실리콘 고무를 재질로 하여 제작되어 지게 되며 삽입의 용이성을 고려하여 발포실리콘고무를 사용하게 된다. 물론 수팽창제재로 제조된 수팽창고무로 된 팩킹(60)을 적용함으로써 차폐의 효과를 높힐 수도 있다. 팩킹(60)은 원형의 링 형태로 투입되어 지게 되며 쐐기봉(34)을 이용하여 하단내부케이싱(7b)에 기 삽입되어 있는 쐐기체(30) 상부까지 깊숙이 삽입이 이루어지게 된다.

차수벽(50)을 위한 그라우팅제재는 통상 속경성시멘트액을 주입하게 되며 에폭시 또는 우레탄계열의 이액속경 혼합제재를 이용할 수 도 있다. 물론 시간적인 여유가 많을 경우에는 일반적인 경화시간을 가지고 있는 시멘트액등을 이용할 수도 있음은 물론이다. 그라우팅제재의 주입은 통상 지상에서 그라우팅액 주입펌프(미도시)를 가동하여 강제적인 주입방법을 택하게 되며 주입튜브(51)의 선단은 쐐기봉(34)의 끝부분과 같이 하단내부케이싱(7b)의 외주연과 지하수 심정(1) 공벽사이에 주입튜브(51)의 주입구가 위치될 수 있도록 굴곡부를 형성하게 하였다.

또한, 차수벽(50) 형성이 완료된 상태에서 하단 내부케이싱(7b) 내부에 예비팩커(11)를 설치하여 양수시험을 시행하는 방법은,

연결된 내부케이싱(7) 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱(7)을 절단하여 지하수 심정(1)의 공벽을 노출시키는 공정과;

절단된 내부케이싱(7)의 내부에 중심맞춤장치(70)를 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 구심점을 지하수 심정(1) 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

쐐기체(30)가 장착된 쐐기봉(34),(35)에 쐐기체(30)를 장전하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 팩킹(60)을 삽입하여 차폐하는 공정과;

그라우팅용 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 하단 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 차수벽(50)을 형성시키는 공정을 모두 완성시킨 상태에서,

하단 내부케이싱(7b) 내부에 예비팩커(11)를 설치하여 양수시험을 시행하는 것이다.

예비팩커(11)의 형태에 대하여는, 이미 특허 제10-0848395호(특허명칭:지하수 심도 구간별 채수를 위한 내부케이싱 절단장치 및 이를 이용한 지하수 심도 구간별 채수방법)에서 상세히 설명된 바 있으며, 대체적으로 중공된 파이프 지지체(100)의 외주연에 팽창튜브(10)가 설치되며 파이프 지지체(100) 내부에는 지하수(9)가 양수될 수 있도록 양수관(6a)이 구성되어 양수파이프(6)와 연결되어지게 된다. 또한, 양수파이프(6) 하단에 연결설치된 수중모터펌프(2)를 가동시키기 위한 동력전선(미도시)과 신호선(미도시)이 관통하여 누수 현상없도록 설치되어지게 된다.

이렇게 구성된 예비팩커(11)를 이용하여 양수시험을 하게 되면,

중공된 파이프 지지체(100)의 외주연에 팽창튜브(10)를 설치하여 압축공기를 주입하게 되면 팽창튜브(10)가 팽창하여 파이프지지체(100)와 지하수 심정(1) 공벽 사이를 차폐하게 된다. 수중모터펌프(2)를 가동하게 되면 예비팩커(11)가 설치된 깊이를 경계로 하여 하단 내부케이싱(7b)이 설치된 대수층의 지하수(9)만을 양수할 수 있게 된다.

종래 특허 제0848395호(특허명칭:지하수 심도 구간별 채수를 위한 내부케이싱 절단장치 및 이를 이용한 지하수 심도 구간별 채수방법)에서는 예비팩커(11)가 절단된 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b) 사이에 형성된 지하수 심정(1)의 나 공벽(20) 벽체에 예비팩커(11)의 팽창튜브(10)가 위치하게 되어 굴착과정에서 형성된 지하수 심정(1)의 공벽(20)면의 평탄하지 않은 특성으로 인해 누수등의 발생에 따른 측정의 오류가 발생되는 문제가 있었다.

반면에 본 발명에서는 예비팩커(11)의 설치 위치가 차수벽이 형성된 하단내부케이싱(7b)의 안쪽에 설치되어지게 됨으로써 스테인레스강관 또는 합성수지재질로 제작된 내부케이싱(7)의 특성상 팽창튜브(10)가 접촉되는 면은 극히 평탄하고 고은면으로 구성되어지게 되어 팽창튜브(10)의 접촉성이 크게 향상되어지게 되고 누수없는 양수시험을 통해 더욱 정확한 계량수치의 확보가 가능하게 되었다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤장치(70)를 이용하여 양수시험을 마친 지하수 심정에 대하여 그라우팅을 시행하는 방법은,

그라우팅 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1)의 공벽(20) 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 차수벽(50)을 형성시킨 상태에서,

중심맞춤이 된 상단 내부케이싱(7a)과 하단 내부케이싱(7b) 내주면에 각각 삽입되어 차폐가 가능한 2단 그라우팅용 팩커(110)를 설치하는 공정과;

2단그라우팅팩커(110)에 그라우팅액을 주입하여 그라우팅액이 2단그라우팅팩커(110) 주입구를 통해 상단 내부케이싱(7a) 외주연과 지하수 심정(1)의 공벽(20)사이로 주입되어 하단에서부터 차올라와 차수벽(50)을 형성시키는 공정으로 이루어지도록 하였다.

2단 그라우팅팩커(110)는 통상적으로 시판 또는 사용되는 그라우팅팩커로서 지지파이프(117)의 상단과 하단에 각각 팽창튜브(115),(116)를 설치하고 상,하단 팽창튜브(115),(116)가 설치된 중간부에 그라우팅액 주입을 위한 주입구(112)를 형성한 것이다. 2단 그라우팅팩커(110)의 지상까지의 연결은 그라우팅액 주입을 위한 주입용파이프(120) 또는 주입호스로 연결 구성된다. 주입호스로 구성되는 경우에는 별도의 인양, 설치용 로우프가 구성되어지게 된다.

하단팽창튜브(116) 상단에는 멈춤판(미도시)을 구성하여 별도의 확인이나 조정없이도 하단내부케이싱(7b) 상단에 도달하면 2단그라우팅팩커(110)는 하강이 멈출 수 있도록 구성하였다.

이 경우 상단팽창튜브(115)는 지지파이프에 계획된 위치에 고정되어지게 되어 상단내부케이싱(7a) 안쪽면에 고정되어지는 형태로 작동된다.

이렇게 2단그라우팅팩커(110)의 설치가 완료되어지게 되면 상단과 하단팽창튜브(115),(116)에 압축공기 또는 압축수를 주입하여 팽창시켜 그라우팅액의 주입 시 누설이 없도록 조치한 상태에서 그라우팅액을 주입하게 된다. 그라우팅액은 지지파이프(117)의 주입구(112)를 통해 상단내부케이싱(7a)의 외주연과 지하수 심정(1) 공벽사이를 채우면서 하단에서부터 치워 올라가게 되어 양생이 이루어지며 견고한 차수벽을 형성하게 된다.

한편, 본 발명은 상기의 구성부를 적용함에 있어 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있다.

그리고, 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 은 본 발명의 일반적인 지하수 심정의 구성 단면도

도 2 는 본 발명의 중심맞춤 후 하단 내부케이싱에 그라우팅을 완료하고 에비팩커를 설치한 상태의 단면도

도 3 은 본 발명의 상,하단 내부케이싱이 절단된 후 중심이 틀어져 있는 상태의 부분 단면도

도 4 는 본 발명에 의한 상단 내부케이싱의 중심맞춤을 위한 쐐기체 삽입모습의 단면도

도 5 는 본 발명에 의한 하단 내부케이싱의 중심맞춤을 위한 쐐기체 삽입모습의 단면도

팩카장치에 보호커버 설치전 안전잠금장치 조작 전 외형도

도 6 은 본 발명에 의한 하단 내부케이싱의 중심맞춤 후 팩킹을 삽입한 형태를 나타낸 단면도

도 7은 본 발명에 의한 하단 내부케이싱의 중심맞춤 및 팩킹을 삽입한 후 그라우팅을 시행하는 모습을 나타 낸 단면도

도 8은 본 발명에 의한 실시예 1의 중심맞춤장치를 이용한 상,하단 내부케이싱의 중심맞춤을 한 상태에서 쐐기봉을 이용하여 쐐기체를 삽입하는 모습의 단면도

도 9는 본 발명에 의한 중심맞춤장치의 실시예 1의 사시도

도 10은 본 발명의 팩킹 사시도

도 11은 본 발명에 의한 실시예 1의 중심맞춤장치를 이용한 하단 내부케이싱 의 중심맞춤을 한 상태에서 쐐기봉을 삽입한 모습을 나타 낸 평면도

도 12는 본 발명에 의한 실시예 2의 중심맞춤장치를 이용하여 내부케이싱의 중심맞춤상태를 표현 한 단면도

도 13은 본 발명의 2단 그라우팅팩커를 설치하여 그라우팅을 시행하는 모습을 나타 낸 단면도

도 14는 본 발명의 쐐기체와 쐐기봉의 결합하는 상태를 나타 낸 사시도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1: 지하수 심정 2: 수중모터펌프 7a: 상단 내부케이싱 7b : 하단 내부케이싱 20: 공벽 30: 쐐기체 33: 연장관 34, 35: 쐐기봉

40: 수중카메라 50: 차수벽 60: 팩킹 70: 중심맞춤장치

Claims (6)

1. 지하수 심정(1)의 절단된 상단과 하단의 내부케이싱(7a),(7b) 내부에 삽입되어 중심맞춤이 가능하도록 설치되는 중심맞춤장치(70)와;

   중심맞춤장치(70)의 가이드판(73) 사이를 이용하여 삽입할 수 있도록 연장관에 굴곡부를 갖게 구성된 쐐기봉(34),(35)과;

   내부케이싱 외주면과 지하수 심정 공벽면 사이에 쐐기봉(34),(35)에 의해 삽입되어 내부케이싱(7)의 구심점과 지하수 심정(1) 구심점이 일치 또는 근접될 수 있도록 지지해 주는 쐐기체(30)와;

   지하수 심정(1) 내부에서의 작업 과정을 관찰할 수 있도록 구성된 수중카메라(40)로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치
2. 청구항 1에 있어서,

   중심맞춤장치(70)는 삼각형태 또는 반타원형태로 제단된 가이드판재(72)를 3매 또는 4매를 지지봉(71)의 외주면에 균등 분배하여 부착하도록 하여 하단맞춤부(91)와 상단맞춤부(92)로 각각 형성되어 2단으로 구성한 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치
3. 청구항 2에 있어서,

   중심맞춤장치(70)에는 걸림판(73)을 구성하여 하단맞춤부(91)가 하단내부케이싱(7b)을 통과하게 되면 하단맞춤부(91) 상부가 더 이상 삽입되지 않고 멈출 수 있도록 기능할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치
4. 연결된 내부케이싱(7) 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱을 절단하여 지하수 심정의 공벽을 노출시키는 공정과;

   절단된 내부케이싱의 내부에 중심맞춤장치(70)를 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 구심점을 지하수 심정(1) 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

   쐐기체(30)가 장착된 쐐기봉(34),(35)을 내부케이싱(7) 내부로 삽입하여 쐐기체(30)를 내부케이싱(7) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

   절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 팩킹(60)을 삽입하여 차폐하는 공정과;

   그라우팅 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 그라우팅 차수벽(50)을 형성시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치를 이용한 그라우팅 방법
5. 연결된 내부케이싱(7) 내부에 절단 장치를 투입하여 내부케이싱(7)을 절단하여 지하수 심정(1)의 공벽을 노출시키는 공정과;

   절단된 내부케이싱(7)의 내부에 중심맞춤장치(70)를 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 구심점을 지하수 심정(1) 구심점과 일치 또는 근접시키는 공정과;

   쐐기체(30)가 장착된 쐐기봉(34),(35)에 쐐기체(30)를 장전하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입하여 상단내부케이싱(7a)과 하단내부케이싱(7b)의 중심맞춤 상태를 고정시키는 공정과;

   절단되고 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 팩킹(60)을 삽입하여 차폐하는 공정과;

   그라우팅용 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 하단 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1) 공벽 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 차수벽(50)을 형성시키는 공정과;

   하단 내부케이싱(7b) 내부에 예비팩커(11)를 설치하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치를 이용한 그라우팅 방법
6. 그라우팅 주입 튜브(51)를 이용하여 그라우팅재를 중심맞춤이 된 하단 내부케이싱(7b) 외주면과 지하수 심정(1)의 공벽(20) 사이에 삽입된 팩킹(60) 상단에 주입하여 차수벽(50)을 형성시킨 공정과;

   중심맞춤이 된 상단 내부케이싱(7a)과 하단 내부케이싱(7b) 내주면에 각각 삽입되어 차폐가 가능한 2단 그라우팅용 팩커(110)를 설치하는 공정과;

   2단그라우팅팩커(110)에 그라우팅액을 주입하여 그라우팅액이 2단그라우팅팩커(110) 주입구(112)를 통해 상단 내부케이싱(7a) 외주연과 지하수 심정(1)의 공벽(20)사이로 주입되어 하단에서부터 차올라와 차수벽(50)을 형성시키는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 지하수 심정의 절단된 내부케이싱 중심맞춤 장치를 이용한 그라우팅 방법

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