KR20130067728A - Method for reaming vertical tunnel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 수직터널 확공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소음 및 진동을 최소화하고 다양한 크기 및 심도의 수직터널을 굴착할 수 있으며 굴착공정 중에 발생하는 버력의 크기를 최소화하여 제반 굴착공정을 단축시킬 수 있는 수직터널 확공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vertical tunnel expansion method, and more particularly, to minimize noise and vibration, to excavate vertical tunnels of various sizes and depths, and to shorten the excavation process by minimizing the size of the force generated during the excavation process. The vertical tunnel expansion method that can be.
일반적으로 수직터널을 굴착하는 각종 건설현장 중, 특히 도심지의 암반지대를 수직터널로 굴착시에 화약발파 또는 브레커를 이용한 굴착공법을 쓰고 있다. 그러나 이러한 방법으로 굴착되는 수직터널은, 사용되는 굴착장비나 버럭 처리장비의 규격이 크기 때문에, 수직터널의 직경을 7m 미만으로 굴착하기 어렵다. 또한, 화약발파 또는 브레커를 이용한 굴착공법의 경우, 하나의 심발공을 중심으로 굴착을 진행하며 심발공의 직경을 넓히는 방식으로 진행되기 때문에 지반을 굴착하는 과정에서 소음과 진동이 발생하게 되고, 이러한 작업이 도심에서 진행될 때 주거환경의 질이 저하된다는 문제점이 발생하였다.In general, among various construction sites for excavating vertical tunnels, in particular, excavation methods using explosive blasting or breakers are used when excavating rock tunnels in urban areas with vertical tunnels. However, the vertical tunnel excavated by this method is difficult to excavate the diameter of the vertical tunnel to less than 7m because of the large size of the excavation equipment or the processing equipment used. In addition, in the case of the excavation method using the explosive blasting or breaker, the excavation process proceeds around a single core hole and expands the diameter of the core hole so that noise and vibration are generated during the excavation of the ground. There was a problem that the quality of the residential environment deteriorated when the work was carried out in the city center.
종래에는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 심발공을 천공한 뒤 유압력을 이용하여 암석을 절개하거나, 도 1에 도시된 바와 같이 유도공(10)을 천공한 뒤, 하부에서 상부방향으로 유도공을 확장하는 탑다운 공법을 적용함으로써 진동 및 소음을 어느 정도 해결하고자 하였으나 탑다운 공법의 경우는 발생하는 버럭 입자가 크기 때문에 버럭을 원활하게 처리하기 위해서는 유도공(10)의 단부에 수평터널이 구비되어야만 한다. 따라서, 수평터널을 설치하기 어려운 지역에서 탑다운 공법이나 암석절개공법을 사용하여 수직터널을 시공할 경우, 투입되는 경비에 비해 작업량이 저조하여 단가가 상승하게 될 뿐만 아니라, 공사 기간이 길어지게 되기 때문에 공사비용이 상승한다는 문제점이 있었다. 즉, 지하철 등과 같이 수직터널이 선 굴착되고 수평터널을 굴착해야하는 시공이나, 수평터널 없이 수직터널만을 굴착하는 경우에는, 버럭의 입자가 커서 상부로 퍼올리는 공정이 지체될 수밖에 없었다. 뿐만 아니라, 암석절개공법을 사용할 경우, 암석의 강도에 따라 장치를 사용할 수 있는지의 여부가 결정되기 때문에 사용상의 제한이 있다. 게다가, 사용되는 장치에 의해 여전히 7m 미만의 수직터널을 굴착할 수 없다.Conventionally, in order to solve this problem, after drilling the heart hole, using a hydraulic force to cut the rock, or as shown in Figure 1, after drilling the
따라서, 근래에는 소음 및 진동을 최소화하면서도 직경이 큰 수직터널뿐만 아니라, 직경이 작은 수직터널 및, 100m 이상의 장대심도와 단심도 모두 굴착할 수 있으며, 굴착시 발생하는 버럭 입자의 크기를 감소시켜 버럭 처리속도를 높일 수 있는 수직터널 확공방법의 필요성이 대두되고 있다.Therefore, in recent years, it is possible to excavate not only a large diameter vertical tunnel but also a small diameter vertical tunnel and a long depth and a single core of 100 m or more while minimizing noise and vibration. There is a need for a vertical tunnel expansion method that can increase the processing speed.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 소음 및 진동을 최소화하고 다양한 크기 및 심도의 수직터널을 굴착할 수 있으며 굴착공정 중에 발생하는 버력의 크기를 최소화하여 제반 굴착공정을 단축시킬 수 있는 수직터널 확공방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the problem to be solved by the present invention is to minimize the noise and vibration, and to excavate vertical tunnels of various sizes and depths, and to minimize the size of the force generated during the excavation process to minimize the vertical tunnel process It is to provide expansion method.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 수직터널을 시공하기 위하여 지반을 파쇄하는 수직터널 확공방법에 있어서,In order to solve the above problems, in the vertical tunnel expansion method for crushing the ground in order to construct a vertical tunnel,
수직터널을 굴착하고자 하는 굴착위치에 복수 개의 심발공을 천공하는 심발공 굴착단계;A cardiac hole drilling step of drilling a plurality of cardiac holes at an excavation position for excavating a vertical tunnel;
상기 심발공 주변 및 굴착하고자 하는 수직터널의 굴착위치 둘레를 따라 상기 심발공보다 직경이 작은 복수 개의 보조 심발공을 천공하는 보조심발공 굴착단계;An auxiliary cardiac hole drilling step of drilling a plurality of auxiliary cardiac holes having a diameter smaller than that of the cardiac hole along the periphery of the cardiac hole and the excavation position of the vertical tunnel to be drilled;
지반을 파쇄하는 파쇄가공구를 상기 보조심발공에 장착하는 지반파쇄 준비단계를 포함하는 수직터널 확공방법을 제공한다.It provides a vertical tunnel expansion method comprising a ground crushing preparation step for mounting the crushing tool for crushing the ground to the auxiliary heart hole.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 파쇄가공구는 발파용 화약인 것이 바람직하다.According to one embodiment of the invention, the shredding tool is preferably a blasting gunpowder.
또한, 상기 파쇄가공구는 무진동 암파쇄장치인 것이 바람직하다.In addition, the crushing tool is preferably a vibration-free rock crushing device.
또한, 상기 수직터널 확공방법은, 굴착할 수직터널 상기 심발공 굴착단계를 진행하기 위하여 수직터널 굴착위치의 토사를 제거하거나 수직터널 굴착위치의 지반을 경화시키는 수직터널 굴착 전처리단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the vertical tunnel expansion method, the vertical tunnel to be drilled further comprises a vertical tunnel excavation pretreatment step of removing the soil of the vertical tunnel excavation position or hardening the ground of the vertical tunnel excavation position in order to proceed with the deep hole excavation step desirable.
또한, 상기 심발공 굴착단계에서는, 상기 심발공의 위치에 충진제를 주입하는 것이 바람직하다.In addition, in the deep hole drilling step, it is preferable to inject a filler in the position of the deep hole.
또한, 상기 심발공은 상기 굴착위치 둘레를 따라 천공되는 외각심발공을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the cardiac cavities preferably include an outer core hole punctured along the excavation position.
여기서, 상기 심발공은 상기 굴착위치의 센터지점에 천공되는 센터심발공을 더 포함하는 것이 바람직하다.Here, the cardiac cavities preferably further include a center cardiac hole drilled at a center point of the excavation position.
또한, 상기 심발공의 직경은, 30cm 내지 45cm인 것이 바람직하다.In addition, the diameter of the cardiac pore is preferably 30 cm to 45 cm.
또한, 상기 보조심발공의 직경은, 60mm 내지 90mm인 것이 바람직하다.In addition, the diameter of the auxiliary heart hole is preferably 60mm to 90mm.
또한, 상기 보조심발공은 인접한 심발공 및 보조심발공과 30cm 내지 50cm 간격으로 천공되는 것이 바람직하다.In addition, the auxiliary heart hole is preferably punctured at intervals of 30 cm to 50 cm with the adjacent heart and the secondary heart hole.
또한, 상기 심발공은 RBM(Raise Boring Machine)장치로 천공하는 것이 바람직하다.In addition, the cardiac cavities are preferably drilled with a RBM (Raise Boring Machine) device.
본 발명에 따르면, 수직터널을 굴착할 때 발생하는 소음 및 진동을 최소화할 수 있기 때문에, 도심에서도 적용하여 수직터널을 시공할 수 있고, 수직터널의 말단에 수평터널을 구비하지 않아도 다양한 크기의 수직터널을 시공할 수 있다. 또한, 자유면이 복수 개 구비되기 때문에, 수직터널을 굴착하는 데 걸리는 시간을 최소화할 수 있어 공사기간이 단축될 뿐만 아니라, 소음 및 진동을 감소시키기 위하여 별도의 장치를 설치할 필요가 없기 때문에, 수직터널을 굴착하는데 드는 비용을 최소화할 수 있다.According to the present invention, since the noise and vibration generated when excavating the vertical tunnel can be minimized, it can be applied even in the city center to construct a vertical tunnel, even if the vertical tunnel has no horizontal tunnel at the end of the vertical size You can build a tunnel. In addition, since a plurality of free surfaces are provided, the time required to dig a vertical tunnel can be minimized, which shortens the construction period and requires no additional device to reduce noise and vibration. The cost of digging a tunnel can be minimized.
도 1은 일반적인 수직터널 확공방법을 통하여 유도공이 지반에 천공되어 있는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법을 통하여 지반에 천공된 심발공 및 보조심발공의 평면도이다.1 is a plan view in which a guide hole is drilled in the ground through a general vertical tunnel expansion method.
2 is a flow chart of a vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of a vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a plan view of the heart hole and the secondary heart hole drilled in the ground through the vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention.
이하, 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art, however, that these examples are provided to further illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
본 발명에 따른 수직터널 확공방법은, 심발공(110) 및 보조심발공(120)을 복수개 천공함으로써, 자유면의 면적이 증가하여 지반을 용이하게 파쇄할 수 있고, 이로 인하여, 수직터널을 굴착하는 과정에서 발생하는 소음과 진동을 최소화할 수 있다. 즉, 본 발명은 폭약이나, 무진동 암파쇄장치를 사용하여 종래와 동일한 크기의 파쇄력을 지반에 가하더라도, 자유면을 구비하는 공정을 추가함으로써, 굴착공정시 발생하는 버럭의 크기를 감소시키게 된다. 따라서, 지반을 굴착하는 공정시간 뿐만 아니라, 버럭의 제거공정 시간을 단축시킬 수 있다. 여기서, 자유면이란, 대기나 물과 접촉하는 지층면을 말하는 것으로 이 면의 수가 많을수록 발파효율이 높아진다. 즉, 본 발명에 따른 수직터널 확공방법은, 심발공(110)을 복수 개 천공함으로써, 자유면의 면적을 증가시키기 때문에, 도심지에서 수직터널을 굴착하고자할 때, 소음이나 진동을 저감시키기 위한 별도의 장치를 준설할 필요없이, 용이하게 수직터널을 굴착할 수 있다. 또한, 건설 목적에 따라 그 직경을 3m가량의 소구경 수직터널에서 20m 가량의 대구경 수직터널에 이르기까지, 다양한 크기로 시공할 수 있다. 뿐만 아니라, 100m 이상의 장대심도 및 50m 미만의 단심도 역시 천공이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 수직터널 확공방법을 사용함으로써 다양한 크기 및 심도의 수직터널을 시공할 수 있도록 지반을 굴착하게 된다. In the vertical tunnel expansion method according to the present invention, by drilling a plurality of deep-
일반적인 공법으로 수직터널을 시공할 경우, 하나의 유도공을 천공한 뒤, 그 유도공을 중심으로 수직터널을 확장하는 방법으로 수직터널을 확장하거나, 지반을 파쇄하는 무진동 암파쇄장치나 발파용 화약을 하나의 유도공에 장착한 뒤, 점점 유도공을 확장하는 방법 등으로 수직터널의 직경을 확장해야만 했다. 이와 달리, 본 발명에 따른 수직터널 확장방법은, 파쇄가공구(130)가 장착되는 보조심발공(120)뿐만 아니라 심발공(110) 역시 복수 개를 구비함으로써, 굴착지반의 자유면의 면적이 최대로 구비되도록 하였다. 이때, 심발공(110)에 의해 구비되는 자유면이 유지될 수 있도록 심발공(110) 내부의 자유면을 충진제로 경화시키게 된다. 즉, 심발공(110) 내에 버럭 등이 유입되어 막히거나 심발공(110)으로 지하수가 유입되는 등 심발공(110)이 자유면으로서의 기능을 수행하는데 장애가 되는 것을 방지하기 위하여 충진제를 심발공(110)에 주입하여 심발공(110)이 막히지 않도록 하는 것이다. 상기와 같이, 본 발명에 따른 수직터널 확공방법은 RBM장치(50)를 사용하여 심발공(110)을 천공한 뒤, 보조심발공(120)을 천공함으로써, 소구경의 수직터널을 시공할 수 있을 뿐만 아니라, 대구경의 수직터널 역시 시공할 수 있다.
In the case of constructing a vertical tunnel by the general method, one vertical hole is drilled and then the vertical tunnel is extended by expanding the vertical tunnel around the guide hole, or a vibration-free rock crushing device or blasting powder is used to crush the ground. After mounting in the guide hole, the diameter of the vertical tunnel had to be expanded by gradually expanding the guide hole. On the contrary, in the vertical tunnel expansion method according to the present invention, not only the
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법의 순서도가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법의 개략도가 도시되어 있다.2 is a flow chart of a vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a schematic diagram of a vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 수직터널 확공방법은, 도 2에 도시된 바와 같이, 수직터널을 시공하기 위하여 지반(1)을 파쇄하는 수직터널 확공방법에 있어서,In the vertical tunnel expansion method according to the present invention, as shown in Figure 2, in the vertical tunnel expansion method for crushing the ground (1) to construct a vertical tunnel,
수직터널을 굴착하고자 하는 굴착위치(E.A)에 복수 개의 심발공(110)을 천공하는 심발공 굴착단계(S10);Cardiac hole drilling step (S10) for drilling a plurality of
상기 심발공(110) 주변 및 굴착하고자 하는 수직터널의 굴착위치(E.A) 둘레를 따라 복수 개의 보조심발공(120)을 천공하는 보조심발공 굴착단계(S20);An auxiliary cardiac hole excavation step (S20) for drilling a plurality of auxiliary
지반(1)을 파쇄하는 파쇄가공구(130)를 상기 보조심발공(120)에 장착하는 지반파쇄 준비단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.A ground crushing preparation step (S30) for mounting the crushing
여기서, 수직터널을 시공하고자 하는 지반(1)의 굴착위치(E.A)에서 상기 심발공 굴착단계(S10)를 바로 진행할 수도 있지만, 토사 등이 많은 지반(1)을 굴착하고자 할 때, 심발공 굴착단계(S10)를 진행하기에 앞서, 지반(1)이 견고하게 유지될 수 있도록 수직터널 굴착 전처리단계(S5)를 진행한다. 즉, 토사를 제거하거나, 지반을 천공하여 2중관 주입관을 설치한 상태에서 노즐에서 초고압수에 의한 경화재와 공기를 동시에 분사하여 경화재가 현지토와 혼합되어 원주형의 고결체를 형성하는 JSP 공법을 사용하여 지반을 경화시키는 수직터널 굴착 전처리단계(S5)를 진행한 후, 심발공 굴착단계(S10)를 진행할 수 있다.
Here, the deep hole excavation step (S10) may be directly proceeded at the excavation position (EA) of the ground (1) for the construction of a vertical tunnel, but when the ground (1) to excavate a lot of ground (1), deep hole excavation Before proceeding to step S10, the vertical tunnel excavation pre-treatment step (S5) is carried out so that the ground (1) can be maintained firmly. In other words, the JSP method is used to remove soil and / or perforate the ground to install a double pipe inlet tube and simultaneously spray hardened material and air by ultra high pressure water from the nozzle to mix the hardened material with local soil to form a columnar solidified body. After proceeding the vertical tunnel excavation pre-treatment step (S5) to harden the ground using, can proceed to the deep hole excavation step (S10).
수직터널 확공방법은, 도 3a에 도시된 바와 같이, 지반에 수직터널 굴착위치(E.A)를 설정한 후, 심발공 굴착단계(S10)를 진행하게 된다. 심발공 굴착단계(S10)는 T4, RCD, 오거드릴 및 RBM장치 등 여러 가지 종류의 장치를 사용할 수 있다. 그 중 특히, 도 3b에 도시된 바와 같이, RBM장치(50)를 이용하여 심발공(110)을 천공할 수 있다. 이때, 심발공 굴착단계(S10)는 먼저 수직터널을 시공하는 위치의 토사를 제거하거나 고압분사주입(JSP)공법을 이용하여 지반을 경화시킨 뒤, RBM장치(50)를 장착할 수 있는 기초면(C)을 구비하는 수직터널 굴착 전처리단계를 수행하게 된다. 이때 형성되는 기초면(C)은 무근콘크리트로 버림을 치게 되는데, 이 과정에서 RBM장치(50)를 고정시킬 앵커볼트를 시공하게 된다. 앵커볼트에 RBM장치(50)가 구비되면, 심발공 굴착단계(S10)를 진행하여 목표지점까지 심발공(110)을 굴착하게 된다. 심발공(110)을 설계도상의 개수만큼 천공하게 된다. RBM장치(50)는 수직터널을 대구경으로 천공할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 종류의 지층을 굴착할 수 있는 특성이 있기 때문에 심발공을 천공할 때 지층의 종류에 따라 천공장치를 교체할 필요가 없다. 즉, 다른 장치들에 비해 장치의 크기가 소형이기 때문에 크레인 등을 이용하여 RBM 장치(50)가 시공할 위치를 용이하게 옮길 수 있다. 또한, 일정 깊이까지 천공된 수직터널의 굴착지반 내에서도 수직터널을 확공하는 시공을 진행할 수 있을 뿐만 아니라, RBM 장치에 장착되는 롯드를 교체 장착함으로써, 수직터널이 천공되는 깊이를 자유롭게 조절할 수 있다. 따라서, 다른 장치에 비해 확공하고자 하는 수직터널을 깊게 천공할 수 있기 때문에 수직터널을 대구경으로 확공하고 수직터널을 깊게 천공하고자 할 경우, RBM 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 게다가 이러한 장치의 특성에 의해 RBM 장치로 심발공을 천공할 경우, 수직터널을 굴착하는 속도를 높일 수 있고 이로 인하여 수직터널을 확공하는 공사기간을 단축시킬 수 있다.In the vertical tunnel expansion method, as shown in Figure 3a, after setting the vertical tunnel excavation position (E.A) in the ground, and proceeds to the deep hole drilling step (S10). Deep hole drilling step (S10) may use a variety of devices, such as T4, RCD, auger drill and RBM device. In particular, as shown in FIG. 3B, the
이와 같이 심발공을 천공한 이후에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 심발공(110) 주변으로 보조심발공(120)을 천공하게 되는데, 보조심발공(120)은, 레그드릴(Leg drill)이나, 크롤러드릴(crawler drill) 등을 사용하여 천공하게 된다. As described above, after drilling the cardiac cavity, as shown in FIG. 3C, the auxiliary
보조심발공 굴착단계(S20) 이후에는, 도 3d에 도시된 바와 같이, 지반파쇄 준비단계(S30)를 진행한다. 지반파쇄 준비단계(S30)는 굴착할 지반의 강도나 수직터널을 시공하고자 하는 곳이 도심인지의 여부, 또는 시공하고자 하는 수직터널의 크기에 따라 보조심발공(120)에 파쇄가공구(130)를 장착하게 된다. 예를 들어, 지반을 파쇄하는 방법이 화약에 의한 파쇄라면, 보조심발공(120)에 파쇄가공구(130)로 발파용 화약을 삽입할 수 있고, 암석절개공법에 의해 지반을 파쇄한다면 보조심발공(120)에 암석절개공법에 사용되는 무진동 암파쇄장치를 장착할 수 있다. After the auxiliary heart hole excavation step (S20), as shown in Figure 3d, the ground fracture preparation step (S30) proceeds. Ground crushing preparation step (S30) according to the strength of the ground to be excavated or whether the place where you want to construct a vertical tunnel, or the size of the vertical tunnel to be constructed, the crushing
따라서 수직터널을 시공하기 위해 지반을 굴착하는 과정에서 하나의 자유면을 굴착하여 지반을 천공하는 종래의 굴착방법에 비해, 본 발명에 따른 지반굴착방법은, 지반(1)의 파쇄가 진행되는 보조심발공(120) 이외에 자유면으로 다수의 심발공(110)을 구비함으로써, 적은 양의 화약을 사용하여도 설계도상에 따라 지반을 굴착할 수 있어서 진동 및 소음이 발생하는 것을 최소화할 수 있다. Therefore, compared with the conventional excavation method of drilling a ground by drilling one free surface in the process of excavating the ground for the construction of a vertical tunnel, the ground excavation method according to the present invention, the secondary of the ground (1) By providing a plurality of
심발공 굴착단계(S10)에서는, 심발공(110)은 RBM장치(50)를 이용해서 천공한 뒤, 심발공(110)에 세미실드에서 사용하는 활재 또는 뒷채움재와 같이 환경을 오염시키지 않는 물질을 충진제로 사용하여 상기 심발공(110)의 위치에 주입하는 것이 바람직하다. 상기 충진제는 심발공(110)이 막히는 것을 방지하기 때문에, 자유면의 면적을 유지할 수 있다. 따라서, 시공환경에 맞춰 화약발파, 브레커 작업 또는 암석절개공법 등에 의한 수직터널 시공방법을 진행할 때 발생하는 소음과 진동을 최소화할 수 있다. 즉, 충진제에 의해 경화된 심발공(110)의 둘레면이 자유면의 역할을 수행하기 때문에 지반이 용이하게 파쇄되어 지반(1)에 수직터널을 굴착하는 시공기간을 단축시킬 수 있다.
In the deep hole drilling step (S10), the
도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 수직터널 확공방법을 통하여 지반에 천공된 심발공 및 보조심발공의 평면도가 도시되어 있다.Figure 4 is a plan view of the heart hole and the secondary heart hole drilled in the ground through the vertical tunnel expansion method according to an embodiment of the present invention.
수직터널 확공방법을 통하여 천공되는 심발공(110) 및 보조심발공(120)은, 도 4에 도시된 바와 같이, 일정 궤적으로 천공된다. 즉, 상기 수직터널 확공방법이 적용되는 수직터널의 경우, 하단부에 수평터널이 구비되지 않기 때문에 단순한 굴착 방법에 의해서는 목표하는 수직도로 일정하게 수직터널을 천공할 수 없다.The
따라서, 본 발명에 따른 수직터널 확공방법과 같이 단순 굴착이 아닌 자유면의 면적을 넓힘으로써, 밀리세컨드 발파와 같이 자유면에 대하여 파괴력을 작용하여 목표하는 바에 따라 일정한 수직도로 수직터널을 천공할 수 있는 것이다. Therefore, by expanding the area of the free surface rather than simple excavation as in the vertical tunnel expansion method according to the present invention, it is possible to drill the vertical tunnel at a constant vertical angle as desired by acting a destructive force on the free surface as in millisecond blasting. It is.
먼저 자유면을 제공하는 심발공(110)을 천공할 때, 굴착위치(E.A)의 중심지점 및 굴착위치(E.A)의 외주면 경계를 따라 균등한 간격으로 천공되는 것이 바람직하다. 여기서 심발공(110)은 굴착위치 둘레를 따라 천공되는 외각심발공과 굴착위치의 센터지점에 천공되는 센터심발공으로 구분할 수 있다. 굴착위치(E.A) 중심지점에 심발공(110)을 천공하면서 중심지점에 위치한 심발공(110)의 자유면 방사상 외측 방향에 균등한 간격으로 보조심발공(120)을 천공한다. 이때 보조심발공(120)을 발파할 경우, 보조심발공(120)으로부터 발생한 발파력이 심발공(110) 및 그 내부의 충전제로 전달되고, 충전제에 전달되는 발파력은 충전제의 방사상 외측 방향으로 다시 반사되면서 발파력 방향이 전달된다. 따라서, 원하는 수직도에 맞춰 수직터널을 확공할 수 있는 것이다. 또한 굴착위치(E.A)의 중심지점에 심발공(110)을 천공하는 것과 더불어, 굴착위치(E.A)의 둘레 방향을 따라 일정 간격으로 심발공(110)을 천공할 수 있다. 즉 천공하고자 하는 수직터널의 규모가 큰 경우, 보조심발공(120)에서 발생하는 발파력이 자유면으로 원활하게 전달되어야 한다. 따라서, 일면에서는 보조심발공(120)의 발파력이 중심지점에 위치한 심발공(110)의 방사상 외측방향으로 반사됨과 동시에 다른 면에서는 보조심발공(120)의 발파력이 굴착위치(E.A)의 둘레를 벗어나지 않도록 하는 것이다. 이때 굴착위치(E.A)의 둘레에 굴착되는 심발공(110)을 일정간격으로 구비해야지만 각각의 심발공(110)이 방사상 외측 방향으로 발파력을 전달할 때 그 전달되는 발파력을 일정하게 반사시킬 수 있고, 이로 인하여 원하는 수직도로 수직터널을 굴착할 수 있다. 여기서 굴착위치(E.A)의 둘레에 천공되는 심발공(110)인 외각심발공은, 발파력이 반사되되, 보조심발공(120)의 천공위치가 굴착위치(E.A) 둘레를 벗어나지 않기 때문에 굴착위치(E.A)의 내측방향으로만 발파력을 반사할 수 있다. 즉, 원하는 크기에 맞춰 수직터널을 용이하게 천공할 수 있다. First, when drilling the
여기서, 심발공(110)은 RBM장치(50)를 사용하여 굴착할 수 있는데, 이때 굴착되는 심발공(110)의 직경은, 30cm 내지 45cm인 것이 바람직하다. 예를 들어, 심발공(110)의 직경이 30cm 미만일 경우, 보조심발공(120)에 장착된 파쇄가공구(130) 지반이 파쇄될 때 자유면의 면적이 좁기 때문에, 파쇄가공구(130)가 구동되더라도 지반을 파쇄(破碎)하는데 더 많은 파쇄력을 필요로 하게 된다. 또한, 심발공(110)의 직경이 45cm를 초과할 경우, 복수개 천공되는 심발공(110)을 지지하는데 사용되는 충진제의 양이 늘어나게 된다. 또한, 직경이 30cm 내지 45cm인 심발공(110)과 동일한 두께로 충진제를 심발공(110)에 주입하더라도, 충진제가 경화되어 발생하는 힘이 심발공(110)을 지지하기 어렵다. 따라서, 심발공(110)의 벽면이 무너지면서 심발공(110)이 막히게 되면 자유면의 면적이 줄어들게 되어 지반이 용이하게 파쇄되기 어렵다. 따라서, 굴착위치(E.A)에 형성되는 심발공(110)의 직경은 30cm 내지 45cm인 것이 바람직하다.Here, the
파쇄가공구(130)가 장착되는 보조심발공(120)의 경우, 심발공(110)보다 직경이 작게 형성된다. 바람직하게는, 상기 보조심발공(120)의 직경이, 60mm 내지 90mm가 되도록 보조심발공(120)을 형성한다. 파쇄가공구(130)로는 발파용 화약 또는 암석절개공법에 사용되는 무진동 암파쇄장치가 사용될 수 있다. 발파용 화약을 이용하여 지반을 파쇄할 경우, 보조심발공(120) 내에 적정량의 화약이 삽입되면서, 보조심발공(120)의 벽면과의 간격을 일정 거리 이내로 유지함으로써, 화약의 파쇄력이 지반에 원활히 전달되도록 한다. 또한, 파쇄가공구(130)로 무진동 암파쇄장치를 장착할 경우, 보조심발공(120) 내에 파워실린더를 삽입하여 유압력에 의해 파워실린더의 피스톤이 자유면을 향하도록 구동시키면서 지반이 갈라지도록 한다. 따라서, 암석절개공법을 사용하여 지반을 파쇄할 경우, 파워실린더가 충분히 삽입될 수 있도록 하면서 불필요하게 많은 양의 유압력을 공급하지 않아도 되도록 보조심발공(120) 직경의 범위를 정할 수 있다. In the case of the
즉, 보조심발공(120)의 직경이 60mm 미만인 경우, 화약을 이용하여 지반을 파쇄하게 되면, 보조심발공(120)에 투입되는 화약의 양이 적기 때문에 발파력을 충분히 구현하기 어렵다. 또한, 무진동 암파쇄장치를 이용하여 지반을 파쇄하게 되면, 파워실린더가 보조심발공(120) 내에 원활하게 삽입되기 어려울 뿐만 아니라, 파워실린더가 삽입되더라도, 지반이 갈라지도록 피스톤에 공급되는 유압력이 충분하지 않기 때문에 보조심발공(120)을 원활하게 파쇄하기 어렵다. 또한 보조심발공(120)의 직경이 90mm를 초과하는 경우, 화약을 이용하여 지반을 파쇄하게 되면, 지반과 화약과의 거리가 멀기 때문에 화약의 발파력이 지반에 원활하게 전달되기 어렵고, 지반을 원활하게 파쇄하기 위해서는 필요 이상으로 많은 양의 화약을 투입해야한다. 또한, 암석절개공법에 사용되는 무진동 암파쇄장치를 이용하여 지반을 파쇄하게 되면, 파워실린더가 보조심발공(120)에 유입된 뒤, 파워실린더의 피스톤이 보조심발공(120)의 자유면을 향하도록 구동되기 위해서 많은 양의 유체가 파워실린더에 공급되어야 하기 때문에 불필요하게 많은 양의 유압력이 소모된다. 따라서, 본 발명에 따른 수직터널 확공방법에 의해 천공되는 보조심발공(120)은 직경이 60mm 내지 90mm인 것이 바람직하다. That is, when the diameter of the
또한, 보조심발공은 인접한 심발공 및 보조심발공과 30cm 내지 50cm 간격으로 천공되는 것이 바람직하다. 보조심발공은 주위에 파쇄력을 전달한다. 이때 지반에 파쇄력이 전달되지 않으면 지반을 구성하는 암석이 버럭으로 파손되지 않게 된다. 즉, 보조심발공이 인접한 심발공 및 보조심발공과 50cm를 초과하여 그 거리가 이격될 경우, 버럭 발생량이 감소되고, 발생하는 버력의 크기 역시 작게 분쇄할 수 없기 때문에 버럭 처리시간이 증가하게 된다. 또한, 보조심발공이 인접한 심발공 및 보조심발공과 30cm 미만의 간격으로 구비될 경우, 굴착위치(E.A)에 가해져야하는 파쇄력이 불필요하게 증가하여 파쇄하는 과정중에 소비되는 비용 및 시간이 증가하게 된다. 뿐만 아니라 굴착하고자 하는 굴착위치(E.A)의 경계보다 더 넓은 영역까지 굴착하게 되기 때문에 목적하는 크기로 수직터널을 타설할 수 없게 된다. 따라서, 보조심발공은 인접한 심발공 및 보조심발공과 30cm 내지 50cm 간격으로 천공되는 것이 바람직하다.
In addition, the auxiliary heart hole is preferably punctured at intervals of 30 cm to 50 cm with the adjacent heart ball and the auxiliary heart hole. The secondary heart hole transmits crushing force around. At this time, if the crushing force is not transmitted to the ground, the rock constituting the ground is not damaged by the bag. In other words, when the auxiliary heart hole is spaced apart from the adjacent heart hole and the auxiliary heart hole by more than 50 cm, the amount of generation of burrs is reduced, and the size of the generated burr is also small, and thus the processing time of burrs is increased. In addition, when the auxiliary heart hole is provided at an interval of less than 30 cm between the adjacent heart hole and the auxiliary heart hole, the crushing force to be applied to the excavation position (EA) unnecessarily increases to increase the cost and time consumed during the crushing process. . In addition, because the excavation to a wider area than the boundary of the excavation location (EA) to be excavated, it is impossible to pour the vertical tunnel to the desired size. Therefore, the secondary heart hole is preferably punctured at an interval of 30 cm to 50 cm with the adjacent heart hole and the secondary heart hole.
본 발명의 단순한 변형 또는 변경은 모두 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
1: 지반 110: 심발공
120: 보조심발공 130: 파쇄가공구
C: 기초면 E. A: 굴착위치
S5: 수직터널굴착 전처리단계 S10: 심발공 굴착단계
S20: 보조심발공 굴착단계 S30: 지반파쇄 준비단계1: ground 110: deep-ball hole
120: auxiliary heart drill 130: crushing tool
C: Foundation E. A: Excavation Position
S5: vertical tunnel excavation pretreatment step S10: deep hole drilling excavation step
S20: auxiliary drill hole excavation step S30: ground fracture preparation step
Claims (11)
수직터널을 굴착하고자 하는 굴착위치에 복수 개의 심발공을 천공하는 심발공 굴착단계;
상기 심발공 주변 및 굴착하고자 하는 수직터널의 굴착위치 둘레를 따라 상기 심발공보다 직경이 작은 복수 개의 보조 심발공을 천공하는 보조심발공 굴착단계;
지반을 파쇄하는 파쇄가공구를 상기 보조심발공에 장착하는 지반파쇄 준비단계를 포함하는 수직터널 확공방법.In the vertical tunnel expansion method for crushing the ground to construct a vertical tunnel,
A cardiac hole drilling step of drilling a plurality of cardiac holes at an excavation position for excavating a vertical tunnel;
An auxiliary cardiac hole drilling step of drilling a plurality of auxiliary cardiac holes having a diameter smaller than that of the cardiac hole along the periphery of the cardiac hole and the excavation position of the vertical tunnel to be drilled;
And a ground crushing preparation step of mounting a crushing tool for crushing the ground to the auxiliary heart hole.
상기 파쇄가공구는 발파용 화약인 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The shredding tool is a vertical tunnel expansion method characterized in that the blasting gunpowder.
상기 파쇄가공구는 무진동 암파쇄장치인 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The shredding tool is a vertical tunnel expansion method characterized in that the vibration-free rock crushing device.
상기 수직터널 확공방법은, 굴착할 수직터널 상기 심발공 굴착단계를 진행하기 위하여 수직터널 굴착위치의 토사를 제거하거나 수직터널 굴착위치의 지반을 경화시키는 수직터널 굴착 전처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The vertical tunnel expansion method further comprises a vertical tunnel excavation pretreatment step of removing soil from the vertical tunnel excavation position or hardening the ground of the vertical tunnel excavation position in order to proceed with the deep tunnel excavation step of the vertical tunnel to be excavated. Expansion method of vertical tunnel.
상기 심발공 굴착단계에서는, 상기 심발공의 위치에 충진제를 주입하는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
In the deep hole drilling step, the vertical tunnel expansion method characterized in that the filler is injected into the position of the heart hole.
상기 심발공은 상기 굴착위치 둘레를 따라 천공되는 외각심발공을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The cardiac hole is a vertical tunnel expansion method characterized in that it comprises an outer core hole drilled along the periphery of the excavation position.
상기 심발공은 상기 굴착위치의 센터지점에 천공되는 센터심발공을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method according to claim 6,
The cardiac hole is a vertical tunnel expansion method characterized in that it further comprises a center core hole drilled at the center of the excavation position.
상기 심발공의 직경은, 30cm 내지 45cm인 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The diameter of the cardiac bore, vertical tunnel expansion method characterized in that 30cm to 45cm.
상기 보조심발공의 직경은, 60mm 내지 90mm인 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The diameter of the auxiliary heart hole, the vertical tunnel expansion method, characterized in that 60mm to 90mm.
상기 보조심발공은 인접한 심발공 및 보조심발공과 30cm 내지 50cm 간격으로 천공되는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The auxiliary heart hole is a vertical tunnel expansion method, characterized in that the perforated at intervals of 30cm to 50cm with the adjacent heart ball and the auxiliary heart hole.
상기 심발공은 RBM(Raise Boring Machine)장치로 천공하는 것을 특징으로 하는 수직터널 확공방법.The method of claim 1,
The cardiac hole is a vertical tunnel expansion method characterized in that the perforated by RBM (Raise Boring Machine) device.
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