KR101957100B1 - 복합보강재와 부착강화핀을 이용한 관로보강공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지중 노후관로를 보강하는 공법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 노후된 관로(1)를 굴착하지 않고 지중에 매설된 상태에서 관로 내벽에 부착강화핀(30)을 다수개 설치하고, 그 내벽에 와이어 메쉬(11)와 보강철근(12)을 구성된 복합보강재(10)를 밀착시켜 고정용 앵커(5)에 와이어(6)로 결속한 상태에서, 프라이머와 보수 모르타르(40)를 도포함으로써 보수 모르타르(40)의 관로 내벽(1a)에 부착성을 강화한다.

Description

복합보강재와 부착강화핀을 이용한 관로보강공법{method of reinforcing underground used pipeline with complex meshes and attaching pins}

본 발명은 지중에 매설되어 있는 노후 관로를 비굴착식으로 보강하는 공법에 관한 것으로, 특히 노후관로의 내벽에 보강재를 부착하여 노후된 기존 관로를 보강하는 공법에 관한 것이다.

지중에 매설되어 있는 노후 관로를 비굴착식으로 보강하는 다양한 기술이 알려져 있다. 예컨대, 접착수지를 보강 연성튜브에 함침시켜 수압을 이용하여 노후 관로 내부로 반전 진입시키고, 접착 경화시키는 공법이 알려져 있다(특허문헌 1). 이러한 공법은 보강 연성 튜브의 비용이 고가이고, 보강 연성 튜브를 노후 관로 내부로 반전 진입시키기 위하여 고온고압의 유체를 생성하여 내보내는 설비가 고가이어서 노후 관로를 보강하는 비용이 과다하게 소요되는 단점이 있고, 뿐만 아니라 고온, 고압의 설비가 필요하므로 안전 사고의 위험을 내포하고 있어 작업이 까다롭고 위험한 단점이 있다.

특허문헌 1에 개시된 종래의 공법이 가진 상기한 단점을 보완한 공법으로서 특허문헌 2로 알려진 것이 있다. 특허문헌 2에 개시된 방법은, 노후 관로의 내면벽에 와이어메쉬를 밀착시키고, 그 위에 시멘트 모르타르 또는 수지를 도포하여 노후 관로 내벽면을 보강한다. 그런데, 이러한 특허문헌 2의 공법은 와이어 메쉬 위에 도포하는 시멘트 모르타르 또는 수지가 관로의 내벽면에 충분한 강도로 부착되지 못하여 보수되는 시멘트 모르타르 또는 수지의 두께가 부분적으로 불균일하여 완전하고 충분한 보수작업이 이루어지지 않음으로써 수명이 짧은 단점이 있었다.

KR 10-0433060 B1 KR 10-0338799 B1

이에 본 발명은 종래의 비굴착식 관로 보강공법이 가진 단점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 노후 관로 내벽에 도포되는 모르타르의 부착력을 강화하여 내구성을 강화할 수 있고, 관로 내벽에 도포되는 모르타르를 균일한 두께로 도포할 수 있으며, 보수 비용을 상대적으로 저감할 수 있으며, 원형 관로 뿐만 아니라 관로 단면 형상에 제한없이 적용할 수 있어 시공이 편리한 관로보강공법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 관로 보강공법은,

지중의 노후 관로를 지중에 매설한 상태에서 내벽을 세정하고, 퇴적토를 준설하고 내벽에 부착된 이물질을 제거하는 준비단계;

종방향 와이어와 횡방향 와이어 및 복수의 보강 철근을 결합하여 복합보강재를 제작하는 단계;

세척된 노후 관로의 내벽에 다수개의 고정용 앵커를 일정한 간격을 두고 설치하는 고정용 앵커 설치단계;

상기 복합보강재를 노후 관로 내벽에 밀착되게 배치하고, 복합보강재의 보강 철근을 내벽에 고정된 고정용 앵커에 결속 와이어로써 묶어서 노후 관로 내벽과 복합보강재의 보강철근 사이에 일정한 간격을 유지한 상태로, 복합보강재를 관로 내벽에 움직이지 않도록 고정하는 복합보강재 설치단계;

상기 복합보강재가 설치된 노후 관로 내벽에 복수개의 부착강화핀을 설치하는 단계; 및

상기 노후 관로 내벽에 보수 모르타르를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

복합보강재 제작단계에서 상기 복합 보강재는 종방향 와이어와 횡방향 와이어를 서로 교차하게 종횡으로 엮어서 와이어 메쉬를 제작하고, 와이어 메쉬의 관로 내측쪽에 복수의 보강 철근을 종횡으로 서로 일정한 간격을 두고 배치하여 결속 와이어로써 와이어 메쉬에 고정함으로써 제작되는 것을 특징으로 한다.

상기 복합보강재 설치단계에서 상기 와이어 메쉬와 관로 내벽 사이에는 보강 철근의 직경만큼 간극을 형성하도록 복합보강재를 노후 관로 내벽에 밀착설치하고, 이 간극에는 보수 모르타르가 채워지는 것을 특징으로 한다.

상기 고정용 앵커 설치단계에서, 상기 고정용 앵커는 노후 관로 내벽에서 일정한 길이만큼 돌출되게 노후 관로 내벽에 설치되고, 상기 보수 모르타르 도포단계에서 보수 모르타르는 상기 고정용 앵커의 헤드부를 덮어주는 두께로 도포되는 것을 특징으로 한다.

상기 보수 모르타르는 시멘트 모르타르 또는 폴리머 모르타르 중 어느 하나 인 것을 특징으로 한다.

상기 노후 관로는 원형관이거나, 사각형 관인 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 따르면, 노후 관로 내벽에 도포되는 모르타르의 부착력을 강화하여 내구성을 강화할 수 있고, 관로 내벽에 도포되는 모르타르를 균일한 두께로 도포할 수 있으며, 보수 비용을 상대적으로 저감할 수 있으며, 원형 관로 뿐만 아니라 관로 단면 형상에 제한없이 적용할 수 있어 시공이 편리하다.

도 1은 본 발명의 공법에 따라 보수된 원형 관로의 횡단면도를 나타낸다.
도 2는 도 1의 "A"방향에서 도시한 복합보강재의 부분 평면도이다.
도 3은 도 1의 "B-B"선을 따라 절단하여 관로 내벽에 보수된 상태를 도시한 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 공법에 따라 보수된 사각형 관로의 횡단면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 "C"방향에서 도시한 복합보강재의 부분 평면도이다.
도 6은 도 4에 도시된 보수된 사각형 관로의 일부 횡단면도를 나타낸다.
도 7은 도 5의 "E"부분의 확대도이다.
도 8은 도 7의 복합보강재가 보수 관로 내벽에 고정된 상태를 도시한 결합단면도이다.
도 9a는 본 발명의 공법에 따른 준비단계를 도시한 노후 관로의 부분 단면도이다.
도 9b는 본 발명의 공법에 따라 노후 관로의 내벽에 고정용 앵커를 설치하고, 복합보강재를 설치하는 단계를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9c는 본 발명의 공법에 따라 노후 관로의 내벽에 설치된 고정용 앵커에 복합보강재를 결속하여 고정하고, 그리고나서 노후 관로 내벽에 프라이머를 분사하여 도포하는 상태를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 9d는 본 발명의 공법에 따라 노후 관로의 내벽에 보수 모르타르를 분사하여 도포한 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 공법의 공정 순서도이다.

이하, 본 발명에 따른 관로보강공법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명한다.

<준비단계>

본 발명의 관로 보강공법은 보수할 노후 관로의 사전 준비단계를 포함한다. 이 준비단계는 노후 관로 내부에 퇴적토를 준설하고 관로 내벽을 세정하는 단계와, 세정된 관로 내벽을 표면 처리하는 단계와, 표면 처리된 관로 내벽을 고압수로 세척하는 단계, 그리고 필요한 경우 관로 내벽에 방청제를 도포하여 방청하는 단계를 포함한다(도 9a 참조).

<복합보강재 제작단계>

그리고, 세정된 노후 관로(1)의 내벽(1a)에 설치할 복합 보강재(10)를 제작한다.

여기서 복합 보강재(10)는 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 종방향 와이어(11b)와 횡방향 와이어(11a)를 서로 교차하게 종횡으로 엮어서 와이어 메쉬(11)를 제작하고, 이렇게 제작된 와이어 메쉬(11)의 관로 내측(1b)쪽에 종횡 와이어(11b,11a)보다 상대적으로 큰 직경의 복수의 보강 철근(12)을 종횡으로 일정한 간격을 두고 배치하여 결속 와이어(도 5의 4)로써 와이어 메쉬(11)에 고정한다.

상기 종방향 와이어(11b)와 횡방향 와이어(11a) 및 보강 철근(12)은 부식을 방지하기 위하여 스텐레스강재를 사용하는 것이 바람직하지만, 일반 구조용 와이어 또는 아연도 와이어 또는 플라스틱재도 사용가능하다.

<고정용 앵커 설치단계>

도 7, 도 8 및 도 9b에 도시된 바와 같이, 세척된 노후 관로 내벽에 복수개의 구멍을 천공하고, 각 구멍마다 고정용 앵커(5)를 삽입하여 설치한다. 앵커(5)는 나사와 헤드(5a)를 가진 앵커 보울트로 구성될 수도 있다.

< 복합보강재 설치단계>

도 1, 도 2, 도 5, 도 6 내지 도 8 및 도 9c에 도시된 바와 같이, 복합보강재(10)를 노후 관로(1) 내벽(1a)에 밀착되게 배치하고, 복합보강재(10)의 보강 철근(12)과 와이어 메쉬(11)를 고정용 앵커(5)에 결속 와이어(6)로써 묶어서 노후 관로(1)의 내벽(1a)과 복합보강재(10)의 보강철근(12) 사이에 일정한 간격을 유지한 상태로, 복합보강재(10)를 관로 내벽(1a)에 움직이지 않도록 고정한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 복합 보강재(10)의 와이어 메쉬(11)를 일정한 길이의 와이어 메쉬 유닛으로 제작하고, 와이어 메쉬 유닛들을 길이방향(종방향)으로 연속하여 배치하되, 인접하는 와이어 메쉬 유닛들끼리는 가장자리에서 서로 중첩되게 배치한 다음 결속 와이어(4)로써 서로 연결하여 일체로 구성하는 것이 작업상 편리하다.

<부착 강화핀(30)의 설치단계>

노후 관로의 내벽(1a)에 복합 보강재(10)를 부착설치하고나서, 복합 보강재(10)의 와이어(11)들이 교차하면서 형성하는 사각 셀 영역마다 부착강화핀(30)을 관로 내벽(1a)에 설치한다.

상기 부착강화핀(30)은 노후 관로의 내벽에 도포되는 보수 모르타르(40)가 내벽에 부착강화되도록(내벽을 따라 흘러내리지 않도록)하는 역할을 한다. 따라서, 부착강화핀(30)은 헤드가 작은 'ㄱ'자형 또는 'T'자형으로 이루어질 수 있다.

<프라이머 도포 단계>

부착강화핀(30)이 설치되고 복합 보강재(10)가 설치된 관로 내벽(1a)에 프라이머를 도포할 수 있다. 프라이머는 보수 모르타르(40)의 부착성을 좋게 하기 위한 것이다.

<보수 모르타프 도포 단계>

상기 노후 관로 내벽(1a)에 보수 모르타르(40)를 도포한다. 보수 모르타르(40)는 시멘트 모르타르 또는 폴리머계 모르타르일 수 있다. 보수 모르타르(40)는 복합 보강재(10)를 노출되지 않게 덮어주는 두께만큼 도포한다. 이 때, 보수 모르타르(40)는 관로 내벽(1a)에 설치된 부착강화핀(30)과 복합보강재(10) 때문에 관로의 내벽(1a)을 따라 흘러내리지 않고 부착성이 개선된다.

또한, 복합보강재(10)에 의해 관로 내벽(1a)에 부착강도가 증대되어 내구성이 향상된다.

필요에 따라 보수 모르타르(40)의 외측면에는 표면 처리제(50)가 도포되는 것도 가능하다.

1: 노후 관로
1a: 관로 내벽
1b: 관로 내부
4: 결속 와이어
5: 고정용 앵커
5a: 헤드
6: 결속 와이어
10: 복합 보강재
11: 와이어 메쉬
12: 보강 철근
30: 부착강화핀
40: 보수 모르타르
50: 표면처리제

Claims (6)

1. 노후된 관로(1)를 보강하는 공법에 있어서,
   지중의 노후 관로(1)를 지중에 매설한 상태에서 내벽(1a)을 세정하고, 퇴적토를 준설하며 내벽에 부착된 이물질을 제거하는 준비단계;
   복수의 종방향 와이어(11b)와 복수의 횡방향 와이어(11a)를 서로 교차하게 종횡으로 엮어 와이어 메쉬(11)를 제작하고, 상기 와이어 메쉬(11)의 관로 내측쪽에 복수의 보강 철근(12)을 종횡으로 일정한 간격을 두고 배치하여 결속 와이어(4)로써 와이어 메쉬(11)에 고정하여 복합보강재(10)를 제작하는 단계;
   세척된 노후 관로(1)의 내벽(1a)에 다수개의 고정용 앵커(5)를 일정한 간격을 두고 설치하는 고정용 앵커 설치단계;
   상기 복합보강재(10)의 보강 철근(12)이 관로의 내벽(1a)에 맞닿도록 상기 복합보강재(10)를 노후 관로 내벽(1a)에 밀착되게 배치하고, 복합보강재(10)의 보강 철근(12)을, 내벽(1a)에 고정된 고정용 앵커(5)에 결속 와이어(6)로써 묶어서 노후 관로 내벽(1a)과 상기 와이어 메쉬(11) 사이에 보강 철근(12)의 직경 만큼의 일정한 간격을 유지한 상태로, 복합보강재(10)를 관로 내벽(1a)에 움직이지 않도록 고정하는 복합보강재 설치단계;
   상기 복합보강재(10)가 설치된 노후 관로 내벽(1a)에 도포되는 보수 모르타르(40)가 분리되지 않게 부착강화시켜 주는 복수개의 부착강화핀(30)을 설치하는 단계; 및
   보강 철근(12)에 의해 형성되는, 노후 관로 내벽(1a)과 상기 와이어 메쉬(11) 사이의 간격에 보수 모르타르(40)를 충전하되, 상기 보수 모르타르(40)가 상기 고정용 앵커(5)의 헤드부(5a)를 덮어주는 두께로 보수 모르타르(40)를 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관로보강공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 와이어 메쉬(11) 및 보강철근(12)은 스테인레스강재, 아연도금철선 및 플라스틱재중 어느 하나의 재료로 구성된 것을 특징으로 하는 관로보강공법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 보수 모르타르(40)는 시멘트 모르타르 또는 폴리머 모르타르 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 관로보강공법.

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