레이저 송․수신 장치와 자동제어프로그램을 이용한 소켓형 콘크리트관 연결공법
C.L.S : Conc. Pipe Loose-Connection System
□ 삼 서 건 설(주),www.samseocons.co.kr
□ SAMSEO CONST.Co.,LTD
발표자직위 : 기술고문
이름 : 고 영 일
전화 : 02-2292-2494
1.기술 현황
|
기 술 명 |
자동제어를 이용한 콘크리트관 연결공법 |
|
기 술 분 야 |
관연결기술 |
|
처리대상물 |
하수관 부설 |
|
기술적용분야 |
하수관로 |
2. 기술의 개요 및 원리
자동제어 프로그램이 내장된 콘크리트관 접합기를 굴삭기에 장착하고 유압라인을 연결하여 부설대상관을 기부설관의 연결부분에 이동시키고, 레이저 송수신 장치를 이용하여 무선조정기로 상하, 좌우 방향을 조정하여 관의 중심선을 정확하게 일치시켜 삽입하고, 관 접합부에 수팽창 고무링을 사용함으로써 수밀성을 향상시킨 콘크리트관 소켓 연결기술
3. 기술의 개발된 내용
본 기술은 콘크리트관 부설시 레이저빔을 방사하여 콘크리트관 접합기에 장착된 레이저 수신센서를 이용, 연결하고자하는 기능을 자동화한 콘크리트관 자동제어 연결시스템(C.L.S)으로써 콘크리트관 접합기, 레이저발진기 및 무선조정기로 구성되어 있다.
3.1 콘크리트관 접합기
콘크리트관 접합기는 상하, 좌우, 전후를 3차원으로 움직일 수 있는 기능을 갖도록 소형, 경량화하고 굴삭기에 장착하여 유압으로 조정할 수 있는 장치로써, 부설하고자 하는 콘크리트관의 중심축을 기 부설관과 자동화로 일치시킨 후 삽입함으로써 고무링의 파손을 줄여 안전하게 연결할 수 있으며, 작동 원리는 다음과 같다.
기부설한 관 상부에 레이저 발진기를 수평을 맞추어 설치하고 부설하고자 하는 관을 콘크리트관 접합기로 견인하여 기부설관 가까이 이동시키고, 레이저 발진기에서 방사된 십자형 레이저빔(laser beam)과 콘크리트 접합기에 설치된 전후단부의 수신 광센서의 중심과 정확하게 일치될 때까지 무선조정기로 콘크리트관 접합기를 상하, 좌우로 이동을 명령한다.
콘크리트관 접합기에는 자동제어 프로그램이 내장된 Control box와 무선조정수신장치가 설치되어 있어 무선조정기에 의해 자동제어가 가능하며, 중심선이 일치되었을 때 콘크리트관 접합기의 전진을 명령함으로써 두 관의 중심축이 정확히 연결된다. [그림 1-1] 및 [그림 1-2]에 레이저 중심선 작동원리와 콘크리트관 자동제어 연결시스템(C.L.S)을 나타내었다.
[그림 1-1] 레이저 중심선 작동원리
[그림 1-2] 콘크리트관 자동제어 연결시스템(C.L.S)
이러한 기능을 수행하는 Software를 저장하고 있는 것이 PLC(Programmable Logic Controller)이다. PLC의 특징은 소프트 와이어드(soft-wired) 방식에 의해처리될 수 있기 때문에 제어회로 설계와 테스트가 용이하고 해석이가능하며,또한 기능을 변경하기 쉽다는 것이 특징이다.
3.2 수팽창 고무링
본 기술에 적용된 수팽창 고무링은 수팽창제인 saponification acryl polymer를 30%이상 첨가하여 수침 후 200%정도 팽창하므로 콘크리트관의 시공후 환경변화나 지반의 침하에도 일반 고무링에 비해 수밀에 대한 안정성이 높다.
또한 수팽창성 고무는 CR(Chloroprene Rubber)로써 환경 유해물질을 전혀 사용치 않아 환경친화적이며, 내후성, 내약품성, 내수성 등의 물리적인 특성이 우수하다.
4. 장비 제원 및 공정구성
4.1 장비 제원
<표 3-4> 콘크리트관 접합기의 규격
|
구 분 |
규격(높이×폭×길이, 무게) |
적용 관경(mm) |
장착 굴삭기 용량 |
|
소 |
1,200×700×1,830mm, 1,000kg |
300~600 |
0.6㎥ |
|
중 |
1,340×800×2,100mm, 1,500kg |
600~900 |
0.8㎥ |
|
대 |
1,600×930×2,100mm, 1,800kg |
900~1,200 |
1.0㎥ |
콘크리트관 접합기 종류
4.2 콘크리트관 연결공정 구성도
4.3 공정별 사진
1. 백호에 버켓 탈거 2. 백호와 C.L.S 유압 연결
3 . 시공할 관을 C.L.S에 장착 4. 시공할 관의 이동
5. 시공관의 고무링에 윤활제 도포 6. 기 시공관에 레이저 발광부 설치
7. 백호기사에 의한 초기위치 이동 8. 센서에 의한 자동 중심점 보점
9. 시공기사의 조작에 의한 접합 10. 디지털 수평기를 이용한 구배 확인
11. 완전히 접합된 모습 12. 시공관에서 C.L.S 탈착
5. 기술의 성능 및 경제성
5.1 적용범위
(1) 관종 및 관경
|
구 분 |
관 종 |
관 경 |
시공본수 |
시공거리 |
|
현장시공 |
원심력 철근 콘크리트관 |
D600mm |
20본 |
50m |
|
시험시공 |
D300mm |
10본 |
25m | |
|
D1,000mm |
10본 |
25m |
(2) 연결 방법
|
관 연결 |
연결재료 |
활 제 |
|
소켓(socket)연결 |
수팽창 고무링 |
코코넛 유 |
5.2 성능
(1) 수밀검사
|
구 분 |
관경(mm) |
시험조건 |
누수량(㎖/mㆍ10분) |
검사 결과 | |
|
허용 |
최대 | ||||
|
유출수 누수시험 |
D300 |
ㆍ수두: 1.5～3m ㆍ시간: 6시간 |
50 |
24 |
허용누수량 이내이며, 연결부의 누수는 없음 |
|
D600 |
100 |
81 | |||
|
D1,000 |
167 |
47 | |||
|
D300 |
ㆍ단차: 3˚ 구배 |
50 |
8 | ||
|
D1,000 |
167 |
70 | |||
|
침입수 |
D300 |
ㆍ수두: 3m |
50 |
0 |
침입수에 의한 |
|
D900 |
150 |
0 | |||
5.4 경제성 비교 검토
콘크리트관접합 및 부설 (고무링, 소켓식)
|
구 분 |
규 격 |
단위 |
Φ600mm(기존기술) |
Φ600mm(C.L.S) | ||||
|
수량 |
단가 |
금액 |
수량 |
단가 |
금액 | |||
|
CONC.관 |
2.5M |
본 |
1.03 |
별산 |
1.03 |
별산 | ||
|
배관공 |
인 |
0.26 |
76,823 |
19,973 |
0.15 |
76,823 |
11,523 | |
|
보통인부 |
인 |
1.04 |
50,683 |
52,710 |
0.92 |
50,683 |
46,628 | |
|
크레인 |
Hr |
0.68 |
44,948 |
30,564 |
||||
|
C.L.S크레인 |
10TON |
Hr |
0.55 |
39,068 |
21,487 | |||
|
윤활제 |
gr |
100 |
3 |
300 |
||||
|
ℓ |
0.027 |
10,000 |
270 | |||||
|
고무링 |
일반 |
EA |
1 |
3,900 |
3,900 |
|||
|
W.S |
1 |
13,860 |
13,860 | |||||
|
계 |
107,447 |
93,766 | ||||||
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