KR100653616B1 - Method and device for decreasing blasting noise - Google Patents
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Abstract
Description
도1은 본 발명에 의한 발파소음 저감장치가 터널입구에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 정면도,1 is a front view schematically showing a state in which a blast noise reduction apparatus according to the present invention is installed at a tunnel entrance;
도2는 도1의 Ⅱ-Ⅱ선을 따라 취한 단면도,FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 1;
도3은 본 발명 발파소음 저감장치의 모듈을 발췌하여 도시한 부분 절단 사시도,Figure 3 is a partially cut perspective view showing the module of the blast noise reduction device of the present invention,
도4는 도3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV of FIG. 3;
도5는 본 발명의 소음관을 발췌하여 도시한 분해 사시도,5 is an exploded perspective view showing the sound pipe of the present invention;
도6은 도5의 결합상태 단면도,6 is a cross-sectional view of the coupled state of FIG.
도7은 소음관의 작동원리를 설명하기 위한 단면도,7 is a cross-sectional view for explaining the operation principle of the sound pipe;
도8은 본 발명의 진공차단판을 도시한 부분절단 분해 사시도,8 is a partially cutaway exploded perspective view illustrating a vacuum blocking plate of the present invention;
도9는 도8의 결합상태 단면도이다.9 is a cross-sectional view of the coupled state of FIG.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 차단벽 12: 진공 캐비티10: barrier wall 12: vacuum cavity
13: 제3의 다공성흡음재 15: 다공성 소음마개13: third porous sound absorbing material 15: porous noise stopper
20: 소음관 21: 실린더20: sound tube 21: cylinder
22: 피스톤 23: 압축스프링22: piston 23: compression spring
24: 내관 24a: 기공24:
25: 제2의 다공성흡음재 26: 외관25: second porous sound absorbing material 26: appearance
26a: 기공 30: 제1의 다공성흡음재26a: Pore 30: First porous sound absorbing material
40, 41: 철망 50: 제4의 다공성흡음재40, 41: wire mesh 50: fourth porous sound absorbing material
60: 모듈 61: 입방체프레임60: module 61: cube frame
70: 베이스 T: 터널70: base T: tunnel
본 발명은 발파작업시 발생하는 발파소음을 저감시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 압력파(충격파) 형태로 진행되는 발파소음을 1차로 기계적 운동에너지로 변환시켜 소진시킨 후 잉여 소음을 물리적인 회절과 공명에 의해 완화시킴과 함께 발파소음의 진로를 진공벽체로 차단함으로써 폭발소음의 전달을 최대한 억제시켜서 주변의 소음피해를 최소화하고 환경공해를 방지할 수 있도록 된 발파소음 저감방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for reducing the blasting noise generated during blasting work, and in particular, the blasting noise proceeding in the form of a pressure wave (shock wave) is first converted into mechanical kinetic energy and then used to exhaust excess noise. A method and apparatus for reducing blast noise, which is alleviated by diffraction and resonance, and blocks the path of blast noise with a vacuum wall, thereby minimizing the transmission of explosion noise to minimize noise damage and prevent environmental pollution. will be.
산업사회의 발달과 더불어 도로, 철도, 댐, 지하철 또는 지하저장고 건설 등 과 같은 대규모의 각종 토목공사가 시행되고 있는데, 이러한 토목공사에는 암반 제거 등을 위해 폭약을 이용한 발파작업이 수반되게 된다.With the development of industrial society, large-scale civil engineering works such as roads, railways, dams, subways, and underground storage are being carried out. These civil engineering works are accompanied by blasting works using explosives to remove rocks.
특히 지하철이나 지하저장고 등을 위한 지하갱도의 굴착과 터널(tunnel) 굴착의 경우에는 많은 횟수에 걸쳐 발파를 진행하게 되며, 여기서 발생하는 폭음은 발파진동과 함께 작업현장 주변에 미치는 중요한 재해의 하나이다. 더욱이 최근에는 이러한 발파가 도심 또는 주거지역의 인근에서 행해지는 경우도 빈발하고 있어 더욱 심각한 문제로 대두되고 있다.Especially in the case of the underground tunnel excavation and tunnel excavation for the subway or underground storage, the blasting proceeds a large number of times, and the explosion that occurs is one of the important disasters around the work site along with the blasting vibration. Moreover, in recent years, such blasting is also frequently performed in the city center or in the vicinity of a residential area, which is a serious problem.
한편, 발파소음은 공기를 매질로 하여 전파되는 파동 중에서 사람의 귀에 들리는 가청영역의 주파수를 가지는 파동을 말한다. 그러나 가청영역이 아닌 저주파의 진동도 사람의 귀에는 들리지 않지만 건물을 진동시켜 2차적 소음을 발생시키거나 균열을 유발시키게 되므로 가청영역의 진동보다 오히려 위험하다. 가청영역의 소음과 저주파의 파동을 통틀어 "발파풍압(이하 '폭압'이라 약칭함)"이라 하며, 이는 소음이 공기중에서 과압의 형태로 나타나기 때문이다.On the other hand, blasting noise refers to a wave having a frequency of an audible region heard by a human ear among waves propagated with air as a medium. However, even low-frequency vibrations that are not audible are not audible to the human ear, but are more dangerous than vibrations in the audible region because the building vibrates to generate secondary noise or cause cracking. The noise in the audible region and the low frequency waves are referred to as "blast blast pressure" (hereinafter referred to as 'blast pressure') because the noise appears in the form of overpressure in the air.
특히 터널발파에서는 구조적인 특성상 일정 공간에서 나오는 폭압이 매우 크게 발생되기 때문에 인근 주민들에게 상당한 불쾌감과 재산상의 피해를 주어 많은 민원을 야기한다.In particular, in tunnel blasting, due to its structural characteristics, the explosion caused by a certain space is very large, which causes considerable displeasure and property damage to nearby residents, causing a lot of complaints.
즉, 터널발파의 경우에는 암반으로 둘러싸인 제한된 1자유면의 암반을 발파하므로 노천의 발파보다 단위장약량이 2~3배 정도 많이 사용하고, 특히 심발파(center cut)의 경우는 자유면 형성을 위해 단위장약량을 0.6~2.0㎏/㎥의 정도까지 장약(일반발파의 약 3~4배)하므로 사방이 차단된 막장면의 폭발음은 터널의 공간을 따라 진행하며 갱구 쪽으로 집중되어 분출되게 된다.In other words, in the case of tunnel blasting, the rock of a limited free surface surrounded by rock is blasted, so the unit dose is used two to three times higher than the blasting in the open air, especially in the case of the center cut, to form a free surface. As the unit dose is charged up to about 0.6 ~ 2.0㎏ / ㎥ (about 3 ~ 4 times of the general blasting), the explosion sound of the membrane face that is blocked in all directions proceeds along the space of the tunnel and is concentrated and ejected toward the shaft.
따라서 터널내 발파장소에서 100m이상 이격된 갱구 부근에서도 약 160~170㏈(L) 정도의 폭압(유리창이 깨지고, 문틀이 뒤틀리는 정도)이 발생하고, 거리가 그 2배이상 떨어져도 약 6㏈정도밖에 줄어들지 않는 등 별다른 폭압의 감쇄효과가 없어 수백m 떨어진 주거지역의 유리창을 울리고 건물에 진동을 주어 주민들의 거센 반발과 함께 공사 중단사태를 야기해 왔던 것이다.Therefore, about 160 ~ 170㏈ (L) of cracking (window cracking, door frame twisting) occurs in the vicinity of the shaft 100m or more away from the blasting place in the tunnel, and it is only about 6㏈ even if the distance is more than doubled. As there was no reduction effect of the oppression such as not diminishing, the windows of the residential area hundreds of meters away were sounded and the buildings were vibrated, causing a strong repulsion of the residents and causing construction interruptions.
발파에서 소음을 줄이는데 가장 중요한 것은, 첫째 소음원에서의 발파방법을 개선하여 저감하는 방법과, 둘째로는 갱구부에 방음문을 설치하여 차단하는 방법이라 할 수 있는데, 첫 번째 방법은 화약을 이용하는 발파의 특성상 개선에 한계가 있다.The most important thing to reduce noise in blasting is to improve the blasting method in the noise source, and secondly to block and install the soundproof door in the shaft. There is a limit to improvement in nature.
이에 따라 종래의 터널공사에서는 통상 갱구부에 두꺼운 스폰지나 부직포 등을 철구조물에 고정하여 터널입구를 봉쇄하거나 흙더미를 쌓아 소음의 진행방향을 민원발생이 없는 방향으로 유도하는 등의 방법이 사용되고 있었다.Accordingly, in the conventional tunnel construction, a method such as fixing a thick sponge or a nonwoven fabric to a shaft part to a steel structure to block the tunnel entrance or to build up a pile of soil to induce the direction of noise in the direction of no complaints.
그러나 단단히 고정된 철구조물과 부직포만으로 엄청난 에너지의 폭압을 차단·완화시키기에는 역부족이었을 뿐 아니라 발파작업시의 폭압에 의해 구조물까지 탈락되어 비산석이 밖으로 튀어나오는 등 안전상의 문제가 발생되었고, 갱구부에 흙더미를 쌓아 폭압의 진행방향을 변경시키는 경우에도 흙더미에 부딪친 폭압의 반사와 산란 등으로 민원지역에 여전히 영향을 끼침은 물론 장비 및 차량의 통행제한 과 공사부지의 협소를 가져와 공사 진행에 방해가 되는 문제가 있었다.However, not only was the steel structure and non-woven fabric firmly fixed, but also it was not enough to block and relieve the enormous pressure of the energy, and the safety problems occurred such as the falling out of the structure due to the pressure of the blasting work. Even if a pile of soil is changed to change the direction of the tyranny, it still affects the civil affairs area due to the reflection and scattering of the tyranny hit by the pile of dirt, and it also restricts the passage of equipment and vehicles and narrows the construction site. There was a problem.
또한, 최근 들어서는 고정 구조물을 보호하기 위해 일부 출입문을 살짝 묶어 폭압에 의해 자동으로 열리게 하거나 부직포 등을 커튼처럼 매달아 흩날리게 함으로서 소음을 완화시키려고도 노력하였으나, 터널발파가 수십~수백㎳(1㎳=1/1,000초)의 단차로 지속적으로 진행되어지는 까닭에 개방된 출입문이나 흩날리며 벌어진 커튼 틈 사이로 폭압이 외부에 노출되므로 올바른 대책이 될 수 없었다.In addition, recently, in order to protect the fixed structure, some doors have been tied up slightly to open automatically by pressure, or non-woven fabrics are suspended like curtains. 1 / 1,000 seconds), because the pressure was exposed to the outside between the open doors and the gaps between the open curtains, it was not possible to take corrective measures.
이밖에도 대한민국 등록실용신안 제0305672호에는 프레임에 이중철망과 이중의 숏콘크리트층 및 부직포층으로 이루어지면서 방음문을 갖는 차단벽을 터널의 갱구부에 설치한 기술이 제시되어 있으나, 이 기술은 구조적으로는 견고하지만 콘크리트 타설 등 설치가 대단히 번잡하고, 특히 환기구를 통해 폭압이 배출되기 때문에 발파소음을 충분히 완화시키기 어렵다.In addition, the Republic of Korea Utility Model Registration No. 0305672 proposes a technology in which a barrier wall with a soundproof door is installed in the shaft of a tunnel, which consists of a double wire mesh, a double short concrete layer and a nonwoven fabric layer in a frame. Although it is solid, installation is very complicated, such as concrete pouring, and it is difficult to alleviate the blasting noise sufficiently because the pressure is discharged through the ventilation hole.
본 발명은 상술한 종래의 제반문제를 감안하여 창안된 것으로, 설치 및 해체가 용이하고, 발파작업 시에 수반되는 발파풍압의 에너지를 최대한 소진 완화시켜 발파에 따른 소음공해를 최소화시킬 수 있으면서 비산되는 파편도 확실하게 차단하여 발파작업의 안전성 확보와 더불어 공사 진행효율을 향상시킬 수 있는 발파소음 저감방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention was devised in view of the above-mentioned conventional problems, and is easy to install and dismantle, while being able to minimize the noise pollution caused by the blast by mitigating the energy of the blast wind pressure accompanying the blasting operation as much as possible. The purpose is to provide a method for reducing blast noise to ensure the safety of blasting work by improving the efficiency of construction work.
본 발명의 다른 목적은, 상술한 방법을 구현하는데 적합한 발파소음 저감장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a blast noise reduction device suitable for implementing the above-described method.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 발파소음 저감방법은, 발파작업 시 발생된 발파풍압을 1차로 다수의 피스톤수단에 분산시켜서 각 피스톤들의 압축작용에 의해 일부를 기계적 운동에너지로 소진시키고, 운동에너지로 소진되고 난 잉여의 소음에너지를 무수한 미세기공을 갖는 다공성부재에 통과시켜 물리적인 회절과 공명에 의해 열에너지로 소진시킴과 함께, 발파풍압의 진로를 벽체에 의해 구조적으로 차단시키는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the blasting noise reduction method according to the present invention primarily disperses the blasting wind pressure generated during the blasting operation to a plurality of piston means to exhaust some of the mechanical kinetic energy by the compression action of each piston, The excess noise energy exhausted by the kinetic energy is passed through the porous member having a myriad of fine pores to exhaust the thermal energy by physical diffraction and resonance, and the path of the blast wind pressure is structurally blocked by the wall. do.
이러한 본 발명 발파소음 저감방법의 한 바람직한 특징에 의하면, 벽체와, 피스톤수단 및 다공성부재를 포함한 장치전체를 유동구조로 설치하여, 장치전체가 발파풍압에 의해 뒤로 밀려나도록 함으로써 피스톤수단과 더불어 발파풍압의 일부를 기계적 운동에너지로 소진시킨다.According to one preferred feature of the blast noise reduction method of the present invention, the entire apparatus including the wall and the piston means and the porous member is installed in a flow structure so that the entire apparatus is pushed backward by the blast wind pressure, so that the blast wind pressure together with the piston means. Part of is exhausted with mechanical kinetic energy.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 발파소음 저감장치는, 발파풍압의 진행경로상에 수직으로 설치되어 발파풍압의 진행을 차단하는 차단벽; 일단이 개방되고 주면에 다수의 기공을 갖는 실린더와, 이 실린더의 내부에 수용되는 피스톤 및 이 피스톤을 실린더의 개구 쪽으로 탄성바이어스(elastic bias) 시키는 압축스프링을 가지며, 실린더의 개구가 발파지점을 향하도록 차단벽의 내측면에 배열 고정되는 다수의 소음관; 각 소음관들을 그 개구를 제외하고 에워싸는 제1의 다공성흡음재; 소음관들의 개구쪽에 수직으로 위치되어 발파작업시 비산되는 파편을 차단하는 철망(screen);을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the blasting noise reduction device for achieving the above object is a vertical wall is installed vertically on the traveling path of the blast wind pressure blocking the progress of the blast wind pressure; It has a cylinder having one end open and a plurality of pores on the main surface, a piston accommodated inside the cylinder, and a compression spring for biasing the piston toward the opening of the cylinder, with the opening of the cylinder facing the blast point. A plurality of sound pipes arranged to be fixed to the inner side of the barrier wall to be arranged; A first porous sound absorbing material surrounding each sound tube except for its opening; And a wire mesh screen positioned vertically to the openings of the sound pipes to block debris scattered during the blasting operation.
이러한 본 발명 발파소음 저감장치의 한 바람직한 특징에 의하면, 소음관의 실린더가, 주면과 후단에 다수의 기공을 가지고 피스톤과 스프링을 수용하는 내관과, 이 내관을 개구를 제외하고 에워싸는 제2의 다공성흡음재와, 주면에 다수의 기공을 가지고 제2의 다공성흡음재를 감싸주는 외관으로 이루어진다.According to one preferred feature of the blasting noise reduction device of the present invention, the cylinder of the noise tube has a plurality of pores in the main surface and the rear end thereof to accommodate the piston and the spring, and the second porous body surrounds the inner tube except for the opening. The sound absorbing material has a plurality of pores on its main surface, and the outer porous sound absorbing material surrounds the second material.
본 발명 발파소음 저감장치의 다른 바람직한 특징에 의하면, 차단벽이 내부에 캐비티(cavity)를 갖는 중공(中空)으로 형성되고, 캐비티가 진공으로 배기된다.According to another preferred feature of the blast noise reduction device of the present invention, the blocking wall is formed into a hollow having a cavity therein, and the cavity is evacuated by vacuum.
본 발명 발파소음 저감장치의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 차단벽을 포함한 각 구성요소가 지면에 대해 슬라이딩 가능한 베이스(base)상에 설치되어, 발파풍압에 의해 후퇴하도록 구성된다.According to another preferred feature of the blasting noise reduction device of the present invention, each component including a blocking wall is provided on a base slidable with respect to the ground, and is configured to retreat by blasting wind pressure.
본 발명 발파소음 저감장치의 또 다른 바람직한 특징에 의하면, 소음관들의 일정수량과, 제1의 다공성흡음재와, 차단벽을 각 면이 개구된 입방체상의 지지틀 내에 수용 장착하고, 지지틀의 적어도 전면과 후면에 철망을 각각 설치하여 복수의 단위모듈로 구성한 후, 각 모듈을 매트릭스(matrix)상으로 연결함으로써 구성된다.According to another preferred feature of the blast noise reduction device of the present invention, a predetermined number of noise tubes, a first porous sound absorbing material, and a barrier wall are accommodated and mounted in a support frame on a cube in which each side is opened, and at least the front surface of the support frame. Wire meshes are installed on the rear and rear surfaces, respectively, to form a plurality of unit modules, and then each module is connected by a matrix.
이에 따라 본 발명은, 발파작업 시 발생되는 발파풍압 에너지를 기계적 운동에너지와 물리적인 열에너지로 복수단계에 걸쳐서 순차적으로 소진시키므로 발파에 따른 소음공해를 최소화시킬 수 있으며, 특히 많은 폭약이 장약되는 터널공사에 적합하다.Accordingly, the present invention, because the blast wind energy generated during the blasting work is sequentially exhausted in a plurality of stages by mechanical kinetic energy and physical thermal energy can minimize the noise pollution due to the blasting, especially tunnel construction that is a lot of explosive charges Suitable for
또한, 발파시 비산되는 암석파편도 확실하게 차단할 수 있음은 물론이고, 발파현장에 대한 설치와 해체도 매우 용이하다.In addition, the rock fragments scattered during blasting can be reliably blocked, as well as the installation and dismantling of the blasting site is very easy.
그러므로 본 발명은, 발파작업의 신뢰성과 공사 진행효율의 향상은 물론 안 전성 확보와 공기단축 등에 큰 효과를 발휘하게 된다.Therefore, the present invention, as well as improving the reliability of the blasting work and the construction progress efficiency, will have a great effect on securing safety and shortening the air.
이와 같은 본 발명의 구체적 특징과 다른 이점들은 첨부된 도면을 참조한 이하의 바람직한 실시예의 설명으로 더욱 명확해질 것이며, 이하에서는 본 발명이 터널공사에 적용된 경우를 예로 들어 설명한다.Such specific features and other advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments with reference to the accompanying drawings, hereinafter will be described taking the case of the present invention applied to the tunnel construction as an example.
도1 내지 도4에서, 본 발명에 의한 발파소음 저감장치(1)는, 터널(T)의 갱구부에 수직으로 설치되어 갱구부를 차폐시키는 차단벽(10)과, 이 차단벽(10)의 터널(T) 안쪽 면에 개구가 발파지점을 향하도록 수평으로 배열 고정되어 발파풍압의 일부를 기계적 운동에너지로 소진시키는 다수의 소음관(20)과, 이 소음관(20)들을 그 개구를 제외하고 에워싸서 운동에너지로 소진되고 난 잉여 소음에너지를 물리적인 열에너지로 소진시키는 제1의 다공성흡음재(30) 및 소음관(20)의 개구쪽에 수직으로 위치되어 발파시 비산되는 파편을 차단하는 철망(40)으로 구성된다.1 to 4, the blasting noise reduction device 1 according to the present invention includes a blocking
차단벽(10)은 적정두께를 갖는 금속판으로 구성되고, 터널(T)의 단면에 대응하여 아치형으로 이루어진다. 소음관(20)들이 장착되는 차단벽(10)의 안쪽 면(11)은 도8 및 도9에 도시한 바와 같이, 음원을 차단벽(10)으로 효율적으로 수집(유도)하기 위해 소정곡률을 갖는 오목한 곡면(포물선)으로 형성된다.The blocking
이러한 차단벽(10)은 바람직하기로 내부에 캐비티(12)를 갖는 중공으로 형성되며, 이 캐비티(12)는 배기밸브(도시하지 않음)를 통해 진공으로 배기된다. 이는 소음이 공기나 물체를 매개체로 전달되는 바, 내부에 공간을 두고 진공상태로 만들 어 소음의 전달 매개체를 없애줌으로써 소음이 터널(T) 밖으로 전달되는 것을 근본적으로 차단하기 위함이다.This
여기서, 차단벽(10)이 내부에 진공 캐비티(12)를 갖는 중공으로 구성되어 소음전달을 효과적으로 차단할 수는 있지만, 차단벽(10)의 자체진동으로 인한 소음도 무시할 수 없다. 따라서 차단벽(10)의 캐비티(12)내에는 차단벽(10)의 자체진동에 의한 소음을 흡수하기 위해 예를 들어, 유리섬유와 같은 제3의 다공성흡음재(13)가 충전된다. 이때, 차단벽(10)의 캐비티(12)는 그에 제3의 다공성흡음재(13)가 충전된 상태에서 배기된다.Here, although the blocking
그리고 차단벽(10)의 바깥쪽 면 중앙에는 캐비티(12)의 진공배기와 차단벽(10)을 통과한 순화된 소음을 배출하기 위한 배기구멍(14)이 구비되고, 이 배기구멍(14)에는 캐비티(12)가 진공을 유지하도록 차폐하면서 차단벽(10)으로부터 배출되는 소음을 더욱 저감시켜주는 다공성의 소음마개(15)가 결합된다. 이러한 다공성 소음마개(15)는 여러 가지로 구성될 수 있는데, 예를 들어 무수한 미세기공을 갖는 다공질 세라믹으로 구성된다.In addition, an
아울러, 보다 바람직하기로는 차단벽(10)의 후면에도 스펀지 또는 부직포로 이루어진 제4의 다공성흡음재(50)가 더 구비되어 차단벽(10)의 자체진동에 의한 소음을 제3의 다공성흡음재(13)와 함께 차단벽(10)의 내·외부에서 동시에 흡수하도록 구성된다.In addition, more preferably, a fourth porous
소음관(20)은 도5 내지 도7에 잘 도시된 바와 같이 일단이 개구된 실린더 (21)와, 이 실린더(21)내에 수용되어 슬라이딩되는 피스톤(22)과, 이 피스톤(22)을 실린더(21)의 개구 쪽으로 탄성바이어스 시키는 압축스프링(23)으로 구성된다.As illustrated in FIGS. 5 to 7, the
실린더(21)는 단일몸체로 구성될 수도 있으나, 바람직하기로는 피스톤(22)과 압축스프링(23)을 수용하는 내관(24)과, 이 내관(24)의 개구를 제외하고 에워싸는 제2의 다공성흡음재(25) 및 제2의 다공성흡음재(25)를 감싸주는 외관(26)으로 이루어진다.The
내관(24)은 후단에 압축스프링(23)을 지지하기 위한 엔드플레이트(end plate:27)를 가지며, 그 주면과 엔드플레이트(27)에 소음감소를 위한 다수의 기공(24a)(27a)을 갖는다.The
제2의 다공성흡음재(25)는 예를 들어 스펀지나 부직포로 구성될 수 있으며, 내관(24)의 둘레와 후단을 감싸준다. 그런데, 실린더(21)의 후단은 압축스프링(23)을 지탱해야 하는 바, 제2의 다공성흡음재(25)는 내관(24)의 후단을 감싸주는 경질판(25a) 및 내관(24)의 둘레와 경질판(25a)의 둘레를 감싸주는 연질관(25b)으로 분리 구성된다.The second porous
외관(26)은 도시된 바와 같이 제2의 다공성흡음재(25)의 둘레만을 감싸주는 관상으로 구성되고, 그 주면에는 소음저감을 위한 다수의 기공(26a)들이 형성된다. 여기서, 별도로 도시하지는 않았지만 외관(26) 역시 내관(24)처럼 후단이 차폐되어 제2의 다공성흡음재(25)를 개구를 제외하고 전체적으로 감싸주도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 그 후단을 차폐하는 엔드플레이트에도 역시 기공이 형성된다.As shown, the
내관(24)과 외관(26)은 예를 들어 PVC파이프 등의 합성수지 파이프로 구성되 고, 이들에 형성된 기공(24a)(27a)(26a)의 지름은 대략 약 5㎜~3㎜이하로 형성되는 것이 바람직하다.The
한편, 내관(24)과 외관(26)의 주면에 구비되는 기공(24a)(26a)은 이들의 주면 전체에 걸쳐 형성될 수도 있지만, 도시된 바와 같이 내관(24)은 그 후단에서 피스톤(22)의 후단에 대응하는 위치까지만 기공(24a)이 형성되고, 외관(26)은 그 후단에서 대략 중간위치까지만 기공(26a)이 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, the pores (24a, 26a) provided on the main surface of the
이는 피스톤(22)이 발파풍압에 의해 충분히 후퇴하여 가능한 많은 소음에너지를 운동에너지로 소진시킴과 동시에, 소음관(20)으로 유입된 음원이 주변으로 확산되지 않고 소음관(20)에서 충분히 소진되면서 차단벽(10)으로 유도될 수 있도록 하기 위함이다.This is because the
즉, 발파풍압이 피스톤(22)에 작용하여 피스톤(22)이 뒤로 밀려날 때, 내관(24)으로 유입된 발파풍압이 피스톤(22)이 일정거리만큼 후퇴할 때까지는 그 기공(24a)을 통해 외부로 빠져나가지 못하도록 함으로써 되도록 많은 에너지를 피스톤(22)의 운동에너지로 소진시킬 수 있는 것이며, 또한 내관(24)에서 그 주면의 기공(24a)을 통해 제2의 다공성흡음재(25)로 이동한 소음에너지가 바로 외관(26)의 기공(26a)을 빠져나가지 않고 그에 머물면서 마찰에 의한 열에너지로 소진됨과 함께 후단 쪽으로 진행하여 차단벽(10)으로 유도될 수 있는 것이다.That is, when the blasting wind pressure acts on the
피스톤(22)은 발파풍압에 의해 쉽게 밀려날 수 있도록 경량의 플라스틱으로 구성되며, 그 전면(외측면:22a)은 발파풍압을 내관(24)내로 유도할 수 있도록 소정곡률을 갖는 오목한 곡면으로 이루어진다.The
압축스프링(23)의 탄성은 운동에너지로 소진되는 발파풍압의 소모량을 결정하므로 탄성이 클수록 좋으나, 탄성이 과도할 경우 제 기능을 충분히 발휘하기 곤란할 뿐 아니라 장치의 안정성에도 악영향을 끼치므로 발파풍압의 세기 등을 고려하여 적절히 설정된다.The elasticity of the
제1의 다공성흡음재(30)는 예컨대 매트릭스상으로 배열된 각 소음관(20)의 둘레를 감싸줌과 함께 소음관(20)들 사이에 형성된 공간에도 충전되며, 차단벽(10)과의 사이에도 개재되어 소음관(20)을 그 개구를 제외하고 완전히 에워싼다. 이러한 제1의 다공성흡음재(30) 역시 스펀지나 부직포로 이루어진다.The first porous
한편, 이와 같은 본 발명의 발파소음 저감장치(1)는 시공성과 유지보수의 용이성을 위해 바람직하기로 적정크기를 갖는 복수의 단위모듈(60)로 구성되어 각 모듈(60)을 서로 연결 고정함으로써 구성된다.On the other hand, the blasting noise reduction device 1 of the present invention is composed of a plurality of
즉, 차단벽(10)을 적정크기로 제작하고, 이와 같이 제작된 차단벽(10)과, 일정수량(대략 30~40개)의 소음관(20) 및 제1, 제4의 다공성흡음재(30)(50)들을 각 면이 개구된 입방체프레임(61)내에 넣은 뒤 입방체프레임(61)의 전면과 후면의 개구에 철망(40)(41)을 각각 설치하여 모듈(60)을 구성하고, 이와 같이 구성된 여러 개의 모듈(60)을 매트릭스상으로 서로 연결 고정하는 것이다.That is, the blocking
이 경우 제작과 운반은 물론 현장에서의 시공도 간편할 뿐 아니라, 발파시 비산되는 파편에 의해 철망(40)이나 일부 소음관(20)이 손상되더라도 손상된 모듈 (60)의 교체만으로 수리가 가능해진다.In this case, not only manufacturing and transporting but also construction in the field is easy, and even if the
여기서, 별도로 도시하지는 않았지만, 차단벽(10)과 제4의 다공성흡음재(50)는 그대로 두고, 소음관(20)과 제1의 다공성흡음재(30)만을 모듈로 구성하여 차단벽(10)에 장착할 수도 있음은 물론이다.Here, although not separately illustrated, the blocking
또한, 이러한 발파소음 저감장치(1)는 터널(T)의 갱구부를 차폐하기 때문에 차단벽(10)에는 차량과 보행자의 출입을 위한 출입문(81)(82)이 각각 구비된다. 이러한 출입문(81)(82)은 차단벽(10)이 단일몸체로 이루어진 경우 그에 힌지(hinge) 등으로 연결되지만, 모듈(60)로 이루어진 경우에는 몇 개의 모듈(60)의 조합으로 간단하게 구성될 수 있다.In addition, since the blasting noise reduction device 1 shields the shaft portion of the tunnel T, the
바람직하기로 이와 같은 본 발명의 발파소음 저감장치(1)는, 차단벽(10)을 완전히 고정시키지 않고 지면에 대해 슬라이딩 가능한 베이스(70)상에 탑재하여 발파풍압에 의해 장치전체가 후퇴함으로써 발파풍압의 일부를 소음관(20)과 함께 기계적 운동에너지로 소진시킬 수 있도록 구성된다.Preferably, the blasting noise reduction device 1 of the present invention is mounted on the base 70 which is slidable to the ground without completely fixing the blocking
나머지 부호 71은 지지바이고, 72는 차단벽(10)의 기울어짐 등을 방지하기 위한 버팀대이며, 90은 베이스(70)가 슬라이딩 가능하도록 하부에서 받쳐주는 H빔이다.The remaining
다음, 이와 같이 구성된 본 발명에 의한 발파소음 저감장치(1)의 작동에 대해 설명한다.Next, the operation of the blasting noise reduction device 1 according to the present invention configured as described above will be described.
먼저, 터널 발파시 발생된 발파풍압은 터널(T)을 따라 그 갱구 쪽으로 진행하게 되는데, 터널(T)의 갱구에서 본 발명 저감장치(1)의 다수의 소음관(20)에 의해 여러 개의 면으로 분할되어 작용하게 된다.First, the blast wind pressure generated during the tunnel blasting proceeds toward the shaft along the tunnel T. In the shaft of the tunnel T, a plurality of surfaces are formed by the plurality of
이때, 터널 발파시 발생된 발파풍압은 터널(T)의 갱구에서 약 160~170㏈정도로 예를 들어 피스톤(22)의 지름이 10㎝인 경우 각 피스톤(22)의 단면에는 약 8~15㎏/㎠의 순간충격압력이 작용하게 된다.At this time, the blast wind pressure generated during the tunnel blasting is about 160 ~ 170㏈ in the shaft of the tunnel (T), for example, when the diameter of the
이에 따라 도7에 도시한 바와 같이, 각 소음관(20)의 피스톤(22)들이 압축스프링(23)을 압축시키면서 뒤로 밀려나게 됨으로써 발파풍압의 일부가 각 피스톤(22)들의 운동에너지로 1차 소진(압축스프링이 압축되면서 흡수)된다. 이와 동시에, 본 발명의 저감장치(1) 전체가 발파풍압에 의해 뒤로 미끄러지면서 후퇴하게 됨으로써 역시 발파풍압의 일부를 저감장치(1)의 운동에너지로 소진시키게 된다.Accordingly, as shown in FIG. 7, the
각 소음관(20)의 피스톤(22)을 압축시키면서 실린더(21)의 내관(24)으로 유입된 발파풍압은 피스톤(22) 및 저감장치(1)의 운동에너지로의 소진으로 상당히 약해진 상태에서 내관(24) 주면의 기공(24a)들을 통해 그를 감싸고 있는 제2의 다공성흡음재(25)로 유입된다. 이때에도 발파풍압은 내관(24)의 기공(24a)을 지나면서 공명에 의해 열에너지로 소진된다.The blast wind pressure flowing into the
발파풍압이 약해지면서 내관(24)으로부터 빠져나가면 압축스프링(23)의 복원탄성에 의해 피스톤(22)은 초기위치로 복원되어, 다음 단차 뇌관의 폭발에 대비하게 된다.When the blast wind pressure weakens and escapes from the
제2의 다공성흡음재(25)로 유입된 발파풍압은 이의 미세기공에 의해 회절과 반사 및 복사되면서 보유에너지의 상당량을 열에너지로 잃어버리고 차단벽(10)에 도달하게 된다.The blasting wind pressure introduced into the second porous
이때, 발파풍압의 일부는 내관(24) 주면의 기공(24a)을 통해서 피스톤(22) 후방의 내관(24) 내부로 재진입하여 압축스프링(23)에 부딪치면서 엔드플레이트(27)의 기공(27a)을 통해 빠져 나와 제1의 다공성흡음재(30)를 거쳐 차단벽(10)에 이르게 되고, 일부는 제2의 다공성흡음재(25)를 통해 직접 도달하며, 일부는 외관(26)의 기공(26a)을 통해 배출된 후 제1의 다공성흡음재(30)를 거쳐 차단벽(10)에 이르게 된다.At this time, a part of the blast wind pressure is re-entered into the
따라서 차단벽(10)에 도달하기까지 회절과 반사, 복사 및 공명 등의 물리적인 현상을 반복적으로 거치면서 상당한 에너지가 소진된 상태로 차단벽(10)에 도달하게 되는 것이다.Therefore, while repeatedly reaching the blocking
차단벽(10)에 도달한 발파풍압은 대단히 약화된 상태인데, 차단벽(10)은 내부가 진공 상태이므로 외부로의 전달이 효과적으로 차단된다. 다만, 차단벽(10)의 자체진동에 의한 소음만이 배출되는데, 이러한 차단벽(10)의 자체진동에 의한 소음도 진공 캐비티(12)내에 충전된 제3의 다공성흡음재(13)와 그 후면에 위치한 제4의 다공성흡음재(50)에 의해 효과적으로 흡수 차단된다.The blast wind pressure reaching the blocking
더욱이, 이와 같이 저감 순화된 소음은 차단벽(10)의 배기구멍(14)에 구비된 다공성 소음마개(15)를 통해 더욱 저감된 상태로 배출되며, 이에 따라 본 발명의 발파소음 저감장치(1)를 통과하여 배출되는 발파소음은 크게 저감되어 인근의 주민이나 환경에 거의 영향을 미치지 않게 된다.Moreover, the reduced purified noise is discharged in a further reduced state through the
본 발명의 실험에 의하면, 차단벽(10)의 다공성 소음마개(15)를 통해 배출되는 소음은 대략 65㏈이하로서, 공사현장에서 어느 정도 떨어진 주거지역에는 별다른 영향을 미치지 않는다.According to the experiment of the present invention, the noise emitted through the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 발파소음 저감방법 및 장치에 의하면, 발파작업 시 발생되는 발파풍압 에너지를 기계적 운동에너지와 물리적인 열에너지로 복수단계에 걸쳐서 순차적으로 소진시켜 최종적으로 배출되는 소음을 대폭 저감시킬 수 있으므로 발파에 따른 소음공해를 최소화시킬 수 있어 소음관련 민원발생을 크게 줄일 수 있으며, 특히 많은 폭약이 장약되는 터널공사의 소음감소에 적합하다.As described above, according to the method and apparatus for reducing blast noise according to the present invention, the blast wind pressure energy generated during the blasting work is sequentially exhausted in a plurality of stages by using mechanical kinetic energy and physical thermal energy to drastically reduce the noise emitted. Since it can reduce the noise pollution due to blasting, it can greatly reduce the occurrence of noise-related complaints, and it is especially suitable for the noise reduction of tunnel construction where a lot of explosives are charged.
더욱이, 최종 배출되는 발파풍압이 공해가 아닌 공기압 수준으로 전환됨으로써 야간작업도 가능하고, 공사기간단축 등의 경제적 효과를 얻을 수 있음은 물론 도심 인근에서의 터널공사도 무리 없이 진행할 수 있게 된다.Moreover, the final blast wind pressure is converted to the air pressure level rather than pollution, so that night work is possible, and economic effects such as shortening of the construction period can be obtained, and tunnel construction in the vicinity of the city can be performed without difficulty.
또한, 발파시 비산되는 암석파편도 확실하게 차단할 수 있음은 물론이고, 발파현장에서의 설치와 해체 뿐 아니라 파편에 의한 손상도 간편하게 수리할 수 있다.In addition, it is possible to reliably block rock fragments scattered at the time of blasting, as well as to install and dismantle at the blasting site, as well as to damage by debris can be easily repaired.
그러므로 본 발명은, 발파작업의 신뢰성과 공사 진행효율의 향상은 물론 안전성 확보와 공기단축 등에 크게 기여하는 매우 우수한 효과가 있다.Therefore, the present invention has a very excellent effect that greatly contributes to the improvement of reliability and construction efficiency, as well as to secure safety and blasting work.
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