KR101924982B1 - 하이브리드 굴착공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소음의 발생을 최소화하면서 신속하게 굴착할 수 있는 하이브리드 굴착공법에 관한 것으로, 발생 가능한 소음 및 진동 내에서 발파 가능한 면적을 계산하고, 무진동 암반파쇄 후 발파 암반파쇄를 진행하기 때문에, 발생되는 소음을 최소화하면서 굴착공사를 신속하게 진행할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 하이브리드 굴착공법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소음의 발생을 최소화하면서 신속하게 굴착할 수 있는 하이브리드 굴착공법에 관한 것이다.
일반적으로 산악지형 및 도심지 등에 개설되는 도로공사, 터널 시공 등의 각종 토목 공사에서 여러 가지 형태의 암반 등이 돌출되어 작업의 장애 요인으로 작용하는 경우가 빈번하게 발생된다. 따라서 이러한 암반 등을 제거하기 위하여 다양한 암반 파쇄 방법이 사용되어 왔으며, 이러한 방법으로는 크롤러 드릴 등을 이용하여 암반 상에 다수의 삽입공을 형성하고, 이들 삽입공에 폭발물을 삽입하여 발파하는 방법과 또는 별도의 브레이커를 이용하여 암반의 일부를 계속적으로 타격하여 파쇄하는 방법 등이 사용되어 왔다.
그러나 상술한 폭발물을 이용한 방법 또는 브레이커를 이용한 타격 방법 등은 작업 장소뿐 아니라 주위 환경에 상당한 소음과 진동을 유발하고, 그 여파로 인하여 주변의 건축물 또는 암벽 등에 균열이 발생하거나 붕괴를 초래하였으며, 또한 이에 따른 민원 발생도 끊이지 않는 등의 문제점이 있어 왔다.
최근에는 소음 및 진동의 저감 효과가 탁월한 무진동 암반 파쇄기를 이용한 공법이 점점 확산되고 있고, 이와 같은 무진동 암반 파쇄기를 이용한 암반 굴착 작업을 개략하면 다음과 같다.
먼저 종래의 일반적인 천공장비를 이용하여 파쇄하고자 하는 암반면에 삽입공을 천공하고, 상기 삽입공에 무진동 암반 파쇄기의 파쇄날을 삽입한 후, 상기 무진동 암반 파쇄기를 작동시켜 암반을 파쇄한다. 다음으로는 붐대에 브레이커를 장착한 포크레인 등의 건설 중기가 진입하여 파쇄된 암반을 재파쇄한다. 이렇게 재파쇄된 암반은 상기 브레이커를 버켓으로 교체 장착한 건설장비에 의해, 또는 버켓을 붐대에 장착한 별도의 건설 중기에 의해 집토되고 후방에 대기하고 있는 덤프트럭에 적재되어 반출되게 된다. 상기와 같은 일련의 작업을 연속적으로 수행함으로써 암반 굴착 작업이 이루어진다.
그런데 종래의 굴착공법은 무진동 암반파쇄 공법을 사용하는 경우 소음의 발생은 최소화시킬 수 있으나, 공사 시간이 길어지는 문제점이 있고, 발파공법을 통해 암반을 파쇄시키는 경우 공사 시간은 짧아지나 대량의 소음이 발생되는 문제점이 있었다.
본 발명은 소음의 발생을 최소화하면서 신속하게 굴착할 수 있는 하이브리드 굴착공법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 일측면은 지상의 사람이 굴착위치에서 발생된 소음을 인지할 때, 상기 지상의 사람에게 허용 가능한 소음값에 따라 굴착위치에서의 발생가능 소음값 및 진동값을 계산하는 단계(S10)와, 상기 계산된 발생가능 소음값 및 진동값에 따라 발파 암반파쇄 가능면적 및 무진동 암반파쇄면적을 계산하는 단계(S20)와, 상기 계산된 발파 암반파쇄 가능면적에 따른 발파 위치를 선정하는 단계(S30)와, 상기 계산된 무진동 암반파쇄면적에 따른 무진동 암반파쇄 위치를 선정하는 단계(S40)와, 상기 선정된 무진동 암반파쇄 위치를 굴착하는 단계(S50)와, 상기 무진동 암반파쇄 후 발파를 통해 발파 암반파쇄를 진행하는 단계(S60)를 포함하는 하이브리드 굴착공법을 제공한다.
본 발명에 따른 하이브리드 굴착공법은 발생 가능한 소음 및 진동 내에서 발파 가능한 면적을 계산하고, 무진동 암반파쇄 후 발파 암반파쇄를 진행하기 때문에, 발생되는 소음을 최소화하면서 굴착공사를 신속하게 진행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 하이브리드 굴착공법은 무진동 암반파쇄 영역 및 발파 암반파쇄 영역의 배치 위치에 따라 발생된 소음 및 진동을 효과적으로 저감시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 순서도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 1 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 2 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 3 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 4 예시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 1 예시도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 2 예시도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 3 예시도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 4 예시도
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참고로 본 발명의 구체적인 내용을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 1 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 2 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 3 예시도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법의 굴착단면이 도시된 제 4 예시도이다.
도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법은 지상의 사람이 굴착위치에서 발생된 소음을 인지할 때, 상기 지상의 사람에게 허용 가능한 소음값에 따라 굴착위치에서의 발생가능 소음값 및 진동값을 계산하는 단계(S10)와, 상기 계산된 발생가능 소음값 및 진동값에 따라 발파 암반파쇄 가능면적 및 무진동 암반파쇄면적을 계산하는 단계(S20)와, 상기 계산된 발파 암반파쇄 가능면적에 따른 발파 위치를 선정하는 단계(S30)와, 상기 계산된 무진동 암반파쇄면적에 따른 무진동 암반파쇄 위치를 선정하는 단계(S40)와, 상기 선정된 무진동 암반파쇄 위치를 굴착하는 단계(S50)와, 상기 무진동 암반파쇄 후 발파를 통해 발파 암반파쇄를 진행하는 단계(S60)를 포함한다.
상기 S10 단계는 굴착위치에서 발생 가능한 소음 및 진동의 크기를 계산하는 단계로서, 지상과 굴착위치가 멀 경우 발생 가능한 소음값이 크고, 지상과 굴착위치가 가까울 경우 발생 가능한 소음값이 작게 되는데, 굴착위치와 지상과의 거리 , 시간, 인구밀집도를 고려하여 굴착위치에서 발생 가능한 진동값 및 소음값을 계산한다.
상기 S20 단계에서는 상기 소음값 및 진동값에 따라 발파가 가능한 면적을 계산하게 된다. 즉, 무진동 암반파쇄는 진동 및 소음의 발생이 최소화되나 공사 시간이 길어지기 때문에 발생 가능한 소음값 및 진동값 내에서 발파 가능한 최대 면적을 계산한 후, 나머지 부분에 대해 무진동 암반파쇄를 진행한다.
상기 S30 단계 및 S40 단계에서는 상기 계산된 소음값 및 진동값에 따라 무진동 암반파쇄위치 및 발파위치를 선정한다.
여기서 상기 무진동 암반파쇄위치를 선정한 후 발파위치를 선정하여도 되고, 발파위치를 선정한 후 무진동 암반파쇄위치를 선정하여도 무방하며, 이는 작업현장의 상황을 고려하여 결정된다.
상기 S50은 상기 S30에서 선정된 위치에서 무진동 암반파쇄로 진행하고, 상기 S60은 상기 S40에서 선정된 위치에서 발파 암반파쇄를 진행한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 하이브리드 굴착공법은 발생 가능한 소음값 및 진동값 내에서 발파 가능한 최대면적을 계산하고, 상기 최대 면적에 따른 발파 위치를 선정함으로서 허용 소음값 및 진동값 내에서 신속하게 굴착을 진행할 수 있는 효과가 있고, 이를 통해 공사시간 감축 및 비용을 대폭 절감시키는 효과가 있다.
도 2 내지 도 5는 본 실시예에 따른 굴착단면의 예시들이다.
도 2를 참조하면, 굴착되는 터널의 내측에 무진동 암반파쇄 영역이 배치되고, 상기 무진동 암반파쇄 영역의 외측에 발파 암반파쇄 영역이 배치되며, 상기 무진동 암반파쇄 영역은 굴착되는 터널면의 중심에 위치된다.
그래서 상기 무진동 암반파쇄를 통해 터널의 중심부를 굴착한 후, 발파 암반파쇄를 통해 터널의 외측을 굴착시키게 된다.
도 3은 도 2와 유사하나, 무진동 암반파쇄 영역이 터널의 단면을 축소한 형상으로 형성된다. 이 경우 발파되는 발파 암반파쇄 영역이 폭을 일정하게 형성시킬 수 있어서 발생되는 소음 및 진동을 일정하게 발생시킬 수 있다.
도 4는 굴착되는 터널의 내측면에 다수개의 무진동 암반파쇄 영역을 형성시키고, 상기 무진동 암반파쇄 영역 사이 및 외측을 발파 암반파쇄를 통해 굴착하게 된다. 이 경우 상기 무진동 암반파쇄 영역 사이에서 발파된 부분은 터널 외부로 소음 및 진동이 전달되는 것을 감소된다.
즉, 터널 외측면에서 발파가 이루어지는 경우 발생된 소음 및 진동이 터널의 외벽을 타고 이동되지만, 무진동 암반파쇄 영역 사이에서 발파가 이루어지는 경우 발생된 진동 및 소음이 무진동 암반파쇄 영역에 의해 감쇄되어 터널 외부로 진동 및 소음이 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.
도 5는 굴착되는 터널단면의 가장자리에 무진동 암반파쇄 영역을 배치시키고, 굴착되는 터널단면의 내측에 발파 암반파쇄 영역을 배치시킨다.
이 경우, 굴착되는 터널 단면의 가장자리를 무진동 암반파쇄를 통해 굴착하여 발파 암반파쇄 영역과 터널의 외측을 격리시킨 후, 발파를 진행하여 발파 암반파쇄 영역에서 발생된 소음 및 진동이 터널 외부로 전달되는 것을 최소화시킬 수 있다.
또한 도시되진 않았으나 상기 도 5와 같은 방식으로 터널의 가장자리에서 내측으로 무진동 암반파쇄 및 발파 암반파쇄를 교대로 진행하면서 터널 단면을 굴착하여도 무방하다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (1)
- 지상의 사람이 굴착위치에서 발생된 소음을 인지할 때, 상기 지상의 사람에게 허용 가능한 소음값에 따라 굴착위치에서의 발생가능 소음값 및 진동값을 계산하는 단계(S10)와,
상기 계산된 발생가능 소음값 및 진동값에 따라 발파 암반파쇄 가능면적 및 무진동 암반파쇄면적을 계산하되, 발파 암반파쇄 가능면적이 최대가 되도록 하는 단계(S20)와,
상기 계산된 발파 암반파쇄 가능면적에 따른 발파 위치를 선정하는 단계(S30)와,
상기 계산된 무진동 암반파쇄면적에 따른 무진동 암반파쇄 위치를 선정하되, 무진동 암반파쇄를 통해 후속 진행되는 발파 암반파쇄 영역의 폭을 일정하게 하거나, 발파 암반파쇄 영역의 적어도 일부가 소음 및 진동이 전달되는 영역과 격리되도록 하거나, 발파 암반파쇄의 소음과 진동이 감쇄되도록 하는 위치를 선정하는 단계(S40)와,
상기 선정된 무진동 암반파쇄 위치를 굴착하는 단계(S50)와,
상기 무진동 암반파쇄 후 발파를 통해 발파 암반파쇄를 진행하는 단계(S60)를 포함하는 하이브리드 굴착공법.
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