KR101555261B1 - 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치에 관한 것이다.
본 발명은 굴착용 커터헤드를 추진시키기 위해 상기 커터헤드의 추진 방향을 따라 암수 결합을 통해 연속 반복적으로 연결 설치된 추진관의 내부에 복수의 관이 서로 묶여져 추진 방향을 따라 연속 반복적으로 연결 설치되는 배토블럭에 있어서,
상기 배토블럭이, 상기 커터헤드의 이동 방향을 설정하는 조준관, 유체를 주입하는 송출관, 배출을 위한 배출관 그리고 윤활유 및 활제를 주입하는 주입관을 포함하는 관의 각각 양단이 양쪽 연결판을 통과하여 고정되어져 하나의 블럭을 이루고; 상기 배토블럭과 다른 배토블럭이 각각 연결조인트로 연결되어 연속 반복적으로 연결 고정되도록 함을 특징으로 한다.
본 발명은, 배토블럭과 배토블럭의 연결시 연결부분이 신축 작용을 함에 따라 커터헤드의 곡선구간 이동시 신축적 작용으로 추진관과 함께 곡선 이동이 가능하게 되는 장점이 있다.

Description

연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치{propulsion apparatus for tunnel radius moving}

본 발명은 터널 굴착에 적용되는 배토블럭에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 굴진을 위한 커터헤드를 추진시키는 추진관이 곡선 구간 이동시 추진관 내에 위치한 배토블럭이 추진관 내의 중심라인을 따라 안정되게 위치된 상태로 곡선 구간을 이동할 수 있도록 하는 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치에 관한 것이다.

통상, 지하철, 도로, 상하수도, 송유관, 가스관, 전선관을 포함하는 공동구 등의 지중 터널을 형성하기 위해 비개착 터널시공방법이 적용되고 있으며, 이는 강재의 원통형 굴착기를 수직구 안에 투입시키고 굴착기의 선두에 장착된 커터헤드(cutter head)를 회전시키면서 터널을 형성하는 공법으로 실드공법(shield tunneling method)과 세미실드공법(semi-shield tunneling method)이 있다.

상기 실드공법은 강재의 원통을 지반층에 밀어넣고 굴진시켜 선단부 지반의 붕괴를 막으면서 굴착하고 실드 후방에 세그먼트를 반복설치하면서 터널을 만들어가는 방식이다.

상기 세미실드 공법(semi-shield tunneling method)은 지중 터널을 확보하기 위하여 대구경 또는 소구경 관로를 추진하는 공법이며, 추진관의 선단에 니수식(泥水式) 혹은 토압식의 실드기를 사용하여 막장을 굴진하면서 터널을 형성하고, 작업구 내에 굴착기를 거치시켜 후방의 잭으로 굴착기를 지중에 밀어넣은 뒤 추진관을 굴착기와 함께 추진하는 일련의 반복작업을 통하여 터널을 굴착하는 방식으로 최근에는 공기를 단축할 수 있는 방안으로 세미실드공법이 많이 사용되고 있다.

상기 세미실드 시공과정을 살펴보면, 강재 원통형 굴진기를 지중에 설치하여 커터헤드로 굴착 진행하고, 굴착된 토사는 송출펌프 및 배출펌프에 연결된 송,배출관을 이용하여 지상으로 반출하며, 굴착과 동시에 추진잭을 이용하여 추진관을 압입하는 것을 반복하여 터널을 굴착하는 과정을 수행한다.

상기와 같은 시공과정과 관련하여 대한민국특허공개 제10-2005-0093749호에는 선단에 커터헤드가 부착되고 후단에 실드잭이 장착된 굴착기를 추진잭으로 밀어 추진 및 굴착하는 세미실드공법의 제1단계; 추진된 굴착기의 후단에 추진관을 삽입하여 추진잭으로 밀어서 굴착하고, 다시 추진관의 후단에 다른 추진관을 삽입하여 추진잭으로 밀어서 굴착하는 과정을 반복하는 세미실드공법의 제2단계; 실드잭을 신장시켜 굴착기를 추진시키고, 굴착기의 후단과 추진관의 사이 공간에 에렉터를 사용하여 세그멘트를 설치하는 단계를 반복하여 곡선 또는 직선구간의 터널을 형성시키는 실드공법의 제3단계;로 이루어져 장거리 구간과 급곡선구간의 관로를 용이하게 굴착할 수 있는 공법이 공지되어 있다

또한, 특허등록 제10-0805951호 이수 가압식 관로 추진공법의 배토블록이 제시된 바 있다.

이는 터널을 굴착하는 굴착기와, 이와 연속하여 연결 결합되는 추진관과, 굴진기 및 추진관을 압입하는 추진장치와, 굴진기의 굴착위치에 물을 공급하는 한편 토사를 이수(흙탕물)로 배수시킴과 동시에 이를 재순환시키는 물공급 순환장치를 포함하는 이수 가압식 관로 추진장치에 있어서, 블록 바디의 상부에 설치되고 추진관의 내경에 맞닿도록 V대형으로 구성된 롤링방지편과; 상기 블록 바디의 측방 양측에 추진관으로의 슬라이딩 이동을 안내하고 롤링방지편과 함께 추진관 내부에서 헛도는 것을 방지하는 롤러안내수단과; 상기 블록 바디의 상부에 전,후방이 관통상태로 형성되고 굴진기에 윤활유 및 경화제를 공급하기 위한 오일공급로 및 경화제 공급로와; 연속하여 설치되는 블록바디와의 연결 결합을 위해 전, 후방 플랜지부 양 가장자리에 설치되는 연결구멍과; 상기 오일공급로 및 경화제 공급로의 하부에 형성되고, 전,후방이 관통상태로 된 관통구멍; 및 전,후방이 관통되며 굴진기의 송출관과 배출관과 결합되도록 송출관 연결구멍 및 배출관 연결구멍;을 포함하여 된다.

하지만, 상기한 배토블록의 경우 배토블럭과 배토블럭의 연결부분이 체결수단을 통해 고정되어 있어 굴진 과정시 추진관이 곡선 구간을 이동하게 되면 배토블럭과 배토블럭의 연결부분이 분리되는 문제점 및 배토블럭의 연결부분이 고정 상태를 유지하게 되면 롤링 또는 심한 경우 뒤집어지는 문제점이 있어 곡선 구간의 작업이 힘든 문제점이 있었다.

[문헌 1] 대한민국 특허등록 제10-0805951호 공고일 2008. 02. 21. [문헌 2] 대한민국 특허공개 제10-2013-0102346호 공개일 2013. 09. 17. [문헌 3] 대한민국 특허등록 제10-0557266호 공고일 2006. 03. 07. [문헌 4] 대한민국 특허등록 제10-1072567호 공고일 2011. 10. 11. [문헌 5] 대한민국 특허등록 제10-0449002호 공고일 2004. 09. 18. [문헌 6] 대한민국 실용등록 제20-0217031호 공고일 2001. 03. 15

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,

본 발명의 목적은,

추진관의 곡선 구간 이동시 배토블럭과 배토블럭이 연결부분을 안정되게 고정시킨 상태에서 신축 작용으로 추진관의 중심라인을 유지할 수 있도록 하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여

본 발명은,

굴착용 커터헤드를 추진시키기 위해 상기 커터헤드의 추진 방향을 따라 암수 결합을 통해 연속 반복적으로 연결 설치된 추진관의 내부에 복수의 관이 서로 묶여져 추진 방향을 따라 연속 반복적으로 연결 설치되는 배토블럭에 있어서,

상기 배토블럭이, 상기 커터헤드의 이동 방향을 설정하는 조준관, 유체를 주입하는 송출관, 배출을 위한 배출관 그리고 윤활유 및 활제를 주입하는 주입관을 포함하는 관의 각각 양단이 양쪽 연결판을 통과하여 고정되어져 하나의 블럭을 이루고; 상기 배토블럭과 다른 배토블럭이 각각 연결조인트로 연결되어 연속 반복적으로 연결 고정되도록 하며;

상기 연결조인트가,

상기 배토블럭의 일측 연결판으로부터 돌출되는 관과 다른 배토블럭의 타측 연결판으로부터 돌출되는 관을 각각 연결하는 탄성소재의 접속캡; 상기 연결판의 각각 좌우 양쪽에 외향으로 돌출 구비되며 상기 커터헤드 진행방향을 따라 가이드홀이 형성되는 가이더부재; 상기 배토블럭과 다른 배토블럭의 연결시 서로 접하는 상기 가이더부재의 가이드홀을 통과하여 너트 고정되는 안내바; 서로 마주보는 한 쌍으로 각각 상기 안내바를 감싸는 상태에서 상기 안내바의 머리부와 한 쪽 배토블럭의 연결판 그리고 상기 너트와 다른 한 쪽 연결판에 위치되어 상기 머리부와 상기 너트를 각각 탄성지지하는 한 쌍의 스프링;을 포함하여 달성된다.

여기서, 상기 접속캡은, 표면에 접힘 가능한 주름부가 연속 반복적으로 형성된 것을 적용할 수 있다.

또한, 상기 접속캡의 양쪽에 링홈이 형성되며, 상기 링홈에 와이어가 결속되어 상기 관의 단부에 고정되도록 할 수 있다.

또한, 서로 접하는 상기 가이더부재와 가이더부재의 대응면에 상기 안내바가 통과되도록 통과홀을 갖는 간격유지링이 구비되며, 상기 간격유지링의 길이가 상기 접속캡의 길이보다 적어도 길게 형성되도록 할 수 있다.

본 발명은 배토블럭과 배토블럭의 연결시 연결부분이 신축 작용을 함에 따라 커터헤드의 곡선구간 이동시 신축적 작용으로 추진관과 함께 곡선 이동이 가능하게 되는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치의 굴착 과정을 보인 구성도,
도 2는 도 1에 적용된 배토블럭과 배토블럭의 연결 상태 사시도,
도 3은 도 2의 요부 확대도,
도 4는 도 3의 분리 상태 사시도,
도 5는 도 2 내지 도 4에서 연결조인트를 도시한 단면도,
도 6은 도 4에서 접속캡을 통한 관 이음 사용상태 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 사용상태도,

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하며 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등은 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

본 발명은, 도 1 내지 도 7의 도시에 의하여 굴착용 커터헤드(H)를 추진시키기 위해 상기 커터헤드(H)의 추진 방향을 따라 암수 결합을 통해 연속 반복적으로 연결 설치된 추진관(S)의 내부에 설치되는 것으로 복수의 관을 통해 커터헤드(H)에 필요한 유체 공급 또는 커터헤드(H)로부터 발생된 이물질 배출하도록 연속 반복적으로 연결 설치되는 배토블럭(B)이 곡선 구간의 이동에도 상기 추진관(S)의 내부 중심라인을 유지할 수 있도록 한 것이다.

상기 커터헤드(H)는, 공지의 기술과 동일한 것이며, 지중에서의 회전시 선단 헤드가 굴착하면서 터널을 형성하는 것이다.

상기 추진관(S)은, 공지의 기술과 동일한 것이며, 상기 커터헤드(H)의 후방에 위치하여 복수개가 연속 반복적으로 연결되면서 터널을 형성하게 된다.

상기 배토블럭(B)은, 복수개의 관이 양쪽 연결판(102)(104)을 통과하는 형태로 고정되어 하나의 몸체(100)를 형성하게 된다.

상기 관은, 상기 추진관(S)과 동일한 길이로 이루어지며, 상기 커터헤드(H)의 이동 방향을 설정하는 조준관(120), 유체를 주입하는 송출관(140), 배출을 위한 배출관(150) 그리고 윤활유 및 활제를 주입하는 주입관(160)(170)을 가져서 된다.

즉, 상기 배토블럭(B)을 이루는 몸체(100)의 구성을 살펴보면, 양쪽에 연결판(102)(104)이 구비되고 상기 연결판(102)(104) 사이에 조준관(120), 송출관(140), 배출관(150), 윤활 주입관(160), 활제 주입관(170)이 위치되어 각각 양단이 상기 연결판(102)(104)에 고정된다.

그리고, 상기 배토블럭(B)을 이루는 몸체(100)의 외부 하측에 상기 몸체(100)의 길이방향에 따른 중심라인이 상기 추진관(S)내의 중심라인에 위치되도록 좌우 양쪽에 각각 한 쌍으로 상기 몸체(100)를 상기 추진관(S)의 내벽을 따라 슬라이드 시키기 위한 로울러(110)(112)가 구비된다.

상기 로울러(110)(112)는, 상기 몸체(100)의 양쪽에 돌출된 지지바(106)(107)의 단부에 각각 연결된다.

상기와 같이 구성된 배토블럭(100)은 조립시, 해당 배토블럭(100)의 후방측 연결판(104)과 다른 배토블럭의 몸체(100a) 전방측 연결판(102)을 밀착시킨 후 연결조인트(400)로 연결 고정시키면 된다.

상기 연결조인트(400)는, 상기 연결판과 연결판의 접속후 상기 배토블럭이 곡선구간을 지날때 상기 연결판과 연결판의 좁힘과 벌어짐에도 상기 배토블럭을 이루는 복수의 관들이 접속상태를 유지할 수 있도록 한 것이다.

이는, 상기 관들을 각각 접속하는 접속캡(420)과, 상기 연결판과 연결판에 각각 돌출 구비되어 상기 추진관(S) 이동 방향을 따른 가이드홀(442)을 갖는 가이더부재(440)(440a)와, 서로 접하는 한 쌍의 가이더부재(440a)를 유격 가능하도록 체결하는 안내바(460)와, 상기 안내바(460)에 결합되어 상기 연결판의 연결판의 외측에서 탄성 지지하는 스프링(480)(480a)으로 구성된다.

상기 접속캡(420)은, 고무소재로 상기 배토블럭의 일측 연결판으로부터 돌출되는 관과 다른 배토블럭의 타측 연결판으로부터 돌출되는 관을 연결하게 된다.

그리고, 상기 접속캡(420)의 양쪽에는 링홈이 형성되며, 상기 링홈에 와이어가 구비되어 상기 와이어 결속시 상기 접속캡이 상기 관의 단부에 고정된다.

상기 가이더부재(440)(440a)는, 상기 연결판의 각각 좌우 양쪽에 외향으로 돌출 구비되며 상기 커터헤드 진행방향을 따라 가이드홀(442)이 형성된다.

상기 안내바(460)는, 상기 배토블럭과 다른 배토블럭의 단부 접촉시 상기 가이더부재(440)(440a)의 가이드홀(442)을 통과하여 너트 고정된다.

상기 스프링(480)(480a)은 서로 마주보는 한 쌍으로 각각 상기 안내바(460)를 감싸는 상태에서 상기 안내바(460)의 머리부(462)와 한 쪽 배토블럭의 연결판 그리고 상기 너트(464)와 다른 한 쪽 연결판에 위치되어 각각 상기 머리부(464)와 상기 너트(464)를 탄성지지하게 된다.

여기서, 상기 스프링(480)(480a)은 조립시 압축상태에서 조립 고정되도록 함이 바람직하다.

이에따라, 상기 배토블럭과 배토블럭들이 서로 접하는 연결판의 체결을 통해 조립된 상태에서 상기 추진관이 곡선 구간을 추진하게 되면 상기 배토블럭과 배토블럭의 연결부분이 휘어지게 되는데 이때, 한 쪽 단부는 스프링 복원력을 통해 연결판과 연결판의 폭이 좁혀지게 되고 다른 한 쪽 단부는 스프링 압축 변형을 통해 상기 연결판과 연결판의 폭이 넓혀지게 된다. 이때, 접속캡은 소정각도 휘어짐에도 관의 연결상태를 유지하게 된다.

한편, 서로 접하는 상기 가이더부재(440)와 가이더부재(440a)의 대응면에 상기 안내바(460)가 통과되도록 통과홀을 갖는 간격유지링(500)이 구비되며, 상기 간격유지링(500)의 길이가 상기 접속캡(420)의 길이보다 적어도 길게 형성되도록 함이 바람직하다.

상기 간격유지링(500)은 상기 연결판(102)과 연결판(104)의 폭을 결정하게 되며 스프링(480)(480a)의 압축시 상기 연결판(102)과 연결판(104)의 폭을 유지하게 된다.

여기서, 상기 접속캡(420)의 표면에 길이 방향으로 신축 가능한 주름부가 연속 반복적으로 형성되며, 이는 상기 연결판(102)과 연결판(104)의 폭이 벌어지는 경우 벌어지는 길이만큼 신축작용이 유도되어 상기 접속캡(420)과 상기 관의 연결부가 분리되지 않도록 하기 위함이다.

이상에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 한정하여 상세히 설명되었지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되어 있는 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

H: 커터헤드 S: 추진관
B: 배토블럭
100: 몸체
102,104: 연결판 107,108: 지지바
110,120: 로울러
120: 조준관 140: 송출관
150: 배출관 160: 윤활 주입관
170: 활제 주입관
400: 연결조인트
420: 접속캡 440,440a: 가이더부재
442: 가이드홈 460: 안내바
462: 머리부 464: 너트
480,480a: 스프링
500: 간격유지링

Claims (5)

1. 굴착용 커터헤드를 추진시키기 위해 상기 커터헤드의 추진 방향을 따라 암수 결합을 통해 연속 반복적으로 연결 설치된 추진관의 내부에 복수의 관이 서로 묶여져 추진 방향을 따라 연속 반복적으로 연결 설치되는 배토블럭에 있어서,
   상기 배토블럭이, 상기 커터헤드의 이동 방향을 설정하는 조준관, 유체를 주입하는 송출관, 배출을 위한 배출관 그리고 윤활유 및 활제를 주입하는 주입관을 포함하는 관의 각각 양단이 양쪽 연결판을 통과하여 고정되어져 하나의 블럭을 이루고;
   상기 배토블럭과 다른 배토블럭이 각각 연결조인트로 연결되어 연속 반복적으로 연결 고정되도록 하며;
   상기 연결조인트가,
   상기 배토블럭의 일측 연결판으로부터 돌출되는 관과 다른 배토블럭의 타측 연결판으로부터 돌출되는 관을 각각 연결하는 탄성소재의 접속캡; 상기 연결판의 각각 좌우 양쪽에 외향으로 돌출 구비되며 상기 커터헤드 진행방향을 따라 가이드홀이 형성되는 가이더부재; 상기 배토블럭과 다른 배토블럭의 연결시 서로 접하는 상기 가이더부재의 가이드홀을 통과하여 너트 고정되는 안내바; 서로 마주보는 한 쌍으로 각각 상기 안내바를 감싸는 상태에서 상기 안내바의 머리부와 한 쪽 배토블럭의 연결판 그리고 상기 너트와 다른 한 쪽 연결판에 위치되어 상기 머리부와 상기 너트를 각각 탄성지지하는 한 쌍의 스프링을 포함하며;
   서로 접하는 상기 가이더부재와 가이더부재의 대응면에 상기 안내바가 통과되도록 통과홀을 갖는 간격유지링이 구비되고, 상기 간격유지링의 길이가 상기 접속캡의 길이보다 적어도 길게 형성됨을 특징으로 하는 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 접속캡이,
   표면에 접힘 가능한 주름부가 연속 반복적으로 형성된 것임을 특징으로 하는 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 접속캡의 양쪽에 링홈이 형성되며, 상기 링홈에 와이어가 결속되어 상기 관의 단부에 고정됨을 특징으로 하는 연결조인트를 이용한 배토블럭의 곡선구간 이동을 위한 추진장치.
   
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