KR101367191B1 - 케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구동원에 연결되어 회전하는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단 둘레를 따라 형성되는 드릴비트와, 내주면을 따라 홈이 형성되고 상기 홈은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 확공케이싱 및 상기 경사면에 맞닿도록 경사지게 형성되는 외측면을 포함하고 상향하는 걸림톱니가 형성되는 내측면을 포함하여 상기 홈에 설치되는 벨트형리프터를 포함하고, 반경 방향으로 상기 홈의 상단 두께는 상기 벨트형리프터의 상단 두께보다 크게 형성되고, 높이 방향으로 상기 홈의 폭은 상기 벨트형리프터의 폭보다 크게 형성되어, 상기 벨트형리프터는 상기 확공케이싱이 관입되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 상기 홈 내부에 위치하도록 상기 경사면을 따라 상승이동하고, 관입 후 상기 확공케이싱이 인양되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 그라우팅 영역을 가압하여 조일 수 있도록 상기 경사면을 따라 하강 이동하는 것을 특징으로 하는 케이싱 제거장치를 제공하여, 그라우팅이 실시된 케이싱도 용이하게 인양할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

Description

케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법{Apparatus for casing exclusion and Method of casing exclusion using the same}

본 발명은 케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 지중에 설치된 케이싱을 제거하기 위한 케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법에 관한 것이다.

지하수 개발 시공 시 표토층에는 케이싱이 설치되어 있다. 케이싱은 대체로 표토층이 무너지지 않게 공벽을 보호하며 암반수 만을 얻고자 할 때 암반층까지 설치되어 충적층(모래, 흙, 자갈)에서 나오는 지하수가 공내로 침투하지 못하게 설치를 한다.

이러한 케이싱의 제거 작업은 반드시 시멘트로 폐공을 충전한 후에 실시해야 한다. 지하수 이용을 위해 개발된 관정을 위하여 굴착한 공이 폐공 처리되어야 함에도 그렇지 못하고 방치되는 경우에는 여러 가지 심각한 문제를 야기하기 하기 때문이다. 구체적으로, 관정을 그대로 폐기하면 빗물이 흙을 통하는 과정 없이 바로 지하수와 맞닿게 되고 또한 지표에 존재하는 여러 가지 오염물질들이 그대로 지하수의 수맥과 맞닿게 되어 수맥이 오염된다. 또한, 처음에는 식수로도 사용할 수 있을 정도의 지하수였더라도 버려진 관정이 하나라도 있다면, 이 지하수의 수맥은 얼마 지나지 않아 대장균을 비롯한 미생물과 다른 오염물질에 오염된다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0070323호(2009.07.01. 공개, 이하 본 문헌이라 한다. )에서는 타격에 의한 지하수 불용공의 케이싱 파이프 제거방법 및 그 제거장치를 기재하고 있다.

본 문헌에 기재하고 있는 케이싱 파이프 제거장치는 케이싱 파이프의 상단부를 상하방향으로 타격하는 타격장치를 포함한다. 타격장치는 매입된 케이싱 파이프를 뽑아내면서 동시에 진동을 발생시켜 케이싱 파이프로 투입된 되메움 재료가 막힘 없이 바닥까지 도달될 수 있도록 유도한다.

그러나 그라우팅되어 관입된 케이싱의 경우, 이와 같은 방식의 케이싱 파이프 제거장치를 사용하더라도 케이싱과 그라우팅이 붙어 있기 때문에 케이싱 인양이 불가능하거나 많은 비용이 발생한다. 일부 지역에서는 오염방지를 위한 채움 그라우팅 영역이 지표에서 약 지하 50m까지 형성되고, 케이싱과 채움 그라우팅 영역 사이에 형성되는 주변 그라우팅 영역이 지표에서 약 지하 70m까지 형성되기 때문에 단순히 케이싱 파이프를 뽑아내는 방식의 장치를 사용하는 경우 케이싱 인양이 거의 불가능하다.

대한민국 공개특허 제10-2009-0070323호(2009.07.01. 공개)

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그라우팅이 실시된 케이싱을 용이하게 인양할 수 있는 케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 구동원에 연결되어 회전하는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단 둘레를 따라 형성되는 드릴비트와, 내주면을 따라 홈이 형성되고 상기 홈은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 확공케이싱 및 상기 경사면에 맞닿도록 경사지게 형성되는 외측면을 포함하고 상향하는 걸림톱니가 형성되는 내측면을 포함하여 상기 홈에 설치되는 벨트형리프터를 포함하고, 반경 방향으로 상기 홈의 상단 두께는 상기 벨트형리프터의 상단 두께보다 크게 형성되고, 높이 방향으로 상기 홈의 폭은 상기 벨트형리프터의 폭보다 크게 형성되어, 상기 벨트형리프터는 상기 확공케이싱이 관입되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 상기 홈 내부에 위치하도록 상기 경사면을 따라 상승이동하고, 관입 후 상기 확공케이싱이 인양되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 그라우팅 영역을 가압하여 조일 수 있도록 상기 경사면을 따라 하강 이동하는 것을 특징으로 하는 케이싱 제거장치를 제공할 수 있다.

바람직하게는, 상기 벨트형리프터의 내측면과 상기 걸림톱니의 윗면은 수직하게 형성될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 발명은, 구동원에 연결되어 회전하는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단 둘레를 따라 형성되는 드릴비트와, 내주면을 따라 홈이 형성되고 상기 홈은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 확공케이싱과 상기 경사면에 맞닿도록 경사지게 형성되는 외측면을 포함하고 상향하는 걸림톱니가 형성되는 내측면을 포함하여 상기 홈에 설치되는 벨트형리프터를 포함하는 제1 케이싱 제거장치와, 상향하는 걸림톱니가 외주연에 형성된 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단에 지지 가능하게 배치되며 구동원과 연결되어 상승 또는 하강 이동하는 승강플레이트를 포함하는 제2 케이싱 제거장치를 사용하는 케이싱 제거방법으로서, 상기 제1 케이싱 제거장치를 통해 케이싱 주위의 그라우팅 영역을 굴착하여 상기 그라우팅 영역의 케이싱을 인양하는 제1 단계 및 상기 제1 단계 이후, 상기 제2 케이싱 제거장치를 케이싱 내부로 삽입하여 비(非) 그라우팅 영역의 케이싱을 인양하는 제2 단계를 포함하는 케이싱 제거방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 드릴비트를 통해 그라우팅 영역을 확공하여 굴착하는 확공케이싱과 확공케이싱 내측에 설치되어 확공케이싱이 인양될 때 그라우팅 영역을 가압하여 함께 인양되도록 유도하는 벨트형리프터를 구비함으로써, 그라우팅이 실시된 케이싱도 용이하게 인양할 수 있는 유리한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 케이싱 제거장치를 도시한 도면,
도 2는 도 1에서 도시한 벨트형리프터를 도시한 도면,
도 3은 확공케이싱의 홈에 삽입된 벨트형리프터를 도시한 도면,
도 4는 그라우팅 영역을 굴착한 후 인양되는 확공케이싱을 도시한 도면,
도 5는 확공케이싱의 인양 중에 하강 이동하여 그라우팅 영역을 가압하는 벨트형리프터를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 케이싱 제거장치를 도시한 도면,
도 7은 비 그라우팅 영역의 케이싱에 삽입된 제2 케이싱 제거장치를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이싱 제거방법을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 케이싱 제거장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에서 도시한 벨트형리프터를 도시한 도면이고, 도 3은 확공케이싱의 홈에 삽입된 벨트형리프터를 도시한 도면이다. 이러한, 도 1 내지 도 3을 본 발명을 개념적으로 명확히 이해하기 위하여, 주요 특징 부분만을 명확히 도시한 것이며, 그 결과 도해의 다양한 변형이 예상되며, 도면에 도시된 특정 형상에 의해 본 발명의 범위가 제한될 필요는 없다.

도 1 내지 도 3을 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1 케이싱 장치(100)는 확공케이싱(110)과, 벨트형리프터(120)를 포함한다.

확공케이싱(110)은 그라우팅 영역을 확공하여 굴착하는 역할을 한다. 구체적으로, 확공케이싱(110)은 관입된 케이싱과 그라우팅 영역을 둘러싸도록 확공한 상태로 굴착한다.

이러한 확공케이싱(110)은 원통형 몸체(111)와 드릴비트(112)를 포함한다. 원통형 몸체(111)는 구동원과 연결되어 회전한다. 원통형 몸체(111)는 그라우팅 영역의 직경을 고려하여 그라우팅 영역이 굴착 가능하도록 적절하게 설계될 수 있다. 예를 들어, 원통형 몸체(111)의 직경은 그라우팅 영역의 직경과 동일하게 형성될 수 있다.

드릴비트(112)는 원통형 몸체(111)의 하단 둘레를 따라 형성되어 그라우팅 영역을 물리적으로 분쇄하는 역할을 한다. 원통형 몸체(111)가 구동원에 의해 회전함에 따라 드릴비트(112)가 회전하면서 그라우팅 영역을 뚫고 내려가게 된다.

한편, 도 3에서 도시한 바와 같이, 원통형 몸체(111)의 내주연을 따라 홈(113)이 형성될 수 있다. 홈(113)은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면(113a)을 포함할 수 있다. 이 홈(113)에는 벨트형리프터(120)가 삽입된다.

벨트형리프터(120)는 확공케이싱(110)가 인양될 때 그라우팅 영역이 함께 인양되도록 그라우팅 영역을 가압하여 조이는 역할을 한다. 벨트형리프터(120)는 도 2에서 도시한 바와 같이. 길게 형성된 띠 형상을 갖는다. 그리고 도 3에서 도시한 바와 같이, 벨트형리프터(120)의 외측면(121)은 홈(113)의 경사면(113a)에 맞닿도록 경사지게 형성된다. 그리고 벨트형리프터(120)의 내측면(122)에는 걸림톱니(123)가 돌출 형성된다.

걸림톱니(123)는 톱니의 윗면 보다 아랫면이 길게 형성되어 전체적으로 톱니의 엣지가 상향하도록 형성될 수 있다. 또한, 걸림톱니(123)의 윗면은 벨트형리프터(120)의 내측면(122)과 수직하게 형성될 수 있다. 이는 확공케이싱(110)이 굴착되어 하향 이동할 때에는 마찰력을 최소화하고, 확공케이싱(110)이 인양되어 상향 이동할 때에는 마찰력을 극대화하여 벨트형리프터(120)가 하향 이동하여 그라우팅 영역을 조이기 위함이다. 이러한 걸림톱니(123)는 복수 개가 벨트형리프터(120)의 내측면(122)의 전체 영역에 걸쳐 형성될 수 있다.

한편, 원통형 몸체(111)에 형성된 홈(113)은 이러한 벨트형리프터(120)가 삽입되어 움직일 수 있도록, 반경 방향으로 홈(113)의 상단(113b) 두께(D1)는 벨트형리프터(120)의 상단 두께(D2)보다 크게 형성되고, 높이 방향으로 홈(113)의 폭(W1)은 벨트형리프터(120)의 폭(W2)보다 크게 형성될 수 있다.

도 4는 그라우팅 영역을 굴착한 후 인양되는 확공케이싱을 도시한 도면이고, 도 5는 확공케이싱의 인양 중에 하강 이동하여 그라우팅 영역을 가압하는 벨트형리프터를 도시한 도면이다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 위와 같은 제1 케이싱 제거장치를 사용하여 그라우팅 영역의 케이싱을 인양하는 과정을 설명한다.

도 4에서 도시한 바와 같이, 케이싱의 연결부(10a)를 기준으로 상방의 상당 영역은 그라우팅이 실시된 영역이고, 케이싱의 연결부(10a) 부근과 그 하방은 비(非) 그라우팅 영역이다. 그라우팅 영역에 대하여 굴착이 진행되어 벨트형리프터(120)가 그라우팅 영역을 둘러싼 상태에서 인양되면 도 5에서 도시한 바와 같이, 확공케이싱(110)이 관입될 때와 달리, 벨트형리프터(120)가 걸림톱니(123)의 마찰력 등에 의하여 홈(113)의 경사면(113a)을 따라 하강 이동하게 된다.

벨트형리프터(120)가 하강 이동하면서 그라우팅 영역(20)을 반경 방향으로 가압하여 조이게 됨으로써, 인양되는 확공케이싱(110)과 함께 그라우팅 영역(20)과 이에 결합된 케이싱(도 4의 11)이 인양된다.

그 결과, 케이싱(11)과 케이싱(11)에 결합된 그라우팅 영역을 일체로 인양시킬 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 케이싱 제거장치를 도시한 도면이고, 도 7은 비 그라우팅 영역의 케이싱에 삽입된 제2 케이싱 제거장치를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7을 병행 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2 케이싱 제거장치는 원통형 몸체(210)와 승강플레이트(220)를 포함할 수 있다. 원통형 몸체(210)에는 걸림톱니(211)가 외주면 전체에 형성될 수 있다. 걸림톱니(211)는 톱니의 윗면 보다 아랫면이 길게 형성되어 전체적으로 톱니의 엣지가 상향하도록 형성될 수 있다. 이는 케이싱(12)에 삽입되도록 하향 이동할 때에는 마찰력을 최소화하고, 케이싱(12)을 인양하기 위하여 상향 이동할 때에는 마찰력을 극대화하기 위함이다. 걸림톱니(211)는 강성이 확보된 금속소재일 수 있다.

승강플레이트(220)는 구동원(B)이 와이어(221)로 연결되어 승강 이동될 수 있다. 승강플레이트(220)는 원통형 몸체(210) 아래에 배치되어 와이어(221)가 당겨지면 원통형 몸체(210)의 하단을 지지한 상태로 원통형 몸체(210)를 인양시킨다.

도 7에서 도시한 바와 같이, 제1 케이싱 장치에 의해 그라우팅 영역의 케이싱이 제거된 다음, 확공 영역(1)을 통해 비 그라우팅 영역의 케이싱(12)에 제2 케이싱 장치(200)를 삽입한 이후 인양하게 되면, 케이싱(12)의 내주면과 걸림톱니(211)의 마찰력에 의해 케이싱(12)이 인양된다.

도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이싱 제거방법을 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 케이싱 제거방법은 먼저, 제1 케이싱 제거장치(100)를 통해 케이싱(11) 주위의 그라우팅 영역(20)을 굴착하여 그라우팅 영역의 케이싱(11)을 인양한다.(S100)

그라우팅 영역의 케이싱(11)을 인양한 이후, 제2 케이싱 제거장치(200)를 케이싱(12) 내부로 삽입하여 비(非) 그라우팅 영역의 케이싱(12)을 인양한다.

이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 케이싱 제거장치 및 케이싱 제거방법에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10,11,12: 케이싱
100: 제1 케이싱장치
110: 확공케이싱
111: 원통형 몸체
112: 드릴비트
113: 홈
113a: 경사면
113b: 상단
120: 벨트리프터
121: 외측면
122: 내측면
123: 걸림톱니
200: 제2 케이싱장치
210: 원통형 몸체
211: 걸림톱니
220: 승강플레이트
221: 와이어

Claims (3)

1. 구동원에 연결되어 회전하는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단 둘레를 따라 형성되는 드릴비트와, 내주면을 따라 홈이 형성되고 상기 홈은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 확공케이싱;및
   상기 경사면에 맞닿도록 경사지게 형성되는 외측면을 포함하고 상향하는 걸림톱니가 형성되는 내측면을 포함하여 상기 홈에 설치되는 벨트형리프터를 포함하고,
   반경 방향으로 상기 홈의 상단 두께는 상기 벨트형리프터의 상단 두께보다 크게 형성되고, 높이 방향으로 상기 홈의 폭은 상기 벨트형리프터의 폭보다 크게 형성되어,
   상기 벨트형리프터는 상기 확공케이싱이 관입되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 상기 홈 내부에 위치하도록 상기 경사면을 따라 상승이동하고, 관입 후 상기 확공케이싱이 인양되는 경우 상기 걸림톱니가 반경 방향을 기준으로 그라우팅 영역을 가압하여 조일 수 있도록 상기 경사면을 따라 하강 이동하는 것을 특징으로 하는 케이싱 제거장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   상기 벨트형리프터의 내측면과 상기 걸림톱니의 윗면은 수직하게 형성되는 케이싱 제거장치.
   
3. 구동원에 연결되어 회전하는 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단 둘레를 따라 형성되는 드릴비트와, 내주면을 따라 홈이 형성되고 상기 홈은 내주면에서 외주면을 향하여 상향하여 경사지게 형성되는 경사면을 포함하는 확공케이싱과 상기 경사면에 맞닿도록 경사지게 형성되는 외측면을 포함하고 상향하는 걸림톱니가 형성되는 내측면을 포함하여 상기 홈에 설치되는 벨트형리프터를 포함하는 제1 케이싱 제거장치와, 상향하는 걸림톱니가 외주연에 형성된 원통형 몸체와 상기 원통형 몸체의 하단에 지지 가능하게 배치되며 구동원과 연결되어 상승 또는 하강 이동하는 승강플레이트를 포함하는 제2 케이싱 제거장치를 사용하는 케이싱 제거방법으로서,
   상기 제1 케이싱 제거장치를 통해 케이싱 주위의 그라우팅 영역을 굴착하여 상기 그라우팅 영역의 케이싱을 인양하는 제1 단계;및
   상기 제1 단계 이후, 상기 제2 케이싱 제거장치를 케이싱 내부로 삽입하여 비(非) 그라우팅 영역의 케이싱을 인양하는 제2 단계;
   를 포함하는 케이싱 제거방법.

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