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현대 도시의 분주한 거리 아래에는 파이프 네트워크가 도시의 동맥처럼 소리 없이 확장되어 에너지, 통신 및 물을 전달합니다. 이러한 지하 확장을 가능하게 한 숨은 영웅은 터널 굴착 기계와 그 가장 중요한 구성 요소인 커터 헤드입니다. 지하 건설의 선두주자로서 커터 헤드의 성능은 지하 프로젝트의 효율성과 성공을 직접적으로 결정합니다. 이 시험에서는 기본 역학부터 무굴착 건설 방법의 특수 응용까지 커터 헤드 기술을 탐구합니다.

커터 헤드(또는 커팅 헤드)는 굴착 경로를 따라 토양, 암석 및 기타 장애물을 파괴하고 제거하도록 설계된 일반적으로 전기 구동식 보링 기계의 회전 프런트 엔드 구성 요소 역할을 합니다. 일반적으로 원형 형태인 커터 헤드는 지질 조건과 프로젝트 요구 사항에 따라 구조와 구성이 크게 다릅니다. 이들 설계는 보링 효율성, 장비 수명 및 프로젝트 경제성에 결정적인 영향을 미치므로 기계 선택 시 중추적인 고려 사항이 됩니다.

회전력을 통해 커터 헤드가 지질 물질을 파괴합니다. 이 토양(굴착된 물질)을 효율적으로 제거하면 다음과 같은 여러 방법을 통해 지속적인 천공 능력이 유지됩니다.

• 기계적 운반:스크류 컨베이어(수평 오거 보링과 마찬가지로)는 폐기물을 표면으로 운반합니다.
• 슬러리 시스템:토양을 굴착 유체와 혼합하면 파이프라인 펌핑 및 표면 분리를 위한 슬러리가 생성됩니다.
• 진공 추출:음압 시스템으로 흡입을 통해 부패물 제거

진행을 방해할 수 있는 축적을 방지하려면 효과적인 오염물 제거 시스템을 커터 헤드 설계에 통합해야 합니다.

커터 헤드를 선택하려면 토양 조성, 암석 경도, 수문지질학적 조건을 포함한 포괄적인 지질학적 분석이 필요합니다. 기본 구성에는 다음이 포함됩니다.

• EPB(토압 균형):연약한 토양과 모래에 최적화된 이 제품은 표면 압력을 조절하여 표면 침전을 방지하며 종종 토양 유변학을 수정하기 위해 슬러리 주입을 통합합니다.
• 슬러리 쉴드:미사 또는 유사와 같은 물 포화 조건을 위해 설계되었으며, 벤토나이트 슬러리를 사용하여 퇴적물을 운반하는 동안 굴착면을 안정화합니다.
• 하드록:고급 야금 및 제조가 필요한 극한 압력에서 파쇄하기 위해 디스크 절단기 또는 다이아몬드 도구를 사용하여 유능한 암석 형성을 위해 설계되었습니다.
• 혼합지면:이질적인 지층을 처리하기 위해 여러 도구 유형을 결합한 하이브리드 시스템으로 인해 복잡한 설계 및 운영 문제가 발생합니다.

터널 확장 또는 영구 동토층 굴착과 같은 응용 분야를 위한 특수 변형이 존재합니다. 선택에는 지질학적 요인, 프로젝트 규모, 일정 제약 및 비용 고려 사항의 균형이 필요합니다.

수평 오거 보어(HAB), 터널 보링 머신(TBM) 및 마이크로 터널링 장비의 핵심 구성 요소인 커터 헤드를 사용하면 파이프라인, 터널 및 유틸리티 도관을 비개착식으로 설치할 수 있습니다. 이 방법론은 다음과 같은 뚜렷한 이점을 제공합니다.

• 최소한의 표면 중단:광범위한 공개 굴착을 제거하여 지역 사회에 미치는 영향을 줄입니다.
• 신속한 일정:기존의 컷 앤 커버 방식보다 훨씬 빠릅니다.
• 경제적 효율성:토공량 및 복원 비용 감소
• 향상된 안전성:지하 위험에 대한 직원의 노출을 제한합니다.

수평 방향 드릴링(HDD)에서는 커터 헤드가 드릴 스트링에 연결되어 최종 직경까지 확대되는 파일럿 홀이 생성됩니다. 이러한 시스템은 정밀한 조향 기능과 최소한의 지상 교란을 요구합니다.

• 정기적인 공구 마모 점검 및 교체
• 연속 회전 시스템 윤활
• 열적 및 기계적 문제를 방지하기 위한 부패물 축적 제거
• 모든 연결의 구조적 무결성 검증

새로운 개발은 증가하는 지하 건설 수요를 해결합니다.

• 스마트 커터 헤드:지질학적 변화에 따라 자동으로 조정되는 센서 장착 시스템
• 모듈형 설계:다양한 지면 조건에 대한 신속한 툴링 상호 교환성
• 고급 재료:향상된 내마모성 합금으로 수명 연장
• 친환경 시스템:지속 가능한 윤활제 및 세척제

지하 인프라가 전 세계적으로 확장됨에 따라 커터 헤드 기술이 계속해서 발전하여 현대 문명을 유지하는 보이지 않는 네트워크의 효율성을 높이고 있습니다.