KR200257179Y1 - 지중굴삭판 - Google Patents

Abstract

본 고안은 선두굴삭판 및 다수의 연결굴삭판, 그리고 이들을 연결하는 체결부재로 구성된 지중굴삭판에 관한 것으로서, 연약지반이나 지표의 도로,철도,구조물 등으로 인한 지반침하를 막을 수 있도록 선두굴삭판과 연결굴삭판을 밀착결합하고 상기 굴삭판들은 측면으로 병렬연결하여 상기 굴삭판들을 연속적인 동일평면으로 만들어 지반 상부나 측벽에서 오는 전압을 효과적으로 분배하여 지탱하고, 또한 선두굴삭판과 연결굴삭판을 스크류 형상의 머리부와 핀 형상의 몸체를 가진 체결부재로 결합하여 선두굴삭판만을 압입전진시키면 후속하는 연결굴삭판들을 별도로 유압잭을 이용하여 압입전진시킬 필요가 없어지게 되어 작업공정 및 시간을 단축시킬 수 있어 보다 안전하고 신속하며 경제적으로 터널을 굴삭할 수 있는 지중굴삭판에 관한 것이다.

Description

지중굴삭판{Excavating panel}

본 고안은 지하터널을 구축함에 있어 상부로부터 큰 하중에 의한 전압이 상부벽과 옆벽에 걸리는 것을 제어하여 지표침하의 염려없이 안전하고 확실한 지하터널을 구축하고, 선두굴삭판과 연결굴삭판을 결합부재에 의하여 결합함으로서 굴삭작업공정을 줄여 신속하고 안전하며 경제적으로 지하터널을 굴삭할 수 있게 한 지중굴삭판에 관한 것이다.

일반적으로 지하터널을 구축하는 경우에 있어서는 임의의 터널 단면 형상을 설정하고 그 상부 및 측면에 터널의 축선방향으로 적당히 큰 구멍을 굴삭한다. 이 때, 상부의 원지반 토사가 연약지반이면 상부 토사입자 상호간의 연결작용은 기대할 수 없어 상부토사 전 중량에 따른 전압이 터널의 상부면에 걸릴 뿐 아니라, 지표면에 철도,도로 또는 구조물 등이 있을 경우 그 차량이나 구조물의 하중에 의하여 전압이 한층 커져 이러한 부분에서 원지반 토사의 침하 또는 붕괴가 발생할 우려가 있어 터널공사에 지장을 초래할 수 있으며 도시 기능 및 안전에 큰 문제를 발생시킨다.

이러한 지표침하 방지 및 안전성 유지를 위하여 종래 시일드 방식과 메서 방식을 이용한 공법이 있었으나, 도 9a, 9b에서 보듯이 토류판과 세그먼트 등이 사용되는 복공판과 접하는 주변 원지반과의 사이에 공간부(void)가 발생되어 지반침하나 붕괴를 완전히 방지할 수 없었다.

따라서, 토사를 굴삭하는 판넬과 이에 접하는 원지반과의 사이에 공간부가 형성되지 않도록 상시 밀착시켜서 도로, 철도, 구조물 등의 큰 하중에 의한 전압을 견디고 주변 원지반이 침하하는 일이 없도록 하기 위하여 도 10과 같은 선두굴삭판과 연결굴삭판을 이용한 지하터널 구축공법이 개발되었었다. 도 10에서, 1은 선두굴삭판, 2는 선두굴삭판에 연결된 지지판, 3은 연결굴삭판의 선단부로서 지지판과 같은 길이를 가지는 단락부, 4는 단락부 하부에 형성된 연결부, 6은 연결굴삭판, 5는 선두굴삭판과 연결굴삭판과의 간격이며 양 굴삭판의 저면에는 유압잭을 이용하여 압입전진될 수 있는 추진걸이구멍이 형성되어 있다. 이 방법은 선두굴삭판(1)이 유압잭에 의하여 압입전진되면 선두굴삭판(1)의 지지판(2)에 이와 같은 길이의 단락부(3)를 가진 연결부(4)가 형성되어 있는 연결굴삭판(6)을 순차적으로 압입전진 및 밀착시킴으로서 상부지반에 대하여 연속적으로 동일평면이 되게 연결하고 상기굴삭판들 사이는 측방향으로 병렬적으로 연결하여 상부지반과의 사이에 공간부가 없이 지반으로부터 전달되는 전압을 효과적으로 제어할 수 있는 지하터널 구축공법이다. 그러나 상기 방법은 선두굴삭판(1)이 전진함에 따라 선두굴삭판(1)과 연결굴삭판(6)의 간격(5) 만큼 이에 밀착된 연결굴삭판(6)들을 모두 하나씩 순차적으로 유압잭에 의하여 압입전진시켜야 하는 번거로움이 있었다. 또한 상기 선두굴삭판(1)들은 측방향으로 병렬연결되어 있으므로 한 개의 선두굴삭판(1)을 전진시키기 위하여는 그 좌우에 있는 선두굴삭판(1)을 고정시키고 중간의 선두굴삭판(1)을 전진시킨뒤 그에 후속하는 연결굴삭판(6)들을 모두 하나씩 전진시키고 다시 그 좌우의 선두굴삭판(1) 및 그에 후속하는 연결굴삭판(6)들을 전진시켜야 했으므로 작업공정이 매우 번거롭고 시간이 많이 소요되어 비경제적이었다.

본 고안은 상기의 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 지반과의 사이에 공간부가 없이 지반에 대하여 연속된 동일평면을 이루는 지중굴삭판을 이용하여 지반 상부로부터의 큰 하중에 의한 전압이 상부벽과 옆벽에 걸리는 것을 제어하여 지표침하의 염려가 없이 안전하게 지하터널을 구축할 수 있을 뿐 아니라, 선두굴삭판의 꼬리부와 연결굴삭판의 연결부 사이에 체결공을 형성하여 체결부재를 이용하여 결합시키고 이에 후속하는 연결굴삭판들을 역시 체결부재에 의하여 결합시킴으로서 선두굴삭판의 전진만으로 이에 결합된 연결굴삭판을 자동적으로 전진되게 하여 복잡한 작업공정을 대폭적으로 줄일 수 있고 작업의 신뢰도를 높일 수 있는 안전하고 경제적인 지중굴삭판을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 지중굴삭판에 의하여 지하터널을 굴삭하는 방법을 나타낸 개략설명도이고,

도 2는 본 고안에 따른 선두굴삭판과 연결굴삭판의 사시도이고,

도 3은 상기 선두굴삭판과 연결굴삭판들의 연쇄적 연결상태를 보여주는 단면도이고,

도 4는 선두굴삭판과 연결굴삭판의 결합부위와 체결부재를 보여주는 도 3의 A부분에 대한 요부확대도이고,

도 5는 굴삭판이 병렬적으로 연결되어 지층에 설치되어 있는 상태를 나타내는 병렬연결 및 설치상태도이고,

도 6은 유압잭에 의한 굴삭판의 추진설명도이고,

도 7은 연결굴삭판과 지보공(支保工)에 의한 터널의 관통상태을 보여주는 설명도이고,

도 8은 시공완료된 터널의 단면도이고,

도 9 및 도 10은 각각 종래 터널의 굴삭공법에 대한 단면도 및 종래 굴삭판의 연결 및 굴삭과정을 순서적으로 설명한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10...지층, 20...선두굴삭판,

21...선단부, 22,32...몸체,

23,33...꼬리부, 24,34...추진걸이구멍,

25,35...하향절곡부, 26,36...상향절곡부,

27,37...체결공, 30...연결굴삭판,

31...연결부, 38...관통체결공,

40...체결부재, 50...지보공(支保工),

60...발진가대, 70...유압잭,

80...라이닝 콘크리트.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안의 지중굴삭판은, 첨예한 쐐기 형상의 선단부와, 그 몸체 저면에 축방향을 따라 일정간격으로 형성된 다수의 추진걸이구멍이 형성되어 있고 몸체 상부면 일단과 반대편 측면중앙 일단에 하향절곡부 및 상향절곡부가 각각 형성되어 있는 사각기둥 형상의 몸체와, 상기 몸체의 선단부와 반대되는 단부에 형성되어 하나 이상의 체결공을 그 저면에 구비하고 있는 꼬리부로 구성된 선두굴삭판과;

상기 꼬리부와 대응되며 하나 이상의 관통체결공이 형성되어 있는 연결부와, 그 몸체 저면에 축방향을 따라 일정간격으로 형성된 다수의 추진걸이구멍이 형성되어 있고 몸체 상부면 일단과 반대편 측면중앙 일단에 하향절곡부 및 상향절곡부가 각각 형성되어 있는 사각기둥의 몸체와, 상기 몸체의 연결부와 반대되는 단부에 형성되어 하나 이상의 체결공을 그 저면에 구비하고 있는 꼬리부로 구성된 다수의 연결굴삭판과;

상기 선두굴삭판과 연결굴삭판을 연결하는 체결부재로 이루어져 있다.

상기 체결부재는, 원주에 나사산이 형성되며 그 단면에 드라이버홈을 가진 스크류 형상의 머리부와, 상기 머리부로부터 연장되는 핀 형상의 몸체로 구성되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 선두굴삭판과 연결굴삭판에 형성되는 체결공은, 상기 선두굴삭판과 연결굴삭판이 요동가능하도록 상기 체결부재의 몸체 직경보다 큰 직경을 갖는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 고안을 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 고안에 따른 지중굴삭판을 이용하여 지하터널을 굴삭하는 방법을 나타낸 개략설명도이고, 도 2는 본 고안에 따른 선두굴삭판과 연결굴삭판의 사시도이다.

도 1에서 보여지듯, 터널을 구축할 지층(10) 전방에 발진가대(60)를 설치하고 그 위에 선두굴삭판(20)을 두어 이를 유압잭에 의하여 전진시키면서 선두굴삭판(20) 하부에 형성된 공간에 지보공(50)을 일정간격으로 설치한다. 선두굴삭판(20)은 지층(10)을 효과적으로 굴삭할 수 있도록 첨예한 쐐기 모양의 형상을 한 선단부(21)를 가지고 있으며 후속하는 연결굴삭판(30)과 결합되는 꼬리부(23)가 그 저면에 체결공(27)을 구비한 채로 사각기둥 형상의 몸체(22)의 선단부(21)와 반대되는 단부에 연장되어 있다. 체결공(27)은 적어도 하나 이상으로서 안정적인 결합을 할 수 있는 범위 내에서 그 갯수가 정해진다. 선두굴삭판(20)의 몸체(22)의 저면에는 축방향을 따라 일정간격으로 유압잭(70)이 걸리는 추진걸이구멍(24)이 다수개 형성되어 있다. 그리고 몸체(22) 상부일단과 반대편 측면중앙 일단에는 양 옆의 선두굴삭판(20)과 병렬적으로 연결될 수 있도록 하향절곡부(25)와 상향절곡부(26)가 형성되어 있다.(도 2 및 도 5 참조)

상기 선두굴삭판(20)의 꼬리부(23)에 연결굴삭판(31)을 밀착시켜 연결굴삭판(30)의 연결부(31)와 결합시키도록 되어 있다.

연결굴삭판(30)은 그 선단에 선두굴삭판(20)의 꼬리부(27)와 대응되는 연결부(31)가 관통체결공(38)이 하나 이상 형성된 채로 구비되어 있고 그 몸체(32)에는선두굴삭판(20)과 동일하게 그 저면에 다수개의 추진걸이구멍(34)이, 그 상부일단 및 반대편 측면중앙에 하향절곡부(35) 및 상향절곡부(36)가 형성되어 있으며 후속의 연결굴삭판의 연결부에 대응되는 꼬리부(33)가 그 저면에 체결공(37)을 하나 이상 형성한 채로 상기 몸체(32)의 연결부(31)와 반대되는 단부에 구비되어 있다.

도 3은 상기 선두굴삭판과 연결굴삭판들의 연쇄적 연결상태를 보여주는 단면도이고, 도 4는 선두굴삭판과 연결굴삭판의 결합부위와 체결부재를 보여주는 도 3의 A부분에 대한 요부확대도이다.

도 4에서 보여지듯, 체결부재(40)는 그 머리부(40a)가 원주에 나사산이 형성되며 그 단면에 드라이버홈을 가진 스크류 형상이며, 상기 머리부(40a)로부터 연장되는 몸체(40b)는 일자형의 핀 형상을 가진 것이 바람직하다. 또한, 상기 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)의 결합으로 형성된 체결공은 상기 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)이 요동가능하도록 체결부재(40)의 몸체(40b) 직경보다 큰 것이 바람직하다. 스크류 형상의 머리부(40a)는 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30) 간의 결합을 확고히 지지하기 위한 것이다. 체결부재(40)의 몸체(40b)가 핀 형상이고 체결공의 직경이 이보다 커야 하는 이유는, 양 굴삭판 간의 결합이 너무 견고하여 터널이 갑자기 꺽어지거나 또는 곡선 형상의 터널을 굴삭할 경우에는 선두굴삭판(20) 및 이에 결합된 연결굴삭판(30)의 이동이 오히려 방해되거나 경직된 결합에 의하여 각 굴삭판에 미치는 압력의 부하가 불균일하게 되는 것을 방지하기 위하여 양 굴삭판의 요동이 가능하도록 굴삭판의 결합에 대하여 어느 정도 유동성 있는 상태을 부여하기 위한 것이다.

도 5는 굴삭판이 병렬적으로 연결되어 지층에 설치되어 있는 상태를 나타내는 연결 및 설치상태도이고, 도 6은 유압잭에 의한 굴삭판의 추진설명도다.

선두굴삭판(20) 또는 연결굴삭판(30)의 상부일단에 형성된 하향절곡부(25)가 상기 굴삭판의 측면에 인접한 굴삭판의 측면중앙에 형성된 상향절곡부(26)에 맞물리어 굴삭판이 측면으로 병렬연결되도록 되어 있다. 즉 한 굴삭판의 좌측으로는 그 굴삭판의 하향절곡부(25)와 좌측의 굴삭판의 상향절곡부(26)가 맞물리어 결합되고, 상기 굴삭판의 우측으로는 그 굴삭판의 상향절곡부(26)와 우측의 굴삭판의 하향절곡부(25)가 맞물리어 결합된다. 그러나, 이는 나사결합과 같이 확고하게 결합된 상태가 아니므로 좌우 굴삭판의 움직임을 최소화한채 중간에 있는 하나의 굴삭판만을 유압잭(70)에 의하여 전진시킬 수 있게 된다.

도 7은 연결굴삭판과 지보공에 의한 터널의 관통상태을 보여주는 설명도이고, 도 8은 시공완료된 터널의 단면도이다.

도 1의 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)이 결합된 전체 굴삭판에서 선두굴삭판(20)만을 유압잭(70)으로 압입전진시켜 결합된 굴삭판 전체가 전진되게 하고, 상기 결합된 굴삭판의 전진에 따라 결합된 굴삭판의 후미에 도 3에 나타나 있는 또 다른 연결굴삭판(30)의 연결부(31)를 체결부재(40)로 순차적으로 연결시켜가며, 그 하부에 형성된 공간에 지보공(50)을 일정간격으로 설치하여 원하는 길이의 터널을 관통하게 된다. 이 때, 선두굴삭판(20)만 유압잭(70)으로 전진시키면 그에 연결된 연결굴삭판(30)들은 유압잭(70)으로 별개로 압입전진시키지 않아도 같이 전진하게 되어 편리하다. 물론, 무한정한 길이로 연결굴삭판(30)이 따라 갈 수 있는 것은 아니며 유압잭의 파워에 따라 5∼25개까지의 연결굴삭판(30)이 함께 전진될 수 있으므로 그 만큼의 작업공정이 단축되게 된다. 최종적으로, 선두굴삭판(20)과 발진가대(60)를 철거하고 연결굴삭판(30)과 지보공(50)이 매설되도록 도 8과 같이 라이닝 콘크리트(80)를 형성시키므로서 터널을 완성하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 고안에 따른 지중굴삭판은 선두굴삭판과 연결굴삭판 그리고 병렬연결된 굴삭판들이 동일평면상으로 연속결합되어 지층벽과 밀착상태로 압입전진되므로 종래의 방법과 달리 공간부가 전혀 발생되지 않아 지반침하가 발생되지 않고 안정성 있게 터널을 굴삭할 수 있으며, 체결공과 체결부재를 이용하여 선두굴삭판과 연결굴삭판을 결합함으로서 일일이 연결굴삭판을 압입전진시킬 필요가 없어 작업공정과 작업시간을 대폭 줄일 수 있어 간편하고 경제적으로 터널을 굴삭할 수 있는 효과를 가지고 있다.

또한, 상기 체결공과 체결부재의 직경에 차이를 두고 체결부재의 몸체 형상을 핀 형상으로 하여 굴삭판의 요동이 가능하게 함으로서 곡선형이나 급히 꺽어진 형상의 터널을 굴삭할 때도 굴삭판이 용이하게 전진할 수 있어 다양한 형상의 터널 공사에도 잘 적용될 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 첨예한 쐐기 형상의 선단부(21)와, 그 몸체 저면에 축방향을 따라 일정간격으로 형성된 다수의 추진걸이구멍(24)이 형성되어 있고 몸체 상부면 일단과 반대편 측면중앙 일단에 하향절곡부(25) 및 상향절곡부(26)가 각각 형성되어 있는 사각기둥 형상의 몸체(22)와, 상기 몸체(22)의 선단부(21)와 반대되는 단부에 형성되어 하나 이상의 체결공(27)을 그 저면에 구비하고 있는 꼬리부(23)로 구성된 선두굴삭판(20)과;

   상기 꼬리부(23)와 대응되며 하나 이상의 관통체결공(38)이 형성되어 있는 연결부(31)와, 그 몸체 저면에 축방향을 따라 일정간격으로 형성된 다수의 추진걸이구멍(34)이 형성되어 있고 몸체 상부면 일단과 반대편 측면중앙 일단에 하향절곡부(35) 및 상향절곡부(36)가 각각 형성되어 있는 사각기둥의 몸체(32)와, 상기 몸체(32)의 연결부(31)와 반대되는 단부에 형성되어 하나 이상의 체결공(37)을 그 저면에 구비하고 있는 꼬리부(33)로 구성된 다수의 연결굴삭판(30)과;

   상기 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)을 연결하는 체결부재(40)로 이루어진 지중굴삭판.
2. 제1항에 있어서,

   상기 체결부재(40)는, 원주에 나사산이 형성되며 그 단면에 드라이버홈을 가진 스크류 형상의 머리부(40a)와, 상기 머리부(40a)로부터 연장되는 핀 형상의 몸체(40b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 지중굴삭판.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)에 형성되는 체결공은, 상기 선두굴삭판(20)과 연결굴삭판(30)이 요동가능하도록 상기 체결부재(40)의 몸체(40b) 직경보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 지중 굴삭판.