KR101177352B1 - 수평 취수관 설치장치 - Google Patents

Abstract

추진이 용이하고 굴진 속도가 높아질 수 있도록 하는 지하 여과수 수평 취수관 설치장치가 제공된다. 지하 여과수 수평 취수관 설치장치는 지하 여과수 집수정의 수직관에 설치되어 수직관의 내부로 물이나 퇴사가 유입되는 것을 방지하는 슬리브; 슬리브를 통과하여 지중에 수평정을 착공하고, 수평정의 착공 후, 인발에 의해 외부로 제거되는 케이싱; 케이싱과 동시에 지중으로 굴진하고, 굴진하는 동안 외부로부터 공급된 물을 지중에 일정 압력으로 고압 분사시키는 적어도 하나의 노즐이 설치되는 추진슈; 분사구가 노즐에 인접하도록 추진슈의 굴진 동작 중에 상기 물을 공급하는 급수관; 추진슈의 내부에 나사 체결되어 상기 추진슈의 굴진 과정에서 퇴사되는 토사를 외부로 배출하고, 수평정의 착공 후에 상기 추진슈로부터 분리되는 퇴사관; 상수 원수를 통과시키는 취수공이 다수 개 설치되고, 양단에 형성된 플랜지에 의해 연속적으로 체결되는 다수의 스트레이너; 다수의 스트레이너를 둘러싸도록 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재를 사전 충전하도록 형성되고 케이싱의 내부를 통하여 수평정에 설치되는 여재 충전망; 케이싱 및 추진슈를 전방으로 밀면서 회전시키는 로터리 보링기로 구성된다.

집수정, 수직관, 수평 취수관

Description

수평 취수관 설치장치{Apparatus for installing horizontal sluice pipe}

본 발명은 수평 취수관 설치장치에 관한 것으로, 특히 집수정의 수직관에 지하 여과수 수평 취수관을 설치하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로 지하수를 집수하는 집수정은 우물 형태의 집수정을 통하여 취수하고 있고, 이와 같은 집수정을 가장 대표적으로 나타내는 기술이 "만주식 집수정"이다.
만주식 집수정은 미국의 레니가 고안하여 개발한 공법으로, "Collector well"이라 불리며, 일본에서 1934년에 고안 개발된 이래 만주에서 널리 활용되어서 불린 명칭이다.
이러한 만주식 집수정은 정호를 수직으로 굴착한 후에 지층의 붕괴를 방지하기 위하여 콘크리트관을 설치하고, 상기 콘크리트관의 측벽에 다수 층 속으로 수평 방사상으로 수평 굴착 공들을 굴착한 후, 그 속에 다수개의 집수정이 형성된 수평 집수관을 설치함으로써, 집수의 영향권을 확대하여 비교적 많은 양의 물을 얻을 수 있도록 한 것이다.
그러나 이와 같은 만주식 집수정은 지하 토층 내부에 다수개의 취수공이 형성된 집수관이 바로 설치됨으로써, 설치 후 사용 기간이 지남에 따라 지하 토층의 세립사 또는 미립사 등이 집수관의 취수공을 밀폐하여 집수정의 수명이 짧게 되는 문제점이 있다.
또한, 집수정에 집수된 수질이 여과 없이 집수되기 때문에, 수질이 오염되어 수질을 처리하기 위하여 많은 시설 및 비용이 소요되는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록번호 제10-04861618호에는 상수원수 확보를 위한 하이브리드형 지하 여과수 수평 취수관 설치방법 및 그 장치가 개시되어 있다.
도 1 및 도 2는 상기 특허에 따른 하이브리드형 지하 여과수 수평 취수관 설치방법을 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 1 및 도 2의 방법에 의해 설치된 수평 취수관을 나타낸 단면도이다.

집수정의 수직관(2)에 슬리브(31)를 설치한 후, 추진기(5)의 조작에 의해 강관케이싱(41)의 굴진이 완료되면, 내부에 퇴사관(44) 및 입력수관(42)을 제거한다.
그러면 강관케이싱(41)의 내부에는 물과 흙이 없이 깨끗한 상태이며, 다음 공정으로 강관케이싱(41)의 내부에 슈(32)의 일측에 고정되도록 스트레이너(33)를 삽입한다.
이때, 강관케이싱(41)의 내부와 스트레이너(33) 사이는 플랜지 크기 만큼 공간이 생긴다.
이 공간에 수질개선용 여재(콩자갈)(35)를 채운다.
스트레이너(33)의 길이는 2m 이므로 맨 앞에 칸을 1번으로 명하고, 다음은 2, 3, 4 순서를 정합니다.

그 이유는 추진된 전체(기시공시 약 25m ~ 30m 시공함)를 여재(35)로 채우고 외부 강관케이싱(41)을 인발하려 하자 여재(35)가 강관케이싱(41)을 꽉 물고 있는 현상(재밍)이 발생되어 외부 강관케이싱이 인발이 안된다.

내부 스트레이너(33)는 외부 강관케이싱(41)이 나오더라도 제자리에 있어야 하다 보니 밀대를 이용하여 외부 케이싱(41)의 인발시 같이 안 나오도록 고정한다.
이때, 외부 케이싱(41)을 인발해 보니 재밍 현상에 의하여 스트레이너(33)가 압축되면서 파손된다.
이 현상을 방지하기 위하여 1번 칸에만 여재를 채우고 1번 칸까지만 인발하고, 다음 2번 칸에만 채우고 2번 위치까지만 인발하는 것을 반복하다 보니 주입 시간이 많이 걸리고, 그 내부공간에 여재가 충분히 충전이 되었는지 확인이 불가능한 단점이 있다.

추진방법은 추진기(5)가 강관케이싱(41)을 물고 압입 전진하는 방법이므로 지반이 약한 방향으로 진행하려 하므로 굴진 방향성이 일정하지 않고 휨 현상이 발생한다.
이 내부에 스트레이너(33)를 넣을 때 휨 부분으로 인하여 파손 및 삽입불가 사항이 발생된다.
또한, 단순히 강재로 압입하는 방식이므로 추진시간이 매우 많이 걸리고, 압입력이 매우 크게 필요하기 때문에 수직관(2)의 파손이 우려되어 단거리 추진(30m 이내)을 하는 단점이 있다.

이에, 본 발명은 상기한 바와 같은 제문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수평정 굴진시에 물 분사용 노즐을 통하여 물을 고압 분사하여 지반을 미리 절삭하면서 추진함으로써, 추진이 용이하고 굴진속도가 빨라질 수 있고, 굴진 방향성을 향상시켜 스트레이너 삽입이 용이하고 공기 단축을 최소화하면서 장거리를 추진할 수 있는 수평 취수관 설치장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수평 취수관 설치장치는 지하 여과수 집수정의 수직관에 설치되어 상기 수직관의 내부로 물이나 퇴사가 유입되는 것을 방지하는 슬리브; 상기 슬리브를 통과하여 지중에 수평정을 착공하고, 상기 수평정의 착공 후, 인발에 의해 외부로 제거되는 케이싱; 상기 케이싱의 선단에 장착되어 상기 케이싱과 동시에 지중으로 굴진하고, 굴진하는 동안 외부로부터 공급된 물을 상기 지중에 일정 압력으로 고압 분사시키는 적어도 하나의 노즐이 설치되는 추진슈; 분사구가 상기 추진슈의 노즐에 인접하도록 상기 케이싱의 내부에 장착되어 상기 추진슈의 굴진 동작 중에 상기 물을 공급하는 급수관; 상기 추진슈의 내부에 나사 체결되어 상기 추진슈의 굴진 과정에서 퇴사되는 토사를 외부로 배출하고, 상기 수평정의 착공 후에 상기 추진슈로부터 분리되는 퇴사관; 상수 원수를 통과시키는 취수공이 다수 개 설치되고, 양단에 형성된 플랜지에 의해 연속적으로 체결되는 다수의 스트레이너; 상기 다수의 스트레이너를 둘러싸도록 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재를 사전 충전하도록 형성되고 상기 케이싱의 내부를 통하여 상기 수평정에 설치되는 여재 충전망; 및 상기 케이싱 및 상기 추진슈를 전방으로 밀면서 회전시키는 로터리 보링기로 구성됨을 특징으로 한다.

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이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수평 취수관 설치장치는 추진슈에 물 분사용 노즐을 설치함으로써, 추진이 용이하고 굴진속도가 빨라진다.
또한, 추진슈의 외주에 다수의 카터 비트를 설치함으로써 지중의 토사를 용이하게 굴착할 수 있도록 한다.
여재를 스트레이너와 충전망 사이에 미리 채워 넣음으로써, 재밍현상을 방지하므로 스트레이너의 삽입 후, 바로 외부 케이싱 인발이 가능하다 보니 작업 공정이 매우 단축된다.
또한, 각 칸에 100% 여재 주입이 잘 되어 있는지 확인 불가하였으나, 처음부터 완벽히 채워서 삽입할 수 있다.

이하, 본 발명을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 케이싱 및 추진슈를 추진하는 과정을 설명하는 단면도이다.

도 5 및 도 6은 스트레이너 및 여재 충전망을 케이싱 내부의 수평정에 설치하는 과정을 설명하는 단면도들이다.

강변 여과수란 각종 오염으로 인해 강(하천)에 흐르는 자연수를 그대로 취수원으로 뽑아 사용할 수 없게 됨에 따라, 그 대안으로 개발된 취수 방법으로 인공적으로 강(하천) 옆에 20~40m 깊이의 취수정을 설치해 강(하천) 표류수가 장기간에 걸쳐 강(하천) 변의 바닥 또는 옆으로 뚫고 들어가 토양의 자정 능력에 의해 오염 물질이 여과되거나 제거되도록 한 다음, 상수원으로 사용하는 물을 말한다.

본 발명에 따른 지하 여과수 수평 취수관 설치장치는 지하 여과수 집수정(1)의 수직관(2)에 설치되어 상기 수직관(2)의 내부로 물이나 퇴사가 유입되는 것을 방지하는 슬리브(100); 상기 슬리브(100)를 통과하여 지중에 수평정(4)을 착공하고, 상기 수평정의 착공 후, 인발에 의해 외부로 제거되는 케이싱(200); 상기 케이싱(200)의 선단에 장착되어 상기 케이싱(200)과 동시에 지중으로 굴진하고, 굴진하는 동안 외부로부터 공급된 물을 상기 지중에 일정 압력으로 급분사시키는 적어도 하나의 노즐(314)이 설치되는 추진슈(300); 분사구(410)가 상기 추진슈(300)의 노즐(314)에 인접하도록 상기 케이싱(200)의 내부에 장착되어 상기 추진슈(300)의 굴진 동작 중에 상기 물을 공급하는 급수관(400); 상기 추진슈(300)의 내부에 나사 체결되어 상기 추진슈(300)의 굴진 과정에서 퇴사되는 토사(510)를 외부로 배출하고, 상기 수평정(4)의 착공 후에 상기 추진슈(300)로부터 분리되는 퇴사관(500); 상수 원수를 통과시키는 취수공(610)이 다수 개 설치되고, 양단에 형성된 플랜지(620)에 의해 연속적으로 체결되는 다수의 스트레이너(600); 상기 다수의 스트레이너(600)를 둘러싸도록 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재를 지중에서 충전하기 않고 사전 충전하도록 형성되고 상기 케이싱의 내부를 통하여 상기 수평정(4)에 설치되는 여재 충전망(700); 상기 케이싱(200) 및 상기 추진슈(300)를 전방으로 밀면서 회전시키는 로터리 보링기(800)로 구성된다.

도 7은 본 발명에 따른 추진슈를 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시된 추진슈의 요부 절개 단면 사시도이다.
도 9는 도 7에 도시된 추진슈의 측 단면도이다.

상기 추진슈(300)는 상기 지중의 토사(510)를 유입하는 유입공(312)이 경사면을 따라 다수 개 형성되고, 상기 경사면 및 전방 중앙에 노즐(314)이 각각 형성되고, 외주에 회전에 의해 상기 지중의 토사를 굴착하는 적어도 하나의 비트(316)가 설치되는 원뿔 형상의 전단부(310); 상기 전단부의 일측에 일체형으로 연결되고 내부 중앙에 상기 굴착으로 인하여 유입된 토사를 수집하여 외부로 배출하는 배출공(322)이 형성되고 상기 퇴사관(400)이 탈착 가능하게 설치되도록 상기 배출공(322)의 일측 내주에 나선형 결합부(324)가 형성되는 원통 형상의 본체(320); 및 상기 본체(320)의 일측에 설치되어 중앙부에 상기 퇴사관(400)을 관통 설치하는 퇴사관 설치공(332)과 상기 퇴사관 설치공(332)의 상부에 상기 급수관(500)을 설치하는 급수관 결합부(334)가 형성되고, 상기 케이싱(200)이 설치되도록 상기 본체(320)와 맞닿는 면의 외주로 나선형 체결부(336)가 형성되고, 상기 퇴사관(500)의 제거시 퇴사(510)가 상기 케이싱(200) 내부로 유입되는 것을 방지하도록 힌지로 자유 회전하여 상기 퇴사관 설치공(332)을 밀폐하는 원판 형상의 역 퇴사 방지판(338)이 상기 퇴사관 설치공(332)의 내측 상단부에 설치되는, 원통 형상의 연결부(330)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 추진슈(300)는 상기 퇴사관 설치공(332)에 밀폐력이 형성되도록 상기 퇴사관 설치공(332)의 내주를 감싸는 탄성오링(339)이 설치된다.
상기 급수관의 중앙부에 역류를 방지하는 역지밸브(420)를 설치한다.

상기 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재는 광물질, 활성탄, 플라스틱, 맥반석, 활석, 형석, 옥, 금옥, 청옥, 황옥, 백옥, 운모, 금운모, 홍운모, 백운모, 해독석, 해포석, 제올라이트, 온모질로나이트, 펄라이트, 버미귤라이트 중 어느 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 지하 여과수 수평 취수관 설치방법에 대해 설명한다.

도 10은 도 9에 도시된 역 퇴사 방지판의 작용 상태를 나타낸 단면도이고, 도 11은 급수관을 통하여 공급된 물이 노즐을 통하여 지중에 급분사하는 과정을 설명하는 단면도이며, 도 12는 퇴사관을 통하여 퇴사가 외부로 배출되는 과정을 설명하는 단면도이며, 도 13은 플랜지에 의해 연속 설치된 스트레이너를 나타낸 단면도이며, 도 14는 본 발명에 따른 취수관을 나타낸 단면도이며, 도 15는 본 발명에 따른 취수관이 집수정에 적용된 상태를 나타낸 개략도이다.

강변이나 호수의 주위에 일정한 폭 및 깊이를 가진 수직정을 천공하고 상기 수직정에 수직관(1)을 설치하는 단계;

물이나 퇴사가 막장 내부로 유입되는 것을 방지하도록 상기 수직관에 슬리브(100)를 방사상으로 설치한다.

추진슈(300)를 상기 슬리브(100)를 관통하도록 위치시킨다.

상기 추진슈(300)에 퇴사관(500) 및 케이싱(200)을 연결하고, 분사구(410)가 상기 추진슈(300)의 노즐(314)에 인접하도록 급수관(400)을 상기 케이싱(200)의 내부에 위치시킨다.

물을 상기 급수관(400)을 통하여 공급하고 추진슈(300)의 노즐(314)을 통하여 지중에 급분사하는 동시에 로터리 보링기(800)를 이용하여 상기 케이싱(200) 및 추진슈(300)를 회전시키면서 전방으로 추진시킨다.

상기 케이싱(200)을 연속하여 다수 개 설치하여 상기 추진 과정을 반복하여 원하는 길이를 갖는 수평정(4)을 설치 완료한다.

상기 퇴사관(500)을 상기 추진슈(300)로부터 분리하여 제거한다.

상기 상수 원수를 통과시키는 취수공(610)이 다수 개 설치되고, 양단에 형성된 플랜지(620)에 의해 연속적으로 체결되는 다수의 스트레이너(600) 및 상기 다수의 스트레이너(600)를 둘러싸도록 수질 개선용 여재를 충전하도록 형성되는 여재 충전망(700)을 상기 케이싱(200)의 내부를 통하여 상기 수평정(4)에 설치한다.

종래 기술의 문제점을 방지하고 공사시간을 단축하기 위해서는 처음부터 여재와 스트레이너(600) 사이를 공간이 생기도록 하면 재밍 현상이 없어진다.
그래서 플랜지(620)를 이용하여 이중 망을 씌우고 강관케이싱(200)과 공극을 형성한다.
여재는 이 사이에 미리 채워 넣는다.
재밍 현상이 없으므로 스트레이너(600)의 삽입 후, 바로 외부 케이싱 인발이 가능하다 보니 작업 공정이 매우 단축된다.
또한 각 칸에 100% 여재 주입이 잘 되어 있는지 확인 불가하였으나, 처음부터 완벽히 채워서 삽입할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

도 1 및 2는 종래의 하이브리드형 지하 여과수 수평 취수관 설치방법을 설명하는 단면도이다.

도 3은 도 1 및 도 2의 설치방법에 의해 설치된 수평 취수관을 나타낸 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 케이싱 및 추진슈를 추진하는 과정을 설명하는 단면도이다.

도 5 및 도 6은 스트레이너 및 여재 충전망을 케이싱 내부의 수평정에 설치하는 과정을 설명하는 단면도들이다.

도 7은 본 발명에 따른 추진슈를 나타낸 사시도이다.

도 8은 도 7에 도시된 추진슈의 요부 절개 단면 사시도이다.

도 9는 도 7에 도시된 추진슈의 측 단면도이다.

도 10은 도 9에 도시된 역 퇴사 방지판의 작용 상태를 나타낸 단면도이다.

도 11은 급수관을 통하여 공급된 물이 노즐을 통하여 지중에 급분사하는 과정을 설명하는 단면도이다.

도 12는 퇴사관을 통하여 퇴사가 외부로 배출되는 과정을 설명하는 단면도이다.

도 13은 플랜지에 의해 연속 설치된 스트레이너를 나타낸 단면도이다.

도 14는 본 발명에 따른 취수관을 나타낸 단면도이다.

도 15는 본 발명에 따른 취수관이 집수정에 적용된 상태를 나타낸 개략도이 다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 집수정 2: 수직관

3: 취수관 100: 슬리브

200: 케이싱 300: 추진슈

310: 전단부 312: 유입공

314: 노즐 316: 비트

320: 본체 322: 배출공

324: 결합부 330: 연결부

332: 퇴사관 설치공 334: 급수관 결합부

336: 나선형 체결부 338: 역 퇴사 방지판

339: 탄성 오링 400: 급수관

410: 분사구 420: 역지밸브

430: 물 500: 퇴사관

510: 퇴사 600: 스트레이너

610: 취수공 620: 플랜지

700: 여재 충전망

Claims (6)

1. 지하 여과수 집수정의 수직관에 설치되어 수직관의 내부로 물이나 퇴사가 유입되는 것을 방지하는 슬리브; 상기 슬리브를 통과하여 지중에 수평정을 착공하고, 상기 수평정의 착공 후, 인발에 의해 외부로 제거되는 케이싱; 상기 케이싱의 선단에 장착되어 상기 케이싱과 동시에 지중으로 굴진하고, 굴진하는 동안 외부로부터 공급된 물을 지중에 일정 압력으로 고압 분사시키는 적어도 하나의 노즐이 설치되는 추진슈; 분사구가 상기 추진슈의 노즐에 인접하도록 상기 케이싱의 내부에 장착되어 상기 추진슈의 굴진 동작 중에 상기 물을 공급하는 급수관; 상기 추진슈의 내부에 나사 체결되어 상기 추진슈의 굴진 과정에서 퇴사되는 토사를 외부로 배출하고, 상기 수평정의 착공 후에 상기 추진슈로부터 분리되는 퇴사관; 상수 원수를 통과시키는 취수공이 다수 개 설치되고, 양단에 형성된 플랜지에 의해 연속적으로 체결되는 다수의 스트레이너; 상기 다수의 스트레이너를 둘러싸도록 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재를 사전 충전하도록 형성되고 상기 케이싱의 내부를 통하여 상기 수평정에 설치되는 여재 충전망; 상기 케이싱 및 상기 추진슈를 전방으로 밀면서 회전시키는 로터리 보링기로 구성되고,

   상기 추진슈는 지중의 토사를 유입하는 유입공이 경사면을 따라 다수 개 형성되고, 상기 경사면 및 전방 중앙에 노즐이 각각 형성되고, 외주에 회전에 의해 상기 지중의 토사를 굴착하는 적어도 하나의 카터 비트가 설치되는 원뿔 형상의 전단부; 상기 전단부의 일측에 일체형으로 연결되고 내부 중앙에 상기 굴착으로 인하여 유입된 토사를 수집하여 외부로 배출하는 배출공이 형성되고 상기 퇴사관이 탈착 가능하게 설치되도록 상기 배출공의 일측 내주에 나선형 결합부가 형성되는 원통 형상의 본체; 상기 본체의 일측에 설치되어 중앙부에 상기 퇴사관을 관통 설치하는 퇴사관 설치공과 상기 퇴사관 설치공의 상부에 상기 급수관을 설치하는 급수관 결합부가 형성되고, 상기 케이싱이 설치되도록 상기 본체와 맞닿는 면의 외주로 나선형 체결부가 형성되고, 상기 퇴사관의 제거시 퇴사가 상기 케이싱 내부로 유입되는 것을 방지하도록 힌지로 자유 회전하여 상기 퇴사관 설치공을 밀폐하는 원판 형상의 역 퇴사 방지판이 상기 퇴사관 설치공의 내측 상단부에 설치되는, 원통 형상의 연결부로 구성되며, 상기 추진슈는 퇴사관 설치공에 밀폐력이 형성되도록 상기 퇴사관 설치공의 내주를 감싸는 탄성오링이 설치되며, 상기 급수관의 중앙부에 역류를 방지하는 역지밸브가 설치되며, 상기 수질 개선 및 스트레이너의 구멍 막힘 방지용 여재는 광물질, 활성탄, 플라스틱, 맥반석, 활석, 형석, 옥, 금옥, 청옥, 황옥, 백옥, 운모, 금운모, 홍운모, 백운모, 해독석, 해포석, 제올라이트, 온모질로나이트, 펄라이트, 및 버미귤라이트 중 적어도 어느 하나로 구성됨을 특징으로 하는 수평 취수관 설치장치.
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