KR20140100877A - 암반터널 굴착방법 - Google Patents

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KR20140100877A
KR20140100877A KR1020130134655A KR20130134655A KR20140100877A KR 20140100877 A KR20140100877 A KR 20140100877A KR 1020130134655 A KR1020130134655 A KR 1020130134655A KR 20130134655 A KR20130134655 A KR 20130134655A KR 20140100877 A KR20140100877 A KR 20140100877A
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석정건설(주)
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    • F42D3/04—Particular applications of blasting techniques for rock blasting

Abstract

본 발명은 암반터널 굴착방법에 관한 것으로, 터널이 시공되는 장소의 암반에 다수개의 구멍들을 서로 간격을 두고 천공하는 제1 단계; 신축로드의 선단에 회전되게 설치된 풀리를 갖는 유압실린더를 상기 구멍들 중 2개의 구멍에 각각 대응하게 배치하는 제2 단계; 구동수단으로부터 다이아몬드와이어쇼를 풀어 상기 유압실린더의 풀리를 가로질러 거는 제3 단계; 상기 구동수단을 구동시켜 상기 다이아몬드와이어쇼를 회전시키는 제4 단계; 상기 유압실린더의 신축로드를 신장시켜 상기 폴리를 대응하는 상기 구멍에 삽입함으로써 상기 다이아몬드와이어쇼가 상기 폴리가 삽입되는 상기 구멍들 사이에 절단선을 형성하는 제5 단계; 및 상기 절단선이 형성된 하나의 구멍과 상기 절단선이 형성되지 않은 다른 하나의 구멍에 대해 상기 제4 단계 및 상기 제5 단계를 반복 수행하여 상기 구멍들을 일렬로 경유하는 상기 절단선을 형성하는 제6 단계를 포함한다.

Description

암반터널 굴착방법{METHOD FOR EXCAVATING ROCK TUNNEL}
본 발명은 암번터널 굴착방법에 관한 것으로, 특히 발파공법을 이용하지 않고 암반터널을 굴착하며, 발파공법을 이용하더라도 진동이 지표면으로 전파되지 않도록 한 암반터널 굴착방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건설이나 토목공사에서 터널굴착에는 폭약을 이용한 발파공법이 자주 이용되고 있다. 발파공법은 터널 굴착시 발생되는 암반과 같은 장애물을 폭약의 폭발력을 통해 효과적으로 제거할 수 있다는 장점이 있다. 그러나 발파시 발생하는 진동과 소음이 지표면으로 전달되어 건물이나 각종 구조물에 좋지 않은 영향을 미치는 단점이 있다.
또한, 발파공법은 폭약에너지의 작용 방향을 충분히 제어하지 못해 암반이 큰 손상을 받아 굴착면에 요철이 심할 뿐만 아니라 균열이 암반의 깊은 곳까지 생겨 발파시 여러 가지 문제점이 발생될 수 있다. 이 때문에, 발파 이후 암반의 경사면을 정리하는 추가 작업과 여굴(지나친 파쇄)이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 뒤따라 경제성, 효율성, 안정성이 떨어지는 취약한 점이 있다. 관련 선행기술로는 한국 등록특허공보 제0599982호 등이 있다.
한국 등록특허공보 제0599982호
본 발명의 목적은 발파공법을 이용하지 않고 암반터널을 굴착하며, 발파공법을 이용하더라도 진동이 지표면으로 전파되지 않도록 한 암반터널 굴착방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 암반터널 굴착방법은 터널이 시공되는 장소의 암반에 다수개의 구멍들을 서로 간격을 두고 천공하는 제1 단계; 신축로드의 선단에 회전되게 설치된 풀리를 갖는 유압실린더를 상기 구멍들 중 2개의 구멍에 각각 대응하게 배치하는 제2 단계; 구동수단으로부터 다이아몬드와이어쇼를 풀어 상기 유압실린더의 풀리를 가로질러 거는 제3 단계; 상기 구동수단을 구동시켜 상기 다이아몬드와이어쇼를 회전시키는 제4 단계; 상기 유압실린더의 신축로드를 신장시켜 상기 폴리를 대응하는 상기 구멍에 삽입함으로써 상기 다이아몬드와이어쇼가 상기 폴리가 삽입되는 상기 구멍들 사이에 절단선을 형성하는 제5 단계; 및 상기 절단선이 형성된 하나의 구멍과 상기 절단선이 형성되지 않은 다른 하나의 구멍에 대해 상기 제4 단계 및 상기 제5 단계를 반복 수행하여 상기 구멍들을 일렬로 경유하는 상기 절단선을 형성하는 제6 단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 장약공을 천공하는 제7 단계와, 상기 장약공에 폭약을 장약하고 발파하여 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역을 제거하는 제8 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 구멍들은 상기 암반에 아치 모양을 이루도록 일렬로 천공되고, 상기 절단선은 상기 구멍들을 일렬로 경유하여 형성되어 상기 암반에 아치 모양을 형성할 수 있다.
상기 아치 모양을 이루는 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 다수개의 상기 구멍들이 더 천공되고, 상기 절단선은 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 천공된 상기 구멍들을 따라 형성되어 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역을 구획 분할할 수 있다.
본 발명의 암반터널 굴착방법은 암반 굴착용 비트를 갖는 2대 이상의 굴착기를 2열 이상 배열하는 제1 단계; 및 상기 배열된 굴착기들로 터널이 시공되는 장소의 암반을 굴착하는 제2 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 배열된 굴착기들 사이의 공간으로부터 굴착되지 않고 잔존하는 상기 암반 또는 굴착된 벽면으로부터 돌출된 암반을 장약을 통한 발파방식, 다이아몬드와이어쇼를 통한 절단방식 또는 워터제트를 통한 절단방식 중 어느 하나의 방식으로 제거하는 제3 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 암반터널 굴착방법은 암반 굴착용 비트를 갖는 다수개의 굴착기를 아치 모양을 이루게 일렬로 배열하는 제1 단계; 상기 배열된 굴착기들로 터널이 시공되는 장소의 암반을 굴착하여 상기 암반에 아치 모양으로 배열된 굴착공을 형성하는 제2 단계; 상기 아치 모양으로 배열된 굴착공 내측 상기 암반의 영역에 장약공을 천공하고 상기 장약공에 폭약을 장약한 후 발파하여 상기 아치 모양으로 배열된 굴착공 내측 상기 암반의 영역을 제거하는 제3 단계; 및 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 반복 수행하여 터널을 시공하는 제4 단계를 포함할 수 있다.
상기 제2 단계와 상기 제3 단계 사이에, 신축로드의 선단에 회전되게 설치된 풀리를 갖는 유압실린더를 상기 아치 모양으로 배열된 굴착공의 좌우 하단에 각각 대응하게 배치하는 단계; 구동수단으로부터 다이아몬드와이어쇼를 풀어 상기 유압실린더의 풀리를 가로질러 거는 단계; 상기 구동수단을 구동시켜 상기 다이아몬드와이어쇼를 회전시키는 단계; 및 상기 유압실린더의 신축로드를 신장시켜 상기 폴리를 대응하는 상기 아치 모양으로 배열된 굴착공의 좌우 하단에 삽입함으로써 상기 다이아몬드와이어쇼가 상기 폴리가 삽입되는 상기 아치 모양으로 배열된 굴착공의 좌우 하단을 횡으로 가로질러 절단선을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 암반터널 굴착방법은 워터제트 노즐을 갖는 워터제트 추진기를 터널이 시공되는 장소의 암반에 배치하는 제1 단계; 상기 워터제트 추진기를 구동시켜 상기 워터제트 노즐을 통해 워터제트를 분사하여 상기 암반에 아치 모양의 절단선을 형성하는 제2 단계; 상기 아치 모양의 절단선 내측 상기 암반의 영역에 장약공을 천공하고 상기 장약공에 폭약을 장약한 후 발파하여 상기 아치 모양의 절단선 내측 상기 암반의 영역을 제거하는 제3 단계; 및 상기 제2 단계 및 상기 제3 단계를 반복 수행하여 터널을 시공하는 제4 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 발파공법을 이용하지 않고 암반터널을 효과적으로 굴착할 수 있다. 암반 굴착 중 발파공법을 이용하더라도 진동이 지표면으로 전파되는 것을 크게 억제할 수 있다.
또한, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제되기 때문에, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 암반터널 굴착방법에서 암반에 구멍을 천공한 모습을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 구멍을 따라 암반을 절단하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에서 구동수단의 작동 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예의 암반터널 굴착방법에서 절단선 내측 암반에 구멍이 더 천공된 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 암반터널 굴착방법에서 여러 대의 굴착기들을 2열로 배열한 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에서 굴착기들이 터널을 굴착하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예의 암반터널 굴착방법에서 여러 대의 굴착기들을 아치 모양으로 배열한 모습을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에서 아치 모양의 굴착공을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에서 아치 모양의 굴착공의 좌우 하단을 가로질러 절단선이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예의 암반터널 굴착방법에서 워터제트 추진기를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에서 워터제트 추진기가 워터제트를 분사하는 모습을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 암반터널 굴착방법에서 암반에 구멍을 천공한 모습을 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에서 구멍을 따라 암반을 절단하는 모습을 나타낸 도면이다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에서 구동수단의 작동 모습을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 제1 실시예의 암반터널 굴착방법에서 절단선 내측 암반에 구멍이 더 천공된 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예의 암반터널 굴착방법은 터널이 시공되는 장소의 암반에 다수개의 구멍들(101)을 서로 간격을 두고 천공하는 단계로부터 시작된다.
구멍들(101)은 잘 알려진 바와 같은 보링기나 다이아몬드 코어 드릴 비트 등을 이용하여 천공될 수 있다. 구멍들(101)은 암반에 아치 모양을 이루도록 일렬로 천공되며, 터널 출입구의 크기 및 형상에 따라 구멍들(101)의 갯수 및 배열 형태가 달라질 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 터널 출입구에 대응하게 암반에 구멍들(101)이 천공되면, 구멍들(101) 중 2개의 구멍들(101)에는 유압실린더(110)가 각각 대응하게 배치된다. 유압실린더(110)는 신축로드(111)의 선단에 폴리(113)를 회전되게 설치한 구조를 갖는다. 폴리(113) 대신에 도르래나 중간에 홈이 파인 롤러를 사용해도 무방하다. 구멍들(101)은 폴리(113) 보다 크게 천공되기 때문에, 폴리(113)는 구멍(101) 안으로 쉽게 삽입될 수 있다.
유압실린더(110)는 폴리(113)가 구멍들(101)과 마주보도록 배치된다. 도 2에 도시된 바와 같이 구멍들(101)이 수직이나 경사지게 배열되면, 유압실린더(110)도 수직이나 경사지게 배치되어 폴리(113)가 구멍들(101)과 마주보도록 하고, 도시하지는 않았지만 구멍들(101)이 수평으로 배열되면, 유압실린더(110)도 수평으로 배치되어 폴리(113)가 구멍들(101)과 마주보도록 한다.
이와 같이 구멍들(101)에 대응하여 유압실린더(110)의 배치가 완료되면, 구동수단(120)으로부터 다이아몬드와이어쇼(131)를 풀어 유압실린더(110)의 풀리(113)를 가로질러 건다. 다이아몬드와이어쇼(131)는 폴리들(113)을 가로질러 구동수단(120)에 권치된다.
잘 알려진 바와 같이, 다이아몬드와이어쇼(131)는 다이아몬드가 소결된 금속비드와 이 금속비드를 관통하는 강철 케이블로 구성된 것으로, 케이블 1m 당 40~50개의 비드가 일정 간격으로 장착되는 것이 보통이다.
또한 잘 알려진 바와 같이, 구동수단(120)은 구동 휠의 회전진동에 의해 다이아몬드와이어쇼(131)를 구동시키며, 구동 휠은 이동장치(carriage assembly나 rack & pinion시스템)에 장착되어 있는 유압모터나 전기모터에 의해 회전한다. 구동수단(120)은 유압모터나 전기모터의 전진 또는 후진운동으로 다이아몬드와이어쇼(131)의 장력을 유지하면서 절단작업을 수행한다. 또한, 구동수단(120)은 가이드 폴리를 더 사용하여 다이아몬드와이어쇼(131)의 방향을 적절하게 조절할 수 있고, 절단방형은 수직, 수평은 물론 어느 각도로도 맞출 수 있다.
다이아몬드와이어쇼(131)를 유압실린더(110)의 풀리(113)에 거는 과정이 완료되면, 구동수단(120)을 구동시켜 다이아몬드와이어쇼(131)를 회전시키고, 유압실린더(110)의 신축로드(111)를 신장시켜 폴리(113)를 대응하는 구멍(101)에 삽입함으로써 다이아몬드와이어쇼(131)가 폴리(113)가 삽입되는 구멍들(101) 사이의 암반을 절단하여 절단선(103)을 형성한다. 절단선(103)이 형성된 하나의 구멍(101)과 절단선(103)이 형성되지 않은 다른 하나의 구멍(101)에 대해 이와 같은 과정을 반복 수행하여 모든 구멍들(101)을 일렬로 경유하는 절단선(103)을 형성한다.
구동수단(20)은 유압실린더(110)의 신축로드(111)의 속도에 맞게 유압모터나 전기모터가 전진함으로써 다이아몬드와이어쇼(131)가 장력을 유지하면서 절단작업을 수행할 수 있도록 한다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 다이아몬드와이어쇼(131)가 수직으로 암반을 절단할 때에는 구동수단(120)의 구동 휠이 수직으로 세워지고, 도 3b에 도시된 바와 같이 다이아몬드와이어쇼(131)가 수평으로 암반을 절단할 때에는 구동수단(120)의 구동 휠이 수평으로 누워, 다이아몬드와이어쇼(131)가 수직 또는 수평으로 배열된 구멍들(101)을 따라 암반을 절단하여 모든 구멍들(101)을 일렬로 경유하는 절단선(103)을 형성하도록 한다.
이와 같이 구멍들(101)을 일렬로 경유하는 절단선(103)이 형성되면, 도시하지 않았지만 절단선(103)의 내측 암반의 영역(A)에 1개 이상의 장약공을 천공하고, 그 장약공에 폭약을 장약하여 발파함으로써, 절단선(103) 내측 암반의 영역을 파쇄하거나 떼어낼 수 있다.
발파는 절단선(103)과 인접한 장약을 먼저 폭파시키고, 안쪽으로 들어가면서 순차적으로 시행할 수 있다. 그러면 장약량을 크게 줄일 수 있고, 양파껍질을 벗기듯 용이하게 암반을 파쇄할 수 있다.
구멍들(101)을 일렬로 경유함으로써 형성된 아치 모양으로 배열된 절단선(103)은 지표면과의 사이에 공간을 형성하기 때문에, 발파로 인한 충격, 진동 및 소음의 전달을 감소시켜 보다 안전하고 친환경적인 발파가 가능하다.
또한, 암반은 절단선을 따라 파쇄되기 때문에, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제된다. 따라서, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
발파 후 파쇄된 암반을 제거하면 일정 깊이의 암반 홈이 형성되고, 그 암반 홈에 대해 위에서 설명한 과정을 반복 수행하면, 터널의 굴착이 완료된다.
한편 도 4에 도시된 바와 같이, 아치 모양을 이루는 절단선(103)의 내측 암반의 영역(A)에 다수개의 구멍들(101)이 더 천공될 수 있고, 절단선(103)은 절단선(103)의 내측 암반의 영역(A)에 천공된 구멍들(101)을 따라 형성되어 절단선(101)의 내측 암반의 영역(A)을 다수개로 구획 분할할 수 있다. 이 때문에 발파에 의한 암반 파쇄 효율이 더 높아질 수 있다. 즉, 적은량의 폭약을 사용하여 암반을 효과적으로 파쇄할 수 있고, 이로 인해 발파로 인한 충격, 진동 및 소음의 전달을 크게 감소시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예의 암반터널 굴착방법에서 여러 대의 굴착기들을 2열로 배열한 모습을 나타낸 도면이다. 도 6은 본 발명의 제2 실시예에서 굴착기들이 터널을 굴착하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 암반터널 굴착방법은 암반 굴착용 비트(205)를 갖는 2대 이상의 굴착기(200)를 2열 이상으로 배열하여 서로 고정하는 단계와, 그 배열된 굴착기들(200)로 터널이 시공되는 장소의 암반을 굴착하는 단계를 포함할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 암반굴착용 굴착기(200)는 후방에 연결된 관형축(201)의 회전에 따라 원통형상의 드럼(203)이 회전함으로써 암반을 굴착하게 되는 것이고, 초경팁을 갖는 공회전롤러로 이루어진 다수개의 비트(205)가 암반에 접지되어 드럼(203)의 회전에 따라 굴러가면서 접지압력에 의해 암반을 파쇄하게 되며, 파쇄된 암반은 관형축(201)의 흡입력에 의하여 흡입되어 외부로 토출된다.
이와 같은 굴착기(200)를 여러대 고정하여 터널을 굴착한다. 도면에서는 4대의 굴착기(200)를 서로 고정하고 있으나 이는 단지 예시임을 밝혀둔다.
예를 들면, 굴착기(200)의 고정은 드럼(203)이나 관형축(201)의 외주연에 드럼(203)이나 관형축(201)의 회전을 방해하지 않도록 베어링을 장착하고, 굴착기(200)를 서로 배열하거나 적층함으로 인해 서로 접하는 베어링들을 용접하여 이루어질 수 있으며, 힌지를 사이에 두고 벌어졌다 오므라져 오므린 형태를 볼트 등으로 조여 고정하는 클램프 형태의 체결구를 이용하여 굴착기들(200)을 서로 고정할 수 있고 체결구의 내주면에 원기둥 형태의 다수개의 볼을 회전되게 장착하여 드럼(203)이나 관형축(201)의 회전을 방해하지 않도록 할 수 있다.
이와 같이 배열 고정된 굴착기들(200)로 암반을 굴착하며, 굴착기들(200) 사이의 공간(S)으로부터 굴착되지 않는 암반이 존재할 수 있고, 굴착된 벽면으로부터 돌출된 암반이 존재할 수 있다.
그 굴착되지 않고 잔존하는 암반은 장약을 통한 발파방식, 다이아몬드와이어쇼를 통한 절단방식 또는 워터제트를 통한 절단방식 중 어느 하나의 방식으로 제거할 수 있다.
장약을 통한 발파방식은 암반을 신속하게 제거할 수 있으나 소음, 진동 등이 발생하는 문제가 있고, 다이아몬드와이어쇼를 통한 절단방식 또는 워터제트를 통한 절단방식은 시간이 많이 소모되는 문제가 있으나 안전하고 친환경적이다.
이와 같은 본 발명의 제2 실시예는 발파공법을 이용하지 않고 암반터널을 효과적으로 굴착할 수 있다. 암반 굴착 중 발파공법을 이용하더라도 진동이 지표면으로 전파되는 것을 크게 억제할 수 있다.
또한, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제되기 때문에, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예의 암반터널 굴착방법에서 여러 대의 굴착기들을 아치 모양으로 배열한 모습을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명의 제3 실시예에서 아치 모양의 굴착공을 나타낸 도면이다. 도 9는 본 발명의 제3 실시예에서 아치 모양의 굴착공의 좌우 하단을 가로질러 절단선이 형성된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예의 암반터널 굴착방법은 암반 굴착용 비트(205)를 갖는 다수개의 굴착기(200)를 아치 모양을 이루게 일렬로 배열하는 제1 단계와, 배열된 굴착기들(200)로 터널이 시공되는 장소의 암반을 굴착하여 암반에 아치 모양으로 배열된 굴착공(301)을 형성하는 제2 단계와, 아치 모양으로 배열된 굴착공(301) 내측 암반의 영역(B)에 장약공(미도시)을 천공하고 장약공에 폭약을 장약한 후 발파하여 아치 모양으로 배열된 굴착공(301) 내측 암반의 영역(B)을 제거하는 제3 단계와, 제2 단계 및 제3 단계를 반복 수행하여 터널을 시공하는 제4 단계를 포함할 수 있다. 배열된 굴착기들(200)의 고정은 제2 실시예에서 설명한 바와 같은 동일한 방식으로 고정된다.
아치 모양으로 배열된 굴착공(301)은 지표면과의 사이에 공간을 형성하기 때문에, 발파로 인한 충격, 진동 및 소음의 전달을 감소시켜 보다 안전하고 친환경적인 발파가 가능하다.
또한, 암반은 절단선을 따라 파쇄되기 때문에, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제된다. 따라서, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
한편 도 9에 도시된 바와 같이, 제2 단계와 제3 단계 사이에, 신축로드(111)의 선단에 회전되게 설치된 풀리(113)를 갖는 유압실린더(110)를 아치 모양으로 배열된 굴착공(301)의 좌우 하단에 각각 대응하게 배치하는 단계와, 구동수단(120)으로부터 다이아몬드와이어쇼(131)를 풀어 유압실린더(110)의 풀리(113)를 가로질러 거는 단계와, 구동수단(120)을 구동시켜 다이아몬드와이어쇼(131)를 회전시키는 단계와, 유압실린더(110)의 신축로드(111)를 신장시켜 폴리(113)를 대응하는 아치 모양으로 배열된 굴착공(301)의 좌우 하단에 삽입함으로써 다이아몬드와이어쇼(131)가 폴리(113)가 삽입되는 아치 모양으로 배열된 굴착공(301)의 좌우 하단을 횡으로 가로질러 절단선(103)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 단계들이 더 포함됨으로써 발파에 의한 암반 파쇄 효율이 더 높아질 수 있다. 또한, 아치 모양으로 배열된 굴착공(301)의 좌우 하단을 횡으로 가로질러 절단선(103)이 형성되면, 발파된 터널의 바닥이 매끄럽게 형성되기 때문에 추가 작업이 최소화 되어 경제적 이득을 얻을 수 있다.
도 10은 본 발명의 제4 실시예의 암반터널 굴착방법에서 워터제트 추진기를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 제4 실시예에서 워터제트 추진기가 워터제트를 분사하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예의 암반터널 굴착방법은 워터제트 노즐(401)을 갖는 워터제트 추진기(400)를 터널이 시공되는 장소의 암반에 배치하는 제1 단계와, 워터제트 추진기(400)를 구동시켜 워터제트 노즐(401)을 통해 워터제트를 분사하여 암반에 아치 모양의 절단선(미도시)을 형성하는 제2 단계와, 아치 모양의 절단선 내측 암반의 영역에 장약공(미도시)을 천공하고 장약공에 폭약을 장약한 후 발파하여 아치 모양의 절단선 내측 암반의 영역을 제거하는 제3 단계와, 제2 단계 및 상기 제3 단계를 반복 수행하여 터널을 시공하는 제4 단계를 포함할 수 있다.
잘 알려진 바와 같이, 워터제트 추진기(400)는 굴착영역 상에서 이동하는 이동유닛, 이동유닛에 장착된 로봇팔, 로봇팔에 장착된 워터제트 노즐(401), 고압수 공급부 등으로 이루어질 수 있고, 고압수 공급부가 공급하는 고압수를 워터제트 노즐(401)이 암반에 분사함으로써 암반에 절단선을 형성하게 되며, 로봇팔이 상하좌우로 이동하여 노즐(401)이 적재적소에 고압수를 분사하도록 한다.
이와 같은 워터제트 추진기(400)를 구동시켜 노즐(401)을 통해 고압수인 워터제트를 분사하여 암반에 절단선을 형성하며, 절단선은 터널 출입구의 형상에 대응하게 아치 모양으로 형성된다.
이처럼 절단선이 형성되면, 절단선의 내측 암반의 영역에 1개 이상의 장약공을 천공하고, 그 장약공에 폭약을 장약하여 발파함으로써, 절단선 내측 암반의 영역을 파쇄하거나 떼어낼 수 있다.
아치 모양의 절단선은 지표면과의 사이에 공간을 형성하기 때문에, 발파로 인한 충격, 진동 및 소음의 전달을 감소시켜 보다 안전하고 친환경적인 발파가 가능하다.
또한, 암반은 절단선을 따라 파쇄되기 때문에, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제된다. 따라서, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 발파공법을 이용하지 않고 암반터널을 효과적으로 굴착할 수 있다. 암반 굴착 중 발파공법을 이용하더라도 진동이 지표면으로 전파되는 것을 크게 억제할 수 있다.
또한, 굴착면에 요철이 거의 발생하지 않고, 균열의 생성이 크게 억제되기 때문에, 기존과 같은 추가 작업과 여굴이나 손상을 입은 암반에 대한 보강작업이 최소화되어 경제성, 효율성, 안정성이 우수하다.
상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
101: 구멍 103: 절단선
110; 유압실린더 111: 신축로드
113; 풀리 120: 구동수단
131: 다이아몬드와이어쇼 200: 굴착기
201: 관형축 203: 드럼
205: 암반 굴착용 비트 301: 굴착공
400: 워터제트 추진기 401: 노즐

Claims (1)

  1. 터널이 시공되는 장소의 암반에 다수개의 구멍들을 서로 간격을 두고 천공하는 제1 단계;
    신축로드의 선단에 회전되게 설치된 풀리를 갖는 유압실린더를 상기 구멍들 중 2개의 구멍에 각각 대응하게 배치하는 제2 단계;
    구동수단으로부터 다이아몬드와이어쇼를 풀어 상기 유압실린더의 풀리를 가로질러 거는 제3 단계;
    상기 구동수단을 구동시켜 상기 다이아몬드와이어쇼를 회전시키는 제4 단계;
    상기 유압실린더의 신축로드를 신장시켜 상기 폴리를 대응하는 상기 구멍에 삽입함으로써 상기 다이아몬드와이어쇼가 상기 폴리가 삽입되는 상기 구멍들 사이에 절단선을 형성하는 제5 단계;
    상기 절단선이 형성된 하나의 구멍과 상기 절단선이 형성되지 않은 다른 하나의 구멍에 대해 상기 제4 단계 및 상기 제5 단계를 반복 수행하여 상기 구멍들을 일렬로 경유하는 상기 절단선을 형성하는 제6 단계;
    상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 장약공을 천공하는 제7 단계; 및
    상기 장약공에 폭약을 장약하고 발파하여 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역을 제거하는 제8 단계를 포함하며,
    상기 구멍들은 상기 암반에 아치 모양을 이루도록 일렬로 천공되고, 상기 절단선은 상기 구멍들을 일렬로 경유하여 형성되어 상기 암반에 아치 모양을 형성하고,
    상기 아치 모양을 이루는 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 다수개의 상기 구멍들이 천공되고, 상기 절단선은 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역에 천공된 상기 구멍들을 따라 형성되어 상기 절단선의 내측 상기 암반의 영역을 구획 분할하는 것을 특징으로 하는 암반터널 굴착방법.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111924740A (zh) * 2020-09-25 2020-11-13 东营市正能石油科技有限公司 一种具有防坠装置的立式抽油机
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