KR102468621B1

KR102468621B1 - 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법

Info

Publication number: KR102468621B1
Application number: KR1020220103937A
Authority: KR
Inventors: 김선홍; 정건웅
Original assignee: (주)성진이엔씨
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2022-11-21

Abstract

본 발명은 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시, 갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강하도록 하는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 방법에 관한 발명으로, 임시사면 절취부를 형성하는 제1 단계(S100), 갱구부 지반 보강용 강관을 수평 삽입하는 제2 단계(S200), 대구경 강관을 지면에 수직 삽입하는 제3 단계(S300), 아치형 구조물을 연결 설치하는 제4 단계(S400), 가설 갱문을 형성하는 제5 단계(S500), 갱구 보강부를 형성하는 제6 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법{A construction method of a pithead to minimize for cutting slopes of the mountain}

본 발명은 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법에 관한 것으로, 상세하게는 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시, 갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강하도록 하는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 방법에 관한 기술이다.

21세기 들어 과학기술이 크게 발달하면서 토목과 건축을 포함하는 건설 분야도 많은 발전이 이루어졌고, 그 결과, 대규모의 건물과 교통 시설(예: 지하철, 터널 등)물이 건설되고 있다.

특히, 터널과 같은 대규모 교통 시설물의 건설 시, 산 등을 굴착 하는 터널 굴착 공사가 진행되며, 터널 굴착 공사 전에 터널 굴착 공사용 갱구부가 선행 시공 된다.

즉, 터널 굴착 공사를 본격적으로 진행하기 전에 터널 굴착 공사용 갱구부가 시공 설치되는데, 갱구부 시공이란 가설 갱문 시공과 가설 갱문으로부터 일정 깊이의 터널 내부인 갱구 보강부 시공을 포함한다.

이때, 가설 갱문은 터널 외부에 형성되어 굴착 장비와 차량, 작업자가 출입하는 터널의 입구로서 기능하고, 갱구 보강부는 가설 갱문으로부터 일정 깊이로 형성된 터널형 공간으로, 본격적인 터널 굴착 공사 시, 굴착 공사의 안정성이 확보되도록 하는 터널 초입부로 기능한다.

종래의 갱구부 시공 시, 갱구부가 설치되는 지점의 대규모 사면 절취가 발생하였고, 대규모 사면 절취에 따른 공사 기간과 공사비용이 증가하는 문제점과 갱구부 시공 시, 갱구 보강부의 안전성이 확보되지 않는 경우, 취약한 표층 지반에 의해 갱구 보강부가 붕괴 되는 안전사고가 발생하는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상술한 종래의 문제점을 개선하기 위해, 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시, 갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강하도록 하는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 방법에 관한 기술을 제안하고자 한다. 다음은 이와 관련한 종래의 선행기술들이다.

1. 대한민국 등록특허공보 제10-1655220호 원지반 절취 없는 터널구조물 압입 시공방법 및 이에 의해 시공되는 터널구조물 2. 대한민국 등록특허공보 제10-1834847호 미니 파이프루프를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법 3. 대한민국 등록특허공보 제10-2159165호 강재폼과 세그먼트를 이용한 친환경 터널 갱구부 시공방법

본 발명은 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시, 갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강하도록 하는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명인 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법은,

터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점을 선정하고, 선정된 대상 지점에 임시사면 절취부를 형성하는 제1 단계(S100)와;

임시사면 절취부의 전방 면에 다수의 갱구부 지반 보강용 강관을 수평 삽입하는 제2 단계(S200)와;

임시사면 절취부의 바닥 면에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관을 수직 삽입하는 제3 단계(S300)와;

수직으로 삽입된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물을 연결 설치하는 제4 단계(S400)와;

설치된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물에 숏크리트를 타설하여 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문을 형성하는 제5 단계(S500)와;

터널 굴착 면을 일정 깊이 굴착 하여 터널 굴착용 갱구부의 갱구 보강부를 형성하는 제6 단계(S600)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시,갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강할 수 있어, 갱구부 시공에 따른 사면 절취가 최소화되도록 하여 사면 절취에 따른 공사 기간과 공사비용의 증가를 최소화하는 효과와 갱구 보강부의 안전성을 확보하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 갱구부 시공 시, 사면 절취 예시도
도 2는 종래의 갱구부 시공 시, 사면 절취 예시도
도 3은 본 발명의 순서도
도 4는 본 발명의 임시사면 절취부 예시도
도 5는 본 발명의 지반 보강용 강관 수평 삽입 예시도
도 6은 본 발명의 대구경 강관 수직 삽입 예시도
도 7은 본 발명의 아치형 구조물 설치 예시도
도 8은 본 발명의 가설 갱문 형성 예시도
도 9는 본 발명의 갱구 보강부 형성 예시도
도 10은 본 발명의 갱문, 개착 터널 형성 예시도

본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법(10, 이하 ‘본 발명’)은 터널 굴착 공사 전에 선행되는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 시, 갱구부 설치 지점의 지형 여건을 고려하여, 사면 절취를 최소화하고, 갱구부가 설치되는 지점의 지반을 보강하도록 하는 터널 굴착 공사용 갱구부 시공 방법에 관한 발명이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 갱구부 시공 시, 갱구부가 시공되는 지점 주변에 대한 대규모의 사면 절토가 이루어졌다. 갱구부가 시공되는 지점 주변의 종래의 사면 절토는 토사층인 표층뿐만 아니라 일부 암층까지 드러나는 대규모 절토로, 종래에 갱구부가 시공되는 지점 주변에 대해 대규모로 사면을 절토 하는 이유는 갱구부 시공 시, 갱구부가 시공되는 지점 주변의 표층(토사층)이 유실되거나 무너져 안전사고가 발생하는 것을 사전에 방지하기 위함이었으나, 대규모 사면 절토에 따른 환경 파괴 문제와 공사 기간과 공사비용의 증가라는 문제가 있었다.

따라서 본 발명(10)은 도 2에 도시된 바와 같은 종래의 대규모 사면 절토 대신, 도 1에 도시된 바와 같은 최소한의 사면 절취와 도 5에 도시된 바와 같은 갱구부가 설치되는 지점의 지반 보강을 통해, 대규모 사면 절토에 따른 공사 기간과 공사비용의 증가를 최소화하고, 갱구 보강부의 안전성을 확보할 수 있도록 하는 발명이다.

본 발명의 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법은 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 제1 단계(S100)는 터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점을 선정하고, 선정된 대상 지점에 임시사면 절취부를 형성하는 단계이다.

터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점은 일반적으로 산악 지형으로, 산악 지형은 그 구조와 형태가 다양하다. 일반적으로 산악 지형은 외부로 노출된 토사층, 토사층 하부에 형성된 풍화암층, 풍화함층 하부에 형성된 연암층, 연암층 하부에 형성된 경암층의 지반구조를 갖는다.

종래에는 터널 굴착 공사용 갱구부 설치를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 표층이라 할 수 있는 토사층에 대한 대규모 사면 절토를 수행한 후, 갱구부를 설치하였다.

종래와 같이, 표층인 토사층에 대한 대규모 사면 절토를 하는 이유는 갱구부 시공 시, 갱구부가 시공되는 지점 주변의 표층(토사층)이 유실되거나 무너져 안전사고가 발생하는 것을 사전에 방지하기 위함인데, 표층(토사층)에 대한 대규모 절토는 환경 파괴라는 민원 발생과 함께 사면 절토에 따른 공사 기간과 공사비용 증가라는 문제점이 있다.

본 발명은 이러한 종래의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 본 발명은 터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점으로 선정된 지점의 표층(토사 층)에 대한 최소의 사면 절토만을 수행하게 된다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점에 제한적인 임시사면 절취부를 형성하는 것이다.

제1 단계(S100)를 통해 형성되는 임시사면 절취부란 가설 갱문이 설치되는 공간과 갱구 보강부가 굴착되는 굴착면이 외부로 노출되도록 하는 공간을 의미한다.

구체적으로, 제1 단계(S100)는 임시사면 절취부의 전방면 면적은 도 4에 도시된 바와 같이, 터널 굴착면의 면적보다 크고, 임시사면 절취부의 바닥면 폭은 도 4에 도시된 바와 같이, 터널 굴착면의 최대폭보다 크도록 임시사면 절취부를 형성하는 단계이다.

임시사면 절취부의 바닥면은 가설 갱문의 기초 구조물이 설치되고, 터널 굴착을 위한 천공기, 여러 중장비, 트럭 및 작업인력 등이 투입 이동할 수 있는 공간으로, 임시사면 절취부의 바닥 면 폭은 도 4와 같이, 터널 굴착면의 최대폭보다 크도록 임시사면 절취부의 바닥면을 형성한다.

또한, 임시사면 절취부의 전방면은 갱구 보강부가 굴착되는 굴착면(터널 굴착면)이 외부로 노출되도록 하는 공간으로 임시사면 절취부의 전방면 면적은 도 4와 같이, 터널 굴착면의 면적보다 크도록 임시사면 절취부의 전방면을 형성한다.

임시사면 절취부 형성을 위해, 절취되는 대상은 표층인 토사층이 일반적이며, 경우에 따라서 풍화암층까지 절취될 수도 있다. 도 4에는 표층인 토사층이 절취되는 것으로 예시되어 있다.

상기 제2 단계(S200)는 임시사면 절취부의 전방 면에 다수의 갱구부 지반 보강용 강관을 수평 삽입하는 단계로, 임시사면 절취부의 전방 면에 수평 삽입되는 다수의 갱구부 지반 보강용 강관은 도 5에 도시된 바와 같이, 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 일정 간격으로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

갱구부는 가설 갱문과 가설 갱문으로부터 일정 깊이의 터널 내부 공간인 갱구 보강부를 포함하는 개념이다.

가설 갱문으로부터 일정 깊이의 터널 내부 공간인 갱구 보강부 상측은 주로 토사층 또는 풍화암층이 위치하게 되는데, 토사층과 풍화암층의 약한 지반 특성에 의해 붕괴 가능성이 높다.

따라서 가설 갱문으로부터 일정 깊이의 터널 내부 공간인 갱구 보강부의 붕괴를 방지하기 위해, 다수의 갱구부 지반 보강용 강관을 터널 굴착 면 내부로 수평하게 삽입하는 것이다.

특히, 상기 제2 단계(S200)는 천공 장비(10)를 이용해 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 다수의 강관 삽입 구멍을 천공하고, 강관 삽입 구멍 천공 시, 천공과 동시에 지반 보강용 강관을 강관 삽입 구멍에 삽입시키는 것을 통해, 다수의 갱구부 지반 보강용 강관이 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 일정 간격으로 삽입되도록 하는 것을 특징으로 한다.

즉, 임시사면 절취부의 전방 면에 수평하게 삽입되는 다수의 갱구부 지반 보강용 강관은 도 5와 같이, 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 일정 간격으로 삽입되며, 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 일정 간격으로 삽입된 다수의 갱구부 지반 보강용 강관들은 갱구 보강부 상측에 위치하는 약한 지반층인 토사층 또는 풍화암층의 붕괴를 방지하는 지반 보강용 구조물로 기능하게 된다.

상기 제2 단계(S200)에서 사용되는 천공 장비(10)는 강관 삽입 구멍 천공과 동시에 지반 보강용 강관을 강관 삽입 구멍에 삽입시킬 수 있는 장비로, 상기 천공 장비(10)는 도 11, 12에 도시된 바와 같이,

본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400)가 삽입될 수 있도록 하는 천공 홀을 천공하는 천공부(100)와;

천공부(100)를 구성하는 링 비트(120)에 전단이 연결되고, 천공 시, 링 비트(120)를 따라 본관 파이프(300) 내부에서 전진하는 원통 형상인 선두 관 파이프(200)와;

내부에 선두 관 파이프(200)가 위치하고, 후단에 연결관 파이프(400)가 연결되는 원통 형상인 본관 파이프(300)와;

천공 진행에 따라 본관 파이프(300) 후단에 순차적으로 연결되는 원통 형상인 다수의 연결관 파이프(400)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 천공부(100)는 천공 면(다수의 갱구부 지반 보강용 강관이 수평하게 삽입 될 강관 삽입 구멍들이 천공되는 임시사면 절취부의 전방 면)을 일정 깊이와 직경으로 천공하여 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400)가 삽입될 수 있도록 하는 구멍인 천공 홀(강관 삽입 구멍)을 천공하는 구성으로, 파일럿 비트(110), 링 비트(120), 에어 함마(130), 롯드 부(140)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 천공부(100)는, 도 13에 도시된 바와 같이,

에어 함마(130)에 연결된 상태로 링 비트(120)에 관통 결합하고, 에어 함마(130)가 제공하는 천공 파쇄력에 의해 천공 면을 파쇄하고, 에어 함마(130)의 회전에 따라 회전하면서 천공 면을 천공하는 파일럿 비트(110)와,

파일럿 비트(110)가 내측에 관통 결합 되고, 결합 된 파일럿 비트(110)의 회전에 따라 회전하여 천공 면을 천공하는 링 비트(120)와,

일 측은 파일럿 비트(110)에 연결되고 타 측은 연결 롯드(141)에 연결되어, 연결 롯드(141)의 회전에 따라 회전하면서 외부에서 제공된 고압 에어를 이용해 파일럿 비트(110)에 천공 파쇄력을 제공하는 에어 함마(130)와,

외부에서 제공된 회전력에 의해 회전하고, 천공 진행에 따라 상호 연결되는 다수의 연결 롯드(141)로 구성되는 롯드 부(140)를 포함하되,

상기 파일럿 비트(110)와 다수의 연결 롯드(141)에는 외부에서 제공되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110) 전단까지 전달되도록 하는 내부 공간이 형성되고,

상기 파일럿 비트(110) 전단면에는 고압의 에어가 분출되도록 하는 에어 유출구(111)가 형성되고,

상기 에어 함마(130)와 롯드 부(140)는 선두 관 파이프(200)와 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400) 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

도 13을 참조하면, 상기 파일럿 비트(110)는 천공부(100)의 선단에 위치하는 구성으로, 천공 면을 천공하는 일종의 천공용 공구로, 천공 시, 천공 대상인 천공 면에 직접 접촉하기 때문에 기계적 강도가 우수한 재질이 적용된다.

상기 파일럿 비트(110)는 후단이 에어 함마(130)에 연결된 상태로 링 비트(120)에 관통 결합하고, 에어 함마(130)가 제공하는 천공 파쇄력과 에어 함마(130)의 회전에 따라 회전하면서 천공 면을 파쇄하면서 천공한다.

상기 파일럿 비트(110)에는 도 13에 도시된 바와 같이, 에어 유출구(111)와 다수의 제1 파쇄 팁(112)과 간극 형성용 다수의 돌출 날개(113)와 에어 안내홈(114)이 형성된다.

구체적으로, 도 14를 참조하면, 파일럿 비트(110)의 전단 면에는 고압의 에어가 분출되도록 하는 에어 유출구(111)가 적어도 1개 이상이 형성되고, 파일럿 비트(110)의 전단 면과 간극 형성용 다수의 돌출 날개(113) 부분에 천공 면을 천공하기 위한 다수의 제1 파쇄 팁(112)이 형성되고, 파일럿 비트(110)가 링 비트(120) 내측에 결합 시 파일럿 비트(110)와 링 비트(120) (구체적으로 천공 팁부(121)) 사이에 부분적인 이격 공간(G)이 형성되도록 파일럿 비트(110) 몸체에 수평으로 간극 형성용 돌출 날개(113)가 다수 형성되고, 에어 유출구(111)에서 유출된 고압의 에어가 파일럿 비트(110)와 링 비트(120) 결합 시 형성되는 이격 공간(G)으로 유입될 수 있도록 안내하는 에어 안내홈(114)이 에어 유출구(111) 주변에 형성되고, 파일럿 비트(110) 내부에는 에어 함마(130)를 통해 외부에서 공급되는 고압의 에어가 유동하여 에어 유출구(111)를 통해 분출될 수 있도록 하는 내부 공간이 형성된다.

상기 파일럿 비트(110)가 링 비트(120)(구체적으로 천공 팁부(121)) 내측에 결합 시, 도 14에 도시된 바와 같이, 파일럿 비트(110)와 링 비트(120)(구체적으로 천공 팁부(121)) 사이에 형성되는 이격 공간(G)으로 에어 유출구(111)에서 유출된 고압의 에어가 유입되는데, 이 과정에서 천공 홀 내부에서 발행한 토사물인 슬라임이 고압의 에어를 따라 빨려 들어가게 된다.

이때, 상기 파일럿 비트(110)는 천공 면을 파쇄 및 분쇄하여 천공하게 되는데, 천공 면 파쇄는 에어 함마(130)가 제공하는 천공 파쇄력을 이용해 천공 면에 충격을 가해 단단한 천공 면에 균열을 발생시키는 것이고, 천공 면 분쇄는 에어 함마(130)의 회전에 따라 회전하여 천공 면을 분쇄하는 것이다. 천공 면 파쇄와 분쇄는 상술한 파일럿 비트(110) 전단 면에 형성된 제1 파쇄 팁(112)에 의해 이루어진다

도 13, 14를 참조하면, 상기 링 비트(120)는 파일럿 비트(110)가 내측에 관통 결합 되고, 결합 된 파일럿 비트(110)의 회전에 따라 회전하여 천공 면을 파쇄하여 천공하는 구성으로, 천공 팁부(121)와 링 비트 몸체(122)를 포함하여 구성된다.

상기 천공 팁부(121)는 파일럿 비트(110)가 내측에 관통 결착 결합 되고, 결착 결합 된 파일럿 비트(110)의 회전에 따라 도 14에 도시된 바와 같이, 같은 방향으로 회전하여 천공 면을 파쇄하여 천공하는 구성이다.

천공을 위한 천공 면 파쇄는 천공 팁부(121)의 전단 면에 형성된 다수의 제2 파쇄 팁(1211)에 의해 이루어진다.

상기 링 비트 몸체(122)는 천공을 위해 회전하는 천공 팁부(121)가 내측에 결합 되고, 도 15와 같이, 선두 관 파이프(200)의 전단이 연결되는 회전하지 않는 구성으로, 천공 팁부(121)가 링 비트 몸체(122) 내측에서 천공을 위해 회전하게 된다.

이때, 링 비트 몸체(122)의 후단 면에 연결된 선두 관 파이프(200)는 천공 진행에 따라 전진하는 링 비트 몸체(122)를 따라 전진하게 된다.

도 13, 15을 참조하면, 상기 에어 함마(130)는 일 측이 파일럿 비트(110)에 연결되고, 타 측은 연결 롯드(141)에 연결되어, 연결 롯드(141)의 회전에 따라 회전하면서 외부에서 제공된 고압 에어를 이용해 파일럿 비트(110)에 천공 파쇄력을 제공하는 구성으로, 선두 관 파이프(200) 내부에 위치하게 된다.

또한, 에어 함마(130)는 연결 롯드(141)를 통해 제공된 고압의 에어 중, 일부를 파일럿 비트(110)에 제공할 천공 파쇄력 생성에 이용하고, 나머지 고압의 에어는 파일럿 비트(110)에 공급되도록 한다.

도 13, 15를 참조하면, 상기 롯드 부(140)는 외부의 롯드 로터리에서 제공된 회전력에 의해 회전하는 구성으로, 천공 진행에 따라 상호 연결되는 다수의 연결 롯드(141)로 구성되며, 롯드 부(140)는 선두관 파이프(200)와 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400) 내부에 위치하게 된다.

천공 진행에 따라 작업 진행자는 에어 함마(130) 후단에 계속 다수의 연결 롯드(141)를 순차적으로 연결하게 되고, 연결 롯드(141) 내부에는 외부에서 제공되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110)까지 전달되도록 하는 내부 공간이 형성된다.

따라서 외부에서 제공되는 고압의 에어는 롯드 부(140)를 구성하는 다수의 연결 롯드(141)의 내부 공간과 에어 함마(130)와 파일럿 비트(110)의 내부 공간을 통해 파일럿 비트(110) 전단까지 전달된 후, 파일럿 비트(110) 전단 면에 형성된 유출구(111)를 통해 분출된다.

한편, 상기 파일럿 비트(110)가 회전하면서 천공 면 천공 시, 토사물인 슬라임이 발생하는데, 발생 된 슬라임이 천공 홀 안에 계속 쌓이게 되면 천공을 위해 전진하는 파일럿 비트(110)의 전진을 방해하는 현상이 발생하므로 이를 방지하기 위해, 슬라임을 외부로 배출해야 한다.

슬라임 외부 배출을 위해, 도 15의 하단 그림과 바와 같이, 에어 함마(130)에서 공급되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110) 내부 공간을 통해 파일럿 비트(110) 전단 면에 형성된 에어 유출구(111)를 통해 분출되도록 한 후, 파일럿 비트(110)와 링 비트(120)(구체적으로 천공 팁부(121)) 사이에 부분적으로 형성된 이격 공간(G)을 통해 링 비트(120) 내부로 유입되도록 하는 고압의 에어 흐름이 생기도록 하여, 천공 홀 안에서 발생 된 슬라임이 고압의 에어 흐름을 타고, 도 15의 상단 그림과 같이, 링 비트(120) 내부와 선두 관 파이프(200) 내부와 본관 파이프(300) 내부와 연결관 파이프(400) 내부를 통해 외부로 배출되도록 한다.

도 11, 12를 참조하면, 상기 선두 관 파이프(200)는 일정 길이의 원통 형상으로 형성된 파이프로, 천공부(100)를 구성하는 링 비트(120)에 전단이 연결되어, 천공 시, 링 비트(120)를 따라 본관 파이프(300) 내부에서 전진한다.

상기 선두 관 파이프(200)는 본관 파이프(300) 내부에서 전진하도록 선두 관 파이프(200)의 직경 보다 작은 직경을 갖고, 본관 파이프(300) 보가 길게 형성된다.

도 15에 도시된 바와 같이, 선두 관 파이프(200) 내부에는 에어 함마(130)와 롯드 부(140)를 구성하는 연결 롯드(141)가 위치하게 된다.

한편, 본관 파이프(300) 내부에서의 선두 관 파이프(200) 처짐을 방지하기 위해, 도 15에 도시된 바와 같이, 선두 관 파이프(200) 후 측의 외측 둘레 면에는 링 형상의 제1 돌기(210)가 형성된다.

이때, 상기 링 형상의 제1 돌기(210) 형성 높이는 링 형상의 제1 돌기(210)의 첨두부와 본관 파이프(300)의 내측 면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이인 것을 특징으로 한다.

즉, 제1 돌기(210)의 첨두부와 본관 파이프(300)의 내측 면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되어, 제1 돌기(210)에 의해 본관 파이프(300) 내부에 위치한 선두 관 파이프(200)가 본관 파이프(300) 내부에서의 처짐이 방지된다.

또한, 상기 천공부(100)의 링 비트(120)에 선단이 연결된 선두 관 파이프(200)는 천공 시, 천공을 위해 전전하는 링 비트(120)를 따라 전진하게 되는데, 전진 시, 제1 돌기(210)가 후술할 본관 파이프(300)의 선단 측 내측 둘레에 형성된 제2 돌기(310)에, 도 16에 도시된 바와 같이, 걸려 전진하는 선두 관 파이프(200)가 본관 파이프(300)에서 빠져 이탈되는 것을 방지하는 효과도 있다.

도 11, 12를 참조하면, 상기 본관 파이프(300)는 내부에 선두 관 파이프(200)가 위치하고, 후단에 연결관 파이프(400)가 연결되는 일정 길이의 원통 형상으로 형성된 파이프로서, 선두 관 파이프(200)가 내부에서 전진하도록 상기 본관 파이프(300)의 직경은 선두 관 파이프(200)의 직경 보다 크게 형성된다.

도 16에 도시된 바와 같이, 일정 깊이의 파이프 삽입용 구멍이 천공되면(도 16의 B 그림 참조), 본관 파이프(300)를 천공 홀에 삽입하기 위해, 본관 파이프(300) 후단에 연결관 파이프(400)를 연결하고, 연결관 파이프(400)를 밀어 본관 파이프(300)가 천공 홀에 삽입되도록 한다. (도 16의 C 그림 참조)

또한, 본관 파이프(300) 후단에 연결관 파이프(400) 연결 시, 새로운 연결 롯드(141)를 기존 연결 롯드(141)에 연결하게 된다.

상기와 같이 일정 깊이의 구멍 천공 → 연결관 파이프(400)와 연결 롯드(141) 연결 → 천공 홀에 파이프 가압 삽입 → 일정 깊이의 구멍 추가 천공의 과정을 목표 지점까지 반복하게 된다.

따라서 목표 지점까지의 천공 작업이 완료되면, 목표 지점까지의 천공 홀에는 지반 보강용 강관인 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400))가 삽입된 상태가 되고, 도 17과 같이, 천공 홀에 삽입된 지반 보강용 강관인 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400))는 갱구 보강부 상측에 위치하는 약한 지반층인 토사층 또는 풍화암층의 붕괴를 방지하는 지반 보강용 구조물로 기능하게 된다.

한편, 천공 홀에 삽입되어 지반 보강용 구조물로 기능하는 본관 파이프(300)가 천공 홀에 삽입된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하거나 본관 파이프(300)가 삽입된 천공 홀 내부에 지하수 유출이 발생하는 경우, 물과 시멘트 혼합액인 그라우팅 부재를 천공 홀 내부에 충진시키는 그라우팅 공정이 필요하다.

이를 위해, 상기 본관 파이프(300)는 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 돌기(310), 제1 결합용 나사산(320), 제1 밸브 설치구(330), 제1 밸브(340)을 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 본관 파이프(300)는 도 12에 도시된 바와 같이,

내부에 위치하는 선두 관 파이프(200)의 처짐 방지와 외부로부터의 이물질 유입 방지를 위해, 선단부의 내측 둘레 면에 형성되는 링 형상의 제2 돌기(310)와,

후단에 연결되는 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 제1 결합용 나사산(320)과,

본관 파이프(300) 둘레에 형성되는 다수의 제1 밸브 설치구(330)와,

그라우팅 배출을 위해 제1 밸브 설치구(330)마다 설치되는 제1 밸브(340)을 포함하되,

상기 링 형상의 제2 돌기(310) 형성 높이는 링 형상의 제2 돌기(310)의 첨두부와 선두 관 파이프(200)의 외측면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이인 것을 특징으로 한다.

도 12, 15를 참조하면, 상기 제2 돌기(310)는 본관 파이프(300) 내부에 위치하는 선두 관 파이프(200)의 처짐 방지와 외부로부터의 이물질 유입을 방지하도록, 본관 파이프(300) 선단부의 내측 둘레 면에 링 형상으로 형성된다.

이때, 상기 링 형상의 제2 돌기(310) 형성 높이는 링 형상의 제2 돌기(310)의 첨두부와 선두 관 파이프(200)의 외측면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이로 형성된다.

즉, 제2 돌기(310)의 첨두부와 선두 관 파이프(200)의 외측 면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되어, 제2 돌기(310)에 의해 본관 파이프(300) 내부에 위치한 선두 관 파이프(200)가 본관 파이프(300) 내부에서의 처짐이 방지된다.

또한, 선두 관 파이프(200)의 외측 면과 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이를 갖는 상기 제2 돌기(310)에 의해 외부의 이물질(천공 시 발생하는 토사물인 슬라임)이 본관 파이프(300) 내부로 유입되는 것이 방지된다. 즉, 상기 제2 돌기(310)에 의해 선두 관 파이프(200)의 외측면과 본관 파이프(300)의 내측면 간격이 1㎜ 이내가 되어 외부의 이물질 유입이 방지된다.

또한, 상기 천공부(100)의 링 비트(120)에 선단이 연결된 선두 관 파이프(200)는 천공 시, 천공을 위해 전전하는 링 비트(120)를 따라 전진하게 되는데, 전진 시, 선두 관 파이프(200)에 형성된 제1 돌기(210)가 상기 제2 돌기(310)에, 도 8에 도시된 바와 같이, 걸려 전진하는 선두 관 파이프(200)가 본관 파이프(300)에서 빠져 이탈되는 것을 방지하는 효과를 제2 돌기(310)가 제공한다.

도 12를 참조하면, 상기 제1 결합용 나사산(320)은 본관 파이프(300) 후단에 연결되는 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 본관 파이프(300) 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 나사산이다. 따라서 상기 제1 결합용 나사산(320)은 후술할 연결관 파이프(400)에 형성된 제2 결합용 나사산(410)에 나사 결합한다.

도 12를 참조하면, 상기 제1 밸브 설치구(330)는 본관 파이프(300) 둘레에 다수가 형성되는 구멍으로, 상기 제1 밸브 설치구(330)마다 제1 밸브(340)가 설치된다.

도 12를 참조하면, 상기 제1 밸브(340)는 제1 밸브 설치구(330)마다 설치되어, 본관 파이프(300) 내부에 물과 시멘트 혼합액인 그라우팅 부재가 공급되면, 그라우팅 부재 공급 압력에 의해 도 17의 C 그림과 같이, 개방되어 본관 파이프(300) 외부로 그라우팅 부재가 배출되도록 한다.

상기 제1 밸브(340)는 본관 파이프(300) 내부로 그라우팅 부재 공급을 위해 일정 압력이 가해지는 경우에만 개방되는 구조가 적용된 밸브로, 본관 파이프(300) 내부로 그라우팅 부재가 공급되기 전까지는 폐쇄된 상태를 유지하여, 천공 홀에 존재하는 이물질(토사물인 슬라임)이 본관 파이프(300) 내부로 유입되지 않도록 한다.

도 12를 참조하면, 상기 연결관 파이프(400)는 일정 길이의 원통 형상으로 형성된 파이프로, 천공 진행에 따라 본관 파이프(300) 후단에 순차적으로 연결되는 구성으로, 연결관 파이프(400)의 직경은 본관 파이프(300)의 직경과 동일하다.

도 16의 B 그림과 같이, 일정 깊이의 파이프 삽입용 구멍이 천공되면, 본관 파이프(300)를 천공 홀에 삽입하기 위해, 본관 파이프(300) 후단에 연결관 파이프(400)를 연결하고, 연결관 파이프(400)를 밀어, 도 16의 C 그림과 같이, 본관 파이프(300)가 천공 홀에 삽입되도록 한다.

또한, 천공이 계속 진행됨에 따라 연결관 파이프(400) 후단에 새로운 연결관 파이프(400)를 연결 후, 새롭게 연결된 연결관 파이프(400)를 밀어 천공 홀에 삽입되어 있는 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400)가 천공 홀에 더욱 깊이 삽입되도록 한다.

목표 지점까지의 천공 작업이 완료되면, 목표 지점까지의 천공 홀에는 지반 보강용 강관인 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400))가 삽입된 상태가 되고, 도 17과 같이, 천공 홀에 삽입된 지반 보강용 강관인 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400)는 갱구 보강부 상측에 위치하는 약한 지반층인 토사층 또는 풍화암층의 붕괴를 방지하는 지반 보강용 구조물로 기능하게 된다.

한편, 천공 홀에 삽입되어 지반 보강용 구조물로 기능하는 연결관 파이프(400)가 천공 홀에 삽입된 상태를 안정적으로 유지할 수 있도록 하거나 연결관 파이프(400)가 삽입된 천공 홀 내부에 지하수 유출이 발생하는 경우, 물과 시멘트 혼합액인 그라우팅 부재를 천공 홀 내부에 충진시키는 그라우팅 공정이 필요하다.

이를 위해, 상기 연결관 파이프(400)는 도 12에 도시된 바와 같이, 제2 결합용 나사산(410), 제3 결합용 나사산(420), 제2 밸브 설치구(430), 제2 밸브(440)를 포함하여 구성된다.

구체적으로, 상기 연결관 파이프(400)는 도 12에 도시된 바와 같이,

전단에 연결되는 본관 파이프(300) 또는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 전단부의 내측 둘레 면에 형성되는 제2 결합용 나사산(410)과,

후단에 연결되는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 제3 결합용 나사산(420)과,

연결관 파이프(400) 둘레에 형성되는 다수의 제2 밸브 설치구(430)와,

그라우팅 부재 배출을 위해 제2 밸브 설치구(430)마다 설치되는 제2 밸브(440)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 12를 참조하면, 상기 제2 결합용 나사산(410)은 연결관 파이프(400) 전단에 연결되는 본관 파이프(300) 또는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 연결관 파이프(400) 전단부의 내측 둘레 면에 형성되는 일종의 나사산이다.

즉, 상기 제2 결합용 나사산(410)은 본관 파이프(300)의 제1 결합용 나사산(320) 또는 다른 연결관 파이프(400)의 제3 결합용 나사산(420)와 나사 결합한다.

도 12를 참조하면, 상기 제3 결합용 나사산(420)은 연결관 파이프(400) 후단에 연결되는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 연결관 파이프(400) 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 일종의 나사산이다.

따라서 제2 결합용 나사산(410)과 제3 결합용 나사산(420)을 통해, 천공 진행에 따라 다수의 연결관 파이프(400)들이 계속 연결된다.

도 12를 참조하면, 상기 제2 밸브 설치구(430)는 연결관 파이프(400) 둘레에 다수가 형성되는 구멍으로, 상기 제2 밸브 설치구(430)마다 제2 밸브(440)가 설치된다.

도 12를 참조하면, 상기 제2 밸브(440)는 제2 밸브 설치구(430)마다 설치되어, 연결관 파이프(400) 내부에 물과 시멘트 혼합액인 그라우팅 부재가 공급되면, 그라우팅 부재 공급 압력에 의해 도 17의 C 그림과 같이, 개방되어 연결관 파이프(400) 외부로 그라우팅 부재가 배출되도록 한다.

상기 제2 밸브(440)는 연결관 파이프(400) 내부로 그라우팅 부재 공급을 위해 일정 압력이 가해지는 경우에만 개방되는 구조가 적용된 밸브로, 연결관 파이프(400) 내부로 그라우팅 부재가 공급되기 전까지는 폐쇄된 상태를 유지하여, 천공 홀에 존재하는 이물질(토사물인 슬라임)이 연결관 파이프(400) 내부로 유입되지 않도록 한다.

본 발명의 천공 장치(10)를 이용해 천공 작업을 하면, 천공과 동시에 지반 보강용 강관(본관 파이프(300), 연결관 파이프(400))이 천공 홀에 삽입된 상태가 된다.

천공 작업이 완료되면, 링 비트(120)에 결착 결합 된 파일럿 비트(110)의 결착을 해제하여 파일럿 비트(110)를 링 비트(120)에서 분리한 후, 파일럿 비트(110), 에어 함마(130), 롯드 부(140)를 도 17의 A 그림과 같이, 외부로 인출시킨다.

파일럿 비트(110), 에어 함마(130), 롯드 부(140)를 외부로 인출시킨 후, 도 17의 B 그림과 같이, 물과 시멘트 혼합액인 그라우팅 부재를 일정 압력으로 지반 보강용 강관(본관 파이프(300), 연결관 파이프(400)) 내부에 공급한다.

지반 보강용 강관 내부에 공급된 그라우팅 부재 일부는 지반 보강용 미니 파이프 내부에서 경화되고, 일부는 제1, 2 밸브(340, 440)를 통해 지반 보강용 강관 외부로 배출되어 경화된다.

즉, 지반 보강용 강관(본관 파이프(300), 연결관 파이프(400)) 내부에 남아 경화된 그라우팅 부재와 제1, 2 밸브(340, 440)를 통해 지반 보강용 강관 외부로 배출되어 경화된 그라우팅 부재는 지반 보강용 강관과 함께 지반을 보강하는 구조물로 작용하고, 지반 보강용 강관(본관 파이프(300), 연결관 파이프(400))이 삽입된 천공 홀 내부에 지하수 유출이 발생하는 경우, 지반 보강용 강관 외부로 배출되어 경화된 그라우팅 부재는 차수 부재로 기능한다.

상기 제3 단계(S300)는 임시사면 절취부의 바닥 면에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관을 수직으로 삽입하는 단계로, 가설 갱문의 상부 구조물인 아치형 구조물이 연결 설치될 수 있도록 하는 다수의 대구경 강관을 임시사면 절취부의 바닥 면에 수직으로 삽입하는 단계이다.

다수의 대구경 강관은 임시사면 절취부의 바닥 면 좌, 우측에 수직하게 삽입된다.

구체적으로, 도 6과 같이, 임시사면 절취부의 바닥면 좌, 우측에 다수의 대구경 강관을 수직으로 삽입하여 가설 갱문의 상부 구조물인 아치형 구조물이 연결 설치될 수 있도록 한다.

이때, 임시사면 절취부의 바닥면 좌, 우측에 수직으로 삽입되는 대구경 강관의 말단부가 도 6에 도시된 바와 같이, 터널 굴착면의 하반 최저점보다 0.5~1m 더 깊이 위치하도록 하고, 수직으로 삽입되는 대구경 강관의 상단부 일부가 임시사면 절취부의 바닥면에서 외부로 노출되도록 다수의 대구경 강관을 수직으로 삽입한다.

임시사면 절취부의 바닥 면 좌, 우측 지면에 수직으로 삽입되는 대구경 강관의 말단부가 터널 굴착면의 하반 최저점보다 0.5~1m 더 깊이 위치하도록 하는 이유는, 임시사면 절취부의 바닥 면은 갱구부가 완성되면 일정 깊이(터널 굴착 면의 하반 최저점이 외부로 노출되도록 하는 깊이)만큼 제거되는 영역이다. 따라서 임시사면 절취부의 바닥 면이 일정 깊이만큼 제거되어도 가설 갱문의 상부 구조물인 아치형 구조물이 그대로 유지될 수 있도록 아치형 구조물의 기초인 대구경 강관의 말단부는 터널 굴착 면의 하반 최저점보다 더 깊은 위치에 박혀 있어야 하기 때문이다.

상기 제4 단계(S400)는 지면에 수직으로 삽입된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물을 도 7과 같이, 연결 설치하는 단계이다.

상기 제5 단계(S500)는 제4 단계(S400)를 통해 설치된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물에 숏크리트(shotcrete)를 타설하여 도 8과 같이, 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문을 형성하는 단계이다.

여기서, 상기 숏크리트 공법은 압축공기를 이용하여 콘크리트를 타설하는 방법으로, 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관에 연결 설치된 아치형 구조물에 판형 부재를 부착한 후, 압축공기를 이용하여 콘크리트를 판형 부재에 타설하여가설 갱문을 완성하게 된다.

터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문이 완성되면, 완성된 가설 갱문은 터널 굴착을 위한 천공기, 여러 중장비, 트럭 및 작업인력 등이 터널 내부로 투입 이동할 수 있는 출입구로 기능하게 된다.

상기 제6 단계(S600)는 터널 굴착 면을 일정 깊이 굴착 하여 터널 굴착용 갱구부의 갱구 보강부를 형성하는 단계로, 터널 굴착 면으로부터 일정 깊이 형성되는 갱구 보강부 굴착은 주변 지층의 구조 안전도를 측정하면서 이루어진다.

이때, 갱구 보강부 굴착을 위한 터널 굴착 면 굴착은 갱구 보강부 깊이까지터널 굴착 면의 상반을 먼저 굴착한 후, 이어서 터널 굴착면의 하반을 굴착 할 수도 있고, 갱구 보강부 깊이까지 터널 굴착 면의 전면(상반과 하반 모두를 포함하는 면)을 동시에 굴착 할 수도 있다. 도 9에는 일정 깊이의 갱구 보강부가 형성된 예가 도시되어 있다.

한편, 본 발명(10)은 터널 굴착 후, 터널 콘크리트 라이닝 타설이 완료되면 터널 굴착용 가설 갱문을 제거한 후, 갱문 또는 개착 터널을 설치하는 제7 단계(S700)를 더 포함할 수 있다.

목표 지점까지의 터널 굴착이 완료되면, 굴착이 완료된 터널 내부에 콘크리트 라이닝 타설이 수행되고, 터널 콘크리트 라이닝 타설이 완료되면, 터널 굴착용 가설 갱문을 제거한 후, 제거된 가설 갱문이 위치한 지점에, 도 10과 같이, 정식 구조물인 갱문 또는 개착 터널을 설치하는 것이다.

이상에서 본 발명의 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 권리 범위가 실시예에 국한되지 않고, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술 사상 범주 내에서 변형한 것까지 포함함은 자명하다 할 것이다.

10 : 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법

Claims

사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법에 있어서,
터널 굴착 공사용 갱구부를 설치할 대상 지점을 선정하고, 선정된 대상 지점에 임시사면 절취부를 형성하는 제1 단계(S100)와;
임시사면 절취부의 전방 면에 다수의 갱구부 지반 보강용 강관을 수평 삽입하는 제2 단계(S200)와;
임시사면 절취부의 바닥 면에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관을 수직 삽입하는 제3 단계(S300)와;
수직으로 삽입된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 기초 구조물인 다수의 대구경 강관에 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물을 연결 설치하는 제4 단계(S400)와;
설치된 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문 상부 구조물인 아치형 구조물에 숏크리트를 타설하여 터널 굴착용 갱구부의 가설 갱문을 형성하는 제5 단계(S500)와;
터널 굴착 면을 일정 깊이 굴착 하여 터널 굴착용 갱구부의 갱구 보강부를 형성하는 제6 단계(S600)를 포함하되,

상기 제2 단계(S200)는,
천공 장비(10)를 이용해 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 다수의 강관 삽입 구멍을 천공하고, 강관 삽입 구멍 천공 시, 천공과 동시에 지반 보강용 강관을 강관 삽입 구멍에 삽입시키는 것을 통해, 다수의 갱구부 지반 보강용 강관이 임시사면 절취부의 전방 면상 터널 굴착 면의 상반 굴착선 외곽을 따라 일정 간격으로 삽입되도록 하는 것을 특징으로 하고,

강관 삽입 구멍 천공과 동시에 지반 보강용 강관을 강관 삽입 구멍에 삽입시킬 수 있는 상기 천공 장비(10)는,
본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400)가 삽입될 수 있도록 하는 천공 홀을 천공하는 천공부(100)와;
천공부(100)를 구성하는 링 비트(120)에 전단이 연결되고, 천공 시, 링 비트(120)를 따라 본관 파이프(300) 내부에서 전진하는 원통 형상인 선두 관 파이프(200)와;
내부에 선두 관 파이프(200)가 위치하고, 후단에 연결관 파이프(400)가 연결되는 원통 형상인 본관 파이프(300)와;
천공 진행에 따라 본관 파이프(300) 후단에 순차적으로 연결되는 원통 형상인 다수의 연결관 파이프(400)를 포함하고,

상기 천공부(100)는,
후단이 에어 함마(130)에 연결된 상태로 링 비트(120)에 관통 결합하고, 에어 함마(130)가 제공하는 천공 파쇄력에 의해 천공 면을 파쇄하고, 에어 함마(130)의 회전에 따라 회전하면서 천공 면을 천공하는 파일럿 비트(110)와,
파일럿 비트(110)가 내측에 관통 결합 되고, 결합 된 파일럿 비트(110)의 회전에 따라 회전하여 천공 면을 천공하는 링 비트(120)와,
일 측은 파일럿 비트(110)에 연결되고 타 측은 연결 롯드(141)에 연결되어, 연결 롯드(141)의 회전에 따라 회전하면서 외부에서 제공된 고압 에어를 이용해 파일럿 비트(110)에 천공 파쇄력을 제공하도록 선두 관 파이프(200) 내부에 위치하는 에어 함마(130)와,
외부에서 제공된 회전력에 의해 회전하고, 외부에서 제공되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110)까지 전달되도록 하는 롯드 부(140)를 포함하되,

상기 파일럿 비트(110)에는 외부에서 제공되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110) 전단까지 전달되도록 하는 내부 공간이 형성되고,

상기 롯드 부(140)는,
선두 관 파이프(200)와 본관 파이프(300)와 연결관 파이프(400) 내부에 위치하고, 에어 함마(130) 후단에 상호 순차적으로 연결되는 다수의 연결 롯드(141)로 구성되고, 다수의 연결 롯드(141) 내부에는 외부에서 제공되는 고압의 에어가 파일럿 비트(110)까지 전달되도록 하는 내부 공간이 형성된 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 단계(S100)는,
임시사면 절취부의 전방 면 면적은 터널 굴착 면의 면적보다 크고, 임시사면 절취부의 바닥 면 폭은 터널 굴착 면의 최대폭보다 크도록 임시사면 절취부를 형성하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
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청구항 1에 있어서
상기 파일럿 비트(110)는,
고압의 에어가 분출되도록 파일럿 비트(110)의 전단 면에 형성되는 적어도 1개 이상의 에어 유출구(111)와,
천공 면을 천공하기 위해 파일럿 비트(110)의 전단 면과 간극 형성용 다수의 돌출 날개(113) 부분에 형성되는 다수의 제1 파쇄 팁(112)과,
파일럿 비트(110)가 링 비트(120) 내측에 결합 시, 파일럿 비트(110)와 링 비트(120) 사이에 부분적인 이격 공간(G)이 형성되도록 파일럿 비트(110) 몸체에 수평으로 돌출 형성되는 간극 형성용 돌출 날개(113)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 파일럿 비트(110)는,
에어 유출구(111)에서 유출된 고압의 에어가 파일럿 비트(110)와 링 비트(120) 사이에 부분적으로 형성되는 이격 공간(G)으로 유입될 수 있도록 안내하기 위해 에어 유출구(111) 주변에 형성되는 에어 안내홈(114)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 링 비트(120)는,
파일럿 비트(110)가 내측에 관통 결합 되고, 결합 된 파일럿 비트(110)의 회전에 따라 회전하여 천공 면을 천공하는 천공 팁부(121)와,
천공을 위해 회전하는 천공 팁부(121)가 내측에 결합되고, 선두 관 파이프(200)의 전단이 연결되는 링 비트 몸체(122)를 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 선두 관 파이프(200)는,
본관 파이프(300) 내부에서의 선두 관 파이프(200) 처짐을 방지하기 위해, 선두 관 파이프(200) 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 링 형상의 제1 돌기(210)를 포함하되,
상기 링 형상의 제1 돌기(210) 형성 높이는 링 형상의 제1 돌기(210)의 첨두부와 본관 파이프(300)의 내측면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이인 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 본관 파이프(300)는,
내부에 위치하는 선두 관 파이프(200)의 처짐 방지와 외부로부터의 이물질 유입 방지를 위해, 선단부의 내측 둘레 면에 형성되는 링 형상의 제2 돌기(310)와,
후단에 연결되는 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 제1 결합용 나사산(320)과,
본관 파이프(300) 둘레에 형성되는 다수의 제1 밸브 설치구(330)와,
그라우팅 부재 배출을 위해 제1 밸브 설치구(330)마다 설치되는 제1 밸브(340)를 포함하되,
상기 링 형상의 제2 돌기(310) 형성 높이는 링 형상의 제2 돌기(310)의 첨두부와 선두 관 파이프(200)의 외측면 사이 간격이 1㎜ 이내가 되도록 하는 높이이고,
상기 제1 밸브(340)는 폐쇄된 초기 상태로 있다가 본관 파이프(300) 내부에 일정 압력이 가해지는 경우 개방되어, 본관 파이프(300) 내부에 주입된 그라우팅 부재가 본관 파이프(300) 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 연결관 파이프(400)는,
전단에 연결되는 본관 파이프(300) 또는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 전단부의 내측 둘레 면에 형성되는 제2 결합용 나사산(410)과,
후단에 연결되는 다른 연결관 파이프(400)와의 결합을 위해, 후단부의 외측 둘레 면에 형성되는 제3 결합용 나사산(420)과,
연결관 파이프(400) 둘레에 형성되는 다수의 제2 밸브 설치구(430)와,
그라우팅 부재 배출을 위해 제2 밸브 설치구(430)마다 설치되는 제2 밸브(440)를 포함하되,

상기 제2 밸브(440)는 폐쇄된 초기 상태로 있다가 연결관 파이프(400) 내부에 일정 압력이 가해지는 경우 개방되어, 연결관 파이프(400) 내부에 주입된 그라우팅 부재가 연결관 파이프(400) 외부로 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 제3단계(S300)는,
임시사면 절취부의 바닥 면 좌, 우측에 다수의 대구경 강관을 수직으로 삽입하되, 수직으로 삽입되는 대구경 강관의 말단부가 터널 굴착 면의 하반 최저점보다 0.5~1m 더 깊이 위치하도록 하고, 수직으로 삽입되는 대구경 강관의 상단부 일부가 임시사면 절취부의 바닥 면에서 노출되도록 다수의 대구경 강관을 수직으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.
청구항 1에 있어서,
터널 굴착 후, 터널 콘크리트 라이닝 타설이 완료되면 터널 굴착용 가설 갱문을 제거한 후, 갱문 또는 개착 터널을 설치하는 제7 단계(S700)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사면 절취를 최소화하는 갱구부 시공 방법.