KR100893795B1 - 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링 - Google Patents

Abstract

본 발명은 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링에 관한 것으로, 쉴드공법과 세미쉴드공법이 동시에 적용되는 복합 세미쉴드공법에서 추진관과 세그멘트의 사이에 장착되어 세미쉴드용 실린더에 의해 전진하는 이송관으로부터 가해지는 힘을 균등하게 배분함으로써 세그멘트의 파손과 쉴드머신 등의 파손을 방지하고, 균등한 힘에 의해 쉴드머신이 계획된 경로로 진행할 수 있도록 하는 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 복합 세미쉴드공법에서 추진관과 세그멘트의 사이에 설치되어 추진관으로부터의 추진력을 세그멘트에 균일하게 작용시키도록 하는 어뎁터 링을 구성함에 있어서, 추진관의 선단부에 끼워져 고정되는 원통관; 상기 원통관의 내측면에 원통관의 길이 방향으로 고정 설치되고 유압라인이 서로 연결되게 설치된 다수개의 가압 실린더; 일측면이 상기 가압 실린더의 로드에 접촉되고, 타측면이 세그멘트에 접촉되게 원통관의 내부에 삽입설치된 가압링;을 포함하여 구성된 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링이 제공된다.

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Description

복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링{Adapter ring for dual excavating method}

본 발명은 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링에 관한 것으로, 쉴드공법과 세미쉴드공법이 동시에 적용되는 복합 세미쉴드공법에서 추진관과 세그멘트의 사이에 장착되어 세미쉴드용 실린더에 의해 전진하는 이송관으로부터 가해지는 힘을 균등하게 배분함으로써 세그멘트의 파손과 쉴드머신 등의 파손을 방지하고, 균등한 힘에 의해 쉴드머신이 계획된 경로로 진행할 수 있도록 하는 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링에 관한 것이다.

[문헌 1] 한국 실용신안등록 제0217031호, 2001.01.05

지하철이나 도시기반시설인 상하수도나 전기통신선로의 공동구 등을 형성시키기 위한 공법으로, 쉴드공법과 세미쉴드 공법 및 이를 혼용한 복합 세미쉴드공법이 있다.

쉴드공법은 커터헤드(cutter head)를 회전시키면서 지중으로 진행하여 터널을 굴착하는 공법이다. 쉴드공법은 쉴드머신을 구성하는 본체에 설치된 쉴드용 실린더의 신장으로 전진하고, 후부에 형성된 공간부에 세그먼트를 반복해 설치하여 터널을 만들어 가는 방식이다. 즉, 후방의 세그멘트를 쉴드용 실린더가 밀어 추진하게 된다.

이와 같은 쉴드공법은 쉴드머신을 전진시키는 쉴드용 실린더가 쉴드머신의 후부에서 함께 전진하기 때문에 지중에서 방향 수정이 용이하여 곡률반경이 작은 급곡선 구간도 굴착이 가능한 장점을 가진다.

세미쉴드공법은 쉴드머신을 수직구에 고정되어 있는 후단의 세미쉴드용 실린더로 밀어서 추진시키고, 다시 후진된 세미쉴드용 실린더와의 사이에 추진관을 설치하여 세미쉴드용 실린더로 밀어서 쉴드머신과 추진관이 함께 전진하도록 하는 반복 공정으로 굴착하는 공법으로서, 쉴드공법에 비해 굴진속도가 빠르고 초기 굴진 공정이 단순하여 단거리인 경우에는 공기를 단축할 수 있다.

복합 세미쉴드공법은 상기의 각 공법들의 장점만을 이용한 것으로, 장거리 구간이나 급곡선 구간의 터널을 굴착할 수 있도록, 굴착 초기 및 직선구간에서는 세미쉴드공법으로 굴착을 행하고, 급곡선 구간 또는 장거리 구간 후반부에서는 쉴드공법을 행하여, 종래의 쉴드공법 적용 시 초기단계에서 수반되는 공정을 제거하고 장거리 구간 및 급곡선 구간등의 다양한 조건에서도 굴착 가능하도록 하여 종래의 터널굴착공법으로 굴착하지 못한 문제점을 극복하게 된다.

그러나 복합 세미쉴드공법은 추진관과 세그멘트를 동시에 이용하여 추진을 얻기 때문에, 추진관을 이용하여 추진할 경우 큰 힘이 쉴드머신에 작용하게 되어 본체의 파손이 우려된다.

즉, 쉴드공법의 경우는 후방에 세그멘트를 설치하고, 본체에 설치된 다수개의 쉴드용 실린더를 이용하여 후방의 세그멘트를 밀어 추진하므로 비교적 적은 힘으로 추진하게 된다. 그러나 세미쉴드공법의 경우는 쉴드머신과 다수개의 추진관을 최후방의 큰 용량의 세미쉴드용 실린더로 밀어 추진하게 되므로 비교적 큰 힘이 쉴드머신의 본체에 작용하게 된다. 따라서 세미쉴드공법의 경우 본체 내부의 쉴드용 실린더와 세그멘트를 사용하지 않기 때문에 큰 힘에 견딜 수 있는 본체의 구조를 가지게 구성할 수 있다.

따라서 복합 세미쉴드공법의 경우는 본체에 설치된 다수개의 쉴드용 실린더로 후방의 세그멘트를 밀어 추진할 수 있는 쉴드공법에 적합한 구조를 가지고 있어야 하므로, 세미쉴드공법과 같은 큰 힘을 본체가 받을 수 없는 구조로 되어 있다.

이와 같이 복합 세미쉴드공법에서 세미쉴드공법을 적용하여 후방의 추진관을 밀어 추진력을 얻을 경우, 쉴드머신의 본체에 큰 힘이 가해지고, 이 때 쉴드공법을 위한 구조에 의해 큰 힘이 작용되는 부분에 파손이 일어날 우려가 있다. 특히 추진 관에 의해 가압되는 힘이 본체의 둘레를 따라 균일하게 작용하지 않고 특정 부분에 집중하중이 작용하는 경우 그 문제점이 크게 된다.

본 발명은 복합 세미쉴드공법에서 추진관으로부터 받는 큰 힘을 균일하게 쉴드머신의 본체에 작용될 수 있도록 하는 어뎁터 링을 제공한다. 즉, 복합 세미쉴드공법에서는 쉴드머신의 본체에 미리 한 세트의 세그멘트와 쉴드용 실린더가 장착된 상태로 추진되고, 상기 세그멘트의 후단에 추진관이 연결되어 추진관으로부터 세미쉴드 공법시 추진력을 받게 된다. 따라서 이 때 추진관으로부터 균일한 힘이 장착된 세그멘트에 분포될 수 있도록 힘을 균일하게 분산하는 구조를 가진 어뎁터 링을 제공함에 목적이 있다.

본 발명의 어뎁터 링을 사용함으로써 복합 세미쉴드공법의 활용도가 매우 높고, 특히 추진관으로 쉴드머신의 추진력을 얻는 경우에 추진관과 쉴드머신의 접촉부 전체에 걸쳐 균일한 힘이 작용됨으로써 쉴드머신의 파손이 방지되고 쉴드머신의 직진성이 향상된다.

본 발명은 복합 세미쉴드공법에서 추진관(1)과 세그멘트(2)의 사이에 설치되 어 추진관(1)으로부터의 추진력을 세그멘트(2)에 균일하게 작용시키도록 하는 어뎁터 링(100)에 관한 것이다.

본 발명에 의한 어뎁터 링(100)은 추진관(1)의 선단부에 끼워져 고정되는 원통관(3); 상기 원통관(3)의 내측면에 원통관(3)의 길이 방향으로 고정 설치되고 유압라인(4)이 서로 연결되게 설치된 다수개의 가압 실린더(5); 일측면이 상기 가압 실린더(5)의 로드에 접촉되고, 타측면이 세그멘트(2)에 접촉되게 원통관(3)의 내부에 삽입설치된 가압링(6);을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

그리고 상기의 가압링(6)은 다수개의 부분으로 등분되어 체결되어, 조립과 해체가 용이한 구조를 가진다.

또한 상기의 원통관(3)에는 다수개의 분사노즐(7)이 형성되어 활재를 분사하여 굴착시 추진 저항을 감소시키도록 구성할 수도 있다. 이 경우는 활재를 분사노즐(7)로 이송하는 관로가 별도로 설치됨은 당연하다.

이와 같은 본 발명의 어뎁터 링(100)은 도 1에 전체 사시도가 도시되어 있고, 도 2에 가압 실린더(5)가 서로 유압라인(4)에 의해 연결되어 상호 유기적으로 작동하는 관계가 도시되어 있으며, 도 3에 복합 세미쉴드공법 중 세미쉴드공법에 의해 굴착이 이루어지는 상태가 도시되어 있고, 도 4와 도 5에 추진관(1)과 쉴드머신(50) 간의 힘의 작용관계가 도시되어 있다.

본 발명은 복합 세미쉴드공법에 사용되는 것으로, 우선 도 2에 도시된 바와 같이 쉴드머신(50)은 후방의 추진관(1)에 의해 추진력을 얻어 전진하고, 추진관(1)들은 최후방에 설치된 세미쉴드용 실린더(8)에 의해 움직이게 된다. 따라서 세미쉴 드용 실린더(8)는 용량이 큰 것으로, 최전방의 추진관(1)의 단부에서는 큰 힘이 쉴드머신(50)에 작용하게 된다.

쉴드머신(50)은 커터헤드(9)와 커터헤드(9)를 작동시키는 장치가 설치된 본체(10)로 구성된다. 특히 복합 세미쉴드공법에서는 상기 본체(10)에 쉴드공법에 사용하기 위하여 쉴드용 실린더(11)와, 세그멘트(2)가 설치되어 있다. 따라서 추진관(1)으로 추진을 얻는 세미쉴드공법 이후에 세그멘트(2)와 쉴드용 실린더(11)에 의해 쉴드공법이 적용된다.

이와 같이 세미쉴드공법이 적용될 경우에는, 추진관(1)의 단부가 큰 힘으로 쉴드머신(50)을 가압하게 되는데, 복합 세미쉴드공법에 적용되는 쉴드머신(50)의 구조적 특징에 의하여 최전방의 추진관(1)의 단부는 세그멘트(2)와 접하게 된다.

따라서 본 발명은 최전방의 추진관(1)의 단부와 세그멘트(2)와의 사이에 어뎁터 링(100)을 설치하여, 추진관(1)과 세그멘트(2)의 접촉면 전체에 걸쳐 고른 압력이 전달되도록 하고 있다.

즉, 세미쉴드용 실린더(8)에 의해 전진하는 추진관(1)은 그 단부에 체결된 원통관(3)을 밀게 되고, 원통관(3)의 내부에 설치된 가압 실린더(5)와 함께 이동된다. 가압 실린더(5)의 단부에는 가압링(6)이 위치하고, 상기 가압링(6)은 세그멘트(2)에 접촉되어 있으므로, 결국 가압 실린더(5)가 세그멘트(2)를 밀어 이송시키게 된다.

이 때 가압링(6)은 도 2에 도시된 바와 같이 다수개의 가압 실린더(5)에 의해 힘이 균일하게 분산 작용된다. 즉, 다수개의 가압 실린더(5)는 유압라인(4)으로 서로 연결되어 있으므로, 추진관(1)의 편심된 힘이 어느 하나의 가압 실린더(5)에 과하게 작용하는 경우, 큰 힘이 걸린 가압 실린더(5)의 작동 유체는 유압라인(4)을 통하여 상대적으로 작은 압력이 걸리는 가압 실린더(5) 쪽으로 이동되게 된다.

따라서 가압링(6)에 접한 다수의 가압 실린더(5)의 로드는 힘의 균형이 이루어질 때까지 작동 유체의 이동이 이루어진 후 균형을 유지하게 되어, 일측 부분에만 국지적 큰 하중이나 충격 하중이 작용하더라도 유압라인(4)으로 연결된 다수개의 가압 실린더(5)의 작동에 의하여 균일하게 힘을 분산시키게 되어, 쉴드머신(50), 특히 본체(10)의 손상을 방지할 수 있게 된다.

상기의 가압링(6)은 원통관(3)의 내부에서 자유롭게 움직일 수 있는 정도로 설치되고, 도 1과 같이 다수개의 부분으로 나뉘어져 결합되는 구조로 되어 있어 설치와 해체가 용이하다.

그리고 본 발명의 원통관(3)에는 활재를 분사하는 다수개의 분사노즐(7)이 설치되고, 분사노즐(7)들을 연결하는 활재관로가 설치될 수도 있다. 즉, 굴착시 마찰을 저하시켜 굴착력을 향상시키기 위하여 활재를 분사할 수 있는데, 이 경우 본 발명이 활재 주입장치의 기능을 동시에 수행할 수도 있게 된다.

활재 및 활재장치는 배경기술에 언급된 [문헌 1]과 같이 공지 기술에 해당되는 사항이므로 본 발명에서는 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 어뎁터 링의 전체 사시도

도 2는 가압 실린더가 유압라인으로 서로 연결되어 상호 유기적으로 작동됨을 나타낸 상태도

도 3은 복합 세미쉴드공법 중 세미쉴드공법에 의해 굴착되는 상태도

도 4는 추진관과 쉴드머신 사이에 어뎁터 링이 설치된 상태도

도 5는 도 4의 부분 상세도

※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 추진관 2 : 세그멘트

3 : 원통관 4 : 유압라인

5 : 가압 실린더 6 : 가압링

7 : 분사노즐 8 : 세미쉴드용 실린더

9 : 커터헤드 10 : 본체

11 : 쉴드용 실린더 50 : 쉴드머신

100 : 어뎁터 링

Claims (2)

1. 복합 세미쉴드공법에서 추진관(1)과 세그멘트(2)의 사이에 설치되어 추진관(1)으로부터의 추진력을 세그멘트(2)에 균일하게 작용시키도록 하는 어뎁터 링(100)을 구성함에 있어서, 추진관(1)의 선단부에 끼워져 고정되는 원통관(3); 상기 원통관(3)의 내측면에 원통관(3)의 길이 방향으로 고정 설치되고 유압라인(4)이 서로 연결되게 설치된 다수개의 가압 실린더(5); 일측면이 상기 가압 실린더(5)의 로드에 접촉되고, 타측면이 세그멘트(2)에 접촉되게 원통관(3)의 내부에 삽입설치된 가압링(6);을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링.
2. 제 1항에 있어서, 가압링(6)은 다수개의 부분으로 등분되어 체결되어, 조립과 해체가 용이한 복합 세미쉴드공법용 어뎁터 링.

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