KR100381669B1 - Head jacking shield tunneling apparatus and method - Google Patents

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KR100381669B1
KR100381669B1 KR10-1999-0046785A KR19990046785A KR100381669B1 KR 100381669 B1 KR100381669 B1 KR 100381669B1 KR 19990046785 A KR19990046785 A KR 19990046785A KR 100381669 B1 KR100381669 B1 KR 100381669B1
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Abstract

본 발명은 암반층 및 토사층인 지중에 터널 구조물을 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel excavation apparatus and a tunnel excavation method, which can construct a tunnel structure quickly and safely in the ground, which is a rock layer and a soil layer, and can construct various types of tunnel structures.

이를 위해 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널 굴착방법은 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽에 지지되어서 터널 구조물을 상기 수직 전진갱의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단과, 상기 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 상기 수직 전진갱의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 상기 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱까지 전진하는 터널 선굴착수단과, 상기 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 상기 터널 굴착 공간으로 상기 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물로 이루어진다.To this end, the tunnel excavation device and the tunnel excavation method according to the present invention are supported on a bracing reaction wall installed on one side wall of the vertical forward shaft vertically excavated to a certain depth from the ground, so that the tunnel structure is supported in the horizontal direction of the vertical forward shaft. Push-in propulsion means for applying a force to push, and is supported or pushed by the push-in propulsion means to secure the tunnel excavation space while being pushed into the ground in the horizontal direction of the vertical forward shaft, the earth and sand The tunnel pre-excavation means for advancing from the ground to the vertical reach shaft vertically excavated at a certain depth while excavating the rock; and continuously indented by the press-propulsion propulsion means into the tunnel excavation space excavated by the tunnel pre-excavation means. It consists of a number of tunnel structures to form.

따라서, 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널굴착방법은 시공하고자 하는 위치에 터널 구조물을 토사층 또는 암반층에 상관없이 시공할 수 있다.Therefore, the tunnel drilling device and the tunnel drilling method according to the present invention can be constructed regardless of the soil layer or rock layer at the location to be constructed.

즉, 터널 길이 및 지층의 구조에 상관없이 계속적으로 터널을 형성할 수 있으며, 다양한 형태의 터널 구조물을 지중에 구축할 수 있게 된다.That is, the tunnel can be continuously formed regardless of the tunnel length and the structure of the strata, and various types of tunnel structures can be constructed in the ground.

Description

터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법 {Head jacking shield tunneling apparatus and method}Tunnel Excavator and Tunnel Excavation Method {Head jacking shield tunneling apparatus and method}

본 발명은 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 구조물을 암반층 및 토사층에 상관없이 지중에 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel excavation device and a tunnel excavation device according to the present invention, and more particularly, a tunnel excavation device capable of constructing a tunnel structure quickly and safely in the ground regardless of a rock layer and a soil layer, and constructing various types of tunnel structures. And according to the tunnel excavation method.

통상적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있다.Typically, various tunnel structure construction methods are used to construct tunnel structures such as underpasses and tunnels.

대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling BoringMethod ; 이하 T.B.M.)이 있다. 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.Representative tunnel structure construction method is to open the tunnel structure by completely attaching the ground where tunnel structure such as underpass and tunnel are to be constructed, and then open trench construction method to construct the tunnel structure by covering the soil stuck on it. (Open Trench Method; OTM) and the non-attachment using the Shield Tunneling Machine without attaching the land to the construction site to form a tunnel, and then the tunnel structure is formed in the formed tunnel. There is a Tunneling Boring Method (TBM). In addition, there is a pipe roof method for constructing tunnels under the road or railway rails and constructing underground structures under the upper ground using pipes.

이러한 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 터널 보링 공법(T.B.M.)이다.Among the open trench method (O.T.M.) and tunnel boring method (T.B.M.) method, the currently used method is the tunnel boring method (T.B.M.).

이 터널 보링 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.This tunnel boring method is mainly used in urban areas and rock layers, which are ground construction structures (roads and buildings, etc.), underground construction structures (sewerage and gas pipes, etc.) and ground traffic flows. This is because tunnels can be constructed with minimal impact.

그러나, 이러한 오픈 트렌치 공법과 터널 보링 공법은 다음과 같은 터널 시공상의 문제점이 있다.However, the open trench method and the tunnel boring method have problems in tunnel construction as follows.

먼저, 오픈 트렌치 공법은 지하 구조물을 시공하기 위해 토층을 개착한 후 시공을 하는데 이는 지상의 건축 구조물에 의해 시공장소가 제약받으며, 지상의 교통흐름을 방해하는 문제점이 있다.First, in the open trench method, construction is performed after the soil layer is opened for construction of the underground structure, which is restricted by the construction site of the ground and interferes with the traffic flow on the ground.

그리고, 터널 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착(非開鑿)하여 시공하는 것으로 대부분의 터널 보링 머신은 원형 터널구조 또는 아치형 터널구조만을 구축할 수 있는 구조를 가지고 있으므로 원형 터널구조 또는 타원형 터널구조가 아닌 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 큰 직경을 원형 또는 타원형 터널을 시공하여야 하거나, 오픈 트렌치 공법 또는 파이프 루프 공법 등을 사용하여야 하므로 터널 구조물을 시공하는데 번거로움과 시공비용이 증가되는문제점이 있다.In addition, the tunnel boring method is mainly constructed by attaching a tunnel to a rock layer. Since most tunnel boring machines have a structure capable of constructing only a circular tunnel structure or an arcuate tunnel structure, a circular tunnel structure or an elliptical tunnel structure is used. In order to construct a rectangular tunnel structure rather than a rectangular structure, it is necessary to construct a circular or elliptical tunnel with a diameter larger than the diameter of the tunnel structure, or use an open trench method or a pipe loop method. There is an increasing problem.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본원의 출원인은 특허 제 99-15875 호 및 특허 제 99-18904 호에서 지중에 비개착식으로 터널 구조물을 시공하기 위해 기술에서 터널 구조물을 지중 내부에 연속적으로 밀어 넣으면서 터널을 형성하는 것이 알려지고 있으나, 이러한 선행 기술은 터널 구조물을 시공하고자 하는 지중이 토사층 등의 연약 지중인 경우에만 적용되는 것으로 터널 구조물 시공 중 지중에 초극경암과 같은 암반층이 있는 경우에는 터널 구조물을 시공하기가 난해한 문제점이 있다.In order to solve this problem, the applicant of the present application in the patents 99-15875 and 99-18904, in order to construct the tunnel structure non-adherent to the ground, in the technique to continuously push the tunnel structure into the underground tunnel It is known to form, but this prior art is applied only when the ground to be constructed in the tunnel is a soft ground such as soil layer, and if the rock formation such as ultra-hard rock is in the ground during the tunnel construction, There is a difficult problem.

이에 본 발명은 비개착식으로 지중에 터널 구조물을 시공하는 과정에서 토사층 및 암반층 지중에관계없이 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치와 그에 따른 굴착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a tunnel excavation apparatus and an excavation method that can construct a tunnel structure irrespective of soil layers and rock layers in the process of constructing a tunnel structure underground.

따라서, 본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지되어서 터널 구조물을 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단(11 내지 13)과, 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱(102)까지 전진하는 터널 선굴착수단(30 내지 94)과, 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 터널 굴착 공간으로 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물(20)로 이루어진다.Therefore, the present invention, in order to achieve the above object, the support structure is supported on the bracing reaction force wall 10 installed on the lower side wall of the vertical forward shaft 101 vertically excavated to a certain depth in the ground (100) vertical forward shaft ( A press-fitting propulsion means (11 to 13) for applying a force to push the ground in the horizontal direction of the 101 and the tunnel while being supported or pushed by the push-in pushing means and pushed into the ground in the horizontal direction of the vertical forward shaft (101) Tunnel pre-excavation means (30 to 94) to secure the excavation space, advancing the tunnel excavation space to the vertical reach shaft 102 vertical excavated to a constant depth from the ground (100) while excavating the soil and rock It consists of a plurality of tunnel structures 20 which are continuously pressed into the tunnel drilling space excavated by the excavating means to form a tunnel.

여기서, 터널 선굴착수단은 압입 추진 수단에 의해 밀어 넣어지는 터널 구조물(20)의 선단에 설치되어 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 형성하는 선추진 프레임(30)과, 선추진 프레임(30)의 후단 내벽면에 고정 설치되며 터널 구조물(20)에 구동축(34)이 지지된 상태에서 작동하여서 선추진 프레임을 지중 내부로 밀어 넣는 선추진 유압 실린더(33)와, 선추진 프레임(30)의 내부 저면에 설치되어서 선추진 프레임(30)에 의해 형성된 터널 굴착공간 내부의 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭기(40)와, 선추진 프레임(30)의 내벽면에 설치되어 선추진 프레임의 내주를 따라 횡방향으로 회전하면서 터널 굴착공간 내부의 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 암반 보링기(60)와, 암반 보링기(60)에 의해 형성된 다수개의 굴착공(B)을 파쇄하는 유압 해머(82)와, 유압 해머(82)에 의해 파쇄되며 굴삭기(40)에 의해 굴삭된 토사 및 암반을 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 이송수단을 포함한다.Here, the tunnel pre-excavation means is installed on the tip of the tunnel structure 20 pushed by the push-in propulsion means to be pushed into the underground and the line propulsion frame 30 to form a tunnel excavation space, and the pre-propulsion frame 30 And a line propulsion hydraulic cylinder 33 and a line propulsion frame 30 which are fixed to the inner wall surface of the rear end and operate in a state in which the drive shaft 34 is supported by the tunnel structure 20 to push the line propulsion frame into the ground. Excavator 40 which is installed on the inner bottom surface of the tunnel excavation space formed by the linear propulsion frame 30 to excavate the soil or rock, and the inner periphery of the linear propulsion frame is installed on the inner wall surface of the linear propulsion frame 30 Rock boring machine 60 and a plurality of excavation holes formed by the rock boring machine 60 to form a plurality of excavation holes (B) in the rock layer shear surface (A) inside the tunnel excavation space while rotating in the transverse direction ( B. Shredding B) It is crushed by a hammer (82) and a hydraulic hammer (82) was transferred to the soil and the bedrock vertically move the gang 101 excavation by the excavator (40) comprises a conveying means for discharging to the outside.

그리고, 선추진 프레임(30)은 내부가 빈 파이프 형태의 폼(32)과, 폼(32)의 선단에 설치된 다수개의 방향 조정용 유압 실린더(37)와, 방향 조정용 유압 실린더(37)의 구동축(38)이 고정 설치되어 구동축(38)의 작동에 따라 지중 내부로 추진되는 선단슈(31)로 이루어지며, 선추진 프레임(30)의 단면 형태는 터널 구조물의 형태에 따라 원형, 사각형, 아치형, 반아치형으로 형성되도록 한다.In addition, the line propulsion frame 30 has a hollow pipe-shaped foam 32, a plurality of directional hydraulic cylinders 37 provided at the tip of the foam 32, and a drive shaft of the directional hydraulic cylinder 37 ( 38) is fixedly installed and consists of the tip shoe 31 which is pushed into the ground according to the operation of the drive shaft 38, the cross-sectional shape of the line propulsion frame 30 is circular, square, arched, It should be formed into a half arch shape.

그리고, 굴삭기(40)는 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와, 제 1 지지대(43)상단에 제1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와, 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와, 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와, 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)를 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와, 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진다.And, the excavator 40 has two rows of 'c'-shaped rails 41-1 and 2 installed on the form inner bottom 32b of the line propulsion frame, and the' c 'shaped rails 41-1 and 2 mutually. The interlocking 'c'-shaped rails 42-1 and 2 are interdigitated with each other in the form of wedges in the transverse direction with the first support 43 and the first support 43 installed on the lower side of the first support 43. The second support 44 to move a predetermined distance left and right in the lateral direction of the first support 43, and the main body 45 is rotated 360 ° while being rotated 360 ° and installed on the upper end of the second support 44 And a link portion formed by continuously connecting a plurality of links 46-2 and 3 to a link 46-1 having one end fixed to the main body 45, and a plurality of links 46-1, 2 and 3; A plurality of hydraulic cylinders 46-1, 2, 3, and 4 connected to the respective shafts to drive the links 46-1, 2, and 3 by two axes by hydraulic pressure, and the end links 46-3 of the link portion. To form an excavation portion 48 for digging soil or rock It is broken.

또한, 제 1 지지대(43)에는 구동축(50)이 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치된 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 용접 등의 방법으로 고정 설치되어서, 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 구동축(50)이 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시키도록 하고, 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에는 구동축(52)이 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치된 전후진용 유압 실린더(51)가 용접 등의 방법으로 고정설치되어서, 전후진용 유압실린더(51)가 작동하면, 구동축(52)이 제 1 지지대(43)를 밀어 전후진시키도록 한다.In addition, the left and right moving hydraulic pressure cylinders 49 are fixed to the first support 43 and the drive shaft 50 is fixed to the bottom surface of the second support 44 by welding or the like. ) Actuates, the drive shaft 50 pushes the second support 44 to move a predetermined distance from side to side, and the 'c'-shaped guide rail 41- is provided in two rows on the form inner bottom 32b of the line propulsion frame. 1, 41-1) the inner and outer hydraulic cylinder 51 is fixed to the lower surface of the 'c' shaped guide rails (42-1, 42-2) of the first support 43 on the inner surface of the first support 43, such as welding When the hydraulic cylinder 51 for forward and backward operation is fixed by the method, the drive shaft 52 pushes the first support 43 to advance forward and backward.

그리고, 암반 보링기(60)는 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와, 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 드릴 로드(62)를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와, 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 드릴 빗드(61)가 계속 추진되도록 구동축(65)이 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 상단에 설치되며, 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진다.The rock boring machine 60 includes a drill rod 62 having a drill bead 61 formed at one side thereof, a drill driver 63 fixing the other side of the drill rod 62, and rotating the drill rod 62 at high speed. , The hydraulic drive 64 for the drive shaft 65 is fixed to the drill drive unit 63 so that the drill bead 61 continues to be propelled into the rock by linearly moving the drill drive unit 63, and the drill rod The rod clamp 66 which fixes the left and right flow at the time of rotation of the 62 consists of the drill main body 67 installed in the lower end.

또한, 드릴 본체(67)는 선추진 프레임(30)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 이열 설치된 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)이 상단에 설치되어서 가이드 레일(70-1,2)에 거치된다.In addition, the drill body 67 is in contact with the rail surface 71 of the guide rails (70-1, 2) installed in two rows of H-beam steel in the same shape as the inner circumference of the line propulsion frame 30, the sliding contact surface 73 Sliding pin 73 having a) is installed on the top is mounted on the guide rails (70-1, 2).

그리고, 드릴 본체(67) 상단에는 횡방향으로 설치되어서 드릴본체의 슬라이딩핀(93)이 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩되도록 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 설치되며, 슬라이딩용 유압 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된다.In addition, the hydraulic cylinder 74 for sliding is installed at the upper end of the drill main body 67 so that the sliding pin 93 of the drill body slides along the rail surface 71 of the guide rail. The transverse rotation support bracket 76 supporting the drive shaft 75 is installed across the guide rails 70-1, 2 so as to be detachably attached to the fixing pin 77.

그리고, 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79-1,2)이 더 설치되어서 드릴 본체(67)가 수평 가이드 레일(79-1,2)에 거치되도록 하여도 된다.Further, horizontal guide rails 79-1 and 2 are further installed in the horizontal direction of the guide rails 70-1 and 2 by means of coupling means such as the fixing clamp 80, so that the drill body 67 is horizontal guide rails 79. -1,2) may be mounted.

이러한 가이드 레일들은 설치 및 해체가 용이하도록 축소/확대용 잭 클램프로 상호 결합시켜 설치한다.These guide rails are installed by mutual coupling with jack clamps for reduction / expansion to facilitate installation and disassembly.

그리고, 이송수단은 선추진 프레임의 선단슈(31) 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와, 토사 호퍼(90) 내부에서 선추진 프레임의 폼(32) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와, 2 단 컨베어(91,92)로 이송되는 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와, 운반대차(94)를 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)로 이루어진다.Then, the conveying means is the front propulsion in the tip shoe 31 of the front propulsion frame, that is, the front end surface (A) of the earth or rock layer to be excavated, the earth and sand hopper 90 installed at the lower end, and the inside of the earth and sand hopper 90 Soil and rock conveyed to the second stage conveyor (91,92) and the two-stage conveyor (91,92) and two stage conveyors installed so as to horizontally and inclinedly moved the sediment and rock flowing into the rear end of the form (32) of the frame The transport trolley rail 93 provided in two rows from the tunnel structure bottom surface 20a to the vertical advance shaft bottom 101a so as to transport the loaded truck trolley 94 and the transport trolley 94 to the vertical forward shaft 101. Is made of.

이러한 터널 굴착장치를 이용한 터널 굴착방법은 터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 도달갱(102)을 형성하고, 수직 전진갱(101)의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치하는 단계와, 수직 전진갱(101)내부에 터널 선굴착수단을 설치하는 단계와, 터널 선굴착수단의 선추진 프레임에 설치되어서 버팀 반력벽에 지지된 선추진용 유압 실린더(33)를 작동시켜 선추진 프레임(30)을 최초로 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 압입시켜 터널 굴착공간을 형성하는 단계와, 선추진 프레임이 지중 내부로 모두 압입되면 터널 굴착공간으로 압입될 터널 구조물(20)이 선추진용 유압 실린더(33)를 지지하도록 수직 전진갱 내부에 위치시키는 단계와, 터널 구조물(20)을 연속적으로 터널 굴착공간으로 압입시키도록 압입 추진용 유압 실린더(11)를 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치하는 단계와, 터널 굴착공간 내부의 토사를 선추진 프레임 내에 설치된 굴삭기로 굴삭하고, 굴삭된 토사를 컨베어로 이송시켜 운반대차에 실어 수직 전진갱으로 이동시켜 배출하는 단계와, 선추진 프레임(30)내부의 토사가 모두 굴착되면 선추진용 유압 실린더(33)를 재작동시켜 선추진 프레임(30)을 밀어 넣어 토사의 붕괴를 방지하여 터널 굴착공간을 형성하는 단계와, 선추진 프레임(30)이 터널 굴착공간을 형성하면서 밀어 넣어지면 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)가 터널 구조물(20)을 밀어 넣는 단계와, 선추진 프레임의 선추진과 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의한 터널 구조물 압입과정을 반복하여 지중에 연속적으로 터널 구조물(20)을 형성하고, 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 선추진 프레임 내에 설치된 암반 보링기(60)를 횡방향 회전 및 수평방향 이동시키는 단계와, 횡방향 회전 및 수평 방향 이동되는 암반 보링기(60)를 통해 암반층에 다수개의 굴착공을 형성하는 단계와, 다수개의 굴착공을 유압 해머 또는 굴삭기로 파쇄시키는 단계와, 상기의 파쇄 과정에서 굴착된 암반을 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 단계와, 암반이 모두 파쇄되면 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는 단계와, 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 압입 추진용 유압 실린더(11)로 터널 구조물을 지중 내부로 압입시키며, 암반 보링기로 굴착공을 형성하는 과정을 반복하여 암반에 터널 굴착공간을 확보하면서 연속적으로 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 암반층이 끝나는 지점까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어져, 상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 선추진 프레임(30)을 수직 전진갱에서 도달 전진갱(102)까지 도달시키면서 터널을 형성하도록 한다.Tunnel excavation method using the tunnel drilling device is to vertically excavate the ground (100) to the tunnel to a predetermined depth to form a vertical forward shaft 101 and the reaching shaft 102, one side of the vertical forward shaft (101) Installing a support reaction wall 10 on the wall surface, installing a tunnel pre-excavation means inside the vertical forward shaft 101, and a ship installed on the propulsion frame of the tunnel pre-excavation means to be supported by the support reaction wall The hydraulic propulsion cylinder 33 is operated to press the line propulsion frame 30 first into the underground in the horizontal direction of the vertical forward shaft 101 to form a tunnel excavation space, and the line propulsion frame is press-fitted into the underground. When the tunnel structure 20 to be pressed into the tunnel drilling space is positioned inside the vertical forward shaft to support the hydraulic propulsion cylinder 33 for advance, and press the tunnel structure 20 to continuously press into the tunnel drilling space Installing the propulsion hydraulic cylinder (11) to be supported on the support reaction wall (10), excavation of the earth and sand inside the tunnel excavation space with an excavator installed in the line propulsion frame, and transported the excavated soil to the conveyor trolley Moving and discharging to the vertical forward shaft, and when all the soil inside the line propulsion frame 30 is excavated, the hydraulic propulsion cylinder 33 is restarted to push the line prop frame 30 to prevent the collapse of the soil. Forming a tunnel excavation space, and when the linear propulsion frame 30 is pushed while forming the tunnel excavation space, the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 installed in the vertical forward shaft 101 pushes the tunnel structure 20. The tunnel structure 20 is continuously formed in the ground by repeating the step of inserting the tunnel structure by the propulsion of the linear propulsion frame and the propulsion hydraulic cylinder 11 for the propulsion cylinder, and the linear propulsion frame 30 is excavated. When the ground properties change from the soil layer to the rock layer in the process of advancing, the rock boring machine 60 installed in the line propulsion frame is horizontally rotated and horizontally moved, and the rock borer 60 is horizontally rotated and horizontally moved. Forming a plurality of excavation holes in the rock bed through), and crushing the plurality of excavation holes with a hydraulic hammer or excavator, and the rock excavated in the crushing process through the conveyor (91,92) 94) to be transported to the vertical forward shaft 101 and discharged to the outside, and when the rock is all fractured, the hydraulic propulsion cylinder 33 is operated to push the linear propulsion frame 30, and the linear propulsion The tunnel structure is press-fitted into the underground with the hydraulic cylinder 11 for press-propulsion as far as the frame 30 is moved, and the excavation hole is formed by rock boring, and the tunnel excavation space on the rock is repeated. While continuously securing the tunnel structure by continuously indenting the rock formation comprises the step of forming the point, the earth excavation process and rock excavation process is repeated by repeating the line propulsion frame 30 in the vertical forward shaft A tunnel is formed while reaching up to 102.

제 1 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설명하기 위한 종단면도.1 is a longitudinal sectional view for explaining a tunnel drilling device according to the present invention.

제 2a,2b 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설명하기 위한 일부 종단면도.2a, 2b is a partial longitudinal cross-sectional view for explaining the tunnel drilling device according to the present invention.

제 3 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 선추진용 유압 실린더 설치상태를 설명하기 위한 제 1 도의 <Ⅲ-Ⅲ'> 방향의 단면도.3 is a cross-sectional view in the <III-III '> direction of FIG. 1 for explaining the installation state of the hydraulic cylinder for linear propulsion of the tunnel drilling rig according to the present invention.

제 4 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 암반 보링수단 설치를 설명하기 위해 제 2 도의 <Ⅳ-Ⅳ'> 방향으로 절단한 일부 횡단면도.Figure 4 is a partial cross-sectional view cut in the direction <IV-IV '> of Figure 2 to illustrate the installation of rock boring means of the tunnel drilling apparatus according to the present invention.

제 5 도는 제 4 도의 <Ⅴ-Ⅴ'> 방향의 단면도.5 is a cross-sectional view taken along the line <V-V '> of FIG.

제 6a, 6b 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 암반 보링수단을 설명하기 위한 제 2 도의 <Ⅵ-Ⅵ'> 방향의 단면도.6a, 6b are cross-sectional views in the <VI-VI '> direction of Figure 2 for explaining the rock boring means of the tunnel drilling apparatus according to the present invention.

제 7 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 굴삭기를 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining the excavator of the tunnel drilling machine according to the present invention.

제 8a,8b,8c 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 굴삭기에 장착되는 서로 다른 형태의 굴삭부를 설명하기 위한 도면.8a, 8b, 8c is a view for explaining different types of excavators mounted on the excavator of the tunnel drilling apparatus according to the present invention.

제 9 도 내지 제 13 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 동작을 설명하기 위한 도면.9 to 13 are views for explaining the operation of the tunnel drilling rig according to the present invention.

■ 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호 설명 ■■ Brief description of the main parts of the drawing ■

10 : 버팀 반력벽 11 : 압입 추진용 실린더10: support reaction wall 11: press-fitting cylinder

12 : 구동축 13 : 구동축 고정 브라켓12: drive shaft 13: drive shaft fixing bracket

20 : 터널 구조물 30 : 선추진 프레임20 tunnel structure 30 line propulsion frame

33 : 선추진용 유압 실린더 34 : 구동축33: hydraulic cylinder for line propulsion 34: drive shaft

35 : 구동축 고정 브라켓 36 : 지지형강35: drive shaft fixing bracket 36: support steel

37 : 방향 조정용 유압 실린더 38 : 구동축37: hydraulic cylinder for direction adjustment 38: drive shaft

40 : 굴삭기 41-1,2, 42-1,2 : 레일40: Excavator 41-1,2, 42-1,2: Rail

43 : 제 1 지지대 44 : 제 2 지지대43: first support 44: second support

45 : 본체 46-1,2,3 : 링크45: main body 46-1,2,3: link

47-1,2,3,4 : 유압 실린더 48 : 굴삭부47-1,2,3,4 Hydraulic cylinder 48 Excavation part

49 : 횡이동용 유압 실린더 50 : 구동축49: hydraulic cylinder for lateral movement 50: drive shaft

51 : 전/후진용 유압 실린더 52 : 구동축51: hydraulic cylinder for forward and reverse 52: drive shaft

60 : 암반 보링기 61 : 드릴빗드60: rock boring machine 61: drill bead

62 : 드릴로드 63 : 드릴 구동부62: drill rod 63: drill drive unit

64 : 이송용 유압 실린더 65 : 구동축64: hydraulic cylinder for transfer 65: drive shaft

66 : 로드 고정 클램프 67 : 드릴본체66: rod fixing clamp 67: drill body

70-1,2 : 가이드 레일 74 : 슬라이딩용 유압 실린더70-1,2: guide rail 74: hydraulic cylinder for sliding

75 : 구동축 76 : 횡회전 지지 브라켓75: drive shaft 76: transverse rotation support bracket

77 : 고정핀 78 : 축소/확대용 잭 클램프77: fixing pin 78: jack clamp for reduction / enlargement

79-1,2 : 수평 가이드 레일 80 : 수평 가이드 레일 고정클램프79-1,2: Horizontal guide rail 80: Horizontal guide rail fixing clamp

81 : 드릴로드 가이드관 82 : 유압 해머81: drill rod guide tube 82: hydraulic hammer

90 : 토사호퍼 91,92 : 컨베이어90: Tosa Hopper 91,92: Conveyor

93 : 운반대차 레일 94 : 운반대차93: carrier rail 94: carrier cart

100 : 지상 101 : 수직 전진갱100: ground 101: vertical forward

102 : 도달갱102: reach gang

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 그에 따른 굴착방법에 대한 일실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail an embodiment of the tunnel drilling apparatus and the excavation method according to the present invention.

제 1 도 및 제 2a,2b 도에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 크게 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지된 다수개의 압입 추진 수단(11 내지 13)과, 압입 추진수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱까지 전진하는 터널 선굴착수단(30 내지 94)과, 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 터널 굴착 공간으로 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 터널 구조물(20)로 이루어진다.As shown in FIGS. 1 and 2a, 2b, the tunnel excavation device according to the present invention is a bracing reaction force wall installed on the lower side wall of the vertical forward shaft 101 vertically excavated to a certain depth in the ground (100) A plurality of indentation propulsion means (11 to 13) supported by (10), and is supported or pushed by the indentation propulsion means to secure the tunnel excavation space while being pushed into the ground in the horizontal direction of the vertical forward shaft 101, Push-in propulsion into tunnel excavation means (30 to 94) and tunnel excavation means excavated by the tunnel pre-excavation means, advancing the inside of the tunnel excavation space and excavating soil and rock to the vertical reach shaft vertically excavated from the ground. It consists of a tunnel structure 20 which is continuously indented by means to form a tunnel.

이에 대해 좀더 자세히 설명하면, 압입 추진수단으로는 유압을 사용한 것으로 버팀 반력벽(10)에 지지되는 압입 추진용 유압 실린더(11)로 하며, 압입 추진용 유압 실린더의 구동축(12)은 터널구조물(20) 후단에 구동축 고정 브라켓(13)으로 고정 설치되어서 압입 추진용 유압 실린더가 유압으로 구동축을 작동시켜서 터널구조물(20)을 연속적으로 밀어 압입시키도록 한다.In more detail, the pressurizing propulsion means uses hydraulic pressure and is a pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 supported by the support reaction wall 10, and the drive shaft 12 of the pressurized propulsion hydraulic cylinder is a tunnel structure ( 20) It is fixed to the rear end of the drive shaft fixing bracket 13 so that the pressurized propulsion hydraulic cylinder actuates the drive shaft by hydraulic pressure so that the tunnel structure 20 can be pushed continuously.

그리고, 압입 추진용 유압 실린더(11)의 작동에 의해 압입되는 터널 구조물(20)의 선단에는 최초 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 굴진되며, 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 압입되기 전에 미리 지중으로 선추진되어서 터널 굴착공간을 형성하는 선추진 프레임(30)이 설치된다.Then, the tip of the tunnel structure 20 press-fitted by the operation of the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 is excavated in the horizontal direction of the first vertical forward shaft 101, the tunnel structure 20 is a pressurized propulsion hydraulic cylinder ( 11) A line propulsion frame 30 is installed beforehand to be pushed into the ground to form a tunnel excavation space before being pressed by 11).

선추진 프레임(30)은 수직 전진갱(101)내부에서 수평방향으로 굴진되면서 지반의 붕괴 및 침하를 방지하면서 터널 굴착 공간을 확보하기 위한 것으로, 내부가 빈 파이프(pipe) 형태의 폼(form)(32)으로 이루어지며, 폼(32)의 선단에서 소정간격 이격된 위치에 굴진시 절토의 용이성과 편리성을 위해 선단슈(31)가 설치된다.The line propulsion frame 30 is to secure the tunnel excavation space while preventing the collapse and subsidence of the ground while the horizontal advance in the vertical advance shaft 101, the form of a hollow pipe (pipe) form Comprising (32), the tip shoe 31 is installed for ease and convenience of cutting when excavating in a position spaced a predetermined distance from the tip of the foam (32).

여기서, 선추진 프레임(30) 단면 형태는 형성하고자 하는 터널 구조물(20)의 형태에 따라 원형, 아치형, 사각형, 반아치형 등 다양한 형태로 하여 터널 굴착공간이 원형, 아치형, 반아치형, 사각형태로 미리 형성되도록 함으로써 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 지중 내부로 압입될 수 있는 공간을 미리 확보하도록 한다.Here, the cross-sectional shape of the line propulsion frame 30 has various shapes such as circular, arched, square, and half arched shapes according to the shape of the tunnel structure 20 to be formed, and thus the tunnel excavation space is circular, arched, half arched, and rectangular. By forming in advance to ensure that the tunnel structure 20 is a space that can be pressed into the ground by the pressurized propulsion hydraulic cylinder (11) in advance.

또한, 폼의 내벽(32a)에는 선단슈(31) 및 폼(32)으로 이루어진 선추진 프레임(30)전체를 지중 내부로 선추진시키기 위한 수단으로 선추진용 유압 실린더(33)가 용접 등의 방법으로 융착되어 제 3 도에 도시된 바와 같이, 적어도 네부분 이상의 폼 내벽(32a)에 설치된다.In addition, the inner cylinder 32a of the foam is a means for forward propulsion of the entire front propulsion frame 30, which consists of the tip shoe 31 and the foam 32, into the underground. It is fused and installed in the foam inner wall 32a of at least four parts as shown in FIG.

여기서, 선추진용 유압 실린더(33)는 터널 구조물(20)의 선단에 밴드형 지지형강(36)을 설치하고, 밴드형 지지형강(36)에 구동축(34)을 구동축 고정 브라켓(35)으로 고정시켜서 구동축(34)이 지지된 상태에서 유압이 작용되면 선추진 프레임(30) 전체를 지중 내부로 선추진시키도록 한다.Here, the linear propulsion hydraulic cylinder 33 is provided with a band-shaped support steel 36 at the tip of the tunnel structure 20, and the drive shaft 34 is fixed to the band-shaped support steel 36 by the drive shaft fixing bracket 35. When the hydraulic pressure is applied in a state in which the drive shaft 34 is supported, the entire propulsion frame 30 is linearly propagated into the underground.

그리고, 선단슈(31)와 선단폼(32)사이에는 선단슈(31)가 지중 내부로 추진되면서 토압(土壓) 또는 암석 등의 굴진 방해 요소에 의해 추진 방향이 틀어지는 것을 방지하기 위한 수단이 구비된다.Also, between the tip shoe 31 and the tip form 32, a means for preventing the tip direction 31 from being propelled by a thrusting element such as earth pressure or rock while the tip shoe 31 is pushed into the ground is provided. It is provided.

이러한 수단으로는 선추진용 유압 실린더(33)의 설치위치와 동일한 위치로 선단슈(31)의 후단에 구동축(38)을 고정설치하고, 구동축(38)에 유압을 가하는 방향 조정용 유압 실린더(37)를 선단폼(32)의 선단에 고정 설치하여서 선추진용 유압 실린더(33)와 별개로 작동하면서 방향 조정용 유압 실린더(37)가 선단슈(31)를 지중 내부로 굴진시킬 수 있도록 설치한다.By such means, the direction adjustment hydraulic cylinder 37 which fixes the drive shaft 38 to the rear end of the tip shoe 31 at the same position as the installation position of the line propulsion hydraulic cylinder 33, and applies hydraulic pressure to the drive shaft 38 is provided. Is fixedly installed at the tip of the tip form 32 so as to operate separately from the hydraulic propulsion cylinder 33 for propulsion, the hydraulic cylinder 37 for direction adjustment is installed so as to push the tip shoe 31 into the ground.

여기서, 방향 조정용 유압 실린더(37)를 설치하는 것은, 선추진 프레임(30) 전체가 선추진용 유압 실린더(33)에 의해 지중 내부로 밀어 넣어지면서 지중의 토질 상태, 또는 균일하지 못한 유압 차에 의해 선단슈(31)가 동일하게 지중 내부로 굴진되지 못하여 굴진 방향이 틀어지는 경우, 방향 조정용 유압 실린더(37)가 작동하여 틀어진 선단슈(31)를 굴진시켜 선단슈의 굴진 방향을 항상 일정하게 유지시켜 터널의 설치방향을 일정하게 하는 것이다.Here, the directional hydraulic cylinder 37 is provided by the soil propagation state or the uneven hydraulic difference while the whole thrust frame 30 is pushed into the ground by the hydraulic cylinder 33 for the thrust. If the tip shoes 31 are not dug into the ground in the same way and the direction of the run is distorted, the direction adjustment hydraulic cylinder 37 is operated to drive the twisted end shoes 31 to keep the running direction of the tip shoes constant at all times. The installation direction of the tunnel is made constant.

그리고, 선추진 프레임(30)의 내부에는 터널 굴착공간 내부의 토사 또는 암반 전단면(A)을 굴삭하는 굴삭수단이 구비된다.The inside of the line propulsion frame 30 is provided with excavation means for excavating the soil or rock shear surface (A) in the tunnel excavation space.

굴삭수단으로는 굴삭기(40)를 사용하며, 굴삭기(40)는 제 2a 도 및 제 7 도에 도시된 바와 같이, 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와, 제 1 지지대(43)상단에 제 1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와, 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와, 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와, 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)을 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와, 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진다.An excavator 40 is used as an excavating means, and the excavator 40 has a 'c'-shaped rails 41-1 and 2 on the inner bottom surface 32b of the foam as shown in FIGS. 2a and 7. The first support 43 and the first support, which are installed in two rows on the lower surface of the 'c' shaped rails 42-1 and 2 interlocked with each other and the 'c' shaped rails 41-1 and 2 interlocked with each other. (43) The second support 44 and the second support 44, which are installed at the upper end to interlock with each other in the form of wedges in the transverse direction, and move a predetermined distance left and right in the transverse direction of the first support 43. A plurality of links 46-2 and 3 are continuously installed in the main body 45 which is installed at the upper end and rotates 360 ° and moves forward and backward and the link 46-1 having one end fixed to the main body 45. A plurality of hydraulic cylinders 46-1, which are connected to a plurality of links 46-1, 2, 3, respectively, to drive the links 46-1, 2, 3 two-axis by hydraulic pressure. 2, 3, 4 and the end link 46-3 of the link section. It is provided with an excavation portion 48 to excavate the soil or rock.

여기서, 굴착부(48)는 제 8a,8b,8c 도에 도시된 바와 같이, 토사 또는 암반을 퍼내기 위한 버킷(bucket)(48a), 또는 암반을 파쇄하기 위한 브레카(48b), 암반을 커팅하기 위한 커터 로더(cutter load)(48c)로 하여 토사층 또는 암반층 등 전단면(A) 재질에 따라 선택적으로 링크부의 링크(46-3)에 결합시켜 사용 가능토록 한다.Here, the excavation portion 48 is a bucket 48a for discharging soil or rock, or Breca 48b for breaking a rock, a rock, as shown in FIGS. 8A, 8B, and 8C. By using a cutter load (48c) to be coupled to the link 46-3 of the link portion selectively according to the material of the shear surface (A), such as soil layer or rock layer.

또한, 제 1 도에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(43) 내벽에 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)를 용접 등의 방법으로 고정설치하고, 실린더의 구동축(50)을 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치하여서 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 구동축(50)이 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시켜 굴삭 본체가 선추진 프레임 내부에서 좌우로 소정거리 이동된다.In addition, as shown in FIG. 1, the left and right transfer hydraulic cylinders 49 for horizontal movement are fixed to the inner wall of the first support 43 by welding or the like, and the drive shaft 50 of the cylinder is supported by the second support 44. When the feed hydraulic cylinder 49 for horizontal movement is fixed to the lower surface of the lower surface, the drive shaft 50 pushes the second support 44 to move a predetermined distance from side to side, and the excavating main body moves from side to side within the line propulsion frame. do.

그리고, 제 7 도에 도시된 바와 같이, 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에 전후진용 유압 실린더(51)를 용접 등의 방법으로 고정설치하고, 실린더의 구동축(52)을 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치하여서 전후진용 유압 실린더(51)가 작동하면, 구동축(52)이 제 1 지지대(43)가 가이드 레일(42 - 1, 41 - 2)을 따라서 전진, 후진된다.And, as shown in Figure 7, a method such as welding the hydraulic cylinder 51 for forward and backward on the inner surface of the 'c'-shaped guide rails (41-1, 41-1) installed in two rows on the inner bottom surface (32b) of the foam If the hydraulic cylinder 51 for forward and backward operation is fixed by mounting the drive shaft 52 of the cylinder to the lower surface of the 'c' shaped guide rails 42-1, 42-2 of the first support 43, The drive shaft 52 is moved forward and backward along the first support 43 along the guide rails 42-1 and 41-2.

그리고, 굴삭수단과는 별도로 암반층에 굴착공(B)을 형성하기 위한 암반 보링수단이 선추진 프레임(30) 내부에 설치된다.And, apart from the excavating means, rock boring means for forming the excavation hole (B) in the rock layer is installed in the line propulsion frame (30).

암반 보링수단으로는 드리프트 보링기(60)를 사용하며, 드리프트 보링기(60)는 제 4 도 및 제 5 도에 도시된 바와 같이, 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와, 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 드릴 로드를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와, 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 드릴 빗드(61)가계속 추진되도록 구동축(65)이 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 설치되며, 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하부 끝단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진다.As a rock boring means, a drift boring machine 60 is used, and the drift boring machine 60 includes a drill rod 62 having a drill bead 61 formed at one side thereof, as shown in FIGS. 4 and 5. In addition, the drill shaft 63 fixes the other side of the drill rod 62 and rotates the drill rod at high speed, and the drive shaft 65 is continuously driven to linearly move the drill driver 63 to the inside of the rock. A hydraulic hydraulic cylinder 64 fixed to the drill driving unit 63 is installed, and a rod clamp 66 for fixing left and right flows during rotation of the drill rod 62 includes a drill body 67 installed at a lower end thereof.

이러한 드리프트 보링기(60)는 제 5 도 및 제 6a 도에 도시된 바와 같이, 폼(31)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 가이드 레일(70-1,2)를 환형으로 이열 설치하고, 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)을 드릴 본체(67)상단에 설치하여 가이드 레일(70-1,2)에 거치된다.The drift boring machine 60, as shown in FIGS. 5 and 6a, two-row installation of the guide rails (70-1, 2) in an annular shape with the H-beam section in the same form as the inner circumference of the foam (31) In addition, a sliding pin 73 having a contact surface 73 sliding in contact with the rail surfaces 71 of the guide rails 70-1 and 2 is installed on the upper end of the drill body 67 to guide rails 70-1, 2) is mounted on.

그리고, 제 4 도에 도시된 바와 같이, 드릴 본체(67)가 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩 핀들의 접촉면(73)이 슬라이딩되어 횡방향으로 회전되도록 드릴 본체(67)에 횡방향으로 슬라이딩용 유압 실린더(74)를 설치하고, 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된다.And, as shown in FIG. 4, the drill body 67 is transverse to the drill body 67 such that the contact surface 73 of the sliding pins slides along the rail surface 71 of the guide rail and is rotated in the transverse direction. The hydraulic cylinder 74 for sliding, and the transverse rotation support bracket 76 supporting the drive shaft 75 of the cylinder is detachably installed by the fixing pin 77 across the guide rails 70-1, 2; do.

이러한 가이드 레일(70-1,2)은 축소/확대용 잭 클램프(78)로 상호 결합시켜 설치 및 해체가 용이하게 한다.These guide rails (70-1, 2) are coupled to each other by the reduction / enlargement jack clamp 78 to facilitate installation and disassembly.

따라서, 횡회전 지지브라켓(76)에 구동축(75)이 지지된 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 유압에 의해 드릴 본체(67)를 횡방향으로 밀어 가이드 레일들을 따라 슬라이딩하면서 이동시키게 된다.Therefore, the sliding hydraulic cylinder 74, the drive shaft 75 is supported on the lateral rotation support bracket 76 is moved while sliding along the guide rails by pushing the drill body 67 in the transverse direction by the hydraulic pressure.

또한, 드리프트 보링기(60)는 제 5 도에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(70-1,2)을 따라서 횡방향으로 회전 이동하면서 암반에 다수개의 굴착공(B)을 형성할 때, 드릴로드(62)의 드릴 빗드(61)가 수평방향으로 추진되지 않고, 소정의 각도 θ로 상향 추진되면서 오버 커팅(over cutting)되면서 굴착공을 형성하도록 선단슈(31) 내부에 드릴 로드 가이드관(81)을 용접 등의 방법으로 융착시켜 설치한다.In addition, when the drift boring machine 60 forms a plurality of excavation holes B in the rock while rotating in the transverse direction along the guide rails 70-1, 2, as shown in FIG. The drill rod 61 of the rod 62 is not pushed in the horizontal direction, but is pushed upward at a predetermined angle θ and over-cut while over-cutting to form an excavation hole. 81) is welded and installed.

즉, 드릴 로드 가이드관(81)을 선단슈(31)내부에 설치하여 드릴 로드(62)의 굴진방향이 θ 각도로 상향 추진되면서 굴착공을 오버 커팅하여 형성하는 것은, 드릴 로드(62)가 암반을 수평 방향으로 보링하면서 굴착공(B)을 형성하는 경우, 암반의 암질 및 압력에 의해 드릴빗드(61)의 굴착방향이 틀어지면서 굴착공이 하향 기울기를 가지게 되면 터널 구조물(20)이 압입용 유압 실린더(11)에 의해 지중 내부로 추진되지 못하기 때문에 굴착공(B)의 굴착여유를 주기 위한 것이다.That is, when the drill rod guide tube 81 is installed inside the tip shoe 31 and the drilling rod 62 is pushed upward at the angle θ, the drill rod 62 is formed by over-cutting the drilling hole. When boring holes (B) are formed while boring the rock in the horizontal direction, the tunnel structure 20 is press-fitted when the drilling holes have a downward slope while the excavation direction of the drill bead 61 is changed by rock quality and pressure of the rock. Since it is not propelled into the ground by the hydraulic cylinder 11 is to give the excavation margin of the excavation hole (B).

여기서, 드릴 로드 가이드관(81)에 의해 형성되는 굴착공(B)의 상향 기울기(θ)는 대략 5 내지 7 。 정도로 함이 바람직하다.Here, it is preferable that the upward inclination (theta) of the excavation hole B formed by the drill rod guide tube 81 is about 5-7 degrees.

또한, 드리프트 보링기(60)는 폼(32) 내부에서 횡방향으로 회전하면서 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하고, 암반층 전단면(A) 중단부에 다수개의 굴착공(B)을 형성하고자 할 때는, 제 6b 도에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79)을 설치하여 드리프트 보링기가 수평 가이드 레일 상에 이동하면서 다수개의 굴착공을 암반층 전단면(A)에 형성하도록 한다.In addition, the drift boring machine 60 forms a plurality of excavation holes (B) in the rock layer shear surface (A) while rotating laterally inside the foam 32, and a plurality of excavations in the rock layer shear surface (A) stop portion When the ball B is to be formed, as shown in FIG. 6B, the horizontal guide rail 79 is installed by a coupling means such as a fixing clamp 80 in the horizontal direction of the guide rails 70-1 and 2. The drift boring machine moves on the horizontal guide rail to form a plurality of excavation holes in the rock layer shear surface (A).

그리고, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 굴착공(B)을 내부로 삽입되어서 암반을 파쇄하기 위한 별도의 암반 파쇄수단이 구비된다.In addition, the tunnel drilling apparatus according to the present invention is provided with a separate rock crushing means for crushing the rock by inserting the excavation hole (B) inside.

여기서, 암반 파쇄수단으로는 공기압 또는 유압을 이용한 통상적인 유압 해머(82)등의 장치를 사용한다.Here, a device such as a conventional hydraulic hammer 82 using pneumatic pressure or hydraulic pressure is used as the rock crushing means.

그리고, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 굴착된 토사 및 암반을 외부로 배출시키기 위한 이송수단이 구비된다.In addition, the tunnel drilling apparatus according to the present invention is provided with a transport means for discharging the excavated soil and rock to the outside.

이송수단은 제 1 도에 도시된 바와 같이, 선단슈(31)의 선단 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와, 토사 호퍼(90) 내부에서 선추진 프레임(30) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와, 2 단 컨베어(19,92)로 이송되는 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와, 운반대차를 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)으로 한다.As shown in FIG. 1, the conveying means includes the front end surface A of the tip shoe 31, that is, the front end surface A of the earth or rock layer to be excavated, the earth and sand hopper 90 installed at the bottom, and the earth and sand hopper 90 ) Installed inside the line propulsion frame 30 to the rear end position and conveyed to two stage conveyors (19,92) and two stage conveyors (19,92) installed in two stages to horizontally and inclinedly shift the introduced soil and rock. A transport trolley 94 on which soil and rocks are loaded, and a transport trolley rail 93 installed in two rows from the bottom of the tunnel structure 20a to the vertical advance shaft bottom 101a to transport the transport trolley to the vertical forward shaft 101. It is done.

따라서, 굴삭기(40)에 굴삭되는 토사 및 암반은 토사호퍼(90)을 거쳐 컨베어(91,92)에 적재되어 운반 대차(94)로 상차되어서 수직 전진갱(101)으로 배출된다.Therefore, the soil and rock excavated by the excavator 40 are loaded on the conveyors 91 and 92 via the soil hopper 90 and are loaded onto the transport trolley 94 and discharged to the vertical forward shaft 101.

그리고, 운반대차(94)는 수직 전진갱(101)에서 크래인 등의 수단을 통해 수직 전진갱 외부로 배출된다.Then, the carriage trolley 94 is discharged from the vertical forward shaft 101 to the outside of the vertical forward shaft through means such as crane.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 터널 굴착장치에 의한 터널 굴착을 설명한다.The tunnel excavation by the tunnel excavation device according to the present invention having such a configuration will be described.

먼저, 제 9 도를 참조하면, 터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 수직 도달갱(102)을 형성하고, 수직 전진갱의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치한다.First, referring to FIG. 9, vertical ground excavation is performed to vertically drill the ground 100 to construct a tunnel at a predetermined depth to form a vertical forward shaft 101 and a vertical reach shaft 102, and to support one side wall of the vertical forward shaft. Install the reaction wall (10).

그리고, 수직 전진갱(101)내부에 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설치하고, 선추진용 유압 실린더(33)의 구동축(34)을 버팀 반력벽(10)에 지지시킨 상태에서 작동시켜 선추진 프레임(30)의 선단 슈(31)를 최초로 수직 전진갱(101)에 대해 수평방향으로 압입시킨다.Then, the tunnel excavation device according to the present invention is installed in the vertical forward shaft 101, and the drive shaft 34 of the linear propulsion hydraulic cylinder 33 is operated in a state supported by the support reaction force wall 10, and the linear propulsion frame The tip shoe 31 of 30 is first pressed in the horizontal direction with respect to the vertical forward shaft 101.

선단슈(31)가 지중 내부로 압입되면서 일정 거리 이동되면 제 10 도에 도시된 바와 같이, 선추진용 유압 실린더의 구동축(34)을 지지하는 버팀 스페이서(95)를 설치하여 계속적으로 압입시키고, 선추진 프레임(30)이 전부 지중 내부로 압입되면 버팀 스페이서(95)를 해체한 다음, 제 11 도 및 제 12 도에 도시된 바와 같이, 터널 구조물(20)을 압입시키는 압입 추진용 유압 실린더(11)를 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치한다.When the tip shoe 31 is pressed into the ground and moved for a predetermined distance, as shown in FIG. 10, a support spacer 95 for supporting the drive shaft 34 of the hydraulic cylinder for linear propulsion is installed and continuously press-fitted. When the propulsion frame 30 is fully pressurized into the underground, the support spacer 95 is dismantled, and then, as shown in FIGS. 11 and 12, the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 press-fits the tunnel structure 20. ) To be supported on the bracing reaction wall (10).

이 상태에서 압입 추진용 유압 실린더(11)의 구동축(12) 선단과 선추진 프레임(30)의 후단 사이에 터널 구조물(20)을 위치시키고, 압입 추진용 유압 잭 실린더의 구동축(12)을 구동축 고정브라켓(13)으로 고정시킨다.In this state, the tunnel structure 20 is positioned between the front end of the drive shaft 12 of the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 and the rear end of the sun propulsion frame 30, and the drive shaft 12 of the pressurized propulsion hydraulic jack cylinder is driven. Fix it with the fixing bracket (13).

또한, 선추진용 유압 실린더(33)의 구동축(34)은 터널 구조물(20)의 선단에 설치된 지지형강(36)에 고정브라켓(35)으로 고정설치되어 지지된다.In addition, the drive shaft 34 of the line propulsion hydraulic cylinder 33 is fixedly supported by a fixing bracket 35 on the support steel 36 installed at the tip of the tunnel structure 20.

이 상태에서 굴삭기(40)를 통해 선추진 프레임(30)내부의 토사를 모두 굴착하고, 굴착된 토사는 컨베어(91,92)를 통해 이송되면서 운받대차(94)에 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송되어 외부로 모두 배출시킨다.In this state, the excavation of all the soil inside the line propulsion frame 30 through the excavator 40, the excavated soil is transported through the conveyor (91,92) while being loaded on the carriage carriage 94, the vertical forward shaft 101 It is transferred to) and discharged to the outside.

그리고, 선추진 프레임(30)에 설치된 선추진용 유압 실린더(33)가 재가동하여 선추진 프레임(30)을 지중 내부로 구동축(34)의 구동거리만큼 밀어 넣어 토사의 붕괴를방지하여 터널 구축 공간을 확보하고, 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)는 터널 구조물(20)을 선추진 프레임(30)이 전진한 거리만큼 지중 내부로 밀어 넣는다.Then, the line propulsion hydraulic cylinder 33 installed in the line propulsion frame 30 is restarted to push the line propulsion frame 30 into the ground by the driving distance of the drive shaft 34 to prevent the collapse of soil and to build a tunnel construction space. Secured, the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 installed in the vertical forward shaft 101 pushes the tunnel structure 20 into the ground by the distance the line propulsion frame 30 is advanced.

이때, 굴삭기(40)의 굴삭부(48)는 버킷(bucket)(48a)을 사용하여 선추진 프레임(30)내부의 토사를 굴착하고, 굴착된 토사는 컨베어(91,92)를 통해 이송되어 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)외부로 배출된다.At this time, the excavation portion 48 of the excavator 40 excavates the earth and sand inside the line thrust frame 30 using a bucket (48a), the excavated soil is conveyed through the conveyor (91,92) The vehicle is loaded onto the transport trolley 94 and discharged outside the vertical forward shaft 101.

이와 같이, 선추진 프레임(30)을 선추진용 유압 실린더(33)으로 먼저 지중 내부로 굴진시키고, 굴진된 거리만큼 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 압입되며, 굴진된 선추진 프레임(30) 내부의 굴착공간 토사를 굴삭기(40)로 굴삭하여 컨베어(91,92)를 통해 수직 전진갱(101) 외부로 배출시키면서 터널 구조물(20)을 연속적으로 형성하는 과정을 반복하여 일정 거리의 터널 구조물을 형성한다.In this manner, the line propulsion frame 30 is first excavated into the underground by the line propulsion hydraulic cylinder 33, and the tunnel structure 20 is press-fitted by the press-fitting propulsion hydraulic cylinder 11 by the excavated distance, and excavated. The excavation space excavation in the line propulsion frame 30 is excavated with an excavator 40, and the tunnel structure 20 is continuously formed while discharging to the outside of the vertical forward shaft 101 through the conveyors 91 and 92. To form a tunnel structure at a distance.

그리고, 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 암반 보링기(60)을 작동시킨다.In addition, when the property of the ground changes from the soil layer to the rock layer in the process of drilling the line propulsion frame 30, the rock boring machine 60 is operated.

먼저, 제 4, 5 도를 참조하면, 선단슈(31)의 드릴 로드 가이드 관(81)내부로 드릴 구동부(63)에 일측이 고정된 드릴 로드(62)의 타측을 밀어 넣어 암반과 드릴로드의 드릴 빗드(61)가 서로 접촉되게 한다.First, referring to FIGS. 4 and 5, the other side of the drill rod 62 having one side fixed to the drill drive unit 63 into the drill rod guide tube 81 of the tip shoe 31 is pushed into the rock and the drill rod. The drill bead 61 is in contact with each other.

이 상태에서 드릴 구동부(63)가 회전하면 드릴 빗드(61)는 암반을 굴착하여 굴착공(B)을 형성하고, 드릴 구동부 이송용 유압 실린더(64)에 의해 드릴 구동부(63)는 직선 운동하면서 드릴 로드(61)를 암반 내부로 계속적으로 밀어 넣어일정한 길이를 갖는 굴착공을 형성한다.In this state, when the drill drive unit 63 rotates, the drill bead 61 excavates the rock to form an excavation hole B. The drill drive unit 63 linearly moves by the hydraulic cylinder 64 for transporting the drill drive unit. The drill rod 61 is continuously pushed into the rock to form an excavation hole having a predetermined length.

굴착공이 형성되면 드릴 구동부(63)는 역방향으로 이동하여 드릴 로드(61)를 굴착공(B)에서 빼내며, 동시에 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 구동하여 드릴 본체(67)는 가이드 레일(70-1,2)을 따라 일정한 거리 슬라이딩된다.When the excavation hole is formed, the drill driving unit 63 moves in the reverse direction to remove the drill rod 61 from the excavation hole B. At the same time, the sliding hydraulic cylinder 74 is driven to drive the drill body 67 to the guide rail 70. Sliding a certain distance along -1,2).

이 상태에서 제 6a 도에 도시된 바와 같이, 드릴본체(67)는 계속적으로 슬라이딩하면서 상기의 과정을 반복하여 굴착공(B)을 선단슈(31)내부 외주를 따라 연속적으로 형성한다.In this state, as shown in FIG. 6A, the drill body 67 continuously slides the drill body 67 to continuously form the excavation hole B along the inner circumference of the tip shoe 31.

그리고, 슬라이딩용 유압 실린더(74)의 구동축(75) 구동거리 이상되는 암반층 전단면(A)에 굴착공(B)을 형성하기 위해서는 가이드 레일(70-1,2)에 고정된 횡지지 고정브라켓(76)의 고정핀(77)을 풀러 드릴 본체(67)를 소정거리 슬라이딩시킨 후, 다시 고정핀(77)으로 횡지지 고정브라켓(76)을 고정시켜 다수개의 굴착공을 연속적으로 형성한다.And, in order to form the excavation hole (B) in the rock layer front end surface (A) of the drive shaft 75 of the sliding hydraulic cylinder (74) or more the driving distance of the lateral support fixing bracket fixed to the guide rails (70-1, 2) After loosening the fixing pin 77 of 76 and sliding the drill body 67 by a predetermined distance, the fixing pin 77 is fixed to the lateral support fixing bracket 76 again to form a plurality of excavation holes continuously.

이때, 굴착공(B)은 선단슈(31)의 굴진 방향에 대략 5 내지 7 ° 정도의 기울기로 상방향으로 굴착된다.At this time, the excavation hole (B) is excavated in an upward direction with an inclination of about 5 to 7 ° to the excavation direction of the tip shoe 31.

그리고, 선단슈(31)의 내부 외주를 따라 다수개의 굴착공(B)이 형성되면 굴착공 내부에 공기압으로 암반을 파쇄하는 공압 해머(82) 등으로 굴착공을 파쇄하고, 굴삭기의 링크부(48)에 브레카(48b)또는 커터 로더(48c)를 장착시켜 암반층 전단면(A)을 마무리 한다.Then, when a plurality of excavation holes (B) are formed along the inner circumference of the tip shoe 31, the excavation holes are crushed by pneumatic hammers 82 or the like that fracture the rock by air pressure in the excavation holes, and the link portion of the excavator ( The Breca 48b or the cutter loader 48c is attached to 48 to finish the rock layer shear surface A.

그리고, 굴착된 암반은 토사 호퍼(90)로 유입되면서 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)외부로 배출된다.Then, the excavated rock is introduced into the earth and sand hopper 90 and is loaded onto the transport trolley 94 through the conveyors 91 and 92 and discharged outside the vertical forward shaft 101.

그리고, 제 6b 도에 도시된 바와 같이, 터널의 구경이 대구경인 경우에는 가이드 레일(70-1,2)에 수평방향으로 수평 가이드 레일(79-1,2)을 고정 클램프(80)로 설치하고, 암반 보링기(60)을 거치시켜 암반층 전단면(A)에 수평방향으로 다수개의 굴착공(B)을 형성한다.And, as shown in Figure 6b, when the diameter of the tunnel is a large diameter, the horizontal guide rails (79-1, 2) in the horizontal direction to the guide rails (70-1, 2) is installed as a fixed clamp 80 And, through the rock boring machine 60 to form a plurality of drilling holes (B) in the horizontal direction on the rock layer shear surface (A).

그리하여 암반이 모두 파쇄되면 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 굴착공에 의해 굴착된 거리만큼 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는다.Thus, when all the rocks are broken, the linear propulsion hydraulic cylinder 33 is operated to push the linear propulsion frame 30 by the distance excavated by the excavation hole.

그리고, 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 압입 추진용 유압 실린더(11)는 새로운 터널 구조물을 지중 내부로 계속적으로 압입시키고, 다시 드릴 로드(62)에 의한 굴착공 형성을 상기의 과정을 반복하여 암반에 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 암반층이 끝나는 지점까지 형성하게 된다.Then, the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11 continuously presses the new tunnel structure into the ground by the distance traveled by the line propulsion frame 30, and again forms the excavation hole by the drill rod 62. Repeatedly secure the tunnel excavation space in the rock, and continue to press the tunnel structure to form the end of the rock layer.

그리고, 그 이후의 터널 굴착과정은 상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 제 13 도에 도시된 바와같이, 선추진 프레임(30)이 도달 전진갱(102)까지 도달하도록 하여 터널을 형성하게 된다.Then, the tunnel excavation process thereafter repeats the soil excavation process and the rock excavation process, as shown in FIG. 13, so that the line propulsion frame 30 reaches the reaching forward shaft 102 to form a tunnel. Done.

상기에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널굴착방법은 시공하고자 하는 위치에 터널 구조물을 토사층 또는 암반층에 상관없이 시공할 수 있다.As described above, the tunnel excavation device and the tunnel excavation method according to the present invention can be constructed irrespective of the soil layer or the rock layer at the position to be constructed.

즉, 터널 길이 및 지층의 구조에 상관없이 계속적으로 터널을 형성할 수 있으며, 다양한 형태의 터널 구조물을 지중에 구축할 수 있게 된다.That is, the tunnel can be continuously formed regardless of the tunnel length and the structure of the strata, and various types of tunnel structures can be constructed in the ground.

Claims (14)

토사층과 암반층 지중에 관계없이 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치로서,As a tunnel rig that can be used to construct tunnel structures regardless of soil and rock layers, 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지되어서 터널 구조물을 상기 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단(11 내지 13)과;It is supported by the support reaction wall 10 installed on the lower one side wall of the vertical forward shaft 101 vertically excavated to a certain depth on the ground 100 to push the tunnel structure into the ground in the horizontal direction of the vertical forward shaft 101. Indentation propulsion means (11 to 13) for exerting a force so as to exert force; 상기 압입 추진수단에 의해 밀어 넣어지는 상기 터널 구조물(20)의 선단에 설치되어 상기 지중 내부로 밀어 넣어지면서 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱(102)까지 터널 굴착공간을 먼저 형성하는 선추진 프레임(30)과;The tunnel excavation space is first installed in the tip of the tunnel structure 20 that is pushed by the press-propelled propulsion means and is pushed into the underground to the vertical reach shaft 102 vertically excavated to a predetermined depth from the ground 100. A line propulsion frame 30 to form; 상기 선추진 프레임(30)의 후단 내벽면에 고정 설치되며 상기 압입 추진수단에 의해 가압되는 터널 구조물에 구동축(34)이 지지된 상태에서 작동하여서 상기 선추진 프레임을 상기 지중 내부로 밀어 넣는 선추진 유압 실린더(33)와;The line propulsion is fixed to the rear inner wall surface of the line propulsion frame 30 and operates while the drive shaft 34 is supported in the tunnel structure pressurized by the press-propelling propulsion means to push the line propulsion frame into the underground. A hydraulic cylinder 33; 상기 선추진 프레임(30)의 내부 저면에 설치되어서 상기 선추진 프레임(30)에 의해 형성된 상기 터널 굴착공간내부의 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭기(40)와;An excavator (40) installed on an inner bottom of the line propulsion frame (30) to excavate soil or rock in the tunnel excavation space formed by the line propulsion frame (30); 상기 선추진 프레임(30)의 내벽면에 설치되어 상기 선추진 프레임의 내주를 따라 횡방향으로 회전하면서 상기 터널 굴착공간 내부의 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 암반 보링기(60)와;The rock is installed on the inner wall surface of the line propulsion frame 30 to form a plurality of excavation holes (B) in the rock layer shearing surface (A) inside the tunnel excavation space while rotating in the transverse direction along the inner circumference of the line propulsion frame Boring machine 60; 상기 암반 보링기(60)에 의해 형성된 상기 다수개의 굴착공(B)을 파쇄하는 유압 해머(82)와;A hydraulic hammer (82) for crushing the plurality of excavation holes (B) formed by the rock boring machine (60); 상기 유압 해머(82)에 의해 파쇄되며 상기 굴삭기(40)에 의해 굴삭된 상기 토사 및 암반을 상기 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 이송수단과;Transfer means for crushing by the hydraulic hammer (82) and transferring the soil and rock excavated by the excavator (40) to the vertical forward shaft (101); 상기 굴삭기(40), 암반 보링기(60)와 유압해머(82)에 의해 굴착된 상기 터널 굴착공간으로 상기 압입추진수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물(20)로 이루어진 터널 굴착장치.The tunnel 40 is made up of a plurality of tunnel structures 20 which are continuously pressed into the tunnel excavation space excavated by the excavator 40, the rock boring machine 60 and the hydraulic hammer 82 to form a tunnel. Tunnel Excavator. 삭제delete 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 선추진 프레임(30)은 내부가 빈 파이프 형태의 폼(32)과;The line propulsion frame 30 has a form 32 in the form of a hollow pipe; 상기 폼(32)의 선단에 설치된 다수개의 방향 조정용 유압 실린더(37)와;A plurality of directional hydraulic cylinders 37 installed at the front end of the foam 32; 상기 방향 조정용 유압 실린더(37)의 구동축(38)이 고정 설치되어 상기 구동축(38)의 작동에 따라 상기 지중 내부로 추진되는 선단슈(31)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.Tunnel excavation device, characterized in that the drive shaft 38 of the directional hydraulic cylinder (37) is fixedly installed to be propelled into the ground in accordance with the operation of the drive shaft (38). 청구항 1 또는 3 에 있어서,The method according to claim 1 or 3, 상기 선추진 프레임(30)의 단면 형태는 상기 터널 구조물의 형태에 따라 원형, 사각형, 아치형, 반아치형으로 형성되는 것이 특징인 터널 굴착장치.Cross-sectional shape of the line propulsion frame 30 is a tunnel excavation device, characterized in that formed in a circular, square, arched, half-arch shape according to the shape of the tunnel structure. 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 굴삭기(40)는 상기 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와;The excavator 40 has two rows of 'c'-shaped rails 41-1 and 2 installed on the form inner bottom 32b of the line propulsion frame, and is mutually connected to the' c'-shaped rails 41-1 and 2. A first support 43 having two rows of interlocking 'c'-shaped rails 42-1 and 2 installed on the bottom surface thereof; 상기 제 1 지지대(43)상단에 제 1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와;A second support 44 installed at an upper end of the first support 43 so as to interlock with the first support in a transverse direction in a wedge shape, and moving left and right by a predetermined distance in the horizontal direction of the first support 43; 상기 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와;A main body 45 installed at an upper end of the second support 44 and rotating 360 ° and moving left and right and backward; 상기 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와;A link portion formed by continuously connecting a plurality of links 46-2 and 3 to a link 46-1 having one end fixed to the main body 45; 상기 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)를 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와;A plurality of hydraulic cylinders 46-1, 2, 3, 4 connected to the plurality of links 46-1, 2, 3, respectively, to drive the links 46-1, 2, 3 two-axis by hydraulic pressure; Wow; 상기 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.Tunnel excavation device, characterized in that the excavation portion 48 is installed in the end link (46-3) of the link portion to excavate soil or rock. 청구항 5 에 있어서,The method according to claim 5, 상기 제 1 지지대(43)에는 구동축(50)이 상기 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치된 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 용접 등의 방법으로 고정 설치되어서, 상기 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 상기 구동축(50)이 상기 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시키는 것이 특징인 터널 굴착장치.In the first support 43, a drive shaft 50 is fixed to the lower surface of the second support 44, the left and right transfer hydraulic cylinder 49 is fixedly installed by welding or the like, so that the left and right transfer hydraulic cylinder ( 49) is operated, the tunnel drilling device, characterized in that the drive shaft (50) by pushing the second support (44) to move a predetermined interval from side to side. 청구항 5 에 있어서,The method according to claim 5, 상기 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에는 구동축(52)이 상기 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치된 전후진용 유압 실린더(51)가 용접 등의 방법으로 고정설치되어서, 상기 전후진용 유압실린더(51)가 작동하면, 상기 구동축(52)이 상기 제 1 지지대(43)를 밀어 전후진시키는 것이 특징인 터널 굴착장치.On the inner surface of the 'c' shaped guide rails 41-1 and 41-1, which are installed in two rows on the foam inner bottom surface 32b of the line propulsion frame, a driving shaft 52 has a 'c' shaped guide of the first support 43. When the forward and backward hydraulic cylinder 51 fixed to the lower surface of the rails 42-1 and 42-2 is fixedly installed by welding or the like, and the forward and backward hydraulic cylinder 51 is operated, the drive shaft 52 is Tunnel excavation device characterized in that the first support 43 to push forward and backward. 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 암반 보링기(60)는 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와;The rock boring machine 60 includes a drill rod 62 having a drill bead 61 formed at one side thereof; 상기 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 상기 드릴 로드(62)를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와;A drill driving unit 63 fixing the other side of the drill rod 62 and rotating the drill rod 62 at high speed; 상기 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 상기 드릴 빗드(61)가 계속 추진되도록 구동축(65)이 상기 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 상단에 설치되며, 상기 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.The hydraulic drive 64 for the drive shaft 65 is fixed to the drill drive unit 63 so that the drill bead 61 continues to be propelled into the rock by linearly moving the drill drive unit 63. Tunnel excavation device, characterized in that consisting of a drill body 67 is installed at the bottom of the rod clamp 66 to fix the left and right flow during the rotation of the drill rod (62). 청구항 8 에 있어서,The method according to claim 8, 상기 드릴 본체(67)는 상기 선추진 프레임(30)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 이열 설치된 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)이 상단에 설치되어서 상기 가이드 레일(70-1,2)에 거치되는 것이 특징인 터널 굴착장치.The drill body 67 is in contact with the rail surface 71 of the guide rails (70-1, 2) installed in two rows of H-beam steel in the same shape as the inner circumference of the line propulsion frame (30) 73 Tunnel excavation device characterized in that the sliding pin (73) having a) is mounted on the guide rail (70-1,2). 청구항 9 에 있어서,The method according to claim 9, 상기 드릴 본체(67) 상단에는 횡방향으로 설치되어서 상기 드릴본체의 슬라이딩핀(93)이 상기 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩되도록 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 설치되며,A hydraulic cylinder 74 for sliding is installed at the upper end of the drill body 67 so that the sliding pin 93 of the drill body slides along the rail surface 71 of the guide rail. 상기 슬라이딩용 유압 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 상기 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된 것이 특징인 터널 굴착장치.Tunnel excavation device, characterized in that the transverse rotation support bracket (76) for supporting the drive shaft (75) of the sliding hydraulic cylinder is installed to be removable with a fixing pin (77) across the guide rail (70-1, 2). 청구항 9 또는 10 에 있어서,The method according to claim 9 or 10, 상기 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79-1,2)이 더 설치되어서 상기 드릴 본체(67)가 상기 수평 가이드 레일(79-1,2)에 거치되도록 하는 것이 특징인 터널 굴착장치.In the horizontal direction of the guide rails (70-1, 2), the horizontal guide rails (79-1, 2) are further installed by coupling means such as the fixed clamp (80), so that the drill body (67) is the horizontal guide rail ( Tunnel rig characterized in that it is mounted on 79-1,2). 청구항 9 에 있어서,The method according to claim 9, 상기 가이드 레일들은 설치 및 해체가 용이하도록 축소/확대용 잭 클램프로 상호 결합시켜 설치 하는 것이 특징인 터널 굴착장치.The guide rails are tunnel excavation device characterized in that the installation is coupled to each other by a reduction / expansion jack clamp for easy installation and disassembly. 청구항 1 에 있어서,The method according to claim 1, 상기 이송수단은 상기 선추진 프레임의 선단슈(31) 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와;The conveying means is a front end shoe (31) of the front propulsion frame, that is, the earth surface hopper (90) of the front end surface (A), the bottom of the soil layer or rock layer to be excavated; 상기 토사 호퍼(90) 내부에서 상기 선추진 프레임의 폼(32) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와;A conveyor (91,92) installed in two stages to horizontally and inclinedly move the infiltrated soil and rock, which are installed to the rear end position of the form 32 of the line propulsion frame within the soil hopper 90; 상기 2 단 컨베어(91,92)로 이송되는 상기 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와;A transport trolley 94 on which the soil and rock transferred to the two-stage conveyors 91 and 92 are loaded; 상기 운반대차(94)를 상기 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 상기 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.Tunnel excavation, characterized in that it consists of a transport trolley rail 93 installed in two rows from the tunnel structure bottom surface 20a to the vertical forward shaft bottom 101a so as to transport the transport cart 94 to the vertical forward shaft 101. Device. 터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 도달갱(102)을 형성하고, 상기 수직 전진갱(101)의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치하는 단계와;A vertical excavation shaft 101 and a reaching shaft 102 are formed by vertical excavation of the ground 100 to be installed in a tunnel at a predetermined depth, and a supporting reaction force wall 10 is formed on one side wall of the vertical advance shaft 101. Installing; 상기 수직 전진갱(101)내부에 터널 굴착수단을 설치하는 단계와;Installing tunnel excavation means in the vertical forward shaft (101); 상기 터널 굴착수단의 선추진 프레임에 설치되어서 상기 버팀 반력벽에 지지된 선추진용 유압 실린더(33)를 작동시켜 상기 선추진 프레임(30)을 최초로 상기 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 압입시켜 터널 구축공간을 형성하는 단계와;Installed in the line propulsion frame of the tunnel excavating means to operate the line propulsion hydraulic cylinder 33 supported on the support reaction wall, the line propulsion frame 30 first underground in the horizontal direction of the vertical forward shaft 101 Pressing to form a tunnel building space; 상기 선추진 프레임이 상기 지중 내부로 모두 압입되면 상기 터널 굴착공간으로 압입될 터널 구조물(20)이 상기 선추진용 유압 실린더(33)를 지지하도록 상기 수직 전진갱(101)내부에 위치시키는 단계와;Placing the tunnel structure (20) to be press-fitted into the tunnel excavation space when the line propulsion frame is press-fitted into the underground; 상기 터널 구조물(20)을 연속적으로 상기 터널 굴착공간으로 압입시키도록 압입 추진용 유압 실린더(11)를 상기 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치하는 단계와;Installing the hydraulic propulsion cylinder for press propulsion to be supported by the support reaction wall (10) so as to continuously press the tunnel structure (20) into the tunnel excavation space; 상기 터널 굴착공간 내부의 토사를 상기 선추진 프레임(30)내에 설치된 굴삭기(40)로 굴삭하고, 굴삭된 토사를 컨베어(91,92)로 이송시켜 운반대차(94)에 실어 상기 수직 전진갱(101)으로 이동시켜 배출하는 단계와;The earth and sand inside the tunnel excavation space is excavated by an excavator 40 installed in the line propulsion frame 30, and the excavated earth and sand are transported to the conveyors 91 and 92 and loaded on the transport trolley 94 to the vertical forward shaft ( Moving to discharge 101); 상기 선추진 프레임(30)내부의 토사가 모두 굴착되면 상기 선추진용 유압 실린더(33)를 재작동시켜 상기 선추진 프레임(30)을 밀어 넣어 토사의 붕괴를 방지하여 터널 구축공간을 형성하는 단계와;When all the soil inside the line propulsion frame 30 is excavated, restarting the line propulsion hydraulic cylinder 33 to push the line prop frame 30 to prevent the collapse of the soil to form a tunnel construction space; ; 상기 선추진 프레임(30)이 상기 터널 구축공간을 형성하면서 밀어 넣어지면 상기 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)가 상기 터널 구조물(20)을 밀어 넣는 단계와;Pushing the tunnel structure (20) by a pressurized propulsion hydraulic cylinder (11) installed in the vertical forward shaft (101) when the line propulsion frame (30) is pushed while forming the tunnel construction space; 상기 선추진 프레임(30)의 선추진과 상기 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의한 상기 터널 구조물 압입과정을 반복하여 상기 지중에 연속적으로 터널 구조물(20)을 형성하고, 상기 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 상기 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 상기 선추진 프레임(30) 내에 설치된 암반 보링기(60)를 횡방향 회전 및 수평방향 이동시키는 단계와;The tunnel structure 20 is continuously formed in the ground by repeating the line propulsion of the line propulsion frame 30 and the tunnel structure indentation process by the pressurized propulsion hydraulic cylinder 11, and the line propulsion frame 30. Translating and horizontally moving the rock boring machine (60) installed in the line propulsion frame (30) when the property of the ground changes from the soil layer to the rock layer in the course of drilling); 상기 횡방향 회전 및 수평 방향 이동되는 암반 보링기(60)를 통해 상기 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 단계와;Forming a plurality of excavation holes (B) in the rock layer shear surface (A) through the rock boring machine (60) which is horizontally rotated and horizontally moved; 상기 다수개의 굴착공(B)을 유압 해머(82)또는 상기 굴삭기(40)로 파쇄시키는 단계와;Crushing the plurality of drilling holes (B) with a hydraulic hammer (82) or the excavator (40); 상기의 파쇄과정에서 굴착된 암반을 상기 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 단계와;Loading the rock excavated in the crushing process into a transport trolley (94) through the conveyors (91,92) and discharging it to the vertical forward shaft (101) to discharge it to the outside; 상기 암반이 모두 파쇄되면 상기 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 상기 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는 단계와;Pushing all the rock propulsion frames (30) to operate the ship propulsion hydraulic cylinder (33) when all the rocks are broken; 상기 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 상기 압입 추진용 유압 실린더(11)로 상기 터널 구조물(20)을 지중 내부로 압입시키며, 상기 암반 보링기(60)로 상기 굴착공을 형성하는 과정을 반복하여 상기 암반에 터널 굴착공간을 확보하면서 연속적으로 상기 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 상기 암반층이 끝나는 지점까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어져,A process of press-fitting the tunnel structure 20 into the ground by the push-in propulsion hydraulic cylinder 11 by the distance traveled by the line propulsion frame 30, and forming the excavation hole with the rock boring machine 60 Repeating the step of forming a tunnel drilling space in the rock while continuously indenting the tunnel structure to form a point to the end of the rock layer, 상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 상기 선추진 프레임(30)을 상기 수직 전진갱에서 도달 전진갱(102)까지 도달시키면서 터널을 형성하는 터널 굴착방법.Repeating the soil excavation process and rock excavation process to form a tunnel while reaching the line propulsion frame (30) from the vertical forward shaft to the reaching forward shaft (102).
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