KR101030790B1 - 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법에 관한 것으로 특히, 공지된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 구성함에 있어서, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치에 착탈 가능하게 결합되는 착암 비트를 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하되, 상단 중심점에는 굴진장치 결합봉을 돌출되게 설치하고, 상기 착암 비트의 양 측면은 드릴 공의 내면과 접촉되는 단위접촉면적을 줄이고 응력을 높여주기 위해 톱니 형상을 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.
또한, 암반 또는 콘크리트 벽에 터널 굴진기의 형상에 대응하여 원형이나 마제형, 아치형 및 각형으로 드릴 공 천공 위치 선을 표시하는 단계와; 코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치선을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공들을 정해진 간격을 두고 순차적으로 천공하는 단계와; 역삼각형 판체 형상으로 갖는 착암 비트를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 드릴 공들 사이가 착암 비트의 타격에 의해 파쇄되며 연결 홈이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈이 형성되도록 하는 단계와; 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈으로 굴진시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.
따라서, 드릴 공의 천공 개소 수를 감소시킬 수 있어 암반 또는 콘크리트 굴진 공사 기간 및 공사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환경오염원인 슬러지 폐기물의 발생량을 대폭 줄일 수 있어 보다 친환경적이고 슬러지 폐기에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있는 것이다.

Description

암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법{Linear driving apparatus for base rocks or concretes and its driving method using the apparatus for rocks or concretes}

본 발명은 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 암반 또는 철근 콘크리트 벽에 수평형 터널이나 수직형 갱(坑)굴착 공사 또는 콘크리트 해체공사에서 암반 또는 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기(콘크리트 해체용 "확개기"를 포함하며, 이하 "터널 굴진기"로 통칭함)를 굴진시켜 그의 전단을 삽입할 때 암벽 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 윤곽을 그려놓고 그 중심선 상에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈을 파하는 수단으로 코어 드릴을 이용하여 수개의 드릴 공(孔)을 줄지어 뚫지 않고 정해진 간격을 두고 천공한 다음, 역삼각형의 형상을 갖고 양 측면은 톱니 형상을 갖는 충격식 착암 비트를 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치인 착암기에 장착하여 상기에서 천공한 드릴 공을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공시켜 일정 간격을 갖고 천공된 드릴 공들이 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치에 의해 정해진 폭으로 형성되는 연결 홈에 의해 상호 연결되도록 하여 암반 또는 콘크리트 굴진공사 기간 및 공사비용을 대폭 줄일 수 있고, 환경오염원인 슬러지 폐기물의 발생량을 대폭 줄일 수 있도록 발명한 것이다.

일반적으로 암반 또는 콘크리트 벽에 상수관로, 하수관로, 수로, 도로 및 철도용 횡 배수로 및 보/차도, 제방 횡단용 횡 배수로, 지하차도, 지하 저장고, 가스관로, 통신관로, 전력 관로, 수직구 동물 이동 통로 및 터널 등을 뚫고 관로나 터널 등을 비굴착 매설공법으로 설치하거나, 또는 철근 콘크리트를 포함하는 콘크리트 구조물을 해체하기 위해서는 암반 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 홈을 형성하고 이에 터널 굴진기를 굴진시키는 공법을 사용하고 있다.

그런데, 암벽 또는 콘크리트 벽에 드릴 공을 뚫고 그 옆에 접근하여 나란히 천공(穿孔)하려면 간벽이 파열되면서 드릴공 2개가 나란히 뚫리지 아니하고, 특히 서로 좌우로 통한 통공을 줄지어 뚫지 못하므로 좌우로 통하는 통공을 줄지어 뚫는 기술이 개발되어 국내 등록특허공보 10-0688935호(명칭; 줄지어 좌우로 통하는 드릴 공 뚫기 공법)로 제시된 바 있다.

그런데, 이와 같은 줄지어 좌우로 통하는 드릴 공 뚫기 공법은, 제 1차 대두형 드릴 공을 표시한 원 내부 좌변에 회전통의 받침 종간이 그 좌벽에 접하게 캠으로 고정하여 2차 드릴공의 좌변이 1차 드릴공 내에 접근하여 회전통의 저항으로 침입이 중지되고 서로 통하는 지역을 형성하며, 3차, 4차 드릴공을 줄지어 뚫을 때마다 회전통을 장입하여 다음 서로 통하는 지역을 연속적으로 줄지어 형성시키어서 아치형이나 원형의 오목홈이 형성되게 하는 형태를 갖는다.

그러나 이와 같은 공법은 터널 굴진기의 전단을 밀어넣기 위해 암벽 또는 콘크리트 벽에 아치 또는 원형의 오목홈을 선형으로 굴진할 때 코어 드릴을 이용하여 많은 드릴 공들이 연속으로 이어지게 뚫어 주어야만 하므로 결국 드릴 공의 천공수가 과다하게 많아 공사기간이 그만큼 길어지고, 공사비용 역시 대폭 증가하게 됨은 물론 코어 드릴을 이용하여 암반 또는 콘크리트 벽에 많은 드릴 공을 천공할 때 분진의 발생을 방지함과 동시에 코어 드릴의 마모 정도를 줄이기 위해 많은 물을 공급함으로써 슬러지 폐기물이 다량으로 발생 되어 환경오염이 심각하게 이루어질 수 있을 뿐만 아니라 이들을 수거하여 폐기처리하는데 많은 비용이 들게 되는 등의 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 암반 또는 콘크리트 벽에 수평형 터널이나 수직형 갱을 굴착 공사 또는 콘크리트 해체공사를 하기 위해 암반 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈을 형성하고자 할 때, 암벽 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 윤곽을 그려놓고 그 중심선 상에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈을 파는 수단으로 코어 드릴을 이용하여 수개의 드릴 공을 줄지어 뚫지 않고 정해진 간격을 두고 천공한 다음, 역삼각형의 형상을 갖고 양 측면은 톱니 형상을 갖도록 성형한 충격식 착암 비트를 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치인 착암기에 장착하여 상기에서 천공한 드릴 공을 재차 천공시켜 주는 방식을 통해 일정 간격을 두고 천공된 드릴 공들이 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 충격식 착암 비트에 의해 정해진 폭으로 형성되는 연결 홈에 의해 상호 연결되도록 함으로써 드릴 공의 천공 개소 수를 감소시킬 수 있어 암반 또는 콘크리트 굴진 공사 기간 및 공사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환경오염원인 슬러지 폐기물의 발생량을 대폭 줄일 수 있어 보다 친환경적이고 슬러지 폐기에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치는, 암반 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 암벽 또는 콘크리트 벽에 그려놓은 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 윤곽의 중심선을 따라 수개의 드릴 공을 정해진 간격을 두고 천공하고, 상기 드릴 공을 재차 천공시켜 드릴 공들이 정해진 폭으로 형성되는 연결 홈에 의해 상호 연결되도록 하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 구성함에 있어서, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치에 착탈 가능하게 결합되는 착암 비트를 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하되, 상단 중심점에는 굴진장치 결합봉을 돌출되게 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 착암 비트의 양 측면은 드릴 공의 내면과 접촉되는 단위접촉면적을 줄이고 응력을 높여주기 위해 톱니 형상을 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 착암 비트의 판체 길이는 드릴 공의 깊이 대비 1-1.5배의 비율을 갖도록 성형하되, 그 두께 및 저단부 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율의 두께 및 폭을 갖도록 형성하고, 양측면 경사각은 80-85도를 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 착암 비트에 의해 드릴 공 사이에 형성되는 연결 홈의 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율의 폭을 갖는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법은, 암반 또는 콘크리트 벽에 터널 굴진기의 형상에 대응하여 원형이나 마제형, 아치형 및 각형으로 드릴 공 천공 위치 선을 표시하는 단계와; 코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치선을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공들을 정해진 격벽 간격을 두고 순차적으로 천공하는 단계와; 역삼각형 판체 형상으로 갖는 착암 비트를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 드릴 공들 사이가 착암 비트의 타격에 의해 파쇄되며 연결 홈이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈이 형성되도록 하는 단계와; 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈으로 굴진시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 코어 드릴에 의해 천공되는 드릴 공 사이의 간격은 드릴 공의 지름 대비 0.3-0.5의 비율를 갖도록 설정한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 착암 비트에 의해 드릴 공 사이에서 형성되는 연결 홈의 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율을 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 드릴 공 사이에 연결 홈이 형성되도록 천공을 실시하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 착암 비트 판체 길이는 드릴 공의 깊이 대비 1-1.5의 비율을 갖고, 그 두께 및 저단부 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율의 두께 및 폭을 가지며, 양측면 경사각은 80-85도를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 상기 착암 비트의 양 측면은 톱니 형상으로 형성시켜 드릴 공 내면과 착암 비트 사이의 단위접촉면적 감소를 통해 암벽을 깨는데 필요한 응력을 증대시킨 것을 특징으로 한다.

또, 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖고 굴진기 전단 삽입홈에 굴진되는 터널 굴진기의 전단부 두께는 드릴 공의 지름 대비 0.5-0.7의 비율을 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치 및 이를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법에 의하면, 암반 또는 콘크리트 벽에 수평형 터널이나 수직형 갱을 굴착 공사 또는 콘크리트 해제공사를 하기 위해 암반 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈을 형성하고자 할 때, 암벽 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 윤곽을 그려놓고 그 중심선 상에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈을 파는 수단으로 코어 드릴을 이용하여 수개의 드릴 공을 줄지어 뚫지 않고 정해진 간격을 두고 천공한 다음, 역삼각형의 형상을 갖고 양 측면은 톱니 형상을 갖는 충격식 착암 비트를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 상기에서 천공한 드릴 공을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공시켜 주는 방식을 통해 일정 간격을 두고 천공된 드릴 공들이 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 착암 비트에 의해 정해진 폭으로 형성되는 연결 홈에 의해 상호 연결되도록 함으로써 드릴 공의 천공 개소 수를 감소시킬 수 있어 암반 또는 콘크리트 굴진 공사 기간 및 공사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환경오염원인 슬러지 폐기물의 발생량을 대폭 줄일 수 있어 보다 친환경적이고 슬러지 폐기에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.

도 1은 본 발명 장치와 방법을 통해 암반 또는 콘크리트 벽에 굴진기 전단 삽입홈을 파고 그 앞에 원형의 터널 굴진기를 대기시킨 상태의 사시도.
도 2는 본 발명 장치가 실시된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 사시도.
도 3은 본 발명 장치 중 착암 비트의 정면도.
도 4는 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성시키는 과정을 보인 순차 단면도.
도 5는 코어 드릴을 이용하여 암반 또는 콘크리트 벽에 드릴 공들을 천공한 다음 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이의 격벽에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성하는 과정의 일부를 보인 암반 또는 콘크리트 일부 확대도.
도 6은 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이의 격벽에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성한 다음 터널 굴진기를 삽입 설치한 상태의 일부를 확대 단면도.
도 7은 본 발명 방법을 설명하기 위한 각 단계별 공정도.
도 8은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치와 방법을 통해 암반 또는 콘크리트 벽에 굴진기 전단 삽입홈을 파고 그 앞에 원형의 터널 굴진기를 대기시킨 상태의 사시도이고, 도 2는 본 발명 장치가 실시된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 사시도이며, 도 3은 본 발명 장치 중 착암 비트의 정면도이고, 도 4는 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성시키는 과정을 보인 순차 단면도이다.

또, 도 5는 코어 드릴을 이용하여 암반 또는 콘크리트 벽에 드릴 공들을 천공한 다음 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이의 격벽에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성하는 과정의 일부를 보인 암반 또는 콘크리트 일부 확대도이고, 도 6은 본 발명 장치가 적용된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공 사이의 격벽에 연결 홈을 형성시켜 굴진기 전단 삽입홈을 형성한 다음 터널 굴진기를 삽입 설치한 상태의 일부를 확대 단면도이며, 도 7은 본 발명 방법을 설명하기 위한 각 단계별 공정도이고, 도 8은 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이다.

이에 따르면 본 발명 장치는,

암반 또는 콘크리트 벽(1)에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기(2)를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 암벽 또는 콘크리트 벽에 그려놓은 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 윤곽의 중심선을 따라 수개의 드릴 공(121)을 정해진 간격을 두고 천공하고, 상기 드릴 공(121)을 재차 천공시켜 드릴 공(121)들이 정해진 폭(w1)으로 형성되는 연결 홈(122)에 의해 상호 연결되도록 하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 구성함에 있어서,

상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)에 착탈 가능하게 결합되는 착암 비트(31)를 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하되, 상단 중심점에는 굴진장치 결합봉(32)을 돌출되게 설치한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 착암 비트(31)의 양 측면은 드릴 공(121)의 내면과 접촉되는 단위접촉면적을 줄이고 응력을 높여주기 위해 톱니(311) 형상을 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 착암 비트(31)의 판체 길이(l)는 드릴 공(121)의 천공 깊이 대비 1-1.5의 비율을 갖도록 성형하되, 그 두께(t1) 및 저단부 폭(w2)은 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 두께 및 폭을 갖도록 형성하고, 양측면 경사각(θ)은 80-85도를 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 착암 비트(31)에 의해 드릴 공(121) 사이에 형성되는 연결 홈(122)의 폭(w1)은 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 폭을 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명 방법은,

암반 또는 콘크리트 벽(1)에 터널 굴진기(2)의 형상에 대응하여 원형이나 마제형, 아치형 및 각형으로 드릴 공 천공 위치 선(11)을 표시하는 단계와;

코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치 선(11)을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공(121)들을 정해진 간격(s)을 두고 순차적으로 천공하는 단계와;

역삼각형 판체 형상으로 갖는 착암 비트(31)를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용하여 드릴 공(121)들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 드릴 공(121)들 사이가 착암 비트(31)의 타격에 의해 파쇄되며 연결 홈(122)이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)이 형성되도록 하는 단계와;

종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기(2)의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈(12)으로 굴진시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 코어 드릴에 의해 천공되는 드릴 공(121) 사이의 간격(s)은 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.3-0.5의 비율을 갖도록 설정한 것을 특징으로 한다.

또, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)의 착암 비트(31)에 의해 드릴 공(121) 사이에 형성되는 연결 홈(122)의 폭(w1)은 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 드릴 공(121) 사이에 연결 홈(122)이 형성되도록 천공을 실시하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)의 착암 비트(31) 판체 길이(l)는 드릴 공의 깊이 대비 1-1.5배의 비율를 갖고, 그 두께 및 저단부 폭은 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 두께 및 폭을 가지며, 양측면 경사각(θ)은 80-85도를 갖도록 한 것을 특징으로 한다.

뿐만 아니라, 상기 착암 비트(31)의 양 측면은 톱니(311) 형상으로 형성시켜 드릴 공(121) 내면과 착암 비트(31) 사이의 단위접촉면적(A) 감소를 통해 암벽을 깨는데 필요한 응력(σ)을 증대시킨 것을 특징으로 한다.

또, 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖고 굴진기 전단 삽입홈(12)에 굴진되는 터널 굴진기(2)의 전단부 두께(t2)는 드릴 공(121)의 지름 대비 0.5-0.7의 비율을 갖도록 성형한 것을 특징으로 한다.

이와 같이 구성 및 단계로 이루어진 본 발명의 작용효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명 장치는 도 2 및 도 3과 같이 공지된 유압 또는 압축공기 작용형 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)에 착탈 가능하게 결합되는 착암 비트(31)를 일반적인 봉 형상이 아닌 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하되, 상단 중심점에는 굴진장치 결합봉(32)을 돌출되게 설치한 것을 주요기술 구성요소로 한다.

이때, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)는 암반 또는 콘크리트 벽(1)에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기(2)를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 암벽 또는 콘크리트 벽(1)에 그려놓은 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 윤곽의 중심선을 따라 코어 드릴을 이용하여 수개의 드릴 공(121)을 정해진 간격을 두고 천공한 다음, 상기 드릴 공(121)을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공시켜 드릴 공(121)들이 도 5와 같이 정해진 폭(w1)으로 형성되는 연결 홈(122)에 의해 상호 연결되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)이 형성되도록 하는데 사용되는 것이다.

즉, 본 발명 장치에서는 종래와 같이 드릴 공들을 연이어 뚫어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈이 형성되도록 하는 방식을 채택하지 않고, 코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치 선(11)을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공(121)들을 정해진 간격을 두고 순차적으로 천공한 다음, 역삼각형 판체 형상으로 갖는 착암 비트(31)를 구비한 본 발명 장치인 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용하여 드릴 공(121)들을 각각 모두 재차 천공하지 않고 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 드릴 공(121)들 사이에 형성된 격벽이 착암 비트(31)의 타격에 의해 파쇄되며 연결 홈(122)이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)이 형성되도록 한 후 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖는 터널 굴진기(2)의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈(12)으로 굴진시키기 위한 것이다.

한편, 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)의 착암 비트(31)를 단순히 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하게 될 경우 상기 착암 비트(31)의 양 측면이 드릴 공(121)의 내면과 면 접촉되어 응력이 낮을 우려가 있으므로 본 발명에서는 상기 착암 비트(31)의 양 측면은 톱니(311) 형상을 갖도록 성형하여 줌으로써 드릴 공(121)의 내면과 접촉되는 단위접촉면적을 줄일 수 있어 동일한 타격력에서 응력을 높여줄 수 있으므로 드릴 공(121) 사이의 격벽을 깨고 연결 홈(122)을 통해 드릴 공(121)들을 상호 연결시켜 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)을 원활히 형성시킬 수 있게 된다.

즉, 응력(σ) = 힘(P)/단위접촉면적(A)의 공식에서 착암 비트(31)의 양 측면을 톱니(311) 형상으로 형성하여 착암 비트(31)의 양 측면이 접촉되는 드릴 공(121) 내면과의 접촉 면적인 단위접촉면적(A)을 줄일 수 있도록 함으로써 동일한 힘(P) 대비 응력(σ) 자체가 그만큼 높아져 착암 비트(31)에서 가해지는 충격력이 드릴 공(121) 사이의 격벽에 더욱 크게 전달되어 연결 홈(122) 형성 공정이 더욱 빨라져 드릴 공(121)들을 상호 연결시켜 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)으로 형성시키는데 걸리는 시간을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 연결 홈(122) 자체가 원활히 형성되는 것이다.

이때, 상기 드릴 공(121)의 지름(d)은 통상 100-150㎜를 갖고 한 번의 드릴 작업에 1,000㎜의 깊이로 뚫는 것을 감안하여, 상기 착암 비트(31)의 판체 길이(l)는 드릴 공(121)의 깊이 대비 1-1.5의 비율(즉, 1,000-1,500㎜)을 갖도록 성형하되, 그 두께(t1) 및 저단부 폭(w2)은 드릴 공(121)의 지름(d) 및 터널 굴진기(2)의 전단부 두께(t2)를 감안하여 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 두께 및 폭을 갖도록 형성(예를 들어 드릴 공(121)의 지름(d)이 100㎜라면 착암 비트(31)의 두께(t1) 및 저단부 폭(w2)은 75-85㎜가 되도록 형성)하고, 양측면 경사각(θ)은 80-85도를 갖도록 성형하였다.

상기에 있어서 착암 비트(31)의 두께(t1) 및 저단부 폭(w2)을 드릴 공(121)의 지름(d) 및 터널 굴진기(2)의 전단부 두께(t2)를 감안하여 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율가 되도록 하여 성형한 이유는, 예를 들어 100-150㎜로 천공한 드릴 공(121)의 입구에 착암 비트(31)가 초기에 잘 삽입되어 천공작업을 원활히 실시할 수 있도록 하기 위함임은 물론 착암 비트(31)의 타격에 의해 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 폭(w1)을 갖고 형성되는 연결 홈(122)은 물론 이들에 의해 연결되는 드릴 공(121) 즉, 굴진기 전단 삽입홈(12)에 두께(t2)가 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.5-0.7의 비율로 성형되는 터널 굴진기(2)의 전단부가 원활히 굴진되어 삽입될 수 있도록 하기 위함이다.

이와 같은 수치를 감안하여 예를 들어, 판체의 길이(l)와 두께(t1)가 각각 1,200㎜와 80㎜를 갖는 착암 비트(31)의 판체 저단부 폭(w2)을 80㎜로 성형하고, 양측면 경사각(θ)을 83도로 형성할 경우 착암 비트(31)의 판체 상단 폭은 360㎜를 갖게 되는데, 이와 같은 형태를 갖는 착암 비트(31)를 이용하여 지름(d)과 그 간격(s; 즉, 격벽의 두께)이 각각 100㎜와 30㎜가 되도록 천공한 드릴 공(121)을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하는 시험을 실시한 결과, 서로 인접된 드릴 공(121)이 착암 비트(31)에 의해 80㎜의 폭을 갖고 형성되는 연결 홈(122)을 통해 상호 연결되는 지점은 도 4의 점선과 같이 드릴 공(121)의 입구로부터 780-785㎜까지 이루어짐을 알 수 있었다.

물론, 상기에 있어서 착암 비트(31)의 양측면 경사각(θ)을 83도보다 더 작을 각으로 형성할 경우 서로 인접한 드릴 공(121)이 착암 비트(31)에 의해 예를 들어 80㎜의 폭을 갖고 형성되는 연결 홈(122)을 통해 상호 연결되는 지점은 드릴 공(121)의 입구로부터 571㎜보다 더 깊은 곳에 형성되는 것은 자명한 사실이나, 착암 비트(31)와 드릴 공(121) 사이의 마찰력이 크게 되면 그만큼 착암 비트의 마모율이 높아질 수 있으므로 천공하고자 하는 암반 또는 콘크리트의 물성이나 성질 및 경도 등을 감안하여 착암 비트의 양측면 경사각을 결정하여 성형하면 된다.

한편, 상기한 본 발명 장치를 이용한 본 발명 방법은 도 7 및 도 8과 같이 먼저, 암반 또는 콘크리트 벽(1)에 터널 굴진기(2)의 형상에 대응하여 원형이나 마제형, 아치형 및 각형으로 드릴 공 천공 위치 선(11)을 표시한 다음, 코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치 선(11)을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공(121)들을 천공할 때, 종래와 같이 드릴 공(121)들을 연이어 천공하지 않고 정해진 간격을 두고 순차적으로 천공하게 된다.

이때, 상기 드릴 공(121)들 사이에서 막힌 형대를 갖는 격벽들의 두께 즉, 드릴 공(121) 사이의 간격(s)은 착암 비트(31)의 형상과 양 측면의 경사각도 등을 감안하여 예를 들어 100-150㎜를 갖도록 천공되는 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.3-0.5의 비율(즉, 30-75㎜) 중 어느 한 값을 갖도록 천공하게 된다.

이어서, 본 발명 장치를 이용 즉, 역삼각형 판체 형상으로 갖는 착암 비트(31)를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용하여 드릴 공(121)들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 줌으로써 드릴 공(121)들 사이의 격벽이 착암 비트(31)의 타격에 의해 입구부터 파쇄되며 연결 홈(122)들이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)이 형성되게 된다.

이와 같이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 굴진기 전단 삽입홈(12)을 파는 수단으로 코어 드릴을 이용하여 수개의 드릴 공(121)을 줄지어 뚫지 않고 정해진 간격을 두고 천공한 다음, 역삼각형의 형상을 갖고 양 측면은 톱니(311) 형상을 갖는 착암 비트(31)를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용하여 상기에서 천공한 드릴 공(121)들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공시켜 주는 방식을 통해 일정 간격을 두고 천공된 드릴 공(121)들이 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치의 착암 비트(31)에 두께(t1)에 의해 정해진 폭(w1)(즉, 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.75-0.85 비율의 폭)으로 형성되는 연결 홈(122)에 의해 상호 연결되도록 함으로써 드릴 공의 천공 개소 수를 감소시킬 수 있어 암반 또는 콘크리트 굴진 공사 기간 및 공사비용을 대폭 줄일 수 있을 뿐만 아니라 환경오염원인 슬러지 폐기물의 발생량을 대폭 줄일 수 있어 보다 친환경적이고 슬러지 폐기에 따른 비용을 대폭 줄일 수 있는 것이다.

특히, 상기에 있어서 역삼각형의 형상을 갖고 양 측면은 톱니(311) 형상을 갖는 착암 비트(31)를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용하여 드릴 공(121)들을 재차 천공할 때 각각의 드릴 공(121) 모두를 천공하지 않고 하나 걸러 하나씩 교호로 천공하여 주어도 상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)을 이용하여 천공하지 않은 두 드릴 공 사이의 격벽도 모두 깨지면서 연결 홈(122)이 형성되어 결국 원하는 형상 즉, 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈(12)이 형성되므로 각각의 드릴 공(121)들을 모두 일일이 천공하는 것에 비해 절반으로 줄일 수 있게 되어 그만큼 암반 또는 콘크리트 굴진 공사 기간 및 공사비용을 줄일 수 있는 것이다.

이와 같이 굴진기 전단 삽입홈(12)이 완성되면 종단면이 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 등의 형상을 갖고 전단부의 두께(t2)가 드릴 공(121)의 지름(d) 대비 0.5-0.7의 비율을 갖도록 형성된 터널 굴진기(2)의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈(12)으로 굴진시킨 다음, 상기 터널 굴진기(2) 내에서 그 내부로 유입된 암반 또는 콘크리트을 도 7의 맨 마지막 도면과 같이 다시 파쇄시켜 터널 굴진기(2)의 선단이 삽입된 만큼 터널을 형성한 후 다시 코어 드릴을 이용한 드릴 공(121)들과 본 발명의 착암 비트(31)가 구비된 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치(3)를 이용한 연결 홈(122)들의 형성을 통한 굴진기 전단 삽입홈(12)의 완성후 전술한 과정을 반복하면서 하나의 터널을 완성시키면 된다.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

1 : 암반 또는 콘크리트 벽
11 : 드릴 공 천공 위치 선
12 : 굴진기 전단 삽입홈
121 : 드릴 공 122 : 연결 홈
2 : 터널 굴진기
3 : 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치
31 : 착암 비트 311 : 톱니
32 : 굴진장치 결합봉
d : 드릴 공 지름 l : 착암 비트의 판체 길이
s : 드릴 공 사이의 간격(즉, 격벽 두께)
t1 : 착암 비트의 두께 t2 : 터널 굴진기의 선단부 두께
w1 : 연결 홈의 폭 w2 : 착암 비트의 저단부 폭
θ : 착암 비트의 양 측면 경사각

Claims (10)

1. 암반 또는 콘크리트 벽에 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 형상을 갖는 터널 굴진기를 굴진시켜 그의 전단을 삽입하기 위해 암벽 또는 콘크리트 벽에 그려놓은 원형이나 마제형, 아치형 및 각형 윤곽의 중심선을 따라 수개의 드릴 공을 정해진 간격을 두고 천공하고, 상기 드릴 공을 재차 천공시켜 드릴 공들이 정해진 폭으로 형성되는 연결 홈에 의해 상호 연결되도록 하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 구성함에 있어서,
   상기 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치에 착탈 가능하게 결합되는 착암 비트를 일정두께를 갖는 역삼각형 판체 형상으로 성형하되, 상단 중심점에는 굴진장치 결합봉을 돌출되게 설치하고,
   상기 착암 비트의 양 측면은 드릴 공의 내면과 접촉되는 단위접촉면적을 줄이고 응력을 높여주기 위해 톱니 형상을 갖도록 성형하며,
   상기 착암 비트의 판체 길이는 드릴 공의 깊이 대비 1-1.5의 비율을 갖도록 성형하되, 그 두께 및 저단부 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율을 갖도록 형성하고, 양측면 경사각은 80-85도를 갖도록 성형하며,
   상기 착암 비트에 의해 드릴 공 사이에 형성되는 연결 홈의 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율을 갖도록 한 것을 특징으로 하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 암반 또는 콘크리트 벽에 터널 굴진기의 형상에 대응하여 원형이나 마제형, 아치형 및 각형으로 드릴 공 천공 위치 선을 표시하는 단계와;
   코어 드릴을 이용하여 드릴 공 천공 위치선을 따라 정해진 지름을 갖는 드릴 공들을, 드릴 공의 지름 대비 0.3-0.5의 비율을 갖도록 설정한 간격을 두고 순차적으로 천공하는 단계와;
   역삼각형 판체 형상으로 갖고 그 길이는 드릴 공의 깊이 대비 1-1.5의 비율을 가지며, 두께 및 저단부 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율을 갖고 양측면 경사각은 80-85도를 가짐은 물론 양 측면이 톱니 형상으로 되어 드릴 공 내면과 착암 비트 사이의 단위접촉면적 감소를 통해 암벽을 깨는데 필요한 응력이 증대되는 형상을 갖는 착암 비트를 구비한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용하여 드릴 공들을 하나 걸러 하나씩 교호로 재차 천공하여 드릴 공들 사이가 착암 비트의 타격에 의해 파쇄되며 연결 홈이 형성되어 전체적으로 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 굴진기 전단 삽입홈이 형성되도록 하되, 상기 연결 홈의 폭은 드릴 공의 지름 대비 0.75-0.85 비율을 갖도록 형성하는 단계와;
   전단부 두께는 드릴 공의 지름 대비 0.5-0.7의 비율을 갖고 종단면은 원형이나 마제형, 아치형 및 각형의 형상을 갖는 터널 굴진기의 선단을 상기 굴진기 전단 삽입홈으로 굴진시키는 단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 암반 또는 콘크리트 선형 굴진장치를 이용한 암반 또는 콘크리트 선형 굴진방법.
   
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제

Images