KR102476014B1

KR102476014B1 - Tunnel boring machine

Info

Publication number: KR102476014B1
Application number: KR1020200151677A
Authority: KR
Inventors: 김상환; 김연덕; 황병현
Original assignee: 호서대학교 산학협력단
Priority date: 2020-11-13
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2022-12-09
Also published as: KR20220065308A

Abstract

본 발명은 터널 굴착 장치 관한 것으로, 지반을 굴착하면서 이동하는 이동 몸체와; 굴진 방향을 향하는 상기 이동 몸체의 전방부에 회전 가능하게 설치된 커터 헤드와; 상기 커터 헤드에 의해 굴착된 굴착 토사를 상기 커터 헤더와 상기 이동 몸체의 사이에 임시 수용하는 토사 수용 챔버와; 샤프트의 외주면에 나선 블레이드가 형성되어 회전하는 스크류 컨베이어로 형성되어, 상기 토사 수용 챔버로부터 상기 이동 몸체의 후방으로 토사를 배출하는 배출 컨베이어와; 상기 배출 컨베이어에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전하고, 상기 토사 수용 챔버의 내부로 연장된 믹싱 부재를; 포함하여 구성되어, 터널의 굴착 과정에서 지반으로부터 굴착된 굴착 토사를 후방으로 이송하는 배토 효율이 향상되어, 터널의 굴착 공정을 중단없이 원활히 진행시키는 터널 굴착 장치를 제공한다. The present invention relates to a tunnel excavation apparatus, comprising: a moving body which moves while excavating the ground; a cutter head rotatably installed on the front part of the moving body facing the drilling direction; a soil accommodating chamber for temporarily accommodating excavated soil excavated by the cutter head between the cutter header and the movable body; a discharge conveyor formed as a rotating screw conveyor having spiral blades formed on an outer circumferential surface of the shaft to discharge soil from the soil receiving chamber to the rear of the moving body; a mixing member fixed to the discharge conveyor, rotating together with the shaft, and extending into the soil receiving chamber; It is configured to include, and the efficiency of discharging the excavated soil excavated from the ground in the tunnel excavation process to the rear is improved, thereby providing a tunnel excavation device that smoothly proceeds the tunnel excavation process without interruption.

Description

Tunnel excavation equipment with improved topdressing efficiency {TUNNEL BORING MACHINE}

본 발명은 터널 굴착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 터널의 굴착 공정 중에 지반을 굴착한 토사의 배토 효율이 향상된 터널 굴착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel excavation device, and more particularly, to a tunnel excavation device with improved soil discharging efficiency during a tunnel excavation process.

도시의 빠른 성장과 도심지로의 인구 밀집으로 인해 지상 구조물이 급격히 늘어났으며, 유동 인구 증가로 현재 지반 상부는 과포화 상태이다. 이로 인해, 교통 체증, 주차 문제 등이 발생되며, 지상 구조물의 밀집화는 사회적으로 큰 문제를 일으키고 있다. Due to the rapid growth of the city and the population density in the downtown area, the number of ground structures has increased rapidly, and the upper part of the ground is currently oversaturated due to the increase in floating population. As a result, traffic congestion, parking problems, etc. occur, and the density of ground structures causes a great social problem.

이러한 문제를 해소하고자, 사회기반시설들이 지하화되는 것이 지속적으로 논의되고 있다. 도심지 지하공간의 활용에는 터널 공법이 주로 사용되고 있으며, 특히 Shield TBM 공법은 기존의 발파공법과 대비하여 소음과 진동이 적어 도심지 터널 굴착에 널리 활용된다. In order to solve this problem, it is continuously discussed that social infrastructures are underground. The tunneling method is mainly used for the utilization of underground space in downtown areas. In particular, the shield TBM method is widely used for tunnel excavation in downtown areas because of its low noise and vibration compared to the existing blasting method.

Shield TBM 공법은, 도1에 도시된 바와 같이, 전면(前面)에 비트 형태의 커터가 장착된 커터 헤드(11)가 회전하는 터널 굴착 장치(10)가 지반(88)의 내부에서 암반과 토사를 절삭하면서 굴진한다. As shown in FIG. 1, in the Shield TBM method, a tunnel excavation apparatus 10 in which a cutter head 11 equipped with a cutter in the form of a bit rotates on the front surface of the rock and soil inside the ground 88 excavate while cutting

구체적으로는, 터널 굴착 장치(10)의 전면에 배치된 커터 헤드(11)는 굴착면(91s)과 접촉 회전하여 지반(88)의 토사와 버력(이하, 본 명세서 및 특허청구범위에서 편의상 '굴착 토사'라고 통칭한다)을 분쇄하면서 터널(91)을 형성한다. 이 때, 커터 헤드(11)에는 충분히 큰 크기의 관통공이 형성되어, 커터 헤드(11)에 의해 분쇄되는 지반의 굴착 토사는 터널 굴착 장치(10) 내부의 토사 수용 챔버로 유입되고, 터널 굴착 장치(10)가 굴진하면서 지반으로부터 분쇄된 암반과 토사는 배출 컨베이어(13)를 통해 후방으로 배출(13d)된다. Specifically, the cutter head 11 disposed on the front of the tunnel excavation device 10 rotates in contact with the excavation surface 91s to sand and support the ground 88 (hereinafter, for convenience in this specification and claims, ' The tunnel 91 is formed while crushing the excavated soil'). At this time, a through hole having a sufficiently large size is formed in the cutter head 11, and the excavated soil of the ground crushed by the cutter head 11 flows into the soil receiving chamber inside the tunnel excavation apparatus 10, and the tunnel excavation apparatus As (10) is excavated, bedrock and soil pulverized from the ground are discharged (13d) backward through the discharge conveyor (13).

그러나, 상기와 같은 터널의 굴착 공정이 행해지는 동안에 터널 굴착 장치(10)에 의해 굴착된 굴착 토사에는 암반이 분쇄된 버력이 뭉쳐진 상태로 토사 수용 챔버로 유입되기도 한다. 이에 따라, 굴착 토사의 버력이 여럿 모여서 덩어리를 형성하면 배출 컨베이어(12)를 통해 원활히 배출되지 못하고 배출 컨베이어가 헛도는 문제가 발생된다. 이로 인해 토사 수용 챔버에는 굴착 토사가 허용 한계를 넘어 유입되면, 더이상 굴착 공정을 진행시키지 못하고 중단해야 하는 문제가 발생되었다. However, during the tunnel excavation process as described above, the excavated soil excavated by the tunnel excavation device 10 may be introduced into the soil accommodating chamber in a state in which the rock mass is crushed and formed. Accordingly, when a plurality of excavated soil gathers to form a lump, the discharge conveyor 12 is not smoothly discharged and the discharge conveyor is idle. As a result, when the excavated soil is introduced into the soil accommodating chamber beyond the allowable limit, the excavation process cannot proceed any longer and must be stopped.

이와 같은 상황이 발생되면, 터널 굴착 장치(10)를 터널(91)의 굴착면(91s)으로부터 후퇴시키고, 일일히 작업자들이 토사 수용 챔버에 뭉쳐진 을 배출해야 하므로, 굴착 공정이 지연될 뿐만 아니라 분쇄 암반을 배출시키는 과정에서 작업자의 위험이 문제될 수 있다. When this situation occurs, the tunnel excavation device 10 is retracted from the excavation surface 91s of the tunnel 91, and the workers have to discharge the aggregated soil in the soil receiving chamber one by one, so that the excavation process is delayed as well as crushing. In the process of discharging bedrock, the risk of workers may be a problem.

따라서, 터널 굴착 장치(10)를 이용하여 터널을 굴착하는 공정 중에 굴착 토사가 원활히 후방으로 배출되도록 하여, 굴착 공정의 지연을 미연에 방지하고 작업자의 안전을 보장하는 방안의 필요성이 절실히 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for a plan to prevent the delay of the excavation process and ensure the safety of workers by ensuring that the excavated soil is smoothly discharged to the rear during the tunnel excavation process using the tunnel excavation device 10. .

본 발명은 터널의 굴착 공정을 중단없이 원활히 진행되도록 하는 터널 굴착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a tunnel excavation device that allows a tunnel excavation process to proceed smoothly without interruption.

본 발명은, 굴착 공정 중에 굴착된 굴착 토사의 버력과 토사를 골고루 혼합하여 굴착 토사를 원활히 후방으로 배출하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to smoothly discharge the excavated soil to the rear by evenly mixing the excavated soil with the supporting force of the excavated soil during the excavation process.

특히, 본 발명은, 별도의 구동 장치를 구비하지 않고서도, 굴착 토사의 버력이 뭉치지 않도록 교반하여 굴착 토사를 원활히 배출하는 것을 목적으로 한다. In particular, an object of the present invention is to smoothly discharge the excavated soil by agitating the excavated soil so that the holding force of the excavated soil does not clump without having a separate drive device.

본 발명은 굴착 토사가 토사 수용 챔버에 누적됨에 따라 굴착 공정을 지연시키는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to prevent the delay of the excavation process as excavated soil accumulates in the soil accommodating chamber.

상술한 본 발명의 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 지반을 굴착하면서 이동하는 이동 몸체와; 굴진 방향을 향하는 상기 이동 몸체의 전방부에 회전 가능하게 설치된 커터 헤드와; 상기 커터 헤드에 의해 굴착된 굴착 토사를 상기 커터 헤더와 상기 이동 몸체의 사이에 임시 수용하는 토사 수용 챔버와; 샤프트의 외주면에 나선 블레이드가 형성되어 회전하는 스크류 컨베이어로 형성되어, 상기 토사 수용 챔버로부터 상기 이동 몸체의 후방으로 토사를 배출하는 배출 컨베이어와; 상기 배출 컨베이어에 고정되어 상기 샤프트와 함께 회전하고, 상기 토사 수용 챔버의 내부로 연장된 믹싱 부재를; 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 터널 굴착 장치를 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above objects of the present invention, the moving body and moving while excavating the ground; a cutter head rotatably installed on the front part of the moving body facing the drilling direction; a soil accommodating chamber for temporarily accommodating excavated soil excavated by the cutter head between the cutter header and the movable body; a discharge conveyor formed as a rotating screw conveyor having spiral blades formed on an outer circumferential surface of the shaft to discharge soil from the soil receiving chamber to the rear of the moving body; a mixing member fixed to the discharge conveyor, rotating together with the shaft, and extending into the soil receiving chamber; It provides a tunnel drilling apparatus, characterized in that configured to include.

이는, 토사 수용 챔버 내에 믹싱 부재를 배치하여 커터 헤드의 관통공을 통해 토사 수용 챔버로 유입된 굴착 토사의 토사와 버력을 충분히 교반시킴으로써, 굴착된 굴착 토사에 포함된 버력이 서로 뭉쳐지 않도록 토사와 적절한 비율로 혼합되거나 버력이 분산되도록 하여, 배출 컨베이어가 굴착 토사에 걸려 정지하거나 헛도는 일이 없이 굴착 토사를 후방으로 원활히 배출시키도록 하기 위함이다. This is done by disposing a mixing member in the sand receiving chamber to sufficiently agitate the soil and holding force of the excavated soil introduced into the soil receiving chamber through the through hole of the cutter head so that the holding force contained in the excavated soil does not clump together. This is to ensure that the excavated soil is smoothly discharged to the rear without the discharge conveyor getting caught in the excavated soil or stopping or idling by mixing in an appropriate ratio or distributing the supporting force.

특히, 믹싱 부재가 스크류 컨베이어 형태의 배출 컨베이어에 고정되어 함께 회전함에 따라, 별도의 구동원이 없이 배출 컨베이어로 유입되는 굴착 토사를 골고루 교반함으로써, 불필요한 위치에서 교반하지 아니하고 배출 컨베이어로 유출되도록 하는 데 필요한 동력만을 사용하므로, 에너지 효율을 높이면서 굴착 토사의 배토 효율을 높이는 효과를 얻을 수 있다.In particular, as the mixing member is fixed to the discharge conveyor in the form of a screw conveyor and rotates together, it evenly stirs the excavated soil flowing into the discharge conveyor without a separate driving source, so that it flows out to the discharge conveyor without stirring at unnecessary locations. Since it uses only power, it can obtain the effect of increasing the efficiency of excavated soil while increasing energy efficiency.

여기서, 상기 믹싱 부재는 상기 샤프트로부터 연장된 중심 가상선에 대하여 예각을 이루도록 연장 형성될 수 있다. 이를 통해, 배출 컨베이어를 배출되는 굴착 토사는 회전하는 믹싱 부재를 거치면서 배출 컨베이어로 유입되므로, 유입되는 굴착 토사의 버력이 뭉치지 않고 분산된 상태로 배출 컨베이어로 유입되도록 하여 배출 컨베이어가 헛돌지 않고 정해진 시간에 보다 많은 굴착 토사를 배출시키게 된다.Here, the mixing member may be formed to extend to form an acute angle with respect to a central imaginary line extending from the shaft. Through this, the excavated soil discharged from the discharge conveyor is introduced into the discharge conveyor while passing through the rotating mixing member, so that the strength of the incoming excavated soil is introduced into the discharge conveyor in a dispersed state without clumping, so that the discharge conveyor does not run idle. It will discharge more excavated soil in time.

한편, 상기 믹싱 부재는 선단의 단면이 후단의 단면에 비하여 점점 작아지는 영역을 포함하여 형성된다. 이와 같이, 믹싱 부재가 선단으로 갈수록 날카롭게 형성되어 굴착 토사 내의 뭉쳐진 버력을 분리시키는 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 후단의 단면이 보다 더 크게 형성되어 굴착 토사를 교반하면서 작용하는 하중에 균열없이 견고하게 버틸 수 있다. On the other hand, the mixing member is formed to include a region in which the cross section of the front end is gradually smaller than the cross section of the rear end. In this way, the mixing member is formed sharper toward the front end to increase the efficiency of separating the clumped support in the excavated soil, and the cross section of the rear end is formed to be larger so that the mixing member is formed firmly without cracking under the load acting while stirring the excavated soil. can withstand

여기서, 상기 믹싱 부재는 상기 샤프트에 하나만 형성될 수도 있지만, 샤프트의 원주 방향으로 180도 간격을 두고 2개 형성하거나, 120도 간격을 두고 3개 형성하는 등 원주 방향으로 간격을 두고 2개 이상 배치되어, 교반 효율을 높일 수 있다.Here, although only one mixing member may be formed on the shaft, two or more mixing members may be formed at intervals of 180 degrees in the circumferential direction of the shaft, or three are formed at intervals of 120 degrees in the circumferential direction. As a result, the stirring efficiency can be increased.

그리고, 상기 믹싱 부재는, 상기 토사 수용 챔버의 폭의 10% 내지 30%만큼 상기 커터 헤드로부터 이격된 위치까지 연장 형성되어, 굴착 과정에서 토사 수용 챔버에 수용된 굴착 토사의 대부분을 교반한 상태로 배출 컨베이어로 배출시킬 수 있다.In addition, the mixing member extends to a position spaced apart from the cutter head by 10% to 30% of the width of the soil accommodating chamber, and discharges most of the excavated soil accommodated in the soil accommodating chamber in an agitated state during the excavation process It can be discharged on a conveyor.

본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '전방' 및 이와 유사한 용어는 터널 굴착 장치가 굴착하는 굴착면을 향하는 방향을 지칭하는 것으로 정의하고, 본 명세서 및 특허청구범위에 기재된 '후방' 및 이와 유사한 용어는 터널 굴착 장치가 굴착하는 굴착면의 반대측을 향하는 방향을 지칭하는 것으로 정의한다.'Front' and similar terms described in this specification and claims are defined as referring to the direction toward the excavation surface in which the tunnel excavation device excavates, and 'rear' and similar terms described in this specification and claims It is defined as referring to the direction toward the opposite side of the excavation surface in which the tunnel excavation equipment excavates.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 터널의 굴착 과정에서 지반으로부터 굴착된 굴착 토사를 후방으로 이송하는 배토 효율이 향상되어, 터널의 굴착 공정을 중단없이 원활히 진행시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, the efficiency of discharging the excavated soil excavated from the ground in the tunnel excavation process to the rear is improved, thereby obtaining an advantageous effect of smoothly proceeding the tunnel excavation process without interruption.

다시 말하면, 본 발명은, 토사 수용 챔버에 설치된 믹싱 부재에 의하여 토사 수용 챔버로 유입된 버력과 토사가 골고루 균질하게 혼합하여, 스크류 형태의 배출 컨베이어를 통해 후방으로 원활히 배출하는 효과를 얻을 수 있다. In other words, according to the present invention, the earth and sand introduced into the earth and sand accommodating chamber are evenly and homogeneously mixed by the mixing member installed in the earth and sand receiving chamber, and smoothly discharged to the rear through the screw-type discharge conveyor.

무엇보다도, 본 발명은, 굴착 토사를 교반하는 믹싱 부재가 스크류 컨베이어의 샤프트와 함께 회전하도록 구성되어, 별도의 구동원이 없더라도, 믹싱 부재가 회전하면서 토사 수용 챔버에 수용된 굴착 토사를 교반하여 버력의 뭉침을 방지하고 분산된 상태로 배출 컨베이어로 배출될 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.Above all, in the present invention, the mixing member for stirring the excavated soil is configured to rotate together with the shaft of the screw conveyor, so that even if there is no separate driving source, the mixing member rotates while stirring the excavated soil accommodated in the soil receiving chamber to achieve aggregation of the force. It is possible to obtain the effect of preventing and discharging to the discharge conveyor in a dispersed state.

더욱이, 본 발명은, 믹싱 부재가 샤프트의 일단에 고정됨에 따라, 배출 컨베이어로 유입되는 배출 토사는 믹싱 부재에 의해 교반된 상태로 보장되므로, 배출 컨베이어의 단위 회전당 배출량을 일정하게 유지하여 안정된 배토 효율을 얻을 수 있는 유리한 효과를 얻을 수 있다. Furthermore, in the present invention, as the mixing member is fixed to one end of the shaft, the discharged soil flowing into the discharge conveyor is guaranteed to be stirred by the mixing member, so that the amount of discharge per unit rotation of the discharge conveyor is kept constant, thereby providing stable soil Advantageous effects that can obtain efficiency can be obtained.

이를 통해, 본 발명은, 굴착 토사의 버력이 뭉쳐 배토 효율이 저하되는 일이 발생되지 아니하여, 연속적인 굴착 공정을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Through this, in the present invention, it is possible to obtain an advantageous effect of ensuring a continuous excavation process by preventing the occurrence of lowering of the soil discharging efficiency due to clumping of the excavated soil.

도1은 일반적인 터널 굴착 장치에 의해 터널을 굴착하는 구성을 도시한 개략도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 굴착 장치에 의해 터널을 굴착하는 구성을 도시한 개략도,
도3은 도2의 터널 굴착 장치의 구성을 상측에서 바라본 상측 투시도,
도4는 도3의 'A'부분으로 표시된 전방부의 구성을 도시한 측단면 개략도,
도5a는 도4의 'C'부분의 확대도,
도5b 및 도5c는 도4의 'C'부분에 대응하는 부분으로서 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 믹싱 부재 형상을 도시한 도면,
도6은 도3의 'B'부분의 확대도이다.
도7은 도3의 절단선 X-X에서 바라본 도면이다.1 is a schematic diagram showing a configuration for excavating a tunnel by a general tunnel excavation device;
Figure 2 is a schematic diagram showing a configuration for excavating a tunnel by a tunnel excavation apparatus according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is an upper perspective view of the configuration of the tunnel excavation apparatus of Figure 2 as viewed from the upper side;
Figure 4 is a side cross-sectional schematic diagram showing the configuration of the front portion indicated by 'A' part in Figure 3;
Figure 5a is an enlarged view of 'C' part of Figure 4;
5b and 5c are portions corresponding to part 'C' of FIG. 4 and are views showing the shape of a mixing member according to another embodiment of the present invention;
6 is an enlarged view of part 'B' of FIG. 3;
FIG. 7 is a view viewed from the line XX of FIG. 3;

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments. For reference, in the present description, the same numbers refer to substantially the same elements, and descriptions may be made by citing contents described in other drawings under these rules, and contents determined to be obvious to those skilled in the art or repeated contents may be omitted.

첨부된 도면을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 터널 굴착 장치(100)는, 지반(88)을 굴착하면서 이동하되 상호 회전 가능한 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112)를 포함하는 이동 몸체(110)와, 굴진 방향을 향하는 상기 이동 몸체(110)의 전방부에 회전 가능하게 설치된 커터 헤드(120)와, 커터 헤드(120)에 의해 굴착된 굴착 토사를 커터 헤더(120)와 이동 몸체(120)의 사이에 임시 수용하는 토사 수용 챔버(Cs)와, 토사 수용 챔버(Cs)로부터 이동 몸체(110)의 후방으로 굴착 토사(99)를 배출하는 배출 컨베이어(130)와, 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112)의 회전을 허용하게 하는 회전 허용부(140)와, 배출 컨베이어(130)의 샤프트(132)와 함께 회전하면서 토사 수용 챔버(Cs) 내에 수용된 굴착 토사(99)를 혼합하는 믹싱 부재(150, 250, 350)를 포함하여 구성된다. Referring to the accompanying drawings, the tunnel excavation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention moves while excavating the ground 88, but the first movable body 111 and the second movable body 112 mutually rotatable A movable body 110 including a cutter head 120 rotatably installed in the front portion of the movable body 110 facing the excavation direction, and excavated soil excavated by the cutter head 120 into a cutter header ( 120) and the sand receiving chamber Cs temporarily accommodated between the moving body 120, and a discharge conveyor 130 discharging the excavated sand 99 from the sand receiving chamber Cs to the rear of the moving body 110 And, the rotation allowing part 140 for allowing rotation of the first movable body 111 and the second movable body 112, and the soil receiving chamber Cs while rotating together with the shaft 132 of the discharge conveyor 130 ) It is configured to include a mixing member (150, 250, 350) for mixing the excavated soil (99) accommodated in.

참고로, 본 발명에서 터널이라 함은, 육상터널, 지하터널 및 해저터널을 모두 포함하는 개념으로 이해될 수 있으며, 터널의 종류 및 특성에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.For reference, the term "tunnel" in the present invention may be understood as a concept including all of land tunnels, underground tunnels, and undersea tunnels, and the present invention is not limited or limited by the type and characteristics of the tunnel.

아울러, 본 발명에 따른 터널 굴착 장치(100)는, 실제 지반(88)을 굴착하거나, 실제 지반(88)에 기초하여 인위적으로 제작된 축소모형지반(미도시)을 굴착하는데 사용될 수 있다.In addition, the tunnel excavation apparatus 100 according to the present invention may be used to excavate the actual ground 88 or to excavate a miniature model ground (not shown) artificially manufactured based on the actual ground 88.

참고로, 축소모형지반은 터널 굴착 장치(10)를 이용하여 굴착하고자 하는 지반(88)을 사전 조사하여, 이와 유사한 형태로 제작될 수 있다. 일 예로, 축소모형지반은 조사된 지층별로 매립층, 충적층, 풍화토, 풍화암 등이 분포될 수 있다. 이 때, 보통암, 연암, 풍화암층으로 이루어진 지층에 대해서는 일축압축강도의 값이 조사된 압축강도와 동일한 값을 갖도록 함수비를 고려하여 모래와 석고를 혼합하여 다짐법으로 조성되고, 충적층과 매립층에 대해서는 강사법으로 조성되는 것이 좋다.For reference, the miniature ground may be manufactured in a similar form by pre-excavating the ground 88 to be excavated using the tunnel excavation device 10. For example, in the scale model ground, a landfill layer, an alluvial layer, a weathered soil, and a weathered rock may be distributed for each layer investigated. At this time, for the strata composed of ordinary rock, soft rock, and weathered rock layers, the value of uniaxial compressive strength is the same as the investigated compressive strength, and sand and gypsum are mixed in consideration of the water content to be formed by the compaction method. It is good that it is formed by the instructor method.

상기 이동 몸체(110)는 하나의 몸체로 형성되어 직선 형태의 터널(91)을 굴착하는 데 사용될 수도 있으며, 2개 이상의 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112)가 상호 간에 회전 가능하여 곡선 형태의 터널(90)을 굴착할 수 있도록 구성될 수 있다. The movable body 110 is formed as one body and may be used to excavate a linear tunnel 91, and two or more first movable bodies 111 and second movable bodies 112 mutually rotate. Possibly, it can be configured to excavate a curved tunnel 90.

여기서, 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112)의 사이에는 굽힘과 휨 변형이 가능한 자라바 형태의 씰링 부재(113)가 연결 형성된다. 여기서, 씰링 부재(113)는 주름 튜브 또는 신축성 재질로 형성될 수 있으며, 제1이동몸체(111)와 회전 허용부(140)의 사이 간극 변화에 대응하여 신축된다. Here, between the first movable body 111 and the second movable body 112, a sealing member 113 in the form of a turtle bar capable of bending and bending is connected and formed. Here, the sealing member 113 may be formed of a corrugated tube or an elastic material, and expands and contracts in response to a change in the gap between the first movable body 111 and the rotation allowing unit 140 .

상기 커터 헤드(120)는 지반(88)을 굴착 하는 커터(120x)를 포함하며, 이동 몸체(110)의 전방(굴진 방향을 향하는 방향)부에 자전 가능하게 장착된다. 즉, 이동 몸체(100)가 2개 이상으로 형성된 경우에는, 최전방에 위치한 제1이동몸체(111)의 전방부에 설치된다. The cutter head 120 includes a cutter 120x for excavating the ground 88, and is rotatably mounted on the front (direction in the excavation direction) of the movable body 110. That is, when two or more movable bodies 100 are formed, they are installed in the front part of the first movable body 111 located at the front.

보다 구체적으로, 커터 헤드(120)는 커터 헤드 구동부(126)에 의해 회전하면서 지반(88)의 토사와 암반을 깍아내면서 굴진하도록 구성된다. 커터 헤드(120)는 자전하면서 지반(88)의 토사와 암반을 깍아내면서 굴진할 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있으며, 커터 헤드(120)의 구조에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되는 것은 아니다.More specifically, the cutter head 120 is configured to excavate while cutting soil and rock of the ground 88 while rotating by the cutter head driving unit 126 . The cutter head 120 may be formed in various structures capable of excavating while cutting soil and rock of the ground 88 while rotating, and the present invention is not limited or limited by the structure of the cutter head 120.

일 예로, 커터 헤드(120)의 전단부에 형성된 헤드 면판(121)에는 회전 가능한 복수개의 커터(120x)(예를 들어, 디스크커터)가 커터 헤드(120)의 전방으로 돌출되게 마련된다.For example, a plurality of rotatable cutters 120x (eg, disk cutters) are provided to protrude forward of the cutter head 120 on the head face plate 121 formed at the front end of the cutter head 120 .

커터(120x)의 개수 및 배열 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 일 예로, 복수개의 커터(120x)는 커터 헤드(120)의 반경 방향 또는 원주 방향을 따라 이격되게 배치될 수 있다.The number and arrangement of cutters 120x may be variously changed according to required conditions and design specifications. For example, the plurality of cutters 120x may be spaced apart from each other in a radial direction or a circumferential direction of the cutter head 120 .

아울러, 커터 헤드(120)의 반경 방향을 따른 커터 헤드(120)의 가장자리에는 원주 방향을 따라 함몰된 홈(미도시)이 형성될 수 있다. 이와 같이, 커터 헤드(120)의 가장자리에 함몰된 홈을 형성하는 것에 의하여, 막장 압력이 커터 헤드(120)의 면판에 작용하더라도 커터 헤드(120)의 설치 위치가 틀어지는 것을 최소화하고 커터 헤드(120)의 위치를 안정적으로 고정하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, recessed grooves (not shown) may be formed along the circumferential direction at the edge of the cutter head 120 along the radial direction of the cutter head 120 . In this way, by forming the recessed groove on the edge of the cutter head 120, even if the pressure on the surface acts on the face plate of the cutter head 120, distortion of the installation position of the cutter head 120 is minimized and the cutter head 120 ) can obtain an advantageous effect of stably fixing the position of

또한, 커터 헤드(120)에는 관통공(120a)이 형성되어, 커터 헤드(120)에 의해 굴진 방향을 따라 암반을 파쇄한 버력과 토사를 토사 수용 챔버(Cx)로 유입(71)시킨다. In addition, a through-hole 120a is formed in the cutter head 120, and the cutter head 120 introduces 71 the burr force and sand that have crushed the bedrock along the excavation direction into the sand receiving chamber Cx.

도4에 도시된 바와 같이, 헤드 면판(121)은 이동 몸체(110)를 향하여 연장된 연장 부재(122)가 결합되고, 연장 부재(122)는 회전하는 내륜(128i)과 결합된다. 그리고, 내륜(128i)은 이동 몸체(110)의 전방부에 고정된 외륜(128o)에 대하여 회전 가능하게 설치된다. 내륜(128i)과 외륜(128o)은 베어링 부재(128)를 형성한다. 일례로, 베어링 부재(128)는 V홈 형상의 몸체에 롤러와 스페이서 리테이너가 순차적으로 배치되며, 롤러는 직교 배열되어 있어 1개의 베어링으로 정방향, 축방향 및 모멘트 하중 등 다양한 방향의 하중을 지탱할 수 있는 크로스 롤러 베어링이 적용될 수 있다. As shown in FIG. 4, the head face plate 121 is coupled with an extension member 122 extending toward the moving body 110, and the extension member 122 is coupled with a rotating inner ring 128i. In addition, the inner ring 128i is rotatably installed with respect to the outer ring 128o fixed to the front of the moving body 110. The inner ring 128i and the outer ring 128o form a bearing member 128. For example, in the bearing member 128, rollers and spacer retainers are sequentially arranged in a V-groove body, and the rollers are arranged orthogonally, so that one bearing can support loads in various directions such as forward, axial, and moment loads. Crossed roller bearings can be applied.

내륜(128i)의 내주면에는 링기어부(128ix)가 형성되고, 링기어부에 맞물리도록 원주 방향으로 배열된 다수의 구동 기어(125)가 구동 모터(126)에 의해 개별적으로 회전 구동된다. 이에 따라, 구동 모터(126)가 일방향으로 회전하면, 도7a에 도시된 바와 같이 회전하는 구동 기어(125)를 매개로 내륜(128i)이 이동 몸체(110)에 고정된 외륜(128o)에 대하여 회전하면서, 이동 몸체(110)에 대하여 커터 헤드(120)가 자전한다. A ring gear portion 128ix is formed on the inner circumferential surface of the inner ring 128i, and a plurality of drive gears 125 arranged in a circumferential direction to mesh with the ring gear portion are rotationally driven individually by a drive motor 126. Accordingly, when the drive motor 126 rotates in one direction, as shown in FIG. 7A, the inner ring 128i moves with respect to the outer ring 128o fixed to the moving body 110 through the medium of the rotating drive gear 125. While rotating, the cutter head 120 rotates with respect to the moving body 110.

도면에는, 배출 컨베이어(130)가 통과하는 위치를 제외한 원주 상에 10개의 구동기어(125)가 등간격으로 이격되게 배치된 구성이 예시되어 있으나, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동 기어(125)는 9개 이하 또는 11개 이상으로 형성되도록 구성될 수 있다. In the drawing, a configuration in which 10 driving gears 125 are spaced apart at equal intervals on the circumference excluding the position where the discharge conveyor 130 passes is illustrated, but according to another embodiment of the present invention, the driving gear ( 125) may be configured to be formed of 9 or less or 11 or more.

이와 같이, 베어링부재(128)의 내륜(128i)에 링기어부(128ix)를 형성하고, 구동원(126)에 의해 회전하는 복수개의 구동기어(125)가 내륜(128i)의 링기어부(128ix)와 맞물려 내륜(128i)을 회전시켜, 연결 부재(122)를 매개로 헤드 면판(121)을 포함하는 커터 헤드(120)를 회전시키는 것에 의하여, 커터 헤드(120)의 회전시 커터 헤드(120)의 흔들림 및 유동을 최소화하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, a ring gear portion 128ix is formed on the inner ring 128i of the bearing member 128, and a plurality of drive gears 125 rotated by the drive source 126 are connected to the ring gear portion 128ix of the inner ring 128i. By engaging the inner ring 128i to rotate, the cutter head 120 including the head face plate 121 is rotated via the connecting member 122, thereby rotating the cutter head 120 when the cutter head 120 rotates. The advantageous effect of minimizing shaking and flow can be obtained.

이 때, 이동 몸체(110)의 전방부에는 토사 수용 챔버(Cx)와 구획되면서 구동 모터(126)를 고정하는 대향 고정면(119)이 형성된다. 대향 고정면(119)은, 도4에 도시된 바와 같이, 외륜(128o)으로부터 연장되어 외륜(128o)과 일체형으로 형성될 수도 있고, 외륜(128o)과 별개로 이동 몸체(110)에 고정되는 형태로 형성될 수도 있다. At this time, the opposite fixing surface 119 for fixing the driving motor 126 is formed on the front portion of the moving body 110 while being partitioned from the soil receiving chamber Cx. As shown in FIG. 4, the opposite fixing surface 119 may extend from the outer ring 128o and be integrally formed with the outer ring 128o, and is fixed to the moving body 110 separately from the outer ring 128o. It may be formed into a shape.

커터 헤드(120)의 회전 구조는 요구되는 조건 및 설계 사양에 따라 다양하게 변경될 수 있다.The rotational structure of the cutter head 120 may be variously changed according to required conditions and design specifications.

상기 토사 유입 챔버(Cs)는 커터 헤드(120)와 이동 몸체(110)의 전방부에 배치되어 커터 헤드(120)의 헤드 면판(121)을 대향하는 대향 고정면(119)의 사이에 형성되어, 굴착 과정에서 커터 헤드(120)에 의해 굴착된 토사와 분쇄된 암반인 버력으로 이루어지는 굴착 토사(99)를 임시로 수용하고, 일단이 인입된 상태로 설치된 배출 컨베이어(130)를 통해 후방으로 굴착 토사(99)를 배출(79)시킨다. The soil inlet chamber Cs is disposed between the cutter head 120 and the front portion of the moving body 110 and is formed between the opposite fixing surface 119 facing the head face plate 121 of the cutter head 120 During the excavation process, the excavated soil 99 composed of excavated soil sand and crushed bedrock by the cutter head 120 is temporarily accommodated, and one end is excavated backward through the discharge conveyor 130 installed in the retracted state. The soil (99) is discharged (79).

여기서, 대향 고정면(119)은, 도면에 도시된 바와 같이, 외륜(128o)으로부터 연장된 벽체 형태로 형성될 수 있으며, 이동 몸체(110)의 전방부를 구획하는 벽체 형태만으로 형성될 수도 있고, 그 밖에 다양한 형태로 굴착 토사를 수용하는 공간을 형성하는 다양한 형태로 형성될 수 있다. Here, the opposite fixing surface 119, as shown in the drawing, may be formed in the form of a wall extending from the outer ring 128o, or may be formed only in the form of a wall defining the front portion of the moving body 110, In addition, it may be formed in various forms to form a space for accommodating excavated soil in various forms.

배출 컨베이어(130)는 커터 헤드(120)에 의해 굴착된 토사나 버력 등의 굴착 토사를 커터 헤드(120)의 후방으로 배출시키는 데 사용된다. 일 예로, 배출 컨베이어(130)는 직선 형태로 연장된 샤프트(132)와, 샤프트(132)의 외주면에 나선 형태로 돌출 형성된 이송 블레이드(134)가 형성된 스크류 컨베이어를 포함한다. The discharge conveyor 130 is used to discharge excavated soil such as soil or soil excavated by the cutter head 120 to the rear of the cutter head 120 . For example, the discharge conveyor 130 includes a screw conveyor having a shaft 132 extending in a straight line and a conveying blade 134 protruding in a spiral shape on an outer circumferential surface of the shaft 132 .

여기서, 샤프트(132)의 일단은 토사 수용 챔버(Cs)의 하측에 인입되게 배치되고, 샤프트(132)의 타단은 굴착 토사의 배출 위치에 배치된다. 이를 위하여, 대향 고정면(119)에는 배출 컨베이어(130)의 일단부가 관통하는 관통부(119a)가 마련된다. 따라서, 구동원에 의해 샤프트(132)를 회전시키면, 토사 수용 챔버(Cs)에 쌓인 굴착 토사를 후방으로 배출한다. Here, one end of the shaft 132 is disposed to be drawn into the lower side of the soil receiving chamber Cs, and the other end of the shaft 132 is disposed at a discharge position of excavated soil. To this end, a through portion 119a through which one end of the discharge conveyor 130 passes is provided on the opposite fixing surface 119 . Therefore, when the shaft 132 is rotated by the driving source, the excavated soil accumulated in the soil receiving chamber Cs is discharged to the rear.

바람직하게, 배출 컨베이어(130)의 타단부는 피봇(130a)에 의해 회전 가능하게 설치되어, 배출 컨베이어(130)는 타단부의 피봇(130a)을 중심으로 직선 형태를 유지하면서 별도의 구동원없이 회전(130r)한다. 여기서, 배출 컨베이어(130)의 피봇(130a)은 이동 몸체(110)의 후방부에 배치된다. 다만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 배출 컨베이어가 구동원에 의해 회전하도록 구성하는 것도 가능하다.Preferably, the other end of the discharge conveyor 130 is rotatably installed by the pivot 130a, so that the discharge conveyor 130 rotates without a separate driving source while maintaining a straight shape around the pivot 130a of the other end. (130r). Here, the pivot 130a of the discharge conveyor 130 is disposed at the rear of the moving body 110. However, according to another embodiment of the present invention, it is also possible to configure the discharge conveyor to rotate by a driving source.

이 때, 배출 컨베이어(130)의 일단부에는 배출 컨베이어(130)의 일단부가 일정한 지점에 위치하도록 가이드 부재(158)가 구비된다. 여기서, 가이드 부재(158)의 선단(158a)은 배출 컨베이어(130)의 일단부와 접촉하면서, 배출 컨베이어(130)의 일단 위치를 미리 정해진 토사 수용 챔버(Cs)의 하측 중앙부에 위치시킨다. At this time, one end of the discharge conveyor 130 is provided with a guide member 158 so that one end of the discharge conveyor 130 is located at a certain point. Here, the front end 158a of the guide member 158 contacts one end of the discharge conveyor 130, and places one end of the discharge conveyor 130 at the lower central portion of the predetermined soil receiving chamber Cs.

즉, 터널 굴착 장치(100)가 곡선 구간의 경로를 따라 굴착 공정을 진행하면서, 전방에 위치한 제1이동몸체(111)에 대하여 후방에 위치한 제2이동몸체(112)가 실링 부재(113)를 경계로 꺾임 형태의 회전 변위(112r)가 발생되고, 이에 따라 커터 헤드(120)도 역시 제2이동몸체(112)에 대하여 회전 변위(130r)가 발생되면, 배출 컨베이어(130)의 타단부의 피봇부(130a)에서 배출 컨베이어(130)가 직선 형태를 유지하면서 일단부가 가이드 부재(158)에 의해 정해진 토사 수용 챔버(Cs)의 중앙부 하측을 유지할 수 있다. That is, while the tunnel excavation apparatus 100 proceeds with the excavation process along the path of the curved section, the second movable body 112 located at the rear with respect to the first movable body 111 located at the front moves the sealing member 113. When the rotational displacement 112r in the form of bending is generated at the boundary, and accordingly, the cutter head 120 also generates rotational displacement 130r with respect to the second moving body 112, the other end of the discharge conveyor 130 While the discharge conveyor 130 maintains a straight shape at the pivot portion 130a, one end portion may maintain a lower central portion of the soil receiving chamber Cs defined by the guide member 158.

이에 따라, 이동 몸체(110)에 대한 제1이동몸체(111)의 회전에 대응하여, 배출 컨베이어(130)가 동일한 방향으로 회전하도록 하는 것에 의하여, 배출 컨베이어(130)의 선단이 제1이동몸체(111)의 후방에서 어느 일측으로 치우치지 않고, 최초 의도된 위치(예를 들어, 헤더 후방의 가운데 부위)에 배치된 상태를 유지할 수 있으므로, 헤더 후방으로 유입되는 버력이 토사 수용 챔버(Cs)에 적체되지 않고 안정적으로 배출되게 하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.Accordingly, in response to the rotation of the first movable body 111 relative to the movable body 110, the discharging conveyor 130 rotates in the same direction, so that the front end of the discharging conveyor 130 moves toward the first movable body. Since it is possible to maintain a state disposed at the initially intended position (for example, the middle part of the rear of the header) without leaning to one side at the rear of 111, the supporting force flowing into the rear of the header is applied to the soil receiving chamber Cs. It is possible to obtain an advantageous effect of stably discharging without accumulation in the

따라서, 이동 몸체(110)가 2개 이상으로 형성되어 상호 회전 변위가 발생되더라도, 배출 컨베이어(130)는 직선 형태를 유지하면서, 그 일단이 토사 수용 챔버(Cs)의 정해진 중앙부 하측을 유지하면서, 토사 수용 챔버(Cs)로 유입된 굴착 토사(99)를 후방으로 원활히 배출시키는 효과를 얻을 수 있다.Therefore, even if two or more movable bodies 110 are formed and mutual rotational displacement occurs, the discharge conveyor 130 maintains a straight shape and one end thereof maintains the lower central portion of the soil receiving chamber Cs, It is possible to obtain an effect of smoothly discharging the excavated soil 99 introduced into the soil receiving chamber Cs to the rear.

상기 회전 허용부(140)는 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112)의 사이 구간에서의 회전 변위를 허용하기 위한 것으로, 굴착 방향에 수직한 폭방향을 기준으로 양측에 구동 회전부(141)와 비구동 회전부(142)가 배치된다. The rotation allowing portion 140 is to allow rotational displacement in the section between the first movable body 111 and the second movable body 112, and driving rotating parts on both sides based on the width direction perpendicular to the excavation direction. 141 and the non-driven rotating part 142 are disposed.

본 발명의 실시예에서는 회전 허용부(140)가 구동 회전부(141)와 비구동 회전부(142)를 포함하는 예를 들어 설명하고 있지만, 경우에 따라서는 헤더지지부가 구동 회전부와 비구동 회전부 중 어느 하나만을 포함할 수도 있고, 양측 모두 구동 회전부로 구성될 수도 있다. In the embodiment of the present invention, the rotation permitting part 140 has been described as an example including the driving rotating part 141 and the non-driving rotating part 142, but in some cases, the header support is any one of the driving rotating part and the non-driving rotating part. It may include only one, or both sides may be configured as a drive rotation unit.

구동 회전부(141)와 비구동 회전부(142)는 회전축(1416)을 중심으로 회전 허용부(140)에 대해 제1이동몸체(111)를 회전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다.The driving rotation unit 141 and the non-drive rotation unit 142 may be formed in various structures capable of rotating the first movable body 111 with respect to the rotation allowing unit 140 around the rotation shaft 1416 .

일 예로, 도6을 참조하면, 구동 회전부(141)는, 회전 허용부(140)에 고정되는 제1연결부재(1412)와, 제1연결부재(1412)에 수직회전축(1416)을 중심으로 좌우 회전 가능하게 결합되며 제1이동몸체(111)에 고정되는 제2연결부재(1414)와, 수직회전축(1416)을 중심으로 제2연결부재(1414)를 좌우 방향으로 회전시키는 구동 모터(1411)를 포함한다. For example, referring to FIG. 6 , the drive rotation unit 141 includes a first connection member 1412 fixed to the rotation allowing unit 140 and a vertical rotation axis 1416 to the first connection member 1412 as a center. A second connecting member 1414 coupled to be able to rotate left and right and fixed to the first moving body 111, and a drive motor 1411 that rotates the second connecting member 1414 in the left and right directions around the vertical rotation shaft 1416 ).

마찬가지로, 비구동 회전부(142)는, 회전 허용부(140)에 고정되는 제1연결부재(도6의 1412 참조)와, 제1연결부재에 수직회전축(도6의 1416 참조)을 중심으로 좌우 회전 가능하게 결합되며 제1이동몸체(111)에 고정되는 제2연결부재(도6의 1414 참조)를 포함하여, 제1이동몸체(111)와 제2이동몸체(112) 간의 회전 변위를 허용한다. 여기서, 수직회전축(1416)을 중심으로 제2연결부재를 좌우 방향으로 회전시키는 구동부(도6의 1411 참조)를 포함하여 구동 회전부로 구성될 수도 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 구동 회전부와 비구동 회전부가 서로 다른 구조로 형성되는 것도 가능하다.Similarly, the non-driven rotating unit 142 is left and right about a first connecting member (see 1412 in FIG. 6) fixed to the rotation allowing unit 140 and a vertical rotation axis (see 1416 in FIG. 6) of the first connecting member. A rotational displacement between the first movable body 111 and the second movable body 112 is allowed, including a second connecting member (see 1414 in FIG. 6) coupled rotatably and fixed to the first movable body 111. do. Here, it may be configured as a driving rotation unit including a driving unit (see 1411 in FIG. 6 ) for rotating the second connecting member in the left and right directions around the vertical rotation shaft 1416 . On the other hand, according to another embodiment of the present invention, it is also possible that the drive rotation unit and the non-drive rotation unit are formed in different structures.

구동부(1411)는 제1연결부재(1412)에 대해 제2연결부재(1414)를 좌우 방향으로 회전시킬 수 있는 다양한 구조로 형성될 수 있다. 일 예로, 구동부(1411)(예를 들어, 구동모터)에 의한 구동력은 동력전달부재(예를 들어, 벨트나 기어 등)에 의해 제2연결부재(1414)로 전달될 수 있다. 바람직하게 구동부(1411)의 구동력은 감속기(미도시)에 의해 감속되 상태로 제2연결부재(1414)로 전달된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 구동부에 의한 구동력이 동력전달부재를 거치지 않고 제2연결부재에 직접 전달되도록 구성하는 것도 가능하다.The driving unit 1411 may be formed in various structures capable of rotating the second connecting member 1414 in the left and right directions with respect to the first connecting member 1412 . For example, driving force by the driving unit 1411 (eg, a driving motor) may be transmitted to the second connection member 1414 by a power transmission member (eg, a belt or a gear). Preferably, the driving force of the driving unit 1411 is transmitted to the second connecting member 1414 in a decelerated state by a speed reducer (not shown). According to another embodiment of the present invention, it is also possible to configure the driving force by the driving unit to be directly transmitted to the second connection member without passing through the power transmission member.

이와 같이, 구동 회전부(141)와 비구동 회전부(142)를 폭방향을 따라 동일 선상에 배치하는 것에 의하여, 제1이동몸체(111)의 하중에 의한 휨 변형을 최소화하고, 회전 허용부(140)에 대한 제1이동몸체(111)의 지지 상태를 안정적으로 유지하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In this way, by arranging the drive rotation unit 141 and the non-drive rotation unit 142 on the same line along the width direction, the bending deformation caused by the load of the first moving body 111 is minimized, and the rotation allowing unit 140 An advantageous effect of stably maintaining the support state of the first movable body 111 for ) can be obtained.

상기 믹싱 부재(150, 250, 350)는, 토사 수용 챔버(Cs)의 내부에서 연장 형성되도록 배출 컨베이어(130)에 고정되어 샤프트(132)의 회전과 함께 회전한다. The mixing members 150, 250, and 350 are fixed to the discharge conveyor 130 so as to extend from the inside of the soil receiving chamber Cs and rotate together with the rotation of the shaft 132.

도4 및 도5a에 도시된 바와 같이, 믹싱 부재(150)는 스크류 컨베이어 형태의 배출 컨베이어(130)의 샤프트(132)로부터 연장 형성되며, 샤프트(132)의 축선 방향으로 연장된 중심 가상선(55)에 대하여 예각(ag)을 이루고, 선단(150e)의 단면이 후단(150x)의 단면에 비하여 점점 작아지는 영역을 포함하여 형성된다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 배출 컨베이어(130)의 이송 블레이드(134)로부터 연장 형성될 수도 있다.As shown in FIGS. 4 and 5A, the mixing member 150 extends from the shaft 132 of the discharge conveyor 130 in the form of a screw conveyor, and the center imaginary line extending in the axial direction of the shaft 132 ( 55) forms an acute angle ag, and the cross section of the front end 150e is formed to include a region gradually smaller than the cross section of the rear end 150x. However, the present invention is not limited thereto, and may extend from the transfer blade 134 of the discharge conveyor 130.

이와 같이, 믹싱 부재(150)가 선단(150e)에서는 후단(150x)에 비하여 보다 날카롭고 작은 단면으로 형성됨에 따라, 토사 수용 챔버(Cs)에 수용된 굴착 토사 (99)의 버력이 뭉쳐져 있더라도, 버력 간을 분리시키고, 버력의 사이에 토사가 개재되도록 하는 효율을 높일 수 있다. 또한, 믹싱 부재(150)는 선단(150e)에 비하여 후단(150x)이 보다 큰 단면으로 형성되어, 굴착 토사를 교반하는 과정에서 믹싱 부재(150)에 작용하는 하중을 잘 견딜 수 있게 한다. In this way, as the mixing member 150 is formed in a sharper and smaller cross section at the front end 150e than at the rear end 150x, even if the holding force of the excavated soil 99 accommodated in the sand receiving chamber Cs is clumped, the holding force It is possible to increase the efficiency of separating the liver and interposing soil between the braces. In addition, the mixing member 150 has a rear end 150x having a larger cross-section than the front end 150e, so that it can well withstand the load acting on the mixing member 150 in the process of stirring the excavated soil.

특히, 믹싱 부재(150)가 스크류 컨베이어 형태의 배출 컨베이어(130)에 고정되어 함께 회전함에 따라, 믹싱 부재(150)를 회전시키기 위한 별도의 구동원을 설치하지 않아도 되므로, 터널 굴착 장치를 보다 콤팩트한 구조로 구성하면서도 배토 효율을 높이는 이점을 얻을 수 있다. In particular, as the mixing member 150 is fixed to the discharge conveyor 130 in the form of a screw conveyor and rotates together, it is not necessary to install a separate driving source for rotating the mixing member 150, making the tunnel excavation device more compact. It is possible to obtain the advantage of increasing the efficiency of discharging while configuring the structure.

또한, 토사 수용 챔버(Cs)로 유입된 굴착 토사를 전체적으로 교반하기 보다는, 배출 컨베이어(130)를 통해 배출되는 굴착 토사를 빠짐없이 교반하게 되므로, 불필요한 교반을 최소화하여 불필요한 에너지 소모를 방지함과 동시에, 배출 컨베이어(130)에 유입되는 굴착 토사의 버력의 분리 상태를 일정하게 유지하여, 신뢰성있는 배토 작용을 보장하는 유리한 효과를 얻을 수 있다.In addition, since the excavated soil discharged through the discharge conveyor 130 is thoroughly stirred, rather than stirring the excavated soil introduced into the soil receiving chamber Cs as a whole, unnecessary agitation is minimized to prevent unnecessary energy consumption and at the same time , It is possible to obtain an advantageous effect of ensuring a reliable soil action by maintaining a constant separation state of the support of the excavated soil flowing into the discharge conveyor 130.

한편, 믹싱 부재(150)가 중심 가상선(55)에 대해 이루는 각도(ag)를 예각으로 형성함에 따라, 커터 헤드(120)의 관통공(120a)을 통해 토사 수용 챔버(Cs)로 유입된 굴착 토사(99)는 배출 컨베이어(130)를 통해 배출되기 이전에, 배출 컨베이어(130)와 함께 회전하는 믹싱 부재(150)와 접촉하게 되므로, 배출 컨베이어(130)로 유입되는 굴착 토사(99)의 버력을 서로 분리시키는 신뢰성을 높일 수 있다. 이에 따라, 굴착 토사(99)의 버력이 뭉치지 않고 분산된 상태로 배출 컨베이어(130)로 유입됨에 따라, 배출 컨베이어(130)가 헛돌지 않고 정해진 시간에 일정한 양의 굴착 토사를 배출시켜 배토 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. On the other hand, as the mixing member 150 forms an acute angle with respect to the central imaginary line 55, the sand introduced into the soil receiving chamber Cs through the through hole 120a of the cutter head 120 Before the excavated soil 99 is discharged through the discharge conveyor 130, since it comes into contact with the mixing member 150 rotating together with the discharge conveyor 130, the excavated soil 99 flowing into the discharge conveyor 130 The reliability of separating the braces from each other can be increased. Accordingly, as the holding force of the excavated soil 99 flows into the discharge conveyor 130 in a dispersed state without clumping, the discharge conveyor 130 discharges a certain amount of excavated soil at a fixed time without idling, thereby increasing the soil discharging efficiency. improvement effect can be obtained.

여기서, 믹싱 부재(150)가 중심 가상선(55)과 이루는 각도(ag)는 대략 30도 내지 60도를 이루도록 형성된다. 믹싱 부재(150)가 중심 가상선(55)과 이루는 각도(ag)가 30도 미만이면, 버력이 믹싱 부재(150)와 접촉한 상태에서 배출 컨베이어(130)로 유입되는 경로가 짧아져 굴착 토사의 버력이 충분히 분산되지 않는 문제가 발생될 수 있기 때문이다. 또한, 믹싱 부재(150)가 중심 가상선(55)과 이루는 각도(ag)가 60도를 초과하면, 토사 수용 챔버(Cs)로 유입된 굴착 토사(99)가 배출 컨베이어(130)로 유입되는 경로(73)와 평형에 가까워질 수 있어서 굴착 토사의 버력을 분산시키는 효율이 저하되어 버력의 뭉칠 가능성이 잔존하게 되기 때문이다. Here, the angle ag formed by the mixing member 150 and the central imaginary line 55 is formed to be approximately 30 degrees to 60 degrees. When the angle ag formed by the mixing member 150 and the center virtual line 55 is less than 30 degrees, the path flowing into the discharge conveyor 130 in a state in which the holding force is in contact with the mixing member 150 is shortened to excavate soil This is because there may be a problem that the support force of the is not sufficiently distributed. In addition, when the angle ag formed by the mixing member 150 and the center virtual line 55 exceeds 60 degrees, the excavated soil 99 introduced into the soil receiving chamber Cs is introduced into the discharge conveyor 130 This is because it can be close to equilibrium with the path 73, so the efficiency of dispersing the support of the excavated soil decreases, and the possibility of aggregation of the support remains.

한편, 믹싱 부재(150)는 도면에 도시된 바와 같이 샤프트(132)의 원주 방향으로 180도 간격을 두고 2개 형성될 수도 있고, 도면에 도시되지 않았지만 샤프트(132)의 원주 방향으로 120도 간격을 두고 3개 또는 90도 간격을 두고 4개 등 다수로 형성될 수 있다. 다만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 믹싱 부재(150)는 배출 컨베이어(130)에 하나만 연장 형성될 수도 있다.On the other hand, as shown in the drawing, the mixing member 150 may be formed in two with an interval of 180 degrees in the circumferential direction of the shaft 132. It may be formed in multiples, such as three at intervals of 90 degrees or four at intervals. However, according to another embodiment of the present invention, only one mixing member 150 may extend from the discharge conveyor 130.

한편, 도면에 도시된 믹싱 부재(150)는 축선 방향을 따라 직선 형태로 연장된 형상이 예시되어 있지만, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 믹싱 부재는 곡선 형태로 형성될 수도 있고, 나선 형태로 굽어진 형태로 연장 형성될 수도 있다.On the other hand, the mixing member 150 shown in the drawing is exemplified as a shape extending in a straight line along the axial direction, but according to another embodiment of the present invention, the mixing member may be formed in a curved shape, or in a spiral shape. It may be extended in a bent shape.

그리고, 믹싱 부재(150)는, 커터 헤드(120)와 간섭되지 않는 범위 내에서, 커터 헤드(120)와 믹싱 부재(150)의 선단 사이의 틈새(cc)를 배출 컨베이어(130)에 유입될 수 있는 버력의 크기로 형성될 수 있다. 이는, 배출 컨베이어(130)와 함께 회전하는 믹싱 부재(150)의 선단(150e)과 커터 헤드(120)의 사이 틈새(cc)를 통해 버력이 배출 컨베이어(130)로 유입될 수 있는 데, 이 틈새(cc)를 배출 컨베이어(130)로 유입되어도 무방한 버력의 크기로 제한함으로써, 믹싱 부재(150)와 접촉하지 않고 유입되는 버력이 뭉침에 의해 배출 컨베이어(130)를 통한 배출 작용을 저해하지 않도록 하기 위함이다. And, the mixing member 150, within a range that does not interfere with the cutter head 120, the gap (cc) between the cutter head 120 and the tip of the mixing member 150 is introduced into the discharge conveyor 130 It can be formed in the size of the support that can be made. This is because the force can be introduced into the discharge conveyor 130 through the gap cc between the cutter head 120 and the front end 150e of the mixing member 150 rotating together with the discharge conveyor 130, which By limiting the gap (cc) to the size of the support force that can flow into the discharge conveyor 130, the discharge action through the discharge conveyor 130 is not hindered by the aggregation of the force introduced without contact with the mixing member 150 is to avoid

예를 들어, 커터 헤드(120)와 믹싱 부재(150)의 선단 사이의 틈새(cc)는 토사 수용 챔버(Cs)의 폭(W)의 10% 내지 30%만큼으로 정해질 수 있다. 이에 따라, 커굴착 과정에서 토사 수용 챔버(Cs)에 수용된 굴착 토사의 대부분은 도면부호 73으로 표시된 경로를 따라 믹싱 부재(150)에 의해 교반한 상태로 배출 컨베이어를 통해 배출(79)되며, 믹싱 부재(150)와 접촉하지 않고 틈새(cc)를 통해 배출 컨베이어(130)로 유입(74)되는 버력도 원활히 배출 컨베이어(130)를 통해 배출(79)될 수 있다. For example, the gap (cc) between the cutter head 120 and the front end of the mixing member 150 may be set to 10% to 30% of the width (W) of the soil receiving chamber (Cs). Accordingly, most of the excavated soil accommodated in the soil receiving chamber Cs during the ker excavation process is discharged 79 through the discharge conveyor in a state of stirring by the mixing member 150 along the path indicated by reference numeral 73, mixing The holding force introduced into the discharge conveyor 130 through the gap cc without contacting the member 150 (74) can also be smoothly discharged (79) through the discharge conveyor 130.

한편, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 도5b에 도시된 바와 같이, 믹싱 부재(250)는 단부가 샤프트(132)에 평행한 방향으로 연장된 부분(252)을 포함하여 형성될 수 있다. 이를 통해, 샤프트(132)에 결합된 믹싱 부재(250)의 후단부가 샤프트(132)의 중심선(55)에 대하여 각도(ag)가 크게 형성되더라도, 평행한 단부(252)에 의해 굴착 토사의 버력을 충분히 분리시킬 수 있게 된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5B , the mixing member 250 may include a portion 252 whose end extends in a direction parallel to the shaft 132 . Through this, even if the rear end of the mixing member 250 coupled to the shaft 132 has a large angle ag with respect to the center line 55 of the shaft 132, the supporting force of the excavated soil by the parallel end 252 can be separated sufficiently.

한편, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 따르면, 도5c에 도시된 바와 같이, 믹싱 부재(350)는 단부(351, 352, 353)가 2개 이상 분기 형성될 수 있다. 이를 통해, 회전하는 믹싱 부재(350)의 선속도가 큰 단부에서 굴착 토사(99)와 접촉하는 접촉 면적이 더 커짐에 따라, 굴착 토사의 교반 효과를 극대화할 수 있다. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG. 5C, the mixing member 350 may have two or more branched ends 351, 352, and 353. Through this, as the contact area in contact with the excavated soil 99 becomes larger at the end where the linear speed of the rotating mixing member 350 is high, it is possible to maximize the stirring effect of the excavated soil.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 토사 수용 챔버(Cs) 내에 믹싱 부재(150, 250, 350)를 배치하여 커터 헤드(120)의 관통공(120a)을 통해 토사 수용 챔버(Cs)로 유입된 굴착 토사(99)의 토사와 버력을 충분히 교반시킴으로써, 굴착된 굴착 토사(99)에 포함된 버력이 서로 뭉쳐지 않도록 토사와 적절한 비율로 혼합되거나 버력이 분산되도록 하여, 배출 컨베이어가 굴착 토사에 걸려 정지하거나 헛도는 일이 없이 굴착 토사를 후방으로 원활히 배출시켜 배토 효율을 신뢰성있고 크게 향상시키는 유리한 효과를 얻을 수 있다. According to the present invention configured as described above, the mixing member 150, 250, 350 is disposed in the sand receiving chamber Cs, and the sand introduced into the sand receiving chamber Cs through the through hole 120a of the cutter head 120 By sufficiently stirring the soil and the soil of the excavated soil 99, the soil and the soil are mixed in an appropriate ratio or the soil is dispersed so that the soil and the soil are dispersed so that the soil contained in the excavated soil 99 does not clump together, so that the discharge conveyor is caught in the excavated soil By smoothly discharging the excavated soil to the rear without stopping or idling, an advantageous effect of reliably and greatly improving the soil discharging efficiency can be obtained.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, although it has been described with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. You will understand that it can be changed.

100 : 터널 굴착 장치 110: 이동 몸체
120: 커터 헤드 130: 배출 컨베이어
140: 회전 허용부 150, 250, 350: 믹싱 부재100: tunnel drilling device 110: moving body
120: cutter head 130: discharge conveyor
140: rotation allowance part 150, 250, 350: mixing member

Claims

delete

A moving body that moves while excavating the ground;
a cutter head rotatably installed on the front part of the moving body facing the drilling direction;
a soil accommodating chamber accommodating excavated soil excavated by the cutter head between the cutter header and the movable body;
a discharge conveyor formed as a rotating screw conveyor having spiral blades formed on an outer circumferential surface of the shaft to discharge soil from the soil receiving chamber to the rear of the moving body;
a mixing member fixed to the discharge conveyor, rotating together with the shaft, extending into the soil receiving chamber, and extending to form an acute angle with respect to a central imaginary line extending from the shaft;
Tunnel drilling rig, characterized in that it comprises.

According to claim 2,
Tunnel excavation apparatus, characterized in that the acute angle is formed of 30 degrees to 60 degrees.

According to claim 2,
The mixing member comprises a region in which the cross section of the front end is gradually smaller than the cross section of the rear end.

According to claim 4,
The mixing member is a tunnel excavation device, characterized in that two or more are disposed at intervals in the circumferential direction with respect to the shaft.

A moving body that moves while excavating the ground;
a cutter head rotatably installed on the front part of the moving body facing the drilling direction;
a soil accommodating chamber accommodating excavated soil excavated by the cutter head between the cutter header and the movable body;
a discharge conveyor formed as a rotating screw conveyor having spiral blades formed on an outer circumferential surface of the shaft to discharge soil from the soil receiving chamber to the rear of the moving body;
a mixing member fixed to the discharge conveyor, rotating together with the shaft, and extending into the soil receiving chamber, the end of which is extended in a direction parallel to the shaft;
Tunnel drilling rig, characterized in that it comprises.

A moving body that moves while excavating the ground;
a cutter head rotatably installed on the front portion of the movable body facing the drilling direction;
a soil accommodating chamber accommodating excavated soil excavated by the cutter head between the cutter header and the movable body;
a discharge conveyor formed as a rotating screw conveyor having spiral blades formed on an outer circumferential surface of the shaft to discharge soil from the soil receiving chamber to the rear of the moving body;
a mixing member fixed to the discharge conveyor, rotating together with the shaft, extending into the soil receiving chamber, and having at least two ends diverging;
Tunnel drilling rig, characterized in that it comprises.

According to any one of claims 2 to 7,
Tunnel excavation apparatus, characterized in that the mixing member is formed to extend to a position spaced apart from the cutter head by 10% to 30% of the width of the soil receiving chamber.