KR101142978B1 - 굴착공 내 잔존물 제거장치 및 이를 이용한 잔존물 제거방법 - Google Patents

굴착공 내 잔존물 제거장치 및 이를 이용한 잔존물 제거방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 굴착공 내부로 삽입되며, 굴착공 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐이 저면에 구비되는 베이스부재; 압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐로 공급하는 가압펌프; 상기 굴착공 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재 하측에 구비되는 채집수단; 굴착공 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재 상측에 결합되는 슬라임저장통;을 포함하여 구성된다. 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 및 이를 이용한 잔존물 제거방법을 사용하면, 굴착공 내의 물을 배출시키고 청수를 공급하는 작업 없이 굴착공 내의 슬라임을 효과적으로 제거할 수 있고, 굴착공 내의 슬라임 뿐만 아니라 자갈이나 모래 등과 같은 비교적 입자가 큰 잔존물도 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다.
굴착공, 잔존물, 슬라임, 모래, 자갈, 제거, 응집제

Description

굴착공 내 잔존물 제거장치 및 이를 이용한 잔존물 제거방법 {Apparatus and method for removing remnant in excavation hole}
본 발명은 굴착공 내에 고이는 물에 함유된 잔존물을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 굴착공 내에 잔존하게 되는 자갈과 모래와 슬라임을 각각 구분하여 제거할 수 있도록 구성되는 잔존물 제거장치 및 잔존물 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 토목이나 건축물을 시공하기 위해서는 지반의 침하를 막기 위해 기초공사를 하게되는데, 이러한 기초공사 중에서 가장 보편적으로 사용되는 것이 말뚝기초를 설치하는 방법이다.
말뚝기초는 공장에서 제작된 강관말뚝이나 콘크리트말뚝과 같은 기성말뚝을 현장에서 항타장비 등을 이용하여 지중에 설치하는 항타말뚝과, 지반을 미리 굴착하고 그 속에 기성 콘크리트말뚝을 삽입하여 시공하는 매입말뚝공법과 철근망을 삽입한 후, 콘크리트를 타설하는 현장타설 말뚝으로 크게 나뉠 수 있다.
항타말뚝과 현장타설 말뚝은 시공현장의 지반상태 및 작업여건에 따라서 그 에 적합한 것을 선택하여 시공하게 되며, 근래에는 구조물이 고층화 및 대형화 되어감에 따라 기초공사시 환경공해 및 근접건물의 피해를 최소화하기 위해 소음 및 진동이 없는 현장타설 말뚝의 사용이 증가하고 있다.
이와 같은 구조물의 기초로 사용되는 현장타설 말뚝을 시공하기 위해서는, 먼저 지반에 소정의 직경과 길이로 굴착공을 뚫은 다음, 굴착공의 하부에 쌓인 슬라임(Slime)을 제거한 후, 철근망을 삽입하고 수중콘크리트를 타설하여 양생하면 하나의 현장타설 말뚝이 설치된다.
상기 슬라임은 지반을 굴착하면서 발생되는 토사와 돌조각이 물과 뒤섞여 굴착공의 바닥면에 쌓이게되는 퇴적물로서, 이를 제거하지 않고 굴착공에 콘크리트를 타설하여 말뚝을 시공하면, 말뚝의 지지력이 약화되어 건축물의 하부기초가 부실해진다. 이러한 현장타설 말뚝의 지지력 약화는 슬라임의 두께가 두꺼울수록, 현장타설 말뚝의 길이가 짧을수록 더욱 커지게 된다.
따라서 굴착공의 굴착이 완료되면, 반드시 슬라임 제거작업을 행하게 되는데, 굴착공에 대한 슬라임 제거작업을 빠르게 할 수 있으면 그만큼 공사기간을 단축할 수 있게 된다. 그리고 이러한 하나의 굴착공에 대한 굴착, 슬라임 제거, 콘크리트타설 작업은 굴착공 굴착 당일에 모두 이루어지는 것이 바람직하다.
굴착공의 슬라임 제거방법으로는 에어리프트 펌프방식, 워터제트 방식, 제트 석션(Suction)방식, 약액방식 등이 있으며, 실질적으로 현장에서는 가장 많이 이용되는 방식으로는 에어리프트 펌프방식이 사용되고 있다.
상기 에어리프트 펌프방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 지중에 천공된 굴착공(10)의 바닥면(11)으로 컴프레셔(20)를 통하여 고압공기를 불어넣어 굴착공(10)의 하부에 침전된 슬라임(S)을 부상시켜 굴착공(10) 내부의 물(30)과 혼합시킨 다음, 양수펌프(40)를 가동시켜 슬라임이 혼합된 물(30)을 양수관(50)을 통하여 굴착공(10) 외부로 배출시켜 침전조(60)에 투입시키고, 이 침전조(60)에서 슬라임은 침전시키고 물은 방류하는 방식으로 슬라임을 제거한다.
이때, 대부분의 경우 굴착공(10)의 바닥면(11)은 평탄치 않고 요철면으로 형성되므로, 요철면으로 형성된 바닥면(11)의 슬라임을 제거하려면 보다 많은 시간이 소요된다. 양수펌프(40)의 가동 시간이 길어짐에 따라 굴착공(10) 내부의 물(30)이 매우 적어지는 경우 양수펌프(40)가 정상적으로 물(30)을 흡입할 수 없게 되므로, 양수펌프(40)가 가동되는 동안에는 굴착공(10) 내부로 별도의 청수(맑은 물)가 지속적으로 투입된다.
그러나 상기와 같은 방법으로 슬라임(S)을 제거하더라도 굴착공(10) 내부의 물에는 어느 정도의 슬라임이 남아 있게 되며, 양수펌프(40)를 인출하고 철근망을 설치하는 동안 상기 슬라임은 굴착공(10)의 바닥면으로 가라앉게 되므로, 콘크리트 말뚝의 지지력이 약화되어 건축물의 하부기초가 부실해진다는 문제점이 여전히 남아있게 된다.
물론, 청수공급 및 양수펌프(40) 가동을 오랜 시간동안 지속함으로써 굴착공(10) 내부의 물에 슬라임(S)이 거의 남아있지 아니하도록 할 수는 있으나, 이와 같은 경우 콘크리트 말뚝 시공기간이 매우 길어지게 되고, 시공비용이 증가하게 된다는 문제점이 있다.
또한, 상기 언급한 바와 같이 슬라임을 제거하는 방법은, 굴착공(10) 내부로 공기를 불어 넣는 작업뿐만 아니라, 양수펌프(40)를 인입 및 인출시키는 작업, 청수를 지속적으로 공급하는 작업 등이 요구되므로, 공정이 매우 복잡하다는 단점도 있다.
또한, 종래의 슬라임 제거방법으로는 양수펌프(40)로 배출시킬 수 있는 슬라임만을 제거할 수 있을 뿐, 모래나 자갈 등과 같이 슬라임보다 입자가 큰 잔존물은 배출시킬 수 없다는 단점도 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 굴착공 내의 물을 배출시키고 청수를 공급하는 작업 없이 굴착공 내의 슬라임을 효과적으로 제거할 수 있고, 굴착공 내의 슬라임 뿐만 아니라 자갈이나 모래 등과 같은 비교적 입자가 큰 잔존물도 제거할 수 있도록 구성되는 잔존물 제거장치 및 잔존물 제거방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는,
굴착공 내부로 삽입되며, 굴착공 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐이 저면에 구비되는 베이스부재;
압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐로 공급하는 가압펌프;
상기 굴착공 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재 하측에 구비되는 채집수단;
굴착공 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재 상측에 결합되는 슬라임저장통;
을 포함하여 구성된다.
상기 슬라임저장통은, 상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 측벽이 경사지게 형성된다.
상기 슬라임저장통은, 상측 입구 둘레가 상기 굴착공의 내벽과 설정치 미만으로 이격되는 깔대기 형상으로 형성된다.
상기 슬라임저장통의 상측 입구 둘레에는, 승강 시 상기 굴착공 내에 고인물과의 접촉압력에 의해 휘어질 수 있도록 연질재료로 제작되는 연성날개가 구비된다.
상기 슬라임저장통 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 슬라임저장통 배수부가 형성된다.
상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 측벽이 경사지게 형성되어, 하측이 상기 슬라임저장통의 상측에 장착되는 호퍼를 더 포함한다.
상기 호퍼는 상측 입구 둘레가 상기 굴착공의 내벽과 설정치 미만으로 이격되는 깔대기 형상으로 형성된다.
상기 호퍼의 상측 입구 둘레에는, 승강 시 상기 굴착공 내에 고인물과의 접촉압력에 의해 휘어질 수 있도록 연질재료로 제작되는 연성날개가 구비된다.
상기 호퍼의 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 호퍼배수부가 형성된다.
상기 슬라임저장통의 외주면에는, 굴착공 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 모래를 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되는 모래저장통이 구비된다.
상기 모래저장통의 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 모래는 통과할 수 없는 모래저장통 배수부가 형성된다.
상기 채집수단은 그물망 구조로 구성된다.
상기 채집수단은, 상기 분사노즐의 분사방향과 반대방향으로 입구를 갖도록 구성된다.
상기 슬라임저장통 내의 슬라임을 상기 굴착공 외부로 배출하는 토출펌프를 더 포함한다.
상기 토출펌프는 상기 슬라임저장통 내에 장착된다.
상기 베이스부재의 하측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기를 더 포함한다.
상기 슬라임저장통의 상측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기를 더 포함한다.
상기 베이스부재의 하측 공간을 촬영하는 수중카메라를 더 포함한다.
상기 베이스부재의 하측 공간으로 기포를 발생시키는 기포발생기를 더 포함한다.
응집제가 저장된 응집제탱크와, 상기 응집제탱크 내의 응집제를 상기 가압펌프와 분사노즐 사이의 유로로 공급하기 위한 컴프레서를 더 포함한다.
본 발명에 의한 잔존물 제거방법은,
굴착공 내에 고인 물에 응집제를 투여하여 슬라임을 응집시키는 단계;
응집된 슬라임이 가라앉으면 상기 굴착공 내로 상기 잔존물 제거장치를 인입시키는 단계;
압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐로 분사시킴으로써 상기 잔존물 제거장치를 회전시켜, 입자가 큰 잔존물은 상기 채집수단으로 채집하고, 입자가 작은 슬라임은 부유시켜 상기 슬라임저장통으로 포집시키는 단계;
상기 잔존물 제거장치를 상기 굴착공 외부로 인출시키는 단계;
를 포함한다.
슬라임을 슬라임저장통으로 포집시키는 단계 이후,
토출펌프를 이용하여 상기 슬라임저장통 내의 슬라임을 굴착공 외부로 토출시키는 단계를 더 포함한다.
굴착공 내에 고인 물에 응집제를 투여하여 슬라임을 응집시키는 단계는,
상기 응집제를 투여한 후 상기 굴착공 내에 고인물을 교반시키는 과정을 더 포함한다.
본 발명에 의한 잔존물 제거방법은,
굴착공 내로 잔존물 제거장치를 인입시키는 단계;
상기 컴프레서를 동작시켜 상기 응집제탱크 내의 응집제를 상기 가압펌프와 분사노즐 사이의 유로로 공급하고, 상기 가압펌프를 동작시켜 굴착공 내에 고인 물에 응집제를 투여하는 단계;
압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐로 분사시켜 상기 잔 존물 제거장치를 회전시킴으로써, 입자가 큰 잔존물은 상기 채집수단으로 채집하고, 입자가 작은 슬라임은 부유시켜 상기 슬라임저장통으로 포집시키는 단계;
상기 잔존물 제거장치를 상기 굴착공 외부로 인출시키는 단계;
를 포함한다.
슬라임을 슬라임저장통으로 포집시키는 단계 이후,
토출펌프를 이용하여 상기 슬라임저장통 내의 슬라임을 굴착공 외부로 토출시키는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의한 잔존물 제거장치 및 잔존물 제거방법을 이용하면, 굴착공 내의 물을 배출시키고 청수를 공급하는 작업 없이 굴착공 내의 슬라임을 효과적으로 제거할 수 있고, 굴착공 내의 슬라임 뿐만 아니라 자갈이나 모래 등과 같은 비교적 입자가 큰 잔존물도 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 및 잔존물 제거방법의 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 저면 도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는 굴착공(10) 내부로 삽입되어 굴착공(10) 내에 고인 물에 포함된 슬라임, 모래, 자갈 등의 잔존물을 제거하기 위한 장치로서(도 10 내지 도 16 참조), 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 측방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100)와, 압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상의 압축유체를 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200)와, 상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300)과, 굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400)을 포함하여 구성된다.
이때 본 실시예에서는 상기 분사노즐(110)로 압축유체를 공급하는 가압펌프(200)가 슬라임저장통(400) 내에 장착되는 구조가 도시되어 있으나, 상기 가압펌프(200)의 장착위치는 슬라임저장통(400) 외부로 변경될 수 있다. 더 나아가, 상기 가압펌프(200)는 굴착공(10) 외부에 장착될 수도 있다.
상기 분사노즐(110)을 통해 압축유체가 분사되면 베이스부재(100) 하측 공간에 와류가 발생되므로, 굴착공(10)의 바닥면에 쌓여 있던 잔존물 중 비교적 입자가 작은 슬라임과 모래는 부유되어 슬라임저장통(400)에 포집되고, 비교적 입자가 큰 자갈 등은 굴착공(10) 바닥면에서 유동된다.
한편, 상기 분사노즐(110)은 굴착공(10)의 바닥면과 경사를 갖는 비스듬한 방향으로 압축유체를 분사하는바, 상기 베이스부재(100)는 상기 분사노즐(110)로부터 압축유체가 분사되는 반대방향으로 회전하게 된다. 이때, 베이스부재(100) 하측에 구비된 채집수단(300)은 입구가 분사노즐(110)의 분사방향 반대방향을 향하도록 장착되는바, 상기 베이스부재(100)가 회전되면 굴착공(10) 바닥면에서 유동되는 자갈 등은 채집수단(300) 내부로 채집된다.
부유되는 잔존물과 부유되지 아니하는 잔존물이 어느 정도 포집되면, 사용자는 잔존물 제거장치를 끌어 올려 포집된 잔존물을 모두 인출시킨 후, 잔존물 제거장치를 다시 굴착공(10) 내로 인입시켜 상기 언급한 과정을 반복한다.
이와 같이 본 발명에 의한 잔존물 제거장치를 이용하면, 분사노즐(110)의 압축유체 분사에 의해 와류가 발생될 때 부유되는 잔존물과 부유되지 아니하는 잔존물 모두 포집되는바, 보다 효과적이고 빠르게 굴착공(10) 내의 잔존물을 제거할 수 있다는 장점이 있다. 특히, 종래의 슬라임 제거방식을 이용하는 경우에는 양수펌프로 배출시킬 수 있는 슬라임만을 제거할 수 있었으나, 본 발명에 의한 잔존물 제거장치를 이용하면 모래나 자갈 등과 같이 슬라임보다 입자가 큰 잔존물까지도 모두 제거할 수 있다는 장점이 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 슬라임저장통(400)이 수직 원통 형상으로 형성되면, 슬라임저장통(400) 상측으로 부유되었던 슬라임들이 자중에 의해 낙하될 때 슬라임저장통(400) 내부로 포집되는 양이 많지 아니하므로, 슬라임 제거효과가 미약해진다는 문제점이 발생될 수 있다. 따라서 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 측벽이 경사지게 형성되어, 하측이 상기 슬라임저장통(400)의 상측에 장착되는 호퍼(500)가 추가됨이 바람직하다. 이와 같이 호퍼(500)가 추가되면, 자중에 의해 낙하되는 슬라임을 보다 많이 슬라임저장통(400)으로 포집시킬 수 있다는 장점이 있다.
이때, 굴착공(10)은 통상적으로 원통 형상으로 형성되므로 상기 호퍼(500) 역시 원형의 수평단면을 갖는 깔대기 형상으로 형성됨이 바람직한데, 호퍼(500)의 상측 입구 둘레가 상기 굴착공(10)의 내벽과 너무 멀어지면(즉, 호퍼(500)의 상측 입구가 너무 좁으면) 슬라임 포집효율이 저하된다. 반재로, 호퍼(500)의 상측 입구 둘레가 굴착공(10) 내벽에 밀착되면 잔존물 제거장치 상승 및 하강 시 잔존물 제거장치 하측 공간에 위치하고 있는 물에 정압(+압력) 및 진공압(-압력)이 발생되어 잔존물 제거장치의 상승 및 하강이 원활하게 이루어지지 못한다는 문제가 발생될 수 있다. 즉, 따라서 상기 호퍼(500)의 상측 입구 둘레는 굴착공(10) 내벽과 설정치 미만으로 이격됨이 바람직하다.
한편, 잔존물 제거장치가 정지해 있을 때에는 슬라임 포집효율 향상을 위해 호퍼(500)의 상측 입구 둘레와 굴착공(10) 내벽 간의 간격이 좁아지고, 잔존물 제거장치가 승강될 때에는 승강 동작이 원활하게 이루어질 수 있도록 호퍼(500)의 상측 입구 둘레와 굴착공(10) 내벽 간의 간격이 넓어짐이 바람직하다. 따라서 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 승강 시 상기 굴착공(10) 내에 고인물과의 접촉압력 에 의해 휘어질 수 있도록 연질재료로 제작되는 연성날개(520)가 호퍼(500)의 상측 입구 둘레에 구비될 수 있다.
이와 같이 호퍼(500)의 상측 입구 둘레에 연성날개(520)가 구비되면, 잔존물 제거장치가 정지해 있을 때에는 연성날개(520) 끝단이 굴착공(10) 내벽에 접촉되어 슬라임 포집효율이 향상된다. 반대로, 잔존물 제거장치가 상승 및 하강할 때에는 끝단이 하측을 향하도록 휘어지거나 상측을 향하도록 휘어짐으로써 연성날개(520) 끝단과 굴착공(10) 내벽 간의 이격 거리가 커지고, 이에 따라 잔존물 제거장치의 승강 시 잔존물 제거장치 하측 공간에 채워지는 물에 정압이나 진공압이 크게 발생되지 아니하게 된다는 장점이 있다.
또한, 잔존물 제거장치를 끌어 올릴 때 호퍼(500) 내측에 채워진 물은 호퍼(500) 외측으로 배출되어 호퍼(500) 내측에는 슬라임만이 존재할 수 있도록, 상기 호퍼(500)의 측벽에는 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 호퍼배수부(510)가 형성됨이 바람직하다.
한편, 상기 언급한 별도의 호퍼(500) 없이도 슬라임 포집효율을 향상시킬 수 있도록, 상기 슬라임저장통(400)의 측벽이 상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 경사지게 형성될 수도 있다. 즉, 상기 슬라임저장통(400)이 깔대기 형상으로 제작될 수도 있다.
이때, 상기 슬라임저장통(400)의 상측 입구 둘레 역시 상기 굴착공(10)의 내벽과 설정치 미만으로 이격됨이 바람직하며, 상기 슬라임저장통(400)의 상측 입구 둘레에 연성날개(520)가 구비됨이 바람직하다. 또한, 상기 슬라임저장통(400) 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 슬라임저장통(400) 배수부가 형성되어야 할 것이다.
또한, 분사노즐(110)에서 분사되는 압축유체에 의해 부유되는 잔존물 중에서도 슬라임과 같이 입자크기가 매우 작은 잔존물은 슬라임저장통(400)이나 호퍼(500) 상측으로 쉽게 부유될 수 있으나, 모래와 같이 슬라임보다 입자크기가 큰 잔존물은 슬라임저장통(400)이나 호퍼(500) 상측까지 부유되지 못하고 중간에서 자중에 의해 낙하될 수 있다.
이때 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는 상기 언급한 바와 같이 중간에서 자중에 의해 낙하되는 모래를 포집할 수 있도록, 오목한 형상으로 형성되는 모래저장통(600)이 호퍼(500)와 베이스부재(100) 사이에 구비될 수 있다. 잔존물 제거장치 상승 시 모래저장통(600) 내에 채워진 물이 외부로 쉽게 배출될 수 있도록, 상기 모래저장통(600)의 측벽에는 물은 통과할 수 있고 모래는 통과할 수 없는 모래저장통 배수부(610)가 형성된다.
상기 채집수단(300)은 자갈과 같이 비교적 입자크기가 큰 잔존물만을 걸러내어 채집할 수 있도록 그물망 구조로 구성되며, 베이스부재(100) 회전 시 잔존물이 내부로 채집될 수 있도록 상기 분사노즐(110)의 분사방향과 반대방향으로 입구를 갖도록 구성된다.
이때, 도 2 내지 도 5에서는 상기 채집수단(300)이 자루 형상으로 형성되어 있으나, 상기 채집수단(300)은 그 형상이 육면체 등과 같이 정형화될 수도 있다.
도 5는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예의 저면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예에 포함되는 채집수단(300)의 장착구조를 도시하는 사시도이다.
본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 상기 굴착공(10) 외부로 배출하는 토출펌프(210)를 추가로 구비함으로써, 슬라임저장통(400) 내부로 포집된 슬라임을 즉각적으로 외부로 배출하도록 구성될 수 있다.
이때, 상기 토출펌프(210)는 슬라임저장통(400) 내부의 슬라임을 직접 흡입하여 배출시킬 수 있도록 슬라임저장통(400) 내부에 장착됨이 바람직한데, 이와 같은 경우 가압펌프(200)가 슬라임저장통(400) 외부에 장착되어야 할 것이다.
또한, 도 2 내지 도 4에 도시된 잔존물 제거장치에는 분사노즐(110)이 베이스부재(100)의 저면에 직접 장착되어 있으나, 상기 분사노즐(110)의 장착위치 및 형상은 다양하게 변경될 수 있다. 예를 들어, 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이,상기 베이스부재(100)의 가장자리에 하향 연장되는 가이드패널(120)이 구비되고, 가이드패널(120)을 십자로 가로지르는 크로스바가 구비되며, 상기 분사노즐(110)은 가이드패널(120)을 십자로 가로지르는 크로스바에 마련될 수 있다.
이와 같이 분사노즐(110)의 잔존물 제거장치의 가장 하측에 위치되면, 굴착공(10) 바닥면으로 압축유체를 보다 강하게 분사시킬 수 있으므로, 잔존물을 보다 효과적으로 부유시킬 수 있다는 이점이 있다.
한편, 상기 분사노즐(110)로부터 분사되는 압축유체의 압력만으로는 충분한 와류가 발생되지 아니하여 잔존물이 충분히 부유되지 아니할 수 있다. 따라서 베이스부재(100) 하측에는 상기 베이스부재(100)의 하측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기(710)를 추가로 구비하도록 구성될 수 있다. 상기 와류기(710)는 수중에서 와류를 발생시킬 수 있도록 회전력을 발생시킬 수 있는 장치라면 어떠한 장치로도 적용될 수 있다.
또한, 수중에 부유된 슬라임이 보다 빠르게 낙하될 수 있도록 굴착공(10) 내부로 응집제가 투여될 수 있는데, 이때 투입된 응집제가 보다 빠르게 교반될 수 있도록 상기 와류기(710)는 상측을 향해 와류를 발생시키도록 장착될 수 있다. 즉, 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 상기 슬라임저장통(400)의 상측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기(710)를 더 포함할 수 있다.
한편, 잔존물 제거장치가 굴착공(10) 내에 투입되면, 굴착공(10) 외부에서는 굴착공(10) 바닥면에 얼마나 많은 잔존물이 남아 있는지를 육안으로 확인할 수 없으므로, 일정시간 동안 잔존물 제거장치를 가동시킨 후 잔존물 제거장치를 인출시켜 잔존물 잔존 여부를 확인하고, 또 다시 잔존물 제거장치를 굴착공(10) 내로 투 입하여 가동하는 작업을 수 차례에 걸쳐 반복해야 한다는 불편함이 있다.
따라서 본 발명에 의한 잔존물 제거장치는, 굴착공(10) 내에 투입된 상태에서도 베이스부재(100) 하측 공간의 잔존물 잔존 여부를 육안으로 확인할 수 있도록, 상기 베이스부재(100)의 하측 공간을 촬영하는 수중카메라(720)를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 수중카메라(720)의 촬영에 필요한 조도를 제공하기 위한 조명수단(740)이 별도로 구비될 수 있다.
이와 같이 수중카메라(720)가 추가로 구비되면, 사용자는 자신이 원하는 상태까지 굴착공(10) 내부의 잔존물을 제거할 수 있고, 잔존물 제거 과정에서 발생되는 여러 가지 문제점을 실시간으로 인지할 수 있으므로, 잔존물 제거 작업이 매우 용이해진다는 장점이 있다. 또한, 수중카메라(720)가 구비되면, 잔존물이 충분히 제거된 시점에서 즉시 잔존물 제거장치의 가동을 중지시킬 수 있으므로, 잔존물 제거장치 가동에 소요되는 에너지를 절약할 수 있다는 이점도 있다.
또한, 베이스부재(100) 하측에 와류를 발생시키기 위하여 분사노즐(110)로 압축유체를 분사시키고 와류기(710)를 가동시킬 때, 상기 베이스부재(100) 하측이 100% 물로 채워져 있는 경우보다 어느 정도의 기체가 함유되어 있을 때에 와류가 보다 크게 발생될 수 있다.
따라서 본 발명에 의한 슬라임 제거장치는, 상기 베이스부재(100)의 하측 공간으로 기포를 발생시키는 기포발생기(730)를 추가로 구비할 수 있다. 이때, 상기 기포발생기(730)로 공급되는 공기는 상기 가압펌프(200)로부터 공급될 수도 있고, 별도의 공기펌프(미도시)로부터 공급될 수도 있다.
한편, 상기 언급한 바와 같이 슬라임이 보다 빠르게 낙하될 수 있도록 굴착공(10) 내에 고인 물에 응집제를 투여할 수 있는데, 이와 같은 응집제 투여를 작업자가 직접 수작업으로 하지 아니하고 자동으로 할 수 있도록 응집제탱크(70) 및 컴프레서(80)가 추가로 구비될 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 컴프레서(80)의 압축공기 배출라인은 가압펌프(200)와 분사노즐(110) 사이의 유로에 연결되고, 응집제탱크(70)로부터 응집제가 배출되는 배출라인은 컴프레서(80)의 압축공기 배출라인과 연결되도록 구성되어, 상기 컴프레서(80) 가동 시 응집제탱크(70)로부터 공급되는 응집제가 분사노즐(110)을 통해 굴착공(10) 내에 고인 물에 투여되도록 구성될 수 있다.
도 8 내지 도 14는 도 2 내지 도 4에 도시된 잔존물 제거장치를 이용하여 잔존물을 제거하는 과정을 순차적으로 도시한다.
도 8에 도시된 바와 같이 굴착공(10) 내에 고인 물이 슬라임층(12)과 모래층(14)과 자갈층(16)으로 구분되어 있는 경우, 먼저 도 9에 도시된 바와 같이 응집제(C)를 투여한 후 오거(A)를 이용하여 굴착공(10) 내의 물을 교반함으로써 응집제가 고르게 섞이도록 한다.
응집제가 고르게 섞이면 슬라임이 응집되어 입자가 커지게 되는바, 슬라임층(12)은 도 10에 도시된 바와 같이 모래층(14) 상에 쌓이게 된다. 슬라임층(12)의 침전이 완료되면, 도 2 내지 도 4에 도시된 본 발명에 의한 잔존물 제거장치를 굴착공(10) 내로 투입시킨 후(도 11 참조), 도 12에 도시된 바와 같이 분사노즐(110)로 압축유체를 분사시킴으로써 잔존물 제거장치를 회전시킨다.
잔존물 제거장치를 회전시키는 과정을 거치면, 도 13에 도시된 바와 같이 슬라임 및 모래는 부유되어 각각 슬라임저장통(400) 및 모래저장통(600)으로 포집되고, 굴착공(10) 바닥에 위치하던 자갈은 채짐수단에 의해 채집된다.
슬라임, 모래, 자갈 등의 잔존물이 포집 및 채집되면, 도 14에 도시된 바와 같이 잔존물 제거장치를 상승시킨 후, 슬라임, 모래, 자갈을 모두 굴착공(10) 외부로 배출시킴으로써, 굴착공(10) 내에 고인 물에 포함되어 있던 잔존물을 제거할 수 있게 된다.
이때, 잔존물 제거장치에 토출펌프(210)가 장착되는 경우에는, 슬라임을 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계 이후, 토출펌프(210)를 이용하여 상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 실시간으로 굴착공(10) 외부로 토출시킬 수 있다.
도 15 및 도 16은 도 5 내지 도 7에 도시된 잔존물 제거장치를 이용하여 잔존물을 제거하는 과정을 순차적으로 도시한다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 응집제탱크(70) 및 컴프레서(80)가 구비된 잔존물 제거장치를 이용하는 경우에는, 잔존물 제거장치 투입 이전에 응집제를 투여하거나 교반시키는 작업을 선행할 필요가 없다.
즉, 잔존물 제거장치를 먼저 투입시키고 응집제탱크(70) 및 컴프레서(80)를 이용하여 분사노즐(110)을 통해 응집제를 투여한 후, 분사노즐(110)로 압축유체를 분사시킴으로써 잔존물 제거장치를 회전시킨다. 잔존물 제거장치가 회전되면 도 15에 도시된 바와 같이 굴착공(10) 내에 고인 물도 함께 회전되는바, 오거(A)를 이용하여 교반작업을 할 때와 실질적으로 동일한 효과를 얻을 수 있다.
즉, 컴프레서(80)를 동작시켜 응집제탱크(70) 내의 응집제를 가압펌프(200)와 분사노즐(110) 사이의 유로로 공급하고 상기 가압펌프(200)를 동작시켜 굴착공(10) 내에 고인 물에 응집제를 투여시킨 후, 압축유체를 분사노즐(110)로 분사시켜 상기 잔존물 제거장치를 회전시킴으로써 입자가 큰 잔존물은 상기 채집수단(300)으로 채집하고 입자가 작은 슬라임은 부유시켜 상기 슬라임저장통(400)으로 포집시킨다. 각 잔존물의 포집이 완료되면, 상기 잔존물 제거장치를 상기 굴착공(10) 외부로 인출시킴으로써, 굴착공(10) 내에 고인 물에 포함된 잔존물을 제거할 수 있게 된다.
한편, 도 5 내지 도 7에 도시된 잔존물 제거장치를 이용할 때에도, 슬라임을 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계 이후, 토출펌프(210)를 이용하여 상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 실시간으로 굴착공(10) 외부로 토출시킬 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
도 1은 종래의 슬라임 제거방법 중 에어리프트 펌프방식을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 저면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예의 저면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예에 포함되는 채집수단의 장착구조를 도시하는 사시도이다.
도 8 내지 도 14는 본 발명에 의한 잔존물 제거장치의 사용예를 순차적으로 도시한다.
도 15 및 도 16은 본 발명에 의한 잔존물 제거장치 제2 실시예의 사용예를 순차적으로 도시한다.

Claims (25)

  1. 삭제
  2. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상기 슬라임저장통(400)은, 상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 측벽이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 슬라임저장통(400)은, 상측 입구 둘레가 상기 굴착공(10)의 내벽과 설정치 미만으로 이격되는 깔대기 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 슬라임저장통(400)의 상측 입구 둘레에는, 승강 시 상기 굴착공(10) 내에 고인물과의 접촉압력에 의해 휘어질 수 있도록 연질재료로 제작되는 연성날개(520)가 구비되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 슬라임저장통(400) 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 슬라임저장통(400) 배수부가 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  6. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상측으로 갈수록 단면적이 커지는 방향으로 측벽이 경사지게 형성되어, 하측이 상기 슬라임저장통(400)의 상측에 장착되는 호퍼(500)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 호퍼(500)는 상측 입구 둘레가 상기 굴착공(10)의 내벽과 설정치 미만으로 이격되는 깔대기 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 호퍼(500)의 상측 입구 둘레에는, 승강 시 상기 굴착공(10) 내에 고인물과의 접촉압력에 의해 휘어질 수 있도록 연질재료로 제작되는 연성날개(520)가 구비되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 호퍼(500)의 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 슬라임은 통과할 수 없는 호퍼배수부(510)가 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  10. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상기 슬라임저장통(400)의 외주면에는, 굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 모래를 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되는 모래저장통(600)이 구비되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 모래저장통(600)의 측벽에는, 물은 통과할 수 있고 모래는 통과할 수 없는 모래저장통 배수부(610)가 형성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  12. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상기 채집수단(300)은 그물망 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 채집수단(300)은, 상기 분사노즐(110)의 분사방향과 반대방향으로 입구를 갖는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 상기 굴착공(10) 외부로 배출하는 토출펌프(210)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 토출펌프(210)는 상기 슬라임저장통(400) 내에 장착되는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부재(100)의 하측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기(710)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  17. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상기 슬라임저장통(400)의 상측 공간으로 와류를 발생시키는 와류기(710)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 베이스부재(100)의 하측 공간을 촬영하는 수중카메라(720)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  19. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    상기 베이스부재(100)의 하측 공간으로 기포를 발생시키는 기포발생기(730)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  20. 굴착공(10) 내부로 삽입되며, 굴착공(10) 지름방향과 교차하는 방향으로 분사방향을 갖는 분사노즐(110)이 저면에 구비되는 베이스부재(100);
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 공급하는 가압펌프(200);
    상기 굴착공(10) 바닥에 잔존하는 잔존물을 채집할 수 있도록 상기 베이스부재(100) 하측에 구비되는 채집수단(300);
    굴착공(10) 내의 물이 유동됨에 따라 부유되었다가 자유낙하되는 슬라임을 받을 수 있도록 오목한 형상으로 형성되어 상기 베이스부재(100) 상측에 결합되는 슬라임저장통(400);을 포함하고,
    응집제가 저장된 응집제탱크(70)와, 상기 응집제탱크(70) 내의 응집제를 상기 가압펌프(200)와 분사노즐(110) 사이의 유로로 공급하기 위한 컴프레서(80)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 잔존물 제거장치.
  21. 굴착공(10) 내에 고인 물에 응집제를 투여하여 슬라임을 응집시키는 단계;
    응집된 슬라임이 가라앉으면, 제2항 내지 제20항 중 어느 한 항에 의한 잔존물 제거장치를 상기 굴착공(10) 내로 인입시키는 단계;
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 분사시킴으로써 상기 잔존물 제거장치를 회전시켜, 입자가 큰 잔존물은 상기 채집수단(300)으로 채집하고, 입자가 작은 슬라임은 부유시켜 상기 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계;
    상기 잔존물 제거장치를 상기 굴착공(10) 외부로 인출시키는 단계;
    를 포함하는 잔존물 제거방법.
  22. 제21항에 있어서,
    슬라임을 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계 이후,
    토출펌프(210)를 이용하여 상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 굴착공(10) 외부로 토출시키는 단계를 더 포함하는 잔존물 제거방법.
  23. 제21항에 있어서,
    굴착공(10) 내에 고인 물에 응집제를 투여하여 슬라임을 응집시키는 단계는,
    상기 응집제를 투여한 후 상기 굴착공(10) 내에 고인물을 교반시키는 과정을 더 포함하는 잔존물 제거방법.
  24. 제20항에 의한 잔존물 제거장치를 굴착공(10) 내로 인입시키는 단계;
    상기 컴프레서(80)를 동작시켜 상기 응집제탱크(70) 내의 응집제를 상기 가 압펌프(200)와 분사노즐(110) 사이의 유로로 공급하고, 상기 가압펌프(200)를 동작시켜 굴착공(10) 내에 고인 물에 응집제를 투여하는 단계;
    압축공기와 압축수 중 어느 하나 이상을 상기 분사노즐(110)로 분사시켜 상기 잔존물 제거장치를 회전시킴으로써, 입자가 큰 잔존물은 상기 채집수단(300)으로 채집하고, 입자가 작은 슬라임은 부유시켜 상기 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계;
    상기 잔존물 제거장치를 상기 굴착공(10) 외부로 인출시키는 단계;
    를 포함하는 잔존물 제거방법.
  25. 제24항에 있어서,
    슬라임을 슬라임저장통(400)으로 포집시키는 단계 이후,
    토출펌프(210)를 이용하여 상기 슬라임저장통(400) 내의 슬라임을 굴착공(10) 외부로 토출시키는 단계를 더 포함하는 잔존물 제거방법.
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