KR20040012286A - 소구경 수평 굴착기를 이용한 비개착 압입 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매설하고자 하는 추진관매설터널을 굴착하기 전에 소구경의 빠이롯드굴착공법으로 소구경의 1차터널을 굴착한 다음, 그 소구경의 1차터널을 통해 추진관매설용터널을 굴착하므로서 공기는 물론 공비를 줄이고 특히 터널 굴착장비를 단순화 시키고자 한 것이다.

따라서 본 발명은 관통하고자하는 터널간의 두 지점에 각각 작업구 1, 2를 굴착 구성하고 양 작업구에는 각각 빠이롯드굴착기와 추진관굴착장비를 설치하고 작업구 2에 설치된 빠이롯드굴착기로서 소구경의 1터널을 굴착하여 작업구 1과 관통되게 한 다음, 그 굴착용 로드를 추진관굴착용 커터헤드의 전방에 연결하여 커터헤드에 연결된 로드의 안내를 받아 미리 굴착된 소구경터널을 따라 추진관굴착용터널을 굴착 할 수 있도록 한 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법및 그 장치를 제공한다.

Description

빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법및 그 장치{A method for the trenchless horizontal tunnel using a pilot lod trench method and its apparatus}

본 발명은 지상의 구조물을 오손시키지 않고 지하를 관통하는 비개착수평굴착방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱상세하게는 도로, 철도, 관개수로,건물등구조물의 지하를 관통하는 비개착수평굴착방법및 그 장치에 있어, 터널의 양 지점에 2개의 작업구를 구성하여 그 작업구에 각각 추진관굴착장비와 빠이롯드굴착기를 설치하되, 빠이롯드굴착공법으로 굴착한 1차 소구경터널을 굴착하여 상대 작업구와 관통되게 한 다음, 이 관통된 1차 소구경터널에 있는 로드를 반대 작업구에 설치된 추진관굴착기선단에 장착된 커터헤드에 연결한 다음 로드를 통해 2차 추진관직경의 터널을 굴착하므로써 굴착지반에 관계없이 정확하게 터널을 굴착하고자하는 빠이롯드공법을 이용한 비개착수평굴착방법및 그 장치에 관한 것이다.

종래의 상기 비개착수평굴착방법은 굴착공사하고자 하는 양 지점에 각각 작업구(추지구,도달구)를 구성하여 어느 하나의 작업구에서 매설하고자하는 직경을 가지는 추진관구경의 터널을 바로 굴착하였기 때문에 이러한 굴착공법은 커터헤드에 설치된 각종 설치부품(커터헤드의 뒷부분에는 워터노즐, 크로셔,방향조절장치,메인드라이브등의 구조물이 있다)때문에 무겁고 또한 그 구경이 크기 때문에 굴착과정에서 방향조절장치로서도 조정하기 어려워 일단 굴착작업이 진행되면 부득이 굴착공사를 중단하고 그 헤드부분이 위치된 장소에서 다시 작업구 3을 굴착 구성하여 그 작업구 3에, 작업구 1에 설치된 굴착장비를 옮겨 다시 설치하여 그 장소에서 다시 굴착하는 방법으로 이루어지므로 굴착작업이 매우 번거롭고 시공비나 공기가 더 늘어나는 문제점이 있으며, 만약 이 부분의 지표에 철도나 기타 구조물이 존재하게되면 지금까지 굴착한 터널을 포기하고 다른 장소에 다시 처음 부터 굴착해야 하는 문제점이 있었다.

따라서 상기 비개착굴착공법으로서의 터널공법은 사전에 상당한 준비가 필요하다. 즉 굴착하고자하는 지반의 성질이나 지하에 매설된 각종 시설의 종류나 그 위치등을 사전에 면밀하게 검토하여 굴착 위치를 정하는 사전 정지작업이 매우 중요하다.

좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 비개착굴착공법의 장치를 도시한 것이다.

종래에는 철도,도로,건축물등의 구조물(A)의 지하에 관을 매설하기위한 비개착수평굴착방법에 있어 추진관이 매설되는 터널이 관통되는 입구 양지점에 작업구1 (WT1)과 작업구 2(WT2)를 굴착구성하고, 작업구 1(WT1)에는 추진관(강관등을 매설하기 위한 터널을 구성하는 스틸제케이스)굴착장비(AVT)를 설치하여 추진관(SP)을 매설 할 수 있는 구경의 터널(T)을 바로 굴착하여 상대 작업구 2(WT2)와 관통되게 굴착하는 공법으로 시행되고 있다. 이러한 터널공법은 처음부터 직경이 큰(매설하고자하는 관의 구경)터널(T)을 굴착하기 때문에 커터헤드 부분에 많은 기구들이 설치되며 따라서 상기 커터헤드 부분은 하중이 크고 다음과 같은 문제점이 있다.

즉, 무거운 하중과 큰 직경의 커터헤드가 회전하면서 굴착하는 과정에서 연약지반에서는 굴착 진행방향이 달라지는 확율이 높고, 강암등 굴착조건이 나쁘거나 중요시설이 있는 경우에는 다른 장소에서 터널을 다시 굴착 하는 작업이 이루어지는 문제점과,

커터헤드가 연약지반에서 굴착 진행방향이 달라지면 그 자리에서 작업을 중단하고 작업구 3을 재 굴착하여 장비를 다시 설치하여야 하는 문제점이 있으며,

상기 종래 장비는 굴착전에 사전에 그 지반에 대한 정보를 입수하기 위한 여러조건을 충족하는 각종기구들이 구비되므로 장비가 고가인 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 매설하고자 하는 추진관매설터널을 굴착하기 전에 소구경의 빠이롯드굴착공법으로 소구경의 1차터널을 굴착한 다음, 그 소구경의 1차터널을 통해 추진관 매설터널을 굴착하므로서 공기는 물론 공비를 줄이고 특히 터널 굴착장비를 단순화 시키고자 한 것이다.

따라서 본발명의 목적은 비개착터널작업시 1차 굴착시도로서 정확하게 상대작업구에 관통하도록 하는 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 비개착터널굴착장비를 간소화하는 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 사질토등 연약지반 또는 강암,전석등에 의해 굴착이 어려울 경우 재 시도 굴착작업이 용이하도록 한 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 관통하고자하는 터널간의 두 지점에 각각 작업구 1, 2를 굴착 구성하고 양 작업구에는 각각 빠이롯드굴착기와 추진관굴착장비를 설치하고 작업구 2에 설치된 빠이롯드굴착기로서 소구경의 1터널을 굴착하여 작업구 1과 관통되게 한 다음, 그 굴착용 로드를 추진관굴착용 커터헤드의 전방에 연결하여 커터헤드에 연결된 로드의 안내를 받아 미리 굴착된 소구경터널을 따라 추진관굴착용터널을 굴착 할 수 있도록 한 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법을 제공하고자 한다.

또한 본 발명은 빠이롯드굴착기로 굴착된 로드와 추진관굴착용 커터헤드를 결합하는 빠이로드굴착공법을 이용한 비개착구평굴착장치를 제공하고자한다,

또한 본 발명은 두 작업구에 각각 빠이롯드굴착기와 추진관굴착기를 설치하는 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착장치를 제공하고자 한다.

도 1은 종래 비개착굴착방법을 도시한 개략단면도

도 2는 본 발명의 1차공법즉 로드굴착상태를 도시한 개략단면도

도 3은 본 발명의 로드의 선단을 확대한 측면도

도 4는 본 발명의 커터헤드와 로드가 결합된 상태의 개략단면도

도 5는 본 발명의 2차굴착상태를 도시한 개략단면도

도 6은 본 발명의 커터헤드와 로드의 결합를 확대한 단면도

도 7은 본 발명의 커터헤드의 정면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호설명

AVT : 추진관굴착장비 BM : 빠이롯드굴착기

SP : 추진관 CH : 커터헤드

10 : 결합봉 20 : 로드결합부

21 : 오거회전축 30 : 회전익편

이하 본 발명을 실시예로 도시된 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 개략도이다.

본 발명은 도로,건물, 철도등의 구조물(A)의 지하를 관통하는 비개착수평터널을 굴착하기 위하여 관통되는 양 예정 지점에 작업구(WT1)(WT2)를 구성하되, 작업구 (WT1)에는 추진관굴착장비 (VAT)(Auger materiac remocal)를 설치하고 작업구 (WT2)에는 빠이롯드굴착기(BM)(boring machine)를 설치한다.

본 발명은 빠이롯드굴착기(BM)를 통해 추진관(SP)이 매설되는 방향 즉 작업구 1 방향(WT1)으로 로드(L) 를 통해 소 구경터널(T1)을 굴착한다.

로드(L)의 선단에는 비트(B)가 장착되고 선단에 트렌스미트(TR)가 장착되어지표에서 로케이터(주파수측정기)로 위치 파악이 용이하며, 로드(L)선단이 가볍고 로드의 구경이 작아서 굴착작업이 매우 유리하다. 그러므로 굴착시간이 단축되고 굴착 도중에 연약지반을 통과하더라도 진행방향이 변하지 않으며 또한 방향조절이 용이하고 중요 시설, 강암등 장애물이 있는 경우에는 재 굴착이 용이하다.

도 3은 로드(L)의 선단부를 확대한 도시이다. 선단에는 비트(B)와 트렌스미트(TR)를 커버하는 하우징(H)이 구비되어 있다. 비트(B)가 회전하여 굴착하면 소구경터널(T1)이 생성된다. 로드의 선단에도 방향 전환용 잭이 설치될 수 있다. 본 발명에서는 도시에서 생략한다.

도 4는 작업구(WT1)를 관통한 로드(L)의 선단이 추진관 선단에 부착된 커터헤드(CH)와 결합된 상태를 보인 것이다.

도 5는 선단에 로드의 선단이 결합된 상태에서 제 2터널을 굴착하는 상태를 도시한 것이다, 커터헤드(CH)는 미리 관통된 제 1의 소구경터널(T1)을 따라 굴착하기 때문에 커터헤드의 굴착방향은 변하지 않으며 따라서 정확하게 예정된 작업구 2(WT2)에 도달된다.

도 5에 도시된 굴착방법은 종래 추진관굴착방법과 같다. 즉 추진관(SP)은 작업구에서 계속 공급되어 연결해 나가고, 반대측인 작업구 2(WT2)에서는 로드(L)가 계속하여 후퇴되므로 일정 길이의 로드를 계속 분해하여 작업구(WT2)외부로 옮긴다.

추진관의 추진장치는 공지된 AVT(Auger materiac remocal)타입의 추진관굴착용장비를 사용하며, 후퇴되는 로드는 빠이롯드굴착기(BM)를 역으로 회전시켜 후퇴하도록 조정하여 커터헤드가 전진하는데 장애가 되지 않도록하며 커터헤드와 로드의 결합부가 이탈되지 않도록 적당한 이송속도를 갖는다.

도 6은 커터헤드(CH)와 로드(L)의 결합상태를 확대 도시한 것이다.

로드(L)의 선단은 결합봉(10)으로 구성되어 있고, 커터헤드(CH)의 중앙에는 헤드결합부(20)가 구비되어 있어 서로 나사 결합되어 있으며,카터헤드(CH)의 반대방향에는 오거(auger)의 회전축(21)이 결합되고 주연부에는 추진관(SP)단부가 유설되어 커터헤드가 오거의 회전축(21)에 축 결합되어 회전되고, 또한 커터헤드의 선단에 결합된 로드(L)도 함께 동축 방향으로 회전하게 된다. 그러나 추진관(SP)은 커터헤드의 외주연에 유설되어 있어 회전되지 않도록 구성되어 있다.

도 7은 커터헤드(CH)의 정면도이다. 커터헤드의 중앙에 로드의 선단을 결합하기 위한 헤드결합부(20)가 구비되어 있으며, 전방에는 비트(B1)와 굴토 흙의 이송용 회전익편(30)이 방사상으로 다수 구비되어 있다.

그러므로 커터헤드가 회전하면서 굴토작업을 하게되면 회전익편에 의해 굴토흙이 추진관 내부로 유입되고 유입된 흙은 오거에 의해 추진관 외부로 이송된다.

추진관 외부로 이송된 흙등을 지표 외부에서 흡출 수거한다.

이상 실시예로 들어 본 발명인 비개착수평굴착방법을 설명한다.

터널의 관통부로 예정되는 양 터널입구의 예측 장소에 2개의 작업구 1,2 (WT1)(WT2)를 구성하고, 작업구 1(WT1)에는 추진관 굴착장비(AVT)를 설치하고, 작업구 2(WT2)에는 빠이롯드 굴착장비(BM)를 설치하는 제 1단계 작업공정과,

추진관굴착장비(AVT)가 설치된 작업구 1(WT1)과 반대측에 구성된 작업구2(WT2)에 설치된 빠이롯드굴착기(BM)로서 로드를 통해 작업구 1과 작업구 2를 관통하는 소구경터널(T1)을 굴착하는 제 2단계 작업공정과,

작업구 1(WT1)에 관통된 로드의 선단을 추진관선단의 커터헤드와 결합하는 제 3단계 작업공정과,

전방에 로드(L)가 결합된 커터헤드(CH)가 추진관굴착장비(AVT)에 의해 미리 굴착된 로드(L)가 있는 소구경인 제1터널(T1)을 따라 추진관매설용터널 (T2)을 굴착하는 제 4단계 작업공정으로 작업하였다.

상기 실시예에서 로드의 최대 직경은 120㎜이고, 추진관의 최대직경은 1800㎜를 선택하였다.

추진관굴착장비는 오거타입(Auger materiac removal)의 굴착기를 사용하였으며, 굴토흙의 배출 시스템은 종래의 작업방법과 유사하여 본 발명에서 생략하였다.

따라서 본 발명의 장치로서는,

터널의 관통부로 예정되는 양 터널입구의 예측 장소에 2개의 작업구 1,2 (WT1)(WT2)를 구성하고, 작업구 1(WT1)에는 추진관 굴착장비(AVT)를 설치하고, 작업구 2(WT2)에는 빠이롯드 굴착장비(BM)를 설치하는 장치와,

추진관굴착장비(AVT)가 설치된 작업구 1(WT1)과 반대측에 구성된 작업구 2(WT2)에 설치된 빠이롯드굴착기(BM)로서 로드를 통해 작업구 1과 작업구 2를 관통하는 1차 소구경터널(T1)을 굴착하는 장치와,

작업구 1(WT1)에 관통된 로드의 선단을 추진관선단의 커터헤드와 결합하는 장치와,

전방에 로드(L)가 결합된 커터헤드(CH)가 추진관굴착장비(AVT)에 의해 미리 굴착된 로드(L)가 있는 소구경인 제1터널(T1)을 따라 추진관매설용터널 (T2)을 굴착하는 장치로 구성되어 있다.

상기 실시예에서 로드의 최대 직경은 120㎜이고, 추진관의 최대직경은 1800㎜를 선택하였다.

매설된 추진관 내부에 강관등 필요로하는 관을 매입하는 것은 알려진 바와같다.

상기 규격은 본 발명에서 실시한 사례로서 이 보다 큰 규격이나 작은 규모일 경우에도 응용이 가능하다.

이상과 같이 본 발명은 2개의 작업구에 각각 빠이롯드천공기와 추진관굴착장비를 설치하여 1차로, 구경이 작은 로드를 사용하여 관통하고자하는 소 구경의 터널(T1)을 미리 천공한 다음 이 천공된 1차 터널을 따라 2차 추진관매설용터널(T2)을 굴착하기 때문에 굴착작업이 매우 용이하며, 지하의 지반조건에 관계없이 신속하고 정확하게 터널굴착작업이 가능하다.

본 발명은 지표에 장애물이 있는 지하를 관통하는 수평굴착작업에 있어, 공비와 공기가 1/3정도 절약되며 굴착작업이 단순화하여 장비가 간단하고, 작업이 신속정확하여 신뢰성이 매우 높은 굴착작업이 이루어 질 수 있다.

Claims (3)

1. 비개착수평굴착방법에 있어,

   터널의 관통부로 예정되는 양 터널입구의 예측 장소에 2개의 작업구 1,2 (WT1)(WT2)를 구성하고, 작업구 1(WT1)에는 추진관 굴착장비(AVT)를 설치하고, 작업구 2(WT2)에는 빠이롯드 굴착장비(BM)를 설치하는 제 1단계 작업공정과,

   추진관굴착장비(AVT)가 설치된 작업구 1 (WT1)과 반대측에 구성된 작업구 2(WT2)에 설치된 빠이롯드굴착기(BM)로서 로드(L)를 통해 작업구 1과 작업구 2를 관통하는 소구경터널(T1)을 굴착하는 제 2단계 작업공정과,

   작업구 1(WT1)에 관통된 로드(L)의 선단을 추진관선단의 커터헤드(CH)와 결합하는 제 3단계 작업공정과,

   전방에 로드(L)가 결합된 커터헤드(CH)가 추진관굴착장비(AVT)에 의해 미리 굴착된 로드(L)가 있는 소구경인 제1 소구경터널(T1)을 따라 추진관매설용터널 (T2)을 굴착하는 제 4단계 작업공정으로 이루어진 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착방법.
2. 비개착수평굴착장치에 있어,

   터널의 관통부로 예정되는 양 터널입구의 예측 장소에 2개의 작업구 1,2 (WT1)(WT2)를 구성하고, 작업구 1(WT1)에는 추진관 굴착장비(AVT)를 설치하고, 작업구 2(WT2)에는 빠이롯드 굴착장비(BM)를 설치하는 장치와,

   추진관굴착장비(AVT)가 설치된 작업구 1(WT1)과 반대측에 구성된 작업구 2(WT2)에 설치된 빠이롯드굴착기(BM)로서 로드(L)를 통해 작업구 1과 작업구 2를 관통하는 1차 소구경터널(T1)을 굴착하는 장치와,

   작업구 1(WT1)에 관통된 로드(L)의 선단을 추진관선단의 커터헤드(CH)와 결합하는 장치와,

   전방에 로드(L)가 결합된 커터헤드(CH)가 추진관굴착장비(AVT)에 의해 미리 굴착된 로드(L)가 있는 소구경인 제1터널(T1)을 따라 추진관매설용터널 (T2)을 굴착하는 장치로 구성되어 있는 것을 특징으로하는 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착장치.
3. 청구항 2에 있어서, 커터헤드(CH)는 중앙에 헤드결합부(20)가 구비되어 로드(L)의 선단을 결합하도록 구비된 것을 특징으로하는 빠이롯드굴착공법을 이용한 비개착수평굴착장치.