KR20000031350A - 곡선터널 굴착용 추진관의 하중분산 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 곡선형 터널 굴착용 추진관의 하중 분산장치에 관한 것으로, 곡선형 터널을 굴착할 때 곡선부를 따라 연속적으로 배열되는 추진관에 있어서, 추진관과 추진관 사이의 틈새 공간에 하중분산(지지)장치를 삽착시켜 굴착에 따른 곡선부에 놓인 추진관과 추진관 사이 연결부 단면에도 동일한 크기의 추진하중이 작용되도록 하여 추진관의 일부분에 작용하는 집중하중에 의해 추진관이 파손되는 것을 방지하여 굴착작업을 원할히 할 수 있게 하는 장치이다.

Description

곡선터널 굴착용 추진관의 하중분산 장치

본 발명은 곡선터널 굴착시 사용되는 추진관의 하중분산장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡선형 터널 굴착시, 특히 마이크로 실드공법이나 세미실드 및 이와 유사한 공법을 사용하여 터널을 굴착할 경우, 추진관과 추진관 사이의 곡률로 인해 추진관의 하측단에 집중하중이 작용함에 따른 추진관의 파손을 방지하고, 설계된 곡률반경의 터널을 용이하게 굴착할 수 있도록 하는 굴착용 추진관에 작용하는 하중 분산장치에 관한 것이다.

일반적으로 곡선형 터널을 형성할 경우, 굴진기로 굴착한 후 형성된 터널부에는 직선형의 추진관을 연속적으로 배열하게 된다. 따라서 곡률을 이루는 터널에 있어 다수개의 직선형으로 된 추진관을 연결하면 그 사이에 틈이 발생하게 되는데, 종래에는 상기 추진관 사이의 틈에 나무조각 등으로 채웠다. 그리고 굴진작업을 일정기간 진행하다가 다시 굴진부위가 직선부에 이르게 되면 상기 삽입된 나무조각을 제거하는 원시적인 방법을 사용하였다.

도 1 과 도 2 는 곡선형 터널을 굴착할 시 곡선부를 따라 배열되는 추진관의 설치상태를 도시한 도면이다.

상기 도면을 참조하면, 곡선구간이 존재하는 터널을 굴착할 때 곡선부에 설치된 추진관(3a)과 추진관(3b)의 상측에는 틈(A', B')이 생기게 되는 데, 이 경우 추진관의 하측면에는 집중하중이 작용하게 된다. 즉 두 개의 추진관(3a,3b)이 접하는 부위중 하측부위(도 2 의 A 부와 B 지점)에는 후방에서 작용하는 추진하중(5)이 좁은 면적에 집중적으로 작용하므로 타 부위에 비해 수배 내지 수십배에 달하는 압력이 걸리게 된다.

따라서 상기 집중적으로 작용하는 압력이 추진관(3a,3b)의 압축강도를 초과하게 되면 관에 균열이 생기거나 파괴된다. 이 경우 더 이상의 굴진이 불가능하게 되어 결국 터널 상부에서 수직구를 파서 굴진기를 꺼내야 하고, 파손된 추진관(3a,3b)을 교체 또는 수리해야 하므로 이에 따른 많은 비용과 시간이 소요되며, 더 나아가서는 상기 추진관의 파손으로 터널의 재시공 여부의 문제까지 검토해야하는 문제점이 있다.

한편, 상기 도 1 에 도시한 바와 같이, 굴진기(1)가 곡선부의 내측부분에만 추진력을 받게될 경우 굴진기(1) 자체가 곡률반경을 크게 가지는 방향으로 역회전모멘트를 받게 되므로 최종 도달지점이 목표지점에서 벗어나게 된다.

만일 굴진기(1)의 굴착방향이 설계상의 목표지점과 다르게 굴착되는 경우 도달구를 크게 확장하여야 하는데, 상기 도달구의 확장공정 또한 많은 시간 및 경비가 소요되고, 공사에 따른 교통체증 야기 등의 여러 가지 불편을 초래하는 문제가 발생된다.

따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 곡선구간이 존재하는 터널을 굴착할 때 곡선부를 따라 연속적으로 배열되는 추진관에 있어서, 추진관과 추진관 사이의 공간에 지지장치를 삽착시켜 굴착에 따른 추진하중을 곡선부의 내측과외측면에 균등히 분산시킴으로써 추진관의 파손을 방지하고 굴착작업을 원할히 할 수 있는 곡선터널 굴착용 추진관의 하중분산장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1 과 도 2 는 곡선터널 굴착시 사용되는 추진관의 배열상태를 도시한 도면

도 3 은 본 발명에 따른 하중분산 장치가 추진관에 장착된 상태의 단면도

도 4 는 본 발명에 따른 하중분산 장치의 스크류 잭의 일예를 도시한 단면도

도 5 는 본 발명에 따른 하중분산 장치의 스크류 잭의 다른 예를 도시한 단면도

도 6 은 본 발명에 따른 하중분산 장치가 추진관에 설치된 상태의 사시도

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 굴진기 3a∼3c : 추진관

5 : 추진하중 7 : 쿠션패드

9 : 지지대 11 : 이동축

13 : 회전너트 15 : 스크류 잭

17 : 스플리터(유압잭) 19 : 돌출대

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 추진관의 하중 분산장치는,

일측단이 절단되어 개방되고 양측 추진관 내부의 내측 원주면을 따라 삽착되는 지지링과;

상기 지지링의 개방된 부위에 장착되어 상기 지지링의 양측 단부에 힘을 가하여 상기 지지링을 상기 추진관의 내측에 견고히 압착되도록 하는 스플리터와;

상기 양측 추진관에 장착된 지지링의 상부면에 양측 단부가 안착되고, 내측에 구비된 회전너트의 회전에 의해 양측 추진관 사이에 장착된 지지링 사이의 간격을 조절하여 곡선부에 놓인 추진관과 추진관 사이 연결부 단면에도 동일한 크기의 추진하중이 작용되도록 하중을 분산시키는 스크류잭을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 적합한 실시예에 따른 곡선터널 굴착용 추진관의 하중분산장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.

도 3 은 본 발명에 따른 하중분산 장치가 추진관에 장착된 상태를 도시한 단면도이고,

도 4 와 도 5 은 본 발명에 따른 하중분산 장치의 실시예를 도시한 도면이고,

도 6 은 상기 도 5 에 도시된 하중분산 장치의 사시도이다.

상기 도면을 함께 참조하면, 본 발명의 추진관 하중분산 장치는 하중분산 장치가 설치되는 추진관, 예컨데 추진관(3a,3b)의 사이에 설치된 본 발명의 하중분산 장치를 양측면에서 지지하는 지지링(8)과, 상기 지지링(8)을 받침부재로 하여 곡선부에 설치된 상기 양측 추진관(3a,3b) 사이의 벌어진 틈새 사이에서 양측 추진관(3a,3b)의 사이에 설치되는 스크류 잭(7)으로 크게 구성된다.

이때 상기 지지링(8)과 스크류 잭(7)이 접하는 부분에는 접촉부 충격완화 및 효과적인 힘의 전달을 위한 보조수단으로 지지대(9)와 쿠션패드(7)가 결착된다.

한편, 상기 스크류 잭(7)을 양측에서 지지하는 지지링(8)은 양측 추진관(3a,3b) 내부의 내측 원주면을 따라 각각 삽착되되, 일측단이 절단되어 개방되고 상기 개방된 부위에 스플리터(17)를 설치하여 상기 스플리터(17)의 작동에 의해 상기 지지링(8)을 추진관내에 견고히 압착되도록 한다.

이때 상기 스플리터(8)는 유압잭과 같은 수단을 이용하여 지지링(8)을 용이하게 추진관내에 밀착시킬 수 있다.

또한 스크류 잭(15)은 양측 단부가 상기 지지링(8)의 추진관(3a,3b)내에서의 내측 중심방향으로 돌출되어 나온면의 상부에 안착되며, 그 외측면에 나선이 형성되어 있는 이동축(11)과, 상기 이동축(11)의 중앙부에 설치되며 회전에 의해 상기 이동축이 그 측방향으로 길이가 늘어나거나 줄어들도록 하는 회전너트(13)로 구성된다.

이때 상기 스크류 잭(15)은 상기 회전너트(13)를 용이하게 회전시키기 위해 렌치 등의 보조기구를 사용할 수 있도록 회전너트(13)를 사각 또는 육각너트 형상으로 형성하거나(도 4) 또는 도 5 와 도 6 에 도시된 바와 같이, 회전너트(13)의 외측면에 돌기부(19)를 형성하여 망치등의 수단을 이용하여 충격을 가함으로써 용이하게 회전시킬 수 있도록 하였다.

따라서 지지링(8)을 상기 도 3 에 도시한 바와 같이, 사이가 벌어진 추진관(3a,3b)의 내부에 설치하되 견고히 붙여 밀착시키고, 두 지지링(8) 사이에 스크류 잭(15)을 설치하여 추진관 사이에 반력을 형성시킨다.

이때 반력의 크기 조정은 추진관(3a,3b) 사이의 틈새를 조정함으로써 가능하다.

즉, 상기 도 2 를 참조하면

δ/2r = L/(R-r) ---- 1)

상기에서, δ: 추진관 사이의 틈

L : 추진관 한 개의 길이

R : 추진경로의 곡률반경

r : 추진관의 반경 이다.

상기 식 1)의 관계를 이용하면, 원하는 곡률반경을 유지하기 위해서는 추진관(3a,3b) 사이의 틈새(δ)는 다음과 같이 조정되어야 한다.

즉, δ = 2rL/(R-r) ---- 2)

상기와 같은 방법으로 곡선부분에 진입한 추진관(3a,3b)의 사이를 필요한 틈이 유지되도록 관리하고, 추진관(3a,3b)이 다시 직선부로 진행할 때는 본 발명의 지지장치를 철거하여 새로이 곡선부분으로 진입하는 추진관 부분으로 옮겨 설치한다.

이상 상기에서 설명한 바와 같이, 곡선형 터널을 굴착할 때 곡선부를 따라 연속적으로 배열되는 추진관에 있어서, 추진관과 추진관 사이의 틈새 공간에 지지장치를 삽착시켜 굴착에 따른 곡선부에 놓인 추진관과 추진관 사이 연결 단면에도 동일한 크기의 굴착하중이 작용되도록 분산시킴으로써 추진관의 파손을 방지하고 굴착작업을 원할히 할 수 있다.

Claims (4)

1. 곡선형 터널 굴착시 곡선부에 놓이는 추진관과 추진관 사이의 틈에 장착되어 추진관에 작용하는 추진하중을 추진관에 균등히 분산시키는 하중 분산장치에 있어서,

   일측단이 절단되어 개방되고 양측 추진관 내부의 내측 원주면을 따라 삽착되는 지지링과;

   상기 지지링의 개방된 부위에 장착되어 상기 지지링의 양측 단부에 힘을 가하여 상기 지지링을 상기 추진관의 내측에 견고히 압착되도록 하는 스플리터와;

   상기 양측 추진관에 장착된 지지링의 상부면에 양측 단부가 안착되고, 내측에 구비된 회전너트의 회전에 의해 양측 추진관 사이에 장착된 지지링 사이의 간격을 조절하여 곡선부에 놓인 추진관과 추진관 사이 연결부 단면에도 동일한 크기의 추진하중이 작용되도록 하중을 분산시키는 스크류잭을 포함하는 추진관의 하중분산장치.
2. 제 1 항에 있어서

   상기 스크류잭은 중앙부의 회전너트에 의해 그 길이가 늘어나거나 줄어들도록 외측면에 나선이 형성된 이동축과, 상기 이동축의 양측 단부에 결착되고, 상기 지지링의 상부면에 안착되는 지지대로 구성되는 것을 특징으로 하는 추진관의 하중분산장치.
3. 제 2 항에 있어서

   상기 지지대와 지지링과의 사이에 쿠션패드가 형성되는 것을 특징으로 하는 추진관의 하중분산장치.
4. 제 1 항에 있어서

   상기 스크류잭의 회전너트는 외부하중에 의해 용이하게 회전될 수 있도록 그 외측면에 다수의 돌기부가 형성된 것을 특징으로 하는 추진관의 하중분산장치.