KR102064730B1 - 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법 - Google Patents

공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법 Download PDF

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김기성
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(주)대한건설이엔지
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Abstract

본 발명은 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법에 관한 것이다. 본 발명은, 원통 형상으로 하부 끝단에 다짐도 측정 팁이 연결된 형태로 형성되는 연직 운동부; 상기 연직 운동부의 외측 중 상단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기주입장치와 연결되며, 2중 튜브관 하부는 팽창형 멤브레인 튜브관의 상단과 연결된 형태로 형성되는 공기압 주입 튜브관; 및 상기 연직 운동부의 외측 중 중·하단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 상기 공기압 주입 튜브관의 하단과 연결된 형태로 형성되며, 2중 튜브관 하부는 막힌 형태로 형성되는 팽창형 멤브레인 튜브관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법은, 훼손 또는 파손으로 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평 다짐을 간편하게 수행할 수 있고, 수평다짐에 대한 다짐도 확인이 신속하여 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 한 노후 하수관 교체에 효율적으로 적용될 수 있으며, 또한, 공기 주입을 위한 튜브관에 대한 위치 변경 및 변형이 자유롭고 튜브관 만을 교체할 수 있어서, 나머지 구성 부품을 영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.

Description

공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법{Automatic horizontal compaction apparatus for sandy grounds around the joint and the sewer drilling perimeter, Horizontal compaction method using the same}
본 발명은 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 훼손 또는 파손으로 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평 다짐을 간편하게 수행할 수 있으며, 다짐도 확인이 신속하여 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 한 노후 하수관 교체에 효율적으로 적용될 수 있도록 하기 위한 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법에 관한 것이다.
훼손된 또는 파손된 하수관을 교체해야하는 경우 교체하는 교체 후, 매립된 되메움 토사를 이용해 주변 지반에 대한 다짐을 해야 한다.
이 경우, 하수관의 훼손 또는 파손 정도의 감소를 위한 다짐 및 관리방식의 변경이 요구되므로, 다짐 기준, 다짐 장비 및 방법, 다짐도 측정 등에 대한 현행 대비 대책 방안 마련 필요하다.
보다 구체적으로, 현행의 하수관 교체시 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 수행되는데, 현행의 당일굴착 및 당일복구 노후 하수관 교체시 다짐 불량 발생구간이 발생하며, 수직방향 다짐에 따라 하수관 주변 및 하부 다짐 불량구간이 발생하며, 시간 경과에 따라 상부 하중에 의해 다짐 불량구간에서의 지속적 침하 발생 가능하므로, 토사 되메움 완료 이후 다짐도 확인이 용이한 간편 측정장비 적용 필요하다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평다짐 필요하며, 다짐도 확인을 위하여 신속하고 활용이 용이한 다짐도 평가 장비에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.
한편, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0064416호 "워터제트 및 추진공법를 이용한 노후하수관 비굴착전면교체 공법 및 그 장치"는 노후 하수관을 비굴착방식을 이용하여 고압의 물을 분사하여 일차 노후하수관을 파쇄하고, 스크류 오거 구동축의 전방에 부착된 파쇄 비트를 통하여 잔류 노후하수관을 완전 분쇄시킨 후 이를 하수에 혼합시켜 스크류 오거를 통하여 전진기지내의 하면에 설치한 하수 폐기물 집거박스를 통해 제거하는 워터제트 및 추진공법을 이용한 노후 하수도관 전면 교체 공법 및 그 장치에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2006-0007519호 "스테인레스와 경질염화비닐 합성관을 이용한 하수관로 전체보수 공법"은 지하에 매설되어 노후화되었거나 파손이나 균열이 일어난 하수관을 관보강부재로서 경질염화비닐관(PVC PIPE)에 고탄성이면서 내부식성과 수밀성이 좋으며 손쉽게 조립할 수 있는 관 내면 이음 부재로서 양단부에 체결홈과 후크형 체결부재(Snap lock type)로서 체결돌기가 형성된 스테인레스 스틸 슬리브를 하수관 내부에 압력공기로 팽창되는 튜브형 팽창식 보수 장치로 하수관 내주면에 균일하고 강한 팽창력으로 각각 밀착시키게 하는 비굴착식 방법으로 신속 간편하게 하수관의 보수부위를 내부로부터 피복 보수할 수 있도록 함으로써 도로 등의 굴착, 교통통제에 따른 번거로움과 공수 증가에 따른 비경제성, 소음 등 공해 요인을 유발시키지 않게 하는 보수 공법으로서 보수 부재의 경량화 및 표준화로 조립 및 시공이 용이한 생산성과 공수 절감에 따른 비용절감의 경제성, 수밀성 등의 물성이 우수한 스테인레스와 경질염화비닐 합성관을 이용한 하수관로 전체 보수 공법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-0054392호 "토양고화제를 이용한 상하수도관 연결부의 지반보강체 시공방법"은 토양고화제를 이용한 상,하수도관 연결부의 지반보강체 시공법으로 염화나트륨, 염화칼리움, 염화마그네슘, 염화칼슘의 염화물계 고화제, 황산나트륨, 알루민산나트륨, 유동화제 및 분산제로 조성되는 고화제 조성물의 수용액에 변성 실리케이트 액상고화제를 첨가 혼합한 혼합액상고화제 및 시멘트를 현장토에 첨가하여 교반 혼화한 고화토 모르터를 이용한 상하수도관 연결부의 지반보강체 시공법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0081193호 "공동주택의 상하수도관 동결방지를 위한 보온 구조체"는 정화 및 소독된 높은 급수의 물이 통과하는 상수관의 동결을 방지하도록 구성된 공동주택의 상하수도관 동결방지를 위한 보온 구조체에 관한 것이다.
그러나 상기 종래의 기술들은 훼손된 또는 파손된 하수관을 교체해야 하는 경우 교체하는 교체 후, 주변 지반의 밀도가 훼손되는 문제점을 해결하지 못하며, 지반보강체를 통해 지반을 보강하고자 하나 지반의 밀도 자체에 대한 다짐을 통해 간결한 보수 공법을 제시하지 못하는 한계점이 있다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2005-0064416호 "워터제트 및 추진공법를 이용한 노후하수관 비굴착전면교체 공법 및 그 장치" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2006-0007519호 "스테인레스와 경질염화비닐 합성관을 이용한 하수관로 전체보수 공법" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-0054392호 "토양고화제를 이용한 상하수도관 연결부의 지반보강체 시공방법" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2012-0081193호 "공동주택의 상하수도관 동결방지를 위한 보온 구조체"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 훼손 또는 파손으로 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평 다짐을 간편하게 수행하도록 하기 위한 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 수평다짐에 대한 다짐도 확인이 신속하여 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 한 노후 하수관 교체에 효율적으로 적용될 수 있도록 하기 위한 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 공기 주입을 위한 튜브관에 대한 위치 변경 및 변형이 자유롭고 튜브관 만을 교체할 수 있어서, 나머지 구성 부품을 영구적으로 사용할 수 있도록 하기 위한 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치는, 원통 형상으로 하부 끝단에 다짐도 측정 팁이 연결된 형태로 형성되는 연직 운동부; 상기 연직 운동부의 외측 중 상단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기주입장치와 연결되며, 2중 튜브관 하부는 팽창형 멤브레인 튜브관의 상단과 연결된 형태로 형성되는 공기압 주입 튜브관; 및 상기 연직 운동부의 외측 중 중·하단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 상기 공기압 주입 튜브관의 하단과 연결된 형태로 형성되며, 2중 튜브관 하부는 막힌 형태로 형성되는 팽창형 멤브레인 튜브관; 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연직 운동부는, 상부에 형성된 유압 실린더와 피스톤에 의한 자동 또는 사용자의 수동에 의해 하수관 파손에 따른 교체 공사 후 교체된 하수관 주변 지반에 대한 연직 상하 운동을 통해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐 작용에 대한 역할을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 공기압 주입 튜브관을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관 및 외측 관은 모두 강재로 형성되어 내측 관과 외측 관 사이로 공기가 유입되는 관로로 사용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 팽창형 멤브레인 튜브관을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관은 상기 공기압 주입 튜브관의 내측 관과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 팽창형 멤브레인 튜브관을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관은, 상기 공기압 주입 튜브관의 내측 관과 동일한 강재로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법은, 훼손 또는 파손으로 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평 다짐을 간편하게 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법은, 수평다짐에 대한 다짐도 확인이 신속하여 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 한 노후 하수관 교체에 효율적으로 적용될 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법은, 공기 주입을 위한 튜브관에 대한 위치 변경 및 변형이 자유롭고 튜브관 만을 교체할 수 있어서, 나머지 구성 부품을 영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치를 이용한 수평다짐공법이 수행되는 지중(1)의 하수관(2) 교체시의 되메움 토사(3)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 되메움 토사(3)에 대해서 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)가 사용되는 것을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)에서 팽창형 멤브레인 튜브관(130)이 팽창시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)에서 다짐도 측정 팁(140)에 의한 다짐도를 측정하기 위한 연직 운동부(110) 내부의 구성요소의 일 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)를 이용한 수평다짐공법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치를 이용한 수평다짐공법이 수행되는 지중(1)의 하수관(2) 교체시의 되메움 토사(3)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 2는 도 1의 되메움 토사(3)에 대해서 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)가 사용되는 것을 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 구조를 나타내는 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)에서 팽창형 멤브레인 튜브관(130)이 팽창시를 나타내는 도면이다. 도 6은 본 발명에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)에서 다짐도 측정 팁(140)에 의한 다짐도를 측정하기 위한 연직 운동부(110) 내부의 구성요소의 일 예를 도시한 도면이다.
먼저, 도 3 내지 도 5를 참조하면, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)는 연직 운동부(110), 공기압 주입 튜브관(120), 팽창형 멤브레인 튜브관(130), 다짐도 측정 팁(140)을 포함할 수 있다.
연직 운동부(110)는 원통 형상으로 하부 끝단에 다짐도 측정 팁(140)이 연결된 형태로 형성됨으로써, 상부에 형성된 유압 실린더와 피스톤에 의한 자동 또는 사용자의 수동에 의해 하수관 파손에 따른 교체 공사 후 교체된 하수관 주변 지반에 대한 연직 상하 운동을 통해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행할 수 있다.
공기압 주입 튜브관(120)은 연직 운동부(110)의 외측 중 상단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기주입장치와 연결되며, 2중 튜브관 하부는 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 상단과 연결된 형태로 형성될 수 있다.
한편, 공기압 주입 튜브관(120)을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관(121) 및 외측 관(122) 모두 강재로 형성됨으로써, 공기가 유입되는 관로로서, 공기압에 의한 변형이 쉽게 일어나지 않는 것이 바람직하다.
팽창형 멤브레인 튜브관(130)은 연직 운동부(110)의 외측 중 중·하단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기압 주입 튜브관(120)의 하단과 연결된 형태로 형성되며, 2중 튜브관 하부는 막힌 형태로 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 팽창형 멤브레인 튜브관(130)을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관(131)은 공기압 주입 튜브관(120)의 내측 관(121)과 일체로 형성될 수 있으며, 공기압 주입 튜브관(120)의 내측 관(121)과 동일한 강재로 형성된다. 이와 대조적으로 팽창형 멤브레인 튜브관(130)을 구성하는 2중 튜브관의 외측 관(132)은 공기압 주입 튜브관(120)의 외측 관(122)과 일체로 형성되지만 멤브레인 재질로 형성됨으로써, 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 내측 관(131)과 외측 관(132) 사이로 공급된 공기에 의해 외부로 팽창하여 팽창압에 의해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행하여 밀도를 조밀하게 할 수 있다.
여기서 외측 관(132)은 실리카(SiO2)나 칼슘카보네이트(CaCO3)를 포함하는 충진제, 상온 경화형 실리콘 고무 또는 에틸렌 아크릴계 탄성 중합체를 포함하는 베이스, 가교제, 그리고 가교조제를 포함하여 제조된 시트를 연성화와 함께, 니들 스플릿(needle split) 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 멤브레인 섬유 구조를 갖는 구 형상으로 제조할 수 있다.
여기서 니들 스플릿 방식은 격자형의 니들이 외주면을 따라 형성된 니들 스플릿 롤러의 하향을 연성화된 시트가 지나가도록 하며, 이때 니들 스플릿 롤러는 다중 이송 롤러로 진입하기 위한 진입단에 형성된다. 이에 따라 연신 오븐에서 나오는 시트에 대한 다수의 이송 롤러에 끌어당기는 장력이 인가된 상태에서 연신된 시트에 대한 멤브레임 섬유 구조 형성을 위해 회전되는 니들 스플릿 롤러의 회전에 의한 메쉬 공정이 수행됨으로써, 장력과 회전에 따른 타이밍을 이용한 규칙성 있고 균일한 격자 구조가 형성된다. 이때, 상술한 장력을 이용함으로써, 니들 스플릿 롤러는 외주면의 격자형의 니들에 의한 드래그 타입 펀칭(Drag type punching)을 수행할 수 있다.
본 발명의 상기 팽창형 멤브레인 튜브관(130)을 이루는 멤브레인 재질은 불투수성에 가까운 탄성재료로서 강한 인장강도 및 높은 신장률 보유하고 있으며, 내열성, 내화학성, 내구성 등 우수한 특징이 있고, 파손의 위험이 적기 때문에 팽창 시 모래의 유입을 100% 차단할 수 있다.
그리고, 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 외측 관(132)의 끝단은 직선형태의 내측 관(131)와 대조적으로 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 내측 관(131)의 끝단으로 곡면형으로 굽어서 형성됨으로써, 후술하는 다짐도 측정 팁(140)에 의한 다짐도 측정시 오차 범위를 줄이도록 하는 바람직하다.
다짐도 측정 팁(140)은 콘 형태로 형성될 수 있다.
다짐도 측정 팁(140)에 의한 측정 방식은 콘 관입시험을 이용하는데, 상기 콘 관입시험은 로드에 콘 저항체를 부착하여 지반에 삽입한 상태에서 관입이나 인발 또는 회전시키면서 그 저항을 측정하여 지층의 분포나 지지력, 상대 다짐도 등을 조사하는 사운딩(Sounding) 시험으로 지반조사의 초기에 지반의 개황을 파악하기에 적합한 시험이다. 이러한 사운딩은 현장의 원 위치에 있는 지반에서 직접 측정하기 때문에 원위치 시험으로서의 신뢰성이 높은 특징을 갖는다.
구체적으로는, 모래지반의 다짐도 특성 파악에 적합한 동적 콘 관입시험의 형태로 적용될 수 있으며, 콘의 저항을 산정하여 토질 특성에 따른 저항치(reference value)와 비교할 수 있다(하기 측정식 참조).
Figure 112019026356770-pat00001
e : 관입깊이/타격횟수(cm/blow)
M : 해머중량(kg)
T : 해머낙하높이(cm)
A : 콘 단면적(cm2)
보다 구체적으로, 도 6을 참조하면, 다짐도 측정 팁(140)은 연직 운동부(110)의 끝단에 결합되어 관입될 수 있게 형성될 수 있다. 이러한 구조에 의해 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)를 이용해 수평다짐을 수행시, 관입되는 콘 형상의 다짐도 측정 팁(140)의 후단의 가압 부재(111)에 의해 응축되는 응축력에 의한 압력량을 측정하는 압력계(112)가 연직 운동부(110) 내부에 추가로 형성됨으로써, 압력계(112)에 의해 측정된 압력량에 대해서 실험적 데이터를 기반으로 내부의 MCU(113)에 의해 변환된 다짐도 측정치를 생성한 뒤, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)와 연결된 단말로 다짐도 측정치를 제공하거나, 연직 운동부(110)의 상부면에 형성된 표시부(114)를 통해 다짐도 측정치를 제공할 수 있다. 여기서 가압 부재(111)는 스프링으로 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 직선형의 바 형상으로도 형성 가능하다.
이러한 구성을 통해 연직 운동부(110) 및 다짐도 측정 팁(140)을 제외한 튜브 형태의 공기압 주입 튜브관(120) 및 팽창형 멤브레인 튜브관(130), 특히 팽창형 멤브레인 튜브관(130) 만을 교체함으로써, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)를 영구적으로 활용가능한 장점을 제공할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)를 이용한 수평다짐공법을 나타내는 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 하수관 교체를 수행한다(S11). 보다 구체적으로 하수관 외부에 도포된 EMI 페인트를 활용해 GPR(Ground Penetrating Radar) 탐사를 통해 하수관이 구조적, 기능적으로 변형되거나 파손되면 위치를 파악할 수 있다.
이후, 추가적인 과정으로 경우에 따라 하수관 변형 또는 파손 위치로 진입하기 위한 천공을 직경을 45 내지 55mm 바람직하게는 50mm로 생성할 수 있다. 이후, 내시경 카메라를 천공을 통해 투입하여 하수관의 파손 크기와 정밀한 위치를 분석할 수 있다.
한편, 하수관 변형 및 파손 위치의 하수관에 대한 굴착을 통해 교체를 하고, 교체된 파수관 주변 지반에 대한 되메움 토사를 이용해 다짐을 수행한다.
단계(S11) 이후, 지반 연화부를 육안을 통해 검출한다(S12).
단계(S12) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 연직 운동부(110)를 이용한 수평다짐을 수행한다(S13).
즉, 연직 운동부(110)가 상부에 형성된 유압 실린더와 피스톤에 의한 자동 또는 사용자의 수동에 의해 하수관 파손에 따른 교체 공사 후 교체된 하수관 주변 지반에 대한 연직 상하 운동을 통해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행할 수 있다.
단계(S13) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 공기압 주입 튜브관(120)으로 고압의 공기를 주입한다(S14).
보다 구체적으로, 공기압 주입 튜브관(120)은 연직 운동부(110)의 외측 중 상단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기주입장치와 연결되며, 2중 튜브관 하부는 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 상단과 연결된 형태로 형성되며, 공기압 주입 튜브관(120)을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관(121) 및 외측 관(122) 모두 강재로 형성됨으로써, 내측 관(121)과 외측 관(122) 사이로 공기를 유입시켜, 하부의 팽창형 멤브레인 튜브관(130)로 공기를 전달한다.
단계(S14) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 공기압 주입 튜브관(120) 하부의 멤브레인 튜브관(130)의 팽창을 위해 미리설정된 시간 동안 대기를 한다(S15).
즉, 단계(S14)에서 공기압 주입 튜브관(120)을 통해 공기를 제공받는 팽창형 멤브레인 튜브관(130)은 연직 운동부(110)의 외측 중 중·하단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 공기압 주입 튜브관(120)의 하단과 연결된 형태로 형성된다. 보다 구체적으로, 팽창형 멤브레인 튜브관(130)을 구성하는 2중 튜브관의 내측 관(131)은 공기압 주입 튜브관(120)의 내측 관(121)과 일체로 형성될 수 있으며, 공기압 주입 튜브관(120)의 내측 관(121)과 동일한 강재로 형성되며, 이와 대조적으로 팽창형 멤브레인 튜브관(130)을 구성하는 2중 튜브관의 외측 관(132)은 공기압 주입 튜브관(120)의 외측 관(122)과 일체로 형성되지만 멤브레인 재질로 형성됨으로써, 팽창형 멤브레인 튜브관(130)의 내측 관(131)과 외측 관(132) 사이로 공급된 공기에 의해 외부로 팽창하여 팽창압에 의해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행하여 밀도를 조밀하게 할 수 있다.
단계(S15) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 다짐도 측정 팁(140)을 이용한 다짐도 측정을 수행한다(S16).
단계(S16) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)의 공기압 주입 튜브관(120) 하부의 멤브레인 튜브관(130) 팽창 상태를 원상태로 복귀시키기 위한 공기압 제거를 수행한다(S17).
단계(S17) 이후, 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치(100)를 제거 후 지반에 되메움 토사 매립을 수행한다(S18).
단계(S18) 이후, 단계(S16)에서 측정된 다짐도가 미리 설정된 임계치 다짐도 이상인지 여부를 판단한다(S19).
단계(S19)의 판단 결과 미리 설정된 임계치 다짐도 이상인 경우, 수평다짐공법을 완료하고, 반대로 미리 설정된 임계치 다짐도 미만인 경우, 단계(S13)으로 회귀하여 단계(S13) 내지 단계(S19)의 과정을 미리 설정된 임계치 다짐도 이상일 때까지 반복적인 공정을 수행할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.
이상 설명한 본 발명의 실시예에 따른 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치 및 이를 이용한 수평다짐공법은, 훼손 또는 파손으로 교체된 하수관의 주변지반의 다짐도 확보를 위한 수평 다짐을 간편하게 수행할 수 있고, 수평다짐에 대한 다짐도 확인이 신속하여 당일굴착 및 당일복구를 기반으로 한 노후 하수관 교체에 효율적으로 적용될 수 있으며, 또한, 공기 주입을 위한 튜브관에 대한 위치 변경 및 변형이 자유롭고 튜브관 만을 교체할 수 있어서, 나머지 구성 부품을 영구적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치
110 : 연직 운동부
111 : 가압 부재
112 : 압력계
113 : MCU
114 : 표시부
120 : 공기압 주입 튜브관
130 : 팽창형 멤브레인 튜브관
140 : 다짐도 측정 팁

Claims (6)

  1. 원통 형상으로 하부 끝단에 다짐도 측정 팁이 연결된 형태로 형성되어 상부에 형성된 유압 실린더와 피스톤에 의한 자동 또는 사용자의 수동에 의해 하수관 파손에 따른 교체 공사 후 교체된 하수관 주변 지반에 대한 연직 상하 운동을 통해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행하는 연직 운동부;
    상기 연직 운동부의 외측 중 상단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부가 개구되어 공기주입장치와 연결되며, 2중 튜브관 하부는 팽창형 멤브레인 튜브관의 상단과 연결된 형태로 형성되며, 2중 튜브관의 내측 관 및 외측 관 모두 강재로 형성되어 공기가 유입되는 관로를 제공하는 공기압 주입 튜브관;
    상기 연직 운동부의 외측 중 중·하단 영역에 2중 튜브관 형태로 형성되며, 2중 튜브관 상부는 개구되어 상기 공기압 주입 튜브관의 하단과 연결된 형태로 형성되며, 2중 튜브관 하부는 막힌 형태로 형성되며, 2중 튜브관의 내측 관은 상기 공기압 주입 튜브관의 내측 관과 일체로 형성되며, 상기 공기압 주입 튜브관의 내측 관과 동일한 강재로 형성되며, 2중 튜브관의 외측 관은 상기 공기압 주입 튜브관의 외측 관과 일체로 형성되지만 멤브레인 재질로 형성되어 상기 2중 튜브관의 내측 관과 외측 관 사이로 공급된 공기에 의해 외부로 팽창하여 팽창압에 의해 밀도가 낮은 모래지반에 대한 수평 방향으로 다짐을 수행하여 밀도를 조밀하게 하며, 상기 2중 튜브관의 외측 관이 실리카(SiO2)나 칼슘카보네이트(CaCO3)를 포함하는 충진제, 상온 경화형 실리콘 고무 또는 에틸렌 아크릴계 탄성 중합체를 포함하는 베이스, 가교제, 그리고 가교조제를 포함하여 제조된 시트를 연성화와 함께, 니들 스플릿(needle split) 방식에 의한 메쉬(mesh) 공정에 따라 멤브레인 섬유 구조를 갖는 구 형상으로 제조되며, 상기 니들 스플릿 방식에 있어서 격자형의 니들이 외주면을 따라 형성된 니들 스플릿 롤러의 하향을 연성화된 시트가 지나가도록 하는 경우, 니들 스플릿 롤러가 다중 이송 롤러로 진입하기 위한 진입단에 형성되어 연신 오븐에서 나오는 시트에 대한 복수의 이송 롤러에 끌어당기는 장력이 인가된 상태에서 연신된 시트에 대한 멤브레임 섬유 구조 형성을 위해 회전되는 니들 스플릿 롤러의 회전에 의한 메쉬 공정이 수행되어, 장력과 회전에 따른 타이밍을 이용한 규칙성 있고 균일한 격자 구조가 형성되며, 상기 장력을 이용함으로써, 니들 스플릿 롤러가 외주면의 격자형의 니들에 의한 드래그 타입 펀칭(Drag type punching)을 수행하여 제조되며, 상기 2중 튜브관의 외측 관의 끝단이 직선형태의 상기 2중 튜브관의 내측 관과 대조적으로 상기 2중 튜브관의 내측 관의 끝단으로 곡면형으로 굽어서 형성되어 다짐도 측정 팁에 의한 다짐도 측정시 오차 범위를 줄이도록 하는 구조로 형성되는 팽창형 멤브레인 튜브관; 및
    상기 연직 운동부의 끝단에 결합되어 관입되게 콘 형태로 형성되어, 측정 방식에 있어서 콘 관입시험을 이용하는 다짐도 측정 팁; 을 포함하며,
    상기 콘 관입시험은,
    로드에 콘 저항체를 부착하여 지반에 삽입한 상태에서 관입이나 인발 또는 회전시키면서 저항을 측정하여 지층의 분포나 지지력, 상대 다짐도 중 적어도 하나 이상을 조사하는 사운딩(Sounding) 시험으로 모래지반의 다짐도 특성 파악을 위한 동적 콘 관입시험의 형태로 적용되어 콘의 저항을
    Figure 112020500186411-pat00009
    {e : 관입깊이/타격횟수(cm/blow), M : 해머중량(kg), T : 해머낙하높이(cm), A : 콘 단면적(cm2)}에 의해 산정하여 토질 특성에 따른 미리 설정된 저항치(reference value)와 비교하는 것을 특징으로 하는 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치를 이용해 수평다짐을 수행시, 관입되는 콘 형상의 상기 다짐도 측정 팁의 후단에 가압 부재에 의해 응축되는 응축력에 의한 압력량을 측정하는 압력계가 상기 연직 운동부 내부에 추가로 형성되어, 상기 압력계에 의해 측정된 압력량에 대해서 실험적 데이터를 기반으로 내부의 MCU에 의해 변환된 다짐도 측정치를 생성한 뒤, 상기 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치와 연결된 단말로 다짐도 측정치를 제공하거나, 상기 연직 운동부의 상부면에 형성된 표시부를 통해 다짐도 측정치를 제공하며, 상기 가압 부재는, 스프링, 또는 직선형의 바 형상으로도 형성되는 것을 특징으로 하는 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 연직 운동부 및 상기 다짐도 측정 팁을 제외한 튜브 형태의 상기 공기압 주입 튜브관 및 상기 팽창형 멤브레인 튜브관 중 적어도 하나 이상만을 교체하여 상기 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치를 영구적으로 활용하도록 하는 것을 특징으로 하는 공동 및 상하수관 굴착주변부 모래지반용 자동 수평다짐장치.
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