KR20060035455A

KR20060035455A - 매설관 교체방법

Info

Publication number: KR20060035455A
Application number: KR1020040084966A
Authority: KR
Inventors: 곽효진
Original assignee: 곽효진
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2004-10-22
Publication date: 2006-04-26

Abstract

본 발명은 매설관 교체방법에 관한 것으로서 노후관 교체 구간 내의 지중에 매설된 노후관이 노출되도록 소정 간격 이격되게 굴착하여 작업구를 형성하는 터파기 단계와, 상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하는 단계와, 상기 분리된 노후관의 각각에 누수부를 형성하여 상기 노후관의 내부 공간과 상기 지중과 연결시키는 누수부 형성 단계와, 상기 누수부를 통해 지중에 현탁액 상태의 마찰감소제를 누수시켜 상기 노후관의 표면과 지중의 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계와, 상기 노후관을 길이 방향으로 이동시켜 선단을 상기 작업구에 인출하고 절단하는 과정을 다수 반복하여 노후관을 철거하는 단계를 포함한다. 따라서, 굴착 면적을 최소화하여 시공 비용 및 시간과 도로 점거 및 통제를 최소화하여 교통 체증 및 교통 사고의 발생 원인을 감소시킬 수 있고, 또한, 작업구 사이 단위로 노후관 제거 및 신관 매설을 동시에 실시할 수 있으며, 노후관 제거 및 신관 매설을 동시에 실시할 때 근처에 위치하는 다른 지하 시설물들이 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 중간에 하천 또는 지상 건물이 있더라도 별도의 선행 공정없이 실시할 수 있다.

노후관, 신관, 매설, 교체, 마찰력 감소, 벤토나이트, 비개착식

Description

매설관 교체방법{Method for replacing laid pipe underground}

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 매설된 노후관을 교체하기 위한 터파기 상태를 도시한 개략 단면도.

도 2는 도 1에 도시된 관에 천공이 형성된 것을 도시하는 사시도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 매설관 교체 상태를 도시한 개략 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 매설관 교체방법을 설명하는 흐름도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

11 : 지중 13 : 노후관

15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N : 제 1 내지 제 N 작업구

17 : 천공 19 : 신관

본 발명은 매설관 교체방법에 관한 것으로서, 특히, 비개착식 공법을 사용하여 지중의 갱(坑)에 매설된 노후관의 제거와 신관(新管)의 매설을 동시에 실시할 수 있는 매설관 교체방법에 관한 것이다.

통상적으로. 금속 또는 합성수지로 제조된 상하수도관, 송유관, 가스관 및 전기통신관은 대부분 지중의 갱에 매설되어 설치된다. 지중에 매설된 각종 관은 시간의 경과에 따라 관로를 따라 흐르는 유체 또는 산성화된 토양에 따라 관의 내부 및 외부에서 부식, 균열 또는 파손 등의 노후화가 진행된다. 특히, 관의 매설시 매설 깊이 및 상재 하중(매설관의 상부에서 토량 및 차량 등에 의해 가해지는 하중) 등의 관계를 고려하지 않았거나 매설된 관의 유지 관리가 부실한 경우에는 노후화가 더욱 빠르게 진행되게 된다.

상기에서 매설관이 노후화되면, 상수도관의 경우는 누수로 인한 낭비가 발생될 뿐만 아니라 식수가 오염되는 문제가 발생되며, 하수도관의 경우는 오폐수로 인해 주변 토양 및 지하수가 오염되는 문제가 발생된다. 또한, 가스관의 경우에는 가스가 누출되어 폭발 사고의 원인이 되며, 송유관의 경우 기름이 누출되어 주변 토양 및 지하수를 오염시킨다. 그리고, 전기통신관의 경우에는 규열 또는 파손 부위를 통해 지하수가 유입되어 고가의 통신케이블이 손상되어 통신을 두절시키는 등의 손실을 일으키게 된다.

그러므로, 지중에 매설된지 일정 기간이 경과었거나 균열 또는 파손된 노후관을 신관으로 교체하여야 한다. 일반적으로 지중에 매설관을 교체할 때에는 먼저 땅을 파서 매설되어 있는 노후관을 제거한 후 신관을 매립하는 개착식 교체방법이 사용되었다.

이러한 개착식 교체방법은 도로를 파손하고 공사 후에 재포장하여야 하므로 시공 비용 및 시간이 증가할 뿐만 아니라 장시간의 도로점거 및 통제로 인하여 교통 체증 및 교통 사고의 발생 원인이 되는 문제점이 있었다. 또한, 도로 굴착시 철 거할 관 근처에 위치하는 교체되지 않을 다른 관 또는 통신 시설 등의 지하 시설물들이 손상되는 문제점이 있었다. 그리고, 교체할 관이 하천 또는 지상 건물을 관통하는 경우 물막이 공사를 선행하여야 하거나 건물이 없는 부분으로 관로를 우회시켜야 하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 굴착 면적을 최소화하여 시공 비용 및 시공 시간을 감소시킬 수 있는 매설관 교체방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 도로 점거 및 통제를 최소화하여 교통 체증 및 교통 사고의 발생 원인을 감소시킬 수 있는 매설관 교체방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 굴착시 철거할 노후관 근처에 위치하는 다른 지하 시설물들이 손상되는 것을 방지할 수 있는 매설관 교체방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 하천 또는 지상 건물을 관통하도록 매설된 노후관을 별도의 선행 공정없이 철거하면서 신관을 동시에 설치할 수 있는 매설관 교체방법을 제공함에 있다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 매설관 교체방법은 노후관 교체 구간 내의 지중에 매설된 노후관이 노출되도록 소정 간격 이격되게 굴착하여 작업구를 형성하는 터파기 단계와, 상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하는 단계와, 상기 분리된 노후관의 각각에 누수부를 형성하여 상기 노후관의 내부 공간과 상기 지중과 연결시키는 누수부 형성 단계와, 상기 누수부를 통해 지중에 현탁액 상태의 마찰감소제를 누수시켜 상기 노후관의 표면과 지중의 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계와, 상기 노후관을 길이 방향으로 이동시켜 선단을 상기 작업구에 인출하고 절단하는 과정을 다수 반복하여 노후관을 철거하는 단계를 포함한다.

상기에서 터파기 단계는 상기 노후관 교체될 구간 내의 일측에 상기 노후관의 소정 부분을 노출시키는 작업구를 형성하는 과정과, 상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하는 과정과, 상기 노후관의 지중에 매설된 부분에 곡관 사용 또는 분기관 유무와 같은 지중 상태를 점검하는 과정과, 상기 노후관의 교체될 구간 내의 타측을 절단하여 분리하되 상기 분리된 노후관이 직선을 이루도록 하는 과정을 포함하는데, 작업구를 바닥면이 상기 노후관의 하부 보다 깊도록 형성한다.

상기에서 누수부를 다수 개의 천공으로 형성하거나 또는 상기 노후관의 상부를 길이 방향으로 전체 절단하여 형성한다.

상기에서 제 1 마찰력 감소 단계는 상기 현탁액 상태의 마찰감소제를 상기 절단된 부분을 막은 상태에서 상기 노후관 내에 넣고 가압하여 실시하는데, 마찰감소제로 벤토나이트를 사용한다.

상기에서 제 1 마찰력 감소 단계시 에어 해머(air hammer) 또는 진동발생장치를 사용하여 상기 노후관에 진동을 전달하는 것을 더 포함한다.

상기에서 제 1 마찰력 감소 단계 후 상기 노후관의 노출된 선단에 압력을 가하여 지중의 갱에 매설된 끝단이 이전 작업구에 돌출되도록 이동시켜 상기 마찰력 을 더욱 감소시키는 제 2 마찰력 감소 단계를 더 포함하는데, 노후관의 노출된 선단에 유압 또는 에어로 동작되는 잭으로 압력을 가하여 실시한다.

상기에서 노후관의 끝단에 직경이 동일하거나 작은 신관을 연결하여 상기 노후관을 철거함과 동시에 신관을 매설하는데, 노후관 보다 직경이 작은 신관을 매설하고 그라우팅(grouting) 공법으로 지중 갱 내의 남는 공간을 채우는 과정을 더 포함한다.

상기에서 노후관을 철거한 후 상기 지중의 갱의 직경을 확공기로 확대하고 상기 노후관 보다 큰 직경을 갖는 신관을 매설하는 과정을 더 포함한다.

상기 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 매설관 교체방법은 노후관 교체 구간 내의 지중에 매설된 노후관이 노출되도록 소정 간격 이격되게 굴착하여 작업구를 형성하는 터파기 단계와, 상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하여 분리하는 단계와, 상기 분리된 노후관의 외측 상부에 구멍을 굴착하고 마찰감소제를 주입시켜 상기 노후관의 표면과 지중의 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계와, 상기 노후관을 길이 방향으로 이동시켜 선단을 상기 작업구에 인출하고 절단하는 과정을 다수 반복하여 노후관을 철거하는 단계를 포함한다.

상기에서 제 1 마찰력 감소 단계 후 상기 노후관의 노출된 선단에 압력을 가하여 지중의 갱에 매설된 끝단이 이전 작업구에 돌출되도록 이동시켜 상기 마찰력을 더욱 감소시키는 제 2 마찰력 감소 단계를 더 포함한다.

상기에서 노후관의 끝단에 직경이 동일하거나 작은 신관을 연결하여 상기 노 후관을 철거함과 동시에 신관을 매설한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따라 매설된 노후관을 교체하기 위한 터파기 상태를 도시한 개략 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 노후관에 천공이 형성된 것을 도시하는 사시도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 노후관을 교체하기 위해 지중(11)의 갱(坑)에 매설된 상하수도관, 송유관, 가스관 및 전기통신관 등의 노후관(13)의 교체될 구간(L11) 내에 각각 간격(L12) 만큼 이격되게 굴착되어 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)(N은 2이상의 자연수)가 형성된다. 상기에서 노후관(13)은 주철관 또는 스테인레스관 등의 금속관, 또는, 폴리에스테르관 또는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 등의 합성수지관으로 이루어질 수 있다.

상기에서 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)는 지중(11)의 갱(坑)에 매설된 노후관(13)의 교체될 구간(L11)이 수백 m ∼ 수 ㎞ 이상으로 긴 거리인 경우 각각 간격(L12)은 100 ∼ 200m 정도가 될 수 있다. 노후관(13)은 지중(11)의 갱(坑)으로 부터 인출되어 철거가 용이하도록 직선을 가져야 한다. 또한, 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)는 노후관(13)에 곡관이 사용이 사용되었거나 분기관이 있는 경우 사이가 간격(L12)이 100 ∼ 200m 정도가 되지 않아도 그 부분에 형성되는 것이 바람직하다. 상기에서 노후관(13)의 교체될 구간(L11) 내에 하천 또는 지상 건물이 관통되어도 물망이 공사 등의 별도의 선행 공정없이 철거할 수 있다.

또한, 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)는 바닥면이 노후관(13)의 하부, 즉, 지중(11)의 갱(坑)의 하부 보다 깊이(D11), 예를 들면, 0.3 ∼ 1.5m 정도가 더 깊고, 이 바닥면이 노후관(13)의 길이 방향으로 길이(L13), 예를 들면, 3 ∼ 10m 정도로, 그리고, 길이 방향과 수직되게 폭(W11 : 도시되지 않음), 예를 들면, 0.5 ∼ 2.0m 정도로 형성될 수 있다. 또한, 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)는 작업 공간을 확대하기 위해 노후관(13)이 추출되는 면과 대응하는 면이 경사지는 것이 바람직하다.

그리고, 교체될 구간(L11)의 노후관(13)은 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)에서 절단되어 지중(11)의 갱(坑)에 매설되어 있다. 상기에서 철거될 노후관(13)은 지중(11)의 갱에 매설된 상태에서 도 2에 도시된 바와 같이 누수부로 사용되는 다 수개의 천공(17)이 형성된다.

상기에서 천공(17)은 노후관(13)에 동심원 상에 적어도 상부, 하부, 좌측 및 우측에 각각 위치되며 또한 길이 방향으로 일정 간격을 갖도록 다 수개가 형성되어 이 노후관(13)의 내부 공간과 지중(11)의 갱을 이루는 토사를 공간적으로 연결시키는 것으로 노후관(13) 내부 공간에 마찰감소제, 예를 들면, 벤토나이트(bentonite) 현탁액이 주입되면 천공(17)을 통해 지중(11)으로 누수시킨다. 상기에서 누수된 벤토나이트 현탁액은 노후관(13)의 외부와 지중(11)의 갱을 이루는 토사 사이의 마찰력을 감소시킨다.

상기에서 노후관(13)에 누수부로 천공(17)이 형성된 것으로 설명하였으나, 또한, 본 발명은 누수부로 천공(17) 대신에 이 노후관(13)의 전체 길이가 갱에 매 설된 상태의 상부가 절단되어 형성될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 신관(19)으로 교체하는 상태를 도시한 개략 단면도이다.

본 발명의 실시예에 따른 매설관 교체 방법은 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)를 형성하는 터파기 공정을 완료하고, 노후관(13)에 천공(17)을 형성한 후 이 노후관(13)의 외부와 지중(11)의 토사 사이의 마찰력을 벤토나이트 현탁액으로 감소시킨 상태에서 지중(11)의 갱(坑)에 매설된 노후관(13)을 제거함과 동시에 이 갱에 신관(19)을 설치한다. 상기에서 신관(19)은 주철관 또는 스테인레스관 등의 금속관, 또는, 폴리에스테르관 또는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 등의 합성수지관으로 이루어질 수도 있다.

상기에서 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N)에 의해 절단된 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 지향성 압입 장치 또는 잭으로 길이 방향으로 이동시켜 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N)으로 인출시킨 후 절단한다. 이 때, 노후관(13)의 끝단에 매설할 신관(19)을 용접 등의 방법으로 연결한 후 이 노후관(13)의 선단을 지중(11)의 갱(坑)으로 부터 인출시킬 때 신관(19)은 갱에 인입되어 매설된다.

상술한 공정을 다수 진행하여 제 1 내지 제 N 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1), 15-N) 사이 중 임의의 구간, 예를 들면, 제 1 및 제 2 작업구(15-1)(15-2) 사이 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 제거하면서 동시에 이 갱에 신관(19)을 매설한다. 상기에서 지중(11)의 갱으로 부터 인출된 노후관(13)을 제 2 작업구(15- 2)에서 절단할 때 제 1 작업구(15-1)에서 매설될 신관(19)을 용접 등의 방법으로 연결한다. 상기에서 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 교체할 구간(L11) 내에 하천 또는 지상 건물이 관통되어도 물망이 공사 등의 별도의 선행 공정없이 철거 및 매설할 수 있다.

도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 노후관 철거방법을 설명하는 흐름도이다.

단계 1(S11)을 참조하면, 지중(11)의 갱에 매설된 상하수도관, 송유관, 가스관 및 전기통신관 등의 노후관(13)의 교체될 구간(L11) 내의 소정 부분, 바람직하기는, 일측 끝단에 지중(11)을 굴착하여 노후관(13)을 노출시키는 제 1 작업구(15-1)을 형성한다. 상기에서 노후관(13)은 주철관 또는 스테인레스관 등의 금속관, 또는, 폴리에스테르관 또는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 등의 합성수지관으로 이루어질 수도 있다.

상기에서 제 1 작업구(15-1)는 굴삭기 또는 인력 등으로 노후관(13)이 노출되고 이 노후관(13)의 하부, 즉, 갱의 하부와 바닥면 사이의 깊이(D11)가 0.3 ∼ 1.5m 정도가 되며, 또한, 이 바닥면의 길이(L13)가 3 ∼ 10m 정도이며 폭(W11)은 0.5 ∼ 2.0m 정도가 되도록 형성한다. 상기에서 제 1 작업구(15-1)의 일측면을 경사지게 형성하는 것이 바람직하다.

노후관(13)의 제 1 작업구(15-1)에 의해 노출된 부분을 절단하여 제거한다. 그리고, 노후관(13)의 교체될 구간(L11)을 내시경으로 보거나 또는 카메라가 촬영한 영상을 검토하여 곡관 사용 또는 분기과 유무(有無) 등의 지중 상태를 파악한 다. 상기에서 내시경 또는 카메라는 이동장치(도시되지 않음)에 싣은 상태에서 이동시켜 검토할 수 있다.

노후관(13)의 교체될 구간(L11)이 수백 m ∼ 수 ㎞ 이상으로 긴 거리인 경우 사이의 간격(L12)이 100 ∼ 200m 정도가 되도록 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N)를 제 1 작업구(15-1)과 동일한 방법 및 크기로 형성한다.

상기에서 지중(11)의 갱에 매설된 철거될 노후관(13)을 모두 노출시키지 않고 제 1 내지 제 N 작업구(15-1 …15-(N-1), 15-N)를 100 ∼ 200m 정도의 간격을 갖도록 형성하여 굴착 면적을 최소화하므로써 시공 비용 및 시공 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 시공 후 복구 비용을 감소시킬 수 있다. 특히, 노후관(13)이 도로를 따라 또는 관통하여 매설되어 있는 경우 도로 점거 및 통제를 최소화하여 교통 체증 및 교통 사고의 발생 원인을 감소시킬 수 있다. 그리고, 철거할 노후관(13) 근처에 다른 지하 시설물들이 위치하여도 굴착 면적을 최소화하므로 굴착시 손상되는 것을 방지할 수 있다.

단계 2(S12)를 참조하면, 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N)에 의해 노후관(13)의 노출된 부분을 절단하여 제거한다. 이 때, 노후관(13)은 이전 작업구, 즉, 제 1 내지 제 N-1 작업구(15-1, 15-2 …15-(N-1)) 사이에 위치하는 것을 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N)에 소정 길이, 예를 들면, 1 ∼ 4m 정도 돌출되도록 절단한다. 즉, 노후관(13)은 선단이 이후 작업구에 1 ∼ 4m 정도 돌출되도록 절단한다.

상기에서 노후관(13)의 제거되지 않고 지중(11)의 갱에 잔류하는 부분은 철 거가 용이하도록 직선을 가져야 한다. 그러므로, 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N)를 사이가 간격(L12)을 갖거나, 또는, 곡관이 사용된 부분이나 분기관이 있는 부분에 형성하는 것이 바람직하다.

단계 3(S13)를 참조하면, 지중(11)에 잔류하는 노후관(13)에 내부 공간과 지중(11) 갱을 이루는 토사를 공간적으로 연결시켜 누수부로 사용되는 다수 개의 천공(17)을 형성한다. 상기에서 천공(17)은 노후관(13) 내부를 이동하면서 유압 또는 기압에 의해 등간격을 갖는 적어도 4개의 구멍을 통시에 형성할 수 있는 천공기를 사용하여 형성할 수 있다. 그러므로, 천공(17)을 노후관(13)의 동심원 상에 적어도 상부, 하부, 좌측 및 우측에 각각 위치되며 또한 길이 방향으로 일정 간격을 갖도록 형성할 수 있다.

또한, 누수부를 천공(17) 대신에 노후관(13)이 지중(11)의 갱에 매설된 상태에서 상부를 길이 방향으로 전체 절단하여 형성할 수도 있다.

또한, 상기에서 노후관(13)과 연결되는 분기관이 있는 부분에 제 2 내지 제 N 작업구(15-2 …15-(N-1), 15-N) 중 어느 것도 형성되지 않는다면 이 노후관(13)과 분기관을 절단하여 분리시켜야 한다.

단계 4(S14)를 참조하면, 노후관(13)의 외부와 지중(11)의 갱을 이루는 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계를 진행한다. 제 1 마찰력 감소 단계는 제 1 작업구(15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이의 제거될 노후관(13) 내에 양측 끝단을 막은 상태에서 마찰감소제, 예를 들면, 벤토나이트(bentonite) 현탁액을 주입하고 압력을 인가한다. 이 때, 마찰감소제로 사용되는 벤토나이트 현탁액은 다 수 개의 천공(17) 또는 절단된 부분을 통해 지중(11)으로 누수되어 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)의 외부와 지중(11)의 갱을 이루는 토사 사이의 계면으로 흐르는데, 압력에 의해 보다 넓은 계면 사이에 빠른 속도로 퍼져 흐르게 된다.

상기에서 벤토나이트 현탁액은 3 ∼ 7% 정도의 농도를 갖는 것으로 노후관(13)의 외부와 계면을 이루는 지중(11)에 침투된다. 이에 의해, 벤토나이트의 미세한 입자가 갱을 이루는 토사 사이의 공극을 채워 노후관(13)의 외부와 지중(11)의 토사 사이의 접촉 면적을 감소시키면서 윤할 작용을 하여 계면에서 마찰력을 감소시킨다.

또한, 다수 개의 천공(17) 또는 절단된 부분을 통해 마찰감소제, 예를 들면, 벤토나이트 현탁액을 누수시킬 때 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)에 에어 해머(air hammer) 등의 진동발생장치를 사용하여 진동을 발생 및 전달시킬 수 있다. 이에 의해, 천공(17) 또는 절단된 부분을 통해 누수된 계면활성제는 노후관(13)의 둘레에 고루 퍼져 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)과 지중(11)의 토사 사이의 마찰력 감소 효율을 증가시키게 된다.

상기에서 노후관(13)에 천공(17)이 형성되지 않은 경우, 제 1 마찰력 감소 단계를 이 노후관(13)의 외측 상부, 즉, 지중(11)의 갱의 상부에 작은 구멍을 굴착하고 마찰감소제, 예를 들면, 벤토나이트 현탁액을 주입하므로써 수행할 수도 있다.

그리고, 노후관(13) 내부에 누수되지 않고 남은 마찰감소제를 제거한다.

단계 5(S15)를 참조하면, 제 1 마찰력 감소 단계(S14)가 수행된 제 1 작업구 (15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이의 제거될 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 소정 거리, 예를 들면, 1 ∼ 4m 정도 이동시켜 지중(11)의 갱을 이루는 토사와의 계면에서 마찰력이 감소시키는 제 2 마찰력 감소를 수행한다. 상기에서 제 2 마찰력 감소는 노후관(13)의 선단, 즉, 제 2 작업구(15-2)에 돌출된 부분에 유압 또는 에어로 동작되는 잭으로 100 ∼ 200톤 정도의 압력을 가하여 끝단이 제 1 작업구(15-1)에 돌출되도록 이동시키는 것에 의해 수행된다.

이에 의해, 제 1 마찰력 감소 단계가 수행된 노후관(13)은 제 2 마찰력 감소 단계에서 이동되는 것에 의해 지중(11)의 갱을 이루는 토사 사이와의 마찰력이 감소된다. 그러므로, 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)은 제 1 마찰력 감소 단계가 수행된 후 보다도 지중(11)의 의 갱을 이루는 토사 사이와의 마찰력이 감소된다.

단계 6(S16)를 참조하면, 제 1 및 제 2 마찰력 감소 단계가 수행된 제 1 작업구(15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)의 끝단에 제 1 작업구(15-1)에서 소정 길이, 예를 들면, 3 ∼ 10m 정도 길이의 신관(17)을 용접 등의 방법으로 의해 연결한다. 상기에서 신관(19)은 주철관 또는 스테인레스관 등의 금속관, 또는, 폴리에스테르관 또는 PVC(Poly Vinyl Chloride) 등의 합성수지관으로 이루어질 수도 있다.

그리고, 제 1 작업구(15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이의 노후관(13)을 지향성 압입 장치 또는 잭을 사용하여 100 ∼ 200톤의 인장력으로 길이 방향으로 소정 길이, 예를 들면, 3 ∼ 10m 정도 길이 만큼 제 2 작업구(15-2)로 인출하고 절단한다. 상기에서 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 제 2 작업구(15-2)로 인출될 때 제 1 작업구(15-1)에서 연결된 신관(19)은 지중(11)의 갱으로 인입되어 매설된다.

그리고, 상술한 공정, 즉, 제 1 작업구(15-1)에서 신관(19)을 연결하고 노후관(13)을 제 2 작업구(15-2)로 인출하여 절단하는 공정을 동일한 방법으로 다수 반복하여 제 1 작업구(15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 완전히 제거하면서 신관(19)을 매설한다. 상기에서 지중(11)의 갱에 매설된 노후관(13)을 교체할 구간(L11) 내에 하천 또는 지상 건물이 관통되어도 물막이 공사 등의 별도의 선행 공정없이 철거하면서 신관(19)을 매설할 수 있다.

그리고, 제 2 작업구(15-2)와 제 N 작업구(15-N) 사이에 매설된 노후관(13)도 제 1 작업구(15-1)와 제 2 작업구(15-2) 사이의 노후관(13)을 신관(19)으로 교체한 것과 동일한 방법으로 순차적으로 철거 및 매설하는 것에 의해 교체할 수 있다.

상기에서 본 발명을 노후관과 신관이 동일한 직경을 갖는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 다른 실시예로 노후관과 신관이 다른 직경, 즉, 매설되는 신관이 철거하는 노후관 보다 직경이 크거나 또는 작은 경우에도 실시할 수 있다.

상기에서 철거되는 노후관 보다 작은 직경을 갖는 신관을 설치하는 경우 일측이 노후관과 동일한 직경을 가지며 타측이 신관과 동일한 직경을 갖는 연결관을 사용하여 노후관을 철거하면서 신관을 매설한 후 그라우팅(grouting) 공법으로 갱 내의 남는 공간을 채운다. 또한, 철거되는 노후관 보다 큰 직경을 갖는 신관을 설치하는 경우 노후관을 철거함과 동시에 확공기로 갱의 직경을 확대시키면서 신관을 매설할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 교체될 구간(L11) 내에 노후관을 절단하여 분리하는 제 1 내지 제 N 작업구를 각각 간격(L12) 만큼 이격되게 형성하고, 분리된 각각의 관에 천공을 형성하고, 이 천공을 통해 벤토나이트 현탁액 등의 마찰감소제를 노후관의 외부에 누수시킨 후 이 노후관에 압력을 가하여 이동시키는 것에 의해 노후관과 지중의 갱을 이루는 토사 사이의 마찰력을 감소시킨다. 그리고, 노후관의 제거될 후미에 신관을 연결하고 노후관의 선단을 지중의 갱으로 부터 작업구에 인출 및 절단하는 공정을 다수 반복 실시한다. 이에 의해, 지중의 갱 내에 노후관을 철거하는 동시에 신관을 매설할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

따라서, 본 발명은 교체 구간 전체를 굴착하지 않고 다수 개의 작업구 만을 형성하므로 굴착 면적을 최소화하여 시공 비용 및 시공 시간을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 도로 점거 및 통제를 최소화하여 교통 체증 및 교통 사고의 발생 원인을 감소시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한, 작업구 사이 단위로 노후관 제거 및 신관 매설을 동시에 실시할 수 있으며, 노후관 제거 및 신관 매설을 동시에 실시할 때 근처에 위치하는 다른 지하 시설물들이 손상되는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 중간에 하천 또는 지상 건물이 있더라도 별도의 선행 공정없이 실시할 수 있는 잇점이 있다.

Claims

노후관 교체 구간 내의 지중에 매설된 노후관이 노출되도록 소정 간격 이격되게 굴착하여 작업구를 형성하는 터파기 단계와,

상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하는 단계와,

상기 분리된 노후관의 각각에 누수부를 형성하여 상기 노후관의 내부 공간과 상기 지중과 연결시키는 누수부 형성 단계와,

상기 누수부를 통해 지중에 현탁액 상태의 마찰감소제를 누수시켜 상기 노후관의 표면과 지중의 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계와,

상기 노후관을 길이 방향으로 이동시켜 선단을 상기 작업구에 인출하고 절단하는 과정을 다수 반복하여 노후관을 철거하는 단계를 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 터파기 단계는,

상기 노후관 교체될 구간 내의 일측에 상기 노후관의 소정 부분을 노출시키는 작업구를 형성하는 과정과,

상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하는 과정과,

상기 노후관의 지중에 매설된 부분에 곡관 사용 또는 분기관 유무와 같은 지중 상태를 점검하는 과정과,

상기 노후관의 교체될 구간 내의 타측을 절단하여 분리하되 상기 분리된 노후관이 직선을 이루도록 하는 과정을 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 2에 있어서 상기 작업구를 바닥면이 상기 노후관의 하부 보다 깊도록 형성하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 누수부를 다수 개의 천공으로 형성하거나 또는 상기 노후관의 상부를 길이 방향으로 전체 절단하여 형성하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 제 1 마찰력 감소 단계는 상기 현탁액 상태의 마찰감소제를 상기 절단된 부분을 막은 상태에서 상기 노후관 내에 넣고 가압하여 실시하는 매설관 교체방법.
청구항 5에 있어서 상기 마찰감소제로 벤토나이트를 사용하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 제 1 마찰력 감소 단계시 에어 해머(air hammer) 또는 진동발생장치를 사용하여 상기 노후관에 진동을 전달하는 것을 더 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 제 1 마찰력 감소 단계 후 상기 노후관의 노출된 선단에 압력을 가하여 지중의 갱에 매설된 끝단이 이전 작업구에 돌출되도록 이동시 켜 상기 마찰력을 더욱 감소시키는 제 2 마찰력 감소 단계를 더 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 8에 있어서 상기 노후관의 노출된 선단에 유압 또는 에어로 동작되는 잭으로 압력을 가하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 노후관의 끝단에 직경이 동일하거나 작은 신관을 연결하여 상기 노후관을 철거함과 동시에 신관을 매설하는 매설관 교체방법.
청구항 10에 있어서 상기 노후관 보다 직경이 작은 신관을 매설하고 그라우팅(grouting) 공법으로 지중 갱 내의 남는 공간을 채우는 과정을 더 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 1에 있어서 상기 노후관을 철거한 후 상기 지중의 갱의 직경을 확공기로 확대하고 상기 노후관 보다 큰 직경을 갖는 신관을 매설하는 과정을 더 포함하는 매설관 교체방법.
노후관 교체 구간 내의 지중에 매설된 노후관이 노출되도록 소정 간격 이격되게 굴착하여 작업구를 형성하는 터파기 단계와,

상기 노후관의 상기 작업구에 의해 노출된 부분을 절단하여 분리하는 단계 와,

상기 분리된 노후관의 외측 상부에 구멍을 굴착하고 마찰감소제를 주입시켜 상기 노후관의 표면과 지중의 토사 사이의 마찰력을 감소시키는 제 1 마찰력 감소 단계와,

상기 노후관을 길이 방향으로 이동시켜 선단을 상기 작업구에 인출하고 절단하는 과정을 다수 반복하여 노후관을 철거하는 단계를 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 13에 있어서 상기 제 1 마찰력 감소 단계 후 상기 노후관의 노출된 선단에 압력을 가하여 지중의 갱에 매설된 끝단이 이전 작업구에 돌출되도록 이동시켜 상기 마찰력을 더욱 감소시키는 제 2 마찰력 감소 단계를 더 포함하는 매설관 교체방법.
청구항 13에 있어서 상기 노후관의 끝단에 직경이 동일하거나 작은 신관을 연결하여 상기 노후관을 철거함과 동시에 신관을 매설하는 매설관 교체방법.