KR101634119B1 - 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법 - Google Patents

Abstract

굴착터널 외주면의 일부를 절삭하고 굴착터널 내부에는 선대구경 천공을 실시하여 자유면을 확보한 상태에서 내부 발파를 시행하며, 이때, 상기 굴착터널 외주면의 부분 절삭은 보호물건이 있는 방향으로 와이어쏘 또는 워터젯과 같은 방법을 이용하여 일정한 각도만큼 선절삭을 실시함으로써 발파진동을 저감시킬 수 있고, 또한, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용함으로써 정밀하게 시공할 수 있고, 터널 시공시 발생하는 소음과 진동, 그리고 분진을 저감시킴으로써 친환경적이고 안전하게 터널을 시공할 수 있는, 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법이 제공된다.

Description

발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법 {TUNNEL EXCAVATION METHOD FOR KERFING OUTER SURFACE OF TUNNEL FOR DECREASING BLASTING VIBRATION}

본 발명은 터널 굴착공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 굴착터널의 발파에 의해 발생한 발파진동(Blasting Vibration)이 굴착터널의 근처에 존재하는 보호물에게 전파되는 것을 저감시킬 수 있도록 터널 외주면 일부를 절삭(Kerfing)하는 터널 굴착공법에 관한 것이다.

일반적으로, 터널을 굴착할 때 선정되는 터널 굴착공법은 굴착 대상부의 지질상태에 기초한 시공의 안전성, 경제성, 시공의 편이성 등을 종합적으로 검토하여 이루어진다. 예를 들면, 가장 선호하는 터널 굴착공법으로는 재래식의 터널 굴착공법과 함께 NATM(New Austrian Tunnel Method) 공법, TBM(Tunnel boring Machine) 공법 등이 있다.

이러한 NATM 공법은 재래식 터널 굴착공법에 비해서 월등한 경제성과 안정성이 입증되어 도심지 및 산악지역의 대부분 터널에 적용되고 있다. 재래식 터널 굴착공법이 철재 스틸 립(Steel Rib)과 콘크리트 라이닝(터널 내벽을 보호하는 콘크리트 보강벽체)을 주요한 지보재로 사용한다면, 이러한 NATM 공법은 지반 자체가 주요한 지보재로서, 숏크리트(Shotcrete), 록볼트(Rock Bolt)를 사용하여 굴착 표면을 강화시켜 암질이 연약한 부위에서도 효과적으로 공사를 수행할 수 있다. 이러한 NATM 공법은 지주를 세우지 않더라도 터널 주변의 지반 자체로 하여금 지주 역할을 하도록 하여 막대한 하중을 견디게 하므로, 토질과 지반의 영향에 관계없이 터널시공을 할 수 있다는 장점을 가진다.

그러나 이러한 NATM 공법은 발파에 의한 낙반사고나 주변 자연환경의 파괴 및 심각한 소음발생 등의 단점이 있고, 다량의 지보재가 요구되며, 발파장비, 지보재 등 다수의 장비가 요구되어 작은 단면을 가진 터널의 굴착에는 부적합하다는 단점이 있다.

또한, TBM(Tunnel boring Machine) 공법은 정상적인 화약장전에 의한 발파 작업이 불가능한 지역, 예를 들면, 해저터널, 지반이 약한 지역에서 터널을 시공하기 위해 주로 이용하는 방법이다. 이러한 TBM 공법은 TBM이라는 터널 굴착기계를 이용한 방식으로서, 무발파 및 무진동으로 전단면 굴착이 가능하다. 따라서 이러한 TBM 공법은 자산 변형을 최소화할 뿐 아니라 무발파 작업으로 안전하고 청결한 갱내 작업환경을 유지할 수 있다는 장점이 있다.

그러나 이러한 TBM 공법은 고가의 굴착기계 및 전문 기능공이 요구되는 공법으로서, 전술한 NATM 공법에 비해 경제적인 면에서 불리하다는 단점이 있다. 즉, 이러한 TBM 터널 시공방법의 경우, 터널의 암반이나 지반을 굴진하는 장비인 TBM 자체가 매우 고가이며, 이러한 장치를 운영하는데도 매우 큰 비용이 소요되기 때문에, 터널 시공비가 비싸다는 단점이 있다.

한편, 지반을 굴진하여 터널을 시공함에 있어서, 터널 시공면을 발파, 파쇄 등의 방법으로 제거할 때 발생하는 진동이나 충격이 지반에 전파되는 것을 저감시키기 위하여, 터널 굴착예정선의 외곽에 미리 완충부를 굴진하여 형성하는 방안이 개시되어 있다.

이와 관련된 선행 기술로서, 대한민국 등록특허번호 제10-1054380호에 "터널굴착공법"이라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.

도 1은 종래의 기술에 따른 터널 굴착공법의 동작흐름도이고, 도 2는 도 1에 도시된 터널 굴착공법에서 터널 굴착과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 기술에 따른 터널 굴착공법은, 계획된 굴착선을 따라 폐곡선 형태로 연속된 아치형 구멍을 천공하여 원지반(20)과 굴착대상지반(30) 사이에 아치형 소단면(10)을 형성시키는 1차 굴진단계를 수행한다(S10).

다음으로, 발파 또는 무진동 굴착장비, 예를 들면, 와이어쏘(Wire saw)와 같은 굴착장비를 이용하여 상기 아치형 소단면(10) 안쪽에 위치하는 굴착대상지반(30)을 추가적으로 굴착하여 기초터널(40)을 형성시키는 2차 굴진단계를 수행한다(S20).

다음으로, 2차 굴진단계를 통해 형성된 기초터널(40)의 굴착면을 따라 라이닝을 설치하여 굴착면에 따른 라이닝 구조체(60)를 형성한다(S30). 이때, 상기 라이닝 구조체(60)를 형성하기 전에 발파과정에서 발파 위치에 근접한 원지반의 붕락 또는 낙반 등의 안전사고에 대비할 수 있도록, 일정거리 후방으로 연장된 길이를 가지면서 상기 기초터널(40) 굴착면 형상에 대응하는 아치형 강재(50)를 설치할 수 있다. 이때, 상기 아치형 강재(50)에 커튼식 방음방진구(52)를 설치함으로써, 발파굴착 과정 중에 발생하는 소음 및 분진이 터널 밖으로 전파되거나 비산되는 것을 보다 저감시킬 수 있다.

다음으로, 상기 라이닝 구조체(60)와 기초터널(40)의 굴착면 사이의 공간으로 몰탈을 주입하여 암반면을 안정화시킨다(S40). 이러한 S10 내지 S40 단계를 순차적으로 반복수행하면서 계획된 터널을 단계적으로 굴착하여 터널을 굴착하게 된다.

하지만, 대한민국 등록특허 제10-1054380호의 경우, 완충부를 형성하는 구체적인 방안에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않고, 결국 기존의 일반적인 지반 굴착 방법, 즉, 천공기를 이용하거나 또는 발파 등을 이용하여 완충부를 형성할 수밖에 없다는 문제점이 있다.

또한, 천공기, 발파 등의 종래 기술에 의해 완충부를 형성하는 경우, 작업과정에서 큰 소음과 진동, 그리고 분진이 발생할 뿐만 아니라, 애초에 설계한 형상에 맞추어 완충부를 정밀하게 형성하는 것도 매우 어렵다는 단점이 있다.

한편, 도 3a 및 도 3b는 종래의 기술에 따른 터널 굴착공법에서 굴착터널의 발파에 의해 발파진동이 보호물에 전파되는 것을 나타내는 도면이다.

종래의 기술에 따른 터널 굴착공법에서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 굴착터널(70)의 상부 또는 근처에 보호물(80)이 존재할 수 있으며, 만일, 도 3b에 도시된 바와 같이, 굴착터널(70)을 형성하기 위해 발파할 경우 상기 보호물(80)에 발파진동이 전파될 수 있다는 문제점이 있다. 이에 따라 터널 시공시 발생하는 소음과 진동, 그리고 분진을 저감시킬 필요가 있다.

대한민국 등록특허번호 제10-1054380호(출원일: 2008년 11월 18일), 발명의 명칭: "터널굴착공법" 대한민국 등록특허번호 제10-1170011호(출원일: 2011년 3월 30일), 발명의 명칭: "터널시공장치 및 이를 이용한 급속 터널시공방법" 대한민국 등록특허번호 제10-997117호(출원일: 2008년 5월 9일), 발명의 명칭: "와이어쏘 선절삭 공법에 사용되는 굴착장치, 이를 이용한 와이어쏘 절삭시스템" 대한민국 등록특허번호 제10-1228138호(출원일: 2012년 8월 28일), 발명의 명칭: "압입체 두부에 장착되는 와이어 절삭장치" 대한민국 등록특허번호 제10-562121호(출원일: 2003년 8월 22일), 발명의 명칭: "비개착식 터널구조물 시공방법 및 그 터널 구조물" 일본 공개특허번호 제2006-123331호(공개일: 2006년 5월 18일), 발명의 명칭: "와이어쏘 절단 장치 및 와이어쏘 절단 방법 및 절단 장치 부착 자주 기계"

전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용하여 굴착터널 및 보호물 사이에 자유면(Free Surface)을 형성함으로써 굴착터널의 발파에 의해 발생한 발파진동(Blasting Vibration)이 굴착터널의 근처에 존재하는 보호물에게 전파되는 것을 저감시킬 수 있는, 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법을 제공하기 위한 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은, 터널의 굴착을 위한 발파시에 발생하는 발파진동을 저감시키기 위한 터널 굴착공법에 있어서, a) 발파진동으로부터 보호하기 위한 보호물이 있는 방향으로 굴착터널 외주면의 일부를 일정한 각도만큼 선절삭을 실시하는 단계; b) 상기 굴착터널 외주면의 일부로부터 상기 굴착터널 내부로 선대구경 천공을 실시하는 단계; c) 상기 선절삭 및 선대구경 천공에 따라 상기 굴착터널 및 상기 보호물 사이에 자유면을 확보하는 단계; 및 d) 상기 자유면을 확보한 상태에서 상기 굴착터널 내부에서 발파를 시행하는 단계를 포함하되, 상기 d) 단계에서 굴착터널 내부를 발파할 경우, 상기 자유면은 상기 발파진동이 상기 보호물로 전파되지 않도록 저감시키는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 a) 단계에서 와이어쏘 또는 워터젯을 이용하여 상기 굴착터널 외주면의 일부를 선절삭하여 터널 외주면 선절삭부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계를 수행하기 전에 상기 발파시 발생하는 진동에너지가 상기 굴착터널의 주변으로 전파되는 것을 최소화하기 위하여 상기 굴착터널의 내부를 선절삭하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 굴착터널의 내부를 선절삭할 때 발파진동 전파가 억제되도록 상기 굴착터널의 내부를 사각형으로 절삭하여 터널 내부 선절삭부를 형성하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 b) 단계에서 터널 시공예정선 외곽 또는 터널 시공면에 적어도 2개 이상의 진입공을 천공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용하여 굴착터널 및 보호물 사이에 자유면(Free Surface)을 형성함으로써 굴착터널의 발파에 의해 발생한 발파진동(Blasting Vibration)이 굴착터널의 근처에 존재하는 보호물에게 전파되는 것을 저감시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용함으로써 정밀하게 시공할 수 있고, 터널 시공시 발생하는 소음과 진동, 그리고 분진을 저감시킴으로써 친환경적이고 안전하게 터널을 시공할 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 터널 굴착공법의 동작흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시된 터널 굴착공법에서 터널 굴착과정을 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 종래의 기술에 따른 터널 굴착공법에서 굴착터널의 발파에 의해 발파진동이 보호물에 전파되는 것을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법의 동작흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 의해 발파진동이 저감되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘를 예시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에서 터널 시공면을 터널 길이방향으로 바라본 정면도이다.
도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘의 선절삭 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에서 터널 외주면 일부를 다양하게 선절삭하는 것을 예시하는 도면들이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

[발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법의 동작흐름도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 의해 발파진동이 저감되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은, 터널의 굴착을 위한 발파시에 발생하는 발파진동(Blasting Vibration)을 저감시키기 위한 터널 굴착공법으로서, 먼저, 발파진동으로부터 보호하기 위한 보호물(300)이 있는 방향으로 굴착터널(200) 외주면의 일부를 일정한 각도만큼 선절삭(Linear Kerfing)을 실시한다(S110). 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어쏘(Wire Saw: 100) 또는 워터젯(Water Jet)을 이용하여 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부를 선절삭하여 터널 외주면 선절삭부(220)를 형성한다.

다음으로, 상기 발파시 발생하는 진동에너지가 상기 굴착터널(200)의 주변으로 전파되는 것을 최소화하기 위하여 상기 굴착터널(200)의 내부를 선절삭한다(S120). 여기서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 굴착터널(200)의 내부를 선절삭할 때 발파진동 전파가 억제되도록 상기 굴착터널(200)의 내부를, 예를 들면, 사각형으로 선절삭하여 터널 내부 선절삭부(230)를 형성할 수 있다.

다음으로, 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부로부터 상기 굴착터널(200) 내부로 선대구경(Pre Large Hale) 천공을 실시한다(S130). 이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 터널 시공예정선 외곽 또는 터널 시공면에 적어도 2개 이상의 진입공(210)을 천공할 수 있다.

다음으로, 상기 선절삭 및 선대구경 천공에 따라 상기 굴착터널(200) 및 상기 보호물(300) 사이에 자유면(Free Surface)을 확보한다(S140).

다음으로, 상기 자유면을 확보한 상태에서 상기 굴착터널(200) 내부에서 발파(Blasting)를 시행한다(S150). 이에 따라 상기 굴착터널(200) 내부를 발파할 경우, 상기 자유면은 상기 발파진동이 상기 보호물(300)로 전파되지 않도록 저감시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은, 굴착터널(200) 외주면의 일부를 절삭하고 굴착터널(200) 내부에는 선대구경 천공을 실시하여 자유면을 확보한 상태에서 내부 발파를 시행하며, 이때, 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부를 보호물건(300)이 있는 방향으로 와이어쏘 또는 워터젯과 같은 방법을 이용하여 일정한 각도만큼 선절삭을 실시함으로써 발파진동을 저감시킬 수 있다.

다시 말하면, 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은, 터널 시공면의 발파 작업시 진동 및 충격이 전파되지 않도록 하는 완충부를 터널 시공면에 형성함에 있어서, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용함으로써 완충부를 계획한 형태에 맞추어 정밀하게 시공할 수 있게 함과 동시에, 터널 시공시 발생하는 소음과 진동, 그리고 분진을 저감시킴으로써 친환경적이고 안전한 터널 시공이 이루어지도록 하는 터널 굴착공법이다.

한편, 와이어쏘(Wire saw)는 채석장이나 건축현장 등에서 석재, 콘크리트 등을 깨끗하게 절단하기 위한 용도로 이용되며, 절단을 위한 다수의 비드가 와이어에 결합한 구성을 취하며, 구동 풀리(Pulley) 등에 의해 와이어를 당김으로써 절단 작업을 수행한다.

본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은 굴착터널을 형성하기 위한 굴착공사의 수행 전에, 그 굴착영역의 경계면에 이와 같은 와이어쏘 또는 워터젯을 이용하여 선절삭 공법을 선행하는 경우, 미리 절삭된 경계면 내부를 단지 굴착하기만 하면 되므로, 대단히 용이하게 굴착공사를 수행할 수 있다. 또한, 굴착영역의 경계면에 암반층이 존재하는 경우, 종래에는 암반의 파쇄를 위해 브레이커 작업 등이 필요하고, 이로 인하여 진동, 소음의 문제가 야기되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 와이어쏘 또는 워터젯을 이용하여 선절삭 공법을 적용하는 경우, 미리 암반에 대한 선절삭이 이루어진 상태에서 굴착공사를 수행하면 되므로, 진동 및 소음 문제를 해소할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘를 예시하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에서 터널 시공면을 터널 길이방향으로 바라본 정면도이며, 도 8a 내지 도 8d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘의 선절삭 과정을 설명하기 위한 도면들이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘 절단장치(100)에 대해 설명한다.

도 6에는 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 이용되는 와이어쏘 절단장치(100)가 터널 시공면으로 접근하는 상태를 보여주는 개략적인 사시도가 도시되어 있다.

본 발명에서 와이어쏘 절단장치(100)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 서로 평행한 상태로 전방을 향하여 길게 뻗어 있고 전방 단부에는 풀리(160)가 각각 구비되어 있는 한 쌍의 진입 아암(arm: 110)과, 상기 한 쌍의 진입 아암(110)의 전방 단부 사이에서 상기 풀리(160)에 걸쳐서 진입 아암(110)을 가로질러 배치되며 진입 아암(110) 사이에서의 직선 운동을 통해 대상물을 절단하는 와이어쏘(120)를 포함하여 구성된다.

상기 진입 아암(110)의 후방으로는 메인 휠(Main wheel: 130)이 구비되어 있으며, 와이어쏘(120)는 폐합된 선을 이루어서 상기 메인 휠(130)과 상기 한 쌍의 진입 아암(110) 각각의 풀리(160)에 감겨 있다. 따라서 메인 휠(130)이 회전함에 따라 한 쌍의 진입 아암(110) 전방 단부에 구비된 풀리(160) 사이에서 와이어쏘(120)가 직선 운동하게 된다.

또한, 상기 메인 휠(130)은 이동레일(140)을 따라 전방 또는 후방으로 이동할 수 있도록 구성될 수 있다. 즉, 메인 휠(130)이 이동레일(140)을 따라 후방으로. 즉, 진입 아암(110)과 멀어지는 방향으로 이동할 수 있고, 이와 반대로 진입 아암(110)을 향하여 전방으로 이동레일(140)을 따라 이동할 수도 있다. 물론, 메인 휠(130)이 이동하지 않고 그 위치를 고수할 수도 있다. 이러한 진입 아암(110), 와이어쏘(120), 메인 휠(130) 및 이동레일(140)은 이동식 대차(150) 상에 탑재될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에서, 터널 시공예정선의 외곽 내지 터널 시공면 내에서 미리 설계해놓은 위치에 진입공을 형성하고, 전술한 와이어쏘 절단장치(100)를 이용하여 2개의 진입공 사이를 와이어쏘(120)로 절단하여 구간 완충부를 형성하게 된다.

도 7은 각각 터널 시공면을 터널 길이방향으로 바라본 정면도가 도시되어 있는데, 도면에서 일점쇄선은 터널 시공예정선을 의미하며, 상대적으로 굵은 직선으로 도시된 것은 진입공 사이에서 와이어쏘에 의해 형성된 구간 완충부를 의미한다. 또한, 도 8a 내지 도 8d는 도 6에 도시된 B-B 라인을 절개선으로 하는 개략적인 단면도로서, 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 따라 터널이 굴진되는 상태를 단면 형태로 나타낸다.

한편, 도 9a 내지 도 9d는 각각 본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에서 터널 외주면 일부를 다양하게 선절삭하는 것을 예시하는 도면들이다.

본 발명의 실시예에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법은, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 굴착터널(200) 외주면의 일부를 절삭하고 굴착터널(200) 내부에는 선대구경 천공을 실시하여 자유면을 확보한 상태에서 내부 발파를 시행하며, 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부를 보호물건(300)이 있는 방향으로 와이어쏘 또는 워터젯과 같은 방법을 이용하여 일정한 각도만큼 선절삭을 실시함으로써 발파진동을 저감시킬 수 있다. 또한, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 굴착터널(200)의 내부를 선절삭할 때 발파진동 전파가 억제되도록 상기 굴착터널(200)의 내부를, 예를 들면, 사각형으로 선절삭하여 터널 내부 선절삭부(230)를 형성할 수도 있다.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, 굴착터널 외주면의 일부를 절삭하고 굴착터널 내부에는 선대구경 천공을 실시하여 자유면을 확보한 상태에서 내부 발파를 시행하며, 이때, 상기 굴착터널 외주면의 부분 절삭은 보호물건이 있는 방향으로 와이어쏘 또는 워터젯과 같은 방법을 이용하여 일정한 각도만큼 선절삭을 실시함으로써 발파진동을 저감시킬 수 있다. 또한, 와이어쏘 또는 워터젯을 이용함으로써 정밀하게 시공할 수 있고, 터널 시공시 발생하는 소음과 진동, 그리고 분진을 저감시킴으로써 친환경적이고 안전하게 터널을 시공할 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100: 와이어쏘 절삭장치
110: 진입 아암
120: 와이어쏘
130: 메인 휠
140: 이동 레일
150: 이동식 대차
160: 풀리
200: 굴착 터널
210, 210a~210f: 진입공
220: 터널 외주면 선절삭부
230: 터널 내부 선절삭부
300: 보호물

Claims (6)

1. 터널의 굴착을 위한 발파시에 발생하는 발파진동(Blasting Vibration)을 저감시키기 위한 터널 굴착공법에 있어서,
   a) 발파진동으로부터 보호하기 위한 보호물(300)이 있는 방향으로 굴착터널(200) 외주면의 일부를 일정한 각도만큼 선절삭(Linear Kerfing)을 실시하는 단계;
   b) 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부로부터 상기 굴착터널(200) 내부로 선대구경(Pre Large Hale) 천공을 실시하는 단계;
   c) 상기 선절삭 및 선대구경 천공에 따라 상기 굴착터널(200) 및 상기 보호물(300) 사이에 자유면(Free Surface)을 확보하는 단계; 및
   d) 상기 자유면을 확보한 상태에서 상기 굴착터널(200) 내부에서 발파(Blasting)를 시행하는 단계
   를 포함하되,
   상기 a) 단계에서 와이어쏘(Wire Saw: 100) 또는 워터젯(Water Jet)을 이용하여 상기 굴착터널(200) 외주면의 일부를 선절삭하여 터널 외주면 선절삭부(220)를 형성하며,
   상기 b) 단계에서 터널 시공예정선 외곽 또는 터널 시공면에 적어도 2개 이상의 진입공(210, 210a~210f)을 천공하여, 각 진입공 사이를 절단하여 구간 완충부를 형성하며,
   상기 d) 단계에서 굴착터널(200) 내부를 발파할 경우, 상기 자유면은 상기 발파진동이 상기 보호물(300)로 전파되지 않도록 저감시키는 것을 특징으로 하는 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 b) 단계를 수행하기 전에 상기 발파시 발생하는 진동에너지가 상기 굴착터널(200)의 주변으로 전파되는 것을 최소화하기 위하여 상기 굴착터널(200)의 내부를 선절삭하는 것을 특징으로 하는 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 굴착터널(200)의 내부를 선절삭할 때 발파진동 전파가 억제되도록 상기 굴착터널(200)의 내부를 사각형으로 절삭하여 터널 내부 선절삭부(230)를 형성하는 것을 특징으로 하는 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법.
5. 삭제
6. 제1항, 제3항, 제4항 중 어느 한 항에 따른 발파진동 저감을 위해 터널 외주면 일부를 절삭하는 터널 굴착공법에 의해 시공된 터널.

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