KR102141162B1 - The excavation method using continuous free surface for reducing vibration - Google Patents
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Abstract
본 발명은 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 지반을 천공할 수 있는 굴착비트와, 상기 굴착비트와 나란한 방향으로 연장되며 연결부에 의하여 상기 굴착비트와 연결된 안내 가이드를 포함하는 천공장치를 이용하여, 지반에서 굴착이 필요한 굴착영역의 둘레에 연속자유면을 형성하는 제1자유면 형성단계; 상기 천공장치를 이용하여 굴착이 필요한 굴착영역의 내부에 복수의 연속자유면을 형성함으로서 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시키는 제2자유면 형성단계; 및 상기 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시킨 각각의 굴착블록을 기계굴착, 발파굴착, 또는 기계굴착과 발파굴착의 조합 중 어느 하나의 방식으로 굴착하는 굴착단계;를 포함하는 지반 굴착공법에 대한 것이다.The present invention relates to a ground excavation method of excavating a ground using a continuous free surface for reducing vibration, and more specifically, an excavation bit capable of drilling the ground, and extending in a direction parallel to the excavation bit, and connected by A first free surface forming step of forming a continuous free surface around the excavation area requiring excavation in the ground using a cloth mill including a guide guide connected to the excavation bit; Forming a second free surface by dividing the excavation area into a plurality of block shapes by forming a plurality of free surfaces inside the excavation area requiring excavation using the fabric mill; And an excavation step of excavating each excavation block in which the excavation area is divided into a plurality of block types by any one of mechanical excavation, blast excavation, or a combination of mechanical excavation and blast excavation. will be.
Description
본 발명은 지반 굴착공법에 대한 것으로서, 더욱 상세하게는 천공수를 적게하면서도 굴착효율을 증대시키고 굴착과정에서 유발될 수 있는 진동을 저감시키기 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법에 대한 것이다.The present invention relates to a ground excavation method, and more particularly, to a ground excavation method using a continuous free surface to excavate the ground in order to increase the drilling efficiency while reducing the number of punctures and reduce vibrations that may be caused during the excavation process. It is about.
일반적으로 터널 또는 지하공간을 형성하기 위하여 지반을 굴착하는 방법은 크게 기계굴착과 발파굴착으로 구분할 수 있다. In general, the method of excavating the ground to form a tunnel or underground space can be largely divided into mechanical excavation and blasting excavation.
이 중 발파굴착은 지반에 다수의 천공을 한 후 화약을 이용하여 전단면 또는 소단면으로 분할하여 발파하는 방법을 통해 점진적으로 굴착하고 있다. 발파굴착으로는 장약량을 저감하기 위해 다자유면을 이용한 저공해 암반 굴착공법과 대구경 대용량 자유면을 이용한 암반 굴착방법이 있다.Among them, the blasting excavation is gradually excavated through a method of blasting by dividing it into shear or small sections using gunpowder after making a large number of perforations in the ground. In order to reduce the loading amount, there are a low-pollution rock excavation method using a multi-free surface and a rock excavation method using a large-diameter large-capacity free surface.
이와 같은 발파 굴착은 주변에 환경적인 영향을 받는 시설이 없거나 산악구간에서 일반적으로 사용되는 효과적인 굴착방법이나, 주변에 소음, 진동 등의 환경문제에 민감한 시설이 있거나 기존 중요 구조물 인근에서 근접시공이 필요한 경우, 도심지 굴착공사와 같이 민원과 구조물의 안전이 우선시 되는 경우에는 발파굴착을 적용하는 어려운 문제가 있다. 또한 발파공법은 진동기준을 만족시키기 위해 구조물과 이격거리가 충분하게 확보되는 경우에만 적용되어야 하나, 구조물과의 이격거리가 충분하게 확보되지 못하는 경우 적용성이 떨어지는 문제가 있게 된다.Such blasting excavation is an effective excavation method commonly used in mountainous areas where there are no facilities affected by the environment, or there are facilities that are sensitive to environmental problems such as noise and vibration in the surroundings or require close construction in the vicinity of existing important structures. In the case, when the safety of civil complaints and structures is a priority, such as downtown excavation, there is a difficult problem of applying blasting excavation. In addition, the blasting method should be applied only when the separation distance from the structure is sufficiently secured in order to satisfy the vibration standard, but when the separation distance from the structure is not sufficiently secured, there is a problem that the applicability is poor.
발파굴착으로 발생되는 문제를 해결하기 위하여 할암장비를 이용한 기계굴착이 수행되는 일이 있다. 기계굴착은 유압피스톤식 암반절개장치를 이용한 GNR 공법, 암반파쇄기용 브라켓 장치를 이용한 Super Wedge 공법 등이 있다. 이러한 기계굴착은 소음, 진동면에서 발파굴착에 비해서 유리한 면이 있으나 천공수를 과다하게 늘려야 하며, 설계굴착선 경계부의 과대한 여굴량이 발생되는 경우가 있으며, 할암에 의한 2차 브레이커 작업이 필요한 경우가 있다. 특히 우각부는 할암이 불가능하여 추가적인 브레이커 작업이 수반되므로 굴착효율 저하로 시공성이 저하되거나 공기 지연등의 문제가 발생되고 있는 형편이다.In order to solve the problem caused by blasting excavation, mechanical excavation using halam equipment may be performed. The machine excavation includes the GNR method using a hydraulic piston type rock incision device, and the Super Wedge method using a bracket device for rock breakers. This machine excavation has an advantage in terms of noise and vibration compared to blasting excavation, but the number of perforations must be increased excessively, and there may be excessive excavation in the boundary of the design excavation line. have. Particularly, since the right angled portion is impossible to do, additional breaker work is involved, and thus the workability is deteriorated due to a decrease in excavation efficiency or a problem such as air delay is occurring.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 천공수를 적게하면서도 굴착효율을 증대시키고 굴착과정에서 유발될 수 있는 진동을 저감시키기 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법을 제공하는 것을 기술적 목적으로 한다.The present invention was created to solve the above-mentioned problems, and uses a ground excavation method to excavate the ground using a continuous free surface to increase the drilling efficiency while reducing the number of punctures and reduce vibrations that may be caused during the excavation process. Provided is for technical purposes.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 지반 굴착공법은, 지반을 천공할 수 있는 굴착비트와, 상기 굴착비트와 나란한 방향으로 연장되며 연결부에 의하여 상기 굴착비트와 연결된 안내 가이드를 포함하는 천공장치를 이용하여, 지반에서 굴착이 필요한 굴착영역의 둘레에 연속자유면을 형성하는 제1자유면 형성단계;The ground excavation method of the present invention for achieving the above object is a drilling factory that includes an excavation bit capable of drilling the ground, and a guiding guide extending in a direction parallel to the excavation bit and connected to the excavation bit by a connecting portion. A first free surface forming step of forming a continuous free surface around the excavation area requiring excavation on the ground;
상기 천공장치를 이용하여 굴착이 필요한 굴착영역의 내부에 복수의 연속자유면을 형성함으로서 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시키는 제2자유면 형성단계; 및Forming a second free surface by dividing the excavation area into a plurality of block shapes by forming a plurality of free surfaces inside the excavation area requiring excavation using the fabric mill; And
상기 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시킨 각각의 굴착블록을 기계굴착, 발파굴착, 또는 기계굴착과 발파굴착의 조합 중 어느 하나의 방식으로 굴착하는 굴착단계;를 포함한다.And an excavation step of excavating each excavation block in which the excavation area is divided into a plurality of block types by any one of mechanical excavation, blast excavation, or a combination of mechanical excavation and blast excavation.
상기 지반 굴착공법에서,In the above ground excavation method,
상기 천공장치에는,The perforation device,
상기 굴착비트가 연장되는 방향과 나란한 방향으로 배치되며 상기 연결부와 일체로 구성되는 갭 비트(gap drill bit)가 더 포함되며, The drill bit is disposed in a direction parallel to the extending direction and further comprises a gap bit configured integrally with the connection part,
상기 갭 비트는 상기 굴착비트에 의하여 천공되는 구멍과, 안내 가이드가 삽입된 구멍을 서로 연통시킬 수 있다.The gap bit may communicate a hole drilled by the drilling bit and a hole into which a guide guide is inserted.
상기 지반 굴착공법에서, 상기 제1자유면 형성단계는,In the ground excavation method, the first free surface forming step,
제1 천공홀을 천공하는 제1천공단계;A first drilling step of drilling the first drilling hole;
상기 천공장치를 사용하여, 상기 천공장치의 상기 안내 가이드를 상기 제1 천공홀에 삽입하고 난 후에, 상기 캡 비트를 포함하는 상기 굴착비트를 통해 제1 천공홀과 인접하게 제2 천공홀을 천공하는 제2천공단계; 및After inserting the guide guide of the drilling device into the first drilling hole using the drilling factory, a second drilling hole is drilled adjacent to the first drilling hole through the drilling bit including the cap bit. A second drilling step; And
제2천공단계를 반복 수행하여 굴착영역에 연속자유면을 형성하는 연속천공단계를 포함할 수 있다.The second perforation step may be repeated to include a continuous perforation step of forming a continuous free surface in the excavation area.
상기 지반 굴착공법에서,In the above ground excavation method,
상기 굴착비트와 상기 안내 가이드의 이격거리는 10mm ~ 30mm 범위를 가질 수 있다.The separation distance between the excavation bit and the guide guide may range from 10 mm to 30 mm.
상기 지반 굴착공법의 상기 굴착단계에서 상기 기계굴착은, The mechanical excavation in the excavation step of the ground excavation method,
블록형태로 구분된 각 굴착블록에 파쇄공을 천공하는 파쇄공 천공단계; 및A crushing hole puncturing step of puncturing each crushing block divided into blocks; And
선단에서 일정한 외경을 유지하는 선단부와, 상기 선단부로부터 외경이 확경되는 테이퍼부를 가지는 테이퍼 브레이커를 이용하여,By using a tapered breaker having a tip portion that maintains a constant outer diameter at the tip, and a tapered portion whose outer diameter is enlarged from the tip portion,
상기 테이퍼 브레이커를 상기 파쇄공에 삽입한 후 가압하여 블록형태로 구분된 각 굴착블록을 개별적으로 파쇄시키는 파쇄단계;를 포함할 수 있다.It may include a; crushing step of inserting the tapered breaker into the crushing hole and pressing each crushing block divided into blocks individually by pressing.
상기 지반 굴착공법에서, In the above ground excavation method,
상기 테이퍼 브레이커의 테이퍼부는 15 ~ 23 °로 경사질 수 있다. The tapered portion of the taper breaker may be inclined to 15 ~ 23 °.
상기 지반 굴착공법에서,In the above ground excavation method,
상기 굴착영역은 3 ~ 5 개의 연속자유면에 의하여 구분되어 굴착블록을 형성할 수 있다.The excavation area may be divided by 3 to 5 continuous free surfaces to form excavation blocks.
상기 지반 굴착공법의 굴착단계에서 상기 발파굴착은,In the excavation step of the ground excavation method, the blasting excavation,
상기 굴착단계에서 상기 발파굴착은,In the excavation step, the blasting excavation,
연속자유면을 이용하여 무심발 또는 심발부 조정과 확대공에 의한 블록 분산발파로 수행될 수 있다.It can be performed by using a continuous free surface and adjusting the core or the foot part and dispersing and blasting the block by an enlarged hole.
상기 지반 굴착공법에서,In the above ground excavation method,
굴착이 어려운 우각부 및 굴착경계에서는 연속자유면을 이용하여 기계굴착과 발파굴착을 조합하여 굴착을 수행할 수 있다.Excavation can be performed by combining mechanical excavation and blasting excavation using a continuous free surface at the right angled part and excavation boundary where excavation is difficult.
본 발명은 연속자유면을 굴착 영역 전반에 걸쳐 자유롭게 형성한 후에, 기계굴착시 한 종류의 브레이커 장비와 최소한의 파쇄공 만으로도 굴착효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention has an effect of improving the excavation efficiency with only one type of breaker equipment and minimal crushing holes during mechanical excavation after freely forming a continuous free surface over the entire excavation area.
또한, 본 발명은 연속자유면을 굴착 영역 전반에 걸쳐 자유롭게 형성한 후에, 발파굴착을 수행할 수 있어서 발파과정에서 발생하는 진동을 차단시킬 수 있어서 주변 민원을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of freely forming a continuous free surface over the entire excavation area, and thus can perform blasting excavation, thereby blocking vibrations generated during the blasting process, thereby minimizing surrounding civil complaints.
또한 본 발명은 연속자유면을 굴착 영역 전반에 걸쳐 자유롭게 형성한 후에, 기계굴착과 발파굴착을 조합하여 형성함으로서 진공저감이 필요한 구간을 효율적으로 굴착할 수 있으며, 시공이 어려운 우각부도 손쉽게 굴착할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention is to freely form a continuous free surface over the entire excavation area, and then by combining mechanical excavation and blasting excavation, it is possible to efficiently excavate a section requiring vacuum reduction, and it is also possible to easily excavate a right angled part that is difficult to construct. It has an effect.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 천공장치를 나타내는 사시도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제2천공단계를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 연속천공단계 이후의 터널을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 천공장치의 부분 확대도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수개의 천공홀을 가지는 천공홀을 나타내는 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 기계굴착을 위해 자유면을 형성한 후의 모습을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 테이퍼 브레이커를 나타내는 도면.
도 8은 도 7의 테이퍼 브레이커를 이용하여 지반을 파쇄하는 모습을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 발파굴착을 위해 자유면을 형성한 후의 모습을 나타내는 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 발파굴착과 기계굴착을 조합하기 위해 자유면을 형성한 후의 모습을 나타내는 도면.1 is a perspective view showing a cloth mill according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a second drilling step according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a tunnel after the continuous drilling step according to an embodiment of the present invention.
4 is a partially enlarged view of a drilling device according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing a perforated hole having a plurality of perforated holes according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a state after forming a free surface for excavating a machine according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a tapered breaker according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing a state of crushing the ground using the tapered breaker of FIG. 7;
9 is a view showing a state after forming a free surface for blasting excavation according to an embodiment of the present invention.
10 is a view showing a state after forming a free surface in order to combine blasting excavation and mechanical excavation according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 굴착공법을 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.Hereinafter, the ground excavation method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 연속자유면을 굴착 영역 전반에 걸쳐 자유롭게 형성한 후에, 기계굴착, 발파굴착, 기계굴착 및 발파굴착의 조합에 의하여 지반을 굴착하는 공법에 대한 것이다.The present invention relates to a method of excavating the ground by a combination of mechanical excavation, blast excavation, mechanical excavation, and blast excavation after freely forming a continuous free surface over the entire excavation area.
구체적으로, 지반을 천공할 수 있는 굴착비트와, 상기 굴착비트와 나란한 방향으로 연장되며 연결부에 의하여 굴착비트와 연결된 안내 가이드를 포함하는 천공장치를 사용하여, 지반에서 굴착이 필요한 굴착영역의 둘레에 연속자유면을 형성하는 제1자유면 형성단계와, 상기 천공장치를 이용하여 굴착이 필요한 영역의 내부에 복수의 연속자유면을 형성하여 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시키는 제2자유면 형성단계; 및 상기 복수의 블록형태로 구분된 굴착영역을 기계굴착, 발파 또는 기계굴착과 발파의 조합 중 어느 하나의 방식으로 굴착하는 굴착단계를 포함하여 구성된다.Specifically, using a fabric mill including an excavation bit capable of drilling the ground and a guiding guide extending in a direction parallel to the excavation bit and connected to the excavation bit by a connecting portion, around the excavation area requiring excavation in the ground A first free surface forming step of forming a continuous free surface, and a second free surface forming a plurality of continuous free surfaces inside a region in which excavation is required by using the above-described fabric mill to divide the excavation region into a plurality of block types step; And an excavation step of excavating the excavation area divided into the plurality of block forms by any one of mechanical excavation, blasting, or a combination of mechanical excavation and blasting.
굴착 영역 전반에 연속자유면을 형성하기 위한 천공장치는, 도 1에 나타난 바와 같이, 상기 굴착비트(110), 상기 연결부(130), 상기 안내 가이드(120)를 포함하여 이루어지는 것이다. As shown in FIG. 1, the fabric mill for forming a continuous free surface over the entire excavation region is formed by including the
상기 굴착비트(110)는 길이 방향으로 연장되어 있는 봉형상으로 이루어진 것으로, 끝단에 마련되어 있는 돌기 등을 통해 지반을 굴착할 수 있는 것이다. 상기 굴착비트(110)에는 아답터(111)가 포함될 수 있으며, 상기 아답터(111)를 통해 상기 굴착비트(110)의 끝단을 회전시켜 지반을 굴착할 수 있게 된다.The
상기 굴착비트(110)의 후단에는 롯드(112)가 더 포함될 수 있는데, 상기 롯드(112)는 상기 굴착비트(110)와 일반적인 굴착장비를 연결할 수 있는 것이다. 본 발명의 실시 예에 따른 상기 천공장치(100)는 종래에 사용하는 굴착장비에 연결되어 사용될 수 있는 것으로, 상기 롯드(112)를 통해 일반적인 굴착장비에 연결되어 범용적으로 사용될 수 있다. (일반적으로 사용되는 점보드릴, 드리프터, 가이드 쉘 등을 그대로 사용할 수 있다.) A
상기 안내 가이드(120)는 상기 굴착비트(110)와 나란한 방향으로 연장되는 것으로, 상기 안내 가이드(120)는 길이 방향으로 연장되어 있는 봉형상으로 이루어질 수 있는 것이다. 상기 안내 가이드(120)는 상기 굴착비트(110)에 이격되어 결합되는 것으로, 상기 안내 가이드(120)는 상기 연결부(130)를 통해 상기 굴착비트(110)에 이격되어 결합된다. The
상기 안내 가이드(120)는 내부가 비어 있는 통형상으로 이루어질 수 있으며, 하부에 상기 안내 가이드(120)의 길이 방향으로 따라 연장되며 외부와 연통되는 절개홈(121)이 마련될 수도 있다. The
상기 연결부(130)는 상기 안내 가이드(120)와 상기 굴착비트(110)를 연결시킬 수 있는 것이다. 상기 연결부(130)의 일측은 통형상으로 이루어진 상기 안내 가이드(120) 내부에 삽입될 수 있고, 상기 연결부(130)는 상기 절개홈(121)을 통해 외부로 돌출될 수 있으며, 타측은 내부가 비어 있는 통형상으로 이루어져 상기 굴착비트(110)가 삽입될 수 있다. 다만, 상기 연결부(130)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)를 이격시키면서 결합할 수 있다면 다양항 형상으로 이루어질 수 있다.The
상기 천공장치(100)는 안내가이드 브라켓(122)을 더 포함하여 이루어질 수도 있다. 상기 안내가이드 브라켓(122)은 굴착장비의 붐에 상기 안내 가이드(120)를 장착 및 고정하는 것으로, 상기 안내 가이드(120)의 각도 조절(유압 또는 수동)이 가능한 것이다. 상기 안내 가이드 브라켓(122)을 통해 상기 안내 가이드(120)를 수평, 수직, 경사 등 어느 방향으로 이동시켜 작업이 가능하다.The
상기 제2천공 단계는 소정의 천공장치를 이용하여 제1천공홀을 형성하는 제1천공단계 이후에 행해지게 되는데, 구체적으로 상기 천공장치(100)를 이용하여 제2천공홀(141)을 천공하는 단계이다. 보다 상세하게 도 3을 참조하면, 상기 천공장치(100)의 상기 안내 가이드(120)를 상기 제1천공홀(140)에 삽입하고, 상기 굴착비트(110)를 통해 상기 제2천공홀(141)을 천공하는 것이다. The second perforation step is performed after the first perforation step of forming the first perforation hole using a predetermined milling point, specifically, perforating the
이때, 도 2와 같이 막장(170)에는 터널 설계단면(171)이 마련될 수 있는데, 상기 제2천공 단계는 상기 설계단면(171)을 따라 천공될 수 있는 것이다. (상기 제1천공 단계에서 천공된 상기 제1천공홀(140)도 상기 설계단면(171) 중 한 지점에 형성된 것이다.)At this time, a
종래의 일반적인 굴착장치는 굴착비트의 교정이 어렵기 때문에 터널 설계단면(171)의 형상에 따라 천공을 하는 것에 어려움이 있었다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 안내 가이드(120)를 이미 천공되어 있는 상기 제1천공홀(140)에 삽입함에 따라 두 번째 천공홀인 상기 제2천공홀(141)을 상기 굴착비트(110)로 형성할 때, 위치의 교정이 용이하게 되는 장점이 있다.Conventional conventional drilling apparatus has difficulty in drilling according to the shape of the
구체적으로 상기 안내 가이드(120)가 상기 제1천공홀(140)에 끼워지면, 상기 제1천공홀(140)에 끼워져 있는 상기 안내 가이드(120)를 중심으로 상기 굴착비트(110)의 위치를 교정할 수 있게 되고, 이와 같이 교정된 상기 굴착비트(110)를 통해 상기 제2천공홀(141)을 형성할 수 있게 된다. 상기 제2천공 단계는 이와 같이 상기 제1천공홀(140)과 상기 천공장치(100)의 상기 안내 가이드(120)를 이용하여 두 번째 천공홀인 상기 제2천공홀(141)을 천공하는 것이다. Specifically, when the
여기서, 상기 천공장치(100)의 상기 안내 가이드(120)는 상기 굴착비트(110)보다 더 돌출되어 연장되는 것이 바람직하다. 도 1 및 도 2과 같이 상기 안내 가이드(120)가 상기 굴착비트(110) 보다 더 돌출되어야(상기 막장(170)에 먼저 접촉해야), 상기 안내 가이드(120)가 상기 제1천공홀(140)에 먼저 삽입 및 고정될 수 있고, 이를 통해 상기 굴착비트(110)의 위치를 교정할 수 있게 된다. Here, it is preferable that the
상기 제1자유면 형성단계 및 제2자유면 형성단계는 상기 천공장치(100)를 이용하여 상기 제2천공 단계와 동일한 과정을 반복하면서 연속 천공을 하는 단계이다. 구체적으로, 상기 연속 천공 단계는 상기 천공장치(100)의 상기 안내 가이드(120)를 인접한 천공홀에 삽입하고, 상기 굴착비트(110)를 통해 천공홀(150)을 연속해서 천공하는 단계이다. The first free surface forming step and the second free surface forming step are steps of continuously drilling while repeating the same process as the second drilling step using the
여기서, 인접한 천공홀은 이미 천공이 되어 있는 천공홀을 의미하며, 상기 제1천공홀(140) 또는 상기 제2천공홀(141)일 수도 있으며, 이미 천공되어 있는 다른 천공홀일 수도 있다. 상기 제2천공단계가 반복적으로 이루어지면서 연속적인 천공홀(150)을 형성해 나가고, 연속 천공홀(150)로 이루어진 자유면(151)을 형성하게 된다. Here, the adjacent perforated hole means a perforated hole that has already been perforated, and may be the first
도 3을 참조하면, 상기 자유면(151)은 터널의 설계단면(171)을 따라 형성될 수 있는 것으로, 상술한 바와 같이 상기 안내 가이드(120)를 통해 상기 굴착비트(110)의 위치를 정확하게 교정하면서 상기 연속 천공 단계를 진행함에 따라 상기 설계단면(171)과 거의 동일한 상기 자유면(151)을 형성할 수 있게 된다. (상기 자유면(171)은 도 3와 같이 상기 제1천공 단계, 상기 제2천공 단계, 상기 연속 천공 단계를 통해 형성된 복수 개의 천공홀(150)들이 모여서 형성된 것이다.)Referring to FIG. 3, the
상술한 바와 같이 상기 굴착비트(110)와 상기 굴착비트(110)에 이격되어 있는 상기 안내 가이드(120)를 통해 복수 개의 천공홀(150)로 이루어진 상기 자유면(151)을 형성하기 때문에, 복수 개의 천공홀(150)은 간극이 있는 천공홀 형상, 구체적으로 땅콩과 같은 형상으로 천공홀이 형성될 수 있다. 여기서, 인접한 천공홀(150) 사이의 간극은 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)가 이격되어 있는 거리일 수 있다. As described above, since the
이와 같이 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)로 천공하여 땅콩과 같은 형상의 복수 개의 상기 천공홀(150)을 형성할 때, 상기 연결부(130)의 측면에는 상기 굴착비트(110)가 연장되는 방향과 나란한 방향으로 돌출되는 갭 비트(gap drill bit; 131)가 더 포함될 수 있다. 이때 갭 비트는 연결부와 일체로 형성되도록 구성되어 있게 된다.As described above, when the plurality of
도 4를 참조하면, 상기 갭 비트(131)는 상기 연결부(130)에서 상기 굴착비트(110)가 연장되는 방향과 나란한 방향으로 돌출되어 있는 것으로, 상기 굴착비트(110)가 천공할 때 이를 도와주는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 제2천공 단계(S200) 및 상기 연속 천공 단계(S300)에서는 상기 안내 가이드(120)가 상기 천공홀(150)(또는 상기 제1천공홀(140))에 삽입된 채로, 상기 굴착비트(110)가 천공을 하게 된다. 이때, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)를 연결하는 상기 연결부(130)도 지반을 천공하면서 들어가야 하는데, 이 때 상기 연결부(130)의 저항을 줄이기 위해 상기 연결부(130)의 일측에 돌출되어 마련된 갭 비트(131)를 사용하게 된다. Referring to FIG. 4, the
즉, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이의 이격된 간극은 상기 갭 비트(131)를 통해 천공될 수 있다. 즉, 갭 비트는 제1천공홀(140)과 제2천공홀(150) 사이에 부분을 서로 연통시키는 기능을 수행한다. 이와 같은 천공을 통해 복수 개의 상기 천공홀(150)은 땅콩 형상을 이룰 수 있게 된다. 여기서, 도 5을 참조하면, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)의 간극, 즉 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120)의 이격거리는 10mm 내지 30mm일 수 있다. That is, the spaced apart between the
상술한 바와 같이 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이는 상기 연결부(130)를 통해 연결되는데, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이의 간극이 너무 멀리 이격되면(30mm 이상이면), 상기 연결부(130)의 저항이 심해져 천공이 어렵게 되는 문제점이 발생할 수 있다. (상기 갭 비트(131)가 마련되어도, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이의 간극이 너무 멀어지면 상기 연결부(130)의 저항이 커질 수 있다.) As described above, between the
또한, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이의 간극이 너무 좁으면(10mm 이하), 천공의 횟수가 많아짐에 따라 작업효율이 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드(120) 사이의 간극(이격거리)은 15mm 내지 30mm인 것이 바람직하다. (도 6은 복수 개의 상기 천공홀(150) 사이의 거리를 15mm 내지 30mm로 도시한 것으로, 이는 상기 굴착비트(110)와 상기 안내 가이드 사이의 간극과 동일한 것이다.)In addition, if the gap between the
도 6에서는 제1자유면 형성단계와, 제2자유면 형성단계를 통해서 굴착영역이 복수의 블록형태로 구분되어 형태를 나타낸다. 즉 굴착영역은 복수의 굴착영역으로 나눠져서 복수의 굴착블록(160)을 구성한다. 이와 같이 3 개 이상의 자유면이 형성되어 있음에 따라서 암반의 구속력이 감소하게 되고 적은 압력으로도 굴착이 용이해지게 된다. 즉 굴착영역의 둘레를 구성하는 제1자유면(S1)과 굴착영역의 내부에 마련된 제2자유면(S2)이 마련되어 있게 된다. 한편, 도 6에서는 기계굴착을 위하여 각각의 굴착블록(160)에 복수의 파쇄공(161)이 형성되어 있는 것이 나타난다. In FIG. 6, the excavation area is divided into a plurality of block shapes through a first free surface forming step and a second free surface forming step to show a shape. That is, the excavation area is divided into a plurality of excavation areas to constitute a plurality of excavation blocks 160. As three or more free surfaces are formed as described above, the binding force of the rock is reduced and excavation is easy even with a small pressure. That is, the first free surface S1 constituting the circumference of the excavation area and the second free surface S2 provided inside the excavation area are provided. Meanwhile, in FIG. 6, it is shown that a plurality of crushing
구체적으로 굴착단계에서 기계굴착은 블록형태로 구분된 각 굴착블록에 파쇄공을 천공하는 파쇄공 천공단계; 및 테이퍼 브레이커를 이용하여, 상기 테이퍼 브레이커를 상기 파쇄공에 삽입한 후 가압하여 블록형태로 구분된 각 굴착블록을 개별적으로 파쇄시키는 파쇄단계;를 포함한다.Specifically, in the excavation step, the machine excavation includes a crushing hole drilling step of drilling crushing holes in each excavation block divided into blocks; And a crushing step of inserting the tapered breaker into the crushing hole and pressing the tapered breaker to individually crush each excavation block divided into blocks.
이때, 기계굴착을 위한 테이퍼 브레이커(200)는, 암반 굴착효율을 극대화시킨 것으로서 도 7에 도시된 바와 같이 파쇄공(161)에 용이하게 삽입되기 위한 선단부(201)와, 상기 선단부(201)로부터 외경이 확경되는 테이퍼부(202) 및 소정의 착암기구에 결합될 수 있는 결합부(203)를 포함하여 구성된다. At this time, the
도 7(a)는 일반형 테이퍼 브레이커를 나타내며, 이때 선단부(201)는 일정한 외경을 가지고 있어서 파쇄공(161)에 삽입되었을 때 가이드 기능을 수행할 수 있게 한다.7(a) shows a general type taper breaker, wherein the
또한, 선단부(201)와 연결된 테이퍼부(202)는 15 ~ 23 °도 정도 경사진 형태를 가지고 있어서 파쇄공(161) 내부에 진입하면서 파쇄공(161) 주변의 지반을 개별적으로 파쇄시키는 기능을 수행한다. 구체적으로 선단부(201) 근처에서 1차 파괴를 유도하고 추가 진입에 따라서 2차 파괴를 동시에 유도하게 되는 것이다. 이와 같이 본 발명은 테이퍼부(202)에 의하여 1차 파괴 및 2차 파괴를 동시에 수행할 수 있도록 구성되어 있어서 굴착효율을 극대화할 수 있다.In addition, the tapered
도 7(b)는 일반형 테이퍼 브레이커(210)이며, 도 7(a)에 비해서 테이퍼부(212)가 완만한 경사각을 가지고 있어서 파괴를 점진적으로 유도할 수 있도록 구성되어 있다.7(b) is a general
도 7(c)는 지압형 테이퍼 브레이커(220)이며, 도 7(d)는 커플러가 마련된 커플러형 테이퍼 브레이커(230)이다.Fig. 7 (c) is an acupressure
도 8은 도 7(a)의 테이퍼 브레이커(200)를 이용하여 파쇄공(161)을 파괴시키는 모습을 예시한 것으로서, 선단부(201)가 파쇄공(161)에 삽입된 상태에서 가압하면서 테이퍼 브레이커(200)를 추가로 삽입하게 되면 테이퍼부(202)가 파쇄공(161)에 삽입되면서 파쇄공(161) 주변 지반을 파괴할 수 있게 된다.FIG. 8 illustrates an example in which the crushing
이와 같이 본 발명에 따른 지반 굴착공법은, 종전의 기계굴착에 비해서 연속자유면(S1, S2)에 의하여 복수개로 분할된 굴착블록(160)에 파쇄공(161)을 각각 형성시키고 그 파쇄공(161)에 테이퍼 브레이커(200)를 삽입함으로서 암반의 구속력이 약화된 굴착블록(160)을 작은 압력으로도 쉽게 파괴할 수 있게 하는 특징을 가지고 있다. 특히 테이퍼 브레이커(200)는 암반에 작용하는 인장력을 극대화시키고 있기 때문에 굴착효율을 더욱 향상시킬 수 있게 된다. 한편, 주변 지반의 강도를 고려한다면 복수개로 일반 브레이커를 사용하여 굴착을 수행하는 것도 가능하다.As described above, in the ground excavation method according to the present invention, the crushing
도 9는 발파굴착을 위하여 굴착영역을 복수개의 굴착블록(160)으로 구분한 상태를 나타낸다. 본 발명은 발파굴착을 위하여 심발부를 마련함이 없이 무심발 발파굴착이 가능하다. 즉, 심발부가 없이 확대공에 의한 무심발 블록 분산발파를 통하여 발파굴착이 가능하게 된다. 이때 연속자유면(S1, S2)은 다중 방진효과로 발파시 발생하는 진동을 효과적으로 차당할 수 있게 되어 미진동 발파 굴착이 가능하게 되는 장점이 있게 된다.9 shows a state in which the excavation area is divided into a plurality of excavation blocks 160 for blasting excavation. The present invention can be performed without a foot blast without providing a core part for blasting. That is, blasting excavation is possible through non-footed block dispersion blasting by an enlarged hole without a core portion. At this time, the continuous free surfaces (S1, S2) have the advantage of being able to effectively compensate for the vibration generated during blasting due to the multiple anti-vibration effect, thereby enabling excavation of un-vibrated blasting.
도 10은 기계굴착과 발파굴착을 조합하여 굴착하기 위하여 굴착영역을 복수개의 굴착블록(160)으로 구분한 상태를 도시한다. 본 발명에서는 우각부까지 연속자유면(S1, S2)을 형성시킨 후에 우각부를 제외한 구간은 기계굴착으로 선굴착하고 우각부는 3자유면 이상의 상태에서 발파굴착을 수행함으로서 굴착효율 및 시공성이 확보되도록 함으로서 기존과 달리 굴착효율을 극대화할 수 있는 장점이 있다.10 shows a state in which the excavation area is divided into a plurality of excavation blocks 160 in order to excavate by combining mechanical excavation and blasting excavation. In the present invention, after the continuous free surfaces (S1, S2) are formed up to the right corner, the excavation of the sections except the right corner is performed by mechanical excavation, and the right corner is subjected to blasting excavation in a state of three or more free surfaces to ensure excavation efficiency and constructability. Unlike the existing one, it has the advantage of maximizing the excavation efficiency.
상기와 같은 구성에 의한 본 발명은 연속자유면(S1, S2)을 굴착 영역 전반에 걸쳐 현장 조건에 맞게 자유롭게 구성할 수 있으며, 3~5 자유면을 확보할 수 있어 기계굴착 시 블록내 최소한의 파쇄공(161) 만으로도 굴착효율을 향상시킬 수 있고, 파쇄공 천공수를 최소화하여 천공 비용 절감과 공기를 단축시키는 효과가 있다.The present invention according to the above configuration can freely configure the continuous free surfaces (S1, S2) to meet the site conditions throughout the excavation area, and can secure 3 to 5 free surfaces, thus minimizing the block in the machine excavation. The crushing
또한, 무진동 암파쇄굴착 시공이 불가능한 우각부도 연속자유면을 형성하여 블록별로 효과적으로 굴착할 수 있도록 구현하여 현장에서의 적용성 다변화를 통해 시공성을 향상시키는 효과가 있다.In addition, the right angled part, which is impossible to construct a vibration-free rock crushing excavation, forms a continuous free surface to effectively excavate block by block, thereby improving the workability through diversification of applicability in the field.
한편 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 심발부 조정과 확대공에 의한 블록 분산발파에 의하여 지반 굴착을 수행하는 것도 가능하다.On the other hand, the present invention is not limited to this, and it is also possible to perform ground excavation by adjusting the core and dispersing and blasting the block by an enlarged hole.
본 발명은 진동저감이 필요한 구간에서 연속자유면을 다중으로 형성하여 심발부 및 확대부에서 발생하는 진동을 차단시킬 수 있으므로 진동에 의한 민원 문제을 해결하고 근접시공시 주요 구조물의 안전성을 손쉽게 확보할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, since the continuous free surface is formed in multiple sections in a region where vibration reduction is required, vibration generated in the heart and enlarged portions can be blocked, thereby solving complaints caused by vibration and easily securing the safety of major structures during close construction. It has an effect.
이상에서 다양한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 권리범위로부터 합리적으로 해석될 수 있는 것이라면 무엇이나 본 발명의 권리범위에 속하는 것은 당연하다.The present invention has been described with reference to various embodiments, but it is not limited thereto, and anything that can be reasonably interpreted from the scope of the present invention belongs to the scope of the present invention.
Claims (9)
상기 천공장치를 이용하여 굴착이 필요한 굴착영역의 내부에 복수의 연속자유면을 형성함으로서 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시키는 제2자유면 형성단계; 및
상기 굴착영역을 복수의 블록형태로 구분시킨 각각의 굴착블록을 기계굴착 방식으로 굴착하는 굴착단계;를 포함하고,
상기 안내가이드는, 천공된 구멍으로 삽입되는 타단이 개구된 통형상을 가지되 일측에는 절개부가 마련되고,
상기 굴착단계에서 상기 기계굴착은,
블록형태로 구분된 각 굴착블록에 파쇄공을 천공하는 파쇄공 천공단계; 및
선단에서 동일한 외경을 유지하며 삽입되는 위치를 가이드하기 위한 선단부와, 상기 선단부로부터 외경이 확경되는 테이퍼부를 가지는 테이퍼 브레이커를 이용하여, 상기 테이퍼 브레이커를 상기 파쇄공에 삽입한 후 가압하여 블록형태로 구분된 각 굴착블록을 개별적으로 파쇄시키는 파쇄단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.An excavation bit capable of drilling the ground, a guide guide extending in a direction parallel to the excavation bit and connected to the excavation bit by a connection portion, and a guide guide bracket provided at one end of the guide guide and capable of adjusting the angle of the guide guide A first free surface forming step of forming a continuous free surface around the excavation area requiring excavation from the ground using a cloth factory value including;
Forming a second free surface by dividing the excavation area into a plurality of block shapes by forming a plurality of free surfaces inside the excavation area requiring excavation using the fabric mill; And
Includes; an excavation step of excavating each of the excavation block by dividing the excavation area into a plurality of block types by a mechanical excavation method;
The guide guide has a cylindrical shape with the other end inserted into the perforated hole, but an incision is provided on one side.
The mechanical excavation in the excavation step,
A crushing hole puncturing step of puncturing each crushing block divided into blocks; And
Maintaining the same outer diameter at the tip, using a tapered breaker having a tip portion for guiding the inserted position and a tapered portion whose outer diameter is enlarged from the tip portion, inserting the tapered breaker into the crushing hole and pressing it to be divided into block shapes A crushing step of crushing each of the excavated blocks individually; a ground excavation method of excavating the ground using a continuous free surface for vibration reduction, comprising a.
상기 천공장치에는,
상기 굴착비트가 연장되는 방향과 나란한 방향으로 배치되며 상기 연결부와 일체로 구성되는 갭 비트(gap drill bit)가 더 포함되며,
상기 갭 비트는 상기 굴착비트에 의하여 천공되는 구멍과, 안내 가이드가 삽입된 구멍 사이의 부분을 서로 연통시키는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.According to claim 1,
The perforation device,
The drill bit is disposed in a direction parallel to the extending direction and further includes a gap drill bit integrally formed with the connection part.
The gap bit is a ground excavation method of excavating the ground using a continuous free surface for reducing vibration, characterized in that a portion between the hole drilled by the excavation bit and the hole in which the guide guide is inserted communicates with each other.
상기 제1자유면 형성단계 또는제2자유면 형성단계는,
제1 천공홀을 천공하는 제1천공단계;
상기 천공장치를 사용하여, 상기 천공장치의 상기 안내 가이드를 상기 제1 천공홀에 삽입하고 난 후에, 상기 갭 비트를 포함하는 상기 굴착비트를 통해 제1 천공홀과 인접하게 제2 천공홀을 천공하는 제2천공단계; 및
제2천공단계를 반복 수행하여 굴착영역에 연속자유면을 형성하는 연속천공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.According to claim 2,
The first free surface forming step or the second free surface forming step,
A first drilling step of drilling the first drilling hole;
After inserting the guide guide of the puncture device into the first puncture hole by using the puncture factory, a second puncture hole is drilled adjacent to the first puncture hole through the excavation bit including the gap bit. A second drilling step; And
A ground excavation method of excavating the ground using a continuous free surface for reducing vibration, characterized in that it comprises a continuous perforation step of repeatedly performing a second drilling step to form a continuous free surface in the excavation area.
상기 굴착비트와 상기 안내 가이드의 이격거리는 10mm ~ 30mm 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.According to claim 1,
A ground excavation method of excavating the ground using a continuous free surface for reducing vibration, characterized in that the distance between the excavation bit and the guide guide has a range of 10 mm to 30 mm.
상기 테이퍼 브레이커에서, 상기 테이퍼부는 15 ~ 23 °로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.According to claim 1,
In the taper breaker, the ground excavation method for excavating the ground using a continuous free surface for vibration reduction, characterized in that the tapered portion is inclined to 15 ~ 23 °.
상기 굴착영역은 3 ~ 5 개의 연속자유면에 의하여 구분되어 굴착블록을 형성하는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법.According to claim 1,
The excavation area is divided by 3 to 5 continuous free surfaces to form an excavation block, so that a ground excavation method is used to excavate the ground using a continuous free surface to reduce vibration.
굴착이 어려운 우각부 및 굴착경계에서는 연속자유면을 이용하여 기계굴착과 발파굴착을 조합하여 굴착을 수행하는 것을 특징으로 하는 진동저감을 위하여 연속자유면을 이용하여 지반을 굴착하는 지반 굴착공법. According to claim 1,
A ground excavation method of excavating the ground using a continuous free surface to reduce vibration, characterized in that excavation is performed by combining mechanical excavation and blasting excavation using a continuous free surface at the right angled portion and excavation boundary that are difficult to excavate.
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