KR102316427B1 - Pe 파이프를 삽입하는 무단수 상수도관 비굴착 갱생 공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 플랜지가 접합 혹은 결합된 노후 상수도관 내에 라이닝(PE 파이프)을 삽입하되, 상기 노후 상수도관 양단에 라이닝이 돌출되도록 삽입하는 단계와, 열팽창으로 인한 확장을 제한하기 위한 원형 밴드를 상기 라이닝의 돌출 부위 양단 각각에 끼움 결합하는 단계와, 상기 라이닝을 1차 가열 가압하여 원형 복원하고, 상기 라이닝의 양단에 밀폐기(단부마개) 결합후 2차 가열 가압해 상기 라이닝을 노후 상수도관 내주 면에 밀착시키는 단계와, 상기 원형 밴드, 밀폐기 제거 후 상기 돌출된 라이닝을 절단하는 단계와, 상기 라이닝 양단을 절단한 각 단부에 상기 플랜지와 결합될 라이닝 결합형 플랜지를 융착하는 단계와, 상기 라이닝의 수축으로 상기 노후 상수도관에 접합 혹은 결합된 플랜지에 밀착되는 상기 라이닝 결합형 플랜지에 볼트 체결공들을 형성하되, 상기 플랜지에 형성된 볼트 체결공들과 마주하는 각 지점에 볼트 체결공을 형성하는 단계와, 상기 라이닝 결합형 플랜지가 밀착된 노후 상수도관측의 플랜지와 이형관측 플랜지를 마주하여 플랜지 결합하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

Description

PE 파이프를 삽입하는 무단수 상수도관 비굴착 갱생 공법{METHOD FOR REPAIRING OLD PIPE}

본 발명은 노후 상수도관의 갱생 방법에 관한 것으로, 특히 노후 상수도관을 갱생하거나 단수 없이 PE 파이프를 삽입하여 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 무단수 노후 상수도관의 비굴착 갱생 공법에 관한 것이다.

예를 들어 지면에 매설되는 수도관은 주철관 또는 강철관을 이용한다. 이러한 상수도관은 장시간 사용할 경우 노후화되어 부식이나 파손과 같은 손상이 발생하며 손상된 상수도관은 교체하여야 한다.

상수도관과 같이 노후 상수도관을 교체하기 위해서는 지면을 굴착하여 매설된 노후 상수도관을 제거한 후 새로운 상수도관을 매설하는 방식이므로, 작업시간이 매우 오래 걸려서 주변에 피해가 갈 뿐 아니라 많은 비용이 소요된다.

이러한 문제를 해결하기 위해 등록특허 10-0606188호에 나타난 바와 같이, 노후 상수도관 전체를 교체하지 않고 상수도관의 내부에 합성수지(PE)재질의 라이닝(PE 파이프라고도 함)을 삽입하여 노후된 상수도관을 갱생하는 방법이 개발되었다.

상기 등록특허에 기재된 상수도관 갱생방법에 따르면, 노후된 상수도관의 내부에 합성수지재질의 튜브형상으로 구성된 라이닝을 삽입하고, 라이닝의 내부에 고온, 고압의 스팀을 공급하여 라이닝의 둘레 면이 수도관의 내주 면에 밀착되도록 팽창시킨 후, 절단된 수도관의 양단으로 돌출된 라이닝의 단부를 외측으로 벌려 라이닝의 단부가 수도관의 외측단에 걸려 고정되도록 마감하는 방식이다.

그러나 상기 등록특허의 상수도관 갱생방법은 외측으로 벌어진 단부에 의해 라이닝이 상수도관의 양단에 걸리는 구조이므로 라이닝의 양단을 고정하는 고정강도가 낮아 라이닝이 열팽창 또는 수축할 때 라이닝이 정확히 고정되지 못하는 문제가 발생한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 본원 출원인에 의해 선출원 등록된 '상수도관 갱생용 피이(PE) 라이닝 융착 마감방법(등록특허 10-1303259호)'이 있다. 예시한 '상수도관 갱생용 피이 라이닝 융착 마감방법'은 도 1에 도시한 바와 같이 상수도관(10)에 삽입된 라이닝(20)의 단부에 별도의 마감부재(60)를 융착시켜 그 마감부재(60)가 상수도관(10)의 단부에 걸려 라이닝(20)을 지지하는 방식으로 마감하는 방식이다.

보다 구체적으로, 고온으로 가열된 라이닝(20)이 식어가면서 축소되면 도 1에 도시한 바와 같이 라이닝(20)의 길이가 줄어들면서 상수도관(10)의 양단으로 돌출된 라이닝(20)의 양단이 상수도관(10)의 내부로 함몰되면서 마감부재(60)의 단관부(61)를 당겨, 마감부재(60)가 상수도관(10)의 단부에 걸리도록 하여 라이닝(20)의 양단을 마감하는 것이다.

그러나 상술한 '상수도관 갱생용 피이(PE) 라이닝 융착 마감방법'에서는 라이닝(20)의 양단에 마감부재(60)를 융착시키기 이전에 상수도관(10) 내부에 삽입된 라이닝(20)에 고온, 고압의 수증기를 공급하여 상수도관(10) 내주 면에 라이닝(20)이 밀착하도록 하는데, 이때 상수도관(10)의 외부로 돌출되어 있는 부분 역시 열팽창한다.

이와 같이 상수도관(10)의 외부로 돌출되어 있는 라이닝(20) 부분이 열팽창하여 종방향으로 확장하게 되면 마주하여 결합되어야 하는 마감부재(60)의 단관부(61)와 정렬 위치가 틀어질 수밖에 없어, 결과적으로 라이닝(20)의 양단을 마감부재(60)의 단관부(61) 규격에 맞게 조정해 주어야 하는 문제가 발생한다. 이러한 문제는 작업시간이 연장되는 결과를 초래하며, 작업 불량이 발생할 소지가 높다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 방안이 요구되는 바이다.

더 나아가 상수도관과 같은 노후관을 갱생하는 일반적인 방법들에서는 공사 전 단수가 선행되어야 한다. 단수시 관계기관에서는 단수일시, 단수구간, 공사위치, 시공업체 등을 고지해야 하며, 경우에 따라서는 단수로 인한 민원이 폭주하여 부서 업무가 가중되거나 마비되는 경우가 발생할 수 있다. 한편, 용수를 공급받는 수용가에서는 사전 고지 내용에 따라 사용할 용수를 미리 받아 놓아야 하는 불편함을 감수해야 하고, 만약 사전 고지 내용을 전달받지 못한 경우라면 단수로 인한 불편함을 그대로 감수해야 하기 때문에, 단수 없이 상수도관과 같은 노후관을 갱생할 수 있는 새로운 방안이 함께 고려되어야 한다.

또한 노후 상수도관 갱생시 이용되는 부품, 장비들은 작업의 특성상 대형화, 고중량화되어 있는 것이 일반적이므로 노후 상수도관 및 각종 부품, 장비들의 손상 없이 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 방안과, 작업시간을 단축할 수 있는 방안을 함께 고려해야 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-0606188호 대한민국 등록특허공보 제10-1303259호 대한민국 등록특허공보 제10-0825025호

이에 본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 창안된 발명으로써, 본 발명의 주요 목적은 단수 없이 PE 파이프를 삽입하여 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명의 또 다른 목적은 노후 상수도관 내부에 삽입되어 열팽창하되 노후 상수도관 밖으로 돌출되어 있는 라이닝의 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지하여 보다 효율적이고 정밀하게 라이닝의 양단을 마감 처리할 수 있는 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 노후 상수도관 내부에 삽입되어 열팽창하되 노후 상수도관 밖으로 돌출되어 있는 라이닝이 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지하면서도 냉각시 노후 상수도관 내로 수축되어 들어가는 길이를 제한할 수 있는 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 절단 노후 상수도관에 접합되는 플랜지와 그에 융착되는 마감부재 각각에 형성되어야 할 볼트 구멍이 일치하도록 처리하여 볼트 구멍 불일치로 인한 작업 불량을 해소할 수 있는 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법 혹은 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있으며,

더 나아가 본 발명은 노후 상수도관에 접합되는 플랜지와 그에 융착되는 마감부재를 융착하는 과정에서 발생할 수 있는 손상을 미연에 방지할 수 있는 무단수의 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법 혹은 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있으며,

작업자의 편의를 도모하면서도 노후 상수도관에 삽입되는 라이닝의 손상 없이 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법 혹은 노후관 비굴착 갱생 공법을 제공함에 있다.

상술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법은,

플랜지가 접합 혹은 결합된 노후 상수도관 내에 라이닝을 삽입하되, 상기 노후 상수도관 양단에 라이닝이 돌출되도록 삽입하는 단계와;

열팽창으로 인한 확장을 제한하기 위한 원형 밴드를 상기 라이닝의 돌출 부위 양단 각각에 끼움 결합하는 단계와;

상기 라이닝을 1차 가열 가압하여 원형 복원하고, 상기 라이닝의 양단에 밀폐기 결합후 2차 가열 가압해 상기 라이닝을 노후 상수도관 내주 면에 밀착시키는 단계와;

상기 원형 밴드, 밀폐기 제거 후 상기 돌출된 라이닝을 절단하는 단계와;

상기 라이닝 양단을 절단한 각 단부에 상기 플랜지와 결합될 라이닝 결합형 플랜지를 융착하는 단계와;

상기 라이닝의 수축으로 상기 노후 상수도관에 접합 혹은 결합된 플랜지에 밀착되는 상기 라이닝 결합형 플랜지에 볼트 구멍들을 형성하되, 상기 플랜지에 형성된 볼트 구멍들과 마주하는 지점에 볼트 구멍을 형성하는 단계와;

상기 라이닝 결합형 플랜지가 밀착된 노후 상수도관측의 플랜지와 이음관측 플랜지를 마주하여 플랜지 결합하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

경우에 따라 상술한 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법은, 상기 라이닝 결합형 플랜지의 융착 이전에 상기 절단된 라이닝 양단 각 내부에 라이닝의 원형을 유지하기 위한 원형유지 조절기를 삽입 설치하는 단계를 더 포함할 수 있다.

만약 단수하지 않고 노후 상수도관을 갱생하기 위해서는 상술한 공법에서, 상기 노후 상수도관 내에 라이닝을 삽입하기 이전에 갱생하고자 하는 노후 상수도관이 위치하는 지점의 작업구 터파기와 필요한 가시설물을 설치하는 단계와;

노후 상수도관을 갱생하기 위한 시간 동안 무단수를 구현하기 위해 갱생하고자 하는 노후 상수도관 범위 밖에 존재하는 양측의 노후 상수도관을 바이패스관으로 연결하는 단계와;

갱생하고자 하는 노후 상수도관을 절단하는 단계와;

절단된 노후 상수도관의 단부에 상기 플랜지를 접합 혹은 결합하는 단계와;

갱생하고자 하는 노후 상수도관을 세정하는 단계;를 포함함을 특징으로 한다.

상술한 무단수의 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법 혹은 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법에서, 노후 상수도관에 결합 혹은 접합된 상기 플랜지의 관통공 일측 내주면은 외측으로 확장되는 경사면을 가짐을 또 다른 특징으로 한다.

또한 상술한 무단수의 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법 혹은 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법에 있어서, 상기 플랜지와 상기 라이닝 결합형 플랜지를 융착하는 단계에서 마주하게 되는 상기 플랜지와 상기 라이닝 결합형 플랜지 사이에 플랜지 꺽임방지용 고무패킹을 삽입함을 또 다른 특징으로 한다.

상술한 과제 해결 수단에 따르면, 본 발명은 노후 상수도관 밖으로 돌출된 라이닝 양단에 원형 밴드를 끼움 결합해 놓음으로써, 노후 상수도관 밖으로 돌출되어 있는 라이닝의 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며,

더 나아가 라이닝의 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지함으로써, 별도 추가 공정 혹은 작업 없이도 이미 규격화되어 있는 라이닝 마감부재(라이닝 결합형 플랜지)와 라이닝 단부를 보다 쉽고도 빠르게 정렬 접합 처리할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 볼트 체결공이 형성되어 있지 않은 라이닝 결합형 플랜지를 라이닝 단부에 융착시킨후, 라이닝의 수축으로 인해 노후 상수도관의 플랜지에 라이닝 결합형 플랜지가 밀착되면 그때 플랜지에 형성된 볼트 체결공의 위치에 맞게 라이닝 결합형 플랜지에 볼트 체결공을 형성하기 때문에, 볼트 체결공이 형성되어 있는 라이닝 결합형 플랜지를 이용하는 일반적인 방법에 비해 볼트 체결공의 정렬 불일치로 인한 작업불량 및 작업시간을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

더 나아가 본 발명은 노후 상수도관에 결합 혹은 접합되는 플랜지의 관통공 일측 내주면이 외측으로 확장되는 경사면을 가지도록 성형한 것을 이용함으로써, 라이닝 상에 형성되는 비드로 인해 발생되는 문제점들을 제거해 정상적으로 갱생 작업이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

경우에 따라서 본 발명은 노후 상수도관을 절단하여 공사하기에 앞서 우선 갱생하고자 하는 노후 상수도관 범위 밖에 존재하는 양측의 노후 상수도관을 바이패스관으로 연결한 후, 갱생하고자 하는 노후 상수도관에 대해 갱생 공사를 수행할 수도 있어 단수 없이도 정상적으로 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 이점이 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 갱생 공법은 종전 방법들에 비해 작업 불량이 적고 효율적이며, 무엇보다 단수 없이 노후 상수도관을 갱생할 수 있어 노후 상수도관 갱생 공사에서 발생할 수 있는 민원을 최소화할 수 있는 유용한 발명이라 할 수 있으며, 체계적으로 관리되고 있지 못한 노후 상수도관들에 대한 관망을 함께 정리할 수도 있는 발명이다.

도 1은 공지된 수도관 갱생용 PE 라이닝 융착 마감방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 설명하기 위한 시공 흐름 예시도.
도 3은 바이패스관을 이용한 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 설명하기 위한 도면.
도 4 내지 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법의 각 공정별 도면 예시도.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

또한 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

아울러 본 발명의 실시예를 설명함에 있어 이미 출원 공개에 의해 공지된 구성 및 동작 관련 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

참고적으로 하기에서는 노후 상수도관 갱생 공법을 설명하기로 한다. 이는 하나의 예시로 액체의 수송 관로로 사용될 수 있는 모든 노후관에 본 발명을 적용할 수 있음은 당업자에게 있어 자명하다 할 것이다.

이하 첨부 도면을 참조하면, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 설명하기 위한 시공 흐름도를 예시한 것이며, 도 3은 바이패스관을 이용한 무단수 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법을 설명하기 위한 도면을 예시한 것이며, 도 4 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법의 각 공정별 도면을 예시한 것이다.

도 2를 참조하면, 우선 노후 상수도관을 갱생하기 위해서는 작업공간을 확보하기 위해 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이 작업구(a) 터파기와 필요한 가시설물을 설치(S100단계)한다. 이러한 작업구 터파기 작업 전에 작업 구간 혹은 노후 상수도관의 상태, 밸브 유무에 따라 단수 조치가 선행될 수 있다.

만약 노후 상수도관을 갱생함에 있어 상수도관을 갱생하는 작업 시간 동안 무단수를 구현하기 위해서는 도 3에 도시한 바와 같이 바이패스관(100)을 이용할 수 있다. 즉, 도 3에 도시한 바와 같이 갱생하고자 하는 노후 상수도관(110) 범위 밖에 존재하는 양측의 노후 상수도관을 바이패스관(100)으로 연결(S110단계)해 주는 공정을 우선적으로 수행할 수 있다.

보다 구체적으로, 양측 작업구(a)내의 노후 상수도관(110)에 활정자관(114) 및 밸브(115)를 설치하고 부단수 천공기로 노후 상수도관(110)을 천공한다. 천공 완료후 천공기를 철거하고 이형관(116)을 연결 접합한다. 바이패스관(100)은 PE관으로서 강철배관과 PE관(100)을 연결시 PE관 연결용 아답타(117)를 접합 연결하여 다수개의 PE관(100)을 융착 접합 연결한다. 또한 일측부에 공기밸브(119)를 설치하여 통수시 수격을 미연에 방지할 수 있다. 미 설명된 참조부호 113은 갱생대상관로 차단밸브를 나타낸 것이며, 118은 PE플랜지 보호용 철 플랜지를 나타낸 것이다.

만약 단수가 필요하다면 단수 절차를 밟은 후 도 4에 도시한 바와 같이 갱생하고자 하는 노후 상수도관(110)의 양단을 일정한 길이로 절단(S120단계)하고 상태 확인을 위해 CCTV 조사한다. CCTV 조사는 후술할 S140 단계에서 수도관 세정 전에 수행할 수도 있다.

이어 절단된 노후 상수도관(110) 양단 각각에 상수도관의 재질에 따라 강철 플랜지(120)를 용접하여 볼트체결 접합(S130단계)하거나 플랜지 소켓관(120a)을 결합한 후, 노후 상수도관(120)을 세정 및 스케일 제거(S140단계)한다.

참고적으로, 노후 상수도관(110)에 결합 혹은 접합되는 플랜지(120) 혹은 플랜지 소켓관(120a)의 관통공 일측 내주면은 외측으로 확장되는 경사면(120b)(약 45도)을 가지도록 제작하는 것이 바람직하다. 이는 상기 플랜지(120) 혹은 플랜지 소켓관(120a)의 일면과 후술할 라이닝 결합형 플랜지가 융착되는 과정에서 발생하는 비드(bead)가 라이닝(130)의 수축과정에서 수축되는 길이를 제한해 결과적으로 플랜지(120) 혹은 플랜지 소켓관(120a)의 일면과 라이닝 결합형 플랜지가 밀착되는 것을 방해할 수 있는 요인을 제거하기 위함이다.

상술한 사전 공정이 완료되면, 도 5에 도시한 바와 같이 플랜지(120) 접합된 노후 상수도관(100) 내에 PE 재질의 라이닝(튜브 혹은 파이프라고도 함, 130)을 삽입하되 노후 상수도관(100) 양단에 라이닝(130)이 돌출되도록 삽입(S160단계)한다. 삽입의 편의성을 위해 라이닝(110)은 접힘 상태로 삽입된다. 이러한 라이닝(110)은 갱생하고자 하는 구간의 길이에 따라 그 무게가 상당하기 때문에 작업자의 힘만으로 삽입하기는 비효율적이며, 또한 라이닝(130)이 감겨져 있는 회전 트레일러는 지상에 위치하고, 노후 상수도관(110)은 지하 작업구(a)에 위치하기 때문에 라이닝(130)과 플랜지(110)의 접촉으로 인해 라이닝(130)이 손상될 우려가 높다.

이에 도 5에 도시한 바와 같이 회전 트레일러에 PE 재질의 라이닝(130)를 장착한 후 갱생대상 구간 일측에 견고하게 주차 고정시키고, 윈치를 사용하여 도르레(132)를 통과한 와이어(131)를 이용하여 라이닝(130)을 견인하고, 라이닝(130)이 삽입되는 측에서는 굴삭기와 같은 장비와 고리줄(133)를 활용해 라이닝(130)을 받쳐 주면서 순차적으로 노후 상수도관(110) 내로 삽입하면, 작업시간을 절약할 수 있음은 물론 작업자의 노고를 경감시켜 줄 수 있을 뿐만 아니라, 라이닝(130)의 손상 우려를 제거할 수도 있다.

라이닝(130)의 손상을 방지하기 위해 S160 단계 이전에 플랜지(120) 접합 혹은 플랜지 소켓관(120a)이 결합된 노후 상수도관(110)의 단부에 도 5에 도시한 바와 같이 라이닝 보호용 가이드틀(140)을 설치(S150단계)할 수도 있다. 이러한 라이닝 보호용 가이들틀(140)의 일단(141)은 노후 상수도관(110) 내면에 부착되고, 타단(143)은 강철 플랜지(120) 혹은 플랜지 소켓관(120a)에 볼트(B)와 너트(N) 결합된다.

노후 상수도관(110) 내에 라이닝(130)이 삽입되면 이후 도 6에 도시한 바와 같이 노후 상수도관(110) 외부로 돌출되어 있는 라이닝(130) 부위에 원형 밴드(151)를 끼움 결합(S170단계)한다. 이러한 공정은 접힘 상태에 있는 라이닝(130)에 고열 고압의 스팀을 1차 공급해 도 6에 도시한 바와 같이 라이닝(130)이 어느 정도 원형으로 복원된 후에 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 원형 밴드(151)는 외부 규격 유지기라 칭할 수도 있다. 노후 상수도관(110) 외부로 돌출된 라이닝(130)의 양단이 고열 고압의 스팀 공급에 의해 열팽창 변형되어 후술할 라이닝(130)의 마감부재(즉, PE 재질의 라이닝 결합형 플랜지)와 규격 불일치로 인해 정상 결합될 수 없는 것을 막기 위해 사용된다. 또한 가열된 라이닝(130)이 냉각되는 과정에서 수축되어 상수도관(110) 내부로 필요 이상 들어가는 것을 방지하기 위해 사용될 수도 있다. 즉, 원형 밴드(151)는 라이닝(130)이 열팽창으로 인해 변형되는 것을 제한하고 냉각시 길이방향으로의 수축을 제한하기 위해서 상수도관(110) 밖으로 돌출되어 있는 라이닝(130) 부위에 끼움 결합된다.

이러한 원형 밴드(151)는 라이닝(130)의 두께에 따라 수축 정도가 상이하므로, 라이닝(130)의 두께에 따라 상수도관(110)에 접합된 플랜지(110)로부터 바람직한 이격거리를 설정(바람직하게는 갱생 연장의 0.3%의 길이)하여 라이닝(130)에 끼움 결합하는 것이 바람직하다.

또한 라이닝(130)에 끼움 결합된 원형 밴드(151)의 외주면에는 도 6에 도시한 바와 같이 라이닝(130) 수축시 플렌지(120)와의 접촉으로 인해 수축 이동거리가 제한되도록 하나 이상의 걸림 고리(153)를 형성하는 것이 바람직하다. 이러한 걸림 고리(153)는 원형 밴드(151) 해제시 손잡이로 사용될 수도 있다. 참고적으로 원형 밴드(151)의 내경은 상수도관(110) 내에 삽입되어 밀착되는 라이닝(130)의 원형 규격에 맞게 정해져야 할 것이다.

한편, 상수도관(110)의 양단 밖으로 각각 노출된 라이닝(130)에 원형 밴드(151)가 끼움 결합 완료되면, 작업자는 라이닝(130) 양단에 (튜브)밀폐기(단부마개라고도 함)(160)를 설치할 수 있도록 스팀 공급기를 사용하여 라이닝(130)을 단시간 예열한다. 밀폐기 설치 공구를 사용하여 높은 온도로 예열된 라이닝(130)의 양단에 밀폐기(160)를 결합(S180단계)하고 밀폐기 이탈장치 조임밴드(160a)로 견고하게 체결한다. 이어 스팀 공급기로 고열 고압의 스팀을 라이닝(130) 내부에 공급하여 라이닝(130)을 2차 가열, 가압(S190단계)한다.

이러한 2차 가열 가압에 의해 상수도관(110) 내에 삽입된 라이닝(130)의 둘레면은 도 6에 도시한 바와 같이 상수도관(110)의 내주 면에 밀착된 상태가 된다. 또한 2차 가열 가압에 의해 상수도관(110) 밖으로 돌출되어 있는 라이닝(130)의 양단 역시 열팽창하지만, 끼움 결합된 원형 밴드(151)에 의해 열팽창 정도가 제한되기 때문에 원형 밴드(151)가 감싸고 있는 라이닝(130)의 양단 각각은 원형 규격을 초과하지 않게 된다. 상술한 2차 가열 가압후 냉각 공기를 공급하여 라이닝(130) 내부온도가 30℃ 이하가 될때까지 서서히 냉각 압착(S190단계)한다.

냉각 중에 작업자는 원형 밴드(151)와 밀폐기(160)를 제거(S200단계)하고, 이어서 원형 밴드(151)가 위치해 있던 부분의 라이닝(130)을 절단기를 이용해 절단(S210단계)한다.

이어 작업자는 도 7에 도시한 바와 같이 노후 상수도관(110) 내부에 삽입된 라이닝(130)의 일측 단부 내면의 소정 위치에 라이닝 밀림 방지용 유압잭(170)을 라이닝(130) 원주면에 압착되도록 설치하고, 라이닝(130)의 외주면이 상수도관(110)의 내주 면에 강하게 가압되어 밀착 고정되도록 원형유지 조절기(180)(내부 규격 유지기라고도 함)의 조정볼트(185)를 이용하여 압착판(183)을 라이닝(130) 원주 면에 견고하게 삽입 설치(S210단계)할 수 있다. 이러한 원형유지 조절기(180)를 대신하여 본원 출원인에 의해 선출원되어 등록된 등록특허 10-1303259에 상세히 설명되어 있는 스토퍼를 이용할 수도 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 노후 상수도관(110) 외부로 돌출된 라이닝(130)의 양단을 절단한 작업자는 이후 상기 절단된 라이닝(130) 양단의 마감처리를 위해 도 8에 도시한 바와 같이 절단된 라이닝(130) 양단의 단부면(137, 융착면에 해당함)에 마감부재인 PE재질의 라이닝 결합형 플랜지(190)를 융착 결합(S220단계)한다.

참고적으로 본 발명의 실시예에서 사용되는 라이닝 결합형 플랜지(190)는 중앙에 통공이 형성된 링 타입의 마감부재로서, 링을 형성하고 있는 플랜지부에는 볼트 체결공(볼트 구멍)이 미형성되어 있음을 특징으로 한다.

이하 도 8과 도 9를 참조하여 융착하고자 하는 플랜지들의 융착면을 가열하는 과정과 유압용 가압 융착기(340)를 사용하여 플랜지들을 융착하는 과정을 순차적으로 설명하기로 한다. 유압용 가압 융착기(340)를 사용하는 이유는 작업자의 힘으로 가압 융착할 경우 고르지 못한 힘의 인가로 작업 불량이 발생할 가능성이 높기 때문에 이를 방지하기 위함이다.

우선 도 8에 도시한 바와 같이 가열기 견인 고리용 거침대(211)에 견인용 상부 고리줄(214)을 걸고 그 상부 고리줄(214)에 소형 자동윈치(213)를 설치한다. 설치된 자동윈치(213)의 고리(215)에 하부 견인 고리줄(212)을 걸고, 그 하부 견인 고리줄(212)에 가열기(200)를 연결한다.

연결된 가열기(200)의 가열면을 자동윈치(213)를 조정하여 서로 융착시킬 라이닝(130)의 단부면(137)과 라이닝 결합형 플랜지(190)의 단부면(192) 사이에 설치하여 가열하고, 가열된 각 단부면(137,192)이 융해되어 융착 준비가 되면, 작업자는 하부 견인 고리줄(212)을 원터치로 잡아당겼다 놓으면 자동으로 가열기(200)가 자동윈치(213)의 견인력에 의해 상부로 이동되어 탈착된다.

보다 구체적으로, 도 9에 도시한 바와 같이 유압 융착장치(300)는 라이닝(130)과 라이닝 결합형 플랜지(190)를 보다 정확하게 융착시키기 위한 장치로서, 노후 상수도관(110) 단부에 접합 설치된 플랜지(120)에 견고하게 부착 설치되는 융착용 규격유지 지그(370)와 융착기 가압 실린더(350)에 조립 설치된 융착용 가압판(340)으로 구성되는 유압 융착기이다.

이러한 유압 융착장치(300)를 이용하여 PE 재질의 라이닝(130)과 라이닝 결합형 플랜지(190)를 융착하기 전에 작업자는 마주하게 될 플랜지(120)와 라이닝 결합형 플랜지(190) 사이에 플랜지 꺽임방지용 고무패킹(400)이 위치하도록 플랜지(120) 전면에 상기 고무패킹(400)을 설치한다. 상기 고무패킹(400)은 가해지는 압력에 라이닝 결합형 플랜지(190)가 손상되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이후 작업자는 조립 설치된 융착용 가압판(340)에 기제작된 라이닝 결합형 플랜지(190)를 라이닝(130)의 단부면(137)과 동일하게 규격을 맞추어 부착하고, 도 9에 도시한 바와 같이 라이닝(130)과 라이닝 결합형 플랜지(190) 사이에 가열장치(200)를 설치한 후 가열한다.

가열이 이루어진 후 가열장치(200)를 탈착하고 유압 융착장치(300)를 이용해 라이닝(130)의 단면부(137) 방향으로 융착기 전진 및 후진 견인지그(360)를 작동시켜 라이닝(130)과 라이닝 결합형 플랜지(190)를 융착시킨다. 일정시간 냉각이 완료되면 상기 견인지그(360)를 후진시켜 융착과정을 마감한다.

참고적으로 융착 과정 이후 작업자는 비드 제거기를 이용해 플랜지(190)와 라이닝 결합형 플랜지(190)의 융착 부위에 돌출된 비드를 원주면을 따라 이동하면서 제거할 수도 있다.

한편 융착 과정을 통해 라이닝(130)의 단부면(137)과 라이닝 결합형 플랜지(190)의 단부면(192)이 융착되면 라이닝(130)이 냉각되면서 수축되기 시작한다. 라이닝(130)이 수축되면 라이닝(130)의 단부면(137)에 융착된 라이닝 결합형 플랜지(190)는 라이닝(130)이 삽입되어 있는 노후 상수도관(110) 측으로 이동하게 되고, 이에 노후 상수도관(110)에 접합 혹은 결합된 플랜지(120)에 밀착하게 된다.

만약 라이닝(130)의 단부면(137)과 라이닝 결합형 플랜지(190)의 단부면(192)이 융착되는 융착면 외주와 인접 부위에 비드(bead)와 같은 이물질이 형성 혹은 부착되어 있다면 라이닝(130) 수축시 그 비드로 인해 라이닝 결합형 플랜지(190)가 더 이상 플랜지(120) 측으로 이동할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 노후 상수도관(110)에 결합 혹은 접합된 플랜지(120)의 관통공 일측 내주면은 도 11에 도시한 바와 같이 외측으로 확장되는 경사면(A, 약 45도)을 가지도록 형성하는 것이 바람직하다.

참고적으로 도 10a는 상술한 융착과정 이후의 자연 냉각과정을 거친 이후의 작업 사진으로서, 노후 상수도관(110)에 접합 혹은 결합된 플랜지(120)에 라이닝 결합형 플랜지(190)가 밀착되어 있는 상태를 나타낸 것이다. 이와 같은 라이닝 결합형 플랜지(190)에는 앞서 설명한 바와 같이 볼트 체결공이 형성되어 있지 않다.

따라서 작업자는 라이닝(130)의 수축으로 노후 상수도관(110)에 접합 혹은 결합된 플랜지(120)에 밀착되는 라이닝 결합형 플랜지(190)에 볼트 체결공들을 형성하되, 상기 플랜지(120)에 형성되어 있는 볼트 체결공들과 마주하는 각 지점에 볼트 체결공을 형성(타공, S230단계)한다.

이와 같이 하는 이유는 볼트 체결공이 사전에 형성되어 있는 라이닝 결합형 플랜지(190)를 이용해 융착할 경우 라이닝(130) 수축시의 변형 등으로 플랜지(120)에 형성되어 있는 볼트 체결공과 라이닝 결합형 플랜지(190)에 형성되어 있는 볼트 체결공이 동일 선상에 위치하지 않아 발생할 수 있는 문제, 즉 이형관과의 플랜지 접합에 문제가 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 도 10b는 S230단계를 통해 볼트 체결공들이 형성된 라이닝 결합형 플랜지(190)의 상태를 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 라이닝 결합형 플랜지(190)를 사용하여 라이닝(130)의 양단을 마감 처리한 작업자는 이후 도 11에 도시한 바와 같이 라이닝 결합형 플랜지(190)가 밀착된 노후 상수도관(110)측의 플랜지(120)와 이형관(500, 예를 들면 배관 마감제 단관)측 플랜지를 마주하여 볼트와 너트를 이용해 플랜지 결합(S240단)하는 방식으로 갱생된 수도관(110)을 인접 배관에 상호 연결(도 12 참조)한다.

이어 작업자는 도 12에 도시한 바와 같이 배관 연결 이음관(510) 볼트 접합 및 이음관(520) 용접 접합으로 연결하고, 메인 차단 밸브(530)를 열어 통수시킨다. 갱생된 라이닝(130)내의 공기는 공기밸브(540)를 통하여 외부로 배출시킬 수 있다. 통수 후 누수 여부를 확인해 이상이 없다면 양질의 되메움재로 되메움하고 포장 복구하여 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법의 전 공정을 마감한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 본 발명은 노후 상수도관(110) 밖으로 돌출된 라이닝(130) 양단에 원형 밴드를 끼움 결합해 놓음으로써, 노후 상수도관(110) 밖으로 돌출되어 있는 라이닝(130)의 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지할 수 있는 효과가 있으며,

더 나아가 라이닝(130)의 열팽창으로 인한 규격 변형을 방지함으로써, 별도 추가 공정 혹은 작업 없이도 이미 규격화되어 있는 라이닝 마감부재(라이닝 결합형 플랜지)와 라이닝 단부를 보다 쉽고도 빠르게 정렬 접합 처리할 수 있는 이점이 있다.

또한 본 발명은 볼트 체결공이 형성되어 있지 않은 라이닝 결합형 플랜지(190)를 라이닝 단부에 융착시킨후, 라이닝(130)의 수축으로 인해 노후 상수도관(110)의 플랜지(120)에 라이닝 결합형 플랜지(190)가 밀착되면 그때 플랜지(120)에 형성된 볼트 체결공의 위치에 맞게 라이닝 결합형 플랜지(190)에 볼트 체결공을 형성하기 때문에, 볼트 체결공이 형성되어 있는 라이닝 결합형 플랜지를 이용하는 일반적인 방법에 비해 볼트 체결공 불일치로 인한 작업불량 및 작업시간을 현저히 줄일 수 있는 이점이 있다.

더 나아가 본 발명은 노후 상수도관에 결합 혹은 접합되는 플랜지(120)의 관통공 일측 내주면이 외측으로 확장되는 경사면을 가지도록 성형한 것을 이용함으로써, 라이닝(130) 상에 형성되는 비드로 인해 발생되는 문제점들을 제거해 정상적으로 갱생 작업이 이루어지도록 하는 효과를 제공한다.

경우에 따라서 본 발명은 노후 상수도관을 절단하여 공사하기에 앞서 우선 갱생하고자 하는 노후 상수도관 범위 밖에 존재하는 양측의 노후 상수도관을 바이패스관으로 연결한 후 갱생하고자 하는 노후 상수도관에 대해 갱생 공사를 수행할 수도 있어 단수 없이도 정상적으로 노후 상수도관을 갱생할 수 있는 이점이 있다.

따라서 본 발명의 실시예에 따른 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법은 종전 방법들에 비해 작업 불량이 적고 효율적이며, 무엇보다 단수 없이도 노후 상수도관을 갱생할 수 있어 노후 상수도관 비굴착 갱생 공사에서 발생할 수 있는 민원을 최소화할 수 있는 유용한 발명이라 할 수 있으며, 체계적으로 관리되고 있지 못한 노후 상수도관들에 대한 관망을 함께 정리할 수도 있다.

이상은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이에 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

1. 갱생하고자 하는 노후 상수도관을 절단하고, 관통공의 일측 내주면이 외측으로 확장된 경사면을 가지는 플랜지를 상기 절단된 노후 상수도관의 단부에 접합 혹은 결합한 후, 일단이 상기 노후 상수도관의 내면에 부착되고 타단은 상기 플랜지에 볼트 결합되는 라이닝 보호용 가이드틀을 설치하는 단계와;
   상기 플랜지가 접합 혹은 결합된 노후 상수도관 내에 라이닝을 삽입하되, 상기 노후 상수도관 양단에 라이닝이 돌출되도록 삽입하는 단계와;
   열팽창으로 인한 확장을 제한하기 위해 사용하되, 외주면에 손잡이로 사용되는 걸림 고리들이 형성되어 있는 원형 밴드를 상기 라이닝의 돌출 부위 양단 각각에 끼움 결합하는 단계와;
   상기 라이닝을 1차 가열 가압하여 원형 복원하고, 상기 라이닝의 양단에 밀폐기 결합후 2차 가열 가압해 상기 라이닝을 노후 상수도관 내주 면에 밀착시키는 단계와;
   상기 원형 밴드, 밀폐기 제거 후 상기 돌출된 라이닝을 절단하는 단계와;
   상기 절단된 라이닝 양단 각 내부에 라이닝의 원형을 유지하기 위한 원형유지 조절기를 삽입 설치하는 단계와;
   중앙에 통공이 형성된 링 타입 형상을 가지되 상기 플랜지와 결합될 플랜지부에는 볼트 체결공이 형성되어 있지 않은 라이닝 결합형 플랜지의 일측 단부면을 상기 라이닝 양단을 절단한 각 단부에 융착하는 단계와;
   상기 라이닝의 수축으로 상기 노후 상수도관에 접합 혹은 결합된 플랜지에 밀착되는 상기 라이닝 결합형 플랜지의 플랜지부에 볼트 체결공들을 형성하되, 상기 플랜지에 형성된 볼트 체결공들과 마주하는 각 지점에 볼트 체결공을 형성하는 단계와;
   상기 라이닝 결합형 플랜지가 밀착된 노후 상수도관측의 플랜지와 이형관측 플랜지를 마주하여 플랜지 결합하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법.
2. 삭제
3. 갱생하고자 하는 노후 상수도관이 위치하는 지점의 작업구 터파기와 필요한 가시설물을 설치하는 단계와;
   노후 상수도관을 갱생하기 위한 시간 동안 무단수를 구현하기 위해 갱생하고자 하는 노후 상수도관 범위 밖에 존재하는 양측의 노후 상수도관을 바이패스관으로 연결하는 단계와;
   갱생하고자 하는 노후 상수도관을 절단하는 단계와;
   관통공의 일측 내주면이 외측으로 확장된 경사면을 가지는 플랜지를 상기 절단된 노후 상수도관의 단부에 접합 혹은 결합한 후, 일단이 상기 노후 상수도관의 내면에 부착되고 타단은 상기 플랜지에 볼트 결합되는 라이닝 보호용 가이드틀을 설치하는 단계와;
   상기 플랜지가 접합 혹은 결합된 노후 상수도관 내에 라이닝을 삽입하되, 상기 노후 상수도관 양단에 라이닝이 돌출되도록 삽입하는 단계와;
   열팽창으로 인한 확장을 제한하기 위해 사용하되, 외주면에 손잡이로 사용되는 걸림 고리들이 형성되어 있는 원형 밴드를 상기 라이닝의 돌출 부위 양단 각각에 끼움 결합하는 단계와;
   상기 라이닝을 1차 가열 가압하여 원형 복원하고, 상기 라이닝의 양단에 밀폐기 결합후 2차 가열 가압해 상기 라이닝을 노후 상수도관 내주 면에 밀착시키는 단계와;
   상기 원형 밴드, 밀폐기 제거 후 상기 돌출된 라이닝을 절단하는 단계와;
   상기 절단된 라이닝 양단 각 내부에 라이닝의 원형을 유지하기 위한 원형유지 조절기를 삽입 설치하는 단계와;
   중앙에 통공이 형성된 링 타입 형상을 가지되 상기 플랜지와 결합될 플랜지부에는 볼트 체결공이 형성되어 있지 않은 라이닝 결합형 플랜지의 일측 단부면을 상기 라이닝 양단을 절단한 각 단부에 융착하는 단계와;
   상기 라이닝의 수축으로 상기 노후 상수도관에 접합 혹은 결합된 플랜지에 밀착되는 상기 라이닝 결합형 플랜지의 플랜지부에 볼트 체결공들을 형성하되, 상기 플랜지에 형성된 볼트 체결공들과 마주하는 각 지점에 볼트 체결공을 형성하는 단계와;
   상기 라이닝 결합형 플랜지가 밀착된 노후 상수도관측의 플랜지와 이형관측 플랜지를 마주하여 플랜지 결합하는 단계;를 포함함을 특징으로 하는 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법.
4. 삭제
5. 삭제
6. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 원형 밴드는 가열된 상기 라이닝이 냉각되는 과정에서 수축되는 길이를 고려해 상기 플랜지로부터 소정 거리 이격하여 끼움 결합하되, 상기 라이닝의 두께에 따라 상기 플랜지로부터의 이격거리를 차별화하여 설정함을 특징으로 하는 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법.
7. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서, 상기 플랜지와 상기 라이닝 결합형 플랜지를 융착하는 단계에서 마주하게 될 상기 플랜지와 상기 라이닝 결합형 플랜지 사이에 플랜지 꺽임방지용 고무패킹이 위치하도록 상기 플랜지 일면에 상기 플랜지 꺽임방지용 고무패킹을 설치함을 특징으로 하는 노후 상수도관 비굴착 갱생 공법.
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