KR20030062242A - 터널 굴삭 방법 및 절삭날 장치 - Google Patents

Abstract

연약 지반(3)에 터널을 굴삭할 때, 선단측의 단면적(斷面績)보다보 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체(9)를 구비한 절삭날 장치(1)에서의 절삭날(5)을 상기 연약 지반(3)에 추진하고, 상기 연약 지반(3)으로부터 붕락(崩落)되는 경향에 있는 흙의 붕락을 상기 드릴형 본체(9)에 의해 규제하여, 상기 드릴형 본체(9) 내의 흙을 제거하는 공정과 상기 절삭날(5)을 추진하는 공정을 교대로 반복하여 터널을 굴삭하는 터널 굴삭 방법이며, 절삭날 장치는 지반(3)에 대하여 압입(壓入)하기 위한 절삭날(5)을 선단부에 구비한 외통(外筒)(7)의 내부에서 상기 절삭날(5)의 후측에, 선단측의 단면적보다도 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체(9)를 구비하고, 또한 상기 드릴형 본체(9)에 대하여 진동을 부여하기 위한 진동 부여 장치(27)를 설치한 구성이다.

Description

터널 굴삭 방법 및 절삭날 장치 {TUNNEL DIGGING METHOD AND CUTTING EDGE APPARATUS}

본 발명은 비교적 소경(小徑)의 터널을 굴삭하는 방법 및 절삭날 장치에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 붕락(崩落)되기 쉬운 연약 지반의 경우라도, 붕락을 억제 또는 제한하여 터널을 굴삭하는 방법 및 지반의 붕락을 억제 또는 제한하는 절삭날 장치에 관한 것이다.

종래, 비교적 소경의 터널을 굴삭하는 경우에는, 작업자에 의한 손굴삭으로 실행되는 일이 있다. 보다 상세하게는, 도 1에 나타내는 것과 같이, 지반(101)에 매설한 흄관(103)의 선단측에 위치하는 절삭날(105)을 절삭날(105) 주위의 복수 개소에 구비한 유압 잭 등의 추진 장치(107)에 의해 추진하여, 굴진 작업면(109)의 흙을 작업자가 제거함으로써 터널의 굴삭을 실행하고 있는 것이다.

전술한 것과 같은 종래의 구성에서는, 절삭날(105)은 단지 원통 형상으로 형성되어 있을 뿐이기 때문에, 지반(101)이 연약해 상기 굴진 작업면(109)이 붕락(崩落)되면, 붕락된 대량의 흙이 상기 절삭날(105) 내로 들어와 위험한 동시에 절삭날(105)의 전면(前面)에서 작업할 수 없다. 또 절삭날(105) 전면의 토압(土壓)이 절삭날(105)에 걸려, 상기 추진 장치(107)를 사용하여 방향을 수정하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있다.

도 1은 종래의 절삭날 장치를 나타내는 단면 설명도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태에 관한 절삭날 장치의 단면 설명도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 절삭날 장치의 우측면 설명도이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 청구항 1에 관한 발명은 연약 지반에 터널을 굴삭할 때, 선단측의 단면적(斷面績)보다도 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체를 구비한 절삭날 장치에서 절삭날을 상기 연약 지반에 추진하여, 상기 연약 지반으로부터 붕락될 경향에 있는 흙의 붕락을 상기 드릴형 본체에 의해 억제하고, 상기 드릴형 본체 내의 흙을 제거하는 공정과 상기 절삭날을 추진하는 공정을 교대로 반복하여 터널을 굴삭하는 터널 굴삭 방법이다.

청구항 2에 관한 발명은 지반에 대하여 압입(壓入)하기 위한 절삭날을 선단부에 구비한 외통(外筒)의 내부에서 상기 절삭날의 후측에, 선단측의 단면적보다도 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체를 구비하는 구성이다.

청구항 3에 관한 발명은, 청구항 2 기재의 절삭날 장치에 있어서, 상기 드릴형 본체는 상기 외통에 대하여 탄성 부재를 통해 지지되어 있고, 또한 상기 드릴형본체에 대하여 진동을 부여하기 위한 진동 부여 장치를 설치하는 구성이다.

청구항 4에 관한 발명은, 청구항 2 또는 3 기재의 절삭날 장치에 있어서, 상기 드릴형 본체의 후부에, 개폐 가능한 도어를 구비하는 구성이다.

청구항 5에 관한 발명은, 청구항 2항 내지 4항 중 어느 한 항의 절삭날 장치에 있어서, 상기 외통의 내면과 상기 드릴형 본체 사이의 공간 내에 복수의 추진 장치를 구비하는 구성이다.

도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 형태에 관한 절삭날 장치(1)는 지반(3)에 대하여 압입되는 절삭날(5)을 선단부에 구비한 원통 형상의 외통(7)을 구비하고 있으며, 이 외통(7) 내에는, 선단측(도 2에서 좌측)의 단면적보다도 후부측의 단면적이 차츰 작아지는 테이퍼형(원추 형상)의 드릴형 본체(9)가 구비되어 있다. 이 드릴형 본체(9)의 단면적은 상기 절삭날(5) 선단부의 단면적을 S로 하면, 드릴형 본체(9) 후부측의 최소 단면적이 약 S/4로 되도록 구성되어 있다.

보다 상세하게는, 상기 절삭날(5)은 상기 외통(7)의 선단부 내주면에 복수의 볼트 등에 의해 일체적으로 고정되어 있으며, 또한 절삭날(5)의 내주면(11)은 후부측이 소경으로 되는 테이퍼형으로 형성되어 있으며, 상기 내주면(11)의 후측에은 커버링(13)이 일체로 설치된다.

상기 드릴형 본체(9)는 상기 외통(7)에 대하여 진동 가능하게 설치되어 있다. 즉, 상기 외통(7)의 내주면에 설치한 복수의 브래킷(15)에는 경사 부재(17)가 설치되어 있고, 이 경사 부재(17)에 장착한 고무, 스프링 등과 같은 적당한 탄성 부재(19)에 의해 상기 드릴형 본체(9)가 지지되어 있다. 상기 복수의 탄성부재(19)는 상기 드릴형 본체(9)의 외주면을 지지하도록, 전체로서 원추형의 집합체를 나타내도록 배치하고 있다.

그리고, 상기 드릴형 본체(9)의 전단부는 상기 커버링(13)의 외측에 배치한 고무 등과 같은 실 부재(21)에 맞닿고 있어, 물이나 흙 등이 상기 드릴 본체(9)의 외주면과 상기 외통(7)의 내주면 사이의 공간 내에 침입하는 것을 방지하고 있다. 또, 상기 드릴형 본체(9)의 후부에는 개폐 가능한 도어(23)가 설치되는 동시에, 상기 도어(23)를 닫은 상태로 록 가능한 록 핸들(25)이 설치되어 있다.

또한 상기 드릴형 본체(9)에는, 이 드릴형 본체(9)에 대하여 진동을 부여하기 위한 진동 부여 장치(27)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 진동 부여 장치(27)는 상기 드릴형 본체(9)의 후부 외주면 상부에 장착되는 모터 브래킷(29)과, 이 모터 브래킷(29)에 장착되는 진동 모터(31)로 이루어진다. 또 진동 모터(31)는 회전축에 진동용 측량추를 구비하고 있다.

또 지반(3)에 매설한 흄관(33)에 대하여 상기 절삭날 장치(1)를 전진시키기 위해, 상기 드릴형 본체(9)에는 복수의 추진 장치(35)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 추진 장치(35)는 유압 잭 등으로 이루어지는 것이며, 상기 외통(7)의 내주면과 상기 드릴형 본체(9)의 외주면 사이의 공간 내에 배치되어 있고, 진퇴 가능하게 구비한 피스톤 로드의 선단부는 상기 흄관(33)의 단면에 접촉 가능하게 형성되어 있다.

이상과 같은 구성에서, 복수의 추진 장치(35)를 작동하고, 흄관(33)에 대하여 절삭날 장치(1) 전체를 도 2에서 좌 방향으로 전진시켜, 절삭날(5)의 선단부를지반(3)에 대하여 압입하는 것, 및 지반(3)의 굴진 작업면(37)을 굴삭하여 드릴형 본체(9) 내로부터 흙을 제거함으로써 터널이 굴삭되는 것이다.

그런데, 지반(3)이 연약 지반으로 굴진 작업면(37)이 붕락되기 쉬운 경우, 절삭날 장치(1)를 추진하면, 굴진 작업면(37)의 붕락에 의해 다량의 흙이 드릴형 본체(9) 내에 퇴적되게 된다.

이 때, 드릴형 본체(9)는 후부측 정도 소경의 단면적으로 형성되어 있기 때문에, 절삭날(5)의 선단 부분에서 굴진 작업면(37)으로부터 붕락된 다량의 흙은 드릴형 본체(9)의 내부로 이동될수록 압추되는 양태가 되어, 붕락이 억제되는 것이다. 바꿔 말하면, 드릴형 본체(9)가 드릴형인 데 따라, 붕락된 흙이 차츰 조여지는 양태로 되어, 붕락 후의 흙의 이동이 제한된다. 따라서, 계속하여 붕락되는 경향에 있는 굴진 작업면(37)의 붕락이 억제, 제한되는 것이며, 굴진 작업면(37)의 필요 이상으로 큰 붕락이 억제되는 것으로서, 안전성이 향상되는 것이다.

전술한 것과 같이, 굴진 작업면(37)의 붕락에 의해 드릴형 본체(9) 내에 퇴적된 흙을 후부로 배출하고, 다시 절삭날 장치(1)를 추진하는 것을 반복함으로써, 터널의 굴삭을 실행할 수 있는 것이다.

그런데, 지반(3)이 연약해 굴진 작업면(37)에 큰 붕락이 발생하는 경향에 있을 때에는, 도어(23)를 닫은 상태로 유지하여 절삭날 장치(1)를 추진함으로써, 붕락된 흙은 도어(23)에 의해 이동이 제한되므로, 굴진 작업면(37)의 계속에 의해 큰 붕락이 억제되게 된다. 그 후, 도어(23)를 열어 드릴형 본체(9) 내의 적당량의 흙을 제거하는 것을 반복함으로써, 연약 지반이라도 용이하게 또한 안전하게 터널 굴삭할 수 있는 것이다.

전술한 것과 같이, 드릴형 본체(9) 내로 붕락된 흙이 퇴적된 상태에 있는 경우라도, 추진 장치(35)는 붕락토 내에 매설되는 것이 아니다. 또 진동 모터(31)를 구동하여 드릴형 본체(9)에 진동을 부여함으로써, 붕락토와의 마찰을 경감할 수 있어, 절삭날 장치(1)의 추진이나 방향성의 수정 등을 계속해서 용이하게 실행할 수 있는 것이다.

이미 이해되는 것과 같이, 본 실시 형태에 의하면, 터널을 굴삭하려고 하는 지반(3)이 연약 지반이어서 굴진 작업면(37)이 붕락되기 쉬운 경우라도, 상기 굴진 작업면(37)과 같은 큰 붕락을 억제할 수 있어, 터널 굴삭을 보다 안전하게 실행할 수 있는 동시에, 드릴형 본체(9) 내에 대량의 흙이 존재하는 경우라도, 드릴형 본체(9)에 진동을 부여함으로써 절삭날 장치(1) 전체의 추진 및 방향 수정을 용이하게 실행할 수 있는 것이다.

이상과 같은 설명으로부터 이해되는 것과 같이, 본 발명에 의하면, 연약 지반이어서 절삭면이 붕락되기 쉬운 경우라도, 안전하게 터널의 굴삭을 실행할 수 있는 동시에, 붕락된 대량의 흙이 절삭날 장치 내에 존재하는 경우라도, 절삭날 장치의 추진 및 방향 수정을 용이하게 실행할 수 있어, 전술한 것과 같은 종래의 문제를 해소할 수 있는 것이다.

Claims (7)

1. 연약 지반에 터널을 굴삭할 때, 선단측의 단면적(斷面績)보다도 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체를 구비한 절삭날 장치에서 절삭날을 상기 연약 지반에 추진하여, 상기 연약 지반으로부터 붕락(崩落)될 상태에 있는 흙의 붕락을 상기 드릴형 본체에 의해 억제하고, 상기 드릴형 본체 내의 흙을 제거하는 공정과 상기 절삭날을 추진하는 공정을 교대로 반복하여 터널을 굴삭하는 것을 특징으로 하는 터널 굴삭 방법.
2. 지반에 대하여 압입(壓入)하기 위한 절삭날을 선단부에 구비한 외통(外筒)의 내부에서 상기 절삭날의 후측에, 선단측의 단면적보다도 후부측의 단면적이 작아지는 드릴형 본체를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭날 장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 드릴형 본체는 상기 외통에 대하여 탄성 부재를 통해 지지되어 있고, 또한 상기 드릴형 본체에 대하여 진동을 부여하기 위한 진동 부여 장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 절삭날 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 드릴형 본체의 후부에, 개폐 가능한 도어를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭날 장치.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 외통의 내면과 상기 드릴형 본체 사이의 공간 내에 복수의 추진 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 절삭날 장치.
6. 절삭날 장치로서,

   절삭날을 추진 방향측의 단부(端部)에 구비한 원통 형상의 외통과,

   상기 외통의 내측에 실(seal) 부재를 통해 지지 수납되는 내통(內筒)과,

   상기 내통과 외통 사이에 설치되며, 상기 절삭날 장치를 구동하는 구동 수단과,

   상기 내통에 장착되며, 상기 내통에 진동을 부여하는 진동 발생 수단과,

   상기 구동 수단과 상기 내통 사이에 설치되는 절삭날 장치의 복수의 탄성 부재와,

   상기 내통의 절삭날과 반대측 단면에 설치되는 개폐 가능한 도어

   로 구성되고,

   상기 내통의 절삭날측 반경은 도어측의 반경보다도 큰 것을 특징으로 하는

   절삭날 장치.
7. 일단에 절삭날을 구비한 원통의 외통 내부에 절삭날측 단면의 단면적보다도타단측의 단면적이 작은 내통을 구비한 절삭날 장치에 의한 터널 굴삭 방법으로서,

   상기 절삭날 장치를 절삭날측으로부터 지반으로 추진하고,

   상기 절삭날에 의해 굴삭된 흙을 상기 내통 내에 소정량까지 수납하고,

   상기 흙을 상기 내통의 타단측으로부터 제거하고,

   소정의 위치까지 절삭날의 추진과 흙의 제거를 교대로 반복하여 터널을 굴삭하는 것을 특징으로 하는

   터널 굴삭 방법.