KR101932269B1 - 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법에 관한 것으로, 기존의 터널 전단면 순수 기계식 굴착공법 보다 굴착효율, 굴착비용, 굴착공기를 획기적으로 개선할 수 있고, 경암구간에 기계식 굴착공법 적용에 따른 한계성을 해결할 수 있을 뿐만 아니라 진동제어 발파굴착 보다 진동을 상당히 제어하면서 굴착효율 증대, 굴착비용 절감, 굴착공기 단축을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법은, 터널 단면 영역을 기계식 굴착영역과 발파식 굴착영역으로 구분하여 상기 기계식 굴착영역을 파쇄 내지 할암을 통해 굴착하는 한편 상기 발파식 굴착영역을 발파를 통해 굴착하되, 상기 기계식 굴착영역을 통해 상기 발파식 굴착영역의 둘레부에 자유면을 형성하고 상기 기계식 굴착영역이 없는 곳에 선균열 라인을 형성하여 상기 발파식 굴착영역의 나머지 영역에 자유면을 형성하여 상기 발파식 굴착영역의 발파시 상기 자유면을 활용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 터널 단면 중 기계식 굴착영역의 굴착을 위한 할암유도 대구경 빈공, 선균열 라인을 형성하기 위한 선균열 유도공, 발파식 굴착영역의 굴착을 위한 발파공을 천공하는 제1단계와; 상기 기계식 굴착영역의 할암유도 대구경 빈공을 기계의 힘으로 절개하거나 할암유도 대구경 빈공없이 파쇄하여 기계식 굴착영역을 형성하여 자유면을 형성하는 제2단계와; 상기 선균열 유도공을 이용하여 선균열 라인을 형성함으로써 자유면을 형성하는 제3단계와; 상기 제2단계와 제3단계를 통해 형성된 자유면으로 둘러쌓인 발파식 굴착영역의 발파공에 화약을 장전한 후 발파하여 발파식 굴착영역을 굴착하는 제4단계를 포함한다.

Description

발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법{The Tunnel Excavation Method Using Machine ＆ Blasting Excavation for reducing Blasting Vibration}

본 발명은 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법("M&B Ex 공법", Machine ＆ Blasting Excavation method)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 터널 상부단면 일정구역(천단부, 아치부, 측벽부)을 기계식으로 굴착하고, 터널 나머지 구역 굴착 예정선을 따라 절개시킨 후, 기계식 굴착과 절개구역을 제외한 터널 나머지 구역을 2 ~ 3자유면으로 발파 굴착하는 단계별 굴착공법으로, 진동제어가 필요하고 파쇄대 구간 터널 천단부 붕괴현상을 방지하기 위한 구간에 적용함으로써 발파진동에 대한 민원을 예방하고 터널 붕괴현상을 방지할 뿐만 아니라 터널 전단면의 기계식 굴착으로 인한 공기지연 현상을 해소하고 굴착 공사비를 절감할 수 있는 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법에 관한 것이다.

발파진동 제어가 필요한 구간에 적용되는 터널 굴착방식은 크게 기계식 굴착공법(도 1), 진동제어 발파공법(도 2)으로 구분할 수 있다.

기계식 굴착공법은 기계적 장치에 의해 암반을 절삭하거나 암석에 천공한 후 기계장치를 삽입한 후 유압력으로 팽창시켜 인장균열 시킨 후 구멍을 파쇄하는 방법이고, 발파 굴착공법은 화약류를 이용하여 암반을 파쇄하는 방식이다.

발파진동 저감을 위한 기존의 터널 굴착공법 중 기계식 굴착공법과 발파 굴착공법의 특성을 보면 다음과 같다.

구 분	기계식 굴착공법	진동제어발파 굴착공법
원리 및 개념	-화약류를 전혀 사용하지 않고 암반굴착 -기계식 장치를 이용하여 암석을 절삭, 할암, 파쇄작용으로 터널 암반굴착	-발파진동 제어를 위한 메커니즘과 발파방법으로 암반굴착 -진동제어를 위해 심발부 및 외곽부 천공패턴 및 장약량 조정하여 발파굴착
적용범위	-발파진동 피해가 예상되어 발파굴착이 불가능한 구역	-발파진동을 저감하여 발파굴착이 불가피한 구역
공법종류	-T.B.M공법(TBM Sheild), -I.T.C, 로드헤더 -슈퍼웨지, P.R.S, G.N.R -대형 브레이커 등	-라인드릴링, 프리스프르팅 -워터젯공법, 조합형조절발파 -선대구경발파공법 -진동저감용 심발공법 등
굴착범위	-전단면(또는 상부단면)굴착	-전단면(또는 상부단면)굴착
장 점	-진동 및 소음이 거의 발생하지 않는다.	-일반발파보다 진동발생이 적다 -기계식 굴착공법보다 경제적이고 굴착효율이 우수하다
단 점	-굴착시간이 장시간 소요 -굴착비용이 과다 -암질상태에 따라 적용 어려움 -지보시간 늦어져 터널 안정성 문제발생 -브레이커 작업으로 약간의 진동과 소음이 발생	-선균열 진동제어공법(프리스프리팅 등)은 균열효과가 미흡하여 진동저감 효과가 거의 없다. -진동제어 심발공법은 확대공 발파진동으로 진동저감 효과가 미미

기계식 굴착공법은 암반층 터널 굴착시 진동으로 인한 피해가 예상되는 보안물건이 근접해 존재하거나, 암반층이 연약하여 발파작업을 수행할 경우 터널 천반의 붕괴 내지는 변형이 우려되는 구간에 적용하게 되는데, 기계식 굴착공법의 종류는 대표적으로 디스크커터 방식(Disk Cutter), 브레이커 방식 (Breaker), 할암방식(Splitter) 등이 있다.

디스크커터 방식 굴착공법은 굴착하고자 하는 터널규모와 동일한 크기의 원형 디스크커터를 이용하여 터널 전단면을 굴착하는 방식과 터널규모보다 크기가 작은 디스크커터를 회전시켜 부분 단면의 암반을 압쇄하여 터널을 굴착하는 방식이다. 일반적으로 터널규모와 동일한 크기의 원형 디스크커터 굴착방식은 지보설치, 버력처리 작업을 위한 시스템이 일체화 되어 있으며, 터널규모 보다 크기가 작은 디스크커터 굴착방식은 붐형(Boom Type)으로 구성되어 있는데 지보설치와 버력처리 작업이 기존 N.A.T.M 방식과 동일하게 이루어진다. 이 방식은 굴착진동 및 소음이 거의 발생하지 않고 굴착능률이 양호한 반면에 기계장치 초기 투입비가 과다하게 발생할 뿐만 아니라 터널 연장에 따라 경제성이 좌우된다. 또한, 굴착 시스템 특성상 곡선터널에 적용이 어렵고, 발파굴착과 병행하여 부분적으로 적용하는 데는 한계가 있다.

브레이커 방식 굴착공법은 유압 브레이커 치즐 내지는 햄머로 암반을 타격하여 파쇄하는 굴착공법이다. 이 방식은 기존 굴착기를 이용하기 때문에 굴착공정이 단순하고 터널형태에 크게 제한을 받지 않으나, 브레이커 타격 시 소음과 진동이 발생하게 되며, 굴착능률이 현저히 떨어지는 특성이 있다. 특히 터널 기반암이 경암질로 구성되어 있을 경우 굴착작업이 거의 불가능하게 된다. 따라서, 진동 저감이 필요한 터널구간 중 브레이커 방식으로 터널 전단면을 굴착하는 데는 여러 측면으로 볼 때 한계가 있다.

할암방식은 막장면 암반층에 천공한 후 유압봉 내지는 웨지(Wedge)를 삽입한 후 유압력을 이용하여 유압봉 내지는 웨지(Wedge)의 팽창력 힘으로 공벽을 가하게 되면 공과 공 사이에서 인장균열이 형성되게 된다. 이렇게 형성된 균열층을 대형 브레이커로 암반을 파쇄하는 공법이다. 이 방식은 유압봉 내지는 웨지(Wedge)의 팽창력을 이용하기 때문에 경암일 경우 인장균열이 거의 발생하지 않아 암반 파쇄작업에 많은 어려움이 생하게 되며, 굴착공기가 상당히 지연되게 된다.

본 발명의 굴착선 절개방식과 유사한 발파굴착 방식으로 선균열 조합형조절발파공법(도 3)이 있다.

이와 같은 발파방식은 터널 굴착선을 따라 빈공과 장약공을 설치하여 주 발파공(심발공, 확대공, 바닥공)보다 먼저 발파하여 선균열을 형성한 후 주 발파공을 기폭시켜 발파하는 기술로서 순수화약을 이용하여 선균열층을 형성하기 때문에 완벽한 선균열층이 형성하지 않을 뿐만 아니라 심빼기 발파작업이 수행되므로 발파진동을 제어하는데 한계가 있다.

워터젯 발파공법은 압력수와 연마재를 이용하여 굴착선을 절개한 후 터널 내부를 발파하는 공법이나, 압력수를 이용하여 굴착선 암반을 절삭하기 때문에 절삭시간이 너무 지연되어 현실적으로 어려움이 많다.

등록특허 제10-0787204호 등록특허 제10-0554944호

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 터널 상부단면 일정구역(천단부, 아치부, 측벽부)을 기계식으로 굴착하고, 터널 나머지 구역 굴착 예정선을 따라 절개시킨 후, 기계식 굴착과 절개구역을 제외한 터널 나머지 구역을 2 ~ 3자유면으로 발파 굴착하는 단계별 굴착공법으로, 진동제어가 필요하고 파쇄대 구간 터널 천단부 붕괴현상을 방지하기 위한 구간에 적용함으로써 발파진동에 대한 민원을 예방하고 터널 붕괴현상을 방지할 뿐만 아니라 터널 전단면의 기계식 굴착으로 인한 공기지연 현상을 해소하고 굴착 공사비를 절감할 수 있는 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법은, 터널 단면 영역을 기계식 굴착영역과 발파식 굴착영역으로 구분하여 상기 기계식 굴착영역을 파쇄 내지 할암을 통해 굴착하는 한편 상기 발파식 굴착영역을 발파를 통해 굴착하되, 상기 기계식 굴착영역을 통해 상기 발파식 굴착영역의 둘레부에 자유면을 형성하고 상기 기계식 굴착영역이 없는 곳에 선균열 라인을 형성하여 상기 발파식 굴착영역의 나머지 영역에 자유면을 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 터널 단면 중 기계식 굴착영역의 굴착을 위한 할암유도공, 선균열 라인을 형성하기 위한 선균열 유도공, 발파식 굴착영역의 굴착을 위한 발파공을 천공하는 제1단계와; 상기 기계식 굴착영역의 할암유도공을 기계의 힘으로 절개하거나 파쇄하여 기계식 굴착영역을 형성하여 자유면을 형성하는 제2단계와; 상기 선균열 유도공을 이용하여 선균열 라인을 형성함으로써 자유면을 형성하는 제3단계와; 상기 제2단계와 제3단계를 통해 형성된 자유면으로 둘러쌓인 발파식 굴착영역의 발파공에 화약을 장전한 후 발파하여 발파식 굴착영역을 굴착하는 제4단계를 포함

본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법에 의하면, 기존의 터널 기계식 굴착방식과 발파 굴착방식을 병행하여 시공함으로써 순수 기계식 굴착시 보다 굴착효율, 굴착비용, 굴착공기를 획기적으로 개선할 수 있고, 경암구간에 기계식 굴착공법 적용에 따른 한계성을 해결할 수 있다. 그리고, 진동제어 발파굴착 보다 진동을 상당히 제어하면서 굴착효율 증대, 굴착비용 절감, 굴착공기 단축 등의 효과를 얻을 수 있다.

특히, 기존 기계식 굴착시 터널 바닥부의 암반파쇄가 매우 어려운 작업이었으나, 본 발명은 발파작업을 수행하기 때문에 터널 바닥 굴착선 평행을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 바닥부 암반을 쉽게 굴착할 수 있다.

또한, 기존 진동제어발파의 진동저감 한계성을 해결할 수 있기 때문에 발파진동으로 인한 지장물의 피해를 방지할 수 있고, 발파진동으로 인한 민원을 최소화 할 수 있다.

아울러, 본 발명에 의한 발파굴착은 2~3자유면을 활용하는 터널발파이기 때문에 기존 1자유면 터널발파시 집중화약을 장약하여 진동을 크게 발생시키는 심발공이 생략되고, 화약비가 고가인 정밀폭약을 사용하는 외곽공이 생략되기 때문에 추가적으로 발파진동을 저감하면서 발파비용을 절감할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 의한 기계식 굴착 모식도.
도 2 는 종래 기술에 의한 진동제어 발파공법 모식도.
도 3 은 종래 기술에 의한 선균열 조합형조절발파공법 모식도.
도 4 는 본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법의 공정도.
도 5는 본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법에 따른 천공 패턴도.
도 6과 도 7은 각각 본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법에 의한 기계식 굴착 공정 및 발파 굴착 공정의 공정도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 4에서 보이는 바와 같이, 본 발명에 의한 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법은 크게 (S10) 기계식 굴착 - (S20) 선균열라인(선균열층) 형성 - (S30) 발파식 굴착으로 이루어진다.

먼저 본 발명을 위하여 적용되는 구멍{할암유도공(할암공, 대구경 빈공), 선균열 유도공, 발파공}에 대해 설명한다.

본 발명에서는 기계식 굴착을 위한 할암유도공으로 할암공(14) 및 대구경 빈공(15), 선균열을 위한 선균열 유도공(21), 발파식 굴착을 위한 발파공(31)이 적용되며, 이들 구멍의 제원은 표 2와 같다.

구 분	할암유도공 내지 선균열 유도공	발파공
천공경(D)	45 ~ 400mm	41 ~ 76mm
굴진장(W)	1,200 ~ 3,000mm	1,000 ~ 1,500mm
천공장(H)	W × (1.0~1.2)	W + (W × 0.05~0.2)
저항선(B)	300 ~ 800mm	(H-0.4)/(1~3)
공간격(S)	100 ~ 600mm	B × (1.0 ~ 2.0)

본 발명 천공경의 경우 기계식 굴착영역에 적용되는 굴착방식에 따라 달리하고 있는데, 할암효과를 증대시키기 위해서 대구경 빈공(15)을 함께 사용 즉, 할암유도공은 할암공(14)만으로 이루어지는 경우, 할암공(14)과 대구경 빈공(15)의 조합으로 이루어지는 경우가 있다. 대구경 빈공(15)은 천공장비의 특성을 고려하여 102 ~ 400mm를 직경으로 하고 암질상태에 따라 차이가 있는데 1공 내지 4공으로 한다. 기계식 굴착영역 할암공(15)과 인장균열을 위한 선균열 유도공(21)의 직경은 유압 할암장치의 메커니즘과 작동기능을 고려하여 45 ~ 400mm으로 한다.

발파굴착 영역의 발파공은 천공장비의 천공자재의 재질과 국내에서 생산되는 화약류의 제원을 고려하여 41 ~ 76mm으로 하였다.

천공장의 경우 할암공(14)은 공벽과 공벽사이에서 균열층이 형성되므로 굴진장과 거의 동일하게 하며, 발파공(31)은 발파시 자유면 방향으로 누두공 형태가 조성되기 때문에 잔류공이 형성되므로 예상 굴진장보다 굴진장의 0.05 ~ 0.2배(5 ~ 20%)를 추가한다.

발파공(31)의 저항선은 천공장과 밀접한 관계가 있으며, 지발뇌관을 이용하여 발파공(31)이 폭발할 때 발파공(31)의 파쇄각도와 인접한 발파공들의 상호 보강작용을 일으켜 제발효과를 발생시키기 때문에 천공장별 적정 저항선 및 공간격이 중요하다. 일반적으로 저항선은 전색장 깊이(0.4m 정도)를 뺀 순수 장약장의 0.5배 정도를 유지하는 것이 이상적이나 사용 화약류의 종류, 암석의 상태에 따라 다소 차이가 있기 때문에 0.5배를 중심으로 약 0.3 ~ 1.0 정도로 설정한다.(다시 말해서, 순수 장약장/(1~3) 을 저항선으로 한다)

본 발명의 발파는 2 ~ 3자유면을 이용하기 때문에 터널 심발부에 배치되는 심발공과 정밀폭약을 사용하는 외곽공이 생략된다. 따라서, 발파공(31)은 확대공과 바닥공 만이 존재한다. 또한, 발파공(31)의 공당 장약량은 기존 터널발파의 하부단면 2자유면 발파시의 화약량으로 가능하다.

기계식 굴착 내지 인장균열층 형성을 위한 공(孔){할암공(14)과 대구경 빈공(15), 선균열 유도공(21)}의 천공장은 발파공(31) 천공장 보다 더 깊게 천공하여 발파공의 파쇄효과와 진동저감 효과가 발생하도록 한다.

본 발명에서 천공되는 구멍(할암공, 대구경 빈공, 선균열 발파공, 선균열 유도공)은 단일 공정을 통해 형성될 수 있다.

1. 기계식 굴착.

기계식 굴착 공정은 2가지 방법이 가능하다. 첫 번째는 할암공 천공 - 굴착 - 파쇄암 처리 - 굴착면 보강으로 이루어지고, 두 번째는 굴착 - 파쇄암 처리 - 굴착면 보강으로 이루어진다. 2가지 방법의 차이점은 할암공의 천공 공정에 있으며, 대형 브레이커를 이용하는 경우 별도의 할암공 천공없이 기계식 굴착이 가능하다. 하기에서는 첫 번째 방법에 대해서만 설명한다.

도 5와 도 6에서 보이는 것처럼, 기계식 굴착은 (S10) 기계식 굴착영역(10) 천공 - (S12) 기계식 굴착영역 굴착(파쇄 내지 할암) - (S13) 파쇄암 처리 - (S14) 기계식 굴착영역 굴착면 보강으로 이루어진다.

(S11) 기계식 굴착영역 천공.

기계식 굴착영역(10)은 상대적으로 발파식 굴착영역(30)의 상부이며, 천단부(11)와 아치부(12) 및 양쪽의 측벽부(13) 일부 영역에 의해 이루어지고 할암공(14)과 할암유도 대구경 빈공(15)으로 이루어질 수 있다. 할암공(14)보다 큰 직경의 대구경 빈공(15)을 함께 사용하는 것은 할암 효과를 높이기 위한 것이다.

할암유도 대구경 빈공(15)은 기계식 굴착영역(10)의 대략 중심부에 천공되며 상대적으로 할암공(14)보다 큰 직경으로 1개 이상이 천공된다.

할암공(14)은 할암유도 대구경 빈공(15)이 없는 영역{기계식 굴착영역(10)의 외곽과 안쪽}에 다수개가 천공된다.

이와 같은 기계식 굴착영역(10)은 기계(천공장비)가 들어갈 수 있는 최소의 영역이다.

(S12) 기계식 굴착영역 굴착.

예를 들어 할암공(14)에 유압잭을 삽입하여 암반을 이완시킨 후 굴삭기 등을 이용하여 굴착한다.

(S13) 파쇄암 처리.

후속 공정인 발파식 굴착 시 암파편의 비산을 막기 위하여 파쇄암을 제거한다.

(S14) 굴착면 보강.

기계식 굴착에 의한 굴착 단면에서 암반이 떨어지거나 균열이 일어날 수 있으며 이를 방지하기 위하여 굴착 단면을 보강하고 바람직하게 숏크리트를 타설하여 보강한다.

기계식 굴착을 통해 발파식 굴착영역(30)의 상부에 자유면을 마련한다.

(S20) 선균열 라인 형성.

본 공정은 발파식 굴착 시 발파 진동이 굴착 예정선의 외부로 전달되지 않고 발파면을 고르게 하기 위한 것이며, 선균열 유도공(21)으로 이루어진다.

선균열 유도공(21)은 터널 예정선의 바닥부와 양쪽 측벽부 나머지 영역{기계식 굴착영역(10)의 측벽부 아래쪽}에 1열 이상으로 천공된다.

선균열 라인(20)은 선균열 유도공(21)에 할암장비를 삽입하여 균열을 주는 제1방법, 선균열 유도공에 미세화약을 장약하여 발파로 균열(선균열만 주는 것이므로 굴착을 위한 화약보다 화력이 적은 미세화약이 가능함)을 주는 제2방법, 2열의 선균열 유도공을 근접하게 형성하여 인위적으로 균열을 주는 제3방법 등이 가능하다.

제2방법에 따르면, 최외곽에 설치되는 선균열 유도공(21)에 미세화약(정밀폭약, 소구경화약 등)을 장약하여 주 발파공(31) 보다 선행하여 기폭시켜 선균열 라인을 형성 시키는 것이다.

제3방법에 따르면, 최외곽에 설치되는 선균열 유도공(21)이 1열일 경우 발파진동 차단효과가 미흡할 수 있으므로 선균열 유도공(21)을 100~200mm 간격을 두고 2열로 설치하여 발파공(31) 발파함으로써 굴착예정선을 따라 확실한 균열층이 형성되며, 굴착예정선의 파쇄대 형성과 원주방향의 균열층이 억제될 뿐만 아니라 진동이 굴착예정선 외부로 전가되지 않게 된다.

(S30) 발파식 굴착(도 7 참고).

발파식 굴착은 (S31) 발파공 천공 - (S32) 선균열층 발파 - (S33) 미굴착영역 발파 - (S34) 버럭 처리 공정을 포함한다.

(S31) 발파공 천공.

발파공(31)은 미굴착영역의 발파 굴착을 위한 것이며, 제원은 전술한 표 2를 통해 알 수 있다.

본 발명은 발파를 위하여 화약, 뇌관, 전색이 사용된다. 화약은 일반화약과 정밀폭약 모두가 사용 가능하고, 뇌관은 전기뇌관, 비전기식 뇌관, 전자뇌관이 사용된다. 전색은 모래 등이 사용된다. 공당 화약 장약량은 다음과 같은 식에 의해 결정된다.

장약량 산출식 : Ｌ = C·D·ｌ

Ｌ: 공당 장약량(kg), C:발파계수(경암 이상:0.5, 보통암 이하:0.3, D:공간격(m), ｌ:천공길이(m)

(S32) 미굴착영역 발파.

발파식 굴착영역(30)의 상부에는 기계식 굴착을 통해 자유면을 확보한 상태이다.

발파공(31) 내에 장약된 화약류를 발파하면 발파 메카니즘에 따라 선균열 라인(20)에 발파진동이 전달되어 선균열 라인(20)을 따라 발파된다. 이때, 선균열 라인(20)의 선균열 유도공(21)을 따라 균열층이 형성되어 발파공(31)의 발파 시 발파진동은 굴착예정선 외부로 전달되지 않게 된다.

(S33) 버럭 처리.

발파로 인하여 터널의 공간이 형성되고 이 공간에 버럭이 남게 되며, 다음 작업을 위하여 버럭을 제거한다.

(S34) 터널 보강.

발파식 굴착에 의한 굴착 단면에서 암반이 떨어지거나 균열이 일어날 수 있으며 이를 방지하기 위하여 굴착 단면을 보강하고 바람직하게 숏크리트를 타설하여 보강한다.

지금까지는 기계식 굴착영역(10)이 상대적으로 상부에, 발파식 굴착영역(30)이 하부에, 선균열 라인(20)이 발파식 굴착영역(30)과 함께 하부에 있는 것으로 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하고 기계식 굴착영역(10)이 하부에 배치되는 것도 가능하다.

10 : 기계식 굴착영역, 14 : 할암공
15 : 할암유도 대구경 빈공, 20 : 선균열 라인
21 : 선균열 유도공, 30 : 발파 굴착영역
31 : 발파공,

Claims (5)

1. 터널 단면 영역을 기계식 굴착영역과 발파식 굴착영역으로 구분하여 상기 기계식 굴착영역을 파쇄 내지 할암을 통해 굴착하는 한편 상기 발파식 굴착영역을 발파를 통해 굴착하되, 상기 기계식 굴착영역을 통해 상기 발파식 굴착영역의 둘레부에 자유면을 형성하고 상기 기계식 굴착영역이 없는 곳에 선균열 라인을 형성하여 상기 발파식 굴착영역의 나머지 영역에 자유면을 형성하여 상기 발파식 굴착영역의 발파시 상기 자유면을 활용하는 것으로,
   터널 단면 중 기계식 굴착영역의 굴착을 위한 할암유도 대구경 빈공, 할암공, 선균열 라인을 형성하기 위한 선균열 유도공, 발파식 굴착영역의 굴착을 위한 발파공을 천공하는 제1단계와;
   상기 기계식 굴착영역을 기계장치로 파쇄하여 자유면을 형성하는 제2단계와;
   상기 선균열 유도공을 이용하여 선균열 라인을 형성함으로써 자유면을 형성하는 제3단계와;
   상기 발파식 굴착영역의 발파공에 화약을 장전한 후 발파하여 발파식 굴착영역을 굴착하는 제4단계를 포함하고,
   상기 제1단계는 천단부(11)와 아치부(12) 및 양쪽의 측벽부(13) 일부 영역에 의해 기계식 굴착영역을 상기 발파식 굴착영역의 상부에 형성하면서 중심부에 하나 이상의 할암유도 대구경 빈공(15)을 천공함과 아울러 상기 할암유도 대구경 빈공의 둘레부에 상기 할암유도 대구경 빈공보다 작은 직경으로 다수의 할암공(14)을 천공한 후 굴착단면을 숏크리트로 보강하며, 상기 발파식 굴착영역의 저부와 측벽부의 나머지 영역에 선균열 유도공을 천공하여 선균열 라인을 형성하고, 상기 발파식 굴착영역 안에 다수의 발파공을 천공하며,
   상기 제2단계는 상기 할암공에 유압잭을 삽입하여 암반을 이완시킨 후 기계식 굴착하여 자유면을 형성하고,
   상기 제3단계는 상기 선균열 유도공에 할암장비를 삽입하여 균열을 주거나 발파를 위한 화약보다 화력이 작은 미세화약을 장약하여 발파로 균열을 주어 선균열 라인을 형성함으로써 자유면을 형성하며,
   상기 제4단계는 상기 제2단계와 제3단계를 통해 형성한 자유면으로 둘러쌓인 상기 발파공에 화약을 장전한 후 발파하여 발파식 굴착영역을 굴착하는 것을 특징으로 하는 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법.
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서, 상기 할암유도 대구경 빈공, 선균열 유도공의 직경은 45 ~ 400mm, 상기 발파공의 직경은 천공장비에 맞춰 41 ~ 76mm, 상기 할암유도 대구경 빈공의 천공장은 상기 발파공의 천공장 보다 1.0 ~ 3.0배 길게, 상기 할암유도 대구경 빈공의 저항선 및 공간격은 300 ~ 600mm 으로 하고, 상기 발파공은 심발공과 외곽공을 생략하고 확대공과 바닥공으로 하되, 저항선은 0.6 ~ 1.0m, 공간격은 저항선의 1.0 ~ 2.0배, 공당 장약량은 0.25 ~ 4.0Kg 인 것을 특징으로 하는 발파진동 저감을 위한 기계식 굴착과 발파굴착을 병행한 단계별 터널 굴착공법.
4. 삭제
5. 삭제

Images