KR20010038697A

KR20010038697A - 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법

Info

Publication number: KR20010038697A
Application number: KR1019990046785A
Authority: KR
Inventors: 위성길
Original assignee: 위성길; 주식회사 동양굴착산업
Priority date: 1999-10-27
Filing date: 1999-10-27
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR100381669B1

Abstract

본 발명은 암반층 및 토사층인 지중에 터널 구조물을 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법에 관한 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널 굴착방법은 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽에 지지되어서 터널 구조물을 상기 수직 전진갱의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단과, 상기 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 상기 수직 전진갱의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 상기 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱까지 전진하는 터널 선굴착수단과, 상기 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 상기 터널 굴착 공간으로 상기 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물로 이루어진다.

따라서, 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널굴착방법은 시공하고자 하는 위치에 터널 구조물을 토사층 또는 암반층에 상관없이 시공할 수 있다.

즉, 터널 길이 및 지층의 구조에 상관없이 계속적으로 터널을 형성할 수 있으며, 다양한 형태의 터널 구조물을 지중에 구축할 수 있게 된다.

Description

터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법 {Head jacking shield tunneling apparatus and method}

본 발명은 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 구조물을 암반층 및 토사층에 상관없이 지중에 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치 및 그에 따른 터널 굴착방법에 관한 것이다.

통상적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있다.

대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 T.B.M.)이 있다. 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.

이러한 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 터널 보링 공법(T.B.M.)이다.

이 터널 보링 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.

그러나, 이러한 오픈 트렌치 공법과 터널 보링 공법은 다음과 같은 터널 시공상의 문제점이 있다.

먼저, 오픈 트렌치 공법은 지하 구조물을 시공하기 위해 토층을 개착한 후 시공을 하는데 이는 지상의 건축 구조물에 의해 시공장소가 제약받으며, 지상의 교통흐름을 방해하는 문제점이 있다.

그리고, 터널 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착(非開鑿)하여 시공하는 것으로 대부분의 터널 보링 머신은 원형 터널구조 또는 아치형 터널구조만을 구축할 수 있는 구조를 가지고 있으므로 원형 터널구조 또는 타원형 터널구조가 아닌 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 큰 직경을 원형 또는 타원형 터널을 시공하여야 하거나, 오픈 트렌치 공법 또는 파이프 루프 공법 등을 사용하여야 하므로 터널 구조물을 시공하는데 번거로움과 시공비용이 증가되는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 본원의 출원인은 특허 제 99-15875 호 및 특허 제 99-18904 호에서 지중에 비개착식으로 터널 구조물을 시공하기 위해 기술에서 터널 구조물을 지중 내부에 연속적으로 밀어 넣으면서 터널을 형성하는 것이 알려지고 있으나, 이러한 선행 기술은 터널 구조물을 시공하고자 하는 지중이 토사층 등의 연약 지중인 경우에만 적용되는 것으로 터널 구조물 시공 중 지중에 초극경암과 같은 암반층이 있는 경우에는 터널 구조물을 시공하기가 난해한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 비개착식으로 지중에 터널 구조물을 시공하는 과정에서 토사층 및 암반층 지중에관계없이 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 굴착장치와 그에 따른 굴착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지되어서 터널 구조물을 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단(11 내지 13)과, 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱(102)까지 전진하는 터널 선굴착수단(30 내지 94)과, 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 터널 굴착 공간으로 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물(20)로 이루어진다.

여기서, 터널 선굴착수단은 압입 추진 수단에 의해 밀어 넣어지는 터널 구조물(20)의 선단에 설치되어 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 형성하는 선추진 프레임(30)과, 선추진 프레임(30)의 후단 내벽면에 고정 설치되며 터널 구조물(20)에 구동축(34)이 지지된 상태에서 작동하여서 선추진 프레임을 지중 내부로 밀어 넣는 선추진 유압 실린더(33)와, 선추진 프레임(30)의 내부 저면에 설치되어서 선추진 프레임(30)에 의해 형성된 터널 굴착공간 내부의 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭기(40)와, 선추진 프레임(30)의 내벽면에 설치되어 선추진 프레임의 내주를 따라 횡방향으로 회전하면서 터널 굴착공간 내부의 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 암반 보링기(60)와, 암반 보링기(60)에 의해 형성된 다수개의 굴착공(B)을 파쇄하는 유압 해머(82)와, 유압 해머(82)에 의해 파쇄되며 굴삭기(40)에 의해 굴삭된 토사 및 암반을 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 이송수단을 포함한다.

그리고, 선추진 프레임(30)은 내부가 빈 파이프 형태의 폼(32)과, 폼(32)의 선단에 설치된 다수개의 방향 조정용 유압 실린더(37)와, 방향 조정용 유압 실린더(37)의 구동축(38)이 고정 설치되어 구동축(38)의 작동에 따라 지중 내부로 추진되는 선단슈(31)로 이루어지며, 선추진 프레임(30)의 단면 형태는 터널 구조물의 형태에 따라 원형, 사각형, 아치형, 반아치형으로 형성되도록 한다.

그리고, 굴삭기(40)는 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와, 제 1 지지대(43)상단에 제 1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와, 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와, 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와, 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)를 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와, 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진다.

또한, 제 1 지지대(43)에는 구동축(50)이 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치된 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 용접 등의 방법으로 고정 설치되어서, 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 구동축(50)이 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시키도록 하고, 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에는 구동축(52)이 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치된 전후진용 유압 실린더(51)가 용접 등의 방법으로 고정설치되어서, 전후진용 유압실린더(51)가 작동하면, 구동축(52)이 제 1 지지대(43)를 밀어 전후진시키도록 한다.

그리고, 암반 보링기(60)는 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와, 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 드릴 로드(62)를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와, 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 드릴 빗드(61)가 계속 추진되도록 구동축(65)이 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 상단에 설치되며, 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진다.

또한, 드릴 본체(67)는 선추진 프레임(30)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 이열 설치된 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)이 상단에 설치되어서 가이드 레일(70-1,2)에 거치된다.

그리고, 드릴 본체(67) 상단에는 횡방향으로 설치되어서 드릴본체의 슬라이딩핀(93)이 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩되도록 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 설치되며, 슬라이딩용 유압 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된다.

그리고, 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79-1,2)이 더 설치되어서 드릴 본체(67)가 수평 가이드 레일(79-1,2)에 거치되도록 하여도 된다.

이러한 가이드 레일들은 설치 및 해체가 용이하도록 축소/확대용 잭 클램프로 상호 결합시켜 설치한다.

그리고, 이송수단은 선추진 프레임의 선단슈(31) 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와, 토사 호퍼(90) 내부에서 선추진 프레임의 폼(32) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와, 2 단 컨베어(91,92)로 이송되는 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와, 운반대차(94)를 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)로 이루어진다.

이러한 터널 굴착장치를 이용한 터널 굴착방법은 터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 도달갱(102)을 형성하고, 수직 전진갱(101)의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치하는 단계와, 수직 전진갱(101)내부에 터널 선굴착수단을 설치하는 단계와, 터널 선굴착수단의 선추진 프레임에 설치되어서 버팀 반력벽에 지지된 선추진용 유압 실린더(33)를 작동시켜 선추진 프레임(30)을 최초로 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 압입시켜 터널 굴착공간을 형성하는 단계와, 선추진 프레임이 지중 내부로 모두 압입되면 터널 굴착공간으로 압입될 터널 구조물(20)이 선추진용 유압 실린더(33)를 지지하도록 수직 전진갱 내부에 위치시키는 단계와, 터널 구조물(20)을 연속적으로 터널 굴착공간으로 압입시키도록 압입 추진용 유압 실린더(11)를 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치하는 단계와, 터널 굴착공간 내부의 토사를 선추진 프레임 내에 설치된 굴삭기로 굴삭하고, 굴삭된 토사를 컨베어로 이송시켜 운반대차에 실어 수직 전진갱으로 이동시켜 배출하는 단계와, 선추진 프레임(30)내부의 토사가 모두 굴착되면 선추진용 유압 실린더(33)를 재작동시켜 선추진 프레임(30)을 밀어 넣어 토사의 붕괴를 방지하여 터널 굴착공간을 형성하는 단계와, 선추진 프레임(30)이 터널 굴착공간을 형성하면서 밀어 넣어지면 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)가 터널 구조물(20)을 밀어 넣는 단계와, 선추진 프레임의 선추진과 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의한 터널 구조물 압입과정을 반복하여 지중에 연속적으로 터널 구조물(20)을 형성하고, 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 선추진 프레임 내에 설치된 암반 보링기(60)를 횡방향 회전 및 수평방향 이동시키는 단계와, 횡방향 회전 및 수평 방향 이동되는 암반 보링기(60)를 통해 암반층에 다수개의 굴착공을 형성하는 단계와, 다수개의 굴착공을 유압 해머 또는 굴삭기로 파쇄시키는 단계와, 상기의 파쇄 과정에서 굴착된 암반을 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 단계와, 암반이 모두 파쇄되면 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는 단계와, 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 압입 추진용 유압 실린더(11)로 터널 구조물을 지중 내부로 압입시키며, 암반 보링기로 굴착공을 형성하는 과정을 반복하여 암반에 터널 굴착공간을 확보하면서 연속적으로 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 암반층이 끝나는 지점까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어져, 상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 선추진 프레임(30)을 수직 전진갱에서 도달 전진갱(102)까지 도달시키면서 터널을 형성하도록 한다.

제 1 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설명하기 위한 종단면도.

제 2a,2b 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설명하기 위한 일부 종단면도.

제 3 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 선추진용 유압 실린더 설치상태를 설명하기 위한 제 1 도의 ＜Ⅲ-Ⅲ'＞ 방향의 단면도.

제 4 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 암반 보링수단 설치를 설명하기 위해 제 2 도의 ＜Ⅳ-Ⅳ'＞ 방향으로 절단한 일부 횡단면도.

제 5 도는 제 4 도의 ＜Ⅴ-Ⅴ'＞ 방향의 단면도.

제 6a, 6b 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 암반 보링수단을 설명하기 위한 제 2 도의 ＜Ⅵ-Ⅵ'＞ 방향의 단면도.

제 7 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 굴삭기를 설명하기 위한 도면.

제 8a,8b,8c 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 굴삭기에 장착되는 서로 다른 형태의 굴삭부를 설명하기 위한 도면.

제 9 도 내지 제 13 도는 본 발명에 따른 터널 굴착장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

■ 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호 설명 ■

10 : 버팀 반력벽 11 : 압입 추진용 실린더

12 : 구동축 13 : 구동축 고정 브라켓

20 : 터널 구조물 30 : 선추진 프레임

33 : 선추진용 유압 실린더 34 : 구동축

35 : 구동축 고정 브라켓 36 : 지지형강

37 : 방향 조정용 유압 실린더 38 : 구동축

40 : 굴삭기 41-1,2, 42-1,2 : 레일

43 : 제 1 지지대 44 : 제 2 지지대

45 : 본체 46-1,2,3 : 링크

47-1,2,3,4 : 유압 실린더 48 : 굴삭부

49 : 횡이동용 유압 실린더 50 : 구동축

51 : 전/후진용 유압 실린더 52 : 구동축

60 : 암반 보링기 61 : 드릴빗드

62 : 드릴로드 63 : 드릴 구동부

64 : 이송용 유압 실린더 65 : 구동축

66 : 로드 고정 클램프 67 : 드릴본체

70-1,2 : 가이드 레일 74 : 슬라이딩용 유압 실린더

75 : 구동축 76 : 횡회전 지지 브라켓

77 : 고정핀 78 : 축소/확대용 잭 클램프

79-1,2 : 수평 가이드 레일 80 : 수평 가이드 레일 고정클램프

81 : 드릴로드 가이드관 82 : 유압 해머

90 : 토사호퍼 91,92 : 컨베이어

93 : 운반대차 레일 94 : 운반대차

100 : 지상 101 : 수직 전진갱

102 : 도달갱

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 그에 따른 굴착방법에 대한 일실시 예를 상세히 설명한다.

제 1 도 및 제 2a,2b 도에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 크게 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지된 다수개의 압입 추진 수단(11 내지 13)과, 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱까지 전진하는 터널 선굴착수단(30 내지 94)과, 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 터널 굴착 공간으로 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 터널 구조물(20)로 이루어진다.

이에 대해 좀더 자세히 설명하면, 압입 추진수단으로는 유압을 사용한 것으로 버팀 반력벽(10)에 지지되는 압입 추진용 유압 실린더(11)로 하며, 압입 추진용 유압 실린더의 구동축(12)은 터널구조물(20) 후단에 구동축 고정 브라켓(13)으로 고정 설치되어서 압입 추진용 유압 실린더가 유압으로 구동축을 작동시켜서 터널구조물(20)을 연속적으로 밀어 압입시키도록 한다.

그리고, 압입 추진용 유압 실린더(11)의 작동에 의해 압입되는 터널 구조물(20)의 선단에는 최초 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 굴진되며, 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 압입되기 전에 미리 지중으로 선추진되어서 터널 굴착공간을 형성하는 선추진 프레임(30)이 설치된다.

선추진 프레임(30)은 수직 전진갱(101)내부에서 수평방향으로 굴진되면서 지반의 붕괴 및 침하를 방지하면서 터널 굴착 공간을 확보하기 위한 것으로, 내부가 빈 파이프(pipe) 형태의 폼(form)(32)으로 이루어지며, 폼(32)의 선단에서 소정간격 이격된 위치에 굴진시 절토의 용이성과 편리성을 위해 선단슈(31)가 설치된다.

여기서, 선추진 프레임(30) 단면 형태는 형성하고자 하는 터널 구조물(20)의 형태에 따라 원형, 아치형, 사각형, 반아치형 등 다양한 형태로 하여 터널 굴착공간이 원형, 아치형, 반아치형, 사각형태로 미리 형성되도록 함으로써 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 지중 내부로 압입될 수 있는 공간을 미리 확보하도록 한다.

또한, 폼의 내벽(32a)에는 선단슈(31) 및 폼(32)으로 이루어진 선추진 프레임(30)전체를 지중 내부로 선추진시키기 위한 수단으로 선추진용 유압 실린더(33)가 용접 등의 방법으로 융착되어 제 3 도에 도시된 바와 같이, 적어도 네부분 이상의 폼 내벽(32a)에 설치된다.

여기서, 선추진용 유압 실린더(33)는 터널 구조물(20)의 선단에 밴드형 지지형강(36)을 설치하고, 밴드형 지지형강(36)에 구동축(34)을 구동축 고정 브라켓(35)으로 고정시켜서 구동축(34)이 지지된 상태에서 유압이 작용되면 선추진 프레임(30) 전체를 지중 내부로 선추진시키도록 한다.

그리고, 선단슈(31)와 선단폼(32)사이에는 선단슈(31)가 지중 내부로 추진되면서 토압(土壓) 또는 암석 등의 굴진 방해 요소에 의해 추진 방향이 틀어지는 것을 방지하기 위한 수단이 구비된다.

이러한 수단으로는 선추진용 유압 실린더(33)의 설치위치와 동일한 위치로 선단슈(31)의 후단에 구동축(38)을 고정설치하고, 구동축(38)에 유압을 가하는 방향 조정용 유압 실린더(37)를 선단폼(32)의 선단에 고정 설치하여서 선추진용 유압 실린더(33)와 별개로 작동하면서 방향 조정용 유압 실린더(37)가 선단슈(31)를 지중 내부로 굴진시킬 수 있도록 설치한다.

여기서, 방향 조정용 유압 실린더(37)를 설치하는 것은, 선추진 프레임(30) 전체가 선추진용 유압 실린더(33)에 의해 지중 내부로 밀어 넣어지면서 지중의 토질 상태, 또는 균일하지 못한 유압 차에 의해 선단슈(31)가 동일하게 지중 내부로 굴진되지 못하여 굴진 방향이 틀어지는 경우, 방향 조정용 유압 실린더(37)가 작동하여 틀어진 선단슈(31)를 굴진시켜 선단슈의 굴진 방향을 항상 일정하게 유지시켜 터널의 설치방향을 일정하게 하는 것이다.

그리고, 선추진 프레임(30)의 내부에는 터널 굴착공간 내부의 토사 또는 암반 전단면(A)을 굴삭하는 굴삭수단이 구비된다.

굴삭수단으로는 굴삭기(40)를 사용하며, 굴삭기(40)는 제 2a 도 및 제 7 도에 도시된 바와 같이, 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와, 제 1 지지대(43)상단에 제 1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와, 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와, 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와, 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)을 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와, 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진다.

여기서, 굴착부(48)는 제 8a,8b,8c 도에 도시된 바와 같이, 토사 또는 암반을 퍼내기 위한 버킷(bucket)(48a), 또는 암반을 파쇄하기 위한 브레카(48b), 암반을 커팅하기 위한 커터 로더(cutter load)(48c)로 하여 토사층 또는 암반층 등 전단면(A) 재질에 따라 선택적으로 링크부의 링크(46-3)에 결합시켜 사용 가능토록 한다.

또한, 제 1 도에 도시된 바와 같이, 제 1 지지대(43) 내벽에 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)를 용접 등의 방법으로 고정설치하고, 실린더의 구동축(50)을 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치하여서 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 구동축(50)이 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시켜 굴삭 본체가 선추진 프레임 내부에서 좌우로 소정거리 이동된다.

그리고, 제 7 도에 도시된 바와 같이, 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에 전후진용 유압 실린더(51)를 용접 등의 방법으로 고정설치하고, 실린더의 구동축(52)을 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치하여서 전후진용 유압 실린더(51)가 작동하면, 구동축(52)이 제 1 지지대(43)가 가이드 레일(42 - 1, 41 - 2)을 따라서 전진, 후진된다.

그리고, 굴삭수단과는 별도로 암반층에 굴착공(B)을 형성하기 위한 암반 보링수단이 선추진 프레임(30) 내부에 설치된다.

암반 보링수단으로는 드리프트 보링기(60)를 사용하며, 드리프트 보링기(60)는 제 4 도 및 제 5 도에 도시된 바와 같이, 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와, 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 드릴 로드를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와, 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 드릴 빗드(61)가 계속 추진되도록 구동축(65)이 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 설치되며, 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하부 끝단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진다.

이러한 드리프트 보링기(60)는 제 5 도 및 제 6a 도에 도시된 바와 같이, 폼(31)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 가이드 레일(70-1,2)를 환형으로 이열 설치하고, 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)을 드릴 본체(67)상단에 설치하여 가이드 레일(70-1,2)에 거치된다.

그리고, 제 4 도에 도시된 바와 같이, 드릴 본체(67)가 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩 핀들의 접촉면(73)이 슬라이딩되어 횡방향으로 회전되도록 드릴 본체(67)에 횡방향으로 슬라이딩용 유압 실린더(74)를 설치하고, 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된다.

이러한 가이드 레일(70-1,2)은 축소/확대용 잭 클램프(78)로 상호 결합시켜 설치 및 해체가 용이하게 한다.

따라서, 횡회전 지지브라켓(76)에 구동축(75)이 지지된 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 유압에 의해 드릴 본체(67)를 횡방향으로 밀어 가이드 레일들을 따라 슬라이딩하면서 이동시키게 된다.

또한, 드리프트 보링기(60)는 제 5 도에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(70-1,2)을 따라서 횡방향으로 회전 이동하면서 암반에 다수개의 굴착공(B)을 형성할 때, 드릴 로드(62)의 드릴 빗드(61)가 수평방향으로 추진되지 않고, 소정의 각도 θ로 상향 추진되면서 오버 커팅(over cutting)되면서 굴착공을 형성하도록 선단슈(31) 내부에 드릴 로드 가이드관(81)을 용접 등의 방법으로 융착시켜 설치한다.

즉, 드릴 로드 가이드관(81)을 선단슈(31)내부에 설치하여 드릴 로드(62)의 굴진방향이 θ 각도로 상향 추진되면서 굴착공을 오버 커팅하여 형성하는 것은, 드릴 로드(62)가 암반을 수평 방향으로 보링하면서 굴착공(B)을 형성하는 경우, 암반의 암질 및 압력에 의해 드릴빗드(61)의 굴착방향이 틀어지면서 굴착공이 하향 기울기를 가지게 되면 터널 구조물(20)이 압입용 유압 실린더(11)에 의해 지중 내부로 추진되지 못하기 때문에 굴착공(B)의 굴착여유를 주기 위한 것이다.

여기서, 드릴 로드 가이드관(81)에 의해 형성되는 굴착공(B)의 상향 기울기(θ)는 대략 5 내지 7 。 정도로 함이 바람직하다.

또한, 드리프트 보링기(60)는 폼(32) 내부에서 횡방향으로 회전하면서 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하고, 암반층 전단면(A) 중단부에 다수개의 굴착공(B)을 형성하고자 할 때는, 제 6b 도에 도시된 바와 같이, 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79)을 설치하여 드리프트 보링기가 수평 가이드 레일 상에 이동하면서 다수개의 굴착공을 암반층 전단면(A)에 형성하도록 한다.

그리고, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 굴착공(B)을 내부로 삽입되어서 암반을 파쇄하기 위한 별도의 암반 파쇄수단이 구비된다.

여기서, 암반 파쇄수단으로는 공기압 또는 유압을 이용한 통상적인 유압 해머(82) 등의 장치를 사용한다.

그리고, 본 발명에 따른 터널 굴착장치는 굴착된 토사 및 암반을 외부로 배출시키기 위한 이송수단이 구비된다.

이송수단은 제 1 도에 도시된 바와 같이, 선단슈(31)의 선단 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와, 토사 호퍼(90) 내부에서 선추진 프레임(30) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와, 2 단 컨베어(19,92)로 이송되는 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와, 운반대차를 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)으로 한다.

따라서, 굴삭기(40)에 굴삭되는 토사 및 암반은 토사호퍼(90)을 거쳐 컨베어(91,92)에 적재되어 운반 대차(94)로 상차되어서 수직 전진갱(101)으로 배출된다.

그리고, 운반대차(94)는 수직 전진갱(101)에서 크래인 등의 수단을 통해 수직 전진갱 외부로 배출된다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 터널 굴착장치에 의한 터널 굴착을 설명한다.

먼저, 제 9 도를 참조하면, 터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 수직 도달갱(102)을 형성하고, 수직 전진갱의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치한다.

그리고, 수직 전진갱(101)내부에 본 발명에 따른 터널 굴착장치를 설치하고, 선추진용 유압 실린더(33)의 구동축(34)을 버팀 반력벽(10)에 지지시킨 상태에서 작동시켜 선추진 프레임(30)의 선단 슈(31)를 최초로 수직 전진갱(101)에 대해 수평방향으로 압입시킨다.

선단슈(31)가 지중 내부로 압입되면서 일정 거리 이동되면 제 10 도에 도시된 바와 같이, 선추진용 유압 실린더의 구동축(34)을 지지하는 버팀 스페이서(95)를 설치하여 계속적으로 압입시키고, 선추진 프레임(30)이 전부 지중 내부로 압입되면 버팀 스페이서(95)를 해체한 다음, 제 11 도 및 제 12 도에 도시된 바와 같이, 터널 구조물(20)을 압입시키는 압입 추진용 유압 실린더(11)를 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치한다.

이 상태에서 압입 추진용 유압 실린더(11)의 구동축(12) 선단과 선추진 프레임(30)의 후단 사이에 터널 구조물(20)을 위치시키고, 압입 추진용 유압 잭 실린더의구동축(12)을 구동축 고정브라켓(13)으로 고정시킨다.

또한, 선추진용 유압 실린더(33)의 구동축(34)은 터널 구조물(20)의 선단에 설치된 지지형강(36)에 고정브라켓(35)으로 고정설치되어 지지된다.

이 상태에서 굴삭기(40)를 통해 선추진 프레임(30)내부의 토사를 모두 굴착하고, 굴착된 토사는 컨베어(91,92)를 통해 이송되면서 운받대차(94)에 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송되어 외부로 모두 배출시킨다.

그리고, 선추진 프레임(30)에 설치된 선추진용 유압 실린더(33)가 재가동하여 선추진 프레임(30)을 지중 내부로 구동축(34)의 구동거리만큼 밀어 넣어 토사의 붕괴를 방지하여 터널 구축 공간을 확보하고, 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)는 터널 구조물(20)을 선추진 프레임(30)이 전진한 거리만큼 지중 내부로 밀어 넣는다.

이때, 굴삭기(40)의 굴삭부(48)는 버킷(bucket)(48a)을 사용하여 선추진 프레임(30)내부의 토사를 굴착하고, 굴착된 토사는 컨베어(91,92)를 통해 이송되어 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)외부로 배출된다.

이와 같이, 선추진 프레임(30)을 선추진용 유압 실린더(33)으로 먼저 지중 내부로 굴진시키고, 굴진된 거리만큼 터널 구조물(20)이 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의해 압입되며, 굴진된 선추진 프레임(30) 내부의 굴착공간 토사를 굴삭기(40)로 굴삭하여 컨베어(91,92)를 통해 수직 전진갱(101) 외부로 배출시키면서 터널 구조물(20)을 연속적으로 형성하는 과정을 반복하여 일정 거리의 터널 구조물을 형성한다.

그리고, 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 암반 보링기(60)을 작동시킨다.

먼저, 제 4, 5 도를 참조하면, 선단슈(31)의 드릴 로드 가이드 관(81)내부로 드릴 구동부(63)에 일측이 고정된 드릴 로드(62)의 타측을 밀어 넣어 암반과 드릴로드의 드릴 빗드(61)가 서로 접촉되게 한다.

이 상태에서 드릴 구동부(63)가 회전하면 드릴 빗드(61)는 암반을 굴착하여 굴착공(B)을 형성하고, 드릴 구동부 이송용 유압 실린더(64)에 의해 드릴 구동부(63)는 직선 운동하면서 드릴 로드(61)를 암반 내부로 계속적으로 밀어 넣어 일정한 길이를 갖는 굴착공을 형성한다.

굴착공이 형성되면 드릴 구동부(63)는 역방향으로 이동하여 드릴 로드(61)를 굴착공(B)에서 빼내며, 동시에 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 구동하여 드릴 본체(67)는 가이드 레일(70-1,2)을 따라 일정한 거리 슬라이딩된다.

이 상태에서 제 6a 도에 도시된 바와 같이, 드릴본체(67)는 계속적으로 슬라이딩하면서 상기의 과정을 반복하여 굴착공(B)을 선단슈(31)내부 외주를 따라 연속적으로 형성한다.

그리고, 슬라이딩용 유압 실린더(74)의 구동축(75) 구동거리 이상되는 암반층 전단면(A)에 굴착공(B)을 형성하기 위해서는 가이드 레일(70-1,2)에 고정된 횡지지 고정브라켓(76)의 고정핀(77)을 풀러 드릴 본체(67)를 소정거리 슬라이딩시킨 후, 다시 고정핀(77)으로 횡지지 고정브라켓(76)을 고정시켜 다수개의 굴착공을 연속적으로 형성한다.

이때, 굴착공(B)은 선단슈(31)의 굴진 방향에 대략 5 내지 7 ° 정도의 기울기로 상방향으로 굴착된다.

그리고, 선단슈(31)의 내부 외주를 따라 다수개의 굴착공(B)이 형성되면 굴착공 내부에 공기압으로 암반을 파쇄하는 공압 해머(82) 등으로 굴착공을 파쇄하고, 굴삭기의 링크부(48)에 브레카(48b)또는 커터 로더(48c)를 장착시켜 암반층 전단면(A)을 마무리 한다.

그리고, 굴착된 암반은 토사 호퍼(90)로 유입되면서 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)외부로 배출된다.

그리고, 제 6b 도에 도시된 바와 같이, 터널의 구경이 대구경인 경우에는 가이드 레일(70-1,2)에 수평방향으로 수평 가이드 레일(79-1,2)을 고정 클램프(80)로 설치하고, 암반 보링기(60)을 거치시켜 암반층 전단면(A)에 수평방향으로 다수개의 굴착공(B)을 형성한다.

그리하여 암반이 모두 파쇄되면 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 굴착공에 의해 굴착된 거리만큼 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는다.

그리고, 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 압입 추진용 유압 실린더(11)는 새로운 터널 구조물을 지중 내부로 계속적으로 압입시키고, 다시 드릴 로드(62)에 의한 굴착공 형성을 상기의 과정을 반복하여 암반에 터널 굴착공간을 확보하며, 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 암반층이 끝나는 지점까지 형성하게 된다.

그리고, 그 이후의 터널 굴착과정은 상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 제 13 도에 도시된 바와같이, 선추진 프레임(30)이 도달 전진갱(102)까지 도달하도록 하여 터널을 형성하게 된다.

상기에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 터널 굴착장치 및 터널굴착방법은 시공하고자 하는 위치에 터널 구조물을 토사층 또는 암반층에 상관없이 시공할 수 있다.

Claims

지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 전진갱(101)의 하단 일측벽에 설치된 버팀 반력벽(10)에 지지되어서 터널 구조물을 상기 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중에 밀어 넣도록 힘을 가하는 압입 추진 수단(11 내지 13)과;

상기 압입 추진 수단에 의해서 지지 또는 추진되어서 상기 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 밀어 넣어지면서 터널 굴착공간을 확보하며, 상기 터널 굴착공간 내부를 토사 및 암반을 굴착하면서 지상(100)에서 일정한 깊이로 수직 굴착된 수직 도달갱(102)까지 전진하는 터널 선굴착수단(30 내지 94)과;

상기 터널 선굴착수단에 의해 굴착된 상기 터널 굴착 공간으로 상기 압입 추진 수단에 의해 연속적으로 압입되어서 터널을 형성하는 다수개의 터널 구조물(20)로 이루어진 터널 굴착장치.
청구항 1 에 있어서,

상기 터널 선굴착수단은 상기 압입 추진 수단에 의해 밀어 넣어지는 상기 터널 구조물(20)의 선단에 설치되어 상기 지중 내부로 밀어 넣어지면서 상기 터널 굴착공간을 형성하는 선추진 프레임(30)과;

상기 선추진 프레임(30)의 후단 내벽면에 고정 설치되며 상기 터널 구조물(20)에 구동축(34)이 지지된 상태에서 작동하여서 상기 선추진 프레임을 상기 지중 내부로 밀어 넣는 선추진 유압 실린더(33)와;

상기 선추진 프레임(30)의 내부 저면에 설치되어서 상기 선추진 프레임(30)에 의해 형성된 상기 터널 굴착공간 내부의 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭기(40)와;

상기 선추진 프레임(30)의 내벽면에 설치되어 상기 선추진 프레임의 내주를 따라 횡방향으로 회전하면서 상기 터널 굴착공간 내부의 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 암반 보링기(60)와;

상기 암반 보링기(60)에 의해 형성된 상기 다수개의 굴착공(B)을 파쇄하는 유압 해머(82)와;

상기 유압 해머(82)에 의해 파쇄되며 상기 굴삭기(40)에 의해 굴삭된 상기 토사 및 암반을 상기 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 이송수단을 포함하여 이루어진 터널 굴착장치.
청구항 2 에 있어서,

상기 선추진 프레임(30)은 내부가 빈 파이프 형태의 폼(32)과;

상기 폼(32)의 선단에 설치된 다수개의 방향 조정용 유압 실린더(37)와;

상기 방향 조정용 유압 실린더(37)의 구동축(38)이 고정 설치되어 상기 구동축(38)의 작동에 따라 상기 지중 내부로 추진되는 선단슈(31)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 2 또는 3 에 있어서,

상기 선추진 프레임(30)의 단면 형태는 상기 터널 구조물의 형태에 따라 원형, 사각형, 아치형, 반아치형으로 형성되는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 2 에 있어서,

상기 굴삭기(40)는 상기 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 'ㄷ' 자형의 레일(41-1,2)을 이열 설치하고, 'ㄷ' 자형 레일(41-1,2)에 상호 맞물리는 'ㄷ' 자형의 레일(42-1,2)이 하면에 이열 설치된 제 1 지지대(43)와;

상기 제 1 지지대(43)상단에 제 1 지지대와 횡방향으로 상호 쐐기형태로 맞물리게 설치되어서 제 1 지지대(43)의 횡방향으로 좌, 우 일정거리 이동하는 제 2 지지대(44)와;

상기 제 2 지지대(44) 상단에 설치되어 360。 회전하며 좌우 이동 및 전,후진되는 본체(45)와;

상기 본체(45)에 일단이 고정된 링크(46-1)에 연속적으로 다수개의 링크(46-2,3)를 연결시켜 이루어진 링크부와;

상기 다수개의 링크(46-1,2,3)에 각각 연결되어서 유압에 의해 링크(46-1,2,3)를 2 축 구동시키는 다수개의 유압실린더(46-1,2,3,4)와;

상기 링크부의 끝단 링크(46-3)에 설치되어 토사 또는 암반을 굴삭하는 굴삭부(48)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 5 에 있어서,

상기 제 1 지지대(43)에는 구동축(50)이 상기 제 2 지지대(44)의 하면에 고정 설치된 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 용접 등의 방법으로 고정 설치되어서, 상기 좌우 이동용 이송 유압 실린더(49)가 작동하면, 상기 구동축(50)이 상기 제 2 지지대(44)를 밀어 좌우로 소정간격 이동시키는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 5 에 있어서,

상기 선추진 프레임의 폼 내부 저면(32b)에 이열 설치된 'ㄷ' 자 형 가이드 레일(41-1, 41-1) 내면에는 구동축(52)이 상기 제 1 지지대(43)의 'ㄷ' 자형 가이드 레일(42-1, 42-2) 하면에 고정 설치된 전후진용 유압 실린더(51)가 용접 등의 방법으로 고정설치되어서, 상기 전후진용 유압실린더(51)가 작동하면, 상기 구동축(52)이 상기 제 1 지지대(43)를 밀어 전후진시키는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 2 에 있어서,

상기 암반 보링기(60)는 일측에 드릴 빗드(61)가 형성된 드릴 로드(62)와;

상기 드릴 로드(62)의 타측을 고정시키며 상기 드릴 로드(62)를 고속 회전시키는 드릴 구동부(63)와;

상기 드릴 구동부(63)를 직선 운동시켜 암반 내부로 상기 드릴 빗드(61)가 계속 추진되도록 구동축(65)이 상기 드릴 구동부(63)에 고정된 이송용 유압 실린더(64)가 상단에 설치되며, 상기 드릴 로드(62)의 회전시 좌우 유동을 고정하는 로드 클램프(66)가 하단에 설치된 드릴 본체(67)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 8 에 있어서,

상기 드릴 본체(67)는 상기 선추진 프레임(30)의 내부 외주와 동일한 형태로 H 빔 형강으로 이열 설치된 가이드 레일(70-1,2)의 레일면(71)에 접촉되어 슬라이딩되는 접촉면(73)을 가지는 슬라이딩 핀(73)이 상단에 설치되어서 상기 가이드 레일(70-1,2)에 거치되는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 9 에 있어서,

상기 드릴 본체(67) 상단에는 횡방향으로 설치되어서 상기 드릴본체의 슬라이딩핀(93)이 상기 가이드 레일의 레일면(71)을 따라 슬라이딩되도록 슬라이딩용 유압 실린더(74)가 설치되며,

상기 슬라이딩용 유압 실린더의 구동축(75)을 지지하는 횡회전 지지브라켓(76)이 상기 가이드 레일(70-1,2)을 가로질러 고정핀(77)으로 탈착 가능케 설치된 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 9 또는 10 에 있어서,

상기 가이드 레일(70-1,2)의 수평방향으로 고정클램프(80)등의 결합수단으로 수평 가이드 레일(79-1,2)이 더 설치되어서 상기 드릴 본체(67)가 상기 수평 가이드 레일(79-1,2)에 거치되도록 하는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 9 에 있어서,

상기 가이드 레일들은 설치 및 해체가 용이하도록 축소/확대용 잭 클램프로 상호 결합시켜 설치 하는 것이 특징인 터널 굴착장치.
청구항 2 에 있어서,

상기 이송수단은 상기 선추진 프레임의 선단슈(31) 내부, 즉, 굴착하고자 하는 토사층 또는 암반층의 전단면(A), 하단에 설치된 토사 호퍼(90)와;

상기 토사 호퍼(90) 내부에서 상기 선추진 프레임의 폼(32) 후단 위치까지 설치되어서 유입된 토사 및 암반을 수평이동 및 경사이동 시키도록 2 단으로 설치된 컨베어(91,92)와;

상기 2 단 컨베어(91,92)로 이송되는 상기 토사 및 암반이 상차되는 운반대차(94)와;

상기 운반대차(94)를 상기 수직 전진갱(101)까지 이송시키도록 상기 터널 구조물 저면(20a)부터 수직 전진갱 저면(101a)까지 이열로 설치된 운반 대차 레일(93)로 이루어진 것이 특징인 터널 굴착장치.
터널을 시공하고자 하는 지상(100)을 일정깊이로 수직 굴착하여 수직 전진갱(101) 및 도달갱(102)을 형성하고, 상기 수직 전진갱(101)의 일측벽면에 버팀 반력벽(10)을 설치하는 단계와;

상기 수직 전진갱(101)내부에 터널 굴착수단을 설치하는 단계와;

상기 터널 굴착수단의 선추진 프레임에 설치되어서 상기 버팀 반력벽에 지지된 선추진용 유압 실린더(33)를 작동시켜 상기 선추진 프레임(30)을 최초로 상기 수직 전진갱(101)의 수평방향으로 지중 내부로 압입시켜 터널 구축공간을 형성하는 단계와;

상기 선추진 프레임이 상기 지중 내부로 모두 압입되면 상기 터널 굴착공간으로 압입될 터널 구조물(20)이 상기 선추진용 유압 실린더(33)를 지지하도록 상기 수직 전진갱(101)내부에 위치시키는 단계와;

상기 터널 구조물(20)을 연속적으로 상기 터널 굴착공간으로 압입시키도록 압입 추진용 유압 실린더(11)를 상기 버팀 반력벽(10)에 지지되게 설치하는 단계와;

상기 터널 굴착공간 내부의 토사를 상기 선추진 프레임(30)내에 설치된 굴삭기(40)로 굴삭하고, 굴삭된 토사를 컨베어(91,92)로 이송시켜 운반대차(94)에 실어 상기 수직 전진갱(101)으로 이동시켜 배출하는 단계와;

상기 선추진 프레임(30)내부의 토사가 모두 굴착되면 상기 선추진용 유압 실린더(33)를 재작동시켜 상기 선추진 프레임(30)을 밀어 넣어 토사의 붕괴를 방지하여 터널 구축공간을 형성하는 단계와;

상기 선추진 프레임(30)이 상기 터널 구축공간을 형성하면서 밀어 넣어지면 상기 수직 전진갱(101)에 설치된 압입 추진용 유압 실린더(11)가 상기 터널 구조물(20)을 밀어 넣는 단계와;

상기 선추진 프레임(30)의 선추진과 상기 압입 추진용 유압 실린더(11)에 의한 상기 터널 구조물 압입과정을 반복하여 상기 지중에 연속적으로 터널 구조물(20)을 형성하고, 상기 선추진 프레임(30)이 굴진하는 과정에서 상기 지중의 성질이 토사층에서 암반층으로 변화되면 상기 선추진 프레임(30) 내에 설치된 암반 보링기(60)를 횡방향 회전 및 수평방향 이동시키는 단계와;

상기 횡방향 회전 및 수평 방향 이동되는 암반 보링기(60)를 통해 상기 암반층 전단면(A)에 다수개의 굴착공(B)을 형성하는 단계와;

상기 다수개의 굴착공(B)을 유압 해머(82)또는 상기 굴삭기(40)로 파쇄시키는 단계와;

상기의 파쇄과정에서 굴착된 암반을 상기 컨베어(91,92)를 통해 운반대차(94)로 상차되어 수직 전진갱(101)으로 이송시켜 외부로 배출하는 단계와;

상기 암반이 모두 파쇄되면 상기 선추진용 유압 실린더(33)가 작동하여 상기 선추진 프레임(30)을 밀어 넣는 단계와;

상기 선추진 프레임(30)이 이동한 거리만큼 상기 압입 추진용 유압 실린더(11)로 상기 터널 구조물(20)을 지중 내부로 압입시키며, 상기 암반 보링기(60)로 상기 굴착공을 형성하는 과정을 반복하여 상기 암반에 터널 굴착공간을 확보하면서 연속적으로 상기 터널 구조물을 계속적으로 압입시켜서 상기 암반층이 끝나는 지점까지 형성하는 단계를 포함하여 이루어져,

상기의 토사 굴착과정 및 암반 굴착과정을 반복하여 상기 선추진 프레임(30)을 상기 수직 전진갱에서 도달 전진갱(102)까지 도달시키면서 터널을 형성하는 터널 굴착방법.