KR102104710B1 - 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 굴착환경이 개착하기에 불가능하거나 곤란한 상수도 소구경관로의 이음관(pipe elbows) 등이 매설된 노후 상수도관의 양단을 굴착하여 매설관의 지중 관로를 조사하는 도중에도 급수가 중단되지 않는 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법에 관한 것으로, 매설된 지중관의 관로탐사 중에도 단수가 되지 않으며, 노후 지중관을 지중에서 파쇄하지 못한 경우에 견인부에서 파쇄작업을 진행할 수 있으며, 노후 지중관이 금속부재여서 파쇄기에서 파쇄되지 않을 경우에는 견인부에서 견인 와이어 진행방향을 수평방향으로 회전시키되 확보가능한 방향으로 작업공간을 설정할 수 있는 효과가 있다.

Description

지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법{Method for Non-open Replacement of Underground Pipe without Stopping water Supply}

본 발명은 지중관 양단을 굴착하여 노후 상수도관을 신 관으로 교체하는 비개착식 상수도관 교체방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 굴착환경이 개착하기에 불가능하거나 곤란한 상수도 소구경관로의 이음관(pipe elbows) 등이 매설된 노후 상수도관의 양단을 굴착하여 매설관의 지중 관로의 위치를 조사하는 도중에도 급수가 중단되지 않는 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 상수도관은 대부분 지중에 매설되어 있으며, 이와 같은 지중관을 매설할 때는 지반을 일정 깊이로 복개하여 개착식으로 작업한다. 지중에 매설된 관은 시간이 흐름에 따라 관의 내·외부에서 발생하는 오염물질 및 외부 스트레스로 인해 관이 파손되거나 막히는 등 각종 문제가 생기게 된다. 이처럼 막히거나 파손된 지중관을 교체하기 위해서는 지중관을 매설하는 과정과 동일하게 매설 깊이까지 복개한 후에 노후 지중관을 들어내고, 그 자리에 새로 교체할 신 관을 매설하게 된다.

종래에는 도로 하부의 지반 내에 매설된 상수도관을 교체하기 위해서도 굴삭기로 지표면을 일정 깊이로 파낸 다음, 상수도관을 매설하고 이를 다시 토사(土砂)로 덮는 방법이 사용되었다. 그러나 이러한 방법은 필수적으로 도로를 훼손하게 되므로 도로 복구를 위해 공사 기간도 길어질 뿐만 아니라 공사 기간 중 교통 장애가 발생되고, 도로 복구를 위한 포장비용은 통상 지중관 신설 공사 금액의 50% 이상을 차지하고 있어서 비경제적이고 관련 민원도 증가하는 문제점이 있다.

특히, 지방상수도의 소구경 관로는 매설환경의 특성상 굴착작업이 불가능해서 노후관 교체를 하기 위해서는 과다한 비용과 시간을 들이거나 심지어 교체를 포기하는 경우도 있다. 상수도 교체공사를 할 때 가정집 급수라인의 경우에는 정원과 콘크리트 구간이 많아 장비굴착과정에서 개인 사유지가 손상되는 경우도 많고, 장비진입이 어려워 사람이 직접 굴착해야 하는 문제가 있기도 하다. 관로 매설 주변에 우수, 통신, 가스 등의 지장물이 있는 경우에는 관로매설을 위해 이러한 지장물을 철거하고 재설치해야 하는 경우도 있다. 더구나 이와 같은 장애를 극복하고 신 관을 설치할 수 있다고 해도 관로의 지중 매설위치를 파악하기 위한 관로탐사 시간 동안 상수도 공급이 중단되므로 공사에 따른 불편이 가중되기도 한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 지표를 복개하지 않고 신관으로 교체할 수 있는 방법이 연구되었으며, 예를 들어 대한민국 등록특허 제1186482호는 ‘지하 매설관 비굴착 교체방법’에 관한 것으로, 노후관을 인출하는 인출부와 신관을 압입하는 압입부를 터파기한 후 커플관으로 노후관과 신관을 맞댄 후 그 내부로 와이어를 삽입하고, 신관의 휨을 방지하면서 타격을 가하여 신관을 압입할 수 있는 죔쇠를 신관 외주면에 장착하여 죔쇠를 타격하면서 와이어를 잡아당김으로써 노후관을 인출하고 신관을 압입하는 기술을 개시하였다. 그러나 상기 방법은 신관 외주면에 죔쇠를 장착하고 이를 타격하는 방법이어서 기존 관로가 직선형이 아닌 경우에는 적용하기 어려울 뿐 아니라, 비굴착 구간의 길이가 긴 경우에는 관로교체가 불가능한 상황이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 무엇보다 매설된 지중관의 위치를 조사하는 데 장시간이 소요되는 관로탐사 중 급수가 중단되는 단수로 인한 불편을 해결하지 못한다.

대한민국 등록특허 제1186482호

본 발명은 상기와 같이 중간부위 개착이 곤란한 구간에서, 전 구간 굴착을 하지 않으면서도 기 매설된 지중관의 양단만 굴착하여 노후 지중관을 교체할 수 있도록 매설된 지중관의 경로를 탐사하여 교체하되, 노후 지중관이 파쇄되지 않고 인출될 경우에도 견인부의 공간을 최소화하면서 파쇄 또는 절단할 뿐 아니라 교체를 위한 매설관 관로탐사 중에도 단수가 되지 않는 노후 상수도관 교체방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법으로, 상기 교체방법은, 교체대상 상수도관의 말단부를 굴착하여 매설된 지중관을 노출시키고 운반용기 발사부가 놓이는 신 관 투입공간을 확보하는 단계; 노출된 상기 상수도관의 말단부를 절단하여 상수도를 공급하는 제1 말단부와 상수도를 공급받는 제2 말단부로 분리하는 단계; 분기관을 구비한 선형 연결관의 일 단부에 상기 제1 말단부를 연결하고, 상기 선형 연결관의 타 단부에는 개폐밸브와 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 차례로 연결하며, 상기 분기관에는 개폐밸브와 제2 말단부 연결관을 차례로 연결하는 단계; 상기 분기관에 연결된 개폐밸브를 열어 상수도를 공급하는 상태에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 통해 파동 발신 케이블을 상기 제2 말단부 및 상기 제1 말단부를 거쳐 매설된 지중관으로 압입하는 단계; 상기 파동 발신 케이블이 상수도 공급 분기관 지점에 도달하면 압입을 멈추고, 매설된 지중관에 압입된 파동 발신 케이블 전체에서 30 내지 35kHz 범위의 주파수를 갖는 파동을 송출하는 단계; 지표면에서 파동 탐사 수신기로 상기 파동 발신 케이블에서 송출된 파동을 검출하여 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계; 상수도 공급을 중단하고 상기 파동 발신 케이블 및 상기 선형 연결관을 분리한 뒤 상기 지표면상 대응위치의 한 곳 또는 상기 분기관 지점을 굴착하여 상기 매설된 지중관을 노출시켜 절단하여 상기 제1 말단부와 상기 매설된 지중관으로 연결되는 제3 말단부를 확보하고, 와이어 견인부가 놓이는 신 관 견인공간을 확보하는 단계; 상기 신관 투입공간에 공기투입구와 누기(air leakage) 방지(sealing)부를 구비한 상기 운반용기 발사부(pig launcher)를 설치하고, 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부로 관통시키는 단계; 상기 제3 말단부로 관통된 운반용기를 견인 와이어에서 분리하여 상기 운반용기가 분리된 견인 와이어를 상기 와이어 견인부에 연결하고, 상기 견인 와이어에 꼬임방지 파쇄부의 전단부를 연결하며, 상기 꼬임방지 파쇄부의 후단부에는 신 관을 연결하는 단계; 상기 신 관이 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부까지 놓이도록 상기 와이어 견인부로 상기 견인 와이어를 견인하는 단계; 및 상기 신 관의 양단을 상수도가 공급될 수 있도록 연결하고 복토하는 단계를 포함하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는, 상기 매설된 지중관이 비금속재질일 때 수직형 와이어 견인부를 선택하고, 상기 수직형 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판; 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠; 상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관을 절단하는 절단날을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부; 상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 견인 피스톤으로 고정하여 전진하고 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더; 상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더; 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 및 상기 바닥면에 접한 반력판으로부터 상기 견인와이어 삽입부, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 기둥부를 포함하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는, 상기 매설된 지중관이 금속재질일 때 수평형 와이어 견인부를 선택하고, 상기 수평형 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판; 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠; 상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠; 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 견인 피스톤으로 고정하여 전진하고, 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더; 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더; 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 상기 반력판으로부터 상기 각도전환 휠, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 지탱부; 및 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관이 상기 견인실린더로 삽입되지 않도록 상기 각도전환 휠과 상기 견인실린더 사이의 받침부 거리를 조절하면서 지지판에 고정되는 지지부재를 포함하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 꼬임방지 파쇄부는, 상기 견인 와이어를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드; 파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어를 와이어 고정쐐기로 고정하고, 암나사산을 구비한 반구형상 회전부가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개를 고정나사로 고정한 쐐기 하우징; 상기 반구형상 회전부의 암나사산과 결합하는 수나사산을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축이 돌출된 구형 헤드(head)부; 및 상기 구형 헤드(head)부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관에 삽입된 신 관 고정부재와 후단부를 고정나사로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징을 포함하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징은, 내부에 견인 와이어가 관통하는 물막이용 밸브를 구비하고, 후단부에 압력조절부를 설치하여 누수를 조절하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명은 또한, 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계는, 상기 상수도 공급 분기관 지점에 밸브와 상수도 공급을 위한 가급수 배관을 설치하는 단계를 더 포함하는, 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법을 제공한다.

본 발명의 상수도관 부단수 비개착 교체방법은 매설된 지중관의 관로탐사 중에도 단수가 되지 않으며, 노후 지중관을 지중에서 파쇄하지 못한 경우에 견인부에서 파쇄작업을 진행할 수 있으며, 노후 지중관이 금속부재여서 파쇄기에서 파쇄되지 않을 경우에는 견인부에서 견인 와이어 진행방향을 수평방향으로 회전시키되 확보가능한 방향으로 작업공간을 설정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 상수도관 관로탐사를 위한 작업 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 탐사라인 삽입용 부단수 부재의 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 와이어 투입부의 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 상부 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 수평 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 인출방향과 평행한 방향 또는 수직한 방향인 수평 진행방향 와이어 견인부를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부를 나타낸다.

본 발명을 충분히 이해할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 상수도관 관로탐사를 위한 작업 개념도로, 도 1(a)는 관로탐사작업을 위해 탐사라인 삽입용 부단수 부재를 설치한 단면도이고, 도 1(b)는 탐사라인 삽입용 부단수 부재를 설치한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 탐사라인 삽입용 부단수 부재의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 부재는 탐사라인 삽입용 부단수 하우징(550), 물막이용 밸브(551) 및 압력조절부(552)를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 상수도관 관로탐사를 위한 작업은 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법의 일 단계를 구성한다.

본 발명의 일 구현예에서 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법은, 교체대상 상수도관의 말단부를 굴착하여 매설된 지중관(31)을 노출시키고 운반용기 발사부가 놓이는 신 관 투입공간인 와이어 투입부(5)를 확보한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 굴착은 수도 계량기부(900) 인근 지면(1000)을 굴착한다. 본 발명에서는 상기 와이어 투입부에서 와이어를 투입하기 전에 관로탐사를 위한 단계를 우선 진행한다.

본 발명의 일 구현예에서 관로탐사는 노출된 상기 상수도관의 말단부를 절단하여 상수도를 공급하는 제1 말단부(31a)와 상수도를 공급받는 제2 말단부(31b)로 분리하는 단계; 분기관(505)을 구비한 선형 연결관(500)의 일 단부에 상기 제1 말단부(31a)를 연결하고, 상기 선형 연결관(500)의 타 단부에는 개폐밸브(510)와 탐사라인 삽입용 부단수 하우징(550)을 차례로 연결하며, 상기 분기관(505)에는 개폐밸브(520)와 제2 말단부 연결관(570)을 차례로 연결하는 단계; 상기 분기관에 연결된 개폐밸브(520)를 열어 상수도를 공급하는 상태에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징(550)을 통해 파동 발신 케이블(560)을 상기 제2 말단부(31b) 및 상기 제1 말단부(31a)를 거쳐 매설된 지중관(31)으로 압입하는 단계; 상기 파동 발신 케이블(560)이 상수도 공급 분기관 지점에 도달하면 압입을 멈추고, 매설된 지중관에 압입된 파동 발신 케이블 전체에서 30 내지 35kHz 범위의 주파수를 갖는 파동을 송출(555)하는 단계; 및 지표면에서 파동 탐사 수신기(600)로 상기 파동 발신 케이블에서 송출된 파동을 검출(595)하여 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 상수도를 공급받는 제2 말단부(31b)는 수도 계량기부(900)로 연결된다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징(550)은, 내부에 견인 와이어(30)가 관통하는 물막이용 밸브(551)를 구비하고, 후단부에 압력조절부(552)를 설치하여 누수를 조절한다. 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징은 전단에 나사산을 구비한 연결부(553)로 상기 제1 말단부(31a)와 연결된다.

본 발명의 일 구현예에서 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계는, 상기 상수도 공급 분기관 지점에 밸브와 상수도 공급을 위한 가급수 배관을 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상수도 공급 분기관 지점에 밸브와 상수도 공급을 위한 가급수 배관을 설치하면 매설된 지중관을 신 관으로 파쇄 및 교체하는 작업 도중에도 상수도를 공급할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 와이어 투입부의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 관로탐사 이후는 매설된 지중관(31)을 신 관(32)으로 교체하는 작업을 진행하며 상기 교체하는 작업은, 수도 공급을 중단하고 상기 파동 발신 케이블(560) 및 상기 선형 연결관(500)을 분리한 뒤 상기 지표면상 대응위치의 한 곳 또는 상기 분기관 지점을 굴착하여 상기 매설된 지중관을 노출시켜 절단하여 상기 제1 말단부와 상기 매설된 지중관으로 연결되는 제3 말단부(미도시)를 확보하고, 와이어 견인부(300)가 놓이는 신 관 견인공간을 확보하는 단계; 와이어 투입부(5)인 신관 투입공간에 공기투입구(11)와 누기(air leakage) 방지(sealing)부(12)를 구비한 상기 운반용기 발사부(pig launcher)(13)를 설치하고, 견인 와이어(30)와 연결된 운반용기(pig)(10)를 상기 제1 말단부(31a)에서 상기 제3 말단부로 관통시키는 단계; 상기 제3 말단부로 관통된 운반용기를 견인 와이어(30)에서 분리하여 상기 운반용기(10)가 분리된 견인 와이어(30)를 상기 와이어 견인부(300)에 연결하고, 상기 견인 와이어(30)에 꼬임방지 파쇄부(1)의 전단부를 연결하며, 상기 꼬임방지 파쇄부의 후단부에는 신 관(32)을 연결하는 단계; 상기 신 관이 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부까지 놓이도록 상기 와이어 견인부(300)로 상기 견인 와이어를 견인하는 단계; 및 상기 신 관(32)의 양단을 상수도가 공급될 수 있도록 연결하고 복토하는 단계를 포함한다.

도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 상부 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는, 상기 매설된 지중관이 비금속재질일 때 수직형 와이어 견인부를 선택하고, 상기 수직형 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관(31)이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판(18); 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠(310); 상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관을 절단하는 절단날(320)을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부(390); 상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 견인 피스톤(340)으로 고정하여 전진하고 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더(330); 상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(350); 상기 견인실린더(330)의 견인피스톤(340)이 견인 와이어(30)를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립(370); 및 상기 바닥면에 접한 반력판(18)으로부터 상기 견인와이어 삽입부(390), 상기 견인실린더(330), 상기 인코더(350), 상기 견인와이어 클립(370)을 지지하는 지지대를 지탱하는 기둥부(371)를 포함한다.

도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 추진부의 견인 와이어가 수평 방향으로 진행하는 와이어 견인부의 개념도이다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는, 상기 매설된 지중관이 금속재질일 때 수평형 와이어 견인부를 선택하고, 상기 수평형 와이어 견인부는, 상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판(18); 상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠(310); 상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠(315); 상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 견인 피스톤(340)으로 고정하여 전진하고, 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더(330); 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더(350); 상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립(370); 상기 반력판으로부터 상기 각도전환 휠(315), 상기 견인실린더(330), 상기 인코더(350), 상기 견인와이어 클립(370)을 지지하는 지지대(372)를 지탱하는 지탱부(385); 및 상기 견인와이어 각도전환 휠(315)을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관이 상기 견인실린더(330)로 삽입되지 않도록 상기 각도전환 휠(315)과 상기 견인실린더 사이의 받침부(380) 거리를 조절하면서 지지판(388)에 고정되는 지지부재를 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서, 견인와이어가 수평방향으로 진행하는 장치를 사용하는 경우는 매립된 교체대상 지중관이 금속이어서 절단날로 매립된 지중관이 파쇄되지 않는 경우이므로, 본 발명의 일 구현예에서 견인와이어 삽입부(390)는 절단날을 구비하지 않고 반력판(18)으로부터 힘을 지탱하는 반력판 기둥부(395) 상부에 회전조절부(316)를 구비하여 도 6에서와 같이 지지판(388)의 방향을 조절하여 파쇄되지 않고 끌려나오는 금속관의 진행방향을 필요한 방향으로 조절할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일 구현예에 따른 지중관 인출방향과 평행한 방향(a) 또는 수직한 방향(b)인 수평 진행방향 와이어 견인부를 나타낸다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 수평방향은 확보가능한 공간 및 통과 가능한 통로를 고려하여 상기 매설된 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향일 수 있다. 상기 지중관 인출방향과 평행하거나 수직한 방향으로 변화시킬 경우 지지판(388)의 방향을 변화시켜서 용이하게 작업할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 꼬임방지 파쇄부의 개념도(a) 및 분해도(b)이다. 상기 꼬임방지 파쇄부(1)는 지중관의 비개착 교체기의 핵심 구성으로, 상기 견인 와이어(30)를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드(21); 파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어(30)를 와이어 고정쐐기(130)로 고정하고, 암나사산(미도시)을 구비한 반구형상 회전부(150)가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개(160)를 고정나사(165)로 고정한 쐐기 하우징(100); 상기 반구형상 회전부(150)의 암나사산과 결합하는 수나사산(251)을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축(250)이 돌출된 구형 헤드(head)부(255); 및 상기 구형 헤드(head)부(255)의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부(260)로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관(32)에 삽입된 신 관 고정부재(210)와 후단부를 고정나사(205)로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징(200)을 포함한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 반구형상 회전부(150)와 상기 신 관 견인축(250)은 상기 반구형상 회전부와 상기 신 관 견인축을 관통하는 관통 고정구(155)로 고정되고, 상기 신 관 고정하우징(200)과 상기 신 관 고정부재(210)도 상기 신 관 고정하우징과 상기 신 관 고정부재를 관통하는 관통 고정구(215)로 고정된다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 쐐기 하우징의 후단부 덮개(160)는 회전이 용이하도록 상기 반구형상 회전부와 대향하는 동심원을 이루는 반구형상을 내면에 구비하고, 상기 하우징과 나사산으로 결합하는 위치에 추가 고정나사(265)로 이중 고정한다. 본 발명의 일 구현예에서 상기 꼬임방지 파쇄부(1)는 매설된 구 지중관을 파쇄하고 신 관으로 교체하는 과정에서 구 지중관과 신 관의 회전상태가 서로 달라 연결부가 서로 꼬이게 되더라도 이를 풀어주어 구 지중관을 신 관으로 용이하게 교체할 수 있도록 한다.

이상에서 설명된 본 발명의 비개착 교체기의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

1. 꼬임방지 파쇄부 5. 와이어 투입부
10. 운반용기 11. 공기투입구
12. 누기 방지부 13. 운반용기 발사부
18. 반력판 21. 파쇄 헤드
30. 견인 와이어 31. 지중관
31a. 제1 말단부 31b. 제2 말단부
32. 신 관 100. 쐐기 하우징
130. 고정쐐기 150. 반구형상 회전부
155. 관통 고정구 160. 후단부 덮개
165. 고정나사 200. 신 관 고정하우징
205. 고정나사 210. 신 관 고정부재
215. 관통고정구 250. 신 관 견인축
251. 수나사산 255. 구형 헤드부
260. 전단 덮개부 265. 고정나사
300. 와이어 견인부 310. 견인와이어 휠
316. 회전조절부 320. 절단날
330. 견인실린더 340. 견인 피스톤
350. 인코더
370. 견인 와이어 클립 371. 기둥부
372. 지지대 380. 받침부
385. 지탱부 388. 지지판
390. 견인 와이어 삽입부 395. 반력판 기둥부
500. 선형 연결관 505. 분기관
510. 개폐밸브 520. 개폐밸브
550. 탐사라인 삽입용 부단수 하우징
551. 물막이용 밸브 552. 압력조절부
553. 연결부 555. 파동을 송출
560. 파동 발신 케이블 570. 제2 말단부 연결관
595. 파동을 검출 600. 파동 탐사 수신기
900. 수도 계량기부 1000. 지면

Claims (6)

1. 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법으로,
   상기 교체방법은,
   교체대상 상수도관의 말단부를 굴착하여 매설된 지중관을 노출시키고 운반용기 발사부가 놓이는 신 관 투입공간을 확보하는 단계;
   노출된 상기 상수도관의 말단부를 절단하여 상수도를 공급하는 제1 말단부와 상수도를 공급받는 제2 말단부로 분리하는 단계;
   분기관을 구비한 선형 연결관의 일 단부에 상기 제1 말단부를 연결하고, 상기 선형 연결관의 타 단부에는 개폐밸브와 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 차례로 연결하며, 상기 분기관에는 개폐밸브와 제2 말단부 연결관을 차례로 연결하는 단계;
   상기 분기관에 연결된 개폐밸브를 열어 상수도를 공급하는 상태에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 통해 파동 발신 케이블을 상기 제2 말단부 및 상기 제1 말단부를 거쳐 매설된 지중관으로 압입하는 단계;
   상기 파동 발신 케이블이 상수도 공급 분기관 지점에 도달하면 압입을 멈추고, 매설된 지중관에 압입된 파동 발신 케이블 전체에서 30 내지 35kHz 범위의 주파수를 갖는 파동을 송출하는 단계;
   지표면에서 파동 탐사 수신기로 상기 파동 발신 케이블에서 송출된 파동을 검출하여 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계;
   상수도 공급을 중단하고 상기 파동 발신 케이블 및 상기 선형 연결관을 분리한 뒤 상기 지표면상 대응위치의 한 곳 또는 상기 분기관 지점을 굴착하여 상기 매설된 지중관을 노출시켜 절단하여 상기 제1 말단부와 상기 매설된 지중관으로 연결되는 제3 말단부를 확보하고, 와이어 견인부가 놓이는 신 관 견인공간을 확보하는 단계;
   상기 신관 투입공간에 공기투입구와 누기(air leakage) 방지(sealing)부를 구비한 상기 운반용기 발사부(pig launcher)를 설치하고, 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부로 관통시키는 단계;
   상기 제3 말단부로 관통된 운반용기를 견인 와이어에서 분리하여 상기 운반용기가 분리된 견인 와이어를 상기 와이어 견인부에 연결하고, 상기 견인 와이어에 꼬임방지 파쇄부의 전단부를 연결하며, 상기 꼬임방지 파쇄부의 후단부에는 신 관을 연결하는 단계;
   상기 신 관이 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부까지 놓이도록 상기 와이어 견인부로 상기 견인 와이어를 견인하는 단계; 및
   상기 신 관의 양단을 상수도가 공급될 수 있도록 연결하고 복토하는 단계를 포함하고,
   상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는,
   상기 매설된 지중관이 비금속재질일 때 수직형 와이어 견인부를 선택하고,
   상기 수직형 와이어 견인부는,
   상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판;
   상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠;
   상기 꼬임방지 파쇄부의 파쇄헤드로 파쇄되지 않고 함께 견인되어 견인 와이어 휠을 통과한 지중관을 절단하는 절단날을 외면에 구비한 원통형 견인 와이어 삽입부;
   상기 견인 와이어 삽입부를 통과한 견인 와이어를 견인 피스톤으로 고정하여 전진하고 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더;
   상기 견인실린더 상부에서 상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더;
   상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립; 및
   상기 바닥면에 접한 반력판으로부터 상기 견인와이어 삽입부, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 기둥부를 포함하는,
   지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법.
   
2. 삭제
3. 지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법으로,
   상기 교체방법은,
   교체대상 상수도관의 말단부를 굴착하여 매설된 지중관을 노출시키고 운반용기 발사부가 놓이는 신 관 투입공간을 확보하는 단계;
   노출된 상기 상수도관의 말단부를 절단하여 상수도를 공급하는 제1 말단부와 상수도를 공급받는 제2 말단부로 분리하는 단계;
   분기관을 구비한 선형 연결관의 일 단부에 상기 제1 말단부를 연결하고, 상기 선형 연결관의 타 단부에는 개폐밸브와 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 차례로 연결하며, 상기 분기관에는 개폐밸브와 제2 말단부 연결관을 차례로 연결하는 단계;
   상기 분기관에 연결된 개폐밸브를 열어 상수도를 공급하는 상태에서 상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징을 통해 파동 발신 케이블을 상기 제2 말단부 및 상기 제1 말단부를 거쳐 매설된 지중관으로 압입하는 단계;
   상기 파동 발신 케이블이 상수도 공급 분기관 지점에 도달하면 압입을 멈추고, 매설된 지중관에 압입된 파동 발신 케이블 전체에서 30 내지 35kHz 범위의 주파수를 갖는 파동을 송출하는 단계;
   지표면에서 파동 탐사 수신기로 상기 파동 발신 케이블에서 송출된 파동을 검출하여 상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계;
   상수도 공급을 중단하고 상기 파동 발신 케이블 및 상기 선형 연결관을 분리한 뒤 상기 지표면상 대응위치의 한 곳 또는 상기 분기관 지점을 굴착하여 상기 매설된 지중관을 노출시켜 절단하여 상기 제1 말단부와 상기 매설된 지중관으로 연결되는 제3 말단부를 확보하고, 와이어 견인부가 놓이는 신 관 견인공간을 확보하는 단계;
   상기 신관 투입공간에 공기투입구와 누기(air leakage) 방지(sealing)부를 구비한 상기 운반용기 발사부(pig launcher)를 설치하고, 견인 와이어와 연결된 운반용기(pig)를 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부로 관통시키는 단계;
   상기 제3 말단부로 관통된 운반용기를 견인 와이어에서 분리하여 상기 운반용기가 분리된 견인 와이어를 상기 와이어 견인부에 연결하고, 상기 견인 와이어에 꼬임방지 파쇄부의 전단부를 연결하며, 상기 꼬임방지 파쇄부의 후단부에는 신 관을 연결하는 단계;
   상기 신 관이 상기 제1 말단부에서 상기 제3 말단부까지 놓이도록 상기 와이어 견인부로 상기 견인 와이어를 견인하는 단계; 및
   상기 신 관의 양단을 상수도가 공급될 수 있도록 연결하고 복토하는 단계를 포함하고,
   상기 신 관 견인공간을 확보하는 단계는,
   상기 매설된 지중관이 금속재질일 때 수평형 와이어 견인부를 선택하고,
   상기 수평형 와이어 견인부는,
   상기 매설된 지중관이 노출된 타단의 바닥면과 매설된 지중관 노출면에 밀착하여 견인력에 대항하는 힘을 지탱하는 두 판이 직각형상을 이루되 지중관 노출면에 접한 판은 상기 견인 와이어, 파쇄 헤드 및 상기 신관이 통과하는 관통공이 형성된 반력판;
   상기 반력판의 두 판 사이에 위치하며, 상기 견인와이어의 인출방향을 매설된 지중관 방향에서 상부 방향으로 전환시키는 견인와이어 휠;
   상기 견인와이어 휠을 지나 상부 방향으로 진행하는 견인와이어의 방향을 와이어 견인부 지지판 상면의 수평 방향으로 전환시키는 견인와이어 각도전환 휠;
   상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평으로 진행하는 견인 와이어를 견인 피스톤으로 고정하여 전진하고, 후진할 때는 견인 피스톤을 풀어서 와이어에 견인력을 제공하는 견인실린더;
   상기 견인실린더를 통과한 견인 와이어에 접촉하는 바퀴의 회전으로 견인 와이어 이동거리를 측정하는 인코더;
   상기 견인실린더의 견인피스톤이 견인 와이어를 전진시킨 뒤 후진할 때 견인 와이어의 위치를 고정하는 견인 와이어 클립;
   상기 반력판으로부터 상기 각도전환 휠, 상기 견인실린더, 상기 인코더, 상기 견인와이어 클립을 지지하는 지지대를 지탱하는 지탱부; 및
   상기 견인와이어 각도전환 휠을 통과하여 수평방향으로 진행하는 견인와이어를 감싸고 함께 진행하는 지중관이 상기 견인실린더로 삽입되지 않도록 상기 각도전환 휠과 상기 견인실린더 사이의 받침부 거리를 조절하면서 지지판에 고정되는 지지부재를 포함하는,
   지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법.
   
4. 제 1항 또는 3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 꼬임방지 파쇄부는, 상기 견인 와이어를 관통시키며 연결되어 지중관을 밀거나 절단하는 파쇄 헤드;
   파쇄 헤드의 후미에 연결되며, 내부 전단부에 상기 파쇄 헤드를 관통한 상기 견인 와이어를 와이어 고정쐐기로 고정하고, 암나사산을 구비한 반구형상 회전부가 내부 후단부에 위치하도록 상기 반구의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 후단부 덮개를 고정나사로 고정한 쐐기 하우징;
   상기 반구형상 회전부의 암나사산과 결합하는 수나사산을 단부에 구비하는 막대형 신 관 견인축이 돌출된 구형 헤드(head)부; 및
   상기 구형 헤드(head)부의 크기보다 지름이 작은 관통공을 구비한 전단 덮개부로 상기 구형 헤드부를 내부 전단부에서 회전가능하도록 고정하고, 신 관에 삽입된 신 관 고정부재와 후단부를 고정나사로 고정하는 원통형 신 관 고정하우징을 포함하는,
   지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법.
   
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
   상기 탐사라인 삽입용 부단수 하우징은,
   내부에 견인 와이어가 관통하는 물막이용 밸브를 구비하고, 후단부에 압력조절부를 설치하여 누수를 조절하는,
   지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법.
   
6. 제 1항 또는 제3항에 있어서,
   상기 매설된 지중관의 지표면상 대응위치를 탐사하는 단계는,
   상기 상수도 공급 분기관 지점에 밸브와 상수도 공급을 위한 가급수 배관을 설치하는 단계를 더 포함하는,
   지중매설 상수도관의 부단수 비개착 교체방법.

Images