KR20110076384A - 포크레인 연결용 할암기 유닛 및 이를 이용한 터널의 굴착방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 등과 같은 발파 작업 등이 필요한 현장에 있어서 발파작업을 대체하여 사용 가능한 할암기 유닛을 제공하고자 한 것이다. 이를 위해, 본 발명은 유압탱크 및 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시 유압의 공급유로를 이루는 유압호스가 구비된 포크레인에 연결되는 것에 있어서, 외관을 이루는 케이스와 상기 케이스에 구비되며 상기 유압호스에 연결되는 유압 라인 및 상기 케이스에 일측 방향으로 각각 인입 및 인출 가능하게 구비되되 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 상기 유압 라인을 통하여 유압의 공급이 가능하도록 상기 유압 라인에 각각 연결되는 복수 개의 피스톤을 포함하여 구성되는 할암기 유닛을 제공한다.

할암기, 포크레인, 굴착

Description

포크레인 연결용 할암기 유닛 및 이를 이용한 터널의 굴착방법{A Base Rock Crusher And Construction Method Of 2-Arch Tunnel Using The Same}

본 발명은 포크레인 등과 같은 중장비의 유압을 이용하여 암반을 절개하는 할암기 유닛 및 이와 같은 할암기 유닛을 이용하여 신속하고 안전하게 굴착작업을 수행할 수 있는 터널의 굴착방법에 관한 것이다.

일반적으로, 발파는 토목, 건설현장이나 광산 등에서 작업 대상물을 파쇄하기 위해 사용되는 전통적인 방법이다.

이러한 발파작업 중, 발파 시 작업 대상물 주위에 미치는 손상을 억제하고 매끈한 파단면을 얻기 위한 조절발파 방법으로서 많이 적용되는 발파방법은 스무스 발파(Smooth Blasting)를 비롯하여 프리-스플리팅(Pre-Splitting), 라인 드릴링(Line Drilling) 등이 있으나, 일반적으로 사용되는 발파방법으로는 폭양 에너지를 충분히 제어하기 힘들기 때문에 작업 대상물 주위에 많은 균열이 발생하고 작업 대상물이 큰 손상을 받게 된다.

나아가, 최근 들어서는 발파 작업에 의한 진동이나 소음 등의 위해가 사회적 문제로 대두하는 한편, 환경 문제에 대한 관심이 고조됨에 따라 이에 대한 대책이 요구되어 왔다.

일예를 들어 설명하면, 첨부된 도 1에 도시된 바와 같이, 양측으로 병렬 터널(A,B) 등을 시공하기 위한 굴착작업에 발파작업이 적용된다.

한편, 이와 같은 병렬 터널 등을 굴착하는 방법은 다양한 방법이 있을 수 있으나 일반적으로 하나의 터널 내 일부(D 부분)를 굴착한 후에 A터널의 나머지 부분 즉, B측 터널로부터 멀어지는 쪽으로 발파작업을 행하는 방식으로 터널의 굴착작업이 시행되었다.

그런데, 양 터널 사이의 거리(d)가 가까운 경우에는 A 터널 내측에서 발파작업을 하는 경우에도 지반이 약한 경우에는 B 터널까지 영향을 받아 중앙지지벽인 C부분이 무너져 내리거나, 양측 터널에 크랙(crack) 등의 발생으로 인한 내구성 문제 등으로 인하여 별도의 보강 공사 등이 병행하여 터널이 시공되었었다.

그리고, 이러한 경우 발파작업을 위하여 미리 보강공사가 시행되었는데, 이러한 보강공사 또한 작업 공정의 추가 또는 비용 증대 등의 문제가 발생되므로, 새로운 형태의 발파구조가 필요한 실정이었다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점 및 제결점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 할암기 유닛의 보다 편리한 사용환경을 제공하는데 그 목적이 있다.

둘째, 본 발명은 공사 현장에 주로 사용되는 포크레인과 같은 중장비 등에 별도로 할암기 유닛을 직접 연결하여 사용할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

셋째, 본 발명은 할암기 유닛을 이용하여 병렬 터널의 안정적인 굴착 작업이 이루어지도록 한 굴착방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

넷째, 본 발명은 할암기 유닛과 기존의 중장비의 역할을 동시에 할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 유압탱크 및 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시 유압의 공급유로를 이루는 유압호스가 구비된 포크레인에 연결되는 것에 있어서, 외관을 이루는 케이스와 상기 케이스에 구비되며 상기 유압호스에 연결되는 유압 라인 및 상기 케이스에 일측 방향으로 각각 인입 및 인출 가능하게 구비되되 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 상기 유압 라인을 통하여 유압의 공급이 가능하도록 상기 유압 라인에 각각 연결되는 복수 개의 피스톤을 포함하여 구성되는 할암기 유닛을 제공한다.

여기서, 상기 유압 라인과 상기 유압호스를 착탈 가능하게 결합시키는 결합수단을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 상기 유압탱크로부터 상기 유압 할암기 및 상기 포크레인 양측으로 유압이 공급될 수 있도록 하는 분지호스를 더 포함할 수 있다.

또한, 일측은 상기 유압탱크에 연결된 유압호스에 연결되며, 타측은 복수 개로 분지된 분지관이 구비되어 각각의 분지관의 끝단부에 각각 상기 유압 라인이 연 결 가능하도록 하는 연결분지관을 더 포함할 수 있다.

그리고, 상기 복수 개의 연결분지관이 상기 유압호스에 연결 시에 상기 유압탱크로부터 유입되는 유압을 개폐시킬 수 있도록 연결분지관에 있어 각각의 분지관에 구비되는 개폐밸브를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 연결분지관에 있어서 분지관 각각에는 상기 피스톤의 인출방향을 정하여 결합되도록 하는 안내가이드가 구비될 수 있다.

한편, 본 발명은 외관을 이루는 케이스와 상기 케이스에 구비되며 상기 유압호스에 연결되는 유압 라인 및 상기 케이스에 일측 방향으로 각각 인입 및 인출 가능하게 구비되되 각종 도구를 작동시키는 유압탱크가 구비된 포크레인에 있어서 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 상기 유압 라인을 통하여 유압의 공급이 가능하도록 상기 유압 라인에 각각 연결되는 복수 개의 피스톤을 포함하여 구성되는 할암기 유닛을 이용하여 인접된 위치로 한 쌍의 터널을 시공하는 것에 있어서, 일측 터널의 내측 일부를 굴착하는 단계와 상기 터널에 있어 일부 굴착된 부위로부터 타측 터널의 반대방향으로 할암기 유닛을 이용하여 터널의 내면을 확장하는 단계를 포함하여 구성되는 할암기 유닛을 이용한 터널 굴착 방법을 제공한다.

상기와 같이 구성된 본 발명 포크레인에 연결 가능한 할암기 유닛 및 이를 이용한 터널 굴착 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 본 발명에 의하면 할암기 유닛을 포크레인과 연결하여 사용할 수 있도 록 함으로써, 포크레인의 공사작업과 동시에 별도로 암반이 굴착작업을 병행하여 할 수 있게 되는 효과가 있다.

둘째, 상술한 이유로 할암기 유닛에 유압을 공급하는 별도의 유압공급유닛이나 전원공급유닛이 없이도 공사현장에서 사용되는 중장비에 바로 적용하여 사용할 수 있는 효과가 있다.

셋째, 특히, 본 발명에 의하면 포크레인이 사용되는 터널의 굴착 현장에 있어서, 발파작업 대신에 할암기 유닛을 적시에 적용하여 굴착작업을 할 수 있게 되므로 발파작업으로 인한 인접 지형의 붕괴 또는 병렬 터널에서의 타측 터널에 미치는 충격을 없애고 공사 진행이 가능해지는 효과가 있다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면 중, 도 2는 본 발명 할암기 유닛을 구성하는 각각의 주요 구성을 나타낸 외관 사시도이다.

도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 포크레인 연결용 할암기 유닛(100)은 유압 할암기(30)와, 연결분지관(60)과 분지호스(70)를 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 유압 할암기(30)는, 첨부된 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 일측면에 다수개의 개구공(32)이 길이방향을 따라 구비되고, 일단 측으로는 작동유체가 소통하는 유압 라인(35)이 연결되며 외관을 형성하는 케이스(31)가 구비된다.

그리고, 상기 케이스(31)의 개구공(32) 하부에 각각 위치되어 상기 유압라인(35)을 통하여 유동하는 작동유체의 작동압에 의해 상기 개구공(32)을 통해 인입 및 인출하는 다수개의 피스톤(33)이 구비되며, 상기 피스톤(33)의 이탈 방지 및 기밀 유지를 위해 상기 케이스(31)의 개구공(32)에는 다수개의 가이드캡(38)이 결합된다.

그리고, 상기 유압 할암기(30)의 피스톤(33) 및 피스톤캡(38)에는 통상의 씰링(Sealing)부재(미도시)를 부가하여 그 기밀성을 보다 확실하게 유지하도록 구성함이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유압 할암기(30)는 상부에 연결된 유압 라인(35)을 통해 외부에서 작동 유체에 압력을 가하게 되면, 파스칼의 원리(Pascal's Principle)에 따라 상기 케이스(31) 내에 위치된 각각의 피스톤(33)에는 압력이 작용하여 상기 케이스(31)의 개구공(32) 외부로 상기 피스톤(33)이 밀려 나가게 되어 대응하는 대상물에 강한 압력을 발휘하게 되어 대상물을 압력에 의해 파쇄된다.

그리고, 상기 피스톤(33)에 가해진 압력을 제거하면 상기 피스톤(33)은 원위치하게 된다.

여기서, 도시된 바와 같이, 상기 유압 라인(35)은 후술할 포크레인(10: 도 5 참조)의 유압호스(12) 등과 연결되는데, 상기 유압 라인(35)과 상기 유압호스(12) 및 기타 별도의 호스를 연결시키는 결합부재(8)가 더 구비될 수 있다.

이와 같은 상기 결합부재(8)의 구조는 기존의 파이프를 연결하는 다양한 형태의 구조가 적용될 수 있으며, 이 부분은 당업자에게 이미 자명한 사항이므로 자세한 설명은 생략한다.

다음으로, 첨부된 도 2에서와 같이, 상기 연결분지관(60)은 일측은 상기 포크레인(10)에 구비된 유압탱크(50: 도 5 참조, 설명은 후술함)에 연결된 유압호스(12)에 연결되며, 타측은 복수 개로 분지된 분지관(61)이 구비되어 상기 각각의 분지관(61)의 끝단부에 각각 상기 유압 할암기(30)의 유압 라인(35)이 연결 가능하도록 구성된다.

그리고, 상기 복수 개의 분지관(61)이 상기 유압호스(12)에 연결 시에 상기 유압탱크(50)로부터 유입되는 유압을 개폐시킬 수 있도록 상기 각각의 분지관(61)에는 개폐밸브(65)가 구비된다.

즉, 상기 개폐밸브(65)는 상기 유압 할암기(30)가 연결된 경우에만 분지관을 통한 유압이 공급로가 개방되도록 하고, 유압 할암기(30)가 연결되지 않은 경우에는 폐쇄되도록 하여 전체적으로 원활한 유압을 상기 유압 할암기(30)로 공급하도록 한 것이다.

여기서, 상기 개폐밸브(65)는 유압 할암기(30)로 유입되는 유압 자체의 크기를 조절할 수 있도록 함이 더욱 바람직할 것이다.

또한, 본 발명은 별도로 분지호스(70)를 더 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 분지호스(70)는 한 개의 메인호스(73)와 상기 메인호스(73)로부터 갈라지는 보조 분지호스(71,72)를 구비하여 포크레인의 유압탱크로부터 일측 호스로는 상기 유압 할암기(30)또는 연결분지관(60)으로 유압이 공급되도록 함과 동시에 타측 호스로는 상기 포크레인(10)에 부착되는 굴삭기 또는 집게유닛(20) 등과 같은 구성요소의 작동을 위하여 유압이 공급될 수 있도록 한 것이다.

첨부된 도 2에서는, 상기 분지호스(70)가 제1호스(71)와 제2호스(72)로 두 개의 분지된 호스만을 구비한 형태가 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 두 개 이상의 분지호스가 구비될 수도 있다.

여기서, 상기 연결분지관(60) 및 분지호스(70)의 적용 형태는 이하에서 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명 포크레인용 할암기 유닛이 적용되는 제1형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

한편, 이하 도면에서 포크레인(10)에는 포크레인암(11)에 집게유닛(20)이 부착된 구조를 이용하여 도시 및 설명하는데, 상기 포크레인암(11)에는 기타 일반적인 굴삭유닛(미도시)이나 천공유닛(미도시) 등이 부착되어 사용될 수도 있음은 물론이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 포크레인 연결용 할암기 유닛(100)은 유압 할암기(30)의 외관을 이루는 케이스(31) 외부로 연장된 상기 유압 라인(35)은 상기 연결분지관(60)의 각각의 분지관(61)에 연결된다.

여기서, 상기 연결분지관(60)의 개폐밸브(8)는 상기 포크레인(10)의 유압탱크(50)와 연결된 유압호스(12)에 착탈 가능하게 연결 결합된다.

즉, 상기 유압호스(12)는 상기 집게유닛(20)을 작동시키기 위하여 연결된 것 이며, 복수개가 구비될 수 있는데, 그 중 한 개 이상의 유압호스(12)를 집게유닛(20)과 분리시킨 후 상기 연결분지관(60)에 연결되도록 한 것이다.

그리고, 상기 유압 할암기(30)에 구비된 다수개의 피스톤(33)은 상기 유압탱크(50)로부터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 유압의 공급이 정지된 경우에는 다시 인입되도록 구성됨은 물론이다.

도 6은 본 발명 포크레인용 할암기 유닛이 적용되는 제2형태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

즉, 본 발명에 있어서 할암기 유닛(100)은 포크레인(10)의 유압이 공급되는 상기 유압탱크(50)에 직접 유압 할암기(30)를 연결하여 사용될 수도 있다.

이 경우에는 기존의 집게유닛(20)에 연결되는 유압호스(12)를 상기 유압탱크(50)로부터 분리시킨 후에 상기 유압 할암기(30)의 유압 라인(35) 또는 유압 라인(35)과 연결되는 연결분지관(60)을 직접 상기 유압탱크(50)에 연결하여 사용하는 것이다.

다음으로, 첨부된 도 7은 본 발명의 제3형태에 따른 포크레인에 할암기 유닛이 연결되는 모습을 개략적으로 나타낸 도면이다.

이 경우에는 별도로 구비된 분지호스(70)를 이용하여 상기 유압탱크(50)로부터 상기 유압 할암기(30) 및 상기 포크레인(10)의 집게유닛(20) 등과 같은 기구 양쪽으로 유압이 공급될 수 있도록 한 것이다.

즉, 상기 분지호스(70)의 제1호스(71)는 종전의 유압호스(12)에 연결함으로써 집게유닛(20)을 작동시킬 수 있도록 하고, 제2호스(72)는 유압 할암기(30)로 유 압이 공급되도록 하여 유압 할암기(30)를 작동할 수 있도록 한 것이다.

이는 상기 집게유닛(20) 및 상기 유압 할암기(30)에 과도한 유압이 필요하지 않은 경우에 적용이 가능할 것이다.

상술한 바와 같은 다양한 형태의 할암기 유닛을 포크레인에 연결하여 실제 현장에서 사용하는 바람직한 실시예를 설명하면 첨부된 도 8 내지 도 10에서와 같다.

도 8은 터널의 굴착 시공 시에 본 발명에 따른 포크레인 연결용 할암기 유닛을 이용한 모습을 개략적으로 나타낸 것이며, 도 9는 상기 도 8에 있어서 주요부분을 나타낸 확대도이다.

즉, 도 1에서와 같이 종전 터널 시공방법에 있어서 일부 구간(D)을 굴삭한 후에, 첨부된 도 8 및 도 9에서와 같이, 인접한 터널(B)까지의 거리가 가까워 발파작업으로 인접 터널에 지장을 줄 수 있는 구간은 별도의 천공홀(H) 작업 등을 통하여 천공홀을 구비하고, 상기 천공홀(H)에 본 발명에 따른 할암기 유닛(100)의 유압 할암기(30)를 적용하여 암반 파쇄를 할 수 있게 된다.

즉, 발파작업을 적용하기에 불리한 경우에는 직접 현장에 사용되는 포크레인(10)에 할암기 유닛(100)을 연결하여 굴삭 등과 같은 작업을 별도로 수행할 수 있게 되며, 일정 구간 이상 굴삭작업이 수행되어 양 터널 간의 거리가 충분히 확보된 경우에 발파작업이 이루어지도록 함으로써, 시공 작업이 상당히 편리하여 지게 된다.

특히, 본 발명에 의하면, 상기 분지호스(70)를 적용하는 경우에는 포크레 인(10)의 집게유닛(20) 등을 이용 유압 할암기(30)의 이동 및 천공홀(H)에의 설치에도 사용할 수 있게 되어 그 작업이 더욱 편리해지는 효과를 가져오게 된다.

이때, 도 10에서와 같이, 상기 유압 할암기(30)가 설치될 장소에 미리 다수개의 천공홀(H)을 굴삭궤도에 따라 천공한 후 작업이 진행되도록 함이 바람직하다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 실시예로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

도 1은 터널의 굴착모습을 설명하기 위한 병렬 터널의 전면도;

도 2는 본 발명 할암기 유닛을 구성하는 각각의 주요 구성을 나타낸 외관 사시도;

도 3은 본 발명 할암기 유닛을 구성하는 유압 할암기를 나타낸 사시도;

도 4는 상기 유압 할암기의 분리 사시도;

도 5는 본 발명 포크레인용 할암기 유닛이 사용되는 제1형태를 나타낸 도면;

도 6은 본 발명 포크레인용 할암기 유닛이 사용되는 제2형태를 나타낸 도면;

도 7은 본 발명 포크레인용 할암기 유닛이 사용되는 제3형태를 나타낸 도면;

도 8은 본 발명의 다양한 사용 형태들에 따라 포크레인 및 할암기 유닛을 이용 터널 굴착 작업에 적용하는 모습을 개략적으로 나타낸 도면;

도 9은 상기 도 8에 있어서 주요부를 확대하여 나타낸 도면; 및

도 10은 상기 도 8에 있어서 복수 개의 천공홀을 굴착궤도에 따라 구비한 모습을 나타낸 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 포크레인 11: 포크레인 암

12: 유압호스 20: 집게유닛

30: 유압 할암기 31: 케이스

33: 피스톤 35: 유압 라인

50: 유압탱크 60: 연결분지관

61: 분지관 65: 개폐밸브

70: 분지호스 71: 제1호스

72: 제2호스 100: 할암기 유닛

Claims (7)

1. 유압탱크 및 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시 유압의 공급유로를 이루는 유압호스가 구비된 포크레인에 연결되는 것에 있어서,

   외관을 이루는 케이스;

   상기 케이스에 구비되며 상기 유압호스에 연결되는 유압 라인; 및

   상기 케이스에 일측 방향으로 각각 인입 및 인출 가능하게 구비되되 상기 유압탱크로부터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 상기 유압 라인을 통하여 유압의 공급이 가능하도록 상기 유압 라인에 각각 연결되는 복수 개의 피스톤;

   을 포함하여 구성되는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유압 라인과 상기 유압호스를 착탈 가능하게 결합시키는 결합부재를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
3. 제1항에 있어서,

   상기 유압탱크로부터 상기 유압 할암기 및 상기 포크레인 양측으로 유압이 공급될 수 있도록 하는 분지호스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
4. 제1항에 있어서,

   일측은 상기 유압탱크에 연결된 유압호스에 연결되며,

   타측은 복수 개로 분지된 분지관이 구비되어 각각의 분지관의 끝단부에 각각 상기 유압 라인이 연결 가능하도록 하는 연결분지관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
5. 제4항에 있어서,

   상기 복수 개의 연결분지관이 상기 유압호스에 연결 시에 상기 유압탱크로부터 유입되는 유압을 개폐시킬 수 있도록 연결분지관에 있어 각각의 분지관을 개폐할 수 있는 개폐밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
6. 제5항에 있어서,

   상기 개폐밸브는,

   상기 분지관 각각에 유입되는 유압 크기를 조절할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 포크레인 연결용 할암기 유닛.
7. 외관을 이루는 케이스와 상기 케이스에 구비되며 상기 유압호스에 연결되는 유압 라인 및 상기 케이스에 일측 방향으로 각각 인입 및 인출 가능하게 구비되되 각종 도구를 작동시키는 유압탱크가 구비된 포크레인에 있어서 상기 유압탱크로부 터 유압의 공급 시에 인출되도록 하며 상기 유압 라인을 통하여 유압의 공급이 가능하도록 상기 유압 라인에 각각 연결되는 복수 개의 피스톤을 포함하여 구성되는 할암기 유닛을 이용하여 인접된 위치로 한 쌍의 터널을 시공하는 것에 있어서,

   일측 터널의 내측 일부를 굴착하는 단계; 및

   상기 터널에 있어 일부 굴착된 부위로부터 타측 터널의 반대방향으로 할암기 유닛을 이용하여 터널의 내면을 확장하는 단계;

   를 포함하여 구성되는 포크레인 연결용 할암기 유닛을 이용한 터널 굴착 방법.

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