KR100900995B1

KR100900995B1 - 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치 및 이를이용한 지중터널굴착공법

Info

Publication number: KR100900995B1
Application number: KR1020070057558A
Authority: KR
Inventors: 박이태; 황경철
Original assignee: 주식회사 한국터널링
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2009-06-04
Also published as: KR20080109355A

Abstract

본 발명은 프론트 메서 플레이트, 보조 테일 메서 플레이트 및 테일 메서 플레이트가 힌지구조로 순차적으로 각각 연결된 메서 플레이트, 다수의 압입잭에 의하여 다수의 프론트 메서 플레이트와 그 양측이 연결된 프론트 프레임, 중간잭에 의하여 프론트 프레임과 힌지구조로 연결된 테일 프레임을 포함하여 구성된 메서실드 굴착장치에 있어서, 상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트의 연결부에 굴곡 각도를 조절할 수 있도록 양단이 힌지구조인 길이조절수단을 더 설치하여 연결함으로써 간단하게 메서실드 굴착장치의 굴곡상태를 조절할 수 있도록 한 메서실드 굴착장치 및 이를 이용하여 직선 구간 및 곡선 구간의 지중터널을 굴착할 수 있는 지중터널 굴착공법에 관한 것이다.

메서실드, 지중터널, 메서 플레이트

Description

곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치 및 이를 이용한 지중터널굴착공법{MESSER SHIELD EXCAVATOR APPARATUS FOR CURVED TUNNEL EXCAVATION AND EXCAVATION METHOD USING THE SAME}

도 1는 종래의 메서실드공법을 이용한 지중터널의 굴착시공도를 도시한 것이다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 종래의 메서실드 굴착장치를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치의 사시도를 도시한 것이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치의 평면도를 도시한 것이다.

도 5는 본 발명에 적용된 길이조절수단의 실시예를 도시한 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치의 곡선부 시공시의 평면도를 도시한 것이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 프론트 프레임 11 : 테일 프레임

12 : 중간잭 13 : 프론트 메서 플레이트

14 : 테일 메서 플레이트 15 : 압입잭

19 : 보조 테일 메서 플레이트 22,23,24 : 힌지 연결부

30 : 길이조절수단 31 : 결합볼트

32 : 소켓홀 33 : 관통홀

34 : 소켓 35 : 아이볼트

본 발명은 지중터널 굴착공법에 사용되는 메서 플레이트를 이용한 매서실드 굴착장치 및 이를 이용한 지중터널 굴착공법에 관한 것이다.

여기서 메서(messer)란 메스(mess), 즉 나이프(knife)를 의미하는바, 메서실드공법은 막장굴착과 토류판 및 지보재 설치 등을 메서 플레이트라는 복공 철갑 내에서 연속적으로 안전하게 시공하는 지중터널 굴착공법의 하나로서 메서플레이트를 이용해 지중터널의 굴착면의 외주쪽에 압입시키면서 지반을 굴착하고, 지보공을 설치한 후 지반의 안정을 위해 1차 복공을 하고 필요한 2차구조물(전력구, 터널 등)을 설치하는 지중터널 굴착공법이다.

도 1을 참조하여 메서실드공법을 간략히 설명하면, 굴착단면의 형태에 따라 강재 지보공(1)을 설치하고, 상기 지보공(1)의 외주 쪽에 다수의 메서 플레이트(Messer Plate,2)를 병렬 설치한 후, 굴착되어야 할 방향으로 상기 메서 플레이트(2)를 추진시키면서 지중굴착을 진행시킴과 동시에 일정간격(60cm~80cm)을 두고 새로운 지보공을 설치해 나가는 굴착공정을 반복하여 지중터널을 형성시키는 공법 이다.

이 때 상기 메서플레이트(2)는 유압잭 등과 같은 추진수단(3)에 의하여 추진되면서 굴착에 의하여 새로운 막장굴착면이 형성되면 막장막이(4)를 설치하여 막장을 지보시키고 추가적인 지보공(1)을 설치하는 방식으로 굴착공정이 반복되어 최종 목표지점까지 지중터널을 위한 굴착 및 지보작업이 진행된다. 이 때 지보공과 지보공 사이에는 타이로드를 이용하여 지보공을 서로 연결시켜 지보공을 안정시키고 토류판(5, 6b)을 삽입시켜 지보공과 지보공 사이의 굴착면을 채우게 되고, 지보공 상부에는 토류판이 굴착면에 밀착되도록 쐐기목(6a)을 설치하여 상부 지보공과 접한 지반으로부터 전달되는 하중(토압 등)을 지보공이 적절하게 지지하도록 하며, 상부지반보강용 그라우팅 및 1차 복공을 통해 굴착 진행시 막장 안정, 용수처리 및 지반침하를 방지하게 된다. 이에 굴착면에 필요한 단면의 2차 콘크리트구조물(전력구, 암거 등)을 형성시킴으로서 최종적으로 용도에 적합한 지중터널을 완성하게 된다.

이러한 메서실드공법의 특징은 터널 굴착면이 메서 플레이트와 강구조로 지지되어 안전하게 터널굴착작업을 할 수 있으며, 굴착면의 침하를 최소화하고 선형에 따라 정확히 굴진되며, 소단면에서 대단면에 이르기까지 임의의 단면 형태 터널에 광범위하게 적용이 가능하고 취급이 비교적 용이한 장점이 있다.

종래의 메서실드 굴착장치를 이용한 메서실드공법은 지중터널 시공시 직선부 뿐만 아니라 곡선부에서 굴진방향이 다양하게 변경되는 경우에도 지중터널의 시공을 가능케 하는 수준의 기술까지 개발되었는 바, 일본공개특허공보 제2000-192781 호(2000년 7월 11일 공개)에서는 지중터널 시공시 굴진방향이 임의의 각도로 변경되는 곡선부에서 적용할 수 있는 메서실드공법에 관한 기술이 개시되어 있다.

상기 종래의 메서실드공법에 이용되는 메서실드 굴착장치는 프론트 메서 플레이트(13), 보조 테일 메서 플레이트(19) 및 테일 메서 플레이트(14)가 힌지구조로 순차적으로 연결되어 구성된 메서 플레이트와 압입잭(15)에 의하여 프론트 메서 플레이트와 그 양측이 연결된 프론트 프레임(10)과 중간잭(12)에 의하여 프론트 프레임과 힌지구조로 연결된 테일 프레임(11)으로 구성되며, 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트 사이에 판스프링(25)이 더 설치된 것을 특징으로 한다.

상기 종래의 메서실드 굴착장치에서 메서 플레이트를 세 개의 메서 플레이트로 분리하여 구성함으로서 곡선부의 굴착시 각 메서 플레이트의 연결부에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있고, 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트 사이에 판스프링을 설치함으로서 곡선부의 굴착시 메서 플레이트의 굴곡상태를 유지하고, 곡선부의 굴착 후에는 메서 플레이트가 직선 상태로 복원하도록 한다.

그러나 상기 종래의 메서실드 굴착장치의 판스프링은 메서 플레이트의 굴곡상태를 조절, 유지하기 위하여 결합볼트(27)를 일일이 풀고 조이는 작업을 반복해야 하므로 이러한 작업이 상당히 번거롭고 정확한 굴곡상태를 조절하기가 매우 어려울 뿐만 아니라, 급곡선부의 경우에는 판스프링의 과도한 굽힘으로 인하여 그 적용이 불가한 문제점이 있었다.

또한 종래의 메서실드 굴착장치는 곡선부의 굴착 후에 판스프링의 복원력에 의하여 직선 상태로 복원되는데, 판스프링의 복원력의 크기는 변형에 비례하기 때 문에 직선 상태로 복원될수록 복원력이 작아지므로 결국 직선 상태로 완전하게 복원되지는 않는다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 메서실드공법에 의한 곡선부를 포함하는 지중 터널굴착에 있어 다양한 반경의 곡선부를 지중굴착 하는 경우에 간단하게 메서실드 굴착장치의 굴곡상태를 조절하고 유지하여 곡선부의 지중굴착이 가능하게 하며,

굴곡부의 굴착이 완료되면 다시 간단하게 메서실드 굴착장치의 굴곡상태를 조절하여 메서실드 굴착장치를 직선 상태로 복원할 수 있는 새로운 메서실드 굴착장치를 제공하여 연속된 직, 곡선부의 지중터널굴착이 가능하도록 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치는 프론트 메서 플레이트와 보조 테일 메서 플레이트가 종횡 방향의 편차를 허용하는 힌지구조로 각각 연결되고, 상기 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트가 횡방향 편차를 허용하는 힌지구조로 순차적으로 각각 연결된 메서 플레이트, 다수의 압입잭에 의하여 다수의 프론트 메서 플레이트와 그 양측이 연결된 프론트 프레임, 중간잭에 의하여 프론트 프레임과 힌지구조로 연결된 테일 프레임을 포함하여 구성된 메서실드 굴착장치에 있어서,

상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트의 연결부에 굴곡 각도를 조절할 수 있도록 양단이 힌지구조인 길이조절수단을 더 설치하여 연결함으 로써 간단하게 메서실드 굴착장치의 굴곡상태를 조절할 수 있도록 하였다.

즉, 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치에서 자체 길이의 신축이 가능한 길이조절수단을 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트에 힌지구조로 연결함으로서 간단하게 길이조절수단을 신축함으로써 상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트가 소정의 굴곡 상태를 유지하도록 하여 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 이용하여 곡선부의 굴착을 가능케 하고,

곡선부의 굴착이 완료된 후에는 다시 간단하게 길이조절수단의 길이를 원래대로 복원함으로써 상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트를 직선 상태로 복원하도록 하여 다시 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 이용하여 직선부의 굴착을 가능하게 한다.

본 발명을 보다 명확하고 용이하게 설명하기 위해서 이하 본 발명의 최선의 실시예를 첨부도면에 의하여 상세하게 설명하며, 본 발명에 따른 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으므로, 본 발명의 범위가 아래에서 설명되는 실시예에 한정되지 않는다.

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 곡선부 굴착시공을 위한 종래의 메서실드 굴착장치를 도시한 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치의 사시도를 도시한 것이고, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 2가지 실시예에 따른 메서실드 굴착장치의 평면도를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명에 적용된 길이조절수단의 실시예를 도시한 것이고, 도 6은 본 발명에 따른 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치의 곡선부 시공시의 평면도를 도시한 것이다.

본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 우선 종래의 메서실드 굴착장치에 대해 설명하기로 한다.

도 2a는 종래의 메서실드 굴착장치의 종단면도이고, 도 2b는 그 평명도를 나타낸다. 상기 종래의 메서실드 굴착장치는 프론트 프레임(10)과 테일 프레임(11)을 구비하고 있으며, 그 사이에 복수의 중간잭(12)이 연결되어 있다.

프론트 프레임(10)과 테일 프레임(11)은 좌, 우 복수의 세로기둥과 복수의 가로 보강재를 하나로 결합하여 형성된 철강 구조체로 제작되었다. 프론트 프레임(10)의 양측에는 다수의 프론트 메서 플레이트(13)가 힌지구조에 의해 연결되는데, 그 사이에는 각각 압입잭(15)이 설치되어 있다.

종래의 메서실드 굴착장치의 거동을 살펴보면, 우선 각각의 압입잭(15)의 신장에 의해 프론트 메서 플레이트를 굴진방향으로 압입시키게 되고, 인력 굴착 또는 기계 굴착한 후에, 모든 압입잭(15)을 수축시켜 프론트 프레임(10)을 굴진방향으로 끌어 당기게 된다.

또한 프론트 프레임(10)의 바닥 부분에는 저면잭(16) 및 상기 저면잭과 힌지구조로 연결된 저면 메서 플레이트(17)가 더 설치할 수도 있다.

중간잭(12)은 프론트 프레임(10)과 테일 프레임(11) 사이에서 굴진방향을 향해 “八”자형으로 설치되어 있다. 중간잭(12)을 “八”자형으로 배치한 이유는 중간잭(12)의 신장시 프론트 프레임(10)이 간섭되는 것을 방지하여 회전을 용이하게 하고, 메서실드 굴착장치가 굴곡된 상태에서 중간잭(12)과 프론트 메서 플레이트(13)가 서로 간섭되지 않도록 하기 위함이다.

종래의 메서실드 굴착장치의 메서 플레이트를 구성함에 있어, 프론트 메서 플레이트(13)와 테일 메서 플레이트(14)만으로 구성된 경우에는 곡선부 굴진시 상기 프론트 메서 플레이트(13)와 테일 메서 플레이트(14)의 연결부에는 과도한 응력이 집중되게 되므로, 프론트 메서 플레이트(13)의 후단부와 테일 메서 플레이트(14)이 전단부 사이에는 보조 테일 메서 플레이트(19)를 추가하여 설치하였다.

상기 보조 테일 메서 플레이트(19)의 추가 설치로 인하여 상기 프론트 메서 플레이트(13)와 테일 메서 플레이트(14)의 연결부에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있게 되며, 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)는 테일 메서 플레이트와 동일한 단면 형태를 갖게 되고, 그 전단부에는 종방향 및 횡방향 회전을 수용하는 힌지구조를 통하여 프론트 메서 플레이트(13)와 연결되어 있고, 그 후단부는 횡방향 회전을 수용하는 힌지구조를 통하여 테일 메서 플레이트(14)와 연결되어 있다.

도 3, 도 4a 및 도 4b에서는 본 발명에 따른 양단이 힌지구조인 길이조절수단의 일 실시예로 양단이 힌지구조인 턴버클이 장착된 메서실드 굴착장치를 도시하고 있다.

본 발명에서는 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)와의 사이에 양단이 힌지구조인 길이조절수단(30)이 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)에 힌지구조로 연결된 것을 특징으로 한다.

상기 길이조절수단(30)의 대표적인 예로 턴버클을 들 수 있으며, 이하 턴버클이 설치된 상태을 기준으로 설명한다.

상기 턴버클은 한 쌍의 아이볼트(35)와 이들을 연결하고 있는 소켓(34)으로 구성되는데,

상기 아이볼트(35)는 턴버클의 양단이 힌지구조로 연결될 수 있도록 관통홀이 형성된 머리부와 그 반대쪽으로 나사산이 형성된 나사부로 이루어지며, 한 쌍의 아이볼트(35)에 대하여 어느 일 측의 나사산은 오른 나사로, 타측의 나사산은 왼 나사로 구성되며,

상기 소켓(34)은 상기 한 쌍의 아이볼트(35)에 형성된 나사산에 각각 대응하는 암나사부가 내측에 형성된 부품으로서, 상기 소켓(34)을 일방향으로 회전하면 한 쌍의 아이볼트(35)는 서로 접근하고, 반대로 회전하면 서로 멀어지게 되어, 상기 소켓(34)을 회전시키는 것만으로 간단하게 턴버클의 길이조절에 의해 턴버클의 양단에 연결된 부재간의 거리조절에 이용된다.

이 때 상기 소켓에 형성된 소켓홀(32)에 강봉 등을 삽입시킴으로서 지렛대의 원리를 이용하여 소켓(34)을 회전시켜 턴버클의 길이를 조절할 수 있게 된다.

상기 턴버클의 양단은 아이볼트(35)의 머리부에 형성된 관통홀을 관통하는 결합볼트(31)에 의해 상기 보조 테일 메서 플레이트(19) 또는 테일 메서 플레이트(14)의 측면에 힌지구조로 연결되는데, 상기 힌지구조는 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이의 힌지 연결부(24)의 회전축과 나란한 방향의 회전축을 갖도록 설치되어 턴버클 양단의 횡방향 회전을 수용하게 된다.

이 때, 상기 결합볼트(31)는 턴버클 양단의 힌지구조의 회전축 역할을 하게 되므로 아이볼트의 관통홀과 접하는 부분은 나사산이 형성되지 않고 강봉의 형태로 형성되는 것이 바람직하며, 상기 아이볼트(35)의 머리부와 각 메서 플레이트(14, 19)의 측면 사이에는 결합볼트(31)가 결합될 수 있도록 고정너트(33)가 추가, 설치될 수 있다.

또한 도면에 미도시 하였으나, 턴버클의 양단에 아이볼트의 관통부와 힌지구조를 이루는 수용부가 미리 설치되어 상기 수용부가 각 메서 플레이트(14, 19)의 측면에 장착됨으로서 보다 간편하게 턴버클이 설치될 수도 있을 것이다.

상기 턴버클의 설치로 인하여 턴버클, 보조 테일 메서 플레이트(19) 및 테일 메서 플레이트(14)는 꼭지점이 힌지구조로 연결된 삼각형의 형태를 이루게 되고 이러한 경우 상기 세 부재는 매우 안정적인 상태를 유지할 수 있게 된다.

또한 상기 삼각형 형태를 이루는 일 부재의 길이를 조절하는 경우에는 이와 마주보는 삼각형 꼭지점의 각도를 변경할 수 있게 되며, 본 발명에서는 소켓(34)을 회전시키는 것만으로 간단하게 턴버클의 길이를 조절할 수 있으므로, 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 이루는 각도를 변경할 수 있게 되고, 그 변경된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이는 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 이용하여 곡선부를 굴진하는 경우에는 각 메서 플레이트(14, 19)를 굴곡 상태로 조절할 수 있게 되어 매우 유용하게 된다.

또한 앞서 설명한 바와 같이 곡선부의 굴진이 완료되어 각 메서 플레이트(14, 19)를 직선 상태로 복원시키는 경우에도 소켓(34)을 회전시키는 것만으로 간단하게 턴버클의 길이를 조절하여 각 메서 플레이트(14, 19)를 직선 상태로 복원할 수 있게 되고 또한 안정적인 직선 상태를 유지할 수 있게 된다.

상기 턴버클의 구체적인 설치위치 및 이에 따른 거동을 살펴보면, 상기 턴버클의 양 단의 힌지구조는 도 4a와 같이 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이의 힌지 연결부(24)와 동일 평면상에 위치하도록 설치되거나, 도 4b와 같이 동일 평면상에 위치하지 않도록 설치될 수도 있다.

상기 턴버클의 양 단의 힌지구조가 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이의 힌지 연결부(24)와 동일 평면상에 위치하도록 설치되는 경우에는, 소켓(34)을 회전시켜 턴버클을 최대한 신장시킨 상태에서 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 직선 상태를 이루게 되고, 소켓(34)을 반대로 회전시켜 턴버클의 길이를 수축시키게 되면, 굴진방향에 따라 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 소정의 각도를 이루는 굴곡 상태를 형성하게 되어, 곡선부의 굴진을 가능하게 한다.

역시 곡선부의 굴진이 완료 되면 다시 소켓(34)을 반대로 회전시켜 간단하게 턴버클을 최대한 신장시킬 수 있게 되어 각 메서 플레이트(14, 19)를 직선 상태로 복원할 수 있게 된다.

상기 턴버클의 양 단의 힌지구조가 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이의 힌지 연결부(24)와 동일 평면상에 위치하지 않도록 설치되는 경우에는, 소켓(34)을 소정의 위치로 회전시킴으로서 턴버클의 길이를 조절하여 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 직선 상태를 이룰 수 있게 되고, 소켓(34)을 어느 방향으로 회전시켜 턴버클의 길이를 수축시키거나 신장시킴으로서, 굴진방향에 따라 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 소정의 각도를 이루는 굴곡 상태를 형성할 수 있게 되어, 곡선부의 굴진을 가능하게 한다.

역시 곡선부의 굴진이 완료되면 다시 소켓(34)을 반대로 회전시켜 간단하게 턴버클의 길이를 조절할 수 있게 되어 각 메서 플레이트(14, 19)를 직선 상태로 복원할 수 있게 된다.

이상 양단이 힌지구조인 길이조절수단(30)의 실시예로서 양단이 힌지구조인 턴버클을 기준으로 살펴보았으며, 장착되는 길이조절수단(30)의 개수는 굴착하는 터널의 크기, 토질 상태 등 현장여건에 따라 조절하여 사용할 수 있으나, 장착의 간편성 및 안정된 지지력을 고려한다면 도 3에서와 같이 각 메서 플레이트(14, 19)의 상, 하 2개소에 길이조절수단(30)을 장착시키는 것이 바람직하다고 할 것이다.

도 6을 참고하여 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 이용하여 지중터널을 굴착하는 방법에 대해 설명한다.

우선, 직선 구간을 굴진할 때는 프론트 프레임(10)과 테일 프레임(11) 사이에 설치된 중간잭(12)이 동일하게 수축된 상태에서, 복수의 압입잭(15)을 각각 신장시켜 프론트 메서 플레이트(13)를 막장 쪽으로 압입하여 굴진시키면, 상기 프론트 메서 플레이트(13)와 힌지구조로 연결된 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트도 함께 전진한다.

이 때 테일 프레임(11)은 후방에 설치된 지보공에 지지되어 있기 때문에 프론트 메서 플레이트(13)의 압입시 프론트 프레임에 발생하는 압입 반력에 저항할 수 있게 된다.

그 후 막장을 굴착하는 한편, 굴착부위가 붕괴되지 않도록 메서 플레이트(13, 14, 19)의 진행에 따라 토류판을 메서 플레이트의 후방으로 굴착면에 삽입, 설치하고 지보공으로 받힌 후, 상기 압입잭(15)을 수축시켜 프론트 프레임(10)을 전진시킴과 동시에, 중간잭(12)에 연결된 테일 프레임(11)을 프론트 프레임(10) 쪽으로 끌어 당기게 된다.

이 때 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이에 장착된 길이조절수단(30)에 의하여 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)의 직선 상태를 안정적으로 유지하게 된다.

그 후 다시 상기와 같은 과정을 반복함으로써 직선 구간의 굴진을 계속하게 된다.

곡선 구간을 굴진할 때는 프론트 메서 플레이트(13)를 막장 쪽으로 압입하여 굴진하는 경우 프론트 프레임(10)의 좌, 우 양측에 연결된 프론트 메서 플레이트(13)의 압입 매수에 차이를 두게 되면 압입시 마찰 저항의 차이에 따라 마찰 저항이 작은 쪽의 프론트 메서 플레이트(13)의 압입이 더 많이 이루어지게 되어 프론트 프레임(10)의 방향이 틀어지게 되고, 이는 복수로 이루어진 중간잭(12)의 신장량에 차이를 가져오게 하여 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치는 전체적으로 굴곡 상태에 놓이게 된다.

이 때 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이에 장착된 길이조절수단(30)을 신축시킴으로써 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)에 대해서도 소정의 굴곡상태로 조절하게 된다.

그 후 직선 구간에서와 마찬가지로 막장을 굴착하는 한편, 굴착부위가 붕괴되지 않도록 메서 플레이트(13, 14, 19)의 진행에 따라 토류판을 메서 플레이트의 후방으로 굴착면에 삽입, 설치하고 지보공으로 받힌 후, 상기 압입잭(15)을 수축시켜 프론트 프레임(10)을 전진시킴과 동시에, 중간잭(12)도 수축시켜 이에 연결된 테일 프레임(11)을 프론트 프레임(10) 쪽으로 끌어 당기게 된다.

그 후 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 소정의 굴곡 상태로 유지한 상태에서 상기와 같은 과정을 반복함으로써 소정의 곡률 반경을 갖는 곡선 구간의 굴진을 계속할 수 있게 된다.

곡선 구간의 굴진이 완료되면 직선 구간을 굴진할 때와 마찬가지로 프론트 프레임(10)과 테일 프레임(11) 사이에 설치된 중간잭(12)이 동일하게 수축된 상태에서, 복수의 압입잭(15)을 각각 신장시켜 프론트 메서 플레이트(13)를 막장 쪽으로 압입하여 굴진시켜 직선 구간의 굴진 방법을 따르게 되고, 이 때 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이에 장착된 길이조절수단(30)의 길이를 원래대로 복원시킴으로써 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)가 직선 상태로 복원되도록 조절하게 된다.

상기와 같은 곡선 구간의 굴진에 있어 각 메서 플레이트(13, 14, 19)는 중간의 힌지 연결부(22, 24)가 꺾인 상태에서 곡선 구간을 굴진하게 되므로, 곡선 구간의 바깥쪽, 즉 곡선 구간의 곡률 반경이 큰 쪽의 테일 메서 플레이트(14)의 전단부에서는 마찰 저항에 의하여 바깥쪽으로 튀어나오려는 힘이 작용하게 되는데, 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치는 길이조절수단(30)에 의하여 안정된 굴곡 상태를 유 지할 수 있게 되므로 테일 메서 플레이트(14)의 전단부가 바깥쪽으로 튀어나오는 것을 구속하게 된다.

또한 곡선 구간의 굴진 중에 테일 메서 플레이트(14)의 바깥쪽에 공동(空洞)이 존재하는 경우에는 테일 메서 플레이트(14)의 후단부가 바깥쪽으로 튀어나오려는 힘이 작용하게 되는데, 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치는 역시 길이조절수단(30)에 의하여 안정된 굴곡 상태를 유지할 수 있게 되므로 테일 메서 플레이트(14)의 후단부가 바깥쪽으로 튀어나오는 것을 구속하게 된다.

따라서 테일 메서 플레이트(14)는 프론트 메서 플레이트(13)와 보조 테일 메서 플레이트(19)의 통과 궤적을 따라서 운행하게 되므로, 본 발명에 따른 메서실드 굴착장치를 이용하게 되면 소정의 곡률 반경을 갖는 곡선 구간의 굴진이 가능하게 된다.

본 발명에 따른 메서실드 굴착장치에 의하여 직선 구간 또는 곡선 구간의 지중터널을 굴착, 시공하는 경우에 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14) 사이에 장착된 길이조절수단(30)에 의하여 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)를 직선 상태 또는 굴곡 상태로 안정적으로 유지할 수 있어, 직선 구간 또는 소정의 곡률을 갖는 곡선 구간의 정확한 굴진이 가능하게 되고,

곡선 구간의 곡률이 변경되는 경우에도 상기 길이조절수단(30)을 신축시키는 것만으로 간단하게 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)의 굴곡상태로 조절할 수 있게 되어, 다양한 곡률로 변경되는 지중터널의 신속한 굴착이 가능하게 되고,

곡선 구간의 굴진이 완료된 후에는 상기 길이조절수단(30)의 길이를 원래대로 복원시키는 것만으로 간단하게 상기 보조 테일 메서 플레이트(19)와 테일 메서 플레이트(14)를 직선 상태로 복원할 수 있게 되어, 직선 구간의 굴진이 연이어 가능하게 되므로,

직선 구간과 다양한 곡률의 곡선 구간이 혼합된 지중터널의 굴착에 모두 적용할 수 있으므로 공기를 단축할 수 있고 공사비를 절감할 수 있으며, 안전하게 지중터널을 굴착할 수 있는 효과를 갖게 된다.

Claims

프론트 메서 플레이트와 보조 테일 메서 플레이트가 종횡 방향의 편차를 허용하는 힌지구조로 각각 연결되고, 상기 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트가 횡방향 편차를 허용하는 힌지구조로 순차적으로 각각 연결된 메서 플레이트, 다수의 압입잭에 의하여 다수의 프론트 메서 플레이트와 그 양측이 연결된 프론트 프레임, 중간잭에 의하여 프론트 프레임과 힌지구조로 연결된 테일 프레임을 포함하여 구성된 메서실드 굴착장치에 있어서,

상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트의 연결부에는 굴곡 각도를 조절할 수 있도록 턴버클을 포함한 양단이 힌지구조인 길이조절수단이 더 설치되어 연결되도록 하되, 상기 길이조절수단은 상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트 사이에 두 개 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치.
제 1항에 있어서, 상기 길이조절수단 양단의 힌지구조는 상기 보조 테일 메서 플레이트와 상기 테일 메서 플레이트의 연결부의 힌지구조와 동일 평면상에 위치하지 않도록 설치된 것을 특징으로 하는 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치.
삭제
곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치를 이용하여 직선 구간의 지중터널을 굴착하는 단계;

프론트 프레임의 좌, 우 양측에 연결된 프론트 메서 플레이트의 압입 매수에 차이를 둔 상태에서 압입잭을 신장시켜 프론트 메서 플레이트를 압입하고, 복수의 중간잭의 신장량에 차이를 둔 상태에서 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트 사이에 장착된 길이조절수단을 신축시켜, 메서실드 굴착장치를 소정의 굴곡 상태로 유지하고, 막장을 굴착하면서 토류판 및 지보공을 설치하고, 압입잭 및 중간잭을 수축시켜 이와 연결된 프론트 프레임 및 테일 프레임을 전진시킴으로서 곡선 구간의 지중터널을 굴착하는 단계; 및

곡선 구간의 굴진이 완료되면 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트 사이에 장착된 길이조절수단의 길이를 복원시킴으로써 상기 보조 테일 메서 플레이트와 테일 메서 플레이트 직선 상태로 복원하여 다시 직선구간의 지중터널을 굴착하는 단계;를 포함하여 메서실드 굴착장치를 이용하여 직선 구간 및 곡선 구간의 지중터널을 굴착할 수 있는 것을 특징으로 하는 곡선부 굴착시공을 위한 메서실드 굴착장치를 이용한 지중터널 굴착공법.