KR20030081261A - 가변식 보링 머신 추진공법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 커터헤드부(K Zone), 토사이동회전삽부(L Zone), 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M Zone), 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone), 토사배출장치부(O Zone)의 5단계로 구분되며, 굴착장치에서 굴착반경을 자유롭게 조절할 수 있어 한종류의 굴착장치로 여러 구경의 추진공사를 수행할 수 있으며, 추진도중에 장애물이 나타났을시 손쉽게 대처할 수 있고, 공사비가 저렴하며, 추진속도가 일정하며, 공사 안전도 높게 강관을 추진하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법)및 그 장치에 관한 것이다.

Description

가변식 보링 머신 추진공법 및 그 장치{The Method of construction and apparatus using Changeable Boring Machine for steelpipe propulsion}
본 발명은 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법)및 그 장치에 관한 것으로서, 상세히 설명하면, 커터헤드부(K Zone), 토사이동회전삽부 (L Zone), 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone), 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone), 토사배출장치부(O Zone)의 5단계로 구분되며, 굴착장치에서 굴착반경을 자유롭게 조절할 수 있어 한종류의 굴착장치로 여러 구경의 추진공사를 수행할 수 있으며 추진도중에 장애물이 나타났을시 손쉽게 대처할 수 있고, 공사비가 저렴하며, 추진속도가 일정하며, 공사 안전도 높게 강관을 추진하는 가변식 보링 머신 추진공법 및 그 장치로서, 일명 KY-12추진공법이라고 출원인이 명명한 가변식 보링 머신추진공법(KY-12추진공법)및 그 장치에 관한 것이다.
근래 들어 인구 및 경제거점의 집중현상이 대도시를 중심으로 가속화되고 국내 행정구역 분류가 광역화되면서 상. 하수도, 통신, 전력, 도시가스 등 경제생활과 직접 관련된 각종 관로들에 대해 지하공간의 입체적 이용의 필요성이 빠르게 증가하고 있다.
국내의 경우, 지금까지 상. 하수도, 통신, 전력, 도시가스등의 관로 공사는 개착 공법으로 실시하는 것이 대부분이었다. 그러나 도심 시가지내를 개착 공법으로 굴착하여 관로를 매설 하는데는 교통장해가 클 뿐 아니라 각종 민원 발생 등의 이유로 도로를 용이하게 개착.굴착하는 자체가 점차 엄하게 규제 받고 있는 상태이다. 특히 교통량이 많은 도로나 번화가, 주택 밀집지역 및 인접지역을 비롯하여 차량 전용도로와 고속도로, 철로, 제방 및 하천 횡단 등과 같은 관로 부설공사에 걸쳐 광범위하게 개착식 굴착 매설방법에 대한 규제가 엄하게 이루어지고 있는 실정이다. 그리고 지하 매설물의 증가로 인하여 새롭게 건설되는 관로 시설공사의 경우, 점점 깊은 지하 심도에서의 공사를 요구하고 있는 상황이다. 이러한 공사환경의 변화에 의해 기존의 개착식 굴착 방법이 아닌 추진공식 굴착방법에 의한 관로 공사가 국내에서도 많은 시장점유율을 차지해가고 있는 실정이다.
그러나 추진공법의 도입 역사가 짧은 국내의 경우, 아직도 추진공법에 대한 인식수준이 매우 낮으며, 기존의 터널공법과 같은 지반공학 분야에서도 추진공법이 하나의 완성된 공법으로 인정 받지 못하고 있는 상황이다. 그러나 현재, 추진공법의선두 주자인 일본이 경우는 대구경 터널공법과 다른 하나의 독립된 분야로서 추진공법을 설정하고 있으며, 새로운 추진기술의 개발에 많은 정성과 노력을 기울이고 있다.
외국의 일반 토사 추진공법을 살펴보면, 800mm 에서 3400mm 까지의 추진관을 전진기지에 설치된 유압잭에 의해 순차적으로 추진하는 공법을 크게 분류하면 인력굴착식 추진공법과 세미쉴드공법(기계식 병용 추진공법)으로 나눌 수 있다.
먼저 인력굴착식 추진공법을 살펴보면, 추진관의 선단에 칼날이나 쉴드 칼날을 부착하며 인력으로 토사를 굴착하면서 추진관을 유압잭으로 압입해서 관 본체를 지중에 매설하는 공법으로서, 개방(환구)식 추진공법, 중압잭추진공법, 곡선추진공법으로 나눌 수 있다.
개방(환구)식 추진공법은 도1에 도시된 바와 같이, 관의 선단에 칼날을 부착한 후, 토사의 굴착 작업은 인력으로 행한다. 굴착토는 관안에서 운반차로 운반하여 전진기지 밖으로 반출한다. 전진기지에는 유압잭, 반력벽, 레일, 사각밀대등을 두어 관본체를 추진하는 공법이다. 굴착대상 지반은 관 선단부가 개방상태이기 때문에 지반의 안정이 무엇보다 중요하며 지반의 안정이 곤란한 경우에는 약액주입공법등의 보조공법을 병행하나 대수층 유동사 지반 등에서는 이 공법의 적용이 불가능하다. 본 공법은 비교적 추진거리가 짧은 30m 에서 70m 정도의 공사현장에 적용된다,
중압잭 추진공법은 도2에 도시된 바와 같이, 추진공법이 점차 보급됨에 따라 장거리 추진의 필요성이 증가하여 중압잭을 이용한 추진공법이 개발되게 되었다. 이것은 개방식 유압추진 설비만으로는 추진하려는 관의 축방향 저항력과 반력벽의 허용반력에 한계가 있는 한편, 추진거리가 증가하면 추진저항이 증가하므로 일반적인 개방식 유압추진 설비로는 70m 정도가 추진 적정하다. 이 이상의 추진거리에서는 추진관의 중간에 중압잭 설비를 갖추어 개방식 유압추진 설비의 원압잭 추력 저감을 꾀한다.
곡선 추진공법은 도3에 도시된 바와 같이, 추진기술이 발전함에 따라, 장거리 추진의 비율이 증가함과 더불어 필연적으로 곡선추진을 해야하는 경우가 많아지게 되었다. 곡선추진이 직선추진과 다른점은 다음과 같다.
가)측량이 어렵다(관내에 측량기기를 가지고 들어가 측량할 필요가 있다)
나)관의 접속면에 편하중이 걸려 관이 파손되기 쉽다.
다)관외경보다 크게 굴착하며 추진중에 외경보다 크게 굴착된 지반을 안정시켜야한다.
라)추진관 선단부의 칼날의 방향수정이 어려우며 지그재그식 추진이 되기 쉽다.
세미실드 공법은 니수(泥水:진흙물), 가압식 추진공법, 토압밸런스식 추진공법으로 나눌 수 있다.
니수(泥水) 가압식 추진공법을 살펴보면 도4에 도시된바와 같이, 폐쇄형 기계 굴착 쉴드공법의 일종으로 굴착 쉴드와의 사이에 격벽을 두며, 굴착 쉴드측에 진흙물을 충전, 자연 수압보다 높은 수압과 Mud-film의 작용에 의해 쉴드의 자립을 꾀하면서 굴착하고 토사는 진흙물과 더불어 파이프를 통해 니수(泥水)처리 설비로 보내 토사와 물을 분리한다. 분리된 미립자를 포함한 니수(泥水)를 쉴드에 보내어 순환사용한다.
토압(土壓) 밸런스식 추진공법은 도5에 도시된 바와 같이 니수(泥水) 가압식 추진공법과 같이 쉴드와 격벽을 두고 격벽내에 토압을 발생시키며 이 압력으로 지반의 붕괴를 방지하면서 기계 굴착하는 공법이다. 잔토는 스크류 콘베어(screw convayor)로 배토하며 운반차로 전진기지 밖으로 배출한다.
일본과는 다른 여러 가지 국내 사정상, 한국실정에 맞는 독자적인 추진공법이 개발되어야 한다. 그 예로 국내는 여러 여건상 일본의 선진 추진 공법 기술을 도입하기에는 많은 어려움이 존재하는데, 우선 국내 도로의 기초지반 시공상태가 매우 불규칙이며 불량 시공된 도로가 많은 점과 추진공법에 대한 인식이 적어 이 분야에 대한 시공 단가가 일본의 선진 추진 공법을 도입해서 시공하기에는 터무니없이 공사비가 낮다는 점, 그리고 국내 지질 지반의 규칙적인 연속성이 적다는 점이다.
이에 본 개발자는 추진선도관의 선두부에 가변식 보링머신 굴착장치를 설치하여굴착장치의 크기를 자유롭게 조절할 수 있도록 하여 굴착반경의 자유로운 조절이 가능하며, 한종류의 굴착장치로 여러 구경의 추진공사를 수행할 수 있도록 하였고, 기존 세미실드형 기계식 굴착공법의 단점인 고비용의 기계장치로 인한 높은 경비문제를 해결하였으며, 추진도중에 장애물이 나타났을시 손쉽게 선도부의 굴착장치를 철수할 수 있도록 하여 기존의 세미실드추진공법이 지니고 있는 각종 지반에 대한 대응능력이 저하되는 단점을 해결할 수 있도록 본 공법을 개발하였다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명의 출원인이 선출원한 국내특허출원번호 제10-2002-0041416호, 발명의 명칭 간이 동결 강관추진공법 및 그 장치, 동 출원번호 제10-2002-0051295호, 발명의 명칭 대수층 유동사 지반 강관압입 추진공법 및 그 장치, 출원번호 제10-2002-0075375호, 발명의 명칭 대구경강관 압입추진공법 및 그 장치, 동 출원번호 제10-2002-0075371호, 발명의 명칭 연약지반 압입 추진공법 및 그 징치, 동 출원번호 제10-2002-0075372호, 발명의 명칭 중구경 강관 입압추진 공법 및 그 장치, 동 출원번호 제10-2003-0010891호, 발명의 명칭 중소구경 강관압입 추진공법 및 그 장치, 동 출원번호 10-2003-0032296호, 발명의 명칭 한국형 호박돌 지반의 압입추진공법 및 그 장치를 개량한 것으로서, 본 발명에서는 커터헤드 및 추진선도관 내벽 지지용 수동 유압잭을 신속하게 수축시켜, 전진기지 밖으로 철수시킬 수 있어 장애물 조우시의 대처능력이 뛰어나며, 추진선도관 내에서 굴착 배출된 토사의 배출방법도 관경 및 추진 예정거리에 맞춰 경제적이고 효율적인 선택을 할 수 있게 하였으며, 가변식 보링머신 굴착장치를 설치하여 굴착반경을 자유롭게 조절함으로써 한종류의 굴착장치로 여러 구경의 추진공사를 수행할 수 있도록 하여, 각각의 구경에 맞춰 굴착장치의 크기가 고정되어 있는 기존의 세미실드형 기계굴착추진공법의 단점을 보완함으로써 고비용이 소요되었던 공사비의 절감효과를 기할 수 있는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법)및 그 장치를 제공하는 것을 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제인 것이다.
도1 종래의 개방(환구)식 강관추진 공정 사진
도2 종래의 중압잭 강관추진공정 사진
도3 종래의 곡선추진 공정 사진도
도4 종래의 니수(진흙물) 가압식추진공정 및 이수가압식 세미실드장치 사진
도5 종래의 토압밸런스식 추진 장치 및 공정 사진
도6 본 발명의 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치) 전체도
도7 본 발명의 커터헤드부(K Zone) 측단면 상세도
도8 본 발명의 커터헤드부(K Zone) 정면 상세도
도9 본 발명의 토사이동회전삽부 (L Zone) 측단면 상세도
도10본 발명의 토사이동 회전삽부 (L Zone) 정면 상세도
도11본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone) 측단면 상세도
도12 본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M Zone) 정면 상세도
도13 본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M Zone) 정면 다른 예
도14 본 발명의 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone) 측단면 상세도
도15 본 발명의 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone) 정면 상세도
도16 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 측단면 상세도
도17 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 다른 예
도18 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 또다른 예
도19 본 발명의 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone) 평면상세도
도20 본 발명의 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone) 측단면상세도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
전면굴착비트(1), 전면굴착헤드(2), 가변식커터비트(3), 가변식커터헤드(4), 가변식커터헤드지지대(5), 로드(7), 가변식커터헤드지지대, 길이조절장치 (8), 고정크랭크(8-1), 가변크랭크(8-2), 고정볼트(8-3), 토사이동회전삽(9), 토사이동회전삽길이조정장치(10), 굴착비트냉각수공급관(11), 냉각수유입구(12), 유압구동기 (13), 유압구동기지지용 수동유압잭(14), 추진선도관지지벽밀착용수동유압잭(15), 유압구동기 지지받침대(16), 추진선도관지지벽(17), 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭지지벽(18), 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭반발벽(19), 선도중압유압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20), 유압호스(21), 반력벽(22), 유압잭(23), 실린더 (24), 밀대(추진보조관)(25), 레일(26), 유압유니트(27), 모니터 및 조종장치(30), 케이블(32), 조명등(40) 및 패쇄회로카메라(41), 패쇄회로 카메라지지대(42), 고무패킹(43), 철판보강층(45), 삼각지지벽(46), 리벳이음(47), 토사배출용콘베어벨트 (50), 콘베어벨트하부바퀴(50-1), 콘베어벨트구동장치(51,51-1), 토사배출신축콘베어벨트(52), 지지대 및 이동바퀴(53), 살수장치(60), 살수노즐(61), 살수호스(62),자갈토사분리진동스크린(63), 진동기(64), 토사 및 물교반박스(65), 모래펌프(Sand Pump)(66), 토사이송용모노펌프(67), 토사배출파이프(68), 고압공기이송관(69), 토사 및 물교반박스 바퀴(72), 자갈이동수레(73), 자갈이동수레바퀴(74), 토사운반박스(80), 토사운반후크구정구(81), 토사운반후크(82), 재순환용수저장박스(83), 수중펌프(84), 재순환용수관(85), 여과망(86), 토사격리 및 유도벽(100), 커터헤드부(K Zone), 토사이동회전삽부 (L Zone), 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone), 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone), 토사배출장치부(O Zone), 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone), A:압입추진선단부, B: 압입추진중간부, C:압입추진후단부, E;전진장치, F:추진선도관, G: 추진관, H:도로, I: 지반(토양),
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 커터헤드부(K Zone), 토사이동회전삽부 (L Zone), 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone), 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone), 토사배출장치부(O Zone)의 5단계로 구분되며 인력굴착식추진공법과 세미실드공법을 혼합한 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법) 및 그 장치를 개발하여 추진도중에 장애물이 나타났을 시 손쉽게 대처할 수 있고, 공사비가 저렴하며, 추진속도가 일정하며, 공사 안전도 높게 강관을 추진할 수 있도록 하였다.
본 발명은 크게 5부분으로 나누어 설명할 수 있다.
첫 번째는 도7 및 도8에 도시된 추진 선도지반의 굴착하는 전면 굴착 헤드 및 가변식 굴착헤드(Cutter Head) 부분으로, 가변식 굴착헤드(Cutter Head) 부분은 추진관경에 따라 크기가 변할 수 있도록 가변식으로 제작하였다. 가변식 굴착헤드(Cutter Head)의 앞부분에 돌출된 전면 굴착 헤드는 대상 추진관경의 1/3정도로 하여 토사 입력이 직접적으로 가변식 굴착헤드(Cutter Head)에 전달되는 것을 피하도록 하여 가변식 굴착헤드(Cutter Head)부를 보호하도록 하였으며, 가변식 굴착헤드(Cutter Head)부에 동력 부하량이 적게 받도록 구성하였다. 전면 굴착헤드의 앞부분에는 텅스텐계의 초경금속 비트를 정착하여, 본 공법의 적용 대상 지반을 일반 보통토사에서 자갈 혼합토사에 이르기까지 적용될 수 있도록 하였으며, 지반의 종류에 따라 굴착비트의 교환이 자유롭게 이루어지도록 하였다. 그리고, 굴착헤드(Cutter Head)는 구동축을 중심으로 3 스포크형의 구조인 가변식커터헤드가 이루어지도록 하였으며 각 가변식커터헤드의 중간에는 각도조절이 용이한 가변식 굴착헤드(Cutter Head) 지지대를 부착하여 토사 굴착 작업중 스포크형의 굴착형태가 견고히 유지되도록 하였으며, 굴착 시스템을 외부로의 철수시 각도조절식 굴착헤드(Cutter Head) 지지대를 수축, 철거시켜 굴착헤드(Cutter Head) 부분이 우산처럼 접힌 상태에서 외부로 손쉽게 철수될 수 있도록 하였다. 그리고, 스포크형 굴착헤드(Cutter Head) 의 각 Branch 의 후면 중간부분에 스포크형 굴착헤드(Cutter Head)를 구동축과 연결하여 지지해주는 각도조절 가변식 굴착헤드(Cutter Head) 지지대를 각각 설치하였으며 이 지지대들은 구동축에 부착된 가변식 지지대 길이조정장치에 의하여 굴착헤드(Cutter Head)의 추진각도를 일정부분 조정할 수 있게 하였다. 또한, 구동축 내에는 냉각수 통로를 조성하여, 굴착 비트에 냉각수를 살포하게 하여 이수 윤활기능과 함께 굴착비트의 수명을 장기화하였으며 굴착헤드(Cutter Head)는 분당 5~10회전의 속도로 굴착 작업을 수행할 수 있도록 하였다.
굴착 작업중 장애물 조우시에는 굴착헤드(Cutter Head) 부분을 신속하게 접을 수 있어 전진기지 밖으로의 신속한 철수작업을 수행할 수 있으며, 800~1200mm, 1350~1800mm, 1900~2500mm, 2600~3400mm의 4 종류로 굴착헤드(Cutter Head) 및 유압 구동장치를 제작하면 800~3400mm에 이르는 중대구경의 추진공법을 수행할 수 있어 굴착장치비 제작에 드는 막대한 제작비를 크게 절약할 수 있다.
두번째는, 도9 및 도10에 도시한 토사이동 회전삽 부분으로 전면 굴착헤드 및 굴착헤드(Cutter Head) 부분을 통하여 후방으로 배출된 토사를 손쉽게 토사 배출 장치인 토사 배출용 콘베어 벨트에 실을 수 있도록 고안한 장치이며, 토사 이동 회전삽은 구동축에 대하여 45˚각도로 기울어지게 하여 토사가 자연스럽게 이동할 수 있도록 하였다. 또한, 토사이동 회전삽의 양끝부분은 약간 비틀어진 삽모양을 하도록 하여 토사와 부딪칠 시 저항을 보다 적게 받을 수 있도록 고안하였다.
그리고 토시이동 회전삽의 양방향 중간부분에 길이조절용 크랭크를 삽입하여 여러 구경에 맞게 회전삽의 길이를 조절할 수 있도록 하였다.
세 번째는 도11내지 도13에 도시한 유압 구동기 및 구동기 지지용 수동 유압잭 부분으로 유압 구동기를 추진선도관의 내벽에 직각으로 밀착 지지시키는 3쌍의 추진선도관 내벽 밀착용 지지용 수동 유압장치와 전면 굴착헤드 및 굴착헤드(Cutter Head) 가 토사에 저항하는 힘에 대응할 수 있도록 유압 구동기 지지용 몸체의 후방에 부착하며 다른 한쪽이 추진선도관의 말단 지지벽에 밀착되도록 한 4개의 추진선도관 지지벽 밀착용 수동 유압장치가 있다. 이들 수동 유압장치는 추진 작업 시작시 내벽 및 지지벽에 밀착되도록 구성한 후, 추진도중 장애물 조우시나 기계수리시에는 유압장치를 수축시켜 굴착장치가 손쉽게 외부로 철수될 수 있도록 하였으며 유압구동장치의 전방부분에 구동축을 통해 전면 굴착헤드 및 굴착헤드(Cutter Head) 부분에 부착된 굴착비트에 냉각수가 공급될 수 있도록 냉각수 공급장치를 부착하였다.
네 번째는, 도14 및 도15에 도시한 중압잭 및 추진2번관 철판 보강 부분으로 추진선도관의 내벽에 두께 50~100mm 길이 100~150mm의 철판을 부착한 후에, 추진 선도관의 내경을 따라 다수의 중압잭(추진강관의 구경에 따라 결정)을 설치한 후, 맞은편의 추진 2번 관에도 같은 크기의 지지벽을 설치한다. 그리고, 수동 유압잭의 상부에는 작업막장 감시카메라를 설치하여 작업원이 추진관내에 들어가지 않고 전진기지내에서 모니터를 보면서 추진작업을 조정할 수 있도록 하였다. 또한, 추진 2번관 지지벽의 후방에는 내벽을 따라 길이 600mm의 철판을 두께가 100~150mm 가 되도록 용접하여 부착한후, 구조가 변형되지 않도록 리벳 보강 이음 작업을 실시한다. 그리고 철판보강 부분의 후방부분에 삼각 지지대를 설치하여 2차보강 작업을 실시한다. 중압잭의 실린더 양정은 L=600mm로 하여, 600mm 추진작업후, 전진기지내의 600mm크기의 추진용 밀대를 추진관과 유압잭 사이에 삽입한 후 다시 600mm의 추진 작업을 실시한다.
600mm 추진공정을 10번 반복한 후, 길이 6m의 추진용관을 용접 부착한 후, 다시 추진작업을 반복한다. 또한, 중압잭 중 상, 하, 좌, 우에 설치된 4개의 잭은 방향 및 레벨 수정기능도 보조할 수 있게 하여 추진방향이나 레벨(구배)이 잘못 됐을 시 추진방향과 레벨의 수정작업이 손쉽게 이루어지도록 하였다. 그리고 추진 2번관의 철판 보강부분의 외벽과 추진 선도관의 연결부위에는 고무패킹을 설치하여 연결부위를 통하여 외부토사가 유입되지 않도록 하였으며, 철판 보강 부분의 리벳이음 부위가 보호 되도록 하였다. 그리고, 추진속도는 중압잭을 통하여 조정할 수 있도록 하였으며 중압잭 속도조정장치와 작업막장 감시 모니터를 전진기지나 지상에 설치하여 작업원이 추진관내에 들어가지 않고도 추진 작업 관리를 할 수 있게 하였다.
다섯 번째는, 도16내지 도18에 도시한 각종 토사 반출 장치 및 토사분리 및 순환용수 재 이용장치로 본 공법은 추진 작업 막장에서 토사 배출용 콘베어 벨트를 통하여 추진 2번관으로 배송된 토사를 추진관경 및 추진거리에 따라 다음과 같이 분류하여 전진기지 밖으로 손쉽게 토사 배출이 이루어지도록 하였다.
추진관경이 800~3400mm이며 추진거리 40m이내시에는 추진 2번관의 전반부의 토사 배출용 콘베어 벨트의 말단부에 길이 40m까지 길이가 조정되는 기성제품의 신축 콘베어 벨트를 설치하여 토사가 전진기지 밖까지 배송되도록 하였다. 추진관경이 800~1800mm로 추진거리가 40m 이상일 때에는 토사 배출용 콘베어 벨트를 통해 이송된 토사에 살수관을 통해 살수하면서 자갈 토사 분리체를 거치게 한후 토사와 물은 토사 이송용 모노 펌프를 통해 전진기지까지 이송되도록 하였다. 그리고 자갈 토사 분리체를 통과 못한 자갈은 자동적으로 자갈 이동수레에 적재되도록 한후, 만재하며 인력 또는 윈치 구동기에 의해 전진기지로 이송되도록 하였다. 토사 배출용 파이프를 통한 장거리 배송시 토사가 파이프 내에 체류되는 것을 막기 위하여 공기압을 이용한 토사 보조 배송장치를 토사 배송 파이프 중간에 설치하였다.
추진관경이 1900~3400mm로 추진거리가 40m 이상일 때에도 800~1800mm, 40m이상일때와 배송방식이 비슷하나 중. 장거리 대용량의 토사 배출을 위하여 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)를 사용하도록 하였다. 그리고, 40m 이상의 중. 장거리 추진시에는 소용량의 모노펌프 및 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)를 구동하기 위하여 용수가 필요한데 전진기지의 한쪽에 설치된 물과 토사를 간단하게 분리할 수 있는 장치를 통하여 저장조에 저장된 용수를 수중펌프를 통하여 재 사용할 수 있도록 하였다.
토사 배출용 파이프를 통하여 물과 함께 토사 운반 박스에 배출된 토사는 토사 운반 박스의 사방에 설치된 여과막에 저지당해 박스안에 잔류되며, 용수만 저장조로 빠져나가 저장 되도록 하는 간단한 방식을 사용하도록 하였으며 토사운반 박스에 토사가 가득차면 크레인으로 지상으로 끌어올려 하역시킨 후, 다시 전진 기지내에 설치하도록 하였다.
이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
실시예1(추진관경800~3400mm,추진거리40m이내)
제1공정(제1추진공정)
도6과 같이 토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
상기 추진선도관(F)의 후면 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기위하여 추진관(G)의 하부면 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
제2공정(굴착공정)
추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에,
유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고,
이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
제3공정(토사처리공정)
상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 도16에 도시된 바와 같이, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치된 토사배출신축콘베어벨트(52)에 위치되어 이동된 토사를 후방으로 배출시킨 후에,
제4공정(제2추진공정)
상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(20)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복하여 굴착한 다음에,
제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착하였다.
실시예2(추진관경800~1800mm,추진거리40m이상)
제1공정(제1추진공정)
도6과 같이 토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
상기 추진선도관(F)의 후면에 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기 위하여 추진관(G)의 하부면의 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
제2공정(굴착공정)
추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에, 유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고,
이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
제3공정(토사처리공정)
상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 도17에 도시된 바와 같이, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)이 진동기(64)의 작동에 의해 진동되어 토사와 물은 하강하며 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)에 수집되고, 자갈은 자갈토사분리진동스크린(63)의 경사도를 따라 상부로 이동되다가 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치된 자갈이동수레(73)에 수집되어 자갈이동수레(73)를 이동시켜 자갈을 제거하고, 상기 토사 및 물교반박스(65)에 수집된 토사와 물은 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 스크류펌프 형태인 소용량의 토사이송용모노펌프(67)에 의해 토사배출파이프(68)를 통해 토사분리 및 용수재순환장치(Q)로 이송되며, (이때, 토사배출파이프(68)의 일측에 설치된 고압공기이송관(69)에 의해 지상의 콤퓨레샤(미도시)의 작동에 의해 고압공기를 불어넣어 토사의 이동을 원할히 하였다.
토사배출파이프(68)를 통해 유입된 토사와 물은 바닥에 여과망(86)으로 형성된 토사운반박스(80)로 수집되어 물은 여과망(86)을 통해 하부의 재순환용수 저장박스(83)에 수집되어 재순환용수 저장박스(83)에 위치한 수중펌프(84)에 의해 재순환수관(85)을 통해 재사용하며,
상기 토사운반박스(80)에 수집된 토사는 토사운반박스(80)의 상부에 형성된토사운반후크(82)에 의해 크레인(미도시)을 이용하여 지상으로 반출하여 처리한 다음,
제4공정(제2추진공정)
상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(19)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복시켜 굴착한 다음에,
제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착하였다.
실시예3(추진관경1900~3400mm,추진거리40m이상)
제1공정(제1추진공정)
도6과 같이 토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
상기 추진선도관(F)의 후면에 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기 위하여 추진관(G)의 하부면 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
제2공정(굴착공정)
추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에,
유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고, 이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
제3공정(토사처리공정)
상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 도18에 도시된 바와 같이, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)이 진동기(64)의 작동에 의해 진동되어 토사와 물은 하강하며 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)에 수집되고, 자갈은 자갈토사분리진동스크린(63)의 경사도를 따라 상부로 이동되다가 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치된 자갈이동수레(73)에 수집되어 자갈이동수레(73)를 이동시켜 자갈을 제거하고, 상기 토사 및 물교반박스(65)에 수집된 토사와 물은 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)에 의해 토사배출파이프(68)를 통해 토사분리 및 용수재순환장치(Q)로 이송되며, (이때, 토사배출파이프(68)의 일측에 설치된 고압공기이송관(69)에 의해 지상의 콤퓨레샤(미도시)의 작동에 의해 고압공기를 불어넣어 토사의 이동을 원할히 하였다.)
토사배출파이프(68)를 통해 유입된 토사와 물은 바닥에 여과망(86)으로 형성된 토사운반박스(80)로 수집되어 물은 여과망(86)을 통해 하부의 재순환용수저장박스(83)에 수집되어 재순환용수저장박스(83)에 위치된 수중펌프(84)에 의해 재순환수관(85)을 통해 재사용하며,
상기 토사운반박스(80)에 수집된 토사는 토사운반박스(80)의 상부에 형성된 토사운반후크(82)에 의해 크레인(미도시)을 이용하여 지상으로 반출하여 처리한 다음,
제4공정(제2추진공정)
상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(19)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과,상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복시켜 굴착한 다음에,
제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착하였다.
이하 본 발명을 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다,
도1 종래의 개방(환구)식 강관추진 공정 사진, 도2 종래의 중압잭 강관추진공정 사진, 도3 종래의 곡선추진 공정 사진도, 도4 종래의 니수(진흙물) 가압식추진공정 및 이수가압식 세미실드장치 사진, 도5 종래의 토압밸런스식 추진장치 및 공정 사진, 도6 본 발명의 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치) 전체도, 도7 본 발명의 커터헤드부(K Zone) 측단면 상세도, 도8 본 발명의 커터헤드부(K Zone) 정면 상세도, 도9 본 발명의 토사이동회전삽부 (L Zone) 측단면 상세도, 도10본 발명의 토사이동 회전삽부부 (L Zone) 정면 상세도, 도11본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone) 측단면 상세도, 도12 본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M Zone) 정면 상세도, 도13 본 발명의 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M Zone) 정면 다른 예, 도14 본 발명의 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone) 측단면 상세도, 도15 본 발명의 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone) 정면 상세도, 도16 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 측단면 상세도, 도17 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 다른 예, 도18 본 발명의 토사배출장치부(O Zone) 또다른 예, 도19 본 발명의 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone) 평면상세도, 도20 본 발명의 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone) 측단면상세도를 도시한 것이며, 전면굴착비트(1), 굴착헤드(2), 가변식커터비트(3), 가변식커터헤드(4), 가변식커터헤드지지대(5), 로드(7), 가변식커터헤드지지대제2길이조절장치(8), 고정크랭크(8-1), 가변크랭크(8-2), 고정볼트(8-3), 토사이동회전삽(9), 토사이동회전삽길이조정장치(10), 굴착비트냉각수공급관(11), 냉각수유입구(12), 유압구동기(13), 유압구동기지지용 수동유압잭(14), 추진선도관지지벽밀착용수동유압잭(15), 유압구동기 지지받침대(16), 추진선도관 지지벽(17), 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭지지벽(18), 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭반발벽(19), 선도중압유압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20), 유압호스(21), 반력벽(22), 유압잭(23), 실린더(24), 밀대(추진보조관)(25), 레일(26), 유압유니트(27), 모니터 및 조종장치(30), 케이블(32), 조명등(40) 및 패쇄회로카메라(41), 패쇄회로 카메라지지대 (42), 고무패킹(43), 철판보강층(45), 삼각지지벽(46), 리벳이음(47), 토사배출용콘베어벨트(50), 콘베어벨트하부바퀴(50-1), 콘베어벨트구동장치(51,51-1), 토사배출신축콘베어벨트(52), 지지대 및 이동바퀴(53), 살수장치(60), 살수노즐(61), 살수호스(62), 자갈토사분리진동스크린(63), 진동기(64), 토사 및 물교반박스(65),모래 펌프(Sand Pump)(66), 토사이송용모노펌프(67), 토사배출파이프(68), 고압공기이송관(69), 토사수집박스여과망(71), 토사 및 물교반박스바퀴(72), 자갈이동수레(73), 자갈이동수레바퀴(74), 토사운반박스(80), 토사운반후크구정구(81), 토사운반후크(82), 재순환용수저장박스(83), 수중펌프(84), 재순환용수관(85), 여과망 (86), 토사격리 및 유도벽(100), 커터헤드부(K Zone), 토사이동회전삽부 (L Zone), 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부 (M Zone), 중압잭 및 2번관 철판보강부(N Zone), 토사배출장치부(O Zone), 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone), A:압입추진선단부, B: 압입추진중간부, C:압입추진후단부, E;전진기지, F:추진선도관, G: 추진관, H:도로, I: 지반(토양)을 나타낸 것이다.
구조를 설명하면, 도6에 도시된 바와 같이, 도로(H)하부의 기반(토양)(I)에 강관을 압입하기 위하여, 최전방에 형성된 추진선도관(F)과, 상기 추진선도관(F)의 후면에 연결되어 있으며, 추진선도관을 추진시키는 추진관(G)과 ,상기 추진관(G)의 후면에 형성되어 상기 관들을 앞으로 강압에 의해 전진시키기 위한 전진장치(E)와 상기 전진장치(E)의 하부에 설치된 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone)로 구성되어 있으며,
상기 추진선도관(F)의 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장되어 있으며,
상기 추진관(G)의 내부에는 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(o)가 내장된 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치)인 것이다.
상기 전진장치(E)는 도6 및 도19, 도20에 도시된 바와 같이, 추진관(G)의 후면에 설치되어 있으며, 하부에는 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone)가 설치되어 있고, 최후방에 설치된 반력벽(22)과, 상기 반력벽(22)의 후방 상부에 형성된 유압유니트(27)와, 상기 유압유니트(27)의 일측에 형성되어 장치내에 유압을 전달하는 유압호스(21)와, 고압의 공기를 장치내에 공급하는 에어콤퓨레서(미도시)와, 상기 반력벽(22)의 전면에 설치되어 있으며, 상기 유압유니트(27)에 연결된 유압호스(21)에 연결된 유압잭(23)과, 상기 유압잭(23)에 연결된 실린더(24)와 상기 실린더(24)의 전방에 밀착되어 추진관(G)을 보호하는 밀대(추진보조관)(25)와, 상기 반력벽(22), 유압잭(23), 실린더(24) 및 밀대(추진보조관)(25)의 하부에 형성된 레일(26)과, 상기 밀대(추진보조관)(25)의 전방에 추진관(G)의 후미와 밀착되도록 구성되어 있고,
상기 추진관(G)의 전면에 설치된 추진선도관(F)은 도6내지 도15에 도시된 바와 같이, 내부 테두리의 최전면에 위치되어 자갈 또는 토사를 격리하는 토사격리 및 유도벽(100)이 하부 양측에 형성되어 있으며,
상기 추진선도관(F)의 내부에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)와, 상기 유압구동기에 의해 회전되며 상기 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)의 전면에 형성된 로드(7)에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 상기 로드(7)의 최전면에 형성되어 토사를 굴착하는 커터헤드부(K)로 구성되어 있고,
상기 최전면에 형성된 커터헤드부(K)는 도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 후방의 유압구동기(13)에 연결된 로드(7)의 최전방에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 다수개 형성된 굴착비트(1)와, 상기 로드(7)의 내부에는 관통되어 형성되며 공급되는 냉각수를 굴착비트(1)에 공급하는 굴착비트냉각수공급관 (11)과, 상기 굴착헤드(2)의 후면에 스포크형으로 3방향으로 연장되어 각도가 조절되는 3개의 가변식헤드(4)와, 상기 3개의 가변식헤드(4)의 전면에 다수개 형성된 가변식커터(3)와, 상기 가변식헤드(4)의 후면 중간 일측과 로드(7)에 형성된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)의 일측에 고정되어 상기 가변식커터(3)를 지지하는 가변식카터지지대(5)로 구성되어 있으며,
상기 로드(7)의 중간 일측에 형성된 가변식커터헤드지지대 제2길이조절장치 (8)는 로드(7)의 중간에 고정된 고정크랭크(8-1)와, 상기 고정크랭크(8-1)에 일측에 고정된 다수개의 고정볼트(8-3)와, 상기 고정볼트(8-3)의 다른 일측에 형성된 가변크랭크(8-2)로 형성되어 있음을 알 수 있다.
상기 토사이동회전삽부(L)는 도9 및 도10에 도시된 바와 같이, 로드(7)의 후면 일측에 하부가 후면으로 경사지게 고정된 날개 형상된 토사이동회전삽(9)과, 상기 토사이동회전삽(9)의 상하 중간부에 토사이동회전삽(9)의 길이를 조절하는 토사이동회전삽길이조정장치(10)와, 상부에 형성된 조명등 및 패쇄회로카메라(41) 및 패쇄회로지지대(42)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)는 도11내지 도13에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)의 후면일측의 중간부에 형성되어 있으며, 유압구동기(13)와, 상기 유압구동기(13)의 전면에 형성되어 회전되는 로드(7)와, 상기 유압구동기(13)의 전면에 형성되며 로드(7)내에 관통된 굴착비트냉각수공급관(11)에 연결된 냉각수유입구(12)와, 상기 유압구동기(13)의 측면에 형성되어 있으며 유압구동기(13)를 고정시키는 다수개의 유압구동기지지수동유압잭(14)과, 상기 유압구동기(13)의 후방일측에 형성되어 있으며, 유압구동기(13)를 추진선도관 지지벽에 밀착시키는 다수개의 추진선도관 지지벽 밀착용 수동유압잭(15)과, 상기 추진선도관지지벽밀착용유압잭(15)의 말단 끝에 형성된 유압구동기지지받침대(16)와, 유압구동기지지받침대(16)의 후면에 형성되며 추진선도관(F)의 후미 내측테두리에 설치된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 유압구동기(13)의 하부에 형성된 토사배출용 콘베어벨트(50)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 중압잭 및 2번관 철판보강부(N)는 도14 및 도15에 도시된 바와 같이, 추진선도관(F)과 추진관(G)사이에 설치되며,
추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)와, 상기 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)의 후면에 설치되어 선도중압잭 및 방향수정용잭의 실린더를 지지하여 추진선도관(F)을 전진시키며 추진관(G)의 최전면에 설치된 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭반발벽(19)과, 추진선도관(F)의 후미와 추진관(G)의 전면 사이에 삽입되는 고무패킹(43)과, 상기 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭반발벽(19)의 후미에 설치되며 다수개의 리벳(47)으로 이음된 철판보강층(45)과, 상기 철판보강층(45)의 후미에 형성된 삼각지지벽(46)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
도16에 도시된 바와 같은 상기 토사배출장치(O)는 추진관경 800~3,400mm이며 추진거리 40미터 이내에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고, 추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방에 하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴(50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 후방으로 배출시키는 토사배출신축콘베어벨트(52)와, 상기 토사배출용신축콘베어벨트 (52)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51-1)와, 상기 토사베출용신축콘베아벨트 (52)의 하부에 형성된 지지대 및 이동바퀴(53)로 구성되어 있으며,
도17에 도시된 바와 같은 상기의 다른 토사배출장치(O)는 추진관경 800~1800mm, 추진거리 40미터 이상되는 곳에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고,
추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴(50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부 일측에 설치된 진동기(64)와, 상기 자갈토사분리진동스크린(64)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 소용량의 토사이송용모노펌프(67)와, 상기 소용량의 토사이송용모노펌프(67)와 연결된 토사배출파이프(68)와, 상기 토사배출파이프(68)의 중간 일측에 설치된 고압공기이송관(69)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치되어 분리된 자갈을 수집하는 자갈이동수레(73)와, 상기 자갈이동수레(73)의 하부에 형성된 자갈이동수레바퀴(74)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
도18에 도시된 바와 같은 상기 또다른 배출장치(O)는 추진관경 1900~3400mm, 추진거리 40미터 이상 되는 곳에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고, 추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴 (50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부 일측에 설치된 진동기(64)와, 상기 자갈토사분리진동스크린(64)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스바퀴(72)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)와, 상기 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)와 연결된 토사배출파이프(68)와, 상기 토사배출파이프(68)의 중간 일측에 설치된 고압공기이송관(69)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치되어 분리된 자갈을 수집하는 자갈이동수레(73)와, 상기 자갈이동수레(73)의 하부에 형성된 자갈이동수레바퀴(74)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기 토사분리 및 용수 재순환장치(Q)는 도19 및 도20에 도시된 바와 같이, 전진장치(E)의 하부에 설치되어 있으며, 토사배출장치(O)의 토사배출파이프(68)의 말단 끝에 형성된 토사운반박스(80)와, 상기 토사운반박스(80)의 바닥을 형성하는 여과망(86)과, 상기 토사운반박스(80)의 하부에 형성된 재순환용수저장박스(83)와, 상기 재순환용수저장박스(83)의 하부 일측에 형성된 수중펌프(84)와, 상기 수중펌프(84)와 연결된 재순환수관(85)과, 상기 토사운반박스(80)의 양단 끝에 형성된 토사운반후크구정구(81)와, 상기 토사운반후크구정구(81)에 연결되는 토사운반후크 (82)로 구성되어 있음을 알 수 있다.
상기와 같은 본 발명은 기존의 세미실드 추진공법이 각 추진관경별로 굴착시스템을 갖추어야 하는데 반해, 토사굴착에 쓰이는 보링머신의 커터 헤드의 직경을 가변화 시켜 800~1200mm, 1350~1800mm, 1900~2500mm, 2600~3400mm의 4종류의 시스템으로 중, 대구경 추진공법을 수행할 수 있도록 하여 시설장치비의 절감을 꾀하였다. 그리고, 보통 6~8인 이상의 작업인력이 필요한 세미실드 추진공법과 최소 3~4인 이상의 작업인력이 필요한 인력 굴착식 추진공법에 비하여 최소 2~3인만으로 추진작업이 수행될 수 있도록 시스템을 반자동화하여 인력비의 대폭적인 절감효과를 가져왔으며, 굴착 및 추진속도는 기존의 세미실드공법과 대등하도록 하였다. 기존의 세미실드 추진공법이 추진도중에 장애물이 나타났을시 굴착기의 철수 및 굴착 시스템의 변경 등에 많은 애로사항이 있었으나, 본 가변식 보링 머신 추진공법은 커터헤드 및 추진선도관 내벽 지지용 수동 유압잭을 신속하게 수축시켜, 전진기지 밖으로 철수시킬 수 있어 장애물 조우시의 대처능력이 지금까지 개발된 어떠한 세미실드공법보다 뛰어나다.
추진선도관 내에서 굴착 배출된 토사의 배출방법도 관경 및 추진 예정거리에 맞춰 경제적이고 효율적인 선택을 할 수 있게 하여 이 부분에서도 공사비의 절감효과를 기할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (16)

  1. 가변식 보링 머신 추진공법에 있어서,
    제1공정(제1추진공정)
    토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
    상기 추진선도관(F)의 후면에 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기 위하여 추진관(G)의 하부면의 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
    제2공정(굴착공정)
    추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
    커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
    유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
    지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에,
    유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고,
    이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
    제3공정(토사처리공정)
    상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 도16에 도시된 바와 같이, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치된 토사배출신축콘베어벨트(52)에 위치되어 이동된토사를 후방으로 배출시킨 후에,
    제4공정(제2추진공정)
    상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(20)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
    추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복하여 굴착한 다음에,
    제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법).
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 제2공정(굴착공정)은 추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
    커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
    유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
    지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에,
    유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법).
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 제3공정은 상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치된 토사배출신축콘베어벨트(52)에 위치되어 이동된 토사를 후방으로 배출함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법).
  4. 추진관경 800~1800mm, 추진거리 40m이상에 적용되는 가변식 보링 머신 추진공법에 있어서,
    제1공정(제1추진공정)
    토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
    상기 추진선도관(F)의 후면에 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기 위하여 추진관(G)의 하부면의 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
    제2공정(굴착공정)
    추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
    커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
    유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
    지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에, 유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고,
    이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
    제3공정(토사처리공정)
    상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)이 진동기(64)의 작동에 의해 진동되어 토사와 물은 하강하며 자갈토사분리진동스크린 (63)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)에 수집되고, 자갈은 자갈토사분리진동스크린(63)의 경사도를 따라 상부로 이동되다가 상기 자갈토사분리진동스크린 (63)의 후면에 설치된 자갈이동수레(73)에 수집되어 자갈이동수레(73)를 이동시켜 자갈을 제거하고, 상기 토사 및 물교반박스(65)에 수집된 토사와 물은 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 스크류펌프 형태인 소용량의 토사이송용모노펌프(67)에 의해 토사배출파이프(68)를 통해 토사분리 및 용수재순환장치(Q)로 이송되며, (이때, 토사배출파이프(68)의 일측에 설치된 고압공기이송관(69)에 의해 지상의 콤퓨레샤(미도시)의 작동에 의해 고압공기를 불어넣어 토사의 이동을 원할히 하였다.)
    토사배출파이프(68)를 통해 유입된 토사와 물은 바닥에 여과망(86)으로 형성된 토사운반박스(80)로 수집되어 물은 여과망(86)을 통해 하부의 재순환용수저장박스(83)에 수집되어 재순환용수저장박스(83)에 위치된 수중펌프(84)에 의해 재순환수관(85)을 통해 재사용하며,
    상기 토사운반박스(80)에 수집된 토사는 토사운반박스(80)의 상부에 형성된 토사운반후크(82)에 의해 크레인(미도시)을 이용하여 지상으로 반출하여 처리한 다음,
    제4공정(제2추진공정)
    상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(20)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
    추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복시켜 굴착한 다음에,
    제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법).
  5. 추진관경 1900~3400mm, 추진거리 40m이상에 적용되는 가변식 보링 머신 추진공법에 있어서,
    제1공정(제1추진공정)
    토양(I)에 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장된 추진선도관(F)을 설치하고,
    상기 추진선도관(F)의 후면에 내부에 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 추진관(G)을 일치시킨 다음, 상기 추진관(G)을 전진시키기 위하여 추진관(G)의 하부면의 레일(26)의 상부에 형성된 추진보조관(25)을 밀착시킨 다음, 유압유니트(27)와 유압유니트(27)에 연결된 유압잭(23)을 작동시켜, 실린더(24)에 의해 밀대(추진보조관)(25)에 강압이 전달되어 전방에 있는 추진관(G) 및 추진선도관(F)을 전방으로 약간 추진시킨 다음,
    제2공정(굴착공정)
    추진선도관(F)의 상부에 일측에 설치된 조명등 및 패쇄회로카메라(41)에 의해 지상부에서 모니터 및 조정장치(30)를 통하여 추진 작업을 수행할 수 있도록 하였으며,
    커터헤드부(K)에 의해 굴착하고, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와 토사배출장치부(O)에 의해 굴착된 토사를 제거하여 굴착하는 것으로서,
    유압구동기(13)의 전면에 연결된 로드(7)의 끝단에 설치된 굴착헤드(2)를 굴착하고자 하는 지점에 세팅하고, 상기 굴착헤드(2)의 일측에 설치된 스포크형의 3개의 가변식헤드(4)의 각도를 로드(7)의 중간 일측에 설치된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)로 조절한 다음,
    지상의 에어콤퓨레서(미도시)와 고압펌프(미도시)를 작동시켜 고압에어를 고압공기이송관(69)을 통해 공급하고, 고압수를 굴착비트냉각수공급관(11)을 통해 공급한 후에,
    유압구동기(13)를 작동시키면, 로드(7)가 회전됨과 동시에 로드(7)의 전면 끝에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 설치된 굴착비트(1)의 분당 5~10회전에 의해 토사를 굴착하고, 이때, 로드(6)내의 굴착비트냉각수공급관 (11)을 통해 굴착비트(1)의 굴착작업시 냉각수를 살포하고, 굴착된 토사가 추진선도관(F)의 내로 쌓이면,
    제3공정(토사처리공정)
    상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)이 진동기(64)의 작동에 의해 진동되어 토사와 물은 하강하며 자갈토사분리진동스크린 (63)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)에 수집되고, 자갈은 자갈토사분리진동스크린(63)의 경사도를 따라 상부로 이동되다가 상기 자갈토사분리진동스크린 (63)의 후면에 설치된 자갈이동수레(73)에 수집되어 자갈이동수레(73)를 이동시켜 자갈을 제거하고, 상기 토사 및 물교반박스(65)에 수집된 토사와 물은 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)에 의해 토사배출파이프(68)를 통해 토사분리 및 용수재순환장치(Q)로 이송되며, (이때,토사배출파이프(68)의 일측에 설치된 고압공기이송관(69)에 의해 지상의 콤퓨레샤(미도시)의 작동에 의해 고압공기를 불어넣어 토사의 이동을 원할히 하였다.)
    토사배출파이프(68)를 통해 유입된 토사와 물은 바닥에 여과망(86)으로 형성된 토사운반박스(80)로 수집되어 물은 여과망(86)을 통해 하부의 재순환용수저장박스(83)에 수집되어 재순환용수저장박스(83)에 위치된 수중펌프(84)에 의해 재순환수관(85)을 통해 재사용하며,
    상기 토사운반박스(80)에 수집된 토사는 토사운반박스(80)의 상부에 형성된 토사운반후크(82)에 의해 크레인(미도시)을 이용하여 지상으로 반출하여 처리한 다음,
    제4공정(제2추진공정)
    상기와 같이 굴착된 지반에 틈새가 생성되면, 지상의 유압유니트(27)를 작동시켜 유압을 유압호스(31)를 통해 선도중압잭(20)을 작동시켜 제2추진하는 것으로서,
    추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 작동시키면, 상하좌우에 위치된 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)를 각각 작동시켜 지반의 사정에 따라 상하 좌우로 방향을 수정하면서, 추진선도관(F)을 2차 전진시킨 후에, 제2공정으로 돌아가 제2공정과 같은 작동을 반복시켜 굴착한 다음에,
    제4공정인 제2추진공정으로 더 이상 굴착헤드를 굴착하고자 하는 토사에 밀착시키기 어려우므로, 제1공정으로 돌아가 추진선도관(F) 및 추진관(G)을 굴착하고자 하는 지점에 강관을 추진하여 굴착헤드(2)를 위치시켜 상기공정을 반복하여 굴착함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법).
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 제3공정은 상기 로드(7)의 후방 일측에 형성된 토사이동회전삽(9)의 회전에 의해 후방으로 토사를 이동시키면, 상기 추진선도관(F)의 중간일측 하부에서부터 추진관(G)의 전면 일측까지 상부로 경사져 형성된 토사콘베어벨트(50)의 상부에 토사가 위치되며 상기 토사콘베어벨트(50)에 의해 이동되어 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)이 진동기(64)의 작동에 의해 진동되어 토사와 물은 하강하여 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부에 형성된 토사 및 물수집구(65)에 수집되고, 자갈은 자갈토사분리진동스크린(63)의 경사도를 따라 상부로 이동되다가 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치된 자갈이동수레(73)에 수집되어 자갈이동수레(73)를 이동시켜 자갈을 제거하고, 상기 토사 및 물교반박스(65)에 수집된 토사와 물은 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)에 의해 토사배출파이프(68)를 통해 토사분리 및 용수재순환장치(Q)로 이송되며, (이때, 토사배출파이프(68)의 일측에 설치된 고압공기이송관 (69)에 의해 지상의 콤퓨레샤(미도시)의 작동에 의해 고압공기를 불어넣어 토사의 이동을 원할히 하였다.) 토사배출파이프(68)를 통해 유입된 토사와 물은 바닥에 여과망(86)으로 형성된 토사운반박스(80)로 수집되어 물은 여과망(86)을 통해 하부의 재순환용수저장박스(83)에 수집되어 재순환용수저장박스(83)에 위치된 수중펌프 (84)에 의해 재순환수관(85)을 통해 재사용하며,
    상기 토사운반박스(80)에 수집된 토사는 토사운반박스(80)의 상부에 형성된 흐크(82)에 의해 크레인(미도시)을 이용하여 지상으로 반출하여 처리함을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진공법(KY-12추진공법)
  7. 가변식 보링 머신 추진장치에 있어서,
    도로(H)하부의 기반(토양)(I)에 강관을 압입하기 위하여, 최전방에 형성된 추진선도관(F)과, 상기 추진선도관(F)의 후면에 연결되어 있으며, 추진선도관을 추진시키는 추진관(G)과 ,상기 추진관(G)의 후면에 형성되어 상기 관들을 앞으로 강압에 의해 전진시키기 위한 전진장치(E)와 상기 전진장치(E)의 하부에 설치된 토사분리 및 용수재순환장치부(Q Zone)로 구성되어 있으며,
    상기 추진선도관(F)의 내부 최전방에 형성된 커터헤드부(K)와, 상기 커터헤드부(K)의 후방에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 토사이동회전삽부(L)의 후방에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)가 내장되어 있으며,
    상기 추진관(G)의 내부에는 중압잭 및 2번관 철강보강부(N) 및 토사배출장치부(O)가 내장된 구조임을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 추진관(G)의 전면에 설치된 추진선도관(F)은 내부 테두리의 최전면에 위치되어 자갈 또는 토사를 격리하는 토사격리 및 유도벽(100)이 하부 양측에 형성되어 있으며,
    상기 추진선도관(F)의 내부에 형성된 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)와, 상기 유압구동기에 의해 회전되며 상기 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)의 전면에 형성된 로드(7)에 형성된 토사이동회전삽부(L)와, 상기 로드(7)의 최전면에 형성되어 토사를 굴착하는 커터헤드부(K)로 구성되어 있고,
    상기 최전면에 형성된 커터헤드부(K)는 후방의 유압구동기(13)에 연결된 로드(7)의 최전방에 형성된 굴착헤드(2)와, 상기 굴착헤드(2)의 전면에 다수개 형성된 굴착비트(1)와, 상기 로드(7)의 내부에는 관통되어 형성되며 공급되는 냉각수를 굴착비트(1)에 공급하는 굴착비트냉각수공급관(11)과, 상기 굴축헤드(2)의 후면에 스포크형으로 3방향으로 연장되어 각도가 조절되는 3개의 가변식헤드(4)와, 상기 3개의 가변식헤드(4)의 전면에 다수개 형성된 가변식커터(3)와, 상기 가변식헤드(4)의 후면 중간 일측과 로드(7)에 형성된 가변식커터헤드지지대 길이조절장치(8)의 일측에 고정되어 상기 가변식커터(3)를 지지하는 가변식카터지지대(5)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 로드(7)의 중간 일측에 형성된 가변식커터헤드지지대제2길이조절장치(8)는 로드(7)의 중간에 고정된 고정크랭크(8-1)와, 상기 고정크랭크(8-1)에 일측에 고정된 다수개의 고정볼트(8-3)와, 상기 고정볼트(8-33)의 다른일측에 형성된 가변크랭크(8-2)로 형성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 토사이동회전삽부(L)는 로드(7)의 후면 일측에 하부가 후면으로 경사지게 고정된 날개 형상된 토사이동회전삽(9)과, 상기 토사이동회전삽(9)의 상하 중간부에 토사이동회전삽(9)의 길이를 조절하는 토사이동회전삽길이조정장치(10)와, 상부에 형성된 조명등 및 패쇄회로카메라(41) 및 패쇄회로지지대(42)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 유압구동기 및 지지용 수동유압잭부(M)는 추진선도관(F)의 후면일측의 중간부에 형성되어 있으며, 유압구동기(13)와, 상기 유압구동기(13)의 전면에 형성되어 회전되는 로드(7)와, 상기 유압구동기(13)의 전면에 형성되며 로드(7)내에 관통된 굴착비트냉각수공급관(11)에 연결된 냉각수유입구(12)와, 상기 유압구동기(13)의 측면에 형성되어 있으며 유압구동기(13)를 고정시키는 다수개의 유압구동기지지수동유압잭(14)과, 상기 유압구동기(13)의 후방일측에 형성되어 있으며, 유압구동기(13)를 추진선도관 지지벽에 밀착시키는 다수개의 추진선도관 지지벽 밀착용 수동유압잭(15)과, 상기 추진선도관지지벽밀착용유압잭(15)의 말단 끝에 형성된 유압구동기지지받침대(16)와, 유압구동기지지받침대(16)의 후면에 형성되며 추진선도관(F)의 후미 내측테두리에 설치된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 유압구동기(13)의 하부에 형성된 토사콘베어벨트(50)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  12. 청구항 7에 있어서, 상기 중압잭 및 2번관 철판보강부(N)는 추진선도관(F)과 추진관(G)사이에 설치되며, 추진선도관(F)의 후미 내부 테두리 일측에 형성된 추진선도관지지벽(17)과, 상기 추진선도관지지벽(17)의 후면에 설치된 다수개의 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)와, 상기 선도중압잭 및 방향수정용잭과 그 실린더(20)의 후면에 설치되어 선도중압잭 및 방향수정용잭의 실린더를 지지하여 추진선도관(F)을 전진시키며 추진관(G)의 최전면에 설치된 선도중압잭 및 방향수정용 반발벽(19)과, 추진선도관(F)의 후미와 추진관(G)의 전면 사이에 삽입되는 고무패킹(53)과, 상기 선도중압잭 및 방향수정용 유압잭반발벽(19)의 후미에 설치되며 다수개의 리벳(47) 으로 이음된 철판보강층(45)과, 상기 철판보강층(45)의 후미에 형성된 삼각지지벽(46)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  13. 청구항 7에 있어서, 상기 토사배출장치(O)는 추진관경 800~3,400mm이며 추진거리 40미터 이내에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고, 추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방에 하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴(50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 후방으로 배출시키는 토사배출신축콘베어벨트(52)와, 상기 토사배출용신축콘베어벨트(52)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51-1)와, 상기 토사베출용신축콘베아벨트(52)의 하부에 형성된 지지대 및 이동바퀴(53)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  14. 청구항 7에 있어서, 상기 다른 토사배출장치(O)는 추진관경 800~1800mm, 추진거리 40미터 이상되는 곳에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고, 추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴 (50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부 일측에 설치된 진동기(64)와, 상기 자갈토사분리진동스크린(64)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 소용량의 토사이송용모노펌프(67)와, 상기 소용량의 토사이송용모노펌프(67)와 연결된 토사배출파이프(68)와, 상기 토사배출파이프(68)의 중간 일측에 설치된 고압공기이송관(69)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치되어 분리된 자갈을 수집하는 자갈이동수레(73)와, 상기 자갈이동수레(73)의 하부에 형성된 자갈이동수레바퀴(74)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  15. 청구항 7에 있어서, 상기 또다른 토사배출장치(O)는 추진관경 1900~3400mm, 추진거리 40미터 이상되는 곳에 사용되며, 추진관(G) 내부에 형성되어 있고, 추진선도관(F)의 중간일측하부에서부터 추진관(G)의 중간 일측까지 상부로 경사지게 형성된 토사콘베어벨트(50)와, 상기 토사콘베어벨트(50)를 구동시키는 콘베어벨트구동장치(51)와, 상기 토사콘베어벨트(51)의 후방하부에 설치된 콘베어벨트하부바퀴 (50-1)와, 상기 토사콘베어벨트(50)의 후면에 설치되어 이동된 토사를 자갈을 분리하는 자갈토사분리진동스크린(63)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 하부 일측에 설치된 진동기(64)와, 상기 자갈토사분리진동스크린(64)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스(65)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부에 형성된 토사 및 물교반박스바퀴(72)와, 상기 토사 및 물교반박스(65)의 하부 일측에 형성된 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)와, 상기 대용량의 모래 펌프(Sand Pump)(66)와 연결된 토사배출파이프(68)와, 상기 토사배출파이프(68)의 중간 일측에 설치된 고압공기이송관(69)과, 상기 자갈토사분리진동스크린(63)의 후면에 설치되어 분리된 자갈을 수집하는 자갈이동수레(73)와, 상기 자갈이동수레(73)의 하부에 형성된 자갈이동수레바퀴(74)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
  16. 청구항 7에 있어서, 상기 토사분리 및 용수 재순환장치(Q)는 전진장치(E)의하부에 설치되어 있으며, 토사배출장치(O)의 토사배출파이프(68)의 말단 끝에 형성된 토사운반박스(80)와, 상기 토사운반박스(80)의 바닥를 형성하는 여과망(86)과, 상기 토사운반박스(80)의 하부에 형성된 재순환용수저장박스(83)와, 상기 재순환용수저장박스(83)의 하부 일측에 형성된 수중펌프(84)와, 상기 수중펌프(84)와 연결된 재순환수관(85)과, 상기 토사운반박스(80)의 양단 끝에 형성된 토사운반후크구정구(81)와, 상기 토사운반후크구정구(81)에 연결되는 토사운반후크(82)로 구성되어 있음을 특징으로 하는 가변식 보링 머신 추진장치(KY-12추진장치).
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