KR101803277B1 - 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법에 관한 것으로서, 특히 터널 등을 굴착할 때 발파에 의해 발생되는 발파진동이 보호대상물에 전파되는 것을 최소화시킬 수 있는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법에 관한 것이다.
본 발명의 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법은, 화약이 삽입된 장약공과 보호대상물 사이에서 암벽을 선절삭(線切削)하여 이격부를 형성하는 선절삭단계와; 상기 이격부의 내부에 매트를 삽입하는 매트삽입단계와; 상기 장약공에 삽입된 화약을 이용하여 암벽을 발파하는 발파단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 발파단계에서 발생된 발파진동은 상기 이격부 및 매트에 의해 저감되는 것을 특징으로 한다.

Description

발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법 { EXCAVATION METHOD FOR DECREASING BLASTING VIBRATION }

본 발명은 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법에 관한 것으로서, 특히 터널, 지하 등을 굴착할 때 발파에 의해 발생되는 발파진동이 보호대상물에 전파되는 것을 최소화시킬 수 있는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법에 관한 것이다.

일반적으로, 산악지역을 관통하는 도로, 철로 또는 도심지 지하철을 건설하기 위하여 터널을 굴착하고 있으며, 산악지역 및 도심지 지하공간은 통상 여러 종류의 암류로 구성된 연암층과 경암층의 지질구조를 가지고 있다.

이와 같이 터널을 굴착할 때 발파에 의한 굴착이 기계굴착에 비하여 비용이 저렴하고 굴착속도가 빠르기 때문에 널리 사용되고 있다.

그러나, 이러한 발파에 의한 터널 굴착은 대부분 화약을 사용하기 때문에 발파에 의한 소음과 진동에 의하여 터널이 굴착되는 주변환경에 예기치 못한 피해가 발생될 수 있다.

따라서, 발파의 효율성을 높이기 위하여는 1회로 발파당 굴진장을 증대시켜야 하는 반면, 발파에 의한 지반진동, 소음, 폭풍압 및 분진발생 등의 발파 피해를 저감시켜야만 한다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 터널의 심발부에서 심빼기를 하는 터널발파 공법이 이용되고 있다.

터널 시공시 암벽에서 심빼기 즉 암석블럭을 절삭하여 분리하는 기술과 관련하여, 최근에는 대한민국 공개특허 제10-2015-0139232호, 등록특허 제10-1508205호 등에 나타나 있는 바와 같이 와이어 쏘를 이용한 방법 및 장치가 개발되고 있다.

또한 등록특허 제10-16934119호에는 발파진동 저감을 위한 굴착공법이 나타나 있다.

이러한 선행기술에는 발파공과 보호대상물 사이에 구간완충부를 형성하여, 발파진동이 구간완충부에서 저감되도록 함으로써, 보호대상물에 전달되는 것을 저감시키도록 하였다.

그러나, 위와 같이 빈공간 즉 구간완충부만으로는 보호대상물에 전파되는 발파진동을 효과적으로 저감시키는데 한계가 있었다.

등록특허 제10-16934119호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 암벽을 와이어쏘에 의해 절삭한 후 그 빈공간에 매트를 삽입하여 발파진동이 보호대상물(건물 등)에 전달되는 것을 효과적으로 저감시킬 수 있는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법은, 화약이 삽입된 장약공과 보호대상물 사이에서 암벽을 선절삭(線切削)하여 이격부를 형성하는 선절삭단계와; 상기 이격부의 내부에 매트를 삽입하는 매트삽입단계와; 상기 장약공에 삽입된 화약을 이용하여 암벽을 발파하는 발파단계;를 포함하여 이루어지되, 상기 발파단계에서 발생된 발파진동은 상기 이격부 및 매트에 의해 저감되는 것을 특징으로 한다.

상기 매트는 탄성을 갖는 재질로 이루어진다.

상기 매트는 다공성 재질로 이루어진다.

상기 선절삭단계는, 상기 암벽에 다수개의 진입홀을 형성한 후, 와이어쏘를 이용하여 상기 진입홀 사이를 절삭하여 상기 이격부를 형성한다.

상기 선절삭단계에서는, 3개 이상의 진입홀에 의해 형성되는 다각형의 암벽을 절삭하여 상기 이격부를 형성한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

와이어쏘에 의해 형성된 이격부에 매트를 삽입함으로써, 종래에 빈공간으로 이루어진 이격부만으로 된 것보다 발파진동이 보호대상물으로 전파되는 것을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 이격부의 폭을 보다 넓게 형성함으로써 두께가 두꺼운 매트를 상기 이격부에 삽입하여 발파진동이 보호대상물으로 전파되는 것을 최소화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 굴착공법의 순서도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 굴착공법에 의해 선절삭단계를 마친 상태의 정면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 굴착공법에 의해 매트삽입단계를 마친 상태의 정면도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 굴착공법에 의해 발파단계를 수행하는 상태의 정면도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 굴착공법에 의해 이격부를 형성하는 과정을 도시한 과정도.

본 발명의 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법은 도 1에 도시된 바와 같이, 선절삭단계(S1)와, 매트삽입단계(S2)와, 발파단계(S3)를 포함하여 이루어진다.

상기 선절삭단계(S1)는 화약이 삽입된 장약공(20)과 보호대상물(60) 사이에서 암벽을 선절삭(線切削, Linear Cutting)하여 이격부(30)를 형성하는 단계이다.

보다 구체적으로, 상기 선절삭단계(S1)는 상기 암벽에 다수개의 진입홀(10)을 형성한 후, 와이어쏘(70)를 이용하여 상기 진입홀(10) 사이를 직선으로 절삭하여 상기 이격부(30)를 형성한다.

이때 상기 이격부(30)는 상기 와이어쏘(70)에 의해 형성된 빈공간을 의미한다.
상기 이격부(30)는 상기 장약공(20)과 보호대상물(60) 사이에서 빈공간을 갖는 홈 형상으로 상기 암벽에 형성된다.
그리고, 상기 장약공(20) 및 이격부(30), 상기 보호대상물(60) 및 이격부(30)는 상호 이격된다.

그리고, 상기 선절삭단계(S1)에서는 터널굴착예정선(L)의 중심부 쪽에 육면체형상의 중심홈(40)을 형성하여, 상기 이격부(30)와 더불어 자유면이 형성되도록 한다.

이때, 상기 장약공(20), 이격부(30) 및 중심홈(40)은 그 형성순서에 차이가 있어도 상관없다.

위와 같은 상기 이격부(30)는 서로 연속적으로 형성되어 대략 터널굴착예정선(L)과 비슷한 형상으로 갖도록 하고, 상기 이격부(30)는 상기 터널굴착예정선(L)보다 바깥쪽에 형성되도록 한다.

상기 매트삽입단계(S2)는 상기 이격부(30)의 내부에 매트(50)를 삽입하는 단계이다.

상기 매트(50)는 탄성을 갖는 재질 및/또는 다공성 재질로 이루어진다.

상기 매트(50)는 고무, 스폰지, 스티로폼, 합성수지패널 등 종래의 공지된 다양한 방음 또는 방진매트(50)로 이루질 수 있다.
상기 매트(50)는 상기 암벽을 통해 상기 장약공(20) 및 보호대상물(60)과 이격되어 빈공간을 갖는 상기 이격부(30)에 삽입 배치된다.

상기 발파단계(S3)는 상기 장약공(20)에 삽입된 화약을 이용하여 암벽을 발파하는 단계이다.

상기 발파단계(S3)에서 발생된 발파진동은 상기 이격부(30) 및 매트(50)에 의해 저감되게 되고, 이는 곧 발파진동이 보호대상물(60)로 전파되는 것을 최소화시킬 수 있다는 것을 의미한다.

위와 같이 상기 와이어쏘(70)에 의해 형성된 상기 이격부(30)에 상기 매트(50)를 삽입함으로써, 종래에 빈공간으로 이루어진 이격부(30)만으로 된 것보다 발파진동이 보호대상물(60)으로 전파되는 것을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 상기 선절삭단계(S1)에서는 3개 이상의 진입홀(10)에 의해 형성되는 다각형의 암벽을 절삭하여 상기 이격부(30)를 형성하도록 할 수도 있다.

이는 상기 와이어쏘(70)의 절삭에 의해 형성된 이격부(30)의 경우에는 그 폭이 작아 삽입할 수 있는 매트(50)의 두께가 한정적이다.

이를 해결하기 위해 상기 이격부(30)의 폭을 크게 형성함으로써 두꺼운 매트(50)를 삽입하여 발파진동을 보다 효과적으로 저감시킬 수 있다.

위와 같이 상기 이격부(30)의 폭을 크게 형성하는 방법은 도 5에 도시되어 있다.

우선 도 5(a)에 도시된 바와 같이 3개 이상의 진입홀(10)을 형성한다.

그리고 도 5(b)에 도시된 바와 같이 상호 이격된 진입홀(10) 사이를 직선형상으로 절삭한다.

상호 이격된 상기 진입홀들이 서로 연결되도록 3개 이상의 상기 진입홀(10)을 연결하여 절삭하게 되면, 도 5(c)에 도시된 바와 같이 절삭라인(35)에 의해 폐루프 형상을 갖는 다각형의 절삭라인(35)을 형성하게 된다.

그 후 도 5(d)에 도시된 바와 같이 상기 폐루프 형상의 절삭라인(35)의 안쪽에 존재하는 암석블럭의 뒷면을 와이어쏘(70)로 절삭한다.

암석블럭의 뒷면이 와이어쏘(70)에 의해 절삭되면 도 5(e)에 도시된 바와 같이 상기 암석블럭에 존재하던 빈공간은 절삭홈(S)이 된다.

위와 같은 과정을 반복하게 되면 도 5(f)에 도시된 바와 같이 상기 절삭홈(S)은 상호 연통 연결되어 상기 절삭라인(35)보다 폭이 넓은 이격부(30)를 형성할 수 있게 된다.

본 실시예의 도면에서는 상기 절삭라인(35)을 삼각형상으로 절삭하였으나, 삼각형상 이외의 다양한 다각형상으로 절삭할 수 있다.

이와 같이 상기 이격부(30)의 폭이 넓게 형성되게 되면, 도 5(g)에 도시된 바와 같이 두께가 두꺼운 매트(50)를 상기 이격부(30)에 삽입하여, 발파진동이 보호대상물(60)로 전파되는 것을 최소화시킬 수 있다.

본 실시예에서는 터널의 굴착을 일예로 설명하였지만, 터널 뿐만 아니라 지하를 굴착할 경우에도 본 원발명을 적용하여 발파진동의 저감시킬 수 있다.

본 발명인 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법은 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

S1 : 선절삭단계, S2 : 매트삽입단계, S3 : 발파단계,
10 : 진입홀, 20 : 장약공, 30 : 이격부, 35 : 절삭라인, 40 : 중심홈, 50 : 매트, 60 : 보호대상물,
70 : 와이어쏘,
L : 터널굴착예정선, S : 절삭홈.

Claims (5)

1. 화약이 삽입된 장약공과 보호대상물 사이에서 암벽에 다수개의 진입홀을 형성한 후 와이어쏘를 이용하여 상기 진입홀 사이를 선절삭(線切削)하여 이격부를 형성하는 선절삭단계와;
   상기 이격부의 내부에 매트를 삽입하는 매트삽입단계와;
   상기 장약공에 삽입된 화약을 이용하여 암벽을 발파하는 발파단계;를 포함하여 이루어지되,
   상기 이격부는 상기 장약공과 보호대상물 사이에서 빈공간을 갖는 홈 형상으로 터널굴착예정선보다 바깥쪽에서 상기 암벽에 형성되며,
   상기 선절삭단계에서는,
   상기 암벽에 3개 이상의 진입홀을 형성하고, 상호 이격된 상기 진입홀들이 서로 연결되도록 상기 진입홀 사이를 직선형상으로 절삭하여 폐루프 형상을 갖는 다각형상의 절삭라인을 형성하며, 상기 폐루프 형상의 절삭라인의 안쪽에 존재하는 암석블럭의 뒷면을 와이어쏘로 절삭하고, 암석블럭의 뒷면이 상기 와이어쏘에 의해 절삭되면 상기 암석블럭에 존재하는 빈공간은 절삭홈이 되며, 이러한 과정을 반복하여 상기 절삭홈이 상호 연결됨으로써 상기 절삭라인보다 폭이 넓은 상기 이격부를 형성하고,
   상기 장약공 및 이격부, 상기 보호대상물 및 이격부는 상호 이격되며,
   상기 매트는 상기 암벽을 통해 상기 장약공 및 보호대상물과 이격되어 빈공간을 갖는 상기 이격부에 삽입 배치되고,
   상기 발파단계에서 발생된 발파진동은 상기 이격부 및 매트에 의해 저감되는 것을 특징으로 하는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법.
2. 청구항1에 있어서,
   상기 매트는 탄성을 갖는 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법.
3. 청구항1에 있어서,
   상기 매트는 다공성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 발파진동을 저감시키기 위한 굴착공법.
   
   
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