KR102621289B1 - 트렌치 벽 커팅 장치 및 지반에 커팅 트렌치를 커팅하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 트렌치 벽 커팅 장치 및 2개 이상의 커터 모듈, 케이블을 통해 커터 모듈에 연결된 적어도 하나의 공급 장치로 구성된 트렌치 커터를 사용하여 커팅 트렌치를 커팅하는 방법에 관한 것이다. 제1 커터 모듈은 제2 커터 모듈이 제1 커터 모듈 상에 배치되기 전에 가이드 트렌치 내로 하강될 수 있다. 결과적으로, 커팅 트렌치는 제한된 높이의 위치에 생성될 수 있으며, 트렌치에서 커터는 커팅 트렌치가 생성되는 사이트의 높이보다 큰 가이드 높이를 갖는다.

Description

트렌치 벽 커팅 장치 및 지반에 커팅 트렌치를 커팅하는 방법

본 발명은 청구항 1에 따른 트렌치 벽 커팅 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 청구항 13에 따른 이러한 종류의 트렌치 벽 커팅 장치를 사용하여 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법에 관한 것이다.

지반에 트렌치를 생성하기 위해, 예를 들어 DE 10 2004 013 790 A에 개시된 바와 같이 트렌치 벽 커팅 장치를 제공하는 것이 알려져 있다. 이 과정에서 공지된 트렌치 커터가 수직으로 조정 가능한 방식으로 마스트(mast) 또는 지브(jib)에 배열된다. 캐리어 장치의 마스트 또는 지브는 일반적으로 높이가 15m에서 30m 이상이다. 마스트의 높이는 트렌치 커터의 높이에 의해 주로 결정된다.

이러한 종류의 트렌치 벽 커팅 장치를 사용하여 트렌치 또는 슬러리(slurry) 벽이 생성되며 최대 100m 이상의 깊이에 도달할 수 있다. 이러한 종류의 트렌치 또는 슬러리 벽은 예를 들어 굴착 구덩이를 지지하거나 지하수 장벽을 만드는 데 사용된다. 이러한 종류의 커터를 사용하여 광물 자원을 채굴하는 것도 가능하다.

어떤 경우에는 터널 또는 제한된 공간에서 구조물 내부 또는 가까이에 슬러리 벽을 생성해야 한다. 이를 위해서는 마스트가 크고 트렌치 커터가 큰 캐리어 장치는 사용될 수 없다.

EP 05 18 297 B1은 트렌치를 생성하기 위한 소형 트렌치 벽 커팅 장치를 개시한다. 이 트렌치 벽 커팅 장치는 트렌치 커터의 수직 길이보다 무시할 수 있을 정도로 높은 프레임과 지브가 있는 레일 장착 웨건(rail-mounted wagon)을 구비한다. 호이스트 케이블 및 연결 케이블용 케이블 드럼 및 공급 호스용 호스 릴은 지반과 가까운 지지 프레임에 장착된다. 트렌치 커터는 커팅 휠, 드라이브 및 펌프와 같은 필수 구성 요소로 제한되며 가이드 프레임은 작은 크기이다.

EP 3 208 384 B1은 또 다른 소형 트렌치 벽 커팅 장치를 개시한다. 이 장치에서 소형 트렌치 커터는 두 개의 인접한 캐리어 장치에 의해 형성된 요크(yoke) 아래에 이동 가능하게 장착된다. 두 개의 캐리어 장치는 피벗 조인트를 통해 상호 연결된다.

이러한 공지된 소형 트렌치 벽 커팅 장치에서 작동 높이는 트렌치 커터의 높이에 의해 실질적으로 제한된다. 동시에 커팅 휠, 드라이브, 펌프, 특히 가이드 프레임에 특정 공간이 필요하기 때문에 트렌치 커터를 마음대로 더 작게 만들 수 없다.

DE 60 2004 008 375 T2는 커팅 휠의 커터 톱니를 교체하기 위한 대기 시간이 단축될 수 있는 트렌치 커터를 개시한다. 이는 개별 커터 톱니가 아닌 커팅 프레임의 커팅 헤드를 일체형으로 교체함으로써 달성된다.

발명의 목적은 특히 협소한 공간에서도 효율적인 커팅이 가능한 트렌치 벽 커팅 장치 및 지반에서 트렌치를 커팅하는 방법을 개시하는 것이다.

이러한 목적은 먼저 청구항 1에 따른 트렌치 벽 커팅 장치에 의해 달성되고 두 번째로 청구항 13에 따른 방법에 의해 달성된다. 관련 종속항은 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따르면, 2개 이상의 커터 모듈로 구성된 트렌치 커터, 및 지반에 커팅 트렌치를 형성하기 위해 트렌치 커터를 수직 방향으로 매달고 이동시키는 지지 구조를 포함하는 트렌치 벽 커팅 장치가 제공된다. 지지구조는 커팅 트렌치가 생성될 작업 영역에 분할된 커터 모듈을 공급하도록 구성된 가이드 장치를 구비한다.

발명의 하나의 기본 아이디어는 트렌치 커터가 해제 가능하게 상호 연결된 적어도 2개의 커터 모듈로 분할되는 것으로 고려될 수 있다. 또한, 커팅 트렌치를 형성하기 위해 트렌치 커터를 수직 방향으로 매달아 이동시키는 지지 구조가 제공되며, 상기 지지 구조에는 분리된 커터 모듈을 공급하기 위한 가이드 장치가 추가로 구비된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 커팅 트렌치가 생성되는 작업 영역으로 작동을 위해 완전히 준비된 트렌치 커터를 더 이상 운송할 필요가 없다. 대신에, 본 발명에 따르면 트렌치 커터는 커터 모듈로 분할되어 작업 영역에 공급되고 트렌치 커터를 형성하기 위해 함께 모이지 않는다. 이를 위해, 대응하는 가이드 또는 이동 장치를 갖는 지지 구조가 형성된다. 지지 구조의 전체 높이는 바람직하게는 작동 준비가 되었을 때 트렌치 커터의 높이보다 작을 수 있다. 지지 구조는 커터 모듈의 높이와 같거나 높으면 된다.

따라서 원칙적으로 사용 가능한 작업 높이가 조립된 트렌치 커터의 높이보다 훨씬 작은 작업 위치에서도 커팅을 수행할 수 있다. 이것은 트렌치 커터가 결합되면, 하나 이상의 커터 모듈이 가이드 트렌치에 이미 도입될 수 있도록 작업 영역에서 예를 들어 1m 내지 4m의 깊이를 가질 수 있는 "가이드 트렌치"가 미리 만들어질 때 달성될 수 있다.

그러나, 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치는 터널이나 건물에서만 사용될 수 있는 것은 아니다. 5m 미만 또는 3m 미만의 매우 작은 전체 높이로 인해 트렌치 벽 커팅 장치는 전체적으로 시야 보호, 방진 및/또는 소음 차단을 위한 인클로저와 함께 제공되거나 인클로저로 둘러싸일 수 있다. 결과적으로 1 또는 2~3개의 표준 컨테이너에 전체 트렌치 벽 커팅 장치를 영구적으로 설치하는 것도 가능하다. 이는 특히 도시, 주거 지역, 공항 또는 기타 기반 시설 프로젝트, 건물 또는 기타 민감한 건설 현장 영역을 커팅할 때 유리할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 커팅 휠을 갖는 제1커터 모듈이 제공되고, 적어도 하나의 구동 유닛을 갖는 제2커터 모듈이 제공된다. 제1 커터 모듈은 메인 빔 상에 커팅 휠 및 커팅 휠의 베어링을 갖는 트렌치 커터의 하부를 구비할 수 있다. 제2 커터 모듈은 바람직하게는 펌프 장치를 위한 적어도 하나의 구동 유닛을 포함하며, 이는 특히 커팅된 지반 물질과 함께 서스펜션을 플러싱 및/또는 펌핑하도록 구성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이 구동 유닛 또는 다른 구동 유닛은 또한 커팅 휠을 위한 것일 수 있다. 컴팩트한 구성의 경우, 커팅 트렌치에서 커터를 안내하고 이동시키기 위한 가이드 요소가 제2 커터 모듈에도 배치될 수 있다. 특히, 트렌치 벽에 대해 트렌치 커터를 이동시키도록 작동 실린더에 의해 구현될 수 있는 연장 가능한 액츄에이터가 제공될 수 있다.

원칙적으로, 트렌치 커터는 다른 기능을 가질 수 있는 복수의 추가 커터 모듈로 구성될 수 있다. 특히 바람직하게는, 가이드 프레임을 갖는 적어도 하나의 추가 커터 모듈이 제공된다. 가이드 프레임은 커팅된 트렌치 벽을 따라 안내 및 접합을 위한 접합 요소를 갖는 스캐폴드(scaffold)와 같은 프레임의 형태로 순전히 패시브(passive)일 수 있다. 바람직하게는, 이들 판형 요소는 또한 커팅된 트렌치에서 상대적인 위치 변화를 야기하기 위해 접힐 수 있다. 원칙적으로, 가이드 프레임을 갖는 이러한 커터 모듈은 복수 개 배열될 수 있으며, 가이드 프레임의 높이가 증가함에 따라 커팅 트렌치에서 트렌치 커터의 안내 정확도 및 안내 안정성이 향상된다. 이러한 방식으로 전체 높이가 제한되어 있는 경우에도 최대 100m 이상의 큰 깊이를 갖는 커팅 트렌치를 높은 안내 정확도로 생성할 수 있다.

원칙적으로, 지지 장치는 적어도 하나의 커터 모듈, 바람직하게는 최상부 커터 모듈에 배열되며, 지지 장치에 의해 트렌치 커터가 호이스트(hoist) 케이블 또는 막대형 지지 장치를 통해 지지 구조에 유지된다.

본 발명에 따른 트렌치 커터를 효율적으로 작동시키기 위해, 변형에 따르면 지지 구조물이 적어도 하나의 가이드 레일을 갖는 것이 유리하며, 이를 따라 개별 커터 모듈이 커팅 트렌치에 대해 횡방향으로 이동 가능하도록 장착된다. 따라서 지지 구조는 트렌치 커터를 전진 방향으로 수직으로 이동시킬 뿐만 아니라 개별 커터 모듈을 이 전진 방향에 대해 횡방향으로 이동시키는 것을 가능하게 한다. 이를 통해 개별 커터 모듈의 효율적인 공급 및 제거와 신속한 조립 및 분해가 가능하다.

원칙적으로 적절한 베어링이 있으면 이동은 수동으로 이루어질 수 있다. 본 발명의 발전에 따르면, 이동 장치가 커터 모듈을 이동시키기 위한 드라이브를 갖는 것이 특히 편리하다. 이것은 예를 들어 랙을 따라 움직이는 피니언이 있는 모터일 수 있다. 케이블 윈치 또는 선형 작동 실린더 또는 다른 적절한 구동 장치를 갖는 보우덴(Bowden) 케이블 메커니즘이 또한 제공될 수 있다. 드라이브는 바람직하게는 전기적으로 또는 유압으로 작동될 수 있다.

커터 모듈은 기본적으로 가능한 한 빨리 해제 및 연결될 수 있는 적절한 방식으로 연결할 수 있다. 본 발명의 발전에 따르면, 커터 모듈이 트렌치 커터의 길이 방향 또는 커팅 방향으로 또는 이에 대한 횡방향으로 배향된 연결 표면을 갖는 것이 특히 유리하다. 그 결과 가능한 한 광범위한 연결 표면이 생성되고 개별 커터 모듈 간에 특히 견고한 연결이 가능하다.

특히 바람직하게는 이 경우 분리 가능한 연결 장치가 연결 표면에 배열된다. 이때 연결 장치는 커터 모듈을 견고하고 확실하게 결합하기 위한 기계적 연결 장치이다. 또한, 연결 장치는 예를 들어 전력 및 데이터 전송을 위해 공급 호스 및 케이블을 연결하기 위한 장치를 포함할 수도 있다. 원칙적으로 빠른 연결 장치도 제공될 수 있다. 이들은 수동으로 또는 작동 실린더와 같은 적절하게 구동되는 최종 작동 요소에 의해 적어도 부분적으로 작동될 수 있다. 그러나 바람직하게는 공급 유닛과 커터 모듈 사이의 케이블은 분리되지 않으므로 커터를 조립할 때 다시 연결할 필요가 없다. 특히, 각 커터 모듈에는 직접 케이블 연결이 있는 자체 공급 장치를 할당할 수 있다.

원칙적으로 지지 구조는 강철 빔으로 전체적으로 조밀하게 구성될 수 있으며, 이 경우 지지 구조는 작업 영역에만 배치된다. 트렌치 벽 커팅 장치는 지지 구조가 인접한 커팅 트렌치가 만들어지는 작업 영역을 따라 연장될 때 특히 효율적으로 작동될 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 커팅 트렌치가 생성되면 트렌치 커터는 개별 커터 모듈을 분해하여 지지 구조를 따라 이동할 수 있으며 작업 영역에서 두 번째 또는 추가 커팅 트렌치를 생성하기 위해 트렌치 커터로 재조립할 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어 트렌치 또는 슬러리 벽에 대해 바람직한 바와 같이 연속적인 커팅 트렌치가 효율적으로 생성될 수 있다.

상기 지지 구조는 원칙적으로 지지 요소와 별도로 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 유리한 변형에서, 상기 지지 구조는 이동 가능할 수 있다. 지지 구조는 호이스트에 의해 또는 지지 구조의 일부일 수도 있는 보행 기구와 같은 이동 장치에 의해 전체적으로 또는 부분적으로 이동할 수 있다. 이러한 종류의 이동식 지지 구조에 의해, 복수의 개별 인접 트렌치로부터 생성된 비교적 긴 커팅 트렌치를 생성하는 것이 가능하다.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에서, 트렌치 커터를 수직으로 이동시키기 위한 적어도 하나의 리프팅 유닛이 지지 구조 상에 배열된다. 리프팅 유닛은 바람직하게는 호이스트 케이블을 갖는 윈치 장치의 형태 또는 텔레스코픽 로드 어셈블리(telescopic rod assembly)의 형태이다. 리프팅 장치에는 해당 리프팅 드라이브(예: 회전 드라이브)가 있다. 이것은 전기적으로 또는 유압으로 작동될 수 있다. 리프팅 장치 자체는 쉽게 분리되고 이동할 수 있는 모듈로 모듈 방식으로 지지 구조에 장착될 수 있다. 적어도 하나의 대응하는 굴절 롤러에 의해, 예를 들어 호이스트 케이블은 지지 구조의 상부 영역을 따라 리프팅 유닛의 윈치 배열체로부터 트렌치 커터로 안내되고 거기에 해제 가능하게 연결될 수 있다. 적어도 하나의 굴절 롤러는 지지 구조에 이동 가능하게 장착된 롤러 슬라이드(roller slide)에 회전 가능하게 장착될 수 있다.

또한, 본 발명의 발전에 따르면, 적어도 하나의 호스 릴 및/또는 케이블 릴을 갖는 적어도 하나의 공급 유닛이 지지 구조 상에 배열되는 것이 바람직하다. 하나 이상의 공급 유닛은 마찬가지로 쉽게 분리되고 이동 가능한 모듈로서 지지 구조에 장착될 수 있다. 호스는 트렌치 커터로 또는 트렌치 커터로부터 서스펜션 또는 유압 유체를 공급 및 제거하도록 구성할 수 있다. 케이블 릴의 케이블은 전력, 유압 유체를 전송하거나 데이터 케이블 형태로 구성할 수 있다. 리프팅 유닛과 공급 유닛은 또한 하나의 모듈 또는 하나의 유닛에 함께 형성될 수 있다.

지지 구조는 원칙적으로 어떠한 구성으로도 형성될 수 있다. 지지 구조에는 적어도 하나의 가이드 레일이 지반에서 떨어져 유지되는 수직 지주가 있는 것이 바람직합니다. 이러한 방식으로 커터 모듈은 하나 이상의 평행 가이드 레일을 따라 지지 구조를 따라 안정적으로 이동되고 작업 현장에서 조립될 수 있다. 개별 커터 모듈은 리프팅 유닛, 특히 호이스트 케이블을 부착하기 위한 유지 지점을 가질 수 있어 개별 커터 모듈이 가이드 트렌치 내로 또는 커팅 트렌치 밖으로 들어 올려 진 다음 지지 구조를 따라 이동될 수 있다.

본 발명은 또한 실질적으로 동일한 높이를 갖는 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 트렌치 커터에 관한 것이다. 트렌치 커터는 전술한 트렌치 벽 커팅 장치에 바람직하게 사용될 수 있다. 그러나, 트렌치 커터는 특히 전술한 지지 구조와 독립적으로 사용될 수 있고, 예를 들어 종래의 캐리어 장치에도 사용될 수 있다. 동일한 높이와 기본적으로 동일한 단면을 갖는 개별 커터 모듈의 구성은 개별 모듈의 우수하고 균일한 운송성을 보장한다.

특히 바람직하게는, 커터 모듈의 높이는 커팅 휠의 직경의 두 배보다 크지 않다. 트렌치 커터에서 커팅 휠의 직경은 일반적으로 0.5m에서 2.5m 사이이다. 따라서 커터 모듈의 가능한 높이는 0.5m에서 5m 사이이다. 동시에 개별 커터 모듈의 높이 차이는 20% 이하, 특히 10% 이하이다.

본 발명의 발전에 따르면, 커터 모듈의 높이가 3m 이하일 때 특히 우수한 운반성이 달성된다. 결과적으로, 운송을 위해 커터 모듈은 도로 운송에 쉽게 적합한 표준 컨테이너 또는 적어도 "하이 큐브(high-cube)" 컨테이너에 수용될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 커터 모듈의 컴팩트한 높이는 터널, 지하실 또는 다른 제한된 공간에서의 사용을 가능하게 한다. 또한, 하나 이상의 표준 또는 하이 큐브 컨테이너가 트렌치 커터 사용을 위한 인클로저 또는 하우징으로 제공될 수 있다.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 기계적으로 해제 가능하게 상호 연결된 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 트렌치 커터가 제공되며, 제1 커터 모듈은 커팅 휠을 갖고 제2 커터 모듈과 독립적으로 전원 공급을 위한 제1 공급 유닛에 직접 연결된다. 본 발명에 따른 이 트렌치 커터는 또한 전술한 트렌치 벽 커팅 장치와 조합하여, 또는 커터 모듈이 실질적으로 동일한 높이를 갖는 전술한 트렌치 커터의 개발로서 제공될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 본 발명에 따른 이러한 트렌치 커터는 이들로부터 독립적이다. 본 발명에 따른 트렌치 커터의 중요한 이점은 적어도 2개의 커터 모듈 사이에 케이블 연결을 설정할 필요 없이 적어도 2개의 커터 모듈이 기계적으로 함께 조립될 필요가 있다는 점이다. 대신, 커팅 휠을 갖는 제1 커터 모듈은 제1 공급 유닛으로부터 제1 커팅 모듈로 직접 연결되는 공급 케이블에 의해 제1 공급 유닛에 직접 연결된다. 원칙적으로, 적어도 하나의 추가 커터 모듈은 전원 공급 장치가 없을 수 있다. 이 경우 추가 커터 모듈은 예를 들어 패시브 가이드 프레임(passive guide frame)으로 사용된다.

본 발명에 따른 트렌치 커터의 바람직한 개발에서, 적어도 하나의 제2 커터 모듈은 또한 독립 공급 유닛에 연결된다. 이것은 예를 들어 트렌치에서 트렌치 커터를 제어하기 위한 액추에이터를 작동하기 위해 제공될 수 있다. 제1 공급 유닛으로부터 제1 커터 모듈로 및 제2 공급 유닛으로부터 제2 커터 모듈로의 각각의 공급 케이블은 각각의 경우에 트렌치 커터의 대향하는 좁은 측면 상에 배열될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 특히 가이드 장치를 갖는 지지 구조물이 배열되는, 전술한 트렌치 벽 커팅 장치 또는 트렌치 커터 중 하나를 사용하여 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법이 제공되며, 트렌치 커터는 지지 구조물에 배치되고 수직 방향으로 지반으로 하강되고, 지반 물질은 작업 영역에서 커팅되어 커팅 트렌치를 형성하고, 트렌치 커터는 공급되는 2개 이상의 커터 모듈로 구성된다. 가이드 장치에 의해 서로 분리되고 트렌치 커터를 형성하기 위해 작업 영역에서 서로 연결되는 방식으로 작업 영역에 연결된다. 이 방법을 사용하면 이를 위해 만들어진 "마이크로 터널(microtunnel)" 아래에 있는 광물 자원도 채굴할 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 전술한 이점이 달성될 수 있다. 원칙적으로 트렌치 커터는 생성된 커팅 트렌치 밖으로 후퇴되어 분해될 수 있다.

본 발명의 방법의 특히 유리한 변형에서, 적어도 2개의 인접한 커팅 트렌치가 생성되고, 여기서 제1 커팅 트렌치가 생성되면, 트렌치 커터는 커터 모듈을 분리하는 동안 제1 커팅 트렌치 밖으로 후퇴되고, 추가 커팅 트렌치를 형성하기 위해 커터 모듈은 가이드 장치를 따라 이동하고 트렌치 커터를 형성하기 위해 다시 연결되며, 그 다음 지반 물질을 커팅하면서 땅으로 내려간다. 이 방법을 사용하면 제한된 공간에서도 우수한 커터 안내와 비교적 큰 커팅 깊이를 달성하면서 복수의 커팅 트렌치를 효율적으로 생성할 수 있다. 본 발명의 의미 내에서, 인접한 커팅 트렌치는 서로 직접 인접할 필요는 없다. 예를 들어, 그들은 또한 튜브 드로잉 공정에서 트렌치 벽을 생성할 때 1차 및 2차 커팅 트렌치일 수 있다. 개별 방법 단계는 어떤 방식으로든 반복될 수 있으며, 이 경우 지지 구조는 가이드 장치를 사용하여 작업 영역을 따라 작업 진행 양만큼 이동하거나 이동해야 할 수 있다.

본 발명의 발전에 따르면, 지반에 트렌치 벽을 형성하기 위해, 적어도 하나의 커팅 트렌치는 세팅 가능한 서스펜션(settable suspension)으로 채워지고, 이는 트렌치 벽을 형성하도록 경화된다. 트렌치는 "단상(single-phase)" 방법으로 커팅하는 동안 또는 궁극적으로 "2상(two-phase)" 방법에서 지지 서스펜션을 경화 가능한 서스펜션으로 교체함으로써 초기에 경화 가능한 서스펜션으로 포팅할 수 있다.

경화성 현탁액을 생성하기 위해 커팅된 지반 물질의 적어도 일부가 사용될 수 있으며, 이는 경화성 현탁액을 형성하기 위해 트렌치에서 직접 또는 커팅 트렌치 외부의 준비 시스템에서 경화성 액체와 혼합된다.

도 1은 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 트렌치 벽 커팅 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2의 트렌치 벽 커팅 장치의 측면도이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 평면도이다.
도 5는 도 1에 따른 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 지지 구조의 사시도이다.
도 6은 도 1의 트렌치 벽 커팅 장치의 제1 커터 모듈의 확대 사시도이다.
도 7은 도 1의 트렌치 벽 커팅 장치의 제2 커터 모듈의 확대 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치용 시프트 슬라이드의 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치용 호스 릴을 포함하는 공급 유닛의 사시도이다.
도 10은 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치용 케이블 릴을 포함하는 다른 공급 유닛의 사시도이다.
도 11은 사용 중 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 정면도이다.
도 12는 도 11의 트렌치 벽 커팅 장치의 측면에서 본 개략적인 단면도이다.
도 13은 도 11의 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치의 정면도로서, 트렌치 커터가 결합된 상태이다.
도 14는 도 13의 트렌치 벽 커팅 장치의 측면도이다.
도 15는 커팅 공정의 시작 시 도 11 내지 도 14의 트렌치 벽 커팅 장치의 정면도이다.
도 16은 도 15의 트렌치 벽 커팅 장치의 측면도이다.

본 발명은 도면에 개략적으로 도시된 바람직한 실시 예에 기초하여 다음에서 더 상세히 설명된다.

도 1 내지 도 4는 대략 원형 터널 단면을 갖는 터널에 설치하도록 구성된 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치(10)의 다양한 도면이다. 도 1 내지 도 4에 따른 트렌치 벽 커팅 장치(10)는 본 발명에 따른 커팅 방법이 수행되기 전에 정지 위치 또는 시작 위치에 있는 것으로 도시되어 있다.

트렌치 벽 커팅 장치(10)는 비계형(scaffold-like) 지지 구조(20)를 가지며, 이는 또한 도 5에 더욱 상세하게 도시되어 있다. 지지 구조(20)는 길이방향 빔 및 크로스빔(crossbeam)으로 구성된 격자형 바닥 지지면(21)을 포함한다. 또한, 바닥 지지면(21)의 복수의 수직 지지대(22)에 의해 지지되는 유사한 격자형 또는 사다리형 천장 영역(23)이 제공된다. 바닥 지지면(21)과 천장 영역(23) 모두의 길이방향 빔은 이동 장치(26)의 가이드 레일(25)을 형성할 수 있다. 수직 지지대(22)는 쌍으로 배치되고, 각각은 크로스빔 영역에서 바닥 지지면(21)과 천장 영역(23)을 연결하며, 서로로부터 실질적으로 균일한 거리에 배열될 수 있다. 이에 대한 예외는 지지 구조(20)의 중간 영역에서 트렌치 커터를 조립 및 분해하기 위한 커팅부(28)일 수 있다. 수직 지지대(22)가 서로부터 더 먼 거리에 있는 이 커팅부(28)에서, 트렌치 커터용 바닥 통로(29)가 바닥 지지면(21)에 형성된다. 원칙적으로, 이러한 종류의 바닥 통로(29)는 모든 쌍의 수직 지지대(22) 사이에 제공될 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1커터 모듈(40)은 휴지 또는 시작 상태에 있을 때 커팅부(28)에 배치된다. 제1커터 모듈(40)은 커팅 휠(42)이 배열된 메인 프레임(44)을 갖는다. 메인 프레임(44)에 의해, 제1커터 모듈(40)은 지지 구조(20)의 길이 방향으로 상부 가이드 레일(25)을 따라 이동 가능하도록 장착된다.

제1커터 모듈(40)의 옆쪽에도 유사하게, 가이드 프레임(54)을 갖는 제2커터 모듈(50)이, 이동 장치(26)의 상부 가이드 레일(25)을 따라 이동 가능하게 장착된다. 구동유닛(52)을 구비한 제2커터 모듈(50)이 2개의 케이블(64)에 현가된다. 여기서 케이블(64)은 리프팅 유닛(60)의 윈치(winch)(62)에 의해 상부 천장 영역(23)을 따라 이동 슬라이드(27)까지 안내되고, 이동 슬라이드(27)는 굴절 롤러에 의해 케이블(64)을 제2커터 모듈(50)까지 안내하고 거기에 그들을 해제가능하게 고정한다. 트렌치 커터를 상승 및 하강시키기 위한 리프팅 기능 외에, 케이블(64)은 또한 상부 가이드 레일(25)을 따라 적어도 제2커터 모듈(50)을 길이 방향으로 이동시키기 위한 이동 장치(26)의 일부일 수 있다.

도 1 내지 도 4에 따른 트렌치 벽 커팅 장치(10)에서, 커팅부(28)에 대하여 지지 구조(20)의 좌측에, 복수의 케이블(84)을 위한 회전 가능한 케이블 릴(82)을 갖는 제1공급 유닛(80)이 제1 지지 슬라이드(86)에 이동 가능하게 장착된다. 케이블(84)은 데이터 케이블로서 전력용으로 구성되거나 커팅 휠(42)을 갖는 제1커터 모듈(40)에 유압 에너지 또는 압축 공기를 공급하기 위해 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 제1 지지 슬라이드(86)는 길이 방향으로 이동 가능하고, 천정 영역(23)의 가이드 레일(25)과 바닥 지지면(21)의 가이드 레일(25)에 장착된다. 제1 공급 유닛(80)은 제1 커터 모듈(40)에 직접 연결된다.

우측에는 제2 지지 슬라이드(76)에 회전 가능하게 장착되는 호스 릴(72)과 케이블 릴(73)을 갖는 제2공급 유닛(70)이 있다. 제2 지지 슬라이드(76)에는 윈치(62)의 2개의 윈치 드럼이 회전 가능하게 장착되며, 길이 방향으로 이동되어 상부 천장 영역(23)의 가이드 레일(25)에 장착될 수 있다. 제2 공급 유닛(70)은 제2 커터 모듈(50)을 직접 공급하는 데 사용된다.

도 1 내지 도 4는 호스 릴(72)의 호스 라인(74)을 도시한다. 호스 라인(74)은 지지 유체와 함께 커팅된 지반 재료를 제거하도록 구성될 수 있다. 케이블 릴(73) 상의 추가 케이블(75)은 제어 또는 측정 신호를 위한 또는 유압 유체를 공급 또는 제거하기 위한 전기 케이블의 형태일 수 있다. 상기 전달물질은 평소와 같이 케이블 및 호스에 의해 지지 구조(20)에 공급 및 제거되며, 이는 명확성을 위해 도시되지 않았다.

도 6은 제1 커터 모듈(40)을 보다 상세히 도시한다. 두 쌍의 커팅 휠(42)은 단면이 대략 U자형인 메인 프레임(44)에 회전 가능하게 장착된다. 두 개의 커팅휠(42) 각각은 메인 프레임(44)의 하부에 부착된 중앙 커팅판(43)에 회전 가능하게 장착된다. 일반적으로 알려진 바와 같이 커팅 휠(42)의 외부에는 지반을 굴착하기 위한 굴착 톱니가 제공된다.

중앙을 향해 반대 방향으로 회전하는 두 쌍의 커팅 휠(42) 사이에는 커팅된 연마재를 주변 지지체 또는 커팅 유체와 함께 흡입하기 위한 흡입 노즐(45)이 있다. 커팅 드라이브(46)는 커팅 휠(42)의 각 쌍에 대해 메인 프레임(44)에 부착된다. 원칙적으로 드라이브는 커팅 휠(42)에 통합될 수도 있다. 또한, 수직 및 수평 표면이 메인 프레임(44)에 제공되고 제1 연결 표면(48)에는 볼트 연결을 위한 관통 구멍(49)을 제공하는 것이 가능하다. 소켓(41)은 도 10과 관련하여 더 상세히 설명되는 바와 같이 제1 공급 유닛(80)에 연결하기 위해 사용된다.

도 7에 따르면, 상자형 가이드 프레임(54)으로 구성된 제2 커터 모듈(50)이 도시되어 있다. 단면에서, 가이드 프레임(54)은 트렌치 커터가 커팅 트렌치에서 가이드 프레임(54) 자체에 의해 안내되도록 제1커터 모듈(40)의 커팅 단면과 어느 정도 상응한다. 일반적으로 알려진 바와 같이, 유압 실린더에 의해 접힐 수 있는 판형 액츄에이터(56)는 임의의 위치 수정을 위해 제공되며, 상기 액츄에이터는 커팅 트렌치의 벽과 관련하여 어느 정도의 위치 조정을 가능하게 한다.

제2 연결면(58)은 가이드 프레임(54)에 제공되어 제1커터 모듈(40) 상의 제1 연결면(48)과 정밀한 연결을 가능하게 한다. 가이드 프레임(54) 내에는 펌프 장치 형태의 구동 유닛(52)이 부착된다. 가이드 프레임(54)의 상부에는 호이스트 케이블(hoist cable)을 부착하기 위해 중간 영역에 유지 장치(55)가 제공된다.

제1 커터 모듈(40)과 제2 커터 모듈(50)은 기계적으로 연결될 수 있다.

도 8은 상술한 이동 슬라이드(27)를 보다 상세하게 도시한다. 이는 슬라이드 프레임(34)을 가지며, 그 외측에 4개의 가이드 롤러(35)가 회전 가능하게 장착된다. 가이드 롤러(35)에 의해, 이동 슬라이드(27)는 가이드 장치(24)의 가이드 레일(25) 위 또는 내에서 지지 구조(20) 상에서 선형적으로 안내된다.

가이드 롤러(35)는 각각 대향 쌍으로 배열되고, 2개의 쌍 사이에 갭이 형성되며, 제2커터 모듈(50)을 지지하여 전체로서 트렌치 커터를 지지하기 위한 케이블(64)을 위해 2개의 측방향으로 대향하는 굴절 롤러(36)가 배열된다. 굴절 롤러(36)에 의해, 윈치(62)로부터 대략 수평으로 안내된 케이블(64)은 수직 하향으로 굴절된다. 제2공급 유닛(70)으로부터 호스 라인(74) 및 케이블(75)을 굴절시키기 위해, 곡선, 예를 들어 사분면 형상의 호스 가이드(37)가 슬라이드 프레임(34)에 배열된다. 이러한 호스 가이드(37)에 의해 수평으로 공급된 호스 라인(74)과 케이블(75)은 트렌치 커터를 향해 수직 방향으로 굴절된다.

도 9는 전술한 제2공급 유닛(70)을 보다 구체적으로 도시한 것이다. 이는 제2지지 슬라이드(76)를 구비하며, 제2지지슬라이드(76)에는 유체용 대형호스라인(74)을 위한 호스 릴(72)과 2개의 유압 호스(75)와 2개의 전기 케이블(75)를 위한 케이블 릴(73)이 회전가능하게 장착된다. 또한, 제2 지지 슬라이드(76)의 후방 영역에는 서로 평행하게 주행하는 2개의 케이블(64)용 윈치(62)의 윈치 드럼이 회전 가능하게 장착된다. 롤러(35)는 균일하게 분포된 방식으로 배열되고 회전 가능하게 장착된다. 제2공급 유닛(70)은 가이드 롤러(35)에 의해 가이드 레일(25)을 따라 길이 방향으로 이동 가능하도록 지지 구조(20)의 천장 영역(23)에 장착된다.

도 10에 따른 제1공급 유닛(80)은 유사하게 구성된다. 이것은 케이블 릴(82)이 회전 가능하게 장착되는 제1지지 슬라이드(86)를 포함한다. 각각의 측면에서, 제1지지 슬라이드(86)에는 지지 구조(20)의 천장 영역(23)에 있는 가이드 레일(25)을 따라 선형으로 안내되는 3개의 상부 가이드 롤러(35)가 제공된다. 또한, 2개의 측면 접촉 롤러(38)는 제1 지지 슬라이드(86)의 하부 영역에 회전 가능하게 장착되고, 상기 접촉 롤러는 가이드 레일(25)을 따라 바닥 지지면(21)에 놓여지고 이를 선형으로 안내된다.

제1지지 슬라이드(86)의 단부면에, 사분면 형상의 만곡된 굴절 가이드(88)가 배열되며, 이에 의해 케이블 릴(82)로부터의 케이블은 트렌치 커터를 향해 수평에서 수직으로 굴절될 수 있다.

잠금 장치(89)는 예를 들어, 제1커터 모듈(40)의 소켓(41)(도 6 참조)에 삽입되어, 예를 들어 유압 실린더를 통해 수평으로 연장되어, 제1커터 모듈(40)에 연결하는 데 사용된다. 하나 또는 두 개의 유압 실린더를 포함할 수 있는 리프팅 장치(90)에 의해, 제1커터 모듈(40)은 가이드 트렌치 내로 하강될 수 있고 트렌치가 완성되면 가이드 트렌치로부터 다시 리프팅될 수 있다.

제한된 공간에서 커팅 트렌치를 커팅하기 위한 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치(10)의 사용 및 본 발명에 따른 방법의 수행이 도 11 내지 16과 관련하여 더 상세히 설명된다.

도 11은 도 12에 따른 부분 단면도에서 원형 터널 단면을 갖는 지반의 터널 튜브(5)에서 본 발명에 따른 트렌치 벽 커팅 장치(10)의 배열을 도시한다. 트렌치 벽 커팅 장치(10)가 터널 튜브(5) 내로 도입되기 전에, 일반적으로 알려진 바와 같이 견고한 가이드 벽(7)을 갖는 가이드 트렌치(6)가 터널 튜브(5)의 바닥에 생성된다. 가이드 벽(7)은 콘크리트 또는 강철로 만들어진 삽입된 안내 요소에 의해 구체화되거나 형성될 수 있다. 가이드 트렌치(6)는 1m와 5m 사이의 깊이를 가질 수 있고 일반적으로 알려진 바와 같이 예를 들어 굴착기 또는 블레이드 커터에 의해 생성된다. 가이드 트렌치(6)는 일반적으로 알려진 바와 같이 가이드 벽(7)을 따라 트렌치 커터의 초기 안내를 위해 사용된다. 본 발명에 따른 방법의 경우, 가이드 트렌치는 후술하는 바와 같이 제1커터 모듈(40)을 제2커터 모듈(50)에 조립 및 연결하기 위한 조립 공간으로 추가로 사용된다.

터널 튜브(5)에 도입된 트렌치 벽 커팅장치는 전술한 트렌치 커팅장치(10)에 해당하며, 제1커터모듈(40), 제2커터모듈(50), 제1공급 유닛(80) 및 제2공급 유닛(70)은 선형으로 이동 가능한 방식으로 안내되고 유지된다. 지지 구조(20)는 터널 튜브(5)에 적용되고, 바닥 지지면(21)은 터널 튜브(5)의 바닥에 지지되고 지지 구조(20)의 천장 영역(23)은 터널 튜브(5)의 천장에 지지된다. 트렌치 벽 커팅 장치(10)가 천장이 아닌 바닥에만 지지되도록 하는 것도 가능하다. 터널 튜브(5)는 대략 2m 내지 6m의 직경을 가질 수 있다. 따라서 터널 단면이 크면 트렌치 벽 커팅 장치(10)의 측면 브레이싱(지지)도 생각할 수 있으며, 이는 측면 간극을 제한하지 않고 예를 들어 운송 경로로 사용될 수 있다.

도 13에 따른 제1 방법 단계에서, 커팅 휠(42)을 갖는 제1커터 모듈(40)은 잠금 장치(89)에 의해 제1공급 유닛(80)에 연결되고, 이어서 리프팅 장치(90)에 의해 미리 만들어진 가이드 트렌치(6) 내로 적어도 부분적으로 하강되고, 제2커터 모듈(50)은 제1커터 모듈(40)에 의해 지지 구조(20)를 따라 이동될 수 있다. 따라서 제2공급 유닛(70)은 제2커터 모듈(50)과 함께 이동되어 상기 모듈을 추적(track)할 수 있다. 도 13 및 도 14에 따른 이 위치에서, 제1커터 모듈(40)은 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 작동 가능한 트렌치 커터(30)를 형성하기 위해 제2 커터 모듈(50)과 함께 조립되고 연결될 수 있다.

2개의 커터 모듈(40, 50) 사이의 기계적 연결이 설정되면, 잠금 장치(89)에 의해 제1커터 모듈(40)과 제1공급 유닛(80) 사이의 잠금이 해제될 수 있다. 다음으로, 커팅 휠(42)을 회전시키면서 호이스트 케이블(64)에 의해 트렌치 커터(30)를 지반으로 하강시키고, 지반물질이 커팅 트렌치를 형성하도록 배출될 수 있다. 원칙적으로, 제2공급 유닛(70)으로부터의 호스 라인(74)과 케이블(75)은 트렌치 커터(30)에 연결될 수도 있는 반면에, 제1공급 유닛(80)으로부터의 케이블(84)은 영구적으로 연결된다. 다만, 제1공급 유닛(80)과 제1커터 모듈(40) 사이의 케이블과 제2공급 유닛(70)과 제2커터 모듈 사이의 케이블은 각각 영구적으로 연결되어 셋업 시 다시 연결할 필요가 없도록 하는 것이 바람직하다. 커팅된 지반(그라운드) 물질은 펌프 장치 형태의 구동 유닛(52)에 의해 흡입 노즐(45)을 통해 펌핑될 수 있으며, 그런 다음 호스 라인(74)에 의해 커팅 트렌치 밖으로 나와서 터널 튜브(5)로 운반될 수 있고, 거기에서 터널 튜브(5)의 외부로 운반될 수 있다.

원하는 최종 깊이에 도달하면, 트렌치 커터(30)는 다시 위쪽으로 수축되고 반대 방식으로 분해될 수 있다. 지지 구조(20)를 갖는 트렌치 벽 커팅 장치(10)가 전체적으로 또는 지지 구조(20)를 따라 커터 모듈(40, 50)을 선형으로 이동시킴으로써 새로운 작업 영역으로 재배치되면, 트렌치 커터(30)를 재조립하여 트렌치를 다시 커팅하기 위해 조립 단계가 반복될 수 있다.

지지 구조(20)는 상기 예시적인 실시예에서와 같이 하나의 부품으로 구성될 수 있을 뿐만 아니라, 서로 이격되거나 피봇 조인트에 의해 상호 연결된 복수의 구성요소로 구성된 다중 부품일 수도 있다. 트렌치 커터(30)를 제어하기 위해, 바람직하게는 지지 구조(20) 상에 또는 트렌치 커터(30) 자체의 영역에 제어 스탠드(control stand)가 제공될 수 있다. 원칙적으로, 트렌치 커터(30)는 또한 트렌치 커터(30) 상에 직접 흡입 장치 없이 형성될 수 있다. 이 경우, 대응하는 흡입 장치가 지지 구조(20)의 영역에 배열될 수 있다. 특히 펌프는 커팅 휠(42)을 갖는 제1커터 모듈(40) 또는 커팅 휠(42) 바로 위의 제2커터 모듈(50)에 제공될 수 있다.

Claims (14)

1. 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되고 커팅 휠을 포함하는 트렌치 커터, 및 지반에 커팅 트렌치를 형성하기 위해 상기 트렌치 커터를 현가하여 수직 방향으로 이동시키는 지지 구조를 포함하는 트렌치 벽 커팅 장치에 있어서,
   상기 지지 구조는 커팅 트렌치가 생성될 작업 영역에 분할된 커터 모듈을 공급하도록 구성된 가이드 장치를 가지며, 상기 분할된 커터 모듈은 작업 영역에서 조립되어 상기 트렌치 커터를 형성할 수 있고,
   상기 지지 구조는 적어도 하나의 가이드 레일을 포함하며, 상기 가이드 레일을 따라 개별 커터 모듈이 커팅 트렌치에 가로로 이동 가능하도록 장착되는 트렌치 벽 커팅 장치.
2. 제1항에 있어서,
   커팅 휠을 갖는 제1 커터 모듈이 마련되고, 적어도 하나의 구동 유닛 및/또는 가이드 프레임을 갖는 제2 커터 모듈이 마련되는 트렌치 벽 커팅 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제2커터 모듈에는 상기 구동 유닛에 의해 구동 가능한 펌프가 구비되는 트렌치 벽 커팅 장치.
4. 제1항에 있어서,
   가이드 프레임을 포함하는 적어도 하나의 추가 커터 모듈이 제공되는 트렌치 벽 커팅 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 커터 모듈을 이동시키기 위한 드라이브를 갖는 이동 장치가 제공되는 트렌치 벽 커팅 장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 커터 모듈은 해제 가능한 연결 장치가 배열되는 연결 표면을 갖는 트렌치 벽 커팅 장치.
7. 제1항에 있어서,
   상기 지지 구조는 인접한 커팅 트렌치가 만들어지는 작업 영역을 따라 연장되는 트렌치 벽 커팅 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 트렌치 커터를 수직으로 이동시키기 위한 적어도 하나의 리프팅 유닛이 상기 지지 구조 상에 배치되는 트렌치 벽 커팅 장치.
9. 제1항에 있어서,
   적어도 하나의 호스 릴 및/또는 케이블 릴을 갖는 적어도 하나의 공급 유닛이 상기 지지 구조 상에 배열되는 트렌치 벽 커팅 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 커터는 동일한 높이를 갖는 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되는 트렌치 벽 커팅 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 트렌치 커터는 해제 가능하게 기계적으로 상호 연결된 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되고, 커팅 휠을 갖는 제1 커터 모듈은, 제2 커터 모듈과 독립적으로, 전원 공급을 위한 제1 공급 유닛에 직접 연결되는 트렌치 벽 커팅 장치.
12. 제1항에 따른 트렌치 벽 커팅 장치를 사용하여 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법으로서,
    가이드 장치를 갖는 지지 구조가 배치되고,
    커팅 휠을 구비한 트렌치 커터가 상기 지지 구조 상에 배치되어 수직 방향으로 지반으로 하강되고, 지반 물질이 작업 영역에서 커팅되어 커팅 트렌치를 형성하고,
    상기 트렌치 커터는 상기 가이드 장치에 의해 서로 분리된 방식으로 작업 영역에 공급되고 상기 트렌치 커터를 형성하기 위해 작업 영역에서 서로 연결되는 적어도 2개의 커터 모듈로 구성되고,
    상기 지지 구조는 적어도 하나의 가이드 레일을 포함하며, 상기 가이드 레일을 따라서 커팅 트렌치에 가로로 이동 가능하도록 개별 커터 모듈이 장착되는 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법.
13. 제12항에 있어서,
    적어도 2개의 인접한 커팅 트렌치가 생성되고, 일단 제1 커팅 트렌치가 생성되면, 상기 트렌치 커터는 커터 모듈을 분리하는 동안 제1 커팅 트렌치 밖으로 후퇴되고,
    추가 커팅 트렌치를 형성하기 위해 상기 커터 모듈은 상기 가이드 장치를 따라 이동되어 상기 트렌치 커터를 형성하기 위해 재연결되고, 그 다음 지반 물질을 커팅하면서 지반으로 하강하는 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법.
14. 제12항에 있어서,
    지반에 트렌치 벽을 형성하기 위해, 적어도 하나의 커팅 트렌치는 트렌치 벽을 형성하기 위해 경화하는 세터블 서스펜션(settable suspension)으로 채워지는 지반에서 커팅 트렌치를 커팅하는 방법.