KR102293914B1 - 암반 채수관정 시공공법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 암반 채수관정 시공공법은 시공을 위한 지하집수정의 직경보다 큰 직경을 가지며 내주면의 외측으로 테이퍼진 테이퍼부를 가진 링형의 코어굴착부재의 상면에 시공을 위한 지하집수정의 내경과 동일하며 외경이 상기 코어굴착부재의 외경보다 작은 기초우물통의 하단부를 고정한 코어굴착부재 준비단계와, 지하집수정을 형성하기 위해 표층을 소정의 직경으로 굴삭하는 지표층굴착단계와, 상기 지표층굴착단계에 의해 굴착된 굴착부위에 상기 코어굴착부재를 수직으로 설치하는 코어굴착부재설치단계와, 상기 코어굴착부재가 설치된 상태에서 상기 코어굴착부재의 하면을 굴착하여 코어굴착부재를 지하 수직방향으로 이동시키는 코어굴착부재 하강단계와, 상기 기초우물통이 지면으로부터 굴착부의 내부로 삽입된 상태에서 상기 기초우물통의 상부에 우물통을 연결하는 우물통연결단계의 반복으로 상기 코어굴착부재가 지하암반층의 상면에 접촉된 상태에서 상기 코어굴착부재와 거푸집을 이용하여 지하암반층의 상면과 코어굴착부재의 접촉부위를 그라우팅하여 지하암반층의 상면과 코어굴착부재의 사이로 건수의 유입을 차단하는 코어굴착부재그라우팅단계와, 상기 코어굴착부재에 의해 구획된 내부를 지하 암반층을 굴착하는 암반층굴착단계와, 채수관정용 굴착기를 이용하여 암반수의 채수를 위한 채수관정을 방사상으로 형성하는 채수관정 천공단계를 포함한다.

Description

암반 채수관정 시공공법{Rock collection pipe well construction method}

본 발명은 암반 채수관정 시공공법에 관한 것으로, 더 상세하게는 지하집수정에 방사상으로 채수관정을 천공하여 암반수를 채수할 수 있는 암반 채수관정 시공공법에 관한 것이다.

최근 수자원의 수량과 수질의 문제가 관심사로 대두되면서 양질의 수자원을 확보하기 위한 다양한 노력이 활발히 진행되고 있다. 특히 지하수/지표수의 연계 이용으로 그 활용성이 증대되는 간접취수방식 중의 하나인 강변여과(RBF ; River Bank Filtration) 취수에 대한 관심이 고조되면서 이에 관한 많은 연구가 수행되고 있다.

현재 국내 취수 방식인 지표수 취수는 계절별 수량 및 수질의 변화와 각종 수질사고에 민감하다. 취수에 필요한 시설은 대형 수직정, 방사형 집수정, 경사형 정호 등 다양하지만, 대용량의 원수를 취수하고 주변 대수층에 영향을 크게 미치지 않는 장점이 있는 방사형 집수정이 최근 주목받고 있다.

그러나 방사형 집수정의 경우 수평정의 시공이 어렵고, 유지관리에 부담이 있다.

한편, 지하에 존재하는 대수층(大水層)으로부터 양질의 지하수를 대량으로 채수하기 위해서는 대수층으로 집수정이 통과하여야 한다. 그러나 집수정을 경암층까지 굴착하고서도 정확하게 대수층을 관통하지 못하는 경우에는 막대한 비용의 손실이 발생된다.

물론, 깊은 우물을 굴착하기 이전에 지하 경암층에 존재하는 대수층의 위치를 파악하기 위한 다양한 지질조사를 선행하고 있으나, 이러한 지질조사에 의존한 대수층의 탐지방법은 정확하지 못하여 신뢰 할 수 없는 한계성을 가지기 때문에, 대수층을 통과하지 못한 집수정의 경우, 채수량을 높이기 위하여 지하집수정의 작업공간에서 수평굴착기를 이용하여 수평채수관정을 천공하는 장치가 제안되었다.

대한민국 특허등록 제 10-0250580호에는 지하 암반수 채수용 수평굴착기가 게시되어 있다. 게시된 수평굴착기는 굴착된 지하집수정의 작업공간 내벽에 지지되어 수평하게 설치되도록 소정의 폭과 길이로서 만들어지며 상부에 평행하게 설치되는 한쌍의 안내레일을 가지는 고정베드와, 상기 고정베드의 안내레일 상부에 배치되어서 전후동작수단에 의하여 전후방향으로 이동가능하게 설치되는 이송틀과, 상기 이송틀 상의 중심부에 구동수단에 의하여 정,역회전되면서 내부로는 고압으로 공급되는 압축공기를 통기시킬 수 있도록 설치되는 굴착추진축과, 상기 굴착추진축의 선단에 연이어져서 전달되는 추진력과 압축공기로서 경암층을 타격하면서 굴진하는 굴착유니트를 구비한다.

상술한 바와 같은 종래의 수평굴착기는 고정배드에 지지된 이송틀에 의해 굴착유니트가 일 방향으로만 이동되는 구조를 가지고 있으므로 방사상으로의 굴착작업이 어렵다. 특히, 굴착유니트가 수평방향으로 이동되는 구조를 가지고 있으므로 지하 집수정에 대해 경사방향으로 천공작업을 수행할 수 없다. 또한 수평방향으로의 채수관정의 천공 시 많은 분진이 발생되므로 작업의 효율성을 향상시킬 수 없는 문제점이 있다.

대한민국 특허등록 제 10-0284857호에는 지하 암반수의 채수공법이 게시되어 있으며, 대한민국 특허등록 제 10-1547842호에는 선단 회전식 수평 착정장치가 게시되어 있다. 대한민국 특허등록 제 10-1496733호에는 선굴직 가이드 파이프를 구비한 수평착정장치가 게시되어 있다.

상술한 바와 같은 수평착정장치는 상대적으로 수평방향으로의 심공의 천공이 어렵고, 방사상으로의 연속시공이 어렵고, 방사상의 천공작업이 실질적으로 어렵다.

그리고 대한민국 특허공개 제2010-067165호에는 무동력 수평정 청소장치가 게시되어 있다.

또한 대한민국 등록 실용신안 제 20-0204725호에는 지하 암반수 채수용 수평굴착기가 게시되어 있다. 게시된 수평굴착기는 지하집수정의 작업공간에 설치되도록 소정의 폭과 길이로서 만들어지며 상부에 평행하게 설치되는 한 쌍의 안내레일을 가지는 고정베드와, 상기 고정베드의 안내레일 상부에 배치되어서 전후동작수단에 의하여 전후방향으로 이동 가능하게 설치되는 이송틀을 구비하며, 상기 이송틀의 상부에는 유압모터를 통해 동작되는 추진축 구동부가 장착된다. 상술한 바와 같은 종래의 수평굴착기 또한 암반층에 채수관정의 형성 시 발생되는 분진의 문제점을 근본적으로 해결할 수 없다.

한편, 양질의 지하암반수를 채수하기 위해서는 지하암반층의 상부측에 위치되는 건수의 유입이 차단되어야 하는데, 상술한 바와 같이 종래의 장치를 이용한 암반수를 채수하는 것은 지하암반의 상면과 지층의 사이의 건수의 유입이 원천적으로 차단되지 않은 문제점이 있다.

대한민국 특허등록 제 10-0284857호 대한민국 특허등록 제 10-1547842호 대한민국 특허등록 제 10-1496733호 대한민국 특허공개 제2010-067165호 대한민국 등록 실용신안 제 20-0204725호

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지하집수정 내에서 방사방향으로 채수관정의 천공 시 발생되는 분진이 채수관정의 입구를 통하여 지하집수정으로 배출되는 것을 방지하여 천공작업효율을 향상시킬 수 있으며, 지하암반층의 상면 연약지층과의 경계부위에 위치되는 건수가 관정으로 유입되는 것을 차단하여 암반수의 품질을 향상시킬 수 있는 암반 채수관정 시공공법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 암반 채수관정 시공공법은 시공을 위한 지하집수정의 직경보다 큰 직경을 가지며 내주면의 외측으로 테이퍼진 테이퍼부를 가진 링형의 코어굴착부재의 상면에 시공을 위한 지하집수정의 내경과 동일하며 외경이 상기 코어굴착부재의 외경보다 작은 기초우물통의 하단부를 고정한 코어굴착부재 준비단계와,

지하집수정을 형성하기 위해 표층을 소정의 직경으로 굴삭하는 지표층굴착단계와,

상기 지표층 굴착단계에 의해 굴착된 굴착부위에 상기 코어굴착부재를 수직으로 설치하는 코어굴착부재 설치단계와,

상기 코어굴착부재가 설치된 상태에서 상기 코어굴착부재의 하면을 굴착하여 코어굴착부재를 지하 수직방향으로 이동시키는 코어굴착부재 하강단계와,

상기 기초우물통이 지면으로부터 굴착부의 내부로 삽입된 상태에서 상기 기초우물통의 상부에 우물통을 연결하는 우물통 연결단계의 반복으로 상기 코어굴착부재가 지하암반층의 상면에 접촉된 상태에서 상기 코어굴착부재와 거푸집을 이용하여 지하암반층의 상면과 코어굴착부재의 접촉부위를 그라우팅하여 지하암반층의 상면과 코어굴착부재의 사이로 건수의 유입을 차단하는 코어굴착부재 그라우팅단계와,

상기 코어굴착부재에 의해 구획된 내부의 지하 암반층을 굴착하는 암반층 굴착단계와,

채수관정용 굴착기를 이용하여 암반수의 채수를 위한 채수관정을 방사상으로 형성하는 채수관정 천공단계를 포함한 것을 그 특징으로 한다.

상기 코어굴착부재 그라우팅단계는 코어굴착부재의 단부에 상기 지하암반층 사이의 기밀을 유지하기 위하여 실링층을 형성하는 실링단계를 더 구비한다.

상기 실링단계는 상기 코어굴착부재의 단부에 탄성력을 가지는 실링캡을 설치하는 실링캡 설치단계를 더 구비 한다.

상기 채수관정 천공단계를 수행하기 위한 채수관정용 굴착기는 지하집수정의 내부의 채수관정의 천공위치에 고정을 위한 베이스프레임고정유닛을 가지는 베이스프레임과, 상기 베이스프레임에 설치되는 가이드리드와,

상기 가이드리드를 따라 전,후진되는 이송테이블과, 상기 이송테이블에 설치되며 제 2구동원에 의해 구동되며 중공부를 가지는 구동축을 구비한 헤드부와, 상기 가이드리드를 따라 상기 이송테이블을 전, 후진시키는 이송테이블구동부를 포함하는 채수관정천공유닛과,

상기 구동축의 중공부에 공압을 공급할 수 있도록 하기 위해 공압공급관과 연결되는 공압공급유닛과, 상기 롯드에 설치되어 채수관정을 천공하기 위한 굴삭유닛을 포함하며,

상기 굴삭유닛에 의한 천공작업 시 발생되는 분진이 천공홀을 통하여 배출되지 않도록 포집할 수 있도록 하는 분집포집유닛을 구비한다.

본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법은 지하암반의 상면과 연약한 지층의 사이의 경계부위로부터 건수가 관정의 내부로 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다. 또한 채수관정용 굴착기를 이용하여 지하암반층에 수평방향으로 채수관정을 천공하는 채수관정천공단계의 수행 시 발생되는 분진이 천공홀을 통하여 외부로 배출됨으로써 집수정의 내부에 분진이 날려 작업성이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 암반수 채수관정 시공공법의 코어굴착부재설치단계를 나타내 보인 사시도이다,
도 2는 본 발명에 따른 암반수 채수관정 시공공법의 코어굴착부재하강단계를 나타내 보인 단면도이다,
도 3은 본 발명에 따른 암반수 채수관정 시공공법의 코어굴착부재하강단계와, 코어굴착부재그라우팅단계 및 지하암반층굴착단계를 수행한 지하수관정을 나타내 보인 단면도이다,
도 4는 암반 채수관정 시공공법의 채수관정 천공단계를 나타내 보인 단면도이다,
도 5는 도 4에 도시된 채수관정용 굴착기를 도시한 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 채수관정용 굴착기를 이용한 채수관정을 천공하는 상태를 나타내 보인 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법을 나타내 보인 블록도이다.

본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법은 암반수를 채수하기 위하여 지하집수정을 시공하기 위한 것으로, 실시예를 도 1 내지 도 7에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법은 지하암반층의 대수층으로부터 암반수를 채수하기 위한 것으로, 시공을 위한 지하집수정(200)의 직경보다 큰 직경을 가지며 내주면의 외측으로 테이퍼진 테이퍼부(411)를 가진 링형의 코어굴착부재(412)의 상면에 시공을 위한 지하집수정(200)의 내경과 동일하며 외경이 상기 코어굴착부재의 외경보다 상대적으로 작은 기초우물통(500)의 하단부를 고정한 코어굴착부재 준비단계(410)와, 지하집수정(200)를 형성하기 위해 표층을 소정의 직경으로 굴삭하는 지표층 굴착단계(420)와, 상기 지표층 굴착단계(420)에 의해 굴착된 굴착 부위에 상기 코어굴착부재(412)를 수직으로 설치하는 코어굴착부재 설치단계(430)와, 상기 시공된 코어굴착부재(412)의 하부를 굴착하여 상기 코어굴착부재(412)를 지하 수직방향으로 이동시키는 코어굴착부재 하강단계(440)와, 상기 코어굴착부재(412)의 하단부가 지하암반층(600)의 상면에 밀착된 상태에서 건수의 유입을 차단하기 위한 코어굴착부재 그라우팅단계(450)를 포함한다. 그리고 지하암반층을 굴착하는 지하암반층 굴착단계(460)와, 지하암반층(600)에 굴착된 관정으로부터 방사상으로 대수층과 연결되는 채수관정(300)을 천공하는 채수관정 천공단계(470)를 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 암반 채수관정 시공공법을 각 단계별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법의 코어굴착부재 준비단계(410)는 지하집수정을 시공함에 있어서, 지하굴착작업 시 연약지반이 무너짐에 따른 위험성을 배제하기 위한 것으로 지하관정의 직경과 동일한 내경을 가지는 기초우물통(500)을 준비한다. 그리고 이의 하단부측에 시공하고자 하는 지하집수정(200)의 직경보다 큰 지경을 가지며 내주면의 외측으로 테이퍼지게 형성된 테이퍼부(411)를 가진 링형의 코어굴착부재(412)를 준비하고, 기초우물통(500)의 하단부와 코어굴착부재의 상단부를 체결하는 체결단계를 수행한다.

상기 코어굴착부재(412)와 기초우물통(500)은 일체로 형성될 수 있으며, 별도의 체결수단을 이용하여 결합할 수 있다. 체결수단은 상기 코어굴착부재(412)의 상면에 결합플랜지를 형성하고 이 결합플랜지와 기초우물통(500)의 하부를 볼트, 너트와 같은 체결부재를 이용하여 결합한다. 이때에 코어굴착부재(412)와 기초우물통(500)의 결합부위는 기밀이 유지될 수 있도록 별도의 실링처리를 함이 바람직하다. 상기 코어굴착부재(412)의 단부는 굴착작업 시 자중에 의해 원활하게 하강할 수 있도록 첨예하게 형성함이 바람직하다. 상기 코어굴착부재(412)는 상대적으로 강한 콘크리트, 금속으로 이루어질 수 있으며, 콘크리트로 이루어진 경우 단부가 첨예한 금속판이 매립되어 고정될 수 있다.

상기 지표층 굴착단계(420)는 지하관정을 형성하기 위해 지표면을 상기 코어굴착부재(412)와 기초우물통(500)이 수직으로 설치될 수 있도록 굴착하는 단계로 기초우물통(500)의 주위의 지표면이 무너짐을 방지하기 위한 보강층을 형성하는 보강층형성단계를 더 구비할 수 있다. 상기 보강층형성단계는 콘크리트의 타설 또는 데크플레이트가 설치될 수 있다.

상기 코어굴착부재 설치단계(430)는 상기 지표층 굴착단계(420)에 의해 굴착이 이루어진 굴착부에 상기 기초우물통(500)이 장착된 코어굴착부재(412)를 도 1에 도시된 바와 같이 안치시킨다. 이때에 상기 코어굴착부재(412)와 결합된 기초우물통(500)은 수직상태를 유지하여야 한다.

그리고 상기 코어굴착부재 하강단계(440)는 상기 코어굴착부재(412)에 의해 구획된 내부의 지반을 굴착함에 따라 코어굴착부재(412)가 지하집수정을 형성하기 위해 지하 수직방향으로 하강되도록 한다. 상기와 같이 코어굴착부재(412)가 하강하여 기초우물통(500)이 지표면으로부터 일정깊이 이동하면, 이 기초우물통(500)의 상단부와 우물통(510)을 연결하는 우물통 연결단계(441)를 수행한다. 상기 기초우물통(500)과 우물통(510)을 연결하는 것으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 기초우물통(500)의 상단면과 이와 대응되는 우물통(510)의 하단면에 인입부가 형성되고, 이 인입부들에 연결을 위한 실링부재(501)가 결합되어 기밀이 유지된 상태로 연결된다. 여기에서 상기 기초우물통(500)과 우물통(510)은 상호 평행하게 연결되어야 한다.

상술한 바와 같은 작업의 반복 즉, 코어굴착부재(412)에 의해 구획된 지하공간을 굴착하여 코어굴착부재(412)를 하강시킴과 아울러 우물통(510)들을 연결하면서 코어굴착부재(412)가 지하암반층에 도달할 때까지 코어굴착부재 하강단계(440)를 반복하여 수행한다.

상기 코어굴착부재 그라우팅단계(450)는 코어굴착부재(412)가 지하암반층(600)에 도달하면 건수가 이의 경계부을 통하여 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 것으로, 코어굴착부재(412)에 구획된 지하암반층(600)을 일부 굴착하고, 코어굴착부재(412)와 이의 내측에 설치된 거푸집에 의해 구획된 공간에 콘크리트 몰타을 타설함으로써 지하암반층의 상면과 이 상부의 지층과의 경계부를 그라우팅한다.

이때에 상기 그라우팅 부위에는 배근이 이루어질 수 있으며, 상기 코어굴착부재(412)의 단부에는 상기 지하암반층(600) 사이에 기밀을 유지하기 위하여 실링층을 형성하는 실링단계(451)를 더 구비 할 수 있다.

상기 실링단계(451)는 상기 코어굴착부재(412)의 단부에 탄성을 가지는, 우레탄, 고무재, 연질의 합성수지로 이루어진 실링캡을 설치하는 실링캡 설치단계를 더 구비할 수 있다.

상기와 코어굴착부재 그라우팅단계(450)가 완료되면, 지하암반층 굴착단계(460)를 수행한다. 상기 지하암반층 굴착단계는 후술하는 채수관정굴착기(100)가 삽입되어 지하암반층(600)에 방사상으로 채수관정(300)을 형성할 수 있는 크기로 형성함이 바람직하다. 지하암반층(600)의 굴착은 지하집수관정의 완공 후, 각 채수관정으로부터 유입되는 암반수를 충분히 저장할 수 있을 정도의 크기로 형성함이 바람직하다.

그리고 상기 지하암반층 굴착단계(460)의 수행이 완료되면, 채수관정 천공단계(470)를 수행한다. 채수관정 천공단계(470)는 상기 코어굴착부재(412)와 기초우물통(500) 및 우물통(510)들이 연결되어 이루어진 관정을 통하여 채수관정용굴착기(100)를 삽입하여 지하암반층에 설치하고, 이 채수관정용굴착기(100)에 의해 암반측에 방사상으로 대수층과 연결되는 채수관정(300)를 천공한다.

상기 채수관정천공단계(470)를 수행하기 위한 채수관정용굴착기(100)는 본 발명인이 출원하여 등록받은 대한민국 등록특허 제 10-2150652호(2020.08.26.)에 기재되어 있다.

상기 재수관정용굴착기(100)는 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이 지하집수정의 내벽 즉, 지하암반층(600)에 형성된 공간의 내벽 천공위치에 베이스프레임고정유닛(111)에 의해 고정되는 베이스프레임(110)과, 상기 베이스프레임(110)의 상면에는 지하집수정(200)에 대해 방사상으로 채수관정(300)을 천공하기 위한 채수관정천공유닛(120)이 설치된다. 그리고 상기 채수관정천공유닛(120)의 굴삭유닛(20)에 의해 천공홀 즉, 채수관정(300)의 천공 시 발생되는 분진이 채수관정(300)의 입구를 통하여 지하집수정(200)의 내부로 확산되는 것을 방진하기 위한 분진포집유닛(150)을 구비한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 채수관정용 굴착기를 구성요소별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 암반수 채수관정용 굴착기(100)의 베이스프레임(110)은 그 크기가 지하집수정(200)의 내부에 삽입될 수 있도록 지하집수정(200)의 직경보다 작게 형성함이 바람하다. 그러나 이에 한정되지 않고, 지하집수정에 원활한 삽입을 위하여 분리 및 조립구조로 이루어질 수 있다. 상기 베이스프레임(110)에 설치되는 베이스프레임고정유닛(111)은 베이스프레임(110)을 지하집수정(200)의 내벽에 지지시키기 위한 것으로, 상기 베이스프레임(110)의 외측면에 설치되는 복수개의 스크류잭으로 이루어질 수 있다.

상기 베이스프레임(110)에 설치되는 채수관정천공유닛(120)은 가이드리드(121)를 구비하는데, 상기 가이드리드(121)의 전면측은 베이스프레임(110)에 힌지축(122)에 의해 회전가능하게 설치되고, 가이드리드(121)의 후단부측은 베이스프레임(110)에 설치된 높이조절유닛(123)이 설치된다. 상기 높이조절유닛(123)은 스크류잭, 유압실린더 등으로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지는 않는다.

그리고 상기 가이드리드(121)은 길이 방향으로 중공부(121a)가 형성될 수 있으며, 상기 가이드리드(121)에는 이송테이블구동부(130)에 의해 전후진 방향으로 슬리이딩 되는 이송테이블(125)이 설치된다. 상기 가이드리드(121)의 양측면에는 길이 방향으로 상기 이송테이블의 이탈을 방지하기 이탈방지가이드돌기가 형성될 수 있다. 상기 가이드리드(121)은 그 단면이 사각형의 형상으로 형성함이 바람직하다.

상기 베이스프레임(110)에는 상술한 채수관정천공유닛(120)의 베이스프레임(110)에 소정의 각도로 회전가능하게 설치된 회전테이블(미도시)에 설치될 수 있다. 이 경우, 지하집수관정(200)에 내주면에 방사상으로의 천공작업 시 채수관정천공유닛을 임의의 각도로 회전시킬 수 있다.

한편, 상기 이송테이블구동부(130)는 가이드리드(121)의 후단부측에 설치되며 제1구동원(131)에 회전되는 구동스프로킷(132)과 상기 가이드리드(121)의 전단부측의 지지축에 설치되는 종동스프로킷(133)와, 상기 양단부가 상기 이송테이블(125)의 양측에 고정되고 상기 구동스프로킷(132)와 종동스프로킷(133)에 걸리는 구동체인(134)을 구비한다. 상기 제 1구동원(131)은 모터를 사용함이 바람직하다. 그러나 이에 한정되지 않고, 에어모터, 유압모터, 엔진 등이 선택적으로 사용될 수 있다.

상기 이송테이블(125)에는 천공을 위해 롯드(10)와 연결된 굴삭유닛(20)을 회전시키기 위한 구동축(141)가 설치된 헤드부(140)가 설치된다. 상기 헤드부(140)에는 상기 구동축(141)을 정역회전시키기 위한 제 2구동원(142)이 설치되는데, 상기 제 2구동원(142)은 감속기를 가진 기어드모터로 이루어질 수 있다. 상기 감속기를 가지는 기어드모터는 구동축의 회전수를 제어할 수 있도록 서브모터를 사용함이 바람직하다.

상기 구동축(141)에는 고압의 공기를 공급하기 위해 길이 방향으로 관통되는 중공부가 형성되고, 이 구동축(141)의 전단부 측에는 롯트(10)와 결합을 위한 숫나사부가 형성된다. 상기 구동축(141)의 후단부측에는 공압공급유닛(170)의 공압공급관(171)과 로터리조인트에 의해 연결되어 고압의 공기를 중공부를 통하여 지속적으로 공급된다. 상기 고압공급유닛은 컴프레셔가 사용될 수 있다.

상기 굴삭유닛(20)은 상기 구동축(141)과 나사결합 된 롯드(10)와 나사 결합된다. 상기 천공유닛(10)은 에어햄머로 이루어질 수 있다. 그러나 이에 한정되지 않고, 워터햄머가 이용될 수도 있으며, 말단의 롯드의 단부에 비트가 설치되어 이루어질 수도 있다.

한편, 상기 분진포집유닛(150)은 상기 굴삭유닛(20)에 의해 암반층의 천공 시 발생되는 분진이 천공중인 천공홀 즉, 채수관정(300)의 입구를 통하여 지하집수정(200)의 내부로 확산되는 것을 방지할 수 있는 것으로, 굴삭유닛(20)을 구동시키기 위하여 공압공급관(171)을 통하여 공급되는 고압의 공기에 무화된 물을 편승시켜 굴삭유닛(20)을 통하여 굴삭이 이루어지는 분진발생부에 분사하게 된다.

상기와 같이 구성된 분진포집유닛(150)은 상기 공압공급관(171)과 연결되어 상기 굴삭유닛에 공급되는 공기에 물을 무화시켜 공급하기 위한 분사노즐(151)과, 상기 물공급탱크(152)로부터 물을 펌핑하기 위한 펌프(153)와 분사노즐(151)을 연결하는 물공급관(154)을 구비한다. 상기 분사노즐(151)은 공압공급관과 연결되는 것으로 공압공급관의 길이 방향으로 오리피스가 형성되고, 이 오리피스 부위에 물공급관과 연결되는 물공급부를 가질 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 채수관정용굴착기를 이용한 채수관정천공단계(470)은 지하암반층 즉, 경암층까지 지하집수정의 천공이 이루어진 상태에서, 채수관정(300)을 형성하기 위한 부위의 지하집수정 내면에 방사형 암반 관정 굴착기의 베이스프레임(110)을 고정하는 단계를 수행하고, 그리고 채수관정(300)을 형성하고자 부위에 상기 해드부의 구동축(141)이 대향되게 위치되도록 한다.

이 상태에서 이송테이블구동부(130)을 이용하여 이송테이블(125)을 후퇴시킨 후 구동축에 롯드(10)를 장착하고 이의 단부에 굴삭유닛(20)을 설치하는 단계를 수행한다. 그리고 공압공급유닛과 공압공급관(171)을 이용하여 구동축(141)의 중공부에 고압의 공기를 공급하여 굴삭유닛(20)인 에어햄머를 구동시킴과 아울러 구동축(141)을 회전시킨단계를 수행한다.

그리고 이송테이블이송유닛(130)의 제 1구동원을 회전시켜 체인(134)를 이동시킴으로써 이와 연결된 이송테이블(125)을 전진시켜 천공작업을 수행한다. 채수관정(300)의 천공깊이가 깊어짐에 이송테이블(125)을 후진시킨 후 롯드(10)을 연결해 가면서 천공작업단계를 수행한다.

상술한 바와 같이 천공이 이루어지는 과정에서 펌프(153)를 이용하여 물탱크(152) 내의 물을 펌핑하여 물공급관(154)과 연결된 분사노즐(151)로 공급하는 단계를 수행하여, 분사노즐(151)로 공급된 고압의 물은 분사노즐(151)에 분사 즉, 작은 입자로 무화되어 공압공급관을 통하여 공급되는 공기에 편승되도록 한다.

이와 같이 무화된 물이 편승된 고압의 공기는 구동축(141)의 중공부와 롯드(10)을 통하여 굴삭유닛(20)으로 공급된 후 천공홀을 형성하는 굴삭유닛(20)의 비트 측으로 토출된다. 따라서 굴삭유닛(20)의 비트측으로 배출되는 고압의 공기는 무화된 물이 편승되어 있으므로 비트가 암을 타격하여 천공하는 작업 시 발생되는 분진은 무화된 물에 젖어 천공홀의 하면측으로 가라앉게 된다.

따라서 채수관정인 천공홀을 형성 시 굴삭유닛 측으로부터 발생된 분진이 천공홀의 입구측으로 배출되는 것을 방지할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 암반 채수관정 시공공법은 지하수를 채수하기 위한 지하관정의 천공작업 시 굴착과정에서 관정의 함몰 또는 무너짐에 따른 문제점을 해결할 수 있으며, 특히 지하암반층과 연악지층의 경계부위에서 건수가 관정의 내부로 유입되는 것을 근본적으로 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (4)

1. 시공을 위한 지하집수정(200)의 직경과 동일한 내경을 가진 기초우물통(500)을 준비하는 단계와, 상기 지하집수정(200)의 직경보다 큰 직경을 가지며 내주면의 외측으로 테이퍼진 테이퍼부(411)를 가진 링형의 코어굴착부재(412)를 준비하는 단계와, 상기 코어굴착부재(412)의 상면에 형성된 결합플랜지와 상기 기초우물통(500)의 하부를 체결부재에 의해 체결하는 체결단계를 포함하는 코어굴착부재 준비단계(410)와,
   상기 지하집수정(200)을 형성하기 위해 지표층을 소정의 직경으로 굴삭하는 지표층 굴착단계(420)와,
   상기 지표층 굴착단계(420)에 의해 굴착된 굴착부위에 상기 기초우물통(500)이 장착된 상기 코어굴착부재(412)를 수직으로 설치하는 코어굴착부재 설치단계(430)와,
   상기 코어굴착부재(412)가 설치된 상태에서 상기 코어굴착부재(412)의 하면을 굴착하여 코어굴착부재를 지하 수직방향으로 이동시키는 코어굴착부재 하강단계(440)와,
   상기 기초우물통(500)이 지표면으로부터 굴착부의 내부로 삽입된 상태에서 상기 기초우물통의 상단부에 우물통(510)을 연결하는 작업을 반복하는 우물통연결단계(441)와,
   상기 코어굴착부재(412)가 지하암반층(600)의 상면에 접촉된 상태에서 상기 코어굴착부재(412)와 거푸집을 이용하여 지하암반층(600)의 상면과 코어굴착부재(412)의 접촉부위를 그라우팅하여 상기 지하암반층(600)의 상면과 코어굴착부재의 사이로 건수의 유입을 차단하는 코어굴착부재 그라우팅단계(450)와,
   상기 코어굴착부재(412)에 의해 구획된 내부의 지하 암반층을 굴착하는 지하암반층 굴착단계(460)와,
   채수관정용 굴착기(100)를 이용하여 암반수의 채수를 위한 채수관정을 방사상으로 형성하는 채수관정 천공단계(470)를 포함하며,
   상기 지표층 굴착단계(420)는 상기 기초우물통(500)의 주위의 지표면의 무너짐을 방지하기 위한 보강층을 형성하는 보강층형성단계를 더 구비하고,
   상기 코어굴착부재 그라우팅단계(450)는 상기 코어굴착부재(412)의 단부에 상기 지하암반층(600) 사이에 기밀을 유지하기 위하여 실링층을 형성하는 실링단계(451)를 더 구비하며, 상기 실링단계(451)는 상기 코어굴착부재(412)의 단부에 탄성을 가진 실링캡을 설치하는 실링캡설치단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 암반 채수관정 시공공법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 채수관정 천공단계(470)를 수행하기 위한 채수관정용 굴착기(100)는 상기 지하집수정(200)의 내부의 채수관정의 천공위치에 고정을 위한 베이스프레임고정유닛(111)을 가지는 베이스프레임(110)과, 상기 베이스프레임에 설치되는 가이드리드(121)와,
   상기 가이드리드(121)를 따라 전,후진되는 이송테이블(125)과, 상기 이송테이블에 설치되며 제 2구동원(142)에 의해 구동되며 중공부를 가지는 구동축(141)을 구비한 헤드부(140)와, 상기 가이드리드(121)를 따라 상기 이송테이블(125)을 전, 후진시키는 이송테이블구동부(130)를 포함하는 채수관정천공유닛(120)과,
   상기 구동축(141)의 중공부에 공압을 공급할 수 있도록 하기 위해 공압공급관(171)과 연결되는 공압공급유닛(170)과, 롯드(10)에 설치되어 채수관정을 천공하기 위한 굴삭유닛(20)을 포함하며,
   상기 굴삭유닛(20)에 의한 천공작업 시 발생되는 분진이 천공홀을 통하여 배출되지 않도록 포집할 수 있도록 하는 분집포집유닛(150)을 구비한 것을 특징으로 하는 암반 채수관정 시공공법.
   
   
   
   

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