KR20000074753A - Shield tunneling apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지중에 터널 구조물을 비개착 방식으로 신속하고 안전하게 시공하며, 다양한 형태의 터널 구조물을 시공할 수 있는 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법에 관한 것이다.The present invention relates to a tunnel structure construction apparatus and construction method according to the construction that can be quickly and safely construction of the tunnel structure in the ground in a non-attached manner, the construction of various types of tunnel structure.
통상적으로 지하도, 터널 등의 터널 구조물을 시공하기 위해서 다양한 터널 구조물 시공방법이 사용되고 있다.Typically, various tunnel structure construction methods are used to construct tunnel structures such as underpasses and tunnels.
대표적인 터널 구조물 시공방법으로는 지하도, 터널 등의 터널구조물을 시공하고자 하는 곳의 땅을 완전히 개착(開鑿)하여 터널 구조물을 시공한 다음, 그 위에 개착된 흙을 덮어 터널 구조물을 시공하는 오픈 트렌치 공법(Open Trench Method ; 이하 O.T.M.)과 시공하고자 하는 곳의 땅을 개착(開鑿)하지 않고 쉴드 터널링 머신(Shield Tunneling Machine)을 사용한 비개착(非開鑿)하여 터널을 형성한 다음 형성된 터널 안에 터널 구조물을 시공하는 터널 보링 공법(Tunneling Boring Method ; 이하 T.B.M.)이 있다. 그 외에 도로 또는 철도 레일 밑에 터널을 구축하는 방법으로 파이프를 이용하여 상부의 토층을 지지한 상태에서 그 아래 지하 구조물을 시공하는 파이프 루프 공법(Pipe Roof Method) 등이 있다.Representative tunnel structure construction method is to open the tunnel structure by completely attaching the ground where tunnel structure such as underpass and tunnel are to be constructed, and then open trench construction method to construct the tunnel structure by covering the soil stuck on it. (Open Trench Method; OTM) and the non-attachment using the Shield Tunneling Machine without attaching the land to the construction site to form a tunnel, and then the tunnel structure is formed in the formed tunnel. There is a Tunneling Boring Method (TBM). In addition, there is a pipe roof method for constructing tunnels under the road or railway rails and constructing underground structures under the upper ground using pipes.
이러한 오픈 트렌치 공법(O.T.M.)과 터널 보링 공법(T.B.M.)방법 중에서 현재 대표적으로 쓰이는 공법은 쉴드 보링 공법(T.B.M.)이다.Among the open trench method (O.T.M.) and tunnel boring method (T.B.M.) method, the representative method currently used is the shield boring method (T.B.M.).
이 쉴드 보링 공법은 주로 도시지역 및 토층이 암반층으로 이루어진 곳에서 많이 사용되는데, 이는 터널을 시공하는 과정에서 지상 건축 구조물(도로 및 건물 등)과 지하 건축 구조물(하수도 및 가스관 등) 및 지상 교통흐름에 최소한의 영향을 끼치면서 터널을 시공할 수 있기 때문이다.This shield boring method is mainly used in urban areas and soil layers, which are composed of rock layers, which are ground construction structures (roads and buildings, etc.), underground construction structures (sewerage and gas pipes, etc.) and ground traffic flow. This is because tunnels can be constructed with minimal impact.
그러나, 이러한 오픈 트렌치 공법과 쉴드 보링 공법은 다음과 같은 터널 시공상의 문제점이 있다.However, the open trench method and the shield boring method have problems in tunnel construction as follows.
먼저, 오픈 트렌치 공법은 지하 구조물을 시공하기 위해 토층을 개착한 후 시공을 하는데 이는 지상의 건축 구조물에 의해 시공장소가 제약받는 문제점이 있다.First, in the open trench method, construction is performed after the soil layer is attached to construct an underground structure, which is problematic in that the factory is limited by the ground structure.
그리고, 쉴드 보링 공법은 주로 암반층에 터널을 비개착(非開鑿)하여 시공하는 것으로 지중에는 적용하기 어렵고, 대부분의 쉴드 터널링 머신은 원형 터널구조 또는 아치형 터널구조만을 구축할 수 있으므로 원형 터널구조 또는 타원형 터널구조가 아닌 사각형태의 터널구조를 시공하기 위해서는 터널 구조물의 직경보다 큰 직경을 터널을 시공하여야 하거나, 오픈 트렌치 공법 또는 파이프 루프 공법 등을 사용하여야 함으로써 터널 구조물을 시공하는데 번거로움과 시공비용이 증가되는 문제점이 있다.In addition, the shield boring method is difficult to apply in the ground mainly by the non-attachment of the tunnel to the rock layer, and since most shield tunneling machines can construct only a circular tunnel structure or an arch tunnel structure, a circular tunnel structure or an elliptical structure In order to construct a rectangular tunnel structure rather than a tunnel structure, it is necessary to construct a tunnel with a diameter larger than the diameter of the tunnel structure, or to use an open trench method or a pipe loop method. There is an increasing problem.
따라서, 이러한 오픈 트렌치 공법과 쉴드 보링공법의 문제점을 해결하기 위해 본원 출원인은 특허 출원 제 99-15875 호 ( 발명의 명칭 : 비개착식 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법)에서 이미 비개착식으로 터널 구조물을 시공할 수 있는 장치 및 방법에 대해 출원하였으며, 본 발명은 특허 출원 제 99-15875 호와 관련된 것이다.Accordingly, in order to solve the problems of the open trench method and the shield boring method, the present applicant has already applied a non-removable method in Patent Application No. 99-15875 (the name of the invention: the non-removable tunnel structure construction device and the construction method thereof). An apparatus and a method for constructing a tunnel structure have been filed, and the present invention relates to patent application No. 99-15875.
본 발명은 지중에 단거리 및 중,장거리 터널 구조물을 안정적이고, 신속하게 시공할 수 있으며, 원형, 아치형 및 사각형의 다양한 터널구조물을 지하에 시공할 수 있는 터널구조물 시공장치 및 이에 따른 시공방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention can stably and quickly construct a short, medium and long distance tunnel structure in the ground, and provides a tunnel structure construction device and construction method that can be used to construct a variety of tunnel structures of circular, arched and square underground. Its purpose is to.
따라서, 본 발명은 상기 목적을 달성하고자, 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 지하 터널구조물 시공장치에 있어서, 터널 구조물을 시공하고자 하는 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성되는 수직 갱에 설치된 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 수단과; 상기 버팀 수단에 지지되어 상기 수직 갱에 대해 수평방향으로 상기 지중 내로 굴진되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 터널 구조물을 설치하기 위한 수평 터널 공간을 확보하는 터널 붕괴 방지수단과; 상기 터널 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지된 상기 수평 터널 공간 내부를 굴착하는 굴착수단과; 상기 굴착수단이 굴착한 토사를 상기 수직 갱 외부로 이송시키는 이송수단과; 상기 수평 터널 공간에 터널 구조물을 시공하는 터널 구조물 시공수단을 포함하여 이루어지도록 함이 바람직하다.Therefore, the present invention, in the underground tunnel structure construction device for constructing the tunnel structure in the underground to achieve the above object, installed in a vertical gang formed by vertical excavation of the underground to be constructed in a tunnel structure to a certain depth Bracing means supported on the bracing reaction wall; A tunnel collapse preventing means which is supported by the brace means and is excavated into the ground horizontally with respect to the vertical gang to prevent the collapse of the ground to secure a horizontal tunnel space for installing a tunnel structure; Excavating means for excavating the interior of the horizontal tunnel space prevented from collapse by the tunnel collapse preventing means; Transfer means for transferring the excavated soil excavated by the excavating means to the outside of the vertical gang; It is preferable to include a tunnel structure construction means for constructing the tunnel structure in the horizontal tunnel space.
그리고, 상기 토사 붕괴 방지수단은 상기 지중 내로 굴진되는 원추형의 선단 슈와; 일측은 상기 선단 슈에 결합되며 타측은 길게 연장 형성되어 상기 지중의 붕괴를 방지하여 상기 수평 터널 공간 내부로 토사가 흘러내리는 것을 방지하는 덮개 역할을 하는 선단 프레임과; 상기 선단 프레임을 유압에 의해 밀어 이동시켜 상기 선단 슈를 지중 내로 굴진시켜 전진되도록 상기 버팀 수단에 지지되는 다수개의 유압 잭 실린더로 이루어져, 상기 다수개의 굴진용 잭 실린더는 상기 버팀 수단에 지지되며 상기 선단 프레임을 유압으로 이동시키면 상기 선단 슈가 상기 지중으로 굴진되면서 상기 지중의 붕괴를 방지하도록 한다.The soil disintegration preventing means includes a conical tip shoe which is excavated into the ground; One end is coupled to the tip shoe and the other end is extended to prevent the collapse of the ground to prevent the flow of sediment into the horizontal tunnel space and the front end frame; Comprising a plurality of hydraulic jack cylinders supported by the brace means to push the tip frame by the hydraulic pressure to push the tip shoe into the ground to move forward, the plurality of jack jack cylinders are supported by the brace means and the tip Moving the frame hydraulically allows the tip shoe to be pushed into the ground to prevent collapse of the ground.
또한, 상기 선단 프레임과 상기 선단 슈의 사이에 다수개의 방향 조정잭 실린더를 설치하여, 상기 선단 프레임이 상기 굴진용 잭 실린더의 유압에 의해 상기 지중 내로 굴진될 때 상기 선단 슈의 굴진 방향이 틀어진 것을 상기 다수개의 방향 조정잭 실린더가 보정한다.In addition, by installing a plurality of direction adjustment jack cylinder between the front end frame and the front end shoe, when the front end frame is excavated into the ground by the hydraulic pressure of the excavating jack cylinder, the direction of the end of the tip shoe is twisted The plurality of directional jack cylinders correct.
그리고, 상기 터널 구조물 시공수단은 상기 수평 터널 공간 내부에 상기 선단 프레임과 일정간격 이격되게 위치되는 내부 터널 구조물 프레임으로 하여, 상기 선단 프레임과 상기 내부 터널 구조물 프레임 사이에 터널 구조물 타설 공간을 형성하고, 상기 터널 구조물 타설 공간 내부에 철근 및 콘크리트를 직접 타설하여 시공하거나, 외부에서 터널 구조물을 콘크리트, 강철판, 목재등으로 일정한 크기로 분할하여 절단 제작한 다수개의 패널 형태로 형성하고, 절단된 상기 패널을 상기 수평 터널 공간 내에서 끼워 맞춰 조립 시공하도록 하면 된다.The tunnel structure construction means is an internal tunnel structure frame which is spaced apart from the front end frame by a predetermined distance within the horizontal tunnel space, and forms a tunnel structure placing space between the front end frame and the inner tunnel structure frame. Construct by constructing reinforcing steel and concrete directly inside the tunnel structure placing space, or by forming a plurality of panel shapes cut and manufactured by dividing the tunnel structure into concrete, steel sheets, wood, etc. from the outside, and cutting the panel What is necessary is just to fit and assemble in the said horizontal tunnel space.
이러한 지하 터널 구조물 시공장치를 이용한 지하 터널 구조물 시공방법은 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 시공하는 터널 구조물 시공방법에 있어서, 상기 지중을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 수직 갱을 형성하는 단계와; 상기 수직 갱에 버팀 반력벽을 설치하고, 상기 버팀 반력벽에 지지되는 버팀용 스페이서를 설치하는 단계와; 상기 버팀용 스페이서에 의해 지지되며 상기 지중에 대해 수평방향으로 밀어 넣어져 상기 지중의 붕괴를 방지하며 수평 터널을 형성하는 터널 붕괴방지 수단을 상기 지중에 연속적으로 밀어 넣는 단계와; 상기 터널 붕괴방지수단에 의해 연속적으로 형성된 수평 터널 내의 토사를 굴착하는 굴착수단으로 굴착하는 단계와; 상기 수평 터널 공간 내부에서 연속적으로 터널 구조물을 설치하는 단계와; 상기 터널 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 컨베어 벨트를 통해 운반대차에 이송시켜 상기 수직 갱으로 이동시키는 단계와; 상기 수직 갱으로 이동된 상기 토사를 크레인으로 들어올려 상기 수직 갱 외부로 제거하는 단계를 포함한다.An underground tunnel structure construction method using the underground tunnel structure factory value comprises: a tunnel structure construction method for constructing a tunnel structure in the ground in a non-adhesive manner, comprising: vertically drilling the underground to a predetermined depth to form a vertical gang; Installing a brace reaction wall on the vertical gang, and installing a brace spacer supported on the brace reaction wall; Continuously pushing the tunnel collapse preventing means, which is supported by the support spacer and is pushed in a horizontal direction with respect to the ground, to prevent collapse of the ground and forms a horizontal tunnel; Digging with excavating means for digging soil in a horizontal tunnel continuously formed by the tunnel collapse preventing means; Continuously installing tunnel structures in the horizontal tunnel space; Transferring the earth and sand excavated by the tunnel excavating means to a transport trolley through a conveyor belt to move to the vertical gang; And lifting the earth and sand moved to the vertical gang by a crane and removing the soil out of the vertical gang.
여기서, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 연속적으로 설치하는 단계는, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 직접 타설하거나, 상기 수평 터널 공간 내부에 터널 구조물을 연속적으로 설치하는 단계는, 상기 수평 터널 공간 외부에서 형성된 터널 구조물을 다수개 분할하여 패널 형태로 하고, 상기 패널 형태의 터널 구조물을 상기 수평 터널 공간 내부에서 끼워 맞춰 조립 형성하도록 한다.Here, the continuously installing the tunnel structure in the horizontal tunnel space, directly placing the tunnel structure in the horizontal tunnel space, or continuously installing the tunnel structure in the horizontal tunnel space, the horizontal tunnel A plurality of tunnel structures formed outside the space are divided to form a panel, and the panel-shaped tunnel structures are fitted into the horizontal tunnel space to be assembled and assembled.
제 1 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고,1 is a schematic cross-sectional view for explaining the tunnel structure factory of the present invention,
제 2a,2b,2c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널구조물을 설명하기 위한 종단면도이고,2a, 2b, 2c is a longitudinal cross-sectional view for explaining the tunnel structure constructed by the tunnel structure construction means in the tunnel structure construction apparatus of the present invention,
제 3a,3b,3c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 또 다른 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널 구조물을 설명하기 위한 종단면도이고,3a, 3b, 3c is a longitudinal cross-sectional view for explaining the tunnel structure constructed by another tunnel structure construction means in the tunnel structure construction apparatus of the present invention,
제 4 도는 제 3a 도의 터널 구조물을 펼친 상태의 도면이고,FIG. 4 is a view of the tunnel structure of FIG. 3a unfolded,
제 5 도 내지 제 9 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치의 동작을 설명하기 위한 동작 상태도이고,5 to 9 is an operation state diagram for explaining the operation of the tunnel structure construction apparatus of the present invention,
제 10 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도이다.10 is a schematic view for explaining a tunnel structure construction method using the present invention tunnel structure factory.
■ 도면의 주요부분에 대한 간략한 부호설명 ■■ Brief description of the main parts of the drawing ■
10 : 선단 슈 11 : 선단 프레임10: tip shoe 11: tip frame
12 : 방향 조정용 잭 실린더 13 : 굴진용 잭 실린더12: Jack cylinder for direction adjustment 13: Jack cylinder for drilling
14 : 굴진용 스페이서(Spacer) 15 : 내부 구조물 프레임14: excavation spacer 15: internal structure frame
16 : 주입구 17 : 결합 클램프16 injection hole 17 coupling clamp
18 : 철근 구조물 19 : 콘크리트 타설물18: reinforced structure 19: concrete pouring
20 : 터널 구조물 패널 21 : 굴삭기20: tunnel structure panel 21: excavator
22 : 흙상차 컨베어 벨트 23 : 운반대차22: trowel conveyor belt 23: carrier cart
24 : 레일 25 : 크레인24: rail 25: crane
26 : 버팀 스페이서(Spacer) 27 : 버팀 반력벽26: bracing spacer 27: bracing reaction wall
100 : 지중 101 : 수직 갱100: underground 101: vertical gang
102 : 수평 터널 공간102: horizontal tunnel space
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 시공방법의 바람직한 일실시 예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of the present invention underground tunnel structure construction apparatus and a construction method according thereto as follows.
제 1 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 설명하기 위한 개략적인 횡단면도이고, 제 2a,2b,2c 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널구조물을 설명하기 위한 종단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view for explaining the tunnel structure factory factory of the present invention, 2a, 2b, 2c is a longitudinal cross-sectional view for explaining the tunnel structure constructed by the tunnel structure construction means in the tunnel structure construction apparatus of the present invention.
그리고, 제 10 도는 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도이다.10 is a schematic view for explaining a tunnel structure construction method using the tunnel structure factory factory of the present invention.
먼저, 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치는 크게 지하 터널을 시공하고자 하는 지중(100)을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 형성된 수직 갱(101)에 설치된 버팀 반력벽(27)에 지지되는 버팀 수단과, 버팀 수단에 지지되어 수직 갱(101)에 대해 수평방향으로 지중(100) 내부로 굴진되며, 토사의 붕괴를 방지하여 터널 구조물을 시공하기 위한 수평 터널 공간(102)을 확보하는 토사 붕괴 방지수단과, 토사 붕괴 방지수단에 의해 붕괴가 방지되는 수평 터널(102)공간 내부의 토사를 굴착하기 위한 굴착수단과, 굴착 수단이 굴착한 토사를 수직 갱(101)외부로 배출하기 위한 토사 이송수단과, 수평 터널 공간(102)내부에서 터널 구조물을 시공하여 설치하기 위한 터널 구조물 시공수단을 포함하여 이루어진다.First, the inventors of the underground tunnel structure factory of the present invention is a support means that is supported on the brace reaction wall 27 installed in the vertical gang 101 formed by vertical excavation of the underground 100 to the construction of the underground tunnel to a certain depth, Supported by the means and excavated into the ground (100) in the horizontal direction with respect to the vertical gang 101, the earth and sand collapse preventing means for securing the horizontal tunnel space 102 for constructing the tunnel structure to prevent the soil collapse; Excavation means for excavating the earth and sand inside the horizontal tunnel 102 space prevented by the earth and sand collapse prevention means, earth and sand transport means for discharging the excavated soil excavated to the outside of the vertical gang 101, and horizontal Tunnel structure construction means for installing and installing the tunnel structure in the tunnel space 102 is made.
좀더 자세히 설명하면, 버팀 수단은 수직 갱(101)의 넓이에 맞게 설치되어 토사 붕괴 방지수단이 지중(100)내부로 굴진될 때의 반력을 지지하여 토사 붕괴 수단이 뒤로 밀리는 것을 방지하기 위해 반력벽(27)과 토사 붕괴 방지수단 사이에 위치되는 다수개의 버팀 스페이서(Spacer)(26)로 이루어진다.More specifically, the bracing means is installed in accordance with the width of the vertical gang 101 to support the reaction force when the earthquake collapse prevention means are excavated into the ground (100) to prevent the earthquake collapse means from being pushed back. And a plurality of support spacers 26 positioned between the 27 and the soil disintegration preventing means.
그리고, 토사 붕괴 방지수단은 지중(100)내로 굴진되는 원추형의 선단 슈(10)와, 일측은 선단 슈(10)에 접하며 타측은 길게 연장 형성되어 지중(100)의 토사가 붕괴되는 것을 방지하여 수평 터널 공간(102) 내부로 토사가 흘러내리는 것을 방지하는 덮개 역할을 하는 선단 프레임(11)과, 선단 프레임을 유압에 의해 밀어 이동시켜 선단 슈(10)를 지중(100)내로 굴진시켜 전진되도록 하는 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)로 이루어진다.And, the soil disintegration preventing means is a conical tip shoe 10 that is excavated into the ground (100), one side is in contact with the tip shoe 10 and the other side is formed to extend long to prevent the soil of the ground (100) collapse The tip frame 11, which serves as a cover to prevent soil from flowing down into the horizontal tunnel space 102, and the tip frame is moved by hydraulic pressure to push the tip shoe 10 into the ground 100 to move forward. It consists of a plurality of drilling jack cylinder (13).
여기서, 선단 프레임(11)의 형태는 제 2a,2b,2c 도에 도시된 바와 같이 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양하게 할 수 있다.Here, the shape of the front end frame 11 may be various, such as cylindrical, rectangular or arcuate, as shown in Figure 2a, 2b, 2c.
그리고, 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10)와 선단 프레임(11)을 이동시켜 수평 터널 공간(103)을 형성하고, 형성된 수평 터널 공간(102)에 터널 구조물 시공수단이 터널 구조물을 시공하면 굴진용 잭 실린더(13)가 다시 작동하여 선단 슈(10)와 선단 프레임(11)을 이동시키기 위해 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하는 다수개의 굴진용 스페이서(14)가 형성된다.In addition, the excavating jack cylinder 13 moves the tip shoe 10 and the tip frame 11 to form a horizontal tunnel space 103, and the tunnel structure construction means forms the tunnel structure in the formed horizontal tunnel space 102. Upon construction, the excavating jack cylinder 13 is operated again to form a plurality of excavating spacers 14 supporting the excavating jack cylinder 13 to move the tip shoe 10 and the tip frame 11.
또한, 선단 슈(10)과 선단 프레임(11)사이에는 다수개의 방향 조정잭 실린더(12)를 설치한다.Further, a plurality of direction adjustment jack cylinders 12 are provided between the tip shoe 10 and the tip frame 11.
이는, 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 프레임(11)을 유압에 의해 밀어 지중(100)에 선단 슈(10)를 밀어 넣어 선단 프레임(11)과 선단 슈(10)의 형태대로 수평 터널 공간(102)을 형성할 때 지중(100)의 토질 상태(토사층 또는 암반층) 또는 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)의 서로 다른 유압 차에 의해 선단 프레임(11)을 밀어 지중(100)내로 선단 슈(10)를 굴진시키는 과정에서 발생되는 선단 슈(10)의 굴진 방향이 틀어지는 것을 방향 조정잭 실린더(12)를 통해 굴진 방향을 보정하여 수평 터널 공간(102)이 원하는 방향으로 형성될 수 있도록 한 것이다.This is because the excavating jack cylinder 13 pushes the tip frame 11 by hydraulic pressure to push the tip shoe 10 into the ground 100 to form a horizontal tunnel space in the form of the tip frame 11 and the tip shoe 10. When forming 102, the tip frame 11 is pushed into the ground 100 by pushing the tip frame 11 by the soil state of the ground 100 (soil layer or rock layer) or by a different hydraulic difference of the plurality of excavating jack cylinders 13. Compensation of the excavation direction through the direction adjustment jack cylinder 12 to distort the excavation direction of the tip shoe 10 generated in the process of excavating the (10) so that the horizontal tunnel space 102 can be formed in the desired direction will be.
또한, 터널 굴착 수단은 수평 터널 공간(102)내부에 굴삭기(21)를 설치하여 토사를 굴착하거나, 작업자의 노동력으로 하면 되고, 토사 이송수단으로는 굴착수단에 의해 굴착된 토사를 실어 나르기 위한 흙상차 컨베어 벨트(22)와, 흙상차 켄베어 벨트에 의해 이송되는 굴착된 토사가 상차되며 레일(24)을 따라 이송되어 수직 갱(101)으로 토사를 배출시키는 다수개의 운반대차(23)로 이루어진다.In addition, the tunnel excavation means may be provided with an excavator 21 in the horizontal tunnel space 102 to excavate the earth and sand, or the worker's labor force, the soil transfer means for carrying the soil excavated by the excavation means. The carousel belt 22 and the excavated earth and sand conveyed by the earthen wheel conveyor belt are loaded and are made up of a plurality of transport trolleys 23 which are transported along the rail 24 to discharge the earth and sand to the vertical gang 101. .
터널 구조물 시공수단은 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)이 굴진용 잭 실린더(13)에 의해 이동되면 이에 연동하여 굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 이동시킨 거리만큼 수평 터널 공간(102) 내부로 이동되어 터널 구조물을 형성하기 위한 철근 구조물(18) 및 콘크리트 타설물(19)이 채워지는 터널 구조물 타설 공간을 확보하는 내부 구조물 프레임(15)으로 이루어진다.Tunnel structure construction means when the tip shoe 10 and the tip frame 11 is moved by the excavating jack cylinder 13 in conjunction with the excavating jack cylinder 13 is the tip shoe 10 and the tip frame 11 To the internal structure frame 15 to secure the tunnel structure placing space is filled into the reinforcing structure 18 and the concrete pouring 19 to form the tunnel structure is moved into the horizontal tunnel space 102 by the distance moved Is done.
이와 같은 내부 구조물 프레임(15)도 선단 프레임(11)의 형태에 상호 대응되게 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양하게 형성할 수 있다.The internal structure frame 15 may also be formed in various shapes such as cylindrical, square or arched to correspond to the shape of the front end frame 11.
따라서, 선단 프레임(11)과 내부 구조물 프레임(15)사이에 원통형, 사각형 또는 아치형등의 다양한 형태의 터널 구조물 타설 공간이 형성되어 터널 구조물을 시공할 수 있게 되는 것이다.Therefore, the tunnel structure placing space of various shapes, such as cylindrical, square, or arched, is formed between the front end frame 11 and the inner structure frame 15, so that the tunnel structure can be constructed.
여기서, 내부 구조물 프레임(15)은 다수개로 이루어진 패널(Panel) 형태로 하여 결합 클램프(17)를 통해 서로 조립 형성하여 조립과 해체가 용이하게 하며, 콘크리트 타설물(19)을 채워 넣도록 주입구(16)가 형성되어 콘크리트 타설물을 채워 터널 구조물을 형성할 수 있도록 한다.Here, the internal structure frame 15 is formed in the form of a plurality of panels (Panel) in the form of assembling each other through the coupling clamp 17 to facilitate the assembly and disassembly, the injection hole to fill the concrete pouring 19 ( 16) is formed to fill the concrete pouring to form a tunnel structure.
또한, 본 발명인 터널 구조물 시공장치에서 또 다른 터널 구조물 시공수단에 의해 시공되는 터널 구조물을 설명하기 위한 종단면도인 제 3a,3b,3c 도 및 제 4 도를 참조하면, 터널 구조물 시공수단으로 터널 구조물을 외부에서 미리 콘크리트, 강철판, 목재 등으로 일정한 형태를 갖게 형성한 다음 일정한 크기로 분할하여 절단 제작한 다수개의 분할된 터널 구조물 패널(Panel)(20)형태로 형성하고, 다수개의 패널(20)을 수평 터널 공간(102)내부에서 조립하여 터널 구조물을 형성하여도 된다.In addition, referring to Figures 3a, 3b, 3c and 4 which are longitudinal cross-sectional views for explaining the tunnel structure constructed by another tunnel structure construction means in the tunnel structure construction device of the present invention, the tunnel structure construction means tunnel structure It is formed in the form of a concrete, steel sheet, wood, etc. in advance from the outside, and then divided into a predetermined size to form a plurality of divided tunnel structure panels (Panel) 20, the plurality of panels 20 May be assembled inside the horizontal tunnel space 102 to form a tunnel structure.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치의 작동을 제 5 도 내지 제 9 도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to Figures 5 to 9 the operation of the underground tunnel structure construction apparatus of the present invention having such a configuration as follows.
먼저, 제 5 도에 도시된 바와 같이, 버팀 반력벽(27)에 지지된 버팀 스페이서(26)의 선단에 연결된 다수개의 굴진용 잭 실린더(13)가 작동하여 선단 프레임(11)을 밀어 선단 슈(10)를 수직 갱(101)에 대해 수평방향으로 지중(100)에 굴진용 잭 실린더(13)의 유압에 의해 일정거리 밀어 넣는다.First, as shown in FIG. 5, a plurality of excavation jack cylinders 13 connected to the tip of the support spacer 26 supported by the support reaction wall 27 are operated to push the tip frame 11 to push the tip shoe. (10) is pushed in the horizontal direction with respect to the vertical gang 101 by a hydraulic pressure of the jack cylinder 13 for drilling in the ground (100).
또한, 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 지중(100)내부로 더 밀어넣기 위해 제 6 도에 도시된 바와 같이, 다수개의 굴진용 스페이서(14)를 순차적으로 설치하여 굴진용 스페이서(14)가 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하도록 한다.In addition, as shown in FIG. 6 in order to further push the tip shoe 10 and the tip frame 11 into the ground 100, a plurality of excavation spacers 14 are sequentially installed to provide excavation spacers ( 14 to support the excavating jack cylinder (13).
선단 슈(10)와 선단 프레임(11)은 지중(100)내부로 밀려 굴진되면서 지중의 붕괴를 방지하고, 굴진용 잭 실린더(13)의 이동거리 및 굴진용 스페이서(14)의 설치거리만큼 수평 터널 공간(102)을 형성하게 된다.The tip shoe 10 and the tip frame 11 are pushed into the ground 100 to be prevented from collapsing the ground, and are horizontal as the movement distance of the excavating jack cylinder 13 and the installation distance of the excavating spacer 14. The tunnel space 102 is formed.
그리고, 굴착수단인 굴삭기(21) 및 작업자의 인력을 통해 수평 터널 공간(102)내부의 토사를 굴착하고, 굴착된 토사는 흙상차 컨베어 벨트(22)를 통해 운반대차(23)에 상차되어 레일(24)을 따라 수직 갱(101)으로 운반된다.Then, the earth and sand inside the horizontal tunnel space 102 is excavated by the excavator 21 and the manpower of the worker, and the excavated earth and sand is loaded on the transport cart 23 through the trolley conveyor belt 22 and the rail It is carried along the 24 to the vertical gang 101.
굴진용 잭 실린더(13)가 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 일정거리 이동시켜 수평 터널 공간(102)이 확보되면 제 7 도에 도시된 바와 같이, 설치된 다수의 굴진용 스페이서(14)를 빼내지고, 굴진용 스페이서(14)가 차지하였던 공간으로 내부 구조물 프레임(15)이 이동된다.When the drilling jack cylinder 13 moves the tip shoe 10 and the tip frame 11 by a predetermined distance to secure the horizontal tunnel space 102, as shown in FIG. 7, a plurality of drilling spacers 14 are installed. ), The internal structure frame 15 is moved to the space occupied by the excavation spacer 14.
따라서, 이동된 내부 구조물 프레임(15)과 선단 프레임(11) 사이에 일정한 터널 구조물 타설공간(103)을 확보하게 된다.Thus, a constant tunnel structure placing space 103 is secured between the moved internal structure frame 15 and the tip frame 11.
그리고, 제 8 도에 도시된 바와 같이, 터널 구조물 타설 공간(103)에는 터널 구조물을 형성하기 위한 철근 구조물(18)이 형성되며, 내부 구조물 프레임의 주입구(16)를 통해 콘크리트 타설물(19)이 주입되어 굳어지면 터널 구조물 타설 공간(103)의 형태대로 일정한 형태의 터널 구조물을 형성하게 된다.In addition, as shown in FIG. 8, the reinforcing structure 18 for forming the tunnel structure is formed in the tunnel structure placing space 103, and the concrete pouring 19 is formed through the inlet 16 of the internal structure frame. When the injection is hardened to form a tunnel structure having a predetermined shape in the form of the tunnel structure placing space 103.
터널 구조물이 형성되면 형성된 터널 구조물의 선단부에 접하는 굴진용 잭 실린더(13)는 터널 구조물에 지지된 상태에서 제 9 도에 도시된 바와 같이, 일정한 거리만큼 유압에 의해 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 지중(100)내부로 밀어 넣게 되고, 선단 슈(10) 및 선단 프레임(11)을 더 굴진시키기 위해 다수개의 굴진용 스페이서(14)를 설치하여 굴진용 잭 실린더(13)를 지지하여 더 밀어 넣어 질 수 있도록 한다.When the tunnel structure is formed, the excavating jack cylinder 13 in contact with the front end portion of the formed tunnel structure is supported by the tunnel structure, as shown in FIG. 9, the front end shoe 10 and the front end frame by hydraulic pressure by a predetermined distance. (11) is pushed into the ground (100), and a plurality of excavation spacers (14) are installed to support the tip shoe (10) and the tip frame (11) further to support the excavating jack cylinder (13). So that it can be pushed further.
그리고, 계속적으로 이와 같은 수평 터널 공간 형성 및 터널 구조물 타설 과정을 반복하여 원통형, 사각형 또는 아치형 등으로 다양한 형태를 가지는 터널 구조물을 형성하게 된다.Then, the above-described horizontal tunnel space formation and tunnel structure placing process are repeated to form a tunnel structure having various shapes such as cylindrical, square or arched.
또한, 제 3a,3b,3c 도 및 제 4 도에 도시된 바와 같은 터널 구조물을 본 발명인 터널 구조물 시공장치를 이용하여 설치하기 위해서는 제 5 도 내지 제 9 도에 도시된 본 발명인 터널 구조물 시공장치의 동작에서 터널 구조물을 타설하여 설치하는 과정대신 별도의 터널 구조물 설치과정을 수행하면 된다.In addition, in order to install the tunnel structure as shown in Figs. 3a, 3b, 3c and 4 using the tunnel structure factory factory of the present invention of the tunnel structure construction apparatus of the present invention shown in Figs. Instead of placing and installing the tunnel structure in operation, a separate tunnel structure installation process may be performed.
이는 터널 구조물을 타설하기 위한 내부 구조물 프레임을 사용하지 않고, 외부에서 미리 제작된 터널 구조물 패널을 수평 작업 공간 내부로 이동시켜 조립 설치하면 된다.This does not use an internal structure frame for placing the tunnel structure, it is only necessary to move the prefabricated tunnel structure panel from the outside into the horizontal work space and install it.
본 발명인 터널 구조물 시공장치를 사용한 터널 구조물 시공방법을 설명하기 위한 개략도인 제 10 도를 참조하여 지중에 터널 구조물을 비개착식으로 설치하기 위한 시공방법은 다음과 같다.The construction method for installing the tunnel structure in the ground with reference to FIG. 10 which is a schematic diagram for explaining the construction method of the tunnel structure using the tunnel structure factory factory of the present invention is as follows.
터널을 시공하고자 하는 곳의 지중(100)을 일정한 깊이로 수직 굴착하여 터널을 굴착할 수 있는 수직 갱(101)을 확보하는 단계와, 형성된 수직갱(101)에 버팀 반력벽(27) 및 버팀 반력벽에 지지되는 버팀 스페이서(26)를 설치하고, 토사 붕괴 방지수단(10 내지 13)과 굴착수단(21) 및 터널 구조물 시공수단(15 내지 20)을 투입하는 단계와, 투입된 토사 붕괴 방지수단을 지중(100)에 대해 수평방향으로 굴진시켜 지중의 붕괴를 방지하여 수평 터널 공간(102)을 확보하는 단계와, 수평 터널 공간 내부를 굴착수단(21)으로 굴착하는 단계와, 수평 터널 공간(102) 내부로 터널 구조물 시공수단(15 내지 20)을 투입하여 터널 구조물을 형성하는 단계와, 굴착 수단(21)으로 굴착된 토사를 컨베어 벨트(22)로 이송시켜 운반대차(23)에 싣고, 운반대차(23)를 수직 갱(101)으로 이송시키는 단계와, 수직 갱(101)으로 이송된 운반대차(23)를 크레인(25)으로 들어올려 수직 갱(101) 외부로 배출시켜 제거하는 단계를 포함하여 이루어진다.Securing a vertical gang 101 to excavate the tunnel by vertically excavating the underground 100 where the tunnel is to be constructed to a certain depth, and a supporting reaction wall 27 and a supporting reaction force on the formed vertical gang 101. Installing a support spacer 26 supported on the wall, and putting the soil disintegration preventing means (10 to 13) and the excavating means 21 and the tunnel structure construction means (15 to 20), and the injected soil disintegration preventing means Digging in the horizontal direction with respect to the ground 100 to prevent the collapse of the ground to secure a horizontal tunnel space 102, excavating the inside of the horizontal tunnel space with the excavating means 21, horizontal tunnel space 102 Injecting the tunnel structure construction means (15 to 20) into the inside to form a tunnel structure, the earth and sand excavated by the excavation means 21 is transported to the conveyor belt 22 and mounted on the transport cart 23, and transported Stage to transfer the bogie 23 to the vertical gang 101 The system and the lifting cart 23 transferred to the vertical gang 101 is lifted by the crane 25 and discharged to the outside of the vertical gang 101 to remove.
여기서, 터널 구조물을 형성하는 단계는 수평 터널 공간(102) 내부에서 터널 구조물을 직접 타설하여 형성하거나, 외부에서 형성하고자 하는 터널 구조물을 미리 다수개로 분할한 패널 형태로 하여 패널 형태의 터널 구조물을 수평 터널 공간(102)내부에서 끼워 맞춰 조립하여 형성하도록 한다.Here, the forming of the tunnel structure may be performed by directly placing the tunnel structure in the horizontal tunnel space 102 or horizontally forming the panel structure in the form of a panel in which a plurality of tunnel structures to be formed in advance are horizontally formed. It fits inside the tunnel space 102 to be assembled and formed.
상기에서 상술한 바와 같이 본 발명인 지하 터널 구조물 시공장치 및 그에 따른 방법은 토사 붕괴 방지수단이 시공하고자 하는 터널의 형태대로 미리 수평 터널 공간을 확보함과 동시에 지중의 붕괴를 방지시킨 상태에서 수평 터널 공간의 토사를 굴착수단이 굴착하고, 굴착된 토사를 이송수단이 수평 터널 공간 외부로 이동시키게 되어 터널 굴착과정에서 지중이 붕괴될 염려없이 안전하게 터널을 굴착할 수 있다.As described above, the inventors of the underground tunnel structure and the method thereof according to the present invention have secured the horizontal tunnel space in advance in the form of the tunnel to be installed by the earth and sand collapse preventing means, while preventing the collapse of the ground. Excavation means excavation of the soil, the transport means moves the excavated soil to the outside of the horizontal tunnel space can be safely excavated tunnel without fear of underground collapse during the tunnel excavation process.
또한, 토사 붕괴 방지수단이 지중의 붕괴를 방지함으로써 지중의 붕괴를 방지하기 위한 별도의 수단이 필요없게 되어 터널 시공 공기 단축 및 시공비용을 절감시킬 수 있게 된다.In addition, the soil disintegration prevention means prevents the collapse of the ground, so that no separate means for preventing the collapse of the ground can be reduced shorten the construction time for the tunnel construction and construction costs.
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