KR102314331B1 - A tunnel construction method using a steel chamber machine for FrontJacking construction method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 협소한 공간에서 터널 시공이 안전하게 이루어질 수 있도록 한 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method, and more particularly, to a tunnel construction using a steel machine for the FrontJacking method so that tunnel construction can be safely performed in a narrow space. it's about how
일반적으로, 도로 또는 철도용으로 이용되는 터널의 시공에는 여러 가지 방법이 사용되고 있으며, 기본적으로는 터널 굴착장치를 사용하거나, 폭약을 이용하여 단단한 암반을 파괴하고 기계 굴착하는 방법이 사용되고 있다.In general, various methods are used in the construction of tunnels used for roads or railroads, and basically, a method of using a tunnel excavator or using explosives to destroy hard rock and mechanical excavation is used.
터널을 굴착하기 위한 공법은, 재래공법인 ASSM(American Steel Support M ethod)이 있고, 최신공법으로는 NATM(New Austrian Tunneling Method), TBM(Tunnel Boring Machine method) 공법 등이 있다.As a method for excavating a tunnel, there is a conventional method, American Steel Support Method (ASSM), and the latest method includes a New Austrian Tunneling Method (NATM), a Tunnel Boring Machine method (TBM), and the like.
이중 TBM 공법은 주로 암반 터널에서 전단면 터널굴착기로 암반을 압쇄 또는 절삭에 의해 굴착하는 기계식 굴착 공법으로 주변 암반 자체를 지보체로 활용하여 역학적으로 안정된 원형 구조를 형성하기 때문에, 숏크리트나 록볼트와 같은 지보재를 대폭 줄일 수 있다. TBM은 다수의 디스크 커터를 전면에 장착한 커터헤드를 회전시켜 굴진, 버럭 반출, 지보 작업을 연속적으로 수행하는 기기를 말한다. TBM공법은 발파굴착에 비해 장대터널을 시공하는 것에 유리하다. 최근 터널 및 지하공간의 굴착은 작업자의 안정성 증대, 소음 및 진동으로 인한 민원 감소, 공기 및 공비의 감소 등을 목적으로 기존의 발파공법을 대체하여 지하철, 전력구, 통신구 터널 등을 중심으로 TBM에 의한 기계화 시공이 크게 증가하고 있는 추세이다.Among them, the TBM method is a mechanical excavation method that excavates rock by crushing or cutting with a front-end tunnel excavator in a rock tunnel. Support materials can be significantly reduced. TBM refers to a machine that continuously performs excavation, loading and supporting operations by rotating a cutter head equipped with a number of disk cutters on the front. The TBM method is advantageous in constructing long tunnels compared to blast excavation. Recently, the excavation of tunnels and underground spaces has replaced the existing blasting method for the purpose of increasing worker stability, reducing civil complaints due to noise and vibration, and reducing air and utility costs. The trend of mechanized construction by
하지만, 상기한 TBM을 이용한 터널 시공방법은 TBM이라는 대형장비를 이용하므로, 시공비용이 증가하는 문제가 있다. 또한, 종래의 TBM을 이용한 터널 시공방법은 오탁수 처리설비, 필트프레스, 디센드, 뒷채움 플랜트, 싸이로 등 여러 가지 플랜트(plant)와 대형 굴착장비가 투입되기 위한 공간확보가 크게 이루어져야 하므로, 작업 공간이 협소한 경우에는 시공이 원활하게 이루어지기 어려운 문제가 있다. 또한 도달수직구가 없는 경우 TBM을 이용한 터널 시공방법은 TBM을 해체하여 외부로 반출 할 수 없으므로, 시공이 어려운 문제가 있다.However, since the tunnel construction method using the above-described TBM uses a large equipment called TBM, there is a problem in that the construction cost increases. In addition, in the conventional tunnel construction method using TBM, it is necessary to secure a large amount of space for various plants and large excavation equipment such as sewage treatment facility, filt press, descend, backfill plant, and silo. When the space is narrow, there is a problem in that it is difficult to perform the construction smoothly. In addition, if there is no reaching vertical hole, the tunnel construction method using the TBM is difficult to construct because the TBM cannot be dismantled and taken out.
그리고 상기한 TBM을 이용한 터널 시공방법은 막장의 토질 변화를 육안으로 확인하기 어렵다는 문제가 있다.In addition, the tunnel construction method using the above-described TBM has a problem in that it is difficult to visually check the soil quality change of the makjang.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 시공 장비를 소형화하고 TBM 전면에 장착한 커터해드를 제거하고 전면이 개방된 챔버의 강재 머신으로 간소화하고, 개방된 공간에서 막장 토질의 변화를 육안으로 확인하면서 위험 요인에 대하여 즉시 대응 할 수 있도록 하고, 챔버의 강재 머신이 분할 조립될 수 있도록 제공됨으로써, 협소한 공간에서도 터널 시공이 안전하게 이루어질 수 있도록 한 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 제공하고자 한 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to miniaturize the construction equipment, remove the cutter head mounted on the front of the TBM, and simplify it with a steel machine with an open front chamber, in an open space FrontJacking allows for immediate response to risk factors while visually checking changes in soil quality, and by providing the steel machine in the chamber can be divided and assembled, so that tunnel construction can be done safely even in a narrow space This is to provide a tunnel construction method using a steel machine for construction methods.
또한, 본 발명의 다른 목적은 양방향에서 터널을 굴진하여 중간에서 연결하거나 도달부에 수직구를 설치할 수 없는 경우에도 지중에서 연결하려는 목적물과 연결이 가능한 시공방법을 제공하여 활용 범위를 넓게한 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 제공하고자 한 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a construction method that can be connected to an object to be connected underground even when it is not possible to connect a tunnel in the middle by excavating a tunnel in both directions or install a vertical hole in the reaching part, thereby widening the range of application of front jacking (FrontJacking) This is to provide a tunnel construction method using a steel machine for construction method.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여, (a) 수직구가 설치되는 단계; (b) 굴진면의 반대 방향으로 하향 경사진 선단슈 및 복수로 분할 구성된 함체로 이루어진 강재 머신과, 굴진 수단이 상기 수직구로 하강되는 단계; (c) 굴진수단을 통해 굴진면의 굴진이 이루어지는 단계; (d) (c)단계를 통해 굴진된 만큼 강재 머신 추진이 이루어지는 단계; 및 (e) 강재 머신은 단계적으로 추진되고, 강재 머신이 추진된 만큼 세그먼트 시공이 단계적으로 이루어지는 단계를 포함하되, 상기 굴진수단은 타격용 파쇄 장비인 것을 특징으로 하되, 상기 세그먼트에는 굴진된 지반 바닥을 향해 밸런스공이 형성되고, 작업자가 상기 밸런스공을 통해 환봉을 지반 바닥으로 삽입하여 고정하여 굴진공의 길이 방향으로 복수의 세그먼트 높이를 균일하게 유지시키며, 상기 함체는 함체의 길이 방향 및 함체의 상,하 방향으로 분할 구성되고, 상기 (b)단계는 상기 강재 머신의 함체 일부만 하강되어 선단슈와 조립되고, 상기 (d)단계는, (d-1) 선단슈와 연결 조립된 강재 머신의 일부만 추진되는 제1굴진단계; (d-2) 제1굴진단계를 통해 수직구 공간이 확보된 후 강재 머신의 나머지 함체가 하강되어 상기 함체 일부에 조립이 되어 강재 머신 완성이 이루어지는 단계; 및 (d-3) 완성된 강재 머신이 추진되는 제2굴진단계를 포함하며, 상기 세그먼트는 분할 구성된 복수로 제공되고, 세그먼트간 조립은 세그먼트 조립 로봇을 통해 이루어지며, 상기 세그먼트 조립 로봇은, 세그먼트 파지를 위한 집게와, 다축 관절로 구성되며, 상기 선단슈에는 굴진면을 향해 직진 운동할 수 있도록 유압실린더와 보강 플레이트가 복수 분할 설치되고, 분할 설치된 보강 플레이트는 선단슈의 전방으로 각각 인출되어 굴진면에 박혀 토압에 대하여 저항하도록 하고, 굴진 과정에서 발생할 수 있는 붕락되는 버럭이 강재 머신 안으로 유입되는 것을 최소화할 수 있도록 하되, 상기 강재머신은 원형의 틀로 구성되며, 강재머신의 후단부에 형성되며, 강재머신 추진시 원주 방향으로 회전되는 것을 방지하기 위해 강재머신의 후단부로부터 절개된 형태로 이루어진 가이드홈부; 상기 가이드홈부의 양측에 형성되며, 상기 가이드홈부를 기준으로 가이드홈부의 외측에서 가이드홈부를 향해 절곡된 가이드플레이트; 상기 가이드홈부에 위치되어 가이드플레이트에 지지된 콘크리트바를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 제공한다.The present invention, in order to achieve the above object, (a) the step of installing a vertical sphere; (b) a steel machine consisting of a distal shoe inclined downward in the direction opposite to the excavation surface and a housing divided into a plurality of parts, and the excavating means descending into the vertical sphere; (c) excavating the excavation surface through excavation means; (d) step (c) is made as much as the excavated steel machine propulsion through step; and (e) the steel machine is propelled step by step, and the segment construction is performed step by step as much as the steel machine is propelled, wherein the drilling means is a crushing equipment for impact, wherein the segment has the excavated ground floor A balance ball is formed toward the side, and the operator inserts and fixes a round bar into the ground floor through the balance hole to maintain the height of a plurality of segments uniformly in the longitudinal direction of the excavation vacuum, and the enclosure is located in the longitudinal direction of the enclosure and the top of the enclosure , It is divided in the downward direction, and in the step (b), only a part of the housing of the steel machine is lowered and assembled with the tip shoe, and the step (d) is, (d-1) only a part of the steel machine connected and assembled with the tip shoe The first excavation step being promoted; (d-2) after securing the vertical sphere space through the first excavation step, the remaining housing of the steel machine is lowered and assembled in a part of the housing to complete the steel machine; and (d-3) a second excavation step in which the completed steel machine is propelled, wherein the segments are provided in a divided plurality, and the inter-segment assembly is performed through a segment assembling robot, wherein the segment assembling robot comprises: It is composed of tongs for gripping and a multi-axis joint, and a hydraulic cylinder and a reinforcement plate are installed in a plurality of divisions on the tip shoe so that they can move straight toward the excavation surface, and the divided reinforcement plate is drawn out to the front of the tip shoe and drilled. It is embedded in the surface to resist the earth pressure, and to minimize the influx of collapsing rocks that may occur during the excavation process into the steel machine, the steel machine is composed of a circular frame and is formed at the rear end of the steel machine. , a guide groove formed in a form cut from the rear end of the steel machine to prevent rotation in the circumferential direction when the steel machine is propulsion; a guide plate formed on both sides of the guide groove and bent toward the guide groove from the outside of the guide groove on the basis of the guide groove; It provides a tunnel construction method using a steel machine for the front jacking method, characterized in that it is located in the guide groove portion and includes a concrete bar supported on the guide plate.
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또한, 상기 수직구는 양측에 시공되고, 터널 시공은 양측의 수직구에서 이루어지며, 양측의 선단슈가 만난 지점에는 마감벽 용접이 이루어질 수 있도록 한 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the vertical sphere is constructed on both sides, the tunnel construction is performed on the vertical spheres on both sides, and the welding of the finishing wall can be made at the point where the tip shoes of both sides meet.
본 발명에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법은 TBM과 같은 대형 굴진장비를 사용하지 않으므로, 일련의 터널 시공을 간소화할 수 있으며, 시공 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.The tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method according to the present invention does not use large excavating equipment such as TBM, so it is possible to simplify a series of tunnel construction and to reduce the construction cost. .
또한, 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법은 비교적 협소한 작업 공간에서의 터널 시공에 대한 효율성을 높일 수 있는 효과가 있다.In addition, the tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method has the effect of increasing the efficiency of tunnel construction in a relatively narrow work space.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 위해 제공된 강재 머신을 나타낸 도면이다.
도 2b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 위해 제공된 강재 머신의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 나타낸 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 위해 제공된 강재 머신에 보강 플레이트가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 강재 머신의 다른 예를 나타낸 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법을 위해 제공된 세그먼트 조립 로봇이 세그먼트를 조립하는 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법의 세그먼트를 정면에서 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(Front Jacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공방법의 강재 머신에 채움재를 주입공으로 주입될 때, 강재 머신 외부로 흘러나가지 않도록 테일브러쉬를 나타낸 도면이다.1 is a flowchart illustrating a tunnel construction method using a steel machine for a front jacking method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2a is a view showing a steel machine provided for a tunnel construction method using a steel machine for the front jacking (FrontJacking) method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2b is a view showing another example of the steel machine provided for the tunnel construction method using the steel machine for the front jacking (FrontJacking) method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a view showing a tunnel construction method using a steel machine for front jacking (FrontJacking) method according to a preferred embodiment of the present invention.
4A and 4B are views illustrating a state in which a reinforcement plate is installed in a steel machine provided for a tunnel construction method using a steel machine for a FrontJacking method according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4c is a front view showing another example of the steel machine according to the preferred embodiment of the present invention.
5 is a photograph showing a state in which a segment assembly robot provided for a tunnel construction method using a steel machine for a FrontJacking method according to a preferred embodiment of the present invention assembles a segment.
6 is a view showing a segment of a tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method from the front according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a view showing the tail brush so as not to flow out of the steel machine when the filling material is injected into the injection hole in the steel machine of the tunnel construction method using the front jacking method steel machine according to the preferred embodiment of the present invention; am.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims are not to be construed as limited in their ordinary or dictionary meanings, and on the principle that the inventor can appropriately define the concept of the term in order to best describe his invention. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법(이하, '터널 시공방법'이라 함)에 대하여 설명하도록 한다.Hereinafter, a tunnel construction method (hereinafter referred to as a 'tunnel construction method') using a steel machine for a FrontJacking method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying FIGS. 1 to 6 . .
본 발명의 터널 시공방법은 타격 파쇄 장비를 통해 굴진이 이루어질 수 있도록 함으로써, 시공 장비 규모를 줄여 시공 비용을 절감할 수 있도록 하였다.The tunnel construction method of the present invention enables the excavation to be made through the percussion fracturing equipment, thereby reducing the size of the construction equipment and reducing the construction cost.
우선 작업자는 지면을 굴착하여 도 3a에 도시된 바와 같이 수직구를 마련한다.(S100) 이때, 본 발명은 대형 굴진 장비가 소요되지 않으므로, 수직구의 직경이 크게 마련될 필요는 없다. 이에 따라, 본 발명은 수직구를 마련할 때에도 공사 기간을 단축할 수 있다.First, the operator excavates the ground and prepares a vertical sphere as shown in FIG. 3A ( S100 ) At this time, since the present invention does not require large excavating equipment, it is not necessary to provide a large diameter of the vertical sphere. Accordingly, the present invention can shorten the construction period even when providing a vertical sphere.
다음으로, 작업자는 도 3b에 도시된 바와 같이, 수직구에 굴진을 위한 작업 공간 및 반력대 등을 시공하고, 굴진면의 상부에 강관(P)을 삽입하여 시공한다. 강관(P) 삽입은 터널 굴진부의 지반 상태를 고려하여 필요시 터널 굴진 중 지반이 낙반되는 것을 방지하기 위해 보강을 위한 시공이다.Next, as shown in FIG. 3b , the operator constructs a working space and a reaction arm for excavation in a vertical sphere, and inserts a steel pipe (P) in the upper part of the excavation surface to construct. Insertion of the steel pipe (P) is a construction for reinforcement in order to prevent the ground from falling during tunnel excavation if necessary in consideration of the ground condition of the tunnel excavation part.
다음으로, 작업자는 도 3c에 도시된 바와 같이 굴진을 위한 각종 장비들을 수직구로 하강시킨다.(S110) 이때, 각종 장비라 함은 굴착을 위한 굴진 장비(100)와, 강재 머신(200), 세그먼트(300), 세그먼트 조립 로봇(400) 등을 말한다. 이때, 본 발명은 굴진 방식으로써, 타격 및 파쇄를 이용한 방식인 바, 상기 굴착 장비(100)는 타격 파쇄 장비가 제공된다. 예컨대 타격 파쇄 장비는 백호 로더, 굴삭기 등이 있다. 한편, 굴진을 위해 강재 머신(200)이 수직구로 하강되며, 강재 머신(200)은 도 2a에 도시된 바와 같이, 함체(210)와, 선단슈(220)와, 유압잭(230)을 포함한다. 함체(210)는 굴진을 위한 작업 공간을 확보해주며, 금속의 판재로 제공된다. 함체(210)는 복수로 분할 구성된다. 함체(210)가 복수로 분할 구성됨에 따라, 수직구의 직경이 다소 작더라도, 강재 머신(200)은 무리없이 수직구에 투입될 수 있다. 이때, 함체(210)는 도 2a에 도시된 바와 같이, 함체(210)의 길이 방향으로 복수 분할될 뿐만아니라, 함체(210)의 상,하 방향으로 분할 구성된다. 이와 같이 함체(210)가 세밀하게 분할 구성됨에 따라, 수직구에서의 굴진 작업시 작업 공간을 효과적으로 활용할 수 있다. 즉, 강재 머신(200)은 도 3c에 도시된 바와 같이 일부만 우선하여 수직구에 투입될 수 있으므로, 강재 머신(200)의 후방 공간이 확보될 수 있는 이점이 있다. 즉, 수직구가 협소하더라도 강재 머신(200)의 일부만 우선 추진시킬 수 있는 것이다. 선단슈(220)는 강재 머신(200)의 선단부를 구성하며, 굴진면에 대하여 선단슈(220)의 내부를 향해 하향 경사지게 형성된다. 선단슈(220)의 형태는 측면에서 봤을때, 사다리꼴과 흡사하다. Next, the operator lowers the various equipment for excavation into a vertical sphere as shown in FIG. 3C. (S110) At this time, various equipment refers to the
한편, 선단슈(220)에는 보강 플레이트(500)가 설치됨이 바람직하다. 보강 플레이트(500)는 굴진 과정에서 발생하는 굴진장비의 타격 진동으로 암반의 절리 등에 의해 붕락되는 암덩어리 즉, 버럭이 강재 머신(200) 내부로 유입되는 것을 최소화하고, 굴진면 둘레를 보강함으로써 굴진 작업이 안전하게 이루어질 수 있도록 한 구성이다. 보강 플레이트(500)는 도 4a에 도시된 바와 같이 선단슈(220)로부터 굴진 전방을 향해 돌출될 수 있도록 설치되며, 도 4b에 도시된 바와 같이 선단슈(220)의 둘레를 따라 복수로 설치됨이 바람직하다. 보강 플레이트(500)는 특성상, 선단슈(220)의 상부와 양측부에만 설치되어도 무방하다할 것이다. 보강 플레이트(500)는 선단슈(220)의 리브 등 구조물에 설치된 구동수단(500a)의 동력에 의해 직진 운동할 수 있도록 설치된다. 구동수단(500a)은 유압실린더임이 바람직하다. 보강 플레이트(500)는 금속 재질의 판형으로 제공됨이 바람직하며, 보강 플레이트(500)의 강성을 위해 보강 플레이트(500)의 저면 양측에는 보강 리브(510)가 설치됨이 바람직하다. 이러한 구성의 보강 플레이트(500)는 굴진면 성질에 따라, 작업자가 선택적으로 선단슈(220)의 전방으로 돌출시키면서 굴진면에 박히도록 하여 상기한 바와 같이 낙반을 방지하거나 버럭이 강재 머신(200) 내부로 유입되는 것을 최소화할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the reinforcing
상기한 강재머신(200)의 형태는 특정하게 한정되는 것은 아니며, 도 2a에 도시된 바와 같이 사각의 틀 형태로 제공될 수 있으며, 도 2b에 도시된 바와 같이 원형의 틀 형태로 제공될 수도 있다. 이때, 강재머신(200)이 원형의 틀로 구성될 경우, 함체(210) 및 선단슈(220) 모두 원형으로 형성될 수 있다. 이때, 원형의 강재머신(200) 역시, 도 4c에 도시된 바와 같이 보강 플레이트(500)를 포함하며 분할 구성된다. 보강 플레이트(500)는 원형의 선단슈(220) 둘레를 따라 설치되되, 사각의 강재머신(200)과 마찬가지로 선단슈(220)의 하부에는 설치되지 않아도 무방하다 할 것이다. 상기 원형의 강재머신(200) 후단부에는 도 2b에 도시된 바와 같이 강재머신(200) 추진시 균형을 유지시키기 위한 가이드홈부(240)가 형성됨이 바람직하다. 가이드홈부(240)는 원형의 강재머신(200) 특성상 원주 방향으로 회전되는 것을 방지하기 위한 구성으로써, 강재머신(200)의 후단으로부터 절개된 형태로 이루어진다. 가이드홈부(240)의 양측에는 가이드홈부(240)를 기준으로 가이드플레이트(250)가 설치됨이 바람직하다. 가이드플레이트(250)는 도 2b에 도시된 바와 같이 콘크리트바(260)에 지지되는 부위로써, 가이드홈부(240)의 외측에서 가이드홈부(240)를 향해 절곡된 앵글의 형태로 제공됨이 바람직하다. 이때, 가이드플레이트(250)의 하부는 지면으로부터 높이가 동일한 수평의 상태로 이루어진다. 만약, 강재 머신(200) 추진 후 강재 머신(200)으로부터 빠져나온 세그먼트(300)가 그 후방의 세그먼트(300)와 연결하기 위한 볼트만으로 밸런스를 맞출수 있다면 가이드홈부(240)는 설치되지 않아도 무방하다 할 것이다. 이때, 세그먼트 높이 조절용 콘크리트바(260)는 세그먼트(300)가 강재 머신(200)으로부터 빠져나온 후 바로 설치한다.The shape of the
한편, 작업자는 타격 파쇄 장비(100)를 운전하여 굴진면을 굴진한다.(S120) 이때, 작업자는 백호로더 및 굴삭기를 이용하여 굴진 작업을 수행함으로써, 신속하게 굴진을 수행할 수 있다. 이때, 굴진길이는 강재 머신(200)의 일부만 삽입될 수 있는 길이이면 무방하다. 즉, 수직구가 협소한 경우를 가정하여, 강재 머신(200)의 후방 공간을 확보하기 위한 굴진이기 때문에, 도 3c 및 도 3d에 도시된 바와 같이, 함체(210)의 일부만 수직구에 하강시켜 굴진 공간을 확보한 후 강재 머신(200)을 1차로 추진시킨다.(S130) 이때, 작업자는 함체(210)의 상부 일부를 생략하여 하강하여 굴진을 위한 작업공간을 더욱 효과적으로 확보시킬 수 있다. 즉, 함체(210)의 상부가 생략될 수 있음에 따라, 굴진 장비(100) 예컨대 굴삭기 작업시 함체(210)의 상부가 간섭되는 것을 피할 수 있어 굴진 작업의 효율성을 높일 수 있다. 이후, 작업자는 간격재를 반력대와 강재 머신(200) 사이에 개재시킨다. On the other hand, the operator operates the crushing crushing
다음으로, 작업자는 강재 머신(200)의 1차 추진을 통해 강재 머신(200)의 후방 공간이 확보되면, 강재 머신(200)의 나머지를 수직구로 하강하여 도 3e에 도시된 바와 같이 강재 머신(200)을 완성한다.Next, when the rear space of the
다음으로, 작업자는 도 3f에 도시된 바와 같이 완성된 강재 머신(200)을 굴진면으로 완전히 추진시키기 위한 2차 굴진 작업을 실시한다.(S140) 이를 위해 작업자는 먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 보강 플레이트(500)를 선단슈(220)의 전방으로 돌출시켜 굴진면에 압입시킨다. 이때, 보강 플레이트(500)의 직진은 굴진면의 성질이 암반일 경우이다. 이때, 굴진면의 성질 파악에 대해서는, 작업자의 경험치에 의한 육안 확인일 수 있으며, 보강 플레이트(500)의 직진시 작용하는 유압체크를 통해 확인할 수 있다. 상기한 보강 플레이트(500)는 선단슈(220)로부터 전체가 돌출될 수 있는데, 이때, 굴진면 전체의 성질이 토사와 암반이 혼재되어 있을 경우, 보강 플레이트(500) 전체의 돌출길이는 모두 상이할 수 있다. 이후, 보강 플레이트(500)가 굴진면에 압입되면, 작업자는 굴진장비(100)를 통해 굴진면을 굴진하고, 간격재를 반력대 삼아 강재 머신(200)의 유압잭(230)을 작동하여 강재 머신(200)을 2차 굴진시킨다.Next, the operator performs a secondary excavation operation to completely propel the completed
다음으로, 강재 머신(200)이 굴진면으로 완전히 삽입된 후, 작업자는 상기한 일련의 굴진 작업을 반복하여 강재 머신(200)을 단계적으로 추진시킨다. 이때, 강재 머신(200)이 추진됨에 따라, 강재 머신(200)의 후방에는 공간이 단계적으로 확보되는데, 작업자는 강재 머신(200)의 후방 공간에 도 3g에 도시된 바와 같이 세그먼트(300)를 조립 시공한다.(S150) 이때, 세그먼트(300) 조립은 도 5에 도시된 바와 같이, 세그먼트 조립 로봇(400)을 통해 시공된다. 세그먼트 조립 로봇(400)은 세그먼트(300) 파지를 위한 집게(410)와, 다축 관절(420)로 구성된 것이 바람직하다. 집게(410)와 다축 관절(420)의 동력원은 유압실린더임이 바람직하며, 다축 관절(420)은 축을 중심으로 회전될 수 있도록 설치되며, 굴진 지면에서 수평으로 회전될 수 있도록 설치된다. 작업자는 세그먼트 조립 로봇(400)을 통해 분할된 세그먼트(300)를 용이하게 위치시킬 수 있으며, 세그먼트(300)간 조립을 용이하고 신속하게 진행할 수 있다.Next, after the
한편, 세그먼트(300)에는 도 6에 도시된 바와 같이 밸런스공(310) 및 주입공(320)이 형성된다. 밸런스공(310)은 세그먼트(300) 시공시 굴진공의 길이 방향으로 복수의 세그먼트(300) 높이를 균일하게 해주기 위한 것으로써, 환봉(L)이 통과되어 용접 고정되도록 한 구성이다. 즉, 세그먼트(300) 시공시 세그먼트(300)는 자중에 의해 하방으로 처지고, 굴진공 바닥의 지면이 고르지 않기 때문에 굴진 방향으로의 세그먼트(300) 높낮이는 균일하지 않을 수 있는바, 환봉(L)을 굴진공 바닥에 고정하여 세그먼트(300) 밸런스를 맞출 수 있는 것이다. 이를 위해, 작업자는 도 6에 도시된 바와 같이 밸런스공(310)에 환봉(L)을 삽입하여 굴진공 바닥에 고정시킨 상태에서, 환봉(L)을 세그먼트(300)에 용접시킨다.(S160). 이때, 세그먼트가 반드시 스틸 세그먼트로 한정되는 것은 아니며 콘크리트 세그먼트 즉, 프리캐스트(PC) 콘크리트 세그먼트로 제공될 수도 있다. 프리캐스트 콘크리트로 제공되는 경우, 밸런스공(310)에는 환봉(L)의 직경에 대응되는 금속의 원통캡(미도시)이 고정되어 제공되어야할 것이다. On the other hand, the
다음으로, 작업자는 도 3h에 도시된 바와 같이 굴진면을 타격 및 파쇄장비로 굴진함으로서 발생되는 강재머신(200) 주변과 세그먼트(300) 주변의 굴진공 사이에 발생한 간극에 백필(backfill) 작업을 실시한다.(S170) 즉, 작업자가 강재머신(200) 및 세그먼트(300)와 굴진측면 사이의 간격에 그라우트재 또는 우레탄 등의 채움재를 주입하여 메우는 작업을 수행하는 것이다. 이때, 강재머신(200)에는 강재머신 추진을 위한 유압잭(230)과 유압잭 가동을 위한 펌프와 판낼, 보강 플레이트(500) 구동을 위한 유압실린더(500a)와 간섭이 되지 않는 위치에 채움재 주입을 위한 주입공(미도시)이 형성된다. 한편, 주입공으로 주입되는 채움재가 강재머신(200)의 전.후방 외부로 흘러나가지 않도록 테일브러쉬(270)를 설치한다. 사용되는 채움재는 재료의 점성으로 강재머신 추진시 방해가 되지 않도록 점성이 낮은 재료를 선정 하여야 한다. 또한 세그먼트(300)에는 밸런스공(310)과 간섭되지 않는 위치에 채움재 주입을 위한 주입공(320)이 형성된다. 이로써, 일방향으로의 터널 시공이 완료된다.Next, as shown in FIG. 3h, the operator backfills the gap generated between the excavation vacuum around the
이와 같은 일련의 시공은 도 3i에 도시된 바와 같이, 서로 대향된 방향에 수직구를 마련하여 동시에 터널 시공이 필요한 경우에도 동일하게 이루어도록 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 굴진공은 양방향에서 만나며, 강재 머신(200)의 선단슈(220)는 도 3i에 도시된 바와 같이 맞닿게 된다.(S180)In this series of construction, as shown in FIG. 3i , it is preferable to provide vertical spheres in opposite directions to perform the same even when tunnel construction is required at the same time. Accordingly, the excavation vacuum meets in both directions, and the
다음으로, 작업자는 선단슈(220)가 맞닿은 부위의 공백에 도 3j에 도시된 바와 같이 마감벽(600)을 용접하여 시공하고,(S190) 터널 내부에 마감 작업을 실시함으로써,(S200) 터널 시공이 완료된다.Next, the operator welds and constructs the finishing
지금까지 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법은 강재 머신을 수직구에서 조립하여 사용하고, 중소형 굴진 장비를 이용함으로써, 협소한 작업 공간에서의 시공이 이루어질 수 있다. 또한, 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법은 강재머신으로부터 돌출된 보강 플레이트를 통해 작업 환경을 안전하게 확보할 수 있다. As described so far, the tunnel construction method using the steel machine for the FrontJacking method according to the present invention uses a steel machine by assembling it in a vertical sphere, and by using small and medium-sized excavating equipment, construction in a narrow working space is easy. can be done In addition, the tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method can safely secure a working environment through the reinforcing plate protruding from the steel machine.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대하여 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정은 첨부된 특허 청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail with respect to the described embodiments, it is apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.
100 : 굴진장비 200 : 강재머신
210 : 함체 220 : 선단슈
230 : 유압잭 240 : 가이드홈부
250 : 가이드플레이트 260 : 콘크리트바
300 : 세그먼트 310 : 밸런스공
320 : 주입공 400 : 세그먼트 조립 로봇
410 : 집게 420 : 다축 관절
500 : 보강 플레이트 500a : 구동수단(유압실린더)
510 : 보강리브 600 : 마감벽
L : 환봉 270 : 테일브러쉬100: excavation equipment 200: steel machine
210: shell 220: tip shoe
230: hydraulic jack 240: guide groove
250: guide plate 260: concrete bar
300: segment 310: balance ball
320: injection hole 400: segment assembly robot
410: forceps 420: multiaxial joint
500: reinforcing
510: reinforcing rib 600: finishing wall
L : Round bar 270 : Tail brush
Claims (6)
(b) 굴진면의 반대 방향으로 하향 경사진 선단슈 및 복수로 분할 구성된 함체로 이루어진 강재 머신과, 굴진 수단이 상기 수직구로 하강되는 단계;
(c) 굴진수단을 통해 굴진면의 굴진이 이루어지는 단계;
(d) (c)단계를 통해 굴진된 만큼 강재 머신 추진이 이루어지는 단계; 및
(e) 강재 머신은 단계적으로 추진되고, 강재 머신이 추진된 만큼 세그먼트 시공이 단계적으로 이루어지는 단계를 포함하되,
상기 굴진수단은 타격용 파쇄 장비인 것을 특징으로 하되,
상기 세그먼트에는 굴진된 지반 바닥을 향해 밸런스공이 형성되고,
작업자가 상기 밸런스공을 통해 환봉을 지반 바닥으로 삽입하여 고정하여 굴진공의 길이 방향으로 복수의 세그먼트 높이를 균일하게 유지시키며,
상기 함체는 함체의 길이 방향 및 함체의 상,하 방향으로 분할 구성되고,
상기 (b)단계는 상기 강재 머신의 함체 일부만 하강되어 선단슈와 조립되고,
상기 (d)단계는,
(d-1) 선단슈와 연결 조립된 강재 머신의 일부만 추진되는 제1굴진단계;
(d-2) 제1굴진단계를 통해 수직구 공간이 확보된 후 강재 머신의 나머지 함체가 하강되어 상기 함체 일부에 조립이 되어 강재 머신 완성이 이루어지는 단계; 및
(d-3) 완성된 강재 머신이 추진되는 제2굴진단계를 포함하며,
상기 세그먼트는 분할 구성된 복수로 제공되고, 세그먼트간 조립은 세그먼트 조립 로봇을 통해 이루어지며, 상기 세그먼트 조립 로봇은, 세그먼트 파지를 위한 집게와, 다축 관절로 구성되며,
상기 선단슈에는 굴진면을 향해 직진 운동할 수 있도록 유압실린더와 보강 플레이트가 복수 분할 설치되고, 분할 설치된 보강 플레이트는 선단슈의 전방으로 각각 인출되어 굴진면에 박혀 토압에 대하여 저항하도록 하고, 굴진 과정에서 발생할 수 있는 붕락되는 버럭이 강재 머신 안으로 유입되는 것을 최소화할 수 있도록 하되,
상기 강재머신은 원형의 틀로 구성되며,
강재머신의 후단부에 형성되며, 강재머신 추진시 원주 방향으로 회전되는 것을 방지하기 위해 강재머신의 후단부로부터 절개된 형태로 이루어진 가이드홈부;
상기 가이드홈부의 양측에 형성되며, 상기 가이드홈부를 기준으로 가이드홈부의 외측에서 가이드홈부를 향해 절곡된 가이드플레이트;
상기 가이드홈부에 위치되어 가이드플레이트에 지지된 콘크리트바를 포함하는 것을 특징으로 하는 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법.(a) a step in which the vertical sphere is installed;
(b) a steel machine consisting of a distal shoe inclined downward in the direction opposite to the excavation surface and a housing divided into a plurality of parts, and the excavating means descending into the vertical sphere;
(c) excavating the excavation surface through excavation means;
(d) step (c) is made as much as the excavated steel machine propulsion through step; and
(e) the steel machine is propelled in stages, and the segment construction is carried out in stages as much as the steel machine is propelled,
The excavation means is characterized in that the crushing equipment for striking,
A balance ball is formed in the segment toward the excavated ground floor,
A worker inserts a round bar into the ground floor through the balance hole and fixes it to maintain a uniform height of a plurality of segments in the longitudinal direction of the excavation vacuum,
The housing is divided into the longitudinal direction of the housing and the upper and lower directions of the housing,
In the step (b), only a part of the housing of the steel machine is lowered and assembled with the tip shoe,
Step (d) is,
(d-1) a first excavation step in which only a part of the steel machine connected and assembled with the tip shoe is propelled;
(d-2) after securing the vertical sphere space through the first excavation step, the remaining housing of the steel machine is lowered and assembled in a part of the housing to complete the steel machine; and
(d-3) including a second excavation step in which the completed steel machine is propelled,
The segment is provided in a plurality of divided segments, and the assembly between segments is made through a segment assembling robot, and the segment assembling robot is composed of tongs for gripping the segment and a multi-axis joint,
A plurality of hydraulic cylinders and reinforcing plates are dividedly installed on the distal shoe to move straight toward the excavation surface, and the divided reinforcing plates are drawn out to the front of the distal shoe, respectively, are embedded in the excavation surface to resist earth pressure, and the excavation process In order to minimize the influx of rust that may occur in the steel machine,
The steel machine is composed of a circular frame,
a guide groove formed at the rear end of the steel machine and cut out from the rear end of the steel machine to prevent rotation in the circumferential direction when the steel machine is pushed;
a guide plate formed on both sides of the guide groove and bent toward the guide groove from the outside of the guide groove on the basis of the guide groove;
A tunnel construction method using a steel machine for a front jacking method, characterized in that it includes a concrete bar positioned in the guide groove portion and supported on the guide plate.
상기 수직구는 양측에 시공되고,
터널 시공은 양측의 수직구에서 이루어지며, 양측의 선단슈가 만난 지점에는 마감벽 용접이 이루어질 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 프론트잭킹(FrontJacking) 공법용 강재 머신을 이용한 터널 시공 방법.
According to claim 1,
The vertical sphere is constructed on both sides,
A tunnel construction method using a steel machine for the FrontJacking method, characterized in that the tunnel construction is made at the vertical spheres on both sides, and the welding of the finishing wall is made at the point where the tip shoes of both sides meet.
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