KR900008912B1 - 시일드식 터널 굴삭기 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

시일드식 터널 굴삭기

제1도는 종래의 시일드식 터널 굴삭기의 단면도.

제2도는 제1도의 평면도.

제3도는 본 발명에 의한 시일드식 터널 굴삭기의 실시예의 부분 확대 단면도.

제4도는 제3도의 정면도.

제5도는 제3도의 A-A선 단면도.

제6도는 본 발명에 의한 시일드식 터널 굴삭기의 다른 실시예의 부분 확대 단면도.

제7도는 제6도의 정면도.

본 발명은 시일드 통체를 이용한 시일드식 터널 굴삭기에 관한 것인데, 더욱 상세하게는 시일드 통체의 앞부분에 구획한 니토(泥土)실에서 굴삭한 토사를 점성이 높고 그 상태로서 운반가능한 니토로하여 니토실로부터 방출함과 동시에, 이 니토에 의해 막장 즉, 터널 굴삭면의 붕괴를 막는 구성에 있어서, 특히 니토실에 있어서의 니토 형성작용을 다시 향상시킨 시일드식 터널 굴삭기에 관한 것이다.

일반적으로 연약지반등에 대한 터널 굴삭공법의 일예로서 시일드 공법을 들수 있다.

이 시일드 공법이란 철강제 시일드 통체를 추진시켜 철강제 시일트 통체의 앞부분을 원지반에 침입시키면서 막장을 굴삭시킨다. 이와 동시 전기 시일드 통체를 추진시킴으로서 형성되는 시일트 통체 뒷부분의 굴삭된 터널 내주면을 확보한다.

이 굴삭된 터널 내주면 확보는, 상호접합함으로서 환상으로 배열시킨 호상 세그먼트를, 미리 시일드 통체의 후단부에 오우버랩시켜 조립함으로서 실현되어, 상술의 시일드 통체의 추진과 굴삭된 터널 내주면의 확보를 연속하여 행함으로서 연약 지층 등에 터널을 구축하는 것이다. 더욱 본 발명의 이해를 촉진시키기 위해 본 발명의 기초가 되는 종래의 기술사상을 제1도 및 제2도에 따라 상술한다.

제1-2도의 터널 굴삭기에 있어서, 원지반에 대해 추진 시킬 시일드 통체 a의 오일 모우터 b를 구동하여 회전커터 c를 회동시키면, 막장에 커터 비드 d가 닿아서 토사가 굴삭된다.

오일모우터 b의 구동과 동시에 주입관 3로부터 작니재(作泥材)를 니토실 f에 공급하면, 커터 비드 d에 의해 굴삭되어, 니토실 f에 도입되는 토사와 작니재가 혼합날개 g에 의해 혼합혼련된다.

이때 니토실 f내에 있어서 충분히 혼련된 토사와 작니재를 적당한 소성 유동성(塑性流動性)과 불투수성(不透水性)을 이루는 점토를 형성하게 된다.

또한, 니토실 f내와 니토실 f내의 니토를 송출하는 컨베이어 통체 h내에 충만된 니토와 컨베이어 통체ㅗ내의 스크류 컨베이어 i에 의해 막장의 붕괴와 지하수압에 저항하는 토압이 유지된다.

니토실 f내의 니토압은 격벽 I에 부설된 토압계 k에 의해 감시되며, 막장의 붕괴와 지하수압에 저항하기에는 압력이 불충분한 경우 컨베이어 통체 h내의 스크류 컨베이어 i의 회전수를 감소하여 내압을 증대시킨다.

또는 시일드 통체 a를 추진하는 시일드잭 l의 추진 속도를 높임으로서 내압을 증대시킬 필요가 있는 것을 감지할 수가 있다.

더욱 니토는 스크류 컨베이어 i를 계속적인 회전으로서 적당한 점성을 갖인 상태로 니토실 f부터 점차 컨베이어 통체 h내에 이동된다. 컨베이어 통체 h내로 이동한 니토는 스크류 컨베이어 I에 의해 뒤쪽의 배출구 m에 보내져, 배출구 m로부터 벨트 컨베이어 n상의 호퍼 o에 낙하한다.

벨트 컨베이어 n에 의해 송출되는 니토의 함수량은 자연원지반의 함수량과 실질적으로 동일하며, 탈수처리를 하지 않고서도 그대로의 상태로 운반가능하다. 이때에 전면 전체가 실질적으로 개방되어진 니토실 f내의 니토의 압력이 막장에 가해져, 그 붕괴를 막는 것과 함께 지하수압에도 저항할 수 있다.

또한, 니토실 f와 컨베이어 통체 a내에 간격없이 불투수성을 갖인 니토가 충만되어 있으므로 시일드 통체 a내로의 지하수 유입히 확실히 저지된다. 연이어 시일드 통체 a를 시일드잭 1에 의해 전방에 구동하여 시일드통체 a의 후방의 터널 내주면을 미리 시일드 통체 a의 후단부에 오우버랩 시켜서 조립한 세그먼트 p에 의해 확보하면서 터널을 점차 연장하게 된다. 그러나 이 제1도와 제2도의 구성에 있어서, 굴삭하여 구축코져 하는 터널의 지름이 상대적으로 적을대는 만족스러운 결과를 얻을 수 있지만, 터널 지름이 크게 됨에 따라 시일드 통체를 큰지름으로 하면은, 회전 커터 c의 반지름 방향 외주쪽과 내주쪽에서는 속도가 틀림으로 니토실 f내에 있어서, 그 내주쪽과 외주쪽에서는 혼합날개 g에 비해 비벼섞는 힘에 불균형이 생겨 니토실 f내에 있어 상대적으로 균질의 니토를 형성시킬 수 없는 문제가 있다. 나가서는 니토실 f전체에 있어서 특히, 토압이 균일이 되지 않으므로 막장전체에 대하여 균일한 토압이 확보되지 않아, 막장이 붕괴되어 작업자의 안전을 보장할 수 없는 염려가 있다.

본 발명에 있어서는 상기와 같은 니토실내에 있어서 비벼섞는 힘의 불균형을 대폭 감소시켜, 니토실 전체에 있어서 균일하게 비벼섞는 힘을 얻음으로서 균질의 니토를 형성시켜 막장의 붕괴를 확실히 막아서 작업자의 안전을 충분히 보장할 수 있는시일드식 터널 굴삭기를 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 도시의 실시예에 따라 설명한다.

제3도-제5도에는 본 발명에 의한 시일드식 터널 굴삭기의 1실시예가 표시되어 있다. 이 도면을 참조컨데, 시일드 통체 10은 상대적으로 큰 지름을 갖지고 있고, 앞부분에는 격벽 11에 의해 니토실 12가 구획되어 있다.

격벽 11뒷면에 있어 그 외주쪽에 고정설치된 환상의 외주 프레임 13에는 주구동 모우터 14가 장착되어 그 출력기어 15가 외주프레임 13내에 배치되어 있다. 출력기어 15는 똑같이 외주 프레임 13내에 배치된 통형전달체 16의 기어부 17과 맞물려진다.

또한, 통형 전달체 16은 외주프레임 13내에 있어 베어링 18을 사이에 두고 시일드 통체 10의 축선에 따라 회동가능케 유지된다. 또, 통형 전달체 16의 선단부는 격벽 11에 형성된 링형요구 19내에 밀봉재 20을 사이에 두고 수밀 또한 회전가능하게 깊숙하게 들어있다.

또한 통형전달체 16의 선단에는 니토실 12내에 있어 시일드 통체 10의 축선부터 외주쪽으로 떨어져 있는 복수의 회전 베어링 케이스 21에 연결되어 있다. 이 회전베어링 케이슨 21은 니토실 12내에 있어 시일드 통체 10의 축선 방향 전방으로뻗어, 다시 그 선단부가 니토실 12의 입구에 위치한 회전커터 22에 연결된다.

회전커터 22자체는 그 중심부에 위치한 보스 23과 이 보스 23부터 반지름 방향에 뻗은 복수의 커터링 24를 구비하고 있다. 또한 보스 23에는 전방에 돌출하는 상대적으로 큰 중앙커터 비드 25가 설고정 설치되어 각 버터윙 24에는 다수의 커터 비드 26이 고정설치되어 있다.

이 경우 각 커터윙 24의 커터 비드 26은 원주방향에 모든 것이 정열됨이 없이 적당한 불균형을 갖이게 하여 배열된다.

또 각 커터윙 24의 배면에는 니토실 12내에 있어서 일드 통체 10의 축선방향 후방으로 뻗는 긴혼합날개 27 또는 짧은 혼합날개 28이 고정설치되어 있어, 도시의 실시예에는 하나건너 있는 4개의 커터윙 24에 긴 혼합날개 27이, 다른 하나건너 있는 4개의 커터윙 24에 짧은 혼합날개 28이 고정설치된다.

이 경우 제3도에 있어서는 실제상 하나의 단면에는 장, 단 어느 것이나 일종의 혼합날개 27 또는 28이 표출되게 되나, 편의상 장, 단 양쪽의 혼합날개 27, 28을한 도면에 같이 표시하고 있다.

더욱 격벽 11뒷면에 있어 그 내주쪽에는 내주프레임 29가 고착되어, 시일드 통체 10의 축선상에 위치하는 회전축 30이, 내주프레임 29와 격벽 11의 중심부에 부설된 베어링 31을 관통하여 전방에 뻗어 회전 커터 22의 보스 23에 연결된다.

이 회전축 30에는 회전슬리이브 32가, 이 회전축 30에 대하여 축방향의 이동은 저지되는 반면 회전 자재로서 또한 격벽 11을 관통하여 장착된다.

회전슬리이브 32에는 내주 프레임 29내에 위치하는 전달기어 35과 니토실 12내의 기어박스 34에 위치하는 베벨기어 35가 고정설치되어 있다.

전달기어 33은 내주프레임 29의 외부에 부착된 서브 모우터 36의 출력기어 37에 맞물린다. 한편, 기어박스 34는 회전축 30과 같이 회전가능케 연결되어 있고, 또한 격벽 11에 대하여 밀봉재 38을 사이에 두고 수밀상태를 유지하여 회전가능케 배치되어 있다.

또, 베벨기어 35에는 이것과 쌍을 이루는 다른 베벨기어 39가 맞물리어져 또한 베벨기어 39에는 보조 혼합용 40이 고정설치되어 있다.

이 보조 혼합봉 40은 짧은 혼합날개 28을 고정설치한 커터윙 24의 뒷면에 있어, 밀봉재 41을 사이에 두고 기어박스 34를 수밀하게 관통하여 또한 회전 베어링 케이스 21을 관통하여 반지름 방향으로 뻗어있다.

또한, 보조 혼합봉 40에는 시일드 통체 10의 축선방향의 쌍방향으로 뻗는 보조 혼합날개 42, 43이 고정설치되어, 보조 혼합날개 42, 43은 그 회전시에 짧은 혼합날개 28과 엇비껴 지겠금 배열된다.

또, 회전커터 22와 회전축 30내에는 중앙커터 비드 25근방의 입구 44와 커터윙 24의 외단부 근방의 입구 45와 연통할 수 있는 작니재 공급로 46이 갖추어져, 또한 회전축 30의 후단부는 회전죠인트 47을 사이에 두고 작니재 공급관 48에 접속되어 있다.

또, 격벽 11의 하부에는 제1도, 제2도의 선행발명과 같이 스크류 컨베이어가 49가 내장된 컨베이어 통체 50이 연결된다. 또, 다른 구성은 제1도와 제2도에 표시한 선행 발명의 구성과 실질적으로 같다.

제3도-제5도에 표시한 본 실시예에 있어서는 주구동 모우터 14를 작동하는 것으로서, 통체 10의 축선을 중심으로 출력기어 15와 기어부 17을 사이에 두고 통형전달체 16, 회전베어링 케이스 21과 회전 컨터 22가 회전되어, 이것으로서 중앙 커터 비드 25와 다수의 커터 비드 26에 의해 막장이 굴삭된다.

또, 작니재 공급관 48부터 작니재를 공급하면은 작니재 공급로 46을 거쳐 입구 44, 45부터 굴삭된 토사에 작니재가 부여되어, 니토실 12에 있어서, 장·단의 혼합날개 27, 28에 의해 혼합반죽된다.

한편, 주구동 모우터 14의 작동과 같이 서브 모우터 36을 작동시키면, 출력기어 37과 전달기어 33을 통하여 회전 슬리이브 32, 쌍을 이룬 베벨기어 35, 39와 보조 혼합봉 40이 회전되게 된다.

이때, 보조 혼합봉 40은 베벨기어, 35, 39을 통하여 회전축 30의 축선에 대하여 직각인 축선을 중심으로 회전됨으로, 보조 혼합봉 40에 부설된 보조 혼합날개 42, 43은 회전축 30의 축선에 대하여 평행한 방향에 있어 짧은 혼합날개 28과 충돌함이 없이 원활히 회전한다.

이것에 대해 장, 단 혼합날개 27, 28의 혼합방향과 보조 혼합날개 42, 43의 혼합방향이 직각이 됨으로 장, 단과 보조 혼합날개 27, 28과 42, 43에 의해 니토실에 있어 작니재를 포함한 토사에 대해 높은 혼합력을 주어, 니토실 전체에 있어 균일한 혼합을 행하여, 균질한 니토를 형성시킨다.

더욱, 제6도와 제7도는 본 발명에 의한 시일드식 터널 굴삭기의 다른 실시예가 표시되어 있다. 이들의 그림에 있어서 상술의 제3도-제5도의 실시예와 동일 또는 유사의 부재에는 동일의 번호에 100을 더하여 표시하고 있다.

한편 본 실시예에 있어서는 회전 커터 122의 커터윙이 외주커터윙 124a와 내주 커터윙 124b로서 구분되어, 각각의 복수의 외주와 내주 커터윙 124a, 124b에는 다수의 커터 비드 126a, 126b가 고정설치되어 있다.

또한, 상술의 실시예와 같이 각 커터윙 124a, 124b의 뒷면에는 하나건너 길고 짧은 혼합날개 127과 128a, 128b가 부설된다. 또, 외주커터윙 124a의 각각은 프레임 113a에 장착된 제1의 모우터 114a에 의해 회전되는 통형전달체 116에 회전전달체 121을 통해 연결되어 있고, 따라서 외주 커터윙 124a는 제1의 모우터 114a에 의해 회전된다.

또, 내주 커터윙 124b에는 보스 123을 통하여, 회전축 130이 연결되어, 또한 프레임 113a에 장착된 제2의 모우터 136a의 구동력을 받는 전달기어 133a가 직접 고정설치된다. 따라서 내주커터윙 124b는 외주 커터윙 124a에 대해 독립하여 제2의 모우터 136a에 의해 구동되어진다.

또, 하나의 베벨기어 135a도 회전축 130에 직접 고정설치되어, 이것에 의해 제3도-제5도의 실시예와 같이 혼합봉 140과 보조 혼합날개 142, 143이 회전축 130에 직각인 축선을 중심으로 회전된다.

그러므로 본 실시예에 있어서는, 예로서 제1의 모우터 114a의 구동속도에 비해 제2의 모우터 136a의 구동속도를 높이는 것으로서 외주 커터윙 124a에 비하여 내주 커터윙 124b를 상대적으로 고속으로 회전되어 니토실 112내의 외주쪽과 내주쪽에 있어 회전 커터 122의 주속도가 틀려도 이것을 보완할 수 있고, 따라서 니토실 112전체에 있어서 혼합력을 더욱 균일하게 할 수 있다.

더욱이 본 실시예의 다른 구성과 동작, 작용은 제3도-제5도의 실시예와 실질적으로 동일하다.

상술한 바와같이 본 발명에 의하면, 시일트 통체를 큰지름으로 함으로서 니토실의 외주쪽과 내주쪽에 있어서 회전커터의 주속도의 차가 크게 되는 경우에도, 니토실 전체에 있어 실질적으로 균일 또한 강력한 혼합력을 얻을 수 있고, 니토실 전체에 균질한 니토를 충만시킬 수 있으므로, 막장의 붕괴압 내지는 지하수압에 유효하게 대항할 수 있다.

따라서 막장의 붕괴를 효과적으로 막을수가 있고, 더 나아가서는 작업자의 안전을 확실히 보장할 수 있는 등의 현저한 효과를 달성한다.

Claims (5)

1. 시일드 통체와, 시일드 통체의 앞부분의 격벽에 의해 구획된 니토실과, 전면에 다수의 커터 비트가 고설된과 함께 뒷면에 시일드 통체의 축선과 평행히 뻗는 복수의 혼합날개가 고정설치된 커터윙을 구비하여, 또한 하나의 모우터에 의해 니토실의 전면에서 회동되는 회전커터와, 격벽을 관통하여 뻗으면서 회전커터에 연결되어, 시일드 통체의 중심부에 회전 가능하게 받쳐주는 회전축과, 한쪽이 회전축에 받쳐지고 다른쪽에 회전축에 직각인 축선을 중심으로 회전 가능하며 또한 회전축의 축선과 평행으로 뻗은 복수의 보조 혼합 날개를 고정설치한 보조혼합봉이 고정설치됨과 함께, 다른 모우터에 의해 구동되는, 쌍을 이루는 베벨기어와, 회전커터에 의해 굴삭되는 토사에 적어도 격벽보다 전방에서 작니재를 공급하는 장치와, 니토실내에 있어 형성되는 토사를 니토실로부터 방출하는 장치를 갖추어져서 이루는 시일드식 터널 굴삭기.
2. 제1항에 있어서, 회전축에 격벽을 관통하며 또한 회전가능케 회전 슬리이브가 장착되어, 회전 슬리이브에는 격벽의 뒷면에 있어서 하나의 모우터의 출력을 받는 전달기어가 고정설치되어 또한 격벽의 앞부분에 있어 쌍을 이루는 베벨기어의 한쪽이 고정설치되어 이루어지는 시일드식 터널 굴삭기.
3. 제1항에 있어서, 회전 커터의 복수의 커터윙의 안에, 하나건너의 커터윙의 뒷면에 짧은 혼합날개가 고정설치되어, 짧은 혼합 날개를 구비한 커터윙의 뒷면에 따라 보조 혼합봉이 배치되어 이루어지는 시일드식 터널 굴삭기.
4. 제1항에 있어서, 회전커터에는, 서로 독립한 복수의 외주 커터윙과 복수의 내주 커터윙이 구비되어, 외주 커터윙이 하나의 모우터에 의해 구동가능으로 설치되어, 회전축에 격벽의 뒷면에 있어 다른 모우터의 출력을 받는 전달기어가 고정설치되어, 또한 격벽의 앞부분에 있어 쌍을 이루는 베벨기어의 한쪽이 고정설치되어 이루어지는 시일드식 터널 굴삭기.
5. 제1항에 있어서, 작니재를 공급하는 장치에는 회전 커터의 전면에 개방하는 입구에 연통되어 또한 커터윙과 회전축내의 작니재 공급로에 연통하는 작니재 공급관이 구비되어 이루어지는 시일드식 터널 굴삭기.

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