KR101333096B1

KR101333096B1 - 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR101333096B1
Application number: KR1020130061040A
Authority: KR
Inventors: 마상준
Original assignee: 한국건설기술연구원
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2013-11-27

Abstract

실드터널(Shield Tunnel) 공법이 적용되는 세그먼트 터널 형성시에 각각의 세그먼트(Segment)의 조립 체결을 위해 강선 또는 강연선을 삽입하여 인장함으로써 강선공급, 인장 및 절단에 따른 소요공기를 감소시킬 수 있고, 또한, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하는 기존의 볼트 체결 방식에 비해서 강선 또는 강연선을 삽입하여 인장함으로써 소요공기를 단축시킬 수 있는, 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법이 제공된다.

Description

실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법 {STEEL WIRE SUPPLYING APPARATUS FOR ASSEMBLING SEGMENTS OF SHIELD TUNNEL, AND METHOD USING THE SAME}

본 발명은 실드터널의 시공에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 실드터널(Shield Tunnel) 공법이 적용되는 세그먼트 터널(Segment Tunnel) 시공시에 각각의 세그먼트(Segment)를 조립 체결하기 위해 강선(Steel Wire) 또는 강연선(Strand)을 삽입 및 인장하는 강선체결 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널 공사는 공사현장 위치, 지질, 지반 형상, 주변 환경, 공사기간 등에 따라 적용 공법을 다르게 적용할 수 있다. 이때, 각각의 적용 공법에 따라 굴착장비, 소요공기, 가설계획 등 사전 준비 작업에 의하여 시공 성패가 결정되므로, 철저한 계획이 수립되어 있지 않으면 많은 시행착오를 거치게 되고, 불필요한 공사기간과 공사비가 추가로 소요될 수도 있다.

이러한 터널 공사의 각종 공법으로는, 예를 들면, 재래공법인 ASSM(American Steel Support Method)이 있고, 최신공법으로는 NATM(New Austrian Tunneling Method), TBM(Tunnel Boring Machine method) 또는 실드터널(Shield Tunnel) 공법이 있으며, 그 외에도 개착식 공법, 침매 공법, 잠함침하 공법 및 파이프루프 공법 등이 있다.

구체적으로, 재래공법인 ASSM 공법은 지반 이완으로 침하하는 암반을 목재나 철재 Arch지보, 콘크리트 라이닝을 주지보체로 활용하여 지지하는 방식으로서 안정성이 낮은 재래식 공법이다.

또한, NATM 공법은 터널을 구성하는 주변암반 자체를 지보체로 활용하고 숏크리트 또는 록볼트(Rock Bolt)를 보조지보체로 사용하는 암반 역학적 개념을 도입한 공법으로서, 최근 많이 사용되고 있는 공법이다. 이러한 NATM 공법은 지반 변화에 적응성이 좋고, 적용단면의 범위가 넓어서 일반적 조건하에서는 경제성이 우수한 공법이다.

또한, TBM 공법은 암질의 터널에서 종래의 화약발파 공법에 의하지 않고, 전단면 터널굴착기로 암을 압쇄 또는 절삭에 의해 굴착하는 기계식 굴착 공법으로서, 주변암반 자체를 지보체로 활용하여 역학적으로 안정된 원형 구조를 형성하므로, 숏크리트나 록볼트 등의 지보재를 대폭 줄일 수 있고, 이에 따라 시공속도가 빠르고 안정성이 높은 공법이다. 이러한 TBM 공법은 재래의 발파 공법에 비해 주변지반의 진동이나 이완을 최소화하고, 굴진속도가 빠르며, 장대터널에 유리한 공법이다.

한편, 실드터널(Shield Tunnel) 공법은 터널 외형단면보다 약간 큰 단면을 갖는 실드(Shield)라고 하는 튼튼한 강재 원통형 굴착기를 지반 중에 밀어 넣고, 이를 진행시켜 그 선단부 지반의 붕괴를 막으면서 굴착하고, 실드기계 후방부에서는 굴착단면을 지보하는 지보공 또는 복공(세그먼트)을 구축하며, 이러한 선단 굴착과 후방 지보공의 구축을 반복하면서 터널을 굴착해가는 공법을 말한다.

이러한 실드터널 공법은 종래 개착식 공법의 문제점인 시공시에 발생하는 지반침하와 각종소음 및 진동 등의 건설공해와 교통, 통행의 장해 등의 문제점을 최소화하기 위해 개발된 공법이며, 현재는 실드 기술의 비약적인 발달로 예전에는 굴착 불가능했던 거대 전석층, 복합지질구간(토사+암구간) 등에도 공법의 적용이 가능하게 되었다. 그뿐 아니라 시공 속도가 빨라서 공기가 단축됨은 물론 통수단면을 그대로 유지시키면서 시공이 가능할 뿐만 아니라 연속 굴착작업으로 시공관리가 용이하여 전력구, 통신구, 지하철도, 상하수도 등은 물론 하저터널이나 해저터널까지 적용이 가능하게 되었다.

다시 말하면, 이러한 실드터널 공법은 개착 공법을 대신할 수 있는 도시터널의 시공수단으로서, 예를 들면, 지하철, 상하수도, 전기통신시설 등에 널리 이용되고 있다. 특히, 이러한 실드 공법은 시공관리 및 품질관리가 용이하며, 안정성을 확보한 공법이며, 지하매설물의 이동과 방호가 불필요하고, 광범위한 지반에 적용할 수 있다.

한편, 도 1은 실드터널 공법의 굴진 시공 과정을 나타내는 동작흐름도이고, 도 2는 실드터널 공법에서 굴진 작업을 예시하는 도면이다.

실드터널 공법은 실드터널 굴진장치에 의해 굴진 및 배토하면서 동시에 지보공인 세그먼트(Segment)를 조립해나가는 공법을 말한다. 이러한 실드터널 공법은 실드터널 굴진장치, 예를 들면, TBM 장비의 선단 커터헤드의 회전에 의해 굴진되고, 굴진에 의해 생성된 흙은 TBM 장비 내에 구비된 스크류 컨베이어를 통해 밖으로 배토 처리하고, 배토된 공간에 지보공인 세그먼트를 조립하는 일련의 시스템으로 이루어진 공법이다.

예를 들면, 이러한 실드터널 공법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 9개의 세부 공정(S11~S19)으로 진행되는데, 특히, 실드장비를 조립한 후에 굴진 작업량에 도달까지는 5개 공정(S15~S19)이 반복되어 진행된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실드터널 공법의 굴진 시공 과정은, 먼저, 작업구를 굴착하고(S11), 후방설비용 NATM(New Austrian Tunneling Method) 굴착을 수행한다(S12). 다음으로, 실드받침대 및 후방레일을 설치하고(S13), 실드장비를 조립한다(S14). 이때, 실드장비를 조립하기 전에 엔터런스 팩킹을 설치하고, 실드장비를 제작하여 운반하게 된다.

다음으로, 반력대를 설치하여 굴진을 준비한다(S15). 예를 들면, 도 2의 a)에 도시된 바와 같이 굴진을 준비한다.

다음으로, 초기 굴진을 수행한다(S16). 예를 들면, 도 2의 b)에 도시된 바와 같이 TBM 굴진장비(10)를 설치하여 굴진을 준비한다.

다음으로, 본굴진을 준비하고 본굴진을 수행한다(S17). 예를 들면, 도 2의 c)에 도시된 바와 같이 본굴진을 준비하고 본굴진을 수행한다.

다음으로, 원하는 굴진에 도달하면(S18), 장비를 회전시키거나(S19) 또는 장비를 해체하게 된다. 예를 들면, 도 2의 d)에 도시된 바와 같이 TBM 굴진장비(10)를 회전시킬 수 있다.

이러한 실드터널 공법은 TBM 장비로 굴착하며, 이러한 TBM 장비는 TBM 본체(10), 상기 TBM 본체를 작동하기 위한 각종 실내설비를 적재할 수 있는 후속 트레일러 및 버력 반출을 위한 후속 설비(Back up)로 구성되어 있다.

도 3은 실드터널 공법의 굴진에 적용되는 TBM 장비를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 실드터널 공법의 굴진에 적용되는 TBM 장비 중에서 TBM 본체(10)는 커터 헤드(Cutter Head: 11), 커터 헤드 자켓(Cutter Head Jacket: 12), 내부 켈리(Inner Kelly: 13), 외부 켈리(Outer Kelly: 14), 어드밴스 실린더(Advance Cylinder: 15), 커터 헤드 구동부(Cutter Head Drive: 16), 클램핑 패드(Clamping Pad: 17) 및 리어 서포트(Rear Support: 18)를 포함한다.

TBM 본체(10)의 커터 헤드(11)는 배열 장착된 각종 커터(Cutter)의 압축력과 회전력에 의해 암석을 압쇄시켜 굴착하부에서 스크레이퍼(Scraper) 및 버킷(Bucket)으로 버력을 상부 또는 내부 켈리(13) 내에 설치된 벨트 컨베이어(Belt Conveyor)에 적재하여 후방으로 배출시키며 내부 켈리(13)의 전진 작동으로 전진한다.

커터 헤드 자켓(12)은 커터 헤드(11) 및 버킷(Bucket)을 둘러싸고 있으며, 터널 벽면으로부터 떨어지는 낙반을 방지하여 커터 헤드(11) 뒷면에서 지보재 설치작업을 용이하게 해주며, TBM 클램핑(Clamping) 및 리세팅(Resetting) 시에 TBM 본체 전방지지대 역할을 하고, 또한 굴진 중에 커터 헤드(11)를 지지하여 TBM 본체의 진동을 감소시켜 준다.

내부 켈리(13)는 어드밴스 실린더(15)의 유압작동으로 커터 헤드(11)를 전진시키며, 이러한 커터 헤드(11)를 회전시키는 커터 헤드 구동부(16)가 장착된다. 이때, 상기 내부 켈리(13)의 전방의 주 구동부는 유압 클러치에 의해 메인 베어링과 직접 연결되며, 후반부는 TBM 본체의 굴진방향을 조정할 수 있는 리어 서포트(18)와 연결되어 있다.

외부 켈리(14)는 내부 켈리(13)를 감싸고 있으며, 굴착운행 시 TBM 본체를 지지하기 위한 클램핑 패드(17) 장치가 구비되어, 기굴착된 터널 벽면에 클램핑 패드(17)로 압착 지지하여 TBM 본체를 굴착 전진시킨다.

또한, 후속 트레일러는 견인 롯드 또는 체인에 의하여 TBM 본체를 따라 이동하며, 상기 커터 헤드(11)의 구동에 필요한 전동모터와 이러한 전동모터에 의해서 작동되는 각종 유압펌프, 및 굴진시 발생한 분진을 처리하기 위한 집진기가 장착되어 있다. 또한, 후속 트레일러의 상부에는 버력(Refuse) 반출을 위한 벨트 컨베이어(Belt Conveyor)가 설치되어 있다.

또한, 후속 설비는 터널내에서 버력처리를 위해 Locomotive와 광차(Muck Car)가 진행할 수 있도록 여러 개의 덱(Deck)으로 구성되며, 상부에는 벨트 컨베이어가 설치되어 버력이 이송된다.

이러한 실드터널 공법은, 지하철공사 및 전력구 등 현장 조사결과에 따르면, 이러한 실드터널 공법은 굴착시에 전단면 터널굴착기로 암을 압쇄 또는 절삭에 의해 굴착하는 기계식 굴착공법인 TBM(Tunnel Boring Machine method) 공법을 적용하고 있고, 이때, 세그먼트 체결 방식으로서 볼트(Bolt) 체결 방식을 적용하고 있다.

하지만, 이러한 볼트 체결 방식의 경우, 인력을 사용하여 수동으로 체결해야 하고, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하므로, 소요공기가 길어지는 문제점이 있다.

한편, 도 4는 종래의 기술에 따른 실드터널 공법에서 세그먼트 조립을 예시하는 도면이다.

종래의 기술에 따른 실드터널 공법에서, 도 4에 도시된 바와 같이, 세그먼트 조립체(20)인 세그먼트 터널을 형성하기 위해 세그먼트(21) 조립시 X축, Y축 및 Z축 모두를 고려하여 시공해야 한다. 즉, S21 내지 S35로 도시된 바와 같이, X축, Y축 및 Z축을 모두 고려하여 세그먼트(21)를 조립해야 하므로 많은 시행착오를 거쳐서 시공하게 되므로 소요공기가 길어진다는 문제점이 있다.

대한민국 공개특허번호 제2013-29524호(공개일: 2013년 3월 25일), 발명의 명칭: "종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체 및 이를 이용한 실드터널의 구축공법" 대한민국 등록특허번호 제10-936471호(출원일: 2007년 12월 17일), 발명의 명칭: "배수 구조를 갖는 세그먼트에 의한 원형 지보공 구조체 및 이를 이용한 실드터널을 시공하는 방법" 대한민국 등록특허번호 제10-764046호(출원일: 2006년 4월 27일), 발명의 명칭: "충진형 PC 판넬 터널라이닝 시스템에 있어서 일체형 배수구조 및 이를 이용한 터널라이닝 시공방법" 대한민국 등록실용신안번호 제20-454240호(출원일: 2009년 6월 16일), 고안의 명칭: "강선공급을 위한 피딩조립체 및 강선 삽입장치" 일본 공개특허번호 제2007-270473호(공개일: 2007년 10월 18일), 발명의 명칭: "합성 세그먼트와 합성 세그먼트의 조인트 구조" 일본 공개특허번호 제2004-108137호(공개일: 2004년 4월 8일), 발명의 명칭: "프리캐스트 부재에 의한 벽체 구조물 및 그 조인트"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 실드터널(Shield Tunnel) 공법이 적용되는 세그먼트 터널(Segment Tunnel) 시공시에 각각의 세그먼트(Segment)의 조립 체결을 위해 강선 또는 강연선을 삽입하여 인장할 수 있는, 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하는 기존의 볼트 체결 방식에 비해서, 강선(또는 강연선)을 자동으로 삽입 및 인장함으로써 소요공기를 줄일 수 있는, 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치는, 실드터널(Shield Tunnel) 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선(Steel Wire)을 공급함으로써 각각의 세그먼트(Segment)를 조립 체결하는 강선체결 장치에 있어서, 서브모터 및 와이어드럼을 포함하며, 상기 강선의 공급 및 강선의 위치를 제어하는 강선 공급위치 제어부; 상기 강선 공급위치 제어부의 와이어드럼에 연결되어 상기 강선의 공급 방향을 가이드하는 가이드 파이프; 상기 세그먼트의 위치에 대응하는 위치로 회전하면서 상기 강선을 공급하는 강선공급 박스; 상기 실드터널 굴진장비에 탑재되고, 상기 강선공급 박스가 설치되어 상기 강선공급 박스를 가이드하는 원형 구조물; 및 상기 강선을 상기 세그먼트에 삽입하여 서로 체결되도록 상기 강선의 공급 지점을 조정하는 강선 주입부를 포함하되, 상기 강선 주입부에서 공급되는 강선이 상기 세그먼트에 삽입 및 인장되어 상기 세그먼트를 조립 체결하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 와이어드럼에서 공급되는 강선이 상기 가이드 파이프를 통해 공급될 수 있도록 상기 와이어드럼 및 상기 가이드 파이프 사이에 배치되어 강선리드 박스를 추가로 포함할 수 있다.

여기서, 상기 원형 구조물은 상기 실드터널 굴진 장비에 원형 구조로 탑재되어 상기 세그먼트 개수 및 설치 위치 변화에 대응하여 회전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 강선이 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급될 수 있도록 상기 강선 공급위치 제어부, 상기 가이드 파이프 및 상기 강선공급 박스가 각각 2개씩 설치될 수 있다.

여기서, 상기 강선은 상기 서브모터에 의해 위치가 제어되면서 상기 가이드 파이프를 따라 이동되어 상기 강선공급 박스로 인입되고, 상기 세그먼트 설정 위치에서 상기 강선 주입부에 의해 상기 강선의 공급 지점이 조정된 후에 상기 세그먼트에 삽입되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 강선공급 박스에서 상기 강선 주입부로 상기 강선이 공급될 때, 상기 세그먼트 위치에 따라 상기 강선공급 박스의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정될 수 있다.

여기서, 상기 강선은 상기 강선공급 박스로 인입될 때 각도에 따라 길이가 조정될 수 있다.

여기서, 상기 강선은 상기 세그먼트의 체결 이후, 상기 서브모터의 제어에 의해 상기 강선공급 박스로 회수되며, 상기 강선공급 박스는 상기 강선 주입부가 다음의 강선 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부와 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법은, 실드터널 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선을 공급함으로써 각각의 세그먼트를 조립 체결하는 강선체결 방법에 있어서, a) 강선 공급위치 제어부의 서브모터 제어를 통해 와이어드럼을 따라 강선 또는 강연선을 공급하는 단계; b) 세그먼트 설치 위치까지 강선 주입부(Erector)를 회전시키는 단계; c) 회전 가능한 원형 구조물에 의해 강선공급 박스를 상기 세그먼트 설치 위치까지 이동시키는 단계; d) 상기 세그먼트에 형성된 강선공급홀에 상기 강선을 공급할 수 있도록 상기 강선 주입부의 위치를 보정하는 단계; e) 상기 강선공급 박스에서 상기 강선 주입부로 강선을 공급하여 상기 세그먼트에 상기 강선을 삽입하는 단계; f) 상기 세그먼트에 삽입된 강선을 인장하는 단계; 및 g) 상기 강선을 절단하고, 상기 강선공급 박스까지 상기 강선을 회수하는 단계를 포함하여 이루어진다.

여기서, 상기 강선은 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 a) 내지 g) 단계는 1개의 링(Ring)을 형성할 때까지 반복하여 수행되고, 상기 링은 세그먼트 터널(Segment Tunnel)을 완료할 때까지 순차적으로 반복하여 형성될 수 있다.

여기서, 상기 g) 단계에서 상기 강선공급 박스는 상기 강선 주입부가 다음의 강선 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부와 함께 회전하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 세그먼트에 삽입된 강선은 강선 인장기를 사용하여 인장된 후에 절단될 수 있다.

여기서, 상기 e) 단계에서 상기 강선공급 박스에서 상기 강선 주입부로 상기 강선이 공급될 때, 상기 세그먼트 위치에 따라 상기 강선공급 박스의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 실드터널 공법이 적용되는 세그먼트 터널(Segment Tunnel) 시공시에 각각의 세그먼트(Segment)의 조립 체결을 위해 강선 또는 강연선을 자동으로 삽입 및 인장할 수 있다. 즉, 실드터널(Shield Tunnel) 공법에 강선체결 장치를 적용함으로써 강선공급, 인장 및 절단에 따른 소요공기를 감소시킬 수 있고, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있다.

본 발명에 따르면, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하는 기존의 볼트 체결 방식에 비해서, 강선 또는 강연선을 삽입하여 인장함으로써 소요공기를 단축시킬 수 있다.

도 1은 실드터널 공법의 굴진 시공 과정을 나타내는 동작흐름도이다.
도 2는 실드터널 공법에서 굴진 작업을 예시하는 도면이다.
도 3은 실드터널 공법의 굴진에 적용되는 TBM 장비를 나타내는 도면이다.
도 4는 종래의 기술에 따른 실드터널 공법에서 세그먼트 조립을 예시하는 도면이다.
도 5는 실드터널 공법에 사용되는 전단키 세그먼트를 예시하는 도면이다.
도 6은 실드터널 공법에 사용되는 전단키 세그먼트의 체결을 예시하는 도면이다.
도 7은 실드터널 공법의 단위 공종별 시공과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 전단키 세그먼트의 조립체인 세그먼트 터널을 나타내는 도면이다.
도 9는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선 체결 순서를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 10은 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선 체결 순서를 예시하는 도면이다.
도 11a 내지 도 11f는 각각 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 세그먼트 체결 과정을 예시하는 도면들이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치가 TBM 장비와 결합된 것을 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치를 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 15a 내지 도 15h는 각각 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법의 동작흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

먼저, 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 공개된 대한민국 공개특허번호 제2013-29524호에는 "종방향 강연선과 횡방향 전단키를 갖는 세그먼트 구조체 및 이를 이용한 실드터널의 구축공법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 본 명세서 내에 참조되어 본 발명의 일부를 이룬다.

이하, 도 5 내지 도 11을 참조하여 전단키 세그먼트를 이용한 실드터널 공법에 대해 설명한 후에, 도 12 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 실시예 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100) 및 방법에 대해 설명하기로 한다. 이때, 본 발명의 실시예 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)가 강선(Steel Wire)인 경우에 대해서 설명하지만 강연선(Strand)을 포함할 수 있다는 점은 당업자에게 자명하다.

[전단키 세그먼트(300a)를 이용한 실드터널 공법]

도 5는 실드터널 공법에 사용되는 전단키 세그먼트를 예시하는 도면이고, 도 6은 실드터널 공법에 사용되는 전단키 세그먼트의 체결을 예시하는 도면이며, 도 7은 실드터널 공법의 단위 공종별 시공과정을 나타내는 도면이고, 도 8은 전단키 세그먼트의 조립체인 세그먼트 터널을 나타내는 도면이다.

먼저, 실드터널 공법은 실드터널 굴진장치, 예를 들면, TBM 장비의 선단 커터헤드의 회전에 의해 굴진되고, 굴진에 의해 생성된 흙은 TBM 장비 내에 구비된 스크류 컨베이어를 통해 밖으로 배토 처리하고, 배토된 공간에 지보공인 세그먼트(300a)를 조립하는 일련의 시스템으로 이루어진 공법이다. 이때, 세그먼트(300a) 조립시에, 전술한 도 4에 도시된 바와 같이, 전단키가 없는 기존 세그먼트는 세그먼트 틸팅(Tilting) 시에 X축, Y축 및 Z축 모두의 시공오차를 고려허여 시공하기 때문에 세그먼트 체결시에 많은 소요시간이 소모된다.

도 5에 도시된 세그먼트(300a)는 전단키가 형성되어 있고, 강선(400)이 공급되어 체결될 수 있도록 강선공급홀이 형성되어 있다. 이러한 전단키가 적용된 세그먼트(300a)는 본 발명의 출원인에 의해 특허출원되어 공개된 대한민국 공개특허번호 제2013-29524호에 개시되어 있다.

도 6의 a) 내지 f)에 도시된 바와 같이, 이러한 전단키가 적용된 세그먼트(300a)를 사용하여 세그먼트 터널(300)을 형성할 경우, 단지 Z축의 시공오차만 고려하여 세그먼트 틸팅(Tilting)이 가능해지기 때문에 세그먼트 체결시에 소요시간을 감소시킬 수 있다. 다시 말하면, 실드터널(Shield Tunnel)의 시공시 단위공종별 소요공기를 분석한 결과에 따르면, 세그먼트 틸팅에 가장 많은 소요시간이 소모되는데, 도 4에 도시된 기존의 세그먼트와 다르게 도 5에 도시된 전단키로 인하여 X축 및 Y축의 시공오차가 해결되고, Z축만을 고려한 시공함으로써 시행착오가 감소되어 소요공기를 감소시킬 수 있다.

도 7을 참조하면, 실드터널의 전체 시공프로세스 중에서 세그먼트 공급에서 체결까지의 단위 공종별 시공과정은, 본굴진 이후 세그먼트 공급에서 1링의 체결 완료까지의 단위공종별 시공과정으로서, 세그먼트 공급에서 체결까지 5개 공종이 반복하여 진행된다.

구체적으로, 실드터널 굴진 장비인 TBM 장비를 통해 세그먼트가 공급되고(S110), 이후, 세그먼트(300a)를 강선 주입부(Erector)에 고정시킨다(S120). 이후, 강선 주입부(Erector)를 회전시키고(S130), 상기 세그먼트(300a) 틸팅을 수행한다(S140). 다음으로, 상기 강선(400)을 삽입 인장하여 상기 세그먼트(300a)를 체결하게 되는데(S150), 이러한 S110 내지 S150 단계는 1링 연결 완료시까지 반복하여 수행된다.

도 8은 강선체결 방식의 세그먼트 조립체인 세그먼트 터널(300)을 예시하며, 즉, 각각의 세그먼트를 체결하여 1링을 완료하고, 모든 링이 완성된 상태의 실드터널인 세그먼트 터널(300)을 나타낸다.

도 9는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선 체결 순서를 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선 체결 순서를 예시하는 도면이다.

도 9는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선 체결 순서를 구체적으로 예시하며, 6+1 세그먼트 터널에 대하여 강선체결 순서를 나타내고 있다.

도 9를 참조하면, 이러한 세그먼트(300a) 체결 시 기존의 볼트체결 방식은 세그먼트당 여러 개의 볼트가 필요하지만, 강선체결 방식은 세그먼트당 1개의 강선을 체결한다. 실질적으로, 1개의 세그먼트당 1개의 강선이 체결되며, 경우에 따라 1개 세그먼트에 2개의 강선이 체결되는 경우가 발생한다.

여기서, 세그먼트는, 예를 들면, 세 종류의 세그먼트가 사용될 수 있는데, 기본 형태의 세그먼트(300a), 링 형성을 위한 마감용 세그먼트(300c) 및 상기 기본 형태의 세그먼트(300a)와 마감용 세그먼트(300c) 사이에 형성되는 연결용 세그먼트(300b)가 사용될 수 있는데, 1링을 형성하기 위해 7개의 세그먼트가 사용되고, 4개의 기본 형태의 세그먼트(300a), 2개의 연결용 세그먼트(300b) 및 1개의 마감용 세그먼트(300c)가 사용될 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.

구체적으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 강선체결 방식의 특성상 3번째 세그먼트까지는 볼트체결 방식으로 진행되고, 4번째 세그먼트 조립에서 첫 번째 강선체결이 진행된다. 이후, 4번째에서 7번째 체결 방식을 유지하며, 4링이 반복적으로 동일한 체결 순서로 진행된다. 이때, 4링 반복 중에 처음과 두 번째 링은 8개의 강선이 소요되며, 세 번과 네 번째 링은 7개의 강선이 소요된다. 또한, 동일한 링의 세그먼트는 볼트를 이용하여 일시적으로 체결한 후에, 링 간의 강선체결이 완료되면 제거하여 재사용할 수 있다.

또한, 1개의 세그먼트를 체결하기 위한 강선 설치 순서는, 먼저, 도 10의 a)에 도시된 바와 같이, 세그먼트(300a)의 위치를 설정하고, 이후, 도 10의 b)에 도시된 바와 같이, 강선(400)을 삽입하고, 이후, 도 10의 c)에 도시된 바와 같이, 상기 강선(400)을 인장하기 위한 강선 인장기(500)를 설치한다.

다음으로, 도 10의 d)에 도시된 바와 같이, 상기 강선 인장기(500)를 사용하여 상기 강선(400)을 인장하고, 이후, 도 10의 e)에 도시된 바와 같이, 상기 강선 인장기(500)를 제거하고, 마지막으로, 도 10의 f)에 도시된 바와 같이, 상기 강선(400)을 절단함으로써, 1개의 세그먼트(300a)를 체결할 수 있다. 이러한 도 10의 a) 내지 f) 단계가 반복적으로 수행되어 다음 링을 형성하고, 또한, 이러한 링은 세그먼트 터널 형성시까지 반복하여 수행된다.

도 11a 내지 도 11f는 각각 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 세그먼트 체결 과정을 예시하는 도면들이다.

도 11a는 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)가 기존의 실드터널 굴진장비인 TBM 장비(200)에 탑재되고, 후속설비로부터 세그먼트(300a), 즉 전술한 기본 형태의 세그먼트(300a)가 공급되는 것을 나타낸다.

도 11b는 첫 번째 세그먼트(300a)가 공급되는 것을 나타내고, 도 11c는 첫 번째 세그먼트(300a)가 위치가 설정되고, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)에 의해 강선이 체결된 것을 나타낸다.

도 11d는 두 번째 기본 형태의 세그먼트(300a)가 공급되어 첫 번째 세그먼트(300a)와 체결된 상태를 나타내며, 도 11e는 연결용 세그먼트(300b)가 공급되어 기본 형태의 세그먼트(300a)와 체결된 것을 나타내며, 도 11f는 상기 연결용 세그먼트(300b) 사이에 마감용 세그먼트(300c)가 공급되어 1개의 링을 형성하는 것을 나타낸다.

본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)는 상기 링을 형성하기 위해 공급되는 세그먼트(300a, 300b, 300c)에 각각 강선을 공급하고, 이를 삽입 및 인장시킴으로써 상기 세그먼트(300a, 300b, 300c)를 조립 체결하게 되는데, 이하, 도 12 내지 도 16을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치 및 그 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

[실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)]

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치가 TBM 장비와 결합된 것을 나타내는 도면이고, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치를 나타내는 도면으로서, 도 13의 a)는 사시도이고, 도 13의 b)는 수직단면도이고, 도 13의 c)는 측면도이다.

도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)는 기존의 TBM 장비(200)와 결합될 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널 시공을 위해서 실드터널 굴진장치, 예를 들면, 기존 TBM 장비(200)에 강선을 공급할 수 있는 원형 구조물 형태의 강선체결 장치(100)를 탑재할 수 있다.

먼저, 상기 TBM 장비(200)의 선단 커터헤드의 회전에 의해 굴진되고, 굴진에 의해 생성된 흙은 TBM 장비 내에 구비된 스크류 컨베이어를 통해 밖으로 배토 처리하고, 배토된 공간에 지보공인 세그먼트를 조립하게 되는데, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)가 상기 세그먼트의 조립 체결을 위해 강선을 삽입하여 인장하게 된다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)는, 실드터널(Shield Tunnel) 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선(Steel Wire)을 공급함으로써 각각의 세그먼트(Segment)를 조립 체결하는 강선체결 장치로서, 강선 공급위치 제어부(110), 가이드 파이프(120), 원형 구조물(130), 강선공급 박스(140), 강선리드 박스(150) 및 강선 주입부(160)를 포함한다.

강선 공급위치 제어부(110)는 서브모터(110a) 및 와이어드럼(110b)을 포함하며, 강선의 공급 및 강선의 위치를 제어한다. 즉, 상기 강선 공급위치 제어부(110)는 상기 서브모터(110a)의 회전에 의해 상기 와이어드럼(110b)이 회전하면서, 상기 강선의 위치를 제어하면서 상기 강선(400)을 공급하게 된다.

가이드 파이프(120)는 상기 강선 공급위치 제어부(110)의 와이어드럼(110b)에 연결되어 상기 강선(400)의 공급 방향을 가이드한다.

원형 구조물(130)은 상기 실드터널 굴진장비에 탑재되고, 상기 강선공급 박스(140)가 설치되어 상기 강선공급 박스(140)를 가이드한다. 이때, 상기 원형 구조물(130)은 상기 실드터널 굴진 장비에 원형 구조로 탑재되어 상기 세그먼트 개수 및 설치 위치 변화에 대응하여 회전할 수 있다.

강선공급 박스(140)는 상기 세그먼트(300a)의 위치에 대응하는 위치로 회전하면서 상기 강선(400)을 공급한다. 이때, 상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 상기 강선(400)이 공급될 때, 상기 세그먼트(300a) 위치에 따라 상기 강선공급 박스(140)의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정될 수 있다.

강선리드 박스(150)는 상기 와이어드럼(110b)에서 공급되는 강선(400)이 상기 가이드 파이프(120)를 통해 공급될 수 있도록 상기 와이어드럼(110b) 및 상기 가이드 파이프(120) 사이에 배치된다.

강선 주입부(160)는 상기 강선(400)을 상기 세그먼트(300a)에 삽입하여 서로 체결되도록 상기 강선(400)의 공급 지점을 조정한다.

이에 따라 상기 강선 주입부(160)에서 공급되는 강선(400)이 상기 세그먼트에 삽입 및 인장되어 상기 세그먼트를 조립 체결하게 된다. 즉, 상기 강선(400)은 상기 서브모터(110a)에 의해 위치가 제어되면서 상기 가이드 파이프(120)를 따라 이동되어 상기 강선공급 박스(140)로 인입되고, 상기 세그먼트 설정 위치에서 상기 강선 주입부(160)에 의해 상기 강선(400)의 공급 지점이 조정된 후에 상기 세그먼트(300a)에 삽입된다.

또한, 상기 강선(400)은 상기 세그먼트(300a)의 체결 이후, 상기 서브모터(110a)의 제어에 의해 상기 강선공급 박스(140)로 회수되며, 상기 강선공급 박스(140)는 상기 강선 주입부(160)가 다음의 강선(400) 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부(160)와 함께 회전하게 된다. 이때, 상기 강선(400)은 상기 강선공급 박스(140)로 인입될 때 각도에 따라 길이가 조정될 수 있다.

한편, 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치를 구체적으로 나타내는 도면이고, 도 15a 내지 도 15h는 각각 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치의 동작 원리를 설명하기 위한 도면들이다.

본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치는, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 강선(400)이 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급될 수 있도록 상기 강선 공급위치 제어부(110), 상기 가이드 파이프(120) 및 상기 강선공급 박스(140)가 각각 2개씩 설치될 수 있고, 즉, 상기 강선(400)은 2개의 경로로 공급되며, 강선공급 박스(140a, 140n)에 각각 연결되어 고정되어 있는데, 도 15a 내지 도 15h를 참조하여 후술하기로 한다.

구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)는, 도 15a에 도시된 바와 같이, 강선(400)이 제1 공급지점 및 제2 공급지점의 2개의 경로로 공급될 수 있고, 이때, 도 15b에 도시된 바와 같이, 서브모터(110a)를 통한 강선(400)의 공급 제어 및 강선(400)의 위치가 제어될 수 있다. 이때, 강선(400)은 제1 가이드 파이프(120a) 및 제2 가이드 파이프(120b)를 따라 각각 이동될 수 있다.

다음으로, 도 15c에 도시된 바와 같이, 상기 강선(400)은 상기 제1 가이드 파이프(120a) 및 제2 가이드 파이프(120b)를 따라 이동하게 되며, 이때, 제1 강선공급 박스(140a) 및 제2 강선공급 박스(140b)로 강선(400)이 인입되는데, 제1 강선공급 박스(140a) 및 제2 강선공급 박스(140b)의 이동 범위 내에서 이동하게 되고, 상기 강선(400)은 인입 각도에 따른 길이가 조정될 수 있다.

다음으로, 도 15d에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 강선공급 박스(140a, 140b)에서 강선 주입부(160)로 강선(400) 공급 및 세그먼트(300a) 공급되는데, 이때, 상기 세그먼트(300a) 위치에 따라 제1 및 제2 강선공급 박스(140a, 140b)가 제어되어 강선공급 지점이 보정될 수 있다.

다음으로, 도 15e에 도시된 바와 같이, 서브모터(110a)의 제어를 통해 강선(400)을 강선공급 박스(140a, 140b)로 회수되고, 또한, 도 15f에 도시된 바와 같이, 강선 주입부(160)를 다음 공급 지점으로 회전하게 되며, 이때, 제1 및 제2 강선공급 박스(140a, 140b)는 강선 주입부(160)와 함께 회전하게 된다.

다음으로, 도 15g에 도시된 바와 같이, 제1 강선공급 박스(140a)가 강선 공급 지점으로 회전하여 이동하게 되고, 이후, 도 15h에 도시된 바와 같이, 전술한 도 15d에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 강선공급 박스(140a, 140b)에서 강선 주입부(160)로 강선이 공급되고 세그먼트가 체결되는 과정이 반복하여 수행될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)는 기존 TBM 장비(200)에 강선(400)을 공급할 수 있는 원형 구조물(130) 을 설치하고, 이러한 원형 구조물(130) 설치로 인해 세그먼트(300a)의 개수 및 설치위치 변화에 유연하게 대처할 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치(100)를 적용함으로써 강선공급, 인장 및 절단에 따른 소요공기를 감소시킬 수 있고, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있다.

[실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법]

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법의 동작흐름도이다.

도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법은, 실드터널 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선을 공급함으로써 각각의 세그먼트를 조립 체결하는 강선체결 방법으로서, 먼저, 강선 공급위치 제어부(110)의 서브모터(110a) 제어를 통해 와이어드럼(110b)을 따라 강선 또는 강연선을 공급한다(S210). 이때, 전술한 바와 같이, 상기 강선(400)은 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급될 수 있다.

다음으로, 세그먼트(300a)의 설치 위치까지 강선 주입부(160)를 회전시킨다(S220).

다음으로, 회전 가능한 원형 구조물(130)에 의해 강선공급 박스(140)를 상기 세그먼트(300a)의 설치 위치까지 이동시킨다(S230).

다음으로, 상기 세그먼트(300a)에 형성된 강선공급홀에 상기 강선(400)을 공급할 수 있도록 상기 강선 주입부(160)의 위치를 보정한다(S240).

다음으로, 상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 강선(400)을 공급하여 상기 세그먼트(300a)에 상기 강선(400)을 삽입한다(S250). 이때, 상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 상기 강선(400)이 공급될 때, 상기 세그먼트(300a) 위치에 따라 상기 강선공급 박스(140)의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정될 수 있다.

다음으로, 상기 세그먼트에 삽입된 강선을 인장한다(S260). 이때, 상기 세그먼트(300a)에 삽입된 강선은 강선 인장기를 사용하여 인장된 후에 절단된다.

다음으로, 상기 강선을 절단하고, 상기 강선공급 박스까지 상기 강선을 회수한다(S270). 이때, 상기 강선공급 박스(140)는 상기 강선 주입부(160)가 다음의 강선(400) 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부(160)와 함께 회전할 수 있다.

전술한 상기 S210 내지 S270 단계는 1개의 링(Ring)을 형성할 때까지 반복하여 수행되고, 상기 링은 세그먼트 터널(Segment Tunnel)을 완료할 때까지 순차적으로 반복하여 형성될 수 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 실드터널 공법이 적용되는 세그먼트 터널 시공시에 각각의 세그먼트의 조립 체결을 위해 강선 또는 강연선을 자동으로 삽입 및 인장할 수 있다. 즉, 실드터널 공법에 강선체결 장치를 적용함으로써 강선공급, 인장 및 절단에 따른 소요공기를 감소시킬 수 있고, 시공성 및 경제성을 확보할 수 있다. 또한, 각각의 세그먼트당 여러 개의 볼트를 사용해야 하는 기존의 볼트 체결 방식에 비해서, 강선 또는 강연선을 삽입하여 인장함으로써 소요공기를 단축시킬 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 강선체결 장치
200: TBM 장비
300: 세그먼트 조립체(세그먼트 터널)
300a~300c: 전단키 세그먼트
400: 강선(또는 강연선)
500: 강선 인장기
110: 강선 공급위치 제어부
110a: 서브모터
110b: 와이어드럼(Wire Drum)
120: 가이드 파이프
130: 원형 구조물
140: 강선공급 박스
150: 강선리드 박스
160: 강선 주입부

Claims

실드터널(Shield Tunnel) 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선(Steel Wire,400)을 공급함으로써 각각의 세그먼트(Segment,300a)를 조립 체결하는 강선체결 장치에 있어서,
서브모터(110a) 및 와이어드럼(110b)을 포함하며, 상기 강선(400)의 공급 및 강선(400)의 위치를 제어하는 강선 공급위치 제어부(110);
상기 강선 공급위치 제어부(110)의 와이어드럼(110b)에 연결되어 상기 강선(400)의 공급 방향을 가이드하는 가이드 파이프(Guide Pipe: 120);
상기 세그먼트(300a)의 위치에 대응하는 위치로 회전하면서 상기 강선(400)을 공급하는 강선공급 박스(140);
상기 실드터널 굴진장비에 탑재되고, 상기 강선공급 박스(140)가 설치되어 상기 강선공급 박스(140)를 가이드하는 원형 구조물(130); 및
상기 강선(400)을 상기 세그먼트(300a)에 삽입하여 서로 체결되도록 상기 강선(400)의 공급 지점을 조정하는 강선 주입부(160)
를 포함하되,
상기 강선 주입부(160)에서 공급되는 강선(400)이 상기 세그먼트에 삽입 및 인장되어 상기 세그먼트를 조립 체결하는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 와이어드럼(110b)에서 공급되는 강선(400)이 상기 가이드 파이프(120)를 통해 공급될 수 있도록 상기 와이어드럼(110b) 및 상기 가이드 파이프(120) 사이에 배치되어 강선리드 박스(150)를 추가로 포함하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 원형 구조물(130)은 상기 실드터널 굴진 장비에 원형 구조로 탑재되어 상기 세그먼트 개수 및 설치 위치 변화에 대응하여 회전하는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제1항에 있어서,
상기 강선(400)이 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급될 수 있도록 상기 강선 공급위치 제어부(110), 상기 가이드 파이프(120) 및 상기 강선공급 박스(140)가 각각 2개씩 설치되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제4항에 있어서,
상기 강선(400)은 상기 서브모터(110a)에 의해 위치가 제어되면서 상기 가이드 파이프(120)를 따라 이동되어 상기 강선공급 박스(140)로 인입되고, 상기 세그먼트 설정 위치에서 상기 강선 주입부(160)에 의해 상기 강선(400)의 공급 지점이 조정된 후에 상기 세그먼트(300a)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제5항에 있어서,
상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 상기 강선(400)이 공급될 때, 상기 세그먼트(300a) 위치에 따라 상기 강선공급 박스(140)의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제5항에 있어서,
상기 강선(400)은 상기 강선공급 박스(140)로 인입될 때 각도에 따라 길이가 조정되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
제5항에 있어서,
상기 강선(400)은 상기 세그먼트(300a)의 체결 이후, 상기 서브모터(110a)의 제어에 의해 상기 강선공급 박스(140)로 회수되며, 상기 강선공급 박스(140)는 상기 강선 주입부(160)가 다음의 강선(400) 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부(160)와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 장치.
실드터널 시공시 실드터널 굴진장비에 결합되어 강선(400)을 공급함으로써 각각의 세그먼트(300a)를 조립 체결하는 강선체결 방법에 있어서,
a) 강선 공급위치 제어부(110)의 서브모터(110a) 제어를 통해 와이어드럼(110b)을 따라 강선(400) 또는 강연선을 공급하는 단계;
b) 세그먼트(300) 설치 위치까지 강선 주입부(160)를 회전시키는 단계;
c) 회전 가능한 원형 구조물(130)에 의해 강선공급 박스(140)를 상기 세그먼트(300a) 설치 위치까지 이동시키는 단계;
d) 상기 세그먼트(300a)에 형성된 강선공급홀에 상기 강선(400)을 공급할 수 있도록 상기 강선 주입부(160)의 위치를 보정하는 단계;
e) 상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 강선(400)을 공급하여 상기 세그먼트(300a)에 상기 강선(400)을 삽입하는 단계;
f) 상기 세그먼트(300a)에 삽입된 강선(400)을 인장하는 단계; 및
g) 상기 강선(400)을 절단하고, 상기 강선공급 박스(140)까지 상기 강선(400)을 회수하는 단계
를 포함하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.
제9항에 있어서,
상기 강선(400)은 상기 세그먼트에 2 방향에서 공급되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.
제9항에 있어서,
상기 a) 내지 g) 단계는 1개의 링(Ring)을 형성할 때까지 반복하여 수행되고, 상기 링은 세그먼트 터널(Segment Tunnel)을 완료할 때까지 순차적으로 반복하여 형성되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.
제9항에 있어서,
상기 g) 단계에서 상기 강선공급 박스(140)는 상기 강선 주입부(160)가 다음의 강선(400) 공급 지점으로 회전하도록 상기 강선 주입부(160)와 함께 회전하는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.
제9항에 있어서,
상기 세그먼트(300a)에 삽입된 강선은 강선 인장기를 사용하여 인장된 후에 절단되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.
제9항에 있어서,
상기 e) 단계에서 상기 강선공급 박스(140)에서 상기 강선 주입부(160)로 상기 강선(400)이 공급될 때, 상기 세그먼트(300a) 위치에 따라 상기 강선공급 박스(140)의 위치가 제어되어 강선의 공급 지점이 보정되는 것을 특징으로 하는 실드터널의 세그먼트 조립을 위한 강선체결 방법.