KR100333472B1 - 터널 발파소음 저감방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 터널 발파소음 저감방법에 관한 것으로서, 복공판의 방음구조를 개선하여 방음효과를 증대시킴은 물론, 이로 인한 발파소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 함에 그 목적이 있다. 이를 위해 구성되는 본 발명은 터널 발파시 수직구의 갱구부에 설치된 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음을 차단하여 발파소음을 저감시킬 수 있도록 하는 터널 발파소음 저감방법에 있어서, 다수의 복공판 상부측에 폐타이어재를 압축하여 시트상으로 제조한 폐타이어 압축재를 배열하고, 폐타이어 압축재 상부에 소정 두께로 콘크리트를 타설하여 발파시 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음이 차단될 수 있도록 한 것이다. 이러한 구성에 의해 본 발명은 발파소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 발휘됨은 물론, 폐타이어를 사용한다는 점에서 자원의 재활용 및 환경오염을 방지할 수 있고, 또한 콘크리트 타설을 통해 복공판 상부를 마무리함으로써 작업환경을 개선할 수 있음은 물론, 작업장의 안전성 또한 확보할 수 있다.

Description

터널 발파소음 저감방법{Blasting Noise Decrease Method of Tunnel}

본 발명은 터널 발파소음 저감방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 터널 갱구부에 설치된 복공판에서 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음을 차단하여 발파소음을 저감시킬 수 있도록 한 터널 발파소음 저감방법에 관한 것이다.

일반적으로 산업사회의 발전과 도시의 확대에 따라 교통량, 인구 및 건물의 고층화가 이루어지면서 전력선을 매설하기 위한 전력구간이나 지하철구간 등의 지하구조물이 증가하게 되었다. 이러한 지하구조물을 건설하기 위해서는 지하공동을 굴착하게 되는데, 이 지하공동을 굴착하기에 앞서 개착구간에 수직으로 뚫는 수직구의 개착이 선행되어야 한다.

한편, 수직구 터널의 굴착작업시 여러 번의 발파작업을 실시하게 되는데, 발파시 발파풍압에 의한 소음이 발생하게 된다. 이에 따라 작업 현장에서는 발파시 발파풍압에 의한 소음을 수직구 내부에서 대부분 저감시킬 수 있도록 하는데 최대의 노력을 경주하고 있는 실정이다. 다음은 수직구 터널의 발파시 발파소음을 저감시키기 위한 방법의 한 예이다.

도 1 은 종래 수직구 터널의 발파시 소음을 저감시키기 위한 복공판의 방음구조를 보인 구조도, 도 2 는 도 1 의 'A'를 확대하여 보인 복공판의 방음구조도이다.

먼저, 수직구 터널의 발파시 소음을 저감시키기 위한 종래의 복공판 방음구조를 설명하기에 앞서 복공판의 설치구조를 보면, 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 복공판(20)은 수직구(1)의 갱구부에 일정간격으로 나열되어 설치된 빔(10)의 상부측에 설치된다.

전술한 바와 같은 구조에서 수직구 터널의 발파작업시 갱구부에서의 발파소음을 저감시키기 위한 종래 복공판(20)의 방음구조는 도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이 복공판(20)의 상부에 가격이 저렴한 부직포(30)를 여러장 덮어 갱구부를 밀폐시키는 구조이다.

그러나, 전술한 바와 같은 복공판의 방음구조는 작업 현장의 여러 여건상 갱구부의 완전한 밀폐가 이루어지기 어려운 상황이므로 발파소음을 저감시키기 위한 효과가 저하된다.

특히, 빔의 상부측에 복공판을 배열하기 때문에 복공판과 복공판 사이에는 많은 틈새가 발생하게 되고, 이러한 틈을 통해 발파소음이 전파되어 부직포를 투과하기 때문에 부직포를 덮는 방식의 방음구조로는 소음에너지의 소비를 극대화시킬 수 없다.

또한, 종래의 복공판 방음구조는 발파시 이물질이나 분진 등이 누적되기 때문에 작업장 환경을 약화시킴은 물론, 부직포의 설치 및 제거시 수작업에 의해 작업자가 직접하여야 하는 문제가 있어 작업능률이 저하될 뿐만 아니라 공기가 연장될 수 있는 문제가 발생한다.

본 발명의 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 다수의 복공판과 복공판 사이의 방음구조를 개선하여 방음효과를 증대시킴은 물론, 이로 인한 발파소음을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 한 터널 발파소음 저감방법을 제공함에 그 목적이 있다.본 발명의 다른 목적은 폐타이어재를 압축하여 시트상으로 제조한 폐타이어 압축재를 터널 발파소음을 저감시킬 수 있는 공사현장에 적용하여 자원의 재활용 및 환경오염을 방지할 수 있도록 함에 있다.본 발명의 또 다른 목적은 콘크리트 타설을 통해 복공판 상부를 마무리함으로써 작업환경을 개선할 수 있도록 함은 물론, 작업장의 안전성 또한 확보할 수 있도록 함에 있다.

도 1 은 종래 수직구 터널의 발파시 소음을 저감시키기 위한 복공판의 방음구조를 보인 구조도.

도 2 는 도 1 의 'A'를 확대하여 보인 복공판의 방음구조도.

도 3 은 본 발명에 따른 수직구 터널 발파시 소음을 저감시키기 위한 복공판의 방음구조를 보인 구조도.

도 4 는 도 3 의 'B'를 확대하여 보인 복공판의 방음구조도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100. 수직구 110. 빔

120. 복공판 130. 폐타이어 압축재

140. 콘크리트 타설층 150. 1차 방음구조

160. 2차 방음구조

전술한 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 즉, 터널 발파시 수직구의 갱구부에 설치된 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음을 차단하여 발파소음을 저감시킬 수 있도록 하는 터널 발파소음 저감방법에 있어서, 다수의 복공판 상부측에 폐타이어재를 압축하여 시트상으로 제조한 폐타이어 압축재를 배열하고, 폐타이어 압축재 상부에 소정 두께로 콘크리트를 타설하여 발파시 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음이 차단될 수 있도록 한 것이다.먼저, 본 발명에 따른 터널 발파소음 저감방법을 설명하기에 앞서 발파소음에 대한 이론을 기술하면 다음과 같다.일반적으로 발파에 의한 소음은 공기를 매질로 하여 전파되는 파동중에서 인간의 귀에 들리는 즉, 가청영역의 주파수를 가지는 파동을 말한다. 그러나, 가청영역이 아닌 저주파의 공기진동도 인간의 귀에 들리지는 않지만 건물을 진동시켜 이차적 소음을 발생시키거나 균열을 전파시키게 되므로 실제 구조물의 피해와 관련지어 생각할 때에는 오히려 가청영역의 소음보다 더 중요시되기도 한다. 그러므로, 발파로 인해 발생하는 소음의 피해를 기술할 때 이러한 저주파의 파동도 포함시켜야 한다. 가청영역의 소음과 저주파의 파동을 통틀어 발파풍압 또는 폭풍압이라 한다. 엄격한 의미에서 가청영역의 소음과 저주파의 진동을 구별하여 기술하기도 하지만 본 발명에서는 통틀어 발파소음이라 칭한다.

폭약이 자유면 근처에서 폭발할 때 발파에 의한 에너지의 일부가 암반중으로는 탄성파로, 공기중으로는 발파소음으로 주위에 전파되면서 소비된다. 이 경우 공기중에서 발생하는 파동은 발파원 근처에서는 충격파의 형태를 가지며, 발파원에서 어느 정도 떨어진 곳에서는 음압 180dB 이하의 음파로 전파된다. 폭약을 TNT로 사용했을 경우에 충격파에서 음파로 이행하는 임계거리와 폭약의 장약량과의 관계는 표 1과 같다.

장약량(kg)	1,000	100	10	1
임계거리(m)	33	15	7.5	3.3

일반적으로 발파풍압은 넓은 범위의 주파수를 가지고 있으나, 0.1Hz에서 200Hz 범위의 주파수가 중심이 된다. 이 범위 중 20Hz 이상의 발파소음은 인간이 들을 수 있는 가청영역의 소음이고, 20Hz 이하의 저주파는 가청영역을 벗어나 인간이 들을 수는 없지만, 비교적 먼 곳까지 에너지의 손실없이 전파하는 특성이 있다.

전술한 바와 같이 공기를 매질로 하여 파동의 형태로 전파하게 되는 발파소음은 그 전파경로상의 매질과 여러 가지 요인들에 의해 원래 가지고 있던 에너지를 모두 소비하게 되는데, 폭원에서 발생한 발파소음의 에너지 소비는 대부분 투과 및 반사과정을 통해 이루어지게 된다. 즉, 주요매질인 공기를 통과하면서 에너지를 소비하게 되고, 또한 주변 건물이나 방음을 위해 설치한 차단벽 또는 차단막을 투과하면서 많은 에너지를 소비하게 된다.

그러나, 이러한 투과 과정은 완전히 밀폐된 공간에서 기대할 수 있는 것으로 회절을 일으키는 소음의 경우 완전한 밀폐가 이루어지지 않는다면 차단막 등에 의한 소음의 차단효과는 저하된다.

한편, 발파소음이 가진 에너지의 소비에 큰 영향을 미치는 또 하나의 요인은 반사에 의한 것으로, 전파하는 발파소음이 장애물을 만나서 반사되면 원래 가지고 있던 파동에너지의 일부분을 열에너지 등으로 소비하게 되는데 이러한 반사가 많이 이루어질수록 소음의 크기는 작아진다.본 발명의 상세한 설명에서 터널 발파소음 저감방법을 설명하기 위해 수직구 터널을 그 예로 하여 설명하지만, 본 발명에 따른 터널 발파소음 저감방법이 수직구 터널에만 적용되는 것은 아니다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시 예에 따른 터널발파소음 저감방법에 대해 상세히 설명한다.

도 3 은 본 발명에 따른 수직구 터널 발파시 소음을 저감시키기 위한 복공판의 방음구조를 보인 구조도, 도 4 는 도 3 의 'B'를 확대하여 보인 복공판의 방음구조도이다.

도 3 및 도 4 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 복공판 방음구조는 수직구(100)의 갱구부에 설치된 복공판(120)의 상부로 폐타이어 압축재(130)를 배열한 후, 폐타이어 압축재(130) 상부에 소정 두께로 타설한 콘크리트 타설층(140)으로 이루어진 것이다.

이러한 구조의 복공판 방음구조는 수직구(100)의 바닥면에 장약된 폭약의 발파시 발생되는 발파소음이 복공판(130), 폐타이어 압축재(130) 및 콘크리트 타설층(140)의 방음구조에 의해 차단되어 발파소음이 저감되도록 한다.

더욱 상세하게는 발파소음이 복공판(130), 폐타이어 압축재(130) 및 콘크리트 타설층(140)의 방음구조를 투과할시 소음에너지가 많이 소비되도록 하여 발파소음이 저감되도록 한 것이다. 즉, 투과손실을 극대화시킴으로써 발파소음이 저감되도록 한 것이다.

따라서, 본 발명의 복공판 방음구조는 덮게구조의 수직구 터널의 발파소음 저감구조와 더불어 발파시 발생되는 발파소음을 흡수 및 반사를 통해 수직구(100) 내부에서 대부분 저감시키게 된다.

즉, 발파시 1차 방음구조(150)에 의해 발파소음이 흡수·반사되어 1차적으로 차단되고, 1차 방음구조(150)를 투과하여 전파된 발파소음은 2차 방음구조(160) 및 복공판 방음구조에 의해 흡수·반사되어 발파소음이 2차적으로 차단됨으로써 수직구(100) 외부로의 발파소음 전달량이 저감된다.

이때, 1차 방음구조(150)를 투과하여 1차 방음구조(160)로 전파된 발파소음은 1차 방음구조(150)를 투과하면서 많은 에너지를 소비하게 되고, 2차 방음구조(160) 및 복공판 방음구조에 의해 대부분 차단된다.

이때, 1차 방음구조(150)를 투과하여 2차 방음구조(160)로 전파된 발파소음은 1차 방음구조(150)를 투과하면서 많은 에너지를 소비하게 되고, 2차 방음구조(160) 및 복공판 방음구조에 의해 대부분 차단된다.

1차 방음구조(150)를 투과하여 전파된 발파소음 역시 2차 방음구조(160)와 복공판 방음구조 및 1차 방음구조(150) 사이에서 전반사와 굴절을 통해 파동에너지의 일부분을 열에너지 등으로 소비하여 소음의 크기가 작아지게 된다.

전술한 바와 같이 발파시 발파소음은 1, 2차 방음구조(150, 160) 및 복공판 방음구조에 의해 흡수 및 반사되기 때문에 수직구(100) 내부에서 대부분의 발파소음이 저감된다.

한편, 본 발명에서는 복공판(120)의 상부에 배열되는 폐타이어 압축재(130)는 그 두께를 2cm 정도로 하고, 폐타이어 압축재(130)의 상부에 타설된 콘크리트 타설층(140)은 그 두께를 10cm 정도로 구성하였으나, 현장 여건에 따라 달라질 수 있음은 당연할 것이다.

전술한 바와 같은 복공판 방음구조는 복공판이 설치된 구조에서는 그 어디에도 적용이 가능하며, 이러한 복공판 방음구조는 방음구조로써의 역할뿐만 아니라 노면으로써의 역할도 병행한다. 이처럼 본 발명에 따른 복공판 방음구조를 적용함으로써 수직구(100)의 발파시는 물론, 터널의 굴착시 발생되는 소음을 차단시키는데도 효과가 있다. 즉, 발파 또는 터널 굴착시 발생되는 소음이 복공판(120)을 통해 외부로 전파되는 것을 차단하여 수직구(100)나 터널 내부에서 대부분 저감될 수 있도록 한다.

미설명 부호 110은 복공판을 지지하기 위한 빔이다.

본 발명은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따르면 복공판의 상부로 폐타이어 압축재를 배열한 후, 폐타이어 압축재 상부에 소정 두께로 콘크리트 타설한 콘크리트 타설층을 갖는 복공판 방음구조를 적용함으로써 발파소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과가 발휘된다.

본 발명의 다른 효과로는 폐타이어를 사용한다는 점에서 자원의 재활용 및 환경오염을 방지할 수 있다.

본 발명의 또 다른 효과는 콘크리트 타설을 통해 복공판 상부를 마무리함으로써 작업환경을 개선할 수 있음은 물론, 작업장의 안전성 또한 확보할 수 있다.

Claims (1)

1. 터널 발파시 수직구의 갱구부에 설치된 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음을 차단하여 발파소음을 저감시킬 수 있도록 하는 터널 발파소음 저감방법에 있어서,

   상기 다수의 복공판 상부측에 폐타이어재를 압축하여 시트상으로 제조한 폐타이어 압축재를 배열하고, 상기 폐타이어 압축재 상부에 소정 두께로 콘크리트를 타설하여 발파시 상기 다수의 복공판과 복공판 사이를 통해 외부로 전파되는 발파소음이 차단될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 터널 발파소음 저감방법.