KR20020024172A - 발파진동 차단을 위한 불연속면대역 방진공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발파진동 차단을 위한 불연속면대역 방진공법(③)에 관한 것인데, 환경부 산하 환경분쟁조정위원회에 민원 접수건중 소음.진동,수질,대기 분야에서 소음.진동이 차지하는 비율이 가장 높고 그 중에서도 발파에 의한 소음.진동이 주를 차지하고 있어 발파진동 차단 및 절감 기술의 필요성은 어느 때보다도 절실히 요구되고 있는 실정이다.

도심지 토목공사의 암절취 경우 발파진동 문제로 발파작업이 아닌 무진동 공법을 적용함으로 인해 공사비의 엄청난 증액이 불가피한 실정이다.

현재 진동 차단을 위해 사용되는 공법은 오픈 트렌치 방진구조(도1)를 설치하거나 지반절단에 의한 폭발식 방진공법(이하 폭발식 방진공법)(도2a-도2c)이 있지만 시가지 경우 오픈 트렌치 방진구조는 장소가 협소할 때 설치가 어렵고 경비가 많이 들어 거의 사용이 불가능하며, 지반절단에 의한 폭발식 방진공법은 미세트렌치 형성으로 진동을 차단하거나 저감하는 효과가 미약하여 효과를 증대 시키기 위해서 불연속면대역(③) 방진공법을 발명하게 되었다.

본 발명은 발파가 시행될 주변, 또는 주요시설물(가옥,문화재,빌딩등) 부근에 불연속면대역을 1조 또는 다수조를 설치함으로써, 발파진동이 차단 및 저감되어 불가능하던 발파작업이 가능해진다.

불연속면대역을 설치하기 위해서는 무장약공(2)인 대공경을 사방향으로 천공하고 중심부에 장약공(1)을 천공, 배치한후 장약공의 폭약(6)을 폭발하여 완전발파존(8)과 균열존(9)를 형성시킨다.

그리고 장약공(1)에 설치되는 폭약은 폭발시 진동을 최소화하기 위하여 다중 장약(Multi-deck charge)을 실시하며 기폭방식은 MS다단점화가 가능한 MS전기뇌관 및 비전기뇌관을 사용한다.

본발명으로 발파작업시 추가적인 방진 노력이 필요없이 확실하게 발파진동이 차단 및 저감됨으로 도심지 또는 주요 시설물 주변에서 소규모 발파작업이 가능하게되어 토목공사 비용이 대폭 절감되는 효과가 있고 공기단축과 함께 친환경적 공사를 기대할수 있다.

Description

발파진동 차단을 위한 불연속면대역 방진공법{omitted}

본 발명은 발파장소에서 발생하는 발파진동을 적극적으로 차단,감쇄시켜서 일정구역 또는 구조물에 균열등의 발파공해를 대폭적으로 감소시키는 발파진동 차단을 위한 불연속면대역(③) 방진공법에 관한것이다.

현재 진동 차단을 위해 사용되는 방법은 오픈 트렌치 방진구조(도1)을 설치하거나 폭발식 방진공법(도2a-도2c)이 있지만 이들 방법은 설치가 어렵거나, 발파현장에서 발생하는 발파진동 차단법으로 적용하는데 문제가 있다.

폭발식 방진공법은 지진파 차단에 관한 발명으로 발파장소에서 발생하는 발파진동을 저감시키는 적용에는 한계와 문제점을 갖는다.

폭발식 방진공법이 지진을 차단하는 방식을 살펴보면 다음과 같은데, 지진이 발생하여 기폭수단이 지진파를 감지하면 에어백대의 에어백용 폭약이 먼저 폭발한후 전방에 설치된 지중지뢰대의 지중지뢰가 이후 폭발되어 지진파를 무력화 시킨다.

지진은 매일 발생하는 형태의 공해가 아니지만 발파장소에서 발생하는 발파진동은 목적하는 암반을 절취하고자 할때 발파방법에 따라 1일 수회에서 수십회에 걸쳐 발파함으로 수회-수십회의 발파진동을 발생한다.

이와같은 조건에서 발파진동을 차단하기 위하여 발파현장 주변에 폭발식 방진공법을 적용할 경우 에어백대의 에어백용폭약과 지중지뢰대의 지중지뢰를 발파 1회 실시마다 같이 폭발시켜 발파진동을 차단하여야 하는데 에어백용 폭약과 지중지뢰가 한번 폭발하면 다시 장치하는 것이 용이하지 않아 발파 진동 차단을 위한 방진공법으로 한계를 갖는다.

그러므로 방진공법은 오픈 트렌치 방진구조(도1)와 불연속면대역(③) 방진공법과 같이 한번 설치로 진동이 끝날때까지, 혹은 발파작업이 끝날때까지 목적하는 방진을 할수 있어야 한다.

또한 도2a와 같은 미세트렌치 형성으로 발파진동을 차단한다 하여도 효과가 미약하여 발파진동 차단을 위한 불연속면대역(③) 방진공법을 발명하였다.

본 발명은 발파진동으로 진동의 피해가 발생할수 있는 지역 주변에 불연속면대역(③)을, 설치하고자 하는 범위에 따라 1조 또는 다수조를 설치함으로서 발파진동 전달을 차단,저감하는 방진공법이며 한번의 설치로 발파작업이 완전 종료될때까지 방진 역할을 할수있다.

불연속면대역(③)은 완전발파존(8)과 균열존(9)으로 구성되며 인공적으로 거대한 불연속면을 형성하는 불연속면대역(③)의 설치는 6단계로 구분되며 내용은표2)과 같다.

표2)불연속면대역 설치 작업순서

발파진동은 폭약의 폭발로 발생된 충격파(P와7) 에너지가 암반을 파쇄하고 남은 잔여운동 에너지가 암반 또는 토질등의 전달매질을 통해 주변으로 전달되다가 불연속면을 만나면 반사되거나 저감, 또는 소멸되는 특성을 지니고 있다.

이러한 특성에 따라 발파진동을 저감시키기 위해서 발파장소 주변 또는 시설물 주위에 인공적으로 다수의 불연속면이나 트렌치를 형성시켜 발파진동의 전달을 차단시키게 된다.

발파진동 차단방법중에 최대효과를 나타내는 오픈 트렌치형 방진구조(도1)는 설치비용이 높고 설치 공간이 확보되어야 가능함으로 사용이 극히 제한적이며, 지반절단에 의한 폭발식 방진공법(도2a-도2c)은 발파장소 주변에 적용하는데 문제가 있고 도2a의 미세트렌치 형성을 적용하더라도 진동 차단효과가 미약하다.

본 발명은 이러한 점에 착안하여 오픈 트렌치 방진구조에 버금가며 도2a의 미세트렌치 균열 형성을 대폭 강화하여 불연속면대역(③)을 형성하는, 발파진동 차단,저감에 확실한 효과를 나타나는 방진공법을 발명하게 되었다.

이를위해 무장약공(2)인 대공경(직경:89-102mm)을 사방향으로 천공하고 중심부에 무장약공에 비해 1.9-2.6배 작은 직경(직경:38-45mm)의 장약공(1)을 천공하여 폭약으로 폭발시키면 완전발파존(8)과 균열존(9)이 형성되어 불연속면대역(③)을 인공적으로 구축할수 있다.

그러므로 발파장소에서 발생된 진동은 불연속면대역(③)을 지나면서 전달매질을 잃게되어 반사,분산,회절,소멸등의 메카니즘을 통해 차단되어 사라지거나 저감되는 것이다.

도1은 오픈 트렌치형 방진구조를 나타내는 단면도

도2a 및 도2b는 지반절단에 의한 폭발식 방진공법을 나타내는 평면도

도2c는 지반절단에 의한 폭발식 방진공법의 미세트렌치를 형성하기 위한 천공상태 및 폭약설치를 나타내는 단면도

도3은 장약공과 무장약공과의 이격거리를 나타내는 평면도

도4는 장약공과 무장약공과의 배치를 나타내는 평면도

도5a는 장약공에 폭약,전색,뇌관각선 배치를 나타내는 단면도

도5b는 장약공에 폭약의 폭발로 발생한 충격파가 방사형태로 무장약공으로 진행함을 나타내는 평면도

도5c는 충격파가 만나는 지점에서 인장파괴가 일어나는 현상을 나타내는 평면도

도5d는 장약공에 폭약의 폭발로 형성된 완전발파존과 균열존이 형성됨을 나타내는 평면도

도6a는 인장파괴로 미세트렌치가 형성됨을 나타내는 평면도

도6b는 완전발파존과 균열존이 형성되어 불연속면대역을 나타내는 평면도

도6c는 장약공의 폭약이 폭발하면서 완전발파존의 불연속면대역을 형성하기직전을 나타내는 단면도

도6d는 장약공의 폭약이 폭발한후 완전발파존이 형성됨을 나타내는 불연속면대역 단면도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1:장약공 2:무장약공(대공경) 3:장약공과 무장약공 배열

③:불연속면대역 4:MS전기뇌관 및 비전기뇌관의 각선

5:전색 6:폭약 7:충격파 8:완전발파존

9:균열존 10:인장파괴선(미세트렌치) 11:불연속면대역 형성길이

12:불연속면대역 형성폭

B:빌딩 P:충격파(발파진동) BL:발파 BM:발파기

a:장약공과 무장약공과의 거리

불연속면대역(도6b,③)을 형성하기 위해서는 사방향에 무장약공(2)과 중앙에 장약공(1)을 천공한후(도3,도4) 장약공에 폭약(6)을 설치하여(도5a) 폭발시킨다.

폭약이 암석의 구멍안에서 폭발하면 발파방향은 폭약으로부터 대기와 접촉하는 면(자유면)의 최단거리 방향으로 일어나는데 이때 최단거리를 최소저항선이라 한다.

장약공(1)의 폭약이 폭발하면 강한 충격파가 방사형태로 무장약공(2)에 충격을 주며(도5b) 이때 무장약공의 빈공간은 자유면 역할을 하게되고 무장약공을 향해 완전발파(8)가 이루어지며 무장약공 주변에는 균열(9)이 발생한다.

기존의 지반절단에 의한 폭발식 방진공법에서 미세한트렌치를 형성시키는 원리는 도5d과 같이 가,나,다,라공의 장약공에서 폭약이 폭발하여 발생된 충격파가 서로만나 각각 B-B' 와 C-C',그리고 D-D' 방향으로 인장력이 발생하여 A-A' 를 연결하는 미세트렌치가 형성된다.

이와같은 방식의 미세트렌치 조성은 최소저항선의 과다로 암석을 완전발파시키지 못하고 미세트렌치만 만들어 남는 잔여 충격파는 공해요소인 진동원이 된다.

그러므로 폭약에서 발생하는 충격파의 에너지가 완전 소비되기 위해서는 장약공 근거리에에 자유면 역할을 하는 대공경의 무장약공을 설치하여 완전발파되도록 하여야 한다.

이를위해 장약공과 무장약공과의 이격거리에 따른 발파결과를 참고(AppliedExplosives Technology For Construction And Mining:by Stig O Olofsson)하면 그림1)과 같은데 장약공과 무장약공과의 이격거리가 a=1.5Ø이면 균열이 일어나고이면 완전발파 또는 공과공이 연결되는 결과가 된다.

그림1)장약공과 무장약공과의 이격거리에 따른 발파결과

그레서 무장약공의 지름이 Ø일때 장약공과 이격거리를 a=1.0Ø로 배치하고 폭약(6)을 폭발시키면 무장약공과 장약공과의 사이는 완전발파(8)되고 주변은 균열존(9)이 형성되어 불연속면대역(도면6a)과 같은 방진구조를 형성할수 있는 동시에 폭약에서 발생한 충격파에너지를 완전 소비 시킬수 있게된다.

이때 장약공(1)에 설치되는 폭약의 폭발에서 발생하는 진동을 최소화하기 위하여 분할장약을 실시하며 점화방식은 MS(Mill-Second:시차) 단위로 기폭하는 MS전기뇌관 및 비전기뇌관(4)을 사용한다.

만일 무장약공의 지름이 102mm이고 장약공의 지름이 45mm일 때 a=1.0Ø로 배열하여 형성할수 있는 불연속면대역(③)의 폭은 262mm 인데 반하여 지반절단에 의한 폭발식 방진공법(도2a-도2c)으로 형성할수 있는 미세트렌치 균열 폭은 수mm에해당함으로 불연속면대역(③) 방진공법은 방진의 효과가 탁월하다.

본 발명은 발파작업으로 발파진동이 예상되는 작업장 주변 또는 주요 구조물 주변에 발파전, 200mm 이상의 폭으로 완전발파존(8)과 균열존(9)으로 구성되는 불연속면대역(③)을 설치함으로써, 발파작업시 추가적인 방진노력이 필요없이 확실하게 발파진동이 차단 및 저감됨으로

1.도심지 또는 주요 구조물 주변에서 발파작업을 원활히 하여 토목공사 비용이 대폭 절감되는 효과가 있고

2.발파진동의 차단 및 저감으로 토목공사의 공기단축과 함께 친환경적 공사를 기대할수 있다.

Claims (3)

1. 사방향의 무장약공(2)(대공경:89-102mm 또는 이상)과 중심부에 장약공(1)을 천공하고 장약공의 폭약(6) 폭발로 완전발파존(8)과 균열존(9)으로 구성되는 불연속면대역(③)을 설치하는 공법.
2. 제 1항에 있어서 장약공(1)의 장약방식은 분할식이며 기폭방식은 MS전기뇌관 및 비전기식뇌관(4)으로 하는 공법.
3. 제1항에 있어서 장약공(1)의 폭약이 폭발할 때 장약공의 근거리에 무장약공(2)을 배치하여 무장약공이 자유면 역할을 함으로써 발파진동이 감소되고 파쇄가 쉬워지는 원리의 파쇄공법 또는 발파공법.