KR101635913B1

KR101635913B1 - 굴착공 슬라임 배출장치

Info

Publication number: KR101635913B1
Application number: KR1020140066724A
Authority: KR
Inventors: 한현민
Original assignee: 주식회사 민토평창리조트; 한현민
Priority date: 2014-06-02
Filing date: 2014-06-02
Publication date: 2016-07-05
Also published as: KR20150139063A

Abstract

본 발명은 지반내 천공된 굴착공 내부에 형성된 슬라임(slime)을 제거하는 장치에 관한 것으로, 하단이 개방된 확대관(20)과 연결된 흡출관(10) 내부에 고속 상향류를 발생시킴으로써, 굴착공내 슬라임을 흡입하여 지상으로 배출할 수 있도록 한 것이다.
본 발명을 통하여, 지반 굴착공내 형성된 슬라임의 신속하고 완벽한 제거가 가능할 뿐 아니라, 굴착공 저면 및 공벽 표면에 침착된 미량의 슬라임 침전물 또한 완벽하게 제거할 수 있다.

Description

굴착공 슬라임 배출장치{SLIME PUMP FOR GROUND BOREHOLE}

본 발명은 지반내 천공된 굴착공 내부에 형성된 슬라임(slime)을 제거하는 장치에 관한 것으로, 하단이 개방된 확대관(20)과 연결된 흡출관(10) 내부에 고속 상향류를 발생시킴으로써, 굴착공내 슬라임을 흡입하여 지상으로 배출할 수 있도록 한 것이다.

지반천공은 말뚝기초의 시공, 착정(鑿井), 시추, 지하구조물 시공을 위한 토류벽 가설 또는 연약지반 개량을 위한 압밀촉진 등의 목적으로 지반에 수직 또는 수직에 근사한 방향의 굴착공을 형성하는 것으로서, 지반의 특성이나 소요심도에 따라서 다양한 장비와 공법이 적용된다.

지반내 굴착공 저부에는 굴착과정에서 형성된 석분 등 지반 분쇄물과 지하수 또는 굴착 장비의 원활한 작동을 위하여 투입된 굴착공내 주입수 등이 혼합된 현탁액 내지 반액반고상(半液半固狀)의 페이스트(paste)인 슬라임이 형성되는 것이 일반적이다.

이러한 슬라임은 굴착공 천공 이후의 후속공정 즉, 현장타설말뚝의 콘크리트 타설 또는 기타 계획 관입 구조물의 설치전에 제거되는데, 특히 현장타설말뚝의 시공시 굴착공 저부에 슬라임이 잔류되는 경우 타설되는 콘크리트의 견고한 양생은 물론 말뚝내 매입되는 보강재와 콘크리트간 긴밀한 부착을 방해하게 되고, 결국 해당 말뚝의 구조적 안정성 및 지지력이 심각하게 저하되므로, 굴착공내 슬라임이 필히 제거될 필요가 있다.

굴착공내 슬라임의 제거는 통상 미케니컬펌프(91)로 불리는 하부 개폐식 용기를 사용하여 굴착공 저부에 저류된 슬라임을 지상으로 퍼올리는 작업을 반복하는 방식으로 진행되며, 관련 종래기술로는 특허 제732646호를 들 수 있다.

특허 제732646호를 비롯한 종래의 굴착공 슬라임 제거용 미케니컬펌프(91)는 도 1에서와 같이, 천공된 굴착공에 개폐식 용기를 투입하여 용기내 슬라임 유입을 유도한 후, 지상으로 인양하는 방식으로 사용되는 것으로, 미케니컬펌프(91)의 굴착공내 투입 및 인양이 반복되면서 슬라임의 연속 배출이 아닌 간헐적 제거가 이루어지는 것이다.

따라서 굴착공내 슬라임의 신속한 제거에 한계가 있을 수 밖에 없으며, 이러한 슬라임 제거 지연 문제는 대구경 굴착공 또는 대심도 굴착공의 경우 더욱 심각해질 수 밖에 없다.

또한, 육중한 강철제 용기인 미케니컬펌프(91)를 굴착공내 반복 투입 및 인양하는 과정에서 굴착공 공벽이 파손되거나 심할 경우 공벽이 붕괴되는 사고 가능성이 상존한다.

특히, 도 2에서와 같이, 종래의 미케니컬펌프(91)는 용기의 개폐수단 즉, 도면상 개폐판(92)으로 표시된 일종의 체크밸브가 필수적으로 구성되어야 하는데, 이러한 개폐판(92)의 작동공간 확보 또는 미케니컬펌프(91) 본체의 굴착공 안착을 위하여 슬라임의 유입 표고가 굴착공 저면 상측으로 이격되어 형성될 수 밖에 없으므로, 미케니컬펌프(91)를 이용한 슬라임 제거 작업이 완료된 후에도 소량의 슬라임이 잔류될 수 밖에 없는 심각한 문제점을 가진다.

이러한 굴착공내 슬라임 잔류는 이후 시공되는 말뚝 등 본 구조물에 있어서 치명적 결함을 유발할 수 있으며, 특히 현장타설말뚝의 경우 선단지지력을 발현하는 말뚝 선단부 강도가 심각하게 저하될 수 있으므로 말뚝 자체는 물론 지상 구조물의 구조적 안정성을 심각하게 위협하게 된다.

이에, 미케니컬펌프(91) 형식의 슬라임 제거 방식을 탈피하여, 굴착공에 수중펌프를 투입하거나, 지상에서 흡입식 펌프를 가동하는 방안을 고려할 수 있으나, 통상 관정 등에서 사용되는 수중펌프는 반액반고상의 슬라임 배출은 불가능하고 작동과정에서 수중펌프의 부품이 파손되는 문제점이 있으며, 흡입식 펌프 역시 다량의 고형물이 포함된 슬라임에는 적합하지 않을 뿐 아니라 양정(揚程)에 한계가 있으므로 사실상 지반 굴착공에는 적용이 불가능한 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 지반 굴착공에 투입되어 굴착공내 형성된 슬라임을 배출하는 장치에 있어서, 하단이 개방된 확대관(20) 상측 중심부에는 지상과 연결되는 흡출관(10)이 접합되고, 흡출관(10)에는 흡출관(10)의 내경 미만의 외경을 가지는 가압관(30)의 하부가 연결되되, 가압관(30) 하부에는 U자형의 곡부(31)가 형성되고, U자형 곡부(31)의 하단부가 흡출관(10)의 관벽을 관통하여, 흡출관(10) 내부의 가압관(30) 말단이 상방의 분출구(32)를 형성하며, 가압관(30)으로 고압의 유체가 압송됨에 따라 흡출관(10) 내부에서 고속의 상향류가 형성되어 확대관(20) 내부의 슬라임이 흡입되고 흡출관(10)으로 이송됨을 특징으로 하는 굴착공 슬라임 배출장치이다.

또한, 지반 굴착공에 투입되어 굴착공내 형성된 슬라임을 배출하는 장치에 있어서, 하단이 개방되고 상단이 폐쇄된 확대관(20)의 내부에는 확대관(20) 내측 상단에서 하측으로 이격된 격판(25)이 형성되어 확대관(20) 내측 상단면과 격판(25) 상면 사이에 격실(29)이 형성되고, 격판(25) 중심부에는 지상과 연결되는 흡출관(10)이 확대관(20) 상부를 관통하여 접합되며, 격실(29)에는 가압관(30)이 연결되고 격실(29)내 흡출관(10)에는 다수의 통공(15)이 천공되어, 가압관(30)으로 고압의 유체가 압송됨에 따라 흡출관(10) 내부에서 고속의 상향류가 형성되어 확대관(20) 내부의 슬라임이 흡입되고 흡출관(10)으로 이송됨을 특징으로 하는 굴착공 슬라임 배출장치이다.

본 발명을 통하여, 지반 굴착공내 형성된 슬라임의 신속하고 완벽한 제거가 가능할 뿐 아니라, 굴착공 저면 및 공벽 표면에 침착된 미량의 슬라임 침전물 또한 완벽하게 제거할 수 있다.

이로써 굴착공 슬라임 제거 공정의 공기를 단축하여 공사비를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 굴착공에 후속 시공되는 현장타설말뚝 등 본 구조물의 성능 및 안정성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래 슬라임 제거장치의 사용방식 설명도
도 2는 종래 슬라임 제거장치의 작동방식 설명도
도 3은 본 발명의 요부발췌 사시도
도 4는 본 발명의 요부발췌 절단 사시도
도 5는 본 발명의 장비 구성도
도 6은 본 발명의 작동방식 설명도
도 7은 본 발명의 순환형 실시예 구성도
도 8은 본 발명의 변형된 실시예 요부발췌 사시도
도 9는 도 8 실시예의 요부발췌 부분절단 사시도
도 10은 도 8 실시예의 작동방식 설명도

본 발명의 상세한 구성을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 도 3은 본 발명의 핵심 구성인 흡출관(10), 가압관(30) 및 확대관(20) 등의 외관을 도시한 사시도로서, 동 도면 및 내부 구조가 도시된 도 4를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 하단이 개방된 확대관(20) 상측 중심부에 지상과 연결되는 흡출관(10)이 접합되고, 흡출관(10)에는 흡출관(10)의 내경 미만의 외경을 가지는 가압관(30)의 하부가 연결되어 구성된다.

또한, 도 4에서와 같이, 가압관(30) 하부에는 U자형의 곡부(31)가 형성되고, U자형 곡부(31)의 하단부가 흡출관(10)의 관벽을 관통하여, 흡출관(10) 내부의 가압관(30) 말단이 흡출관(10)의 횡단상 중심부에서 상방의 분출구(32)를 형성한다.

한편, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 확대관(20)에는 송수관(40)이 연결되되 송수관(40)의 방수구(41)는 확대관(20) 내부에 형성되어, 후술할 슬라임의 배출시 지상에서 공급되는 희석수를 확대관(20) 내부로 분출하게 된다.

이러한 본 발명은 도 5에서와 같이, 굴착공에 투입되어 굴착공 저면에 안착되며, 흡출호스(19), 가압호스(39) 및 송수호스(49)로 지상과 연결되는데, 동 도면의 타원내 확대부에서와 같이, 흡출호스(19)는 흡출관(10)의 상단에, 가압호스(39) 및 송수호스(49)는 각각 가압관(30) 및 송수관(40)의 상단에 연결된다.

도 6은 본 발명의 작동원리를 설명한 단면도로서, 도시된 바와 같이, 가압관(30)을 통하여 물 또는 압축공기 등의 유체가 고속, 고압으로 압송되면, 흡출관(10) 중심부에 형성된 분출구(32)를 통하여 고속으로 분출되면서, 흡출관(10) 내부에 고속의 상향류를 형성하고, 흡출관(10)에 형성된 고속 상향류로 인하여 확대관(20) 내부의 슬라임이 동반 배출되면서, 개방된 확대관(20) 하단부로 굴착공내 슬라임이 지속적으로 유입되어 결국 굴착공에 저류된 전체 슬라임이 흡출관(10)으로 배출되는 것이다.

한편, 도 3 및 도 4에서와 같이, 확대관(20)의 하단에는 다수의 흡입홈(21)을 절개 형성함으로써, 슬라임의 확대관(20)내 유입을 촉진할 수 있다.

도 5에서와 같이, 흡출관(10)에는 지상과 연결된 흡출호스(19)가 연결되어 흡출관(10)을 통하여 흡입된 슬라임이 흡출호스(19)를 경유하여 지상으로 배출되며, 가압관(30)과 연결된 가압호스(39)는 지상의 가압장치(52)와 연결되어 가압관(30)으로 고압의 유체를 압송하게 된다.

도 5에 도시된 실시예에서는 가압장치(52)로서 압축공기를 공급하는 컴프레서가 예시되어 있으나, 압송되는 유체로 물이 적용되는 경우 펌프 또는 컴프레서 등으로 가압되는 가압식 수조가 적용될 수도 있다.

전술한 바와 같이, 굴착공에 저류되는 슬라임은 다량의 고형물이 포함된 반액반고상의 유동체이므로 원활한 배출이 어려울 뿐 아니라, 배출된 후에도 굴착공 저면 및 공벽에 잔류물이 침착될 가능성이 높다.

이에 본 발명에서는 확대관(20)에 송수관(40)을 접합하고, 송수호스(49)를 통하여 지상의 송수펌프(51)와 송수관(40)을 연결하여 확대관(20) 내부로 희석수를 공급함으로써, 슬라임을 희석하고 슬라임 잔류물의 침착을 방지한다.

송수관(40)의 방수구(41)는 도 4 및 도 6에서와 같이, 확대관(20) 내부에 형성하고, 방수구(41)의 단부를 사선으로 형성함으로써 희석수의 원활한 혼합이 가능하도록 한다.

흡출호스(19)를 통하여 배출되는 슬라임은 다량의 석분이 함유된 일종의 폐기물인 바, 단순 투기시 각종 오염을 유발할 수 있으므로, 도 7에서와 같이, 흡출호스(19)를 침전조 등의 고액분리조(60)와 연결하여, 고형물을 분리 처리함과 동시에, 상등수는 재활용하는 순환형 시스템을 구축함으로써, 환경오염을 방지함은 물론 희석수 또는 작동 유체의 재활용이 가능하다.

한편, 도 8 내지 도 10은 흡출관(10)의 횡단면을 잠식하는 가압관(30)의 곡부(31) 및 분출구(32)를 배제함으로써, 슬라임이 흡출관(10)을 통하여 일층 원활하게 배출될 수 있도록 한 것으로, 그 외관 및 내부 구조를 각각 도시한 도 8 및 도 9에서와 같이, 가압관(30) 말단부의 곡부(31) 및 분출구(32)가 생략된 대신 격실(29) 및 통공(15)이 형성되어, 도 10에서와 같이 가압관(30)으로 압송된 유체가 격실(29) 및 통공(15)을 경유하여 흡출관(10)으로 유입되는 구조를 가진다.

즉, 도 9 및 도 10에서와 같이, 하단이 개방되고 상단이 폐쇄된 확대관(20)의 내부에 확대관(20) 내측 상단에서 하측으로 이격된 격판(25)이 형성되어 확대관(20) 내측 상단면과 격판(25) 상면 사이에 격실(29)이 형성되고, 격판(25) 중심부에는 지상과 연결되는 흡출관(10)이 확대관(20) 상부를 관통하여 접합되며, 격실(29)에는 가압관(30)이 연결되고 격실(29)내 흡출관(10)에는 다수의 통공(15)이 천공되는 것이다.

희석수를 공급하는 송수관(40)은 확대관(20) 상부 및 격판(25)을 관통하여 확대관(20)내 격판(25) 하부 공간에 방수구(41)가 형성되며, 확대관(20) 내부로 희석수를 방출하여 슬라임을 희석하고 슬라임 잔류물의 침착을 방지한다.

이러한 도 9 내지 도 10의 실시예는 가압관(30)으로 고압의 유체가 압송됨에 따라 압송된 유체가 격실(29) 및 통공(15)을 통과하여 흡출관(10) 내부에서 고속의 상향류를 형성하게 되며, 이로 인하여 확대관(20) 내부의 슬라임이 흡입되고 흡출관(10)으로 이송된다.

10 : 흡출관
15 : 통공
19 : 흡출호스
20 : 확대관
21 : 흡입홈
25 : 격판
29 : 격실
30 : 가압관
31 : 곡부
32 : 분출구
39 : 가압호스
40 : 송수관
41 : 방수구
49 : 송수호스
51 : 송수펌프
52 : 가압장치
60 : 고액분리조
91 : 미케니컬펌프
92 : 개폐판

Claims

지반 굴착공에 투입되어 굴착공내 형성된 슬라임을 배출하는 장치로서, 하단이 개방된 확대관(20) 상측 중심부에는 지상과 연결되는 흡출관(10)이 접합되고, 흡출관(10)에는 흡출관(10)의 내경 미만의 외경을 가지는 가압관(30)의 하부가 연결되되, 가압관(30) 하부에는 U자형의 곡부(31)가 형성되고, U자형 곡부(31)의 하단부가 흡출관(10)의 관벽을 관통하여, 흡출관(10) 내부의 가압관(30) 말단이 상방의 분출구(32)를 형성하며, 가압관(30)으로 고압의 유체가 압송됨에 따라 흡출관(10) 내부에서 고속의 상향류가 형성되어 확대관(20) 내부의 슬라임이 흡입되고 흡출관(10)으로 이송되는 굴착공 슬라임 배출장치에 있어서,
확대관(20)에는 송수관(40)이 연결되되 송수관(40)의 방수구(41)는 확대관(20) 내부에 형성되고, 송수관(40)은 송수호스(49)를 통하여 지상의 송수펌프(51)와 연결되어, 송수관(40)으로 희석수가 공급됨에 따라 슬라임이 희석됨을 특징으로 하는 굴착공 슬라임 배출장치.
지반 굴착공에 투입되어 굴착공내 형성된 슬라임을 배출하는 장치로서, 하단이 개방되고 상단이 폐쇄된 확대관(20)의 내부에는 확대관(20) 내측 상단에서 하측으로 이격된 격판(25)이 형성되어 확대관(20) 내측 상단면과 격판(25) 상면 사이에 격실(29)이 형성되고, 격판(25) 중심부에는 지상과 연결되는 흡출관(10)이 확대관(20) 상부를 관통하여 접합되며, 격실(29)에는 가압관(30)이 연결되고 격실(29)내 흡출관(10)에는 다수의 통공(15)이 천공되어, 가압관(30)으로 고압의 유체가 압송됨에 따라 흡출관(10) 내부에서 고속의 상향류가 형성되어 확대관(20) 내부의 슬라임이 흡입되고 흡출관(10)으로 이송되는 굴착공 슬라임 배출장치에 있어서,
확대관(20)에는 송수관(40)이 연결되되 송수관(40)은 확대관(20) 상부 및 격판(25)을 관통하여 확대관(20)내 격판(25) 하부 공간에 방수구(41)가 형성되고, 송수관(40)은 송수호스(49)를 통하여 지상의 송수펌프(51)와 연결되어, 송수관(40)으로 희석수가 공급됨에 따라 슬라임이 희석됨을 특징으로 하는 굴착공 슬라임 배출장치.