KR100348807B1 - Improved structure of disk of tunnel excavator of corresponding type to complex geology - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교통이 복잡한 도심지의 기반시설인 상ㆍ하수도, 전기통신선로, 가스관, 지하철 등과 하천 및 제방횡단, 지하수가 높은 지역, 연약지반 등 종래의 개착식 시공으로 인하여 발생하는 소음, 분진, 지반침하, 교통장애 등 피해가 우려되는 지역에 효과적으로 사용하는 세미실드 및 실드머신과 같은 터널굴착기의 선단부에 장착되는 디스크의 개량 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면판이라 불리우는 디스크에 실트용 컷터와 암반용 컷터를 동시에 설치하여 굴착 작업시 지층의 변화에 대응하여 선택적으로 사용할 수 있게 하므로서 굴착작업을 효율적으로 실시할 수 있게 함을 목적으로 한 복합지질 대응형 터널 굴착기의 디스크 개량 구조에 관한 것이다.The present invention is a noise, dust, ground caused by the conventional installation of the infrastructure, such as water and sewage, telecommunication lines, gas pipes, subways and rivers and embankments, high groundwater, soft ground, etc. This is an improved structure of disks mounted on the tip of tunnel excavators, such as semi-shields and shield machines, which are used effectively in areas where damage is likely to occur, such as sinking and traffic obstacles. The present invention relates to a disk improvement structure of a composite geologically-compatible tunnel excavator for the purpose of efficiently carrying out the excavation work by installing the cutting cutters at the same time so as to be selectively used in response to the change of the strata during the excavation work.
Description
본 발명은 교통이 복잡한 도심지의 기반시설인 상ㆍ하수도, 전기통신선로, 가스관, 지하철 등과 하천 및 제방횡단, 지하수가 높은 지역, 연약지반 등 종래의 개착식 시공으로 인하여 발생하는 소음, 분진, 지반침하, 교통장애 등 피해가 우려되는 지역에 효과적으로 사용하는 세미실드 및 실드머신과 같은 터널굴착기의 선단부에 장착되는 디스크의 개량 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 면판이라 불리우는 디스크에 실트용 컷터와 암반용 컷터를 동시에 설치하여 굴착 작업시 지층의 변화에 대응하여 선택적으로 사용할 수 있게 하므로서 굴착작업을 효율적으로 실시할 수 있게 함을 목적으로 한 복합지질 대응형 터널 굴착기의 디스크 개량 구조에 관한 것이다.The present invention is a noise, dust, ground caused by the conventional installation of the infrastructure, such as water and sewage, telecommunication lines, gas pipes, subways and rivers and embankments, high groundwater, soft ground, etc. This is an improved structure of disks mounted on the tip of tunnel excavators, such as semi-shields and shield machines, which are effectively used in areas where damage is likely to occur, such as settlement and traffic obstacles. The present invention relates to a disk improvement structure of a composite geologically-compatible tunnel excavator for the purpose of efficiently carrying out the excavation work by installing the cutting cutters at the same time so as to be selectively used in response to the change of the strata during the excavation work.
일반적으로 실드 및 세미실드에 의한 추진공법은 세미실드 머신이라고 불리우는 강재 원통형의 굴착기계를 수직 작업구 내에 투입시켜 기계 선단부에 장착되어 있는 토사 굴착용 컷터 헤드를 회전시키면서 지반을 굴착하고 막장면을 각종 보조공법으로 막장면의 붕괴를 방지하면서 세미실드 머신 후방부에 추진관을 유압잭으로 압입, 추진시키는 것을 반복하는 작업으로서 주로 터널을 축조하는 데 사용되는 공법이며, 실드의 경우는 추진공법이 관을 사용하는 것과는 달리 세그멘트라는 분활된 원주형 블록이 연속적으로 조립이 되어 터널의 내벽이 되고, 세미실드는 후방의 작업구에 설치되어진 원압잭의 추진에 의해 머신이 전진하지만 실드는 실드머신내에 자체 추진잭이 장착되어 스스로 전진하는 작업공법이다.In general, the propulsion method by shield and semi-shield is used to excavate the ground and rotate the membrane surface while rotating the excavation cutter head mounted on the tip of the machine by inserting the steel cylindrical excavation machine called semi-shield machine into the vertical work tool. It is a method used to construct tunnels by repeating pushing and pushing the propulsion pipe into the back of the semi-shielded machine with a hydraulic jack while preventing the collapse of the curtain surface as an auxiliary method.In the case of shield, the propulsion method Unlike the use, the segmented columnar blocks, called segments, are continuously assembled to form the inner wall of the tunnel, and the semi-shield advances the machine by the propulsion of the pressure jack installed in the rear work tool, but the shield propels itself inside the shield machine. It is a work method that is equipped with a jack and moves forward by itself.
이러한 실드나 세미실드 머신의 선단부에는 굴착을 위한 디스크가 장착되는 데 전기 면판은 초경이 삽입된 비트와 회전운동을 하는 롤러 컷터, 그리고 개구부로 구성되어있으며, 일반적으로 연약층(사질토, 모래, 실트층)은 비트류가 주로 구성되어지고, 비교적 강한 지층(사력층, 암반층)은 롤러 컷터가 주류로서 구성되어 있다.The distal end of such a shield or semi-shield machine is equipped with a disc for drilling, and the electric face plate is composed of a carbide inserted bit, a roller cutter for rotating motion, and an opening, and is generally a soft layer (sand, sand, silt layer). ), Mainly composed of bits, and relatively strong ground layers (firing layer, rock layer) are composed of a roller cutter as the mainstream.
따라서 디스크는 굴착하고자 하는 대상 지반의 지질조건에 따라 각각 다른 형태의 디스크를 적용하여 굴착을 하며, 지반조건에 적합하지 못한 디스크를 선정한 경우에는 사실상 굴착이 거의 불가능한 상황이 되므로 반드시 지반조건에 알맞는 디스크를 선정해야 됨은 필수적이다.Therefore, the discs are excavated by applying different types of discs according to the geological conditions of the target ground to be excavated, and when the discs not suitable for the ground conditions are selected, the excavation is virtually impossible. It is essential to select a disk.
현재까지는 실드나 세미실드 머신을 적용하고자 할 경우에는 대상지반에 대한 지질조사를 통하여 지질조건을 우선 파악한 후 그에 적합한 디스크를 선정하여 작업을 실시하게 되는 데 우리나라와 같은 경우에는 지질조건을 통하여 적절한 디스크를 선정하였다 하더라도 지질조사의 결과와 일치하지 않는 경우가 대부분일 정도로 지층의 변화가 매우 심하고 다양한 형태로 나타나고 있다.Until now, if you want to apply shield or semi-shielded machine, geological survey is conducted through geological survey on the target ground, and then the appropriate disk is selected and the work is performed. Even though they are selected, the change of the strata is very severe and shows various forms, which are mostly inconsistent with the results of the geological survey.
예를 들어, 실트형의 연약층 형태의 디스크를 선정하여 굴진하는 도중에 전혀 상이한 지층인 암반층이 출현하였다면, 이러한 경우 지하속에서의 디스크 교체작업이 불가능하기 때문에 사실상 굴진을 할 수 없는 상태가 되어 막대한 손실을 가져오게 되며, 현재까지는 이러한 상황에 대한 적절한 대처방법 또한 없는 것이 사실이다.For example, if a rock layer, which is a completely different layer, appeared during the selection and excavation of a silt-type soft layered disk, in this case, it would be impossible to excavate because it would be impossible to replace the disk underground. It is true that there is no proper response to this situation.
본 발명은 상기와 같이 굴진 도중에 나타나는 지층 변화에 있어 적절하게대응하지 못하는 기존의 문제점을 해소하기 위해 다양한 지층변화에 대응할 수 있도록 개선한 디스크의 개량 구조를 제공하는 데 본 발명의 목적이 있는 것이다.It is an object of the present invention to provide an improved structure of a disk that can be improved to cope with various stratum changes in order to solve the existing problem of inadequate response to stratum changes occurring during excavation as described above.
이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 하나의 디스크를 장착한 상태에서 굴진하는 도중에도 암반층 대응형에서 연약층 대응형으로 또는 연약층 대응형에서 암반층 대응형으로 원격조작에 의해 디스크의 변화가 가능하도록 하여 항시 어떠한 지층조건에도 디스크의 변화에 대해 적용 가능하도록 하는 디스크의 개량 구조로 이루어진 것에 그 특징이 있다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for changing a disk by remote operation from rock bed-type to soft-bed type or from soft-bed type to rock-bed type even when drilling while mounting a single disk. Therefore, it is characterized by an improved structure of the disk, which makes it possible to always apply the change of the disk to any stratum conditions.
이하 본 발명을 첨부도면의 예시에 의거 상술하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 은 실트용 컷터가 전진된 상태의 단면도1 is a cross-sectional view of the state that the cutter for silt is advanced;
도 2 는 도 1 의 정면도FIG. 2 is a front view of FIG. 1
도 3 은 실트용 컷터가 인입된 상태의 단면도3 is a cross-sectional view of a state in which the cutter for silt is inserted;
도 4 는 암반용 컷터를 사용시의 단면도4 is a cross-sectional view when using a rock cutter.
도 5 는 실트용 컷터의 다른 실시예도5 is another embodiment of the cutter for silt
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 : 머신 2,2' : 암반용 컷터 3,3' : 실트용 컷터1 Machine 2,2 'Rock Cutter 3,3' Silt Cutter
4 : 암반용 디스크 5 : 안내공 6 : 실트용 디스크4: rock disk 5: guide hole 6: silt disk
7 : 축 8 : 유압실린더 9 : 주축7: shaft 8: hydraulic cylinder 9: spindle
11,11' : 컷터11,11 ': Cutter
강재 원통형으로 된 머신(1)의 선단부에 다수개의 롤러로 된 암반용 컷터 (2)(2') 또는 비트로 된 실트용 컷터(3)(3')가 부착된 디스크를 선택적으로 장착하는 통상의 실드나 세미실드 머신에 있어서, 머신(1)의 선단부에 다수개의 롤러로 된 암반용 컷터(2)(2')를 부착한 암반용 디스크(4)를 장착하고 이에 십자형의 안내공(5)을 관통시켜 안내공(5)의 내부에 실트용 컷터(3)(3')와 중심 컷터(11)를 부착한 십자형의 실트용 디스크(6)를 입출자재되게 설치하되 이의 중심에 고정한 슬라이딩 축(7)을 유압실린더(8)에 의해 주축(9)의 내부에서 전진 슬라이딩시켜 암반용 디스크(4)보다 돌출시킬 수 있게 구성한 것이다.Conventionally for selectively mounting discs with a plurality of roller rock cutters (2) (2 ') or bits of silt cutters (3) (3') attached to the distal end of the steel cylindrical machine (1) In a shield or semi-shielded machine, a rock guide (5) having a rock disk (4) attached to a rock cutter (2) (2 ') made of a plurality of rollers at the distal end of the machine (1) is provided. A sliding shaft having a cross-shaped silt disk 6 having a silt cutter (3) (3 ') and a center cutter (11) attached to the inside of the guiding hole (5) to be penetrated therethrough, and fixed at the center thereof. The hydraulic cylinder 8 is configured to slide forward in the main shaft 9 so as to protrude from the rock disk 4.
여기서 실트용 디스크(6)의 중심 컷터(11)는 기존의 롤러형 컷터 뿐 아니라 선단이 뾰족한 삼각형상의 컷터(11')로서 교체 설치할 수 있다.Here, the center cutter 11 of the silt disc 6 can be replaced by a conventional cutter-shaped cutter as well as a triangular cutter 11 'with a sharp tip.
도면중 미설명 부호 12는 주축(9)과 슬라이딩 축(7)에 설치된 키장치이다.In the figure, reference numeral 12 denotes a key device provided on the main shaft 9 and the sliding shaft 7.
이와같이 된 본 발명은 머신(1)의 선단부에 다수개의 롤러로 된 암반용 컷터 (2)(2')를 부착한 암반용 디스크(4)와 이의 십자형 안내공(5)에서 입출자재되는 실트용 컷터(3)(3')를 부착한 실트용 디스크(6)를 이중으로 설치하여 유압실린더(8)에 의해 전진 슬라이딩시키므로서 암반용 디스크(4)보다 돌출시킬 수 있게 구성한 것이므로 실트용 디스크(6)가 암반용 디스크(4)보다 돌출되면 도 1 에 도시한 바와 같이 십자형의 실트용 디스크(6)의 실트용 컷터(3)(3')가 작업시 굴착면에 먼저 접촉되어 연약층을 굴착하고, 또 상기 실트용 디스크(6)를 전진시키는 유압실린더(8)의 유압을 해지시키면 실트용 디스크(6)는 전진력을 상실하게 되므로 실드 머신(1)이 회전되면서 추진되면 실트용 디스크(6)는 내측으로 밀려 들어가 굴착력을 상실하게 되는 반면에 암반용 디스크(4)가 굴착면에 먼저 접하게 되어 암반층의 굴착작업을 효과적으로 할 수 있게 되는 것이다.The present invention thus achieved is a seal for entering and exiting from a rock disk (4) and cross-shaped guide holes (5) having a plurality of roller rock cutters (2 ', 2') attached to the tip of the machine (1). The silt disk 6 with the cutters 3 and 3 'is installed in a double manner to slide forward by the hydraulic cylinder 8, so as to protrude more than the rock disk 4, and thus the silt disk ( When 6) protrudes from the rock disk 4, the silt cutters 3 and 3 'of the cross-shaped silt disk 6 come into contact with the excavation surface during the operation to excavate the soft layer as shown in FIG. In addition, if the hydraulic pressure of the hydraulic cylinder 8 for advancing the silt disk 6 is released, the silt disk 6 loses the forward force, and thus, when the shield machine 1 is propelled while rotating, the silt disk ( 6) is pushed inward and loses digging force, while rock disk (4) will be in contact with the excavation surface will be able to effectively excavate the rock layer.
본 발명의 이해를 돕기 위해 지층에 따라 구분하여 설명하면 먼저 연약층의 굴착시에는 굴착장치의 조종실에서 원격조정으로 실트용 디스크(6)를 작동시키는 유압실린더(8)를 작동시켜 이의 피스톤롯드를 전진시키게 되면 이와 당접된 슬라이딩 축(7)이 앞으로 전진되어 암반용 디스크(4)에 뚫은 십자형 안내공(5)의 밖으로 역시 십자형으로 된 실트용 디스크(6)를 밀어 돌출시키게 되므로 굴착작업시 실트용 디스크(6)가 먼저 굴착지반에 접하여 연약층의 굴착을 용이하게 실시할 수 있게 된다.In order to facilitate understanding of the present invention, when divided into layers according to the ground, first, when the excavation of the weak layer advances the piston rod by operating the hydraulic cylinder (8) for operating the disk 6 for the remote control in the cockpit of the drilling rig. In this case, the sliding shaft 7 abutted by this is advanced forward and pushes out the cross-shaped silt disk 6, which is also cross-shaped, out of the cross-shaped guide hole 5 drilled in the rock disk 4, so that the silt is used during the excavation work. The disk 6 first comes in contact with the excavation ground to facilitate the excavation of the weak layer.
그리고 암반층과 같은 단단한 지반을 굴착할 때에는 롤러 컷터(2)(2')가 부착된 암반용 디스크(4)가 암반을 파쇄해야 되므로 이때에는 유압실린더(8)에 의해 암반용 디스크(4)보다 돌출되어진 실트용 디스크(6)의 슬라이딩 축(7)이 주축(9)의 내부에서 내측으로 인입될 수 있도록 유압실린더(8)의 작동을 해지시키게 되면 슬라이딩 축(7)의 전진력이 상실됨에 따라 실드 머신(1)가 회전되면서 추진되면 실트용 디스크(6)는 굴착면에 접하면서 내측으로 밀려 들어가 암반용 디스크(4)의 내부로 인입되므로 롤러 컷터(2)(2')가 부착된 암반용 디스크(4)가 암반층에 접하여 굴착을 하게 됨으로서 암반층을 효율적으로 굴착할 수 있게 된다.When excavating a hard ground such as a rock layer, the rock disk (4) with roller cutters (2) and (2 ') must be crushed, so that the hydraulic cylinder (8) is used for the rock disk (4). When the sliding shaft 7 of the protruding silt disc 6 is disengaged from the hydraulic cylinder 8 so that the sliding shaft 7 can be drawn inward from the inside of the main shaft 9, the forward force of the sliding shaft 7 is lost. When the shield machine 1 is rotated, the seal disk 6 is pushed inward while contacting the excavation surface and drawn into the rock disk 4 so that the roller cutters 2 and 2 'are attached. The rock disk 4 is in contact with the rock layer to be excavated so that the rock layer can be efficiently excavated.
그리고 실트용 디스크(6)의 중앙에는 중심컷터(11)가 장착되어 굴착시 지반 중심을 굴착하게 되는 데 이때 중심컷터(11)를 도 5에 도시한 바와 같이 선단이 뾰족한 삼각형상의 컷터(11')로서 교체 설치하면 굴착작업을 보다 용이하게 할 수 있다.In addition, the center cutter 11 is mounted at the center of the disk for silt 6 to excavate the ground center. When the center cutter 11 is shown in FIG. Excavation installation can make excavation work easier.
이와같이 본 발명은 한개의 디스크에 실트용 디스크(6)와 암반용 디스크(4)를 동시에 설치하여 지층의 구조에 따라 선택적으로 사용할 수 있으므로 종래와 같이 디스크를 굴착할 지층에 따라 자주 교체해야 할 필요가 없어 불편과 번거러움을 해소하고 이로인해 작업을 보다 원활하게 할 수 있으며 굴착작업시 다양하게 변화하는 지층에 대응하여 지상에서 원격 조정으로 해당하는 디스크로 조정할 수 있어 굴착작업을 신속하게 완료할 수 있을 뿐 아니라 굴착의 중단으로 인한 손실을 방지할 수 있는 등 그 효과가 매우 크다.As described above, the present invention can be used selectively according to the structure of the strata by installing the silt disc 6 and the rock disc 4 simultaneously on one disc. Therefore, the discs need to be replaced frequently according to the strata to excavate the disc as in the prior art. It can eliminate the inconvenience and hassle, and can make the work more smooth. And, in response to the various changing strata during excavation work, it can be adjusted with the corresponding disk by remote control from the ground to complete the excavation work quickly. In addition, the effect is very large, such as to prevent the loss due to the interruption of the excavation.
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