KR101314590B1

KR101314590B1 - 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법

Info

Publication number: KR101314590B1
Application number: KR1020110137061A
Authority: KR
Inventors: 노경운
Original assignee: 성림산업(주)
Priority date: 2011-12-19
Filing date: 2011-12-19
Publication date: 2013-10-07
Also published as: KR20130069981A

Abstract

굴진기의 직경을 간단히 확대시킬 수 있게 됨은 물론 굴진기의 후방에 굴진기보다 직경이 작은 축경부재를 간단히 연결할 수 있도록 마련된 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법이 개시된다.
이러한 본 발명에 따르면, 동일한 굴진기를 가지고 굴진기의 직경 크기에 대응하는 직경의 추진관은 물론 굴진기보다 직경이 크거나 작은 추진관의 추진도 용이하게 수행할 수 있게 되어 작은 수의 굴진기만을 가지고도 굴진기 수보다 많은 다양한 직경크기의 관로를 효과적으로 구축할 수 있게 된다.

Description

이농식 굴진기 및 이농식 추진공법{super slurry type shield tunneling machine and super slurry type propulsion method}

본 발명은 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 작은 수의 굴진기만을 가지고도 굴진기 수보다 많은 다양한 직경크기의 관로를 구축할 수 있도록 마련된 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법에 관한 것이다.

일반적으로 이농식 추진공법은 조제된 이수가 분사된 굴진면을 굴진 작동하는 굴진기로 굴진하면서 원압 쟈키(jackey)에 의해 가압된 추진관을 굴진기 후방 쪽으로 추진하여 관로를 구축하는 관로구축공법을 가리킨다.

굴진 과정에서 발생하는 굴삭토는 굴진면에 분사된 이수와 혼합되어 이수혼합물을 형성하고, 이러한 이수혼합물은 굴진 과정에서 형성되는 여굴과 추진관 사이에 형성되는 테일보이드에 충진되어 테일 보이드 내주면에 이막층이 조벽되도록 한다.

따라서 이러한 이농식 추진공법에 따르면, 조제된 이수에 의해 굴진면이 안정화 된 상태에서 굴진되므로, 굴진기의 굴진효율이 향상되며, 테일 보이드 내주면에 조벽된 이막층에 의해 추진관으로 주변의 토압이 덜 작용하게 되어 추진관을 보다 원거리까지 원활하게 추진시킬 수 있게 된다.

한편, 이농식 추진공법에서 추진관의 직경은 구축하고자 하는 관로의 직경에 대응하여 정해지고, 굴진기는 추진관의 직경에 대응하는 직경크기를 갖도록 마련되는 것이 일반적인데, 이와 같이 굴진기의 직경크기가 추진관의 직경크기에 구속되어 정해지는 종래 이농식 추진공법에서는 시공사에서 구축하고자 하는 관로의 직경 사이즈에 따라 직경크기가 다양한 여러 개의 굴진기를 구비하여야 했기 때문에, 관로 구축비용 및 관로 구축에 따른 설비 투자 부담이 과도하게 커지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 작은 수의 굴진기만을 가지고도 굴진기 수보다 많은 다양한 직경크기의 관로를 구축할 수 있도록 마련된 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법을 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 이농식 굴진기는 관로 굴진을 위해 원통형의 몸통과, 상기 몸통 선단에 회전 가능하도록 설치되는 커터를 구비하는 이농식 굴진기로써, 상기 커터 외주에는 상기 커터의 직경을 확대시키기 위한 커터확경부재가 착탈 가능하게 결합되도록 마련되고, 상기 몸통 외주에는 상기 몸통의 직경을 확대시키기 위한 몸통확경부재가 착탈 가능하게 결합되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 커터확경부재와 몸통확경부재는 각각 상기 커터와 몸통에 볼트체결방식을 통해 착탈되도록 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 이농식 추진공법은 조제된 이수를 굴진면으로 분사하면서 굴진 작동하는 굴진기 후방으로 원압 쟈키에 의해 가압된 추진관을 추진시켜 관로를 구축하는 것으로, 상기 굴진기는 원통형의 몸통과, 상기 몸통 선단에 회전 가능하도록 설치되는 커터를 포함하되, 상기 커터 외주에 상기 커터의 직경을 확대시키기 위한 커터확경부재를 착탈 가능하게 장착하고, 상기 몸통 외주에 상기 몸통의 직경을 확대시키기 위한 몸통확경부재를 착탈 가능하게 장착하여 굴진기의 직경을 확대시키고, 상기 굴진기의 확대된 직경에 대응하는 크기의 추진관을 상기 굴진기 후방으로 추진시키는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 이농식 굴진기는 관로 굴진을 위해 원통형의 몸통과, 상기 몸통 전방에 회전 가능하도록 설치되는 커터와, 굴진면으로 조제된 이수를 분사하도록 마련된 이수분사구와, 굴착과정에서 조제된 상기 이수와 굴착토가 혼합되어 형성된 이수혼합물을 수용하도록 상기 커터 후방의 상기 몸통 내부에 형성되는 교반실과, 상기 교반실 내부의 이수혼합물을 교반시키기 위해 상기 교반실 쪽으로 연장되도록 상기 커버 후방에 마련된 교반비트를 구비하는 것으로, 상기 몸통 후방에는 적어도 후단의 직경이 상기 몸통의 직경보다 작은 축경부재가 착탈 가능하게 결합되도록 마련되고, 상기 교반실 외주에는 상기 교반실의 이수혼합물을 반경방향으로 배출시키기 위한 배출슬릿이 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 배출슬릿은 상기 교반실 외주 둘레를 따라 상호 이격되도록 배치된 복수개로 마련된 것을 특징으로 한다.

인접한 상기 배출슬릿 사이의 간격은 일정하게 마련되고, 상기 배출슬릿의 크기는 낮은 쪽에 위치된 것이 높은 쪽에 위치된 것보다 작게 마련된 것을 특징으로 한다.

상기 교반실 내주에는 상기 배출슬릿을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐장치가 마련된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 이농식 추진공법은 굴진 작동하는 굴진기 후방으로 원압 쟈키에 의해 가압된 추진관을 추진시키고, 굴진면으로 조제된 이수를 분사하여 굴삭토와 이수가 혼합된 이수혼합물을 굴진 과정에서 형성되는 여굴과 추진관 사이에 형성되는 테일보이드에 충진시켜 상기 테일 보이드 내주면에 이막층이 조벽되도록 하고, 상기 추진관과 이막층 사이에 단결형 골재층을 형성하기 위해 단결형 골재를 분사하여 관로를 구축하는 것으로, 상기 굴진기는 원통형의 몸통과, 상기 몸통 전방에 회전 가능하도록 설치되는 커터와, 상기 굴진면으로 조제된 상기 이수를 분사하도록 마련된 이수분사구와, 굴착과정에서 형성되는 상기 이수혼합물을 수용하도록 상기 커터 후방의 상기 몸통 내부에 형성되는 교반실과, 상기 교반실 내부의 이수혼합물을 교반시키기 위해 상기 교반실 쪽으로 연장되도록 상기 커버 후방에 마련된 교반비트를 포함하되, 상기 몸통 후방에 적어도 후단의 직경이 상기 몸통의 직경보다 작은 축경부재를 착탈 가능하게 결합시키고, 상기 교반실 외주에 형성된 복수개의 배출슬릿을 통해 상기 교반실에서 교반된 이수혼합물을 반경방향으로 배출시켜 상기 테일보이드에 충진되는 이수혼합물의 충진량을 증대시키며, 상기 축경부재의 후단 직경에 대응하는 크기의 추진관을 상기 축경부재 후방으로 추진시키는 것을 특징으로 한다.

상기 복수개의 배출슬릿은 상기 교반실로부터 배출되는 상기 이수혼합물의 배출량이 상기 교반실 둘레에 고르게 분포되도록 상기 교반실 외주 둘레를 따라 일정각격 상호 이격되도록 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 관로는 지면으로부터 수직으로 형성되는 발진갱구로부터 도달갱구 사이에 걸쳐 형성되고, 상기 관로를 구축하기 전 상기 관로의 입구 쪽 상기 발진갱구에는 입구차수대가 설치되며, 상기 관로의 구축과정에서 상기 축경부재는 상기 입구차수대를 통과하는 과정에서 상기 입구차수대에 끼워진 상태로 고정되고, 상기 축경부재 후방에 상기 추진관이 추진되기 전 상태에서 상기 축경부재가 끼워진 상기 입구차수대 둘레에는 보조차수대가 덮여지며, 상기 축경부재 후방에서 추진되는 상기 추진관은 추진과정에서 상기 보조차수대를 관통하는 것을 특징으로 한다.

상기 관로는 지면으로부터 수직으로 형성되는 발진갱구로부터 도달갱구 사이에 걸쳐 형성되고, 상기 관로 구축이 완료되기 전 상기 관로의 출구에 해당하는 상기 도달갱구에는 출구차수대가 설치되며, 상기 관로의 구축이 완료되는 시점에서 상기 축경부재는 상기 출구차수대를 관통하는 과정에서 상기 출구차수대에 고정된 상태로 상기 굴진기 몸체로부터 분리되어 상기 관로 출구를 마감하게 되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법에 따르면, 굴진기의 직경을 간단히 확대시킬 수 있게 됨은 물론 굴진기의 후방에 굴진기보다 직경이 작은 축경부재를 간단히 연결할 수 있게 된다.

따라서 본 발명에 따르면, 동일한 굴진기를 가지고 굴진기의 직경 크기에 대응하는 직경의 추진관은 물론 굴진기보다 직경이 크거나 작은 추진관의 추진도 용이하게 수행할 수 있게 되므로, 작은 수의 굴진기만을 가지고도 굴진기 수보다 많은 다양한 직경크기의 관로를 효과적으로 구축할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기의 구조를 도시한 측단면도이다.
도 2는 도 1 상태의 이농식 굴진기로 이농식 추진공법이 수행되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기에 있어서 커터 및 커터확경부재의 구조를 확대 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기에 있어서 몸통 및 몸통확경부재의 구조를 도시한 정단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기가 직경이 확장된 상태로 이농식 추진공법이 수행되고 있는 상태를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기의 몸통 후방에 축경부재가 연결된 상태를 도시한 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기에 있어서, 교반실 쪽 몸통 둘레에 형성되는 배출슬릿의 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기의 후방에 축경부재를 연결한 상태에서 수행되는 이농식 추진공법의 구축 초기 상태를 나타낸 것으로, 축경부재가 입구차수대에 고정된 상태를 나타낸 것이다.
도 9는 도 8의 상태에서 입구차수대 둘레에 보조차수대가 설치된 상태를 나타낸 것이다.
도 10은 도 9의 상태에서 축경부재 후방으로 추진관들이 추진된 상태를 나타낸 것이다.
도 11은 도 10의 상태에서 추진관의 정단면 구조를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기의 후방에 축경부재를 연결한 상태에서 수행되는 이농식 추진공법의 구축 말기 상태를 나타낸 것으로, 축경부재가 출구차수대에 고정된 상태에서 굴진기가 축경부재로부터 분리된 상태를 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 이농식 굴진기 및 이농식 추진공법을 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 이농식 굴진기(10)는 이농식 추진공법에 의한 관로 구축시 최전방에서 굴진 작업을 수행하도록 마련된 것으로, 원통형의 몸통(20)과, 몸통(20) 선단에 회전 가능하도록 설치되는 커터(30)를 구비한다. 커터(30) 중심의 회전축(31)은 커터(30) 후방으로 연장되어 몸통(20) 내부에 위치되는 모터(21)에 연결된다.

구축될 관로의 입구와 출구를 형성하게 될 부위의 지면에는 발진갱구(1)와 도달갱구(2)가 수직으로 형성되고, 발진갱구(1)에는 굴진기(10) 및 추진관(100)을 지중으로 가압하기 위한 원압 재키(200)가 설치된다. 또 구축할 관로의 입구 쪽 발진갱구(1)와 구축할 관로의 출구 쪽 도달갱구(2)에는 각각 원형철재에 지수고무가 부착된 엔트란스로 마련된 입구차수대(310)와 출구차수대(320)가 설치되어 굴착과정에서 관로의 입구와 출구 쪽을 통해 지하수가 누설되는 것을 차단하게 된다.

따라서 도 2에 도시된 바와 같이, 이농식 추진공법에 따르면 발진갱구(1)로 투입된 굴진기(10)가 먼저 원압 재키(200)에 의해 가압되어 지중으로 추진된 후 동일한 방식에 의해 굴진기(10) 후방으로 추진관(100)들이 순차적으로 가압됨에 따라 커터(30)가 회전 동작하는 굴진기(10)가 추진관(100)에 밀려 가압되면서 관로를 구축하게 된다.

이러한 굴진 과정에서 굴진기(10)와 추진관(100) 둘레로는 여굴(3)이 형성되어 추진관(100)과 여굴 사이에는 테일보이드(4)가 형성되는데, 테일보이드(4)에는 굴진 과정에서 발생하는 굴착토와 굴진기 선단에서 굴진면으로 분사되는 조재된 이수가 혼합된 이수혼합물(5)이 충진되어 테일보이드(4) 내주면에 이막층(6)이 조벽되도록 한다.

이수에는 흙 입자 사이를 용이하게 메우기 위해 규사와 유리섬유 및 펄프 섬유 등이 함유되는데, 이에 따라 이수혼합물(5)로 조벽되는 이막층(6)은 차수성을 높이고 추진관(100)의 추진과정에서 추진관(100)으로 주변의 토압이 덜 작용하도록 하여 추진관(100)이 보다 원거리까지 원활하게 추진될 수 있도록 한다.

조제된 이수의 분사를 위해 커터(30)의 전면 중앙과 외주부에는 개구된 복수의 이수분사구(32)가 형성되며, 이수분사구(32)와 지상에 배치되는 이수공급장치(300) 사이는 이수공급관(310)이 연결된다. 이에 따라 굴진 과정에서 이수분사구(32)를 통해 굴진면으로 이수가 분사되면 굴진면이 안정화되어 굴진기(10)의 굴진효율도 향상시키게 된다.

또한 굴진기(10) 전방의 이수혼합물(5)은 커터(30)를 경유하여 굴진기(10)의 몸통(20) 전방 내부로 유입되는데, 커터(30) 후방의 몸통(20) 내부에는 이수혼합물(5)을 수용하기 위한 교반실(22)이 형성되고, 커터(30)의 회전축(31) 둘레에는 교반실(22) 내부의 이수혼합물(5)을 교반시키기 위한 교반비트(33)가 교반실(22) 안으로 연장되도록 마련된다. 교반실(22) 후방의 몸통(20) 내부는 격벽판(23)에 의해 차단된다.

따라서 교반실(22)로 유입된 이수혼합물(5)은 커터(30)와 함께 고속으로 회전하는 교반비트(33)에 의해 교반실(22) 내부에서 교반되어 유동성이 증대된 상태로 테일보이드(4)로 신속하게 충진될 수 있게 된다.

그리고 몸통(20) 내부 격벽판(23)에는 테일보이드(4)에 충진되고 남은 이수혼합물(5)을 지상으로 배출하기 위한 배출관(24)이 설치된다. 배출관(24)은 지상으로 연장된 이송관(410)과 연결되어 여분의 이수혼합물(5)을 지상의 배출탱크(400)로 배출시키게 되며, 배출관(24) 전방에는 배출관(24)의 개폐를 위해 유압식으로 구동되는 개폐밸브(25)가 설치된다. 개폐밸브(25)는 원통상의 밸브 케이스(25a) 내에 설치되는 고무밸브(25b)를 통해 구성되며, 고무밸브(25b)는 에어탱크(520)와 에어조정기(530)에 의해 고압의 공기를 전달받을 경우 틈새가 벌어지면서 개방된다. 일단이 밸브케이스(25a)에 연결되는 미설명 부호 610은 에어공급관이며, 에어공급관(610)의 타단은 지상에 위치되는 에어공급장치(600)에 연결된다. 배출관(24)과 이송관(410)을 통해 지상으로 배출된 이수혼합물(5)은 재처리되어 이수와 골재로 분리되며, 이수혼합물(5)에서 분리된 이수는 다시 이수공급장치(300)로 투입된다.

또한 몸통(20) 후방 원주상에는 복수의 윤활제 주입공(29)이 형성되고, 이러한 윤활제 주입공(29)을 통해서는 추진관(100)의 추진 속도에 맞추어 연속해서 단결형 골재가 주입된다. 단결형 골재는 식물유로 마련되는 A제와 규산소다를 마련되는 B제가 혼합된 것으로, A제는 중성 PH 7.5~8.0 이며, B제는 15초에 겔화가 가능한 곤약물로 마련된다. 따라서 추진과정에서 윤활제 주입공(29)을 통해 추진관 외면으로 분사된 단결형 골재는 조속히 겔화되어 이막층(6) 안쪽으로 단결형 골재층(7)이 형성되도록 하며, 이러한 단결형 골재층(7)은 차수성과 토압 지지력을 향상시켜 추진관(100)이 보다 원거리까지 안전하게 추진될 수 있도록 한다.

단결형 골재를 추진관(100) 둘레에 고르게 공급할 수 있도록 윤활제 주입공(29)은 몸통(20)의 후방 둘레를 따라 상호 이격되도록 배치된 복수개로 구성되며, 단결형 골재는 지상에 설치되는 단결형 골재 공급장치(900)로부터 주입관(910)을 통해 각 윤활제 주입공(29)으로 공급된다. 단결형 골재를 형성하는 A제와 B제는 단결형 골재 공급장치(90) 내에서 적당량 혼합된 상태로 주입관(910)을 통해 윤활제 주입공(29)으로 전달된다.

한편, 본 실시예에 따른 굴진기(10)는 다양한 직경의 관로 구축에 공용적으로 이용될 수 있도록 마련되는데, 이에 따른 구성을 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 굴진기(10)의 커터(30) 외주에는 커터(30)의 직경을 확대시키기 위한 커터확경부재(40)가 착탈 가능하게 결합되도록 마련되고, 굴진기(10)의 몸통(20) 외주에는 몸통(20)의 직경을 확대시키기 위한 몸통확경부재(50)가 착탈 가능하게 결합되도록 마련된다.

커터확경부재(40)는 복수개로 구성되어 커터(30)를 구성하는 개별 커터날(30A)의 외주 끝단에 결합되는데, 커터확경부재(40)의 결합을 개별 커터날(30A)의 외주 끝단에는 내주에 암나사가 가공된 결합홈(35)이 형성되고, 각 커터확경부재(40)에는 상기 결합홈(35)에 볼트체결방식으로 찰탈 가능하게 결합되도록 외주에 수나가가 가공된 결합돌기(41)가 마련된다.

따라서 커터(30)의 직경은 결합돌기(41)의 길이를 제외한 커터확경부재(40)의 길이만큼 확대될 수 있게 되고, 다양한 길이의 커터확경부재(40)를 준비하게 될 경우 커터(30)의 직경은 결합홈(35)에 결합되는 커터확경부재(40)의 길이에 따라 다양한 크기로 확대가 가능하게 된다.

그리고 몸통확경부재(50)는 몸통(20) 외주와 이격된 상태에서 몸통(20) 둘레를 감싸도록 마련된 중공의 관체로 구성되며, 이러한 몸통확경부재(50) 역시 볼트체결방식을 통해 몸통(20) 외주에 간단히 착탈되도록 결합된다.

이를 위해 몸통(20) 외주에는 원주방향을 따라 일정 간격 상호 이격된 복수개의 고정대(51)가 볼트체결방식을 통해 고정되고, 몸통확경부재(50)는 내면이 고정대(51)에 지지되도록 몸통(20) 둘레에 끼워진 상태에서 고정대(51)에 볼트체결방식으로 고정된다.

몸통(20)의 직경이 과도하게 커서 몸통확경부재(50)를 몸통(20) 둘레에 끼우기 어려울 경우를 대비하여 몸통확경부재(50)는 본 실시예와 달리 상호 연이어 결합된 상태에서 관체 형상을 형성하도록 원주방향을 따라 배치되는 복수개의 곡면판체로 구성될 수도 있다.

따라서 본 실시예에 따른 이농식 굴진기(10)는 커터확경부재(40)와 몸통확경부재(50)의 착탈 여부 및 굴진기(10)에 결합되는 커터 및 몸통확경부재(40,50)의 길이에 따라 직경크기를 다양한 크기로 확대 및 가변시킬 수 있게 된다.

그리고 커터 및 몸통확경부재(40,50)가 간단한 착탈 방식을 통해 결합되도록 마련된 굴진기(10)는 용접이나 절단과 같은 번거로운 작업을 통하지 않고서도 직경 확대 가변작업을 간편하게 수행할 수 있게 된다.

도 5에는 직경이 확대된 굴진기(10)를 이용한 이농식 추진공법 과정이 도시된다. 이때 굴진기(10)는 지상에서 미리 커터확경부재(40)와 몸통확경부재(50)가 조립되어 직경이 확대된 상태로 발진갱구(1)에 투입되어 지중으로 가압되며, 확대된 굴진기(10) 후방으로는 확대된 굴진기의 직경에 대응하는 큰 직경의 추진관(110)이 추진된다. 따라서 이때는 직경이 확대되기 전 굴진기(10)의 직경보다 큰 직경의 관로를 효과적으로 구축할 수 있게 된다.

물론 이때도 굴진기(10) 선단에서는 굴진면으로 고압의 이수가 분사되고, 굴진과정에서 발생하는 굴착토와 이수가 혼합된 이수혼합물(5)은 교반실(22)을 경유하여 테일보이드(4)로 충진되어 이막층(6)을 조벽함으로써 추진관(110)의 추진동작이 원활하게 되도록 하며, 추진관(110) 외면으로 단결형 골재가 주입된다. 이때는 몸통의 윤활제 주입공(29)에 대응하는 부위의 몸통확경부재(50) 외면에는 보조 윤활제 주입공(52)이 형성되고, 주입관(910)은 윤활제 주입공(29)을 관통한 상태로 보조 윤활제 주입공(52))으로 연장되어 추진관 외면으로 단결형 골재를 분사하게 된다.

또한 상기 이농식 굴진기(10)가 커터(30)나 몸통(20)의 직경보다 작은 사이즈의 추진관(120)의 추진시에도 이용될 수 있도록 상기 굴진기(10)는 몸통(20) 후방에 후단의 직경이 몸통(20) 직경보다 작은 축경부재(60)가 착탈 가능하게 결합되도록 마련된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 축경부재(60)는 몸통(20) 후단에 결합되는 선단의 직경이 몸통(20)과 일치되고 후단의 직경이 굴진기(10) 후방에서 추진하려는 추진관(120)의 직경과 일치되도록 선단보다 작게 형성된다. 선단과 후단 사이의 축경부재(60) 직경은 후단 쪽으로 갈수록 점차적으로 줄어들도록 테이퍼지게 형성되어 테일보이드(4)에 충진되는 이수혼합물(5)의 흐름이 원활하게 되도록 하며, 축경부재(60)가 몸통(20) 후단에 간단히 연결될 수 있도록 축경부재(60) 선단은 몸통(20) 후단에 끼움방식으로 체결된다.

한편, 추진관(120)의 직경이 굴진기(10)의 직경보다 작게 형성되는 경우에는 여굴(3)과 추진관(120) 사이에 형성되는 테일보이드(4)가 과도하게 커지게 되면서, 이막층(6)을 형성하기 위해 테일보이드(4)에 충진되는 이수혼합물(5)의 충진 속도가 저하되어 추진관(120)의 추진 작업이 더뎌지게 될 우려가 있다.

따라서 이를 해결하기 위해 상기 몸통(20)의 교반실(22) 외주에는 교반실(22) 내부의 이수혼합물(5)을 반경방향으로 배출시키기 위한 배출슬릿(22a,22b,22c)이 형성되어 교반실(22)로 유입된 이수혼합물(5)이 보다 신속하게 테일보이드(4)로 충진될 수 있도록 한다. 도 7에는 이러한 배출슬릿(22a,22b,22c)의 구조가 상세히 도시된다.

또한 이수혼합물(5)은 평균적으로 1.5 ~ 1.7 정도의 높은 비중을 갖게 되므로, 교반실(22) 내부 이수혼합물(5)은 그 자중에 의해 하부 쪽으로 집중적으로 배출되려는 경향을 갖게 되는데, 이와 같이 이수혼합물(5)이 추진관(120) 하부 쪽으로 집중 배출되는 경우에는 추진관(120)이 점차 상방향으로 추진되면서 추진관(120)의 추진 중심이 틀어지게 되어 원압 쟈키(200)에 의한 추진관(120)의 추진력이 저하될 우려가 생긴다.

따라서 상기 배출슬릿(22a,22b,22c)은 교반실(22) 외주를 따라 상호 이격되도록 배치된 복수개로 구성되고, 인접된 배출슬릿(22a,22b,22c) 사이의 간격은 일정하게 마련되는데, 이수혼합물(5)이 교반실(22) 하부로 집중된 상태에서도 교반실(22)로부터 배출되는 이수혼합물(5)의 배출량이 교반실(22) 둘레에 걸쳐 전반적으로 고르게 분포되도록 배출슬릿(22a,22b,22c)의 크기는 낮은 쪽에 위치된 것이 높은 쪽에 위치된 것보다 작게 마련되는 것이 바람직하다.

본 실시예의 경우 각 배출슬릿(22a,22b,22c)의 길이는 일정하나 각 배출슬릿(22a,22b,22c)의 폭은 상부 쪽에 위치된 것보다 하부 쪽에 위치된 것일수록 더 작게 형성된다.

또한 배출슬릿(22a,22b,22c)의 경우 굴진기(10) 직경보다 작은 직경의 추진관(120)을 추진하는 경우에만 이용되는 것이 바람직하므로, 교반실(22) 내주에는 배출슬릿(22a,22b,22c)을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐장치(70)가 마련된다.

다시 도 1을 참고하면, 개폐장치(70)는 외주가 교반실(22) 내주에 밀착되는 링형상의 개폐부재(71)와, 개폐부재(71)를 교반실 내주면을 따라 몸통의 길이방향으로 슬라이딩 시키는 유압실린더(72)로 구성되어 유압실린더(72)의 동작에 따른 개폐부재(71)의 슬라이딩 위치에 따라 복수개의 배출슬릿(22a,22b,22c)을 동시에 개폐하게 된다. 유압실린더(72)는 교반실(22)의 이수혼합물에 의해 손상될 우려가 없도록 측벽판(23) 후방의 몸통 내부에 설치되는 것이 바람직하다.

도 8 내지 도 12에는 굴진기(10)보다 작은 직경의 추진관(120)을 이용한 이농식 추진공법 과정이 순차적으로 도시된다.

이때는 먼저 도 8에 도시된 바와 같이, 커터확경부재(40)나 몸통확경부재(50)가 제거된 상태의 굴진기(10)와 축경부재(60)를 순차적으로 발진갱구(1)에 투입하여 지중으로 가압하게 되며, 축경부재(60)는 굴진기(10) 후방으로 가압되는 과정에서 굴진기(10) 몸통(20) 후단에 끼움방식으로 결합된다.

이러한 과정에서 축경부재(60)는 상기 입구차수대(310)를 통과하면서 상기 입구차수대(310)에 끼워진 상태로 고정되는데, 이 상태에서는 도 9에 도시된 바와 같이 축경부재(60) 후방으로 추진관(120)이 추진되기 전에 축경부재(60)가 끼워진 입구차수대(310) 둘레에 입구차수대(310)와 축경부재(60)를 덮도록 보조차수대(330)가 설치된다.

이후 보조차수대(330)는 도 10에 도시된 바와 같이 축경부재(60) 후단의 직경에 대응하는 작은 직경을 갖는 추진관(120)이 축경부재(60) 후방으로 추진되는 추진과정에서 상기 추진관(120)에 의해 가압되어 관통된다.

따라서 본 추진공법에 따르면 굴진기(10)에 비해 직경이 큰 폭으로 축소된 축경부재(60)의 후단이 입구차수대(310)를 통과하는 과정에서 축경부재(60) 후단과 입구차수대(310) 사이의 커다란 틈새를 통해 다량의 지하수가 배출되더라도 보조차수대(330)를 통해 배출된 지하수가 발진갱구(1)로 유출되는 것을 효과적으로 차단할 수 있게 된다.

그리고 계속해서 굴진기(10)와 축경부재(60) 후방으로는 작은 직경의 추진관(120)들이 순차적으로 추진됨에 따라 발진갱구(1)와 도달갱구(2) 사이에는 축경부재(60) 후단의 직경에 대응하는 작은 직경의 관로가 구축될 수 있게 된다.

이러한 관로구축과정에서 굴진기(10) 선단에서는 굴진면으로 고압의 이수가 분사되고, 굴진과정에서 발생하는 굴착토와 이수가 혼합된 이수혼합물(5)은 교반실(22)을 경유하여 테일보이드(4)로 충진되어 이막층을 조벽하고, 상기 윤활제 주입구(29)를 통해서는 단결형 골재가 분사되어 이막층 안쪽 추진관(120) 외면에는 단결형 골재층(7)이 형성된다. 도 11에는 이 상태의 추진관(120) 쪽 단면 구조가 상세히 도시된다.

한편, 이때는 여굴(3)과 추진관(120) 사이의 커다란 직경 차이로 인해 테일보이드(4)가 과도하게 크게 형성되지만, 이때는 교반실(22) 쪽 굴진기(10) 외주에 마련된 배출슬릿(22a,22b,22c)이 개방됨에 따라 교반실(22)로 유입된 이수혼합물(5)이 바로 배출슬릿(22a,22b,22c)을 통해 굴진기(10) 외부로 배출되면서 테일보이드(4)에 신속하게 충진되기 때문에, 테일보이드(4)에 이막층(6)을 신속하게 형성할 수 있게 되어 이막층(6) 형성 지연으로 인해 추진관(120)의 추진속도가 저하될 우려가 없게 된다.

또한 이때는 교반실(22) 내부 이수혼합물(5)이 자중에 의해 하부 쪽으로 집중된 상태에서도 교반실(22) 외주에 형성되는 배출슬릿(22a,22b,22c) 중 상부에 위치된 것이 하부에 위치된 것보다 작게 형성되어 있어 이수혼합물(5)의 배출량이 교반실(22) 둘레에 걸쳐 전반적으로 고르게 분포된다.

따라서 본 실시예에 따르면, 추진관(120)의 직경이 현저하게 작아짐에 따라 테일보이드(4)가 과도하게 커진 상태에서도 이막층(6)을 형성하기 위한 이수혼합물(5)이 추진관(120)의 추진과정에서 추진관(120) 둘레에 고르게 충진되어 이수혼합물(5)의 비대칭 충전에 의한 추진관(120)의 추진불균형 현상을 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

또 도 12에 도시된 바와 같이, 관로의 구축이 거의 완료되는 시점에서 굴진기(10)와 축경부재(60)는 도달갱구(2)에 설치되는 출구차수대(320)를 관통하게 되는데, 이때는 축경부재(60)가 출구차수대(320)에 고정된 상태에서 굴진기(10)는 축경부재(60)로부터 분리되어 지상으로 이송되고, 축경부재(60)는 출구차수대(320)에 고정된 상태로 관로의 출구를 마감하게 된다.

따라서 본 실시예에 따르면, 관로의 출구가 형성됨과 공시에 관로의 출구 안쪽 둘레가 축경부재(60)에 의해 지지될 수 있게 되어 관로의 마감작업을 보다 용이하게 수행할 수 있게 된다.

통상 대 중구경 추진관의 직경 범위가 800 ~ 3000mm 이고, 이 범위 내에서 사용되는 추진관의 직경이 800mm, 900mm, 1000mmm, 1100mm, 1200mm, 1350mm, 1500mm, 1650mm, 1800mm, 2000mm, 2200mm, 2400mm, 2600mm, 2800mm, 3000mm 임을 감안했을 때, 본 발명에 따르면 직경이 1000mm, 1650mm, 2600mm 인 3개의 굴진기만을 보유할 경우 나머지 모든 직경의 추진관을 효과적으로 추진할 수 있게 된다.

즉 직경 1000mm 굴진기에 후단 직경이 800mm와 900mm인 축경부재를 연결할 경우 800mm와 900mm 직경의 추진관을 추진할 수 있게 되고, 축경부재를 제거한 상태에서 굴진기 자체 직경에 대응하는 1000mm 추진관을 추진할 수 있게 되며, 굴진기 직경을 1100mm와 1200mm로 확대할 경우 1100mm와 1200mm 추진관을 추진할 수 있게 된다.

그리고 이와 동일한 방식으로 직경 1650mm짜리 굴진기로 1350mm와 1500mm 및 1800mm와 2000mm 추진관을 추진할 수 있게 되며, 직경 2600mm 굴진기로 2200mm와 2400mm 및 2800mm와 3000mm 추진관을 추진할 수 있게 되는 것이다.

10: 굴진기 20: 몸통
22: 교반실 22a,22b,22c: 배출슬릿
30: 커터 40: 커터확경부재
50: 몸통확경부재 60: 축경부재
70: 개폐장치 100,110,120: 추진관

Claims

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관로 굴진을 위해 원통형의 몸통과, 상기 몸통 전방에 회전 가능하도록 설치되는 커터와, 굴진면으로 조제된 이수를 분사하도록 마련된 이수분사구와, 굴착과정에서 조제된 상기 이수와 굴착토가 혼합되어 형성된 이수혼합물을 수용하도록 상기 커터 후방의 상기 몸통 내부에 형성되는 교반실과, 상기 교반실 내부의 이수혼합물을 교반시키기 위해 상기 교반실 쪽으로 연장되도록 상기 커터 후방에 마련된 교반비트를 구비하는 이농식 굴진기에 있어서,
상기 몸통 후방에는 적어도 후단의 직경이 상기 몸통의 직경보다 작은 축경부재가 착탈 가능하게 결합되도록 마련되고,
상기 교반실 외주에는 상기 교반실의 이수혼합물을 반경방향으로 배출시키기 위한 배출슬릿이 마련된 것을 특징으로 하는 이농식 굴진기.
제 4항에 있어서,
상기 배출슬릿은 상기 교반실 외주 둘레를 따라 상호 이격되도록 배치된 복수개로 마련된 것을 특징으로 하는 이농식 굴진기.
제 5항에 있어서,
인접한 상기 배출슬릿 사이의 간격은 일정하게 마련되고,
상기 배출슬릿의 크기는 낮은 쪽에 위치된 것이 높은 쪽에 위치된 것보다 작게 마련된 것을 특징으로 하는 이농식 굴진기.
제 4항에 있어서,
상기 교반실 내주에는 상기 배출슬릿을 선택적으로 개폐하기 위한 개폐장치가 마련된 것을 특징으로 하는 이농식 굴진기.
굴진 작동하는 굴진기 후방으로 원압 쟈키에 의해 가압된 추진관을 추진시키고, 굴진면으로 조제된 이수를 분사하여 굴삭토와 이수가 혼합된 이수혼합물을 굴진 과정에서 형성되는 여굴과 추진관 사이에 형성되는 테일보이드에 충진시켜 상기 테일 보이드 내주면에 이막층이 조벽되도록 하며, 상기 추진관과 이막층 사이에 단결형 골재층을 형성하기 위해 단결형 골재를 분사하여 관로를 구축하는 이농식 추진공법에 있어서,
상기 굴진기는 원통형의 몸통과, 상기 몸통 전방에 회전 가능하도록 설치되는 커터와, 상기 굴진면으로 조제된 상기 이수를 분사하도록 마련된 이수분사구와, 굴착과정에서 형성되는 상기 이수혼합물을 수용하도록 상기 커터 후방의 상기 몸통 내부에 형성되는 교반실과, 상기 교반실 내부의 이수혼합물을 교반시키기 위해 상기 교반실 쪽으로 연장되도록 상기 커터 후방에 마련된 교반비트를 포함하되,
상기 몸통 후방에 적어도 후단의 직경이 상기 몸통의 직경보다 작은 축경부재를 착탈 가능하게 결합시키고, 상기 교반실 외주에 형성된 복수개의 배출슬릿을 통해 상기 교반실에서 교반된 이수혼합물을 반경방향으로 배출시켜 상기 테일보이드에 충진되는 이수혼합물의 충진량을 증대시키며,
상기 축경부재의 후단 직경에 대응하는 크기의 추진관을 상기 축경부재 후방으로 추진시키는 것을 특징으로 하는 이농식 추진공법.
제 8항에 있어서,
상기 복수개의 배출슬릿은 상기 교반실로부터 배출되는 상기 이수혼합물의 배출량이 상기 교반실 둘레에 고르게 분포되도록 상기 교반실 외주 둘레를 따라 일정간격 상호 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 이농식 추진공법.
제 8항에 있어서,
상기 관로는 지면으로부터 수직으로 형성되는 발진갱구로부터 도달갱구 사이에 걸쳐 형성되고,
상기 관로를 구축하기 전 상기 관로의 입구 쪽 상기 발진갱구에는 입구차수대가 설치되며,
상기 관로의 구축과정에서 상기 축경부재는 상기 입구차수대를 통과하는 과정에서 상기 입구차수대에 끼워진 상태로 고정되고,
상기 축경부재 후방에 상기 추진관이 추진되기 전 상태에서 상기 축경부재가 끼워진 상기 입구차수대 둘레에는 보조차수대가 덮여지며,
상기 축경부재 후방에서 추진되는 상기 추진관은 추진과정에서 상기 보조차수대를 관통하는 것을 특징으로 하는 이농식 추진공법.
제 8항에 있어서,
상기 관로는 지면으로부터 수직으로 형성되는 발진갱구로부터 도달갱구 사이에 걸쳐 형성되고,
상기 관로 구축이 완료되기 전 상기 관로의 출구에 해당하는 상기 도달갱구에는 출구차수대가 설치되며,
상기 관로의 구축이 완료되는 시점에서 상기 축경부재는 상기 출구차수대를 관통하는 과정에서 상기 출구차수대에 고정된 상태로 상기 굴진기 몸체로부터 분리되어 상기 관로 출구를 마감하게 되는 것을 특징으로 하는 이농식 추진공법.