KR100975409B1 - System for double-drilling - Google Patents

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KR100975409B1
KR100975409B1 KR1020070093280A KR20070093280A KR100975409B1 KR 100975409 B1 KR100975409 B1 KR 100975409B1 KR 1020070093280 A KR1020070093280 A KR 1020070093280A KR 20070093280 A KR20070093280 A KR 20070093280A KR 100975409 B1 KR100975409 B1 KR 100975409B1
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이홍재
김덕형
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중앙지하개발(주)
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00—Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12—Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00—Drill bits
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21B10/00—Drill bits
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    • E21B10/54—Drill bits characterised by wear resisting parts, e.g. diamond inserts the bit being of the rotary drag type, e.g. fork-type bits

Abstract

본 발명은 본체(110); 본체(110)의 전단에 형성되어, 고압 그라우트재(a)를 분사하는 고압 그라우트재 분사부(120); 본체(110)의 전단에 형성되어, 고압 그라우트재(a)의 분사에 의해 응집력이 약해진 지반(A)을 굴착하는 굴착부(130);를 포함하는 이중 굴착장치(100)를 제시함으로써, 지중 파일의 균일도를 일정하게 하도록 하여, 지중 파일 및 이를 기초로 시공된 구조물의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 한다.The present invention body 110; A high pressure grout injection part 120 formed at a front end of the main body 110 to inject a high pressure grout material (a); Formed at the front end of the main body 110, the excavation portion 130 for excavating the ground (A) is weakened by the injection of the high-pressure grout material (a); The uniformity of the pile is made constant, so that the structural stability of the underground pile and the structure constructed based on the pile can be ensured.

굴착, 분사, 그라우팅 Excavation, spraying, grouting

Description

이중 굴착시스템{SYSTEM FOR DOUBLE-DRILLING}Dual Excavation System {SYSTEM FOR DOUBLE-DRILLING}

도 1은 종래의 그라우팅 공법에 사용되는 굴착장치의 구성도.1 is a block diagram of an excavation device used in the conventional grouting method.

도 2 내지 4는 본 발명에 의한 이중 굴착장치의 실시예를 도시한 것으로서,Figures 2 to 4 show an embodiment of a double drilling apparatus according to the present invention,

도 2는 제1실시예의 구성도.2 is a configuration diagram of the first embodiment.

도 3은 제2실시예의 구성도.3 is a configuration diagram of a second embodiment.

도 4는 제3실시예의 구성도.4 is a configuration diagram of a third embodiment.

도 5,6은 본 발명에 의한 이중 굴착시스템의 실시예에 의한 공정을 도시한 구성도.5,6 is a block diagram showing a process according to an embodiment of a double excavation system according to the present invention.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**DESCRIPTION OF REFERENCE NUMERALS

a : 고압 그라우트재 A : 지반a: high pressure grout A: ground

b : 그라우트 B : 지중 파일b: grout B: underground file

100 : 이중 굴착장치 110 : 본체100: double digging device 110: main body

120 : 고압 그라우트재 분사부120: high pressure grout injection part

121 : 고압 그라우트재 분사용 노즐121: nozzle for high pressure grout injection

130 : 굴착부 131 : 회전식 비트130: excavation 131: rotary bit

132 : 타격식 비트 140 : 그라우트 분사용 노즐132: blow bit 140: grout injection nozzle

200 : 보강 관200: reinforcement pipe

본 발명은 토목 분야에 관한 것으로서, 상세하게는, 지반을 효율적으로 굴착하기 위한 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to the field of civil engineering, and more particularly, to an apparatus for efficiently excavating soil.

거의 모든 토목 공사에서 지반의 굴착공사는 반드시 이루어지는 것이고, 특히 그라우팅 공법에 있어서의 굴착장치는 그 성능에 따라 그라우팅 공사 전체의 우수성이 좌우될 만큼 중요한 위치를 차지하고 있다.In almost all civil works, the excavation work of the ground is necessarily performed, and in particular, the excavation device in the grouting method occupies an important position so that the excellence of the whole grouting work depends on its performance.

그라우팅 공법은 지반의 굴착 후 그라우트를 주입함으로써 지반을 보강, 개량하는 공법으로서, 구조물의 기초 시공, 터널의 굴착면 보강 등의 토목공사에 대단히 널리 사용되고 있다.The grouting method is a method for reinforcing and improving the ground by injecting grout after excavation of the ground, and is widely used for civil works such as foundation construction of structures and reinforcing excavation surfaces of tunnels.

도 1은 종래의 그라우팅 공법에 사용되는 굴착장치의 구성도이다.1 is a block diagram of an excavation device used in the conventional grouting method.

도시된 바와 같이, 본체(11)의 선단에 굴착용 비트(12)가 장착되고, 둘레부에는 그라우트(b)의 분사를 위한 그라우트 분사용 노즐(12)이 형성되어 있다.As shown, the drilling bit 12 is mounted at the tip of the main body 11, and the grout injection nozzle 12 for the injection of the grout b is formed at the periphery.

이는 굴착용 비트(12)에 의해 지반(A)을 굴착함과 동시에, 그라우트 분사용 노즐(12)을 통해 측방으로 그라우트(b)를 고압으로 분사함으로써 굴착과 그라우트 작업을 동시에 수행하거나, 굴착을 완료한 후 굴착의 반대방향으로 굴착장치를 후퇴하여 그라우트(b)를 고압으로 분사함으로써 지중에 파일을 형성하는 공법에 사용된다.This excavation of the ground (A) by the excavation bit (12), at the same time through the grout injection nozzle 12 by spraying the grout (b) at a high pressure to perform the excavation and grout work at the same time, or excavation After completion, it is used in a method of forming a pile in the ground by retreating the excavator in the opposite direction of the excavation and spraying the grout (b) at a high pressure.

그런데, 이와 같은 구성을 취하는 종래의 굴착장치는 다음과 같은 점에서 문제로 지적되어 왔다.By the way, the conventional drilling rig which has such a structure has been pointed out as a problem in the following points.

자연 지반은 불규칙하게 형성되어 있으므로, 굴착용 비트(12)에 의한 굴착 작업시 굴진 속도를 일정하게 유지하기가 어렵고, 이는 그라우트 분사용 노즐(13)을 통한 그라우트(b)의 분사가 천공 홀의 모든 영역에 걸쳐 일정하게 이루어지기 어렵다는 문제를 야기한다.Since the natural ground is irregularly formed, it is difficult to maintain a constant excavation speed during the excavation work by the excavation bit 12, which means that the injection of the grout (b) through the grout injection nozzles (13) causes It causes a problem that it is difficult to make constant over the area.

이는 결국 그라우팅에 의해 형성된 지중 파일의 균일도가 지반의 종류에 따라 다르게 나타나는 결과를 가져오므로, 지중 파일 및 이를 기초로 시공된 구조물의 구조적 안정성을 해하는 요인이 되는 것이다.This results in the result that the uniformity of the underground pile formed by grouting is different depending on the type of the ground, which is a factor of deteriorating the structural stability of the underground pile and the structure constructed on the basis.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 굴진 속도를 일정하게 유지하도록 하여, 그라우팅 등의 후속 작업시 작업의 균일도를 일정하게 함에 따라, 지중 파일 및 이를 기초로 시공된 구조물의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 하는 이중 굴착장치 및 이중 굴착시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made in order to solve the above problems, to maintain a constant speed of excavation, to make the uniformity of work during the subsequent work, such as grouting, the structure of the underground pile and the structure constructed on the basis It is an object of the present invention to provide a double digging device and a double digging system to ensure stability.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본체(110); 상기 본체(110)의 전단에 형성되어, 천공방향을 향하여 고압 그라우트재(a)를 분사하는 고압 그라우트재 분사부(120); 상기 본체(110)의 전단에 형성되어, 상기 고압 그라우트재(a)의 분사에 의해 응집력이 약해진 지반(A)을 굴착하는 굴착부(130);를 포함하는 이중 굴착장치(100)를 제시한다.The present invention, in order to achieve the object as described above, the main body 110; A high pressure grout injection part 120 formed at a front end of the main body 110 to inject a high pressure grout material (a) in a drilling direction; It is formed at the front end of the main body 110, the excavation unit 130 for excavating the ground (A) weakened cohesive force by the injection of the high-pressure grout material (a); .

상기 굴착부(130)는 회전식 비트(131)인 것이 바람직하다.The excavation 130 is preferably a rotary bit 131.

상기 고압 그라우트재 분사부(120)는 상기 회전식 비트(131)의 심부에 형성된 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)을 포함하는 것이 바람직하다.The high pressure grout material injection unit 120 preferably includes a high pressure grout material injection nozzle 121 formed at the core of the rotary bit 131.

상기 굴착부(130)는 타격식 비트(132)인 것이 바람직하다.The excavation 130 is preferably a blow bit 132.

상기 고압 그라우트재 분사부(120)는 상기 타격식 비트(132)의 주위부에 형성된 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)을 포함하는 것이 바람직하다.The high pressure grout material injection unit 120 preferably includes a high pressure grout material injection nozzle 121 formed around the percussive bit 132.

상기 본체(110)의 둘레부에 형성되어, 그라우트(b)를 분사하는 그라우트 분사용 노즐(140)을 더 구비한 것이 바람직하다.It is preferable to further include a grout injection nozzle 140 formed on the periphery of the main body 110 to inject the grout (b).

상기 본체(110)는 천공방향을 축으로 회전하는 것이 바람직하다.The main body 110 is preferably rotated in the axis of the drilling direction.

본 발명은 상기 이중 굴착장치(100); 상기 이중 굴착장치(100)의 외주를 덮도록 설치되는 보강 관(200);을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템을 추가로 제시한다.The present invention is the double excavator 100; It further presents a dual excavation system comprising a; reinforcement pipe 200 is installed to cover the outer circumference of the double excavation device 100.

상기 본체(110)는 천공방향을 축으로 회전하고, 상기 본체(110)의 회전방향과 상기 보강 관(200)의 회전방향은 상호 반대방향인 것이 바람직하다.The main body 110 is rotated in the axis of the drilling direction, the rotational direction of the main body 110 and the rotational direction of the reinforcement pipe 200 is preferably opposite to each other.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 이하에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 이중 굴착장치(100)는 기본적으로, 본체(110); 본체(110)의 전단에 형성되어, 천공방향을 향하여 고압 그라우트재(a)를 분사하는 고압 그라우트재 분사부(120); 본체(110)의 전단에 형성되어, 고압 그라우트재(a)의 분사에 의해 응집력이 약해진 지반(A)을 굴착하는 굴착부(130);를 포함하여 구성된다.As shown in Figure 2 below, the dual drilling apparatus 100 according to the present invention basically, the main body 110; A high pressure grout injection part 120 formed at a front end of the main body 110 to inject a high pressure grout material (a) in the drilling direction; It is formed at the front end of the main body 110, the excavation portion 130 for excavating the ground (A) is weak cohesion force by the injection of the high-pressure grout material (a); is configured to include.

즉, 굴착부(130)에 의한 본 굴착 작업 이전에, 미리 천공방향을 향하여 지반에 고압 그라우트재(a)를 분사하여, 지반(A)의 응집력을 약하게 하거나, 예비적인 굴착을 수행함으로써, 본 굴착시 굴진 속도를 일정하게 유지할 수 있도록 한 것이다.That is, before the main excavation work by the excavation unit 130, by spraying the high-pressure grout material (a) to the ground in the direction of the drilling direction in advance, by weakening the cohesive force of the ground (A), or by performing a preliminary excavation, The excavation speed is kept constant during excavation.

따라서 굴착작업과 함께 그라우팅 기타 작업을 동시에 수행하는 경우에 있어서, 굴착장치(100)의 굴진 속도를 일정하게 유지할 수 있는바, 효율적인 작업이 가능해진다는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, when performing grouting and other operations at the same time with the excavation work, the excavation speed of the excavation device 100 can be kept constant, it is possible to obtain the effect that the efficient operation is possible.

특히, 도 4 이하에 도시된 바와 같이, 본체(110)의 둘레부에 형성되어, 그라우트(b)를 분사하는 그라우트 분사용 노즐(140)이 구비된 구성을 취하는 경우, 일정한 굴진 속도에 의해 굴착과 그라우팅 작업이 동시에 이루어지도록 할 수 있다.In particular, as shown in Figure 4 or less, when the configuration is provided with a grout injection nozzle 140 is formed on the periphery of the main body 110, for spraying the grout (b), excavation by a constant drilling speed And grouting can be done at the same time.

이는 그라우트 분사작업시 그라우트(b)의 분사가 천공 홀의 모든 영역에 걸쳐 일정하게 이루어질 수 있도록 하므로, 그라우팅에 의해 형성된 지중 파일의 균일도를 일정하게 할 수 있고, 결국 지중 파일 및 이를 기초로 시공된 구조물의 구조적 안정성을 확보할 수 있다는 효과를 얻도록 한다.This allows the grout (b) to be sprayed uniformly over all areas of the drilled hole during grouting, so that the uniformity of the underground piles formed by grouting can be made constant, resulting in the underground piles and the structures constructed thereon. The structural stability of the to obtain the effect that can be secured.

상기 굴착부(130)는 회전식 비트(131)의 구성을 취할 수도 있고(도 2), 타격식 비트(132)의 구성을 취할 수도 있는데(도 3), 고압 그라우트재 분사부(120)는 이와 같은 굴착부(130)의 구성에 따라 설치 구조를 다소 상이하게 하는 것이 바람직하다.The excavation unit 130 may take the configuration of the rotary bit 131 (FIG. 2), or may take the configuration of the striking bit 132 (FIG. 3), and the high pressure grout injection unit 120 may It is preferable to make the installation structure somewhat different according to the configuration of the same excavation 130.

즉, 도 2에 도시된 바와 같이, 굴착부(130)가 회전식 비트(131)의 구성을 취하는 경우, 고압 그라우트재 분사부(120)는 회전식 비트(131)의 심부에 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)이 형성된 구조를 취함으로써, 회전식 비트(131)의 회전축을 관통하여 고압 그라우트재의 유로를 형성하는 것이 바람직하다.That is, as shown in FIG. 2, when the excavation part 130 takes the configuration of the rotary bit 131, the high pressure grout injection part 120 is a nozzle for high pressure grout material injection to the core of the rotary bit 131. By taking the structure in which 121 is formed, it is preferable to form the flow path of a high pressure grout material through the rotating shaft of the rotary bit 131. As shown in FIG.

또한, 굴착부(130)가 타격식 비트(132)의 구성을 취하는 경우에는, 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)이 그 심부에 형성되는 것이 곤란할 것인바, 도 3에 도시된 바와 같이, 고압 그라우트재 분사부(120)는 타격식 비트(132)의 주위부에 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)이 형성된 구조에 의해 구현되는 것이 바람직하다.In addition, when the excavation portion 130 takes the configuration of the striking bit 132, it will be difficult for the high pressure grout injection nozzle 121 to be formed in the core portion thereof, as shown in FIG. The grout material injection unit 120 is preferably implemented by a structure in which the high pressure grout material nozzles 121 are formed at the periphery of the striking bit 132.

그라우트 분사작업을 굴착장치(100) 본체(110)가 천공방향을 축으로 회전하면서 이루어지도록 하는 경우, 그라우트 분사용 노즐(140)로부터 분사된 그라우트(b)가 사방으로 방사되면서 원형의 지중 파일을 형성할 수 있다.When the grout spraying operation is performed while the main body 110 of the drilling apparatus 100 rotates in the axis of the drilling direction, the grout (b) sprayed from the grout spraying nozzle 140 is radiated in all directions to form a circular underground pile. Can be formed.

한편, 도 5,6에 도시된 바와 같이, 상술한 이중 굴착장치(100)의 외주를 덮도록 보강 관(200)을 설치하고, 이중 굴착장치(100)에 의한 굴착 및 그라우팅과 동시에 보강 관(200)이 함께 천공 홀에 삽입되도록 하는 굴착시스템을 구현할 수 있다.On the other hand, as shown in Figure 5, 6, to install the reinforcement pipe 200 to cover the outer periphery of the above-mentioned double excavation device 100, the reinforcement pipe at the same time as excavation and grouting by the double excavation device 100 ( It is possible to implement an excavation system 200 to be inserted into the drill hole together.

이 경우, 굴착에 의해 발생한 슬라임(slime)이 굴착장치(100)와 보강 관(200) 사이의 공간을 통해 쉽게 배출된다는 점, 공사 완료 후 보강 관(200)과 지중 파일은 일체적 구조로서 거동하므로 파일의 구조적 안정성을 증대시킨다는 점 등의 측면에서 유리하다는 효과가 있다.In this case, the slime generated by the excavation is easily discharged through the space between the excavation device 100 and the reinforcement pipe 200. After completion of the construction, the reinforcement pipe 200 and the underground pile act as an integrated structure. Therefore, it is advantageous in terms of increasing the structural stability of the pile.

보강 관(200)의 삽입 및 슬라임 배출이 더욱 용이하도록 하기 위해서는, 보강 관(200)을 회전시키면서 삽입하는 것이 바람직하다.In order to facilitate the insertion and slime discharge of the reinforcement pipe 200, it is preferable to insert the reinforcement pipe 200 while rotating.

다만, 상술한 바와 같이 굴착장치(100)가 회전하는 경우, 그 굴착장치(100)와 보강 관(200)의 회전 방향이 동일하면, 천공부에서 물림현상(zamming)이 발생하여 굴진 속도를 저하하는 요인이 될 수 있다.However, when the excavation apparatus 100 rotates as described above, if the excavation apparatus 100 and the reinforcement pipe 200 have the same rotation direction, a zamming occurs in the perforation portion to lower the excavation speed. It can be a factor.

따라서, 굴착장치(100)의 회전방향과 보강 관(200)의 회전방향은 상호 반대방향이 되도록 하는 것이 바람직한 것이다.Therefore, it is preferable that the rotational direction of the drilling device 100 and the rotational direction of the reinforcement pipe 200 be opposite to each other.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.Since the above has been described only with respect to some of the preferred embodiments that can be implemented by the present invention, the scope of the present invention, as is well known, should not be construed as limited to the above embodiments, the present invention described above It will be said that both the technical idea and the technical idea which together with the base are included in the scope of the present invention.

본 발명은 지중 파일의 균일도를 일정하게 하도록 하여, 굴진 속도를 일정하게 유지하도록 하여, 그라우팅 등의 후속 작업시 작업의 균일도를 일정하게 함에 따라, 지중 파일 및 이를 기초로 시공된 구조물의 구조적 안정성을 확보할 수 있도록 하는 이중 굴착장치 및 이중 굴착시스템을 제공한다.According to the present invention, the uniformity of the underground piles is made constant, the excavation speed is kept constant, and the uniformity of the work during the subsequent work such as grouting is made constant, thereby improving the structural stability of the ground piles and the structure constructed thereon. Provides a double rig and a double rig system for securing.

Claims (9)

본체(110);Main body 110; 상기 본체(110)의 전단에 형성되어, 천공방향을 향하여 고압 그라우트재(a)를 분사하는 고압 그라우트재 분사부(120);A high pressure grout injection part 120 formed at a front end of the main body 110 to inject a high pressure grout material (a) in a drilling direction; 상기 본체(110)의 전단에 형성되어, 상기 고압 그라우트재(a)의 분사에 의해 응집력이 약해진 지반(A)을 굴착하는 굴착부(130);An excavation part 130 formed at a front end of the main body 110 to excavate the ground A in which cohesion is weakened by the injection of the high-pressure grout material a; 상기 본체(110)의 둘레부에 형성되어, 그라우트(b)를 분사하는 그라우트 분사용 노즐(140)을 더 구비한 것을 특징으로 하는 이중 굴착장치(100) 및Is formed on the periphery of the main body 110, the double excavation device 100, characterized in that it further comprises a grout injection nozzle 140 for spraying the grout (b); 상기 이중 굴착장치(100)의 외주를 덮도록 설치되는 보강 관(200);을 포함하고,Includes; reinforcement pipe 200 is installed to cover the outer circumference of the double excavator 100 상기 본체(110) 및 보강 관(200)은 천공방향을 축으로 회전하며,The main body 110 and the reinforcement pipe 200 rotates in the axis of the drilling direction, 상기 본체(110)의 회전방향과 상기 보강 관(200)의 회전방향은 상호 반대방향인 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템.Double direction excavation system, characterized in that the direction of rotation of the main body 110 and the direction of rotation of the reinforcement pipe 200 are mutually opposite. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 굴착부(130)는 회전식 비트(131)인 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템.The excavation 130 is a dual drilling system, characterized in that the rotary bit (131). 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 고압 그라우트재 분사부(120)는 상기 회전식 비트(131)의 심부에 형성된 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템.The high pressure grout injection unit 120 is a dual excavation system, characterized in that it comprises a high pressure grout injection nozzle (121) formed in the core portion of the rotary bit (131). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 굴착부(130)는 타격식 비트(132)인 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템.The excavation 130 is a double excavation system, characterized in that the striking bit (132). 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 고압 그라우트재 분사부(120)는 상기 타격식 비트(132)의 주위부에 형성된 고압 그라우트재 분사용 노즐(121)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 굴착시스템.The high pressure grout injection unit 120 is a dual excavation system, characterized in that it comprises a high pressure grout injection nozzle (121) formed in the periphery of the hitting bit (132). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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