KR200229396Y1 - 터널발파공법(에스.비.티)의 심발공 배치구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 터널발파공법에 있어 터널 자유면 중심에 형성되는 심발공의 암석발파가 잘 이루어지도록 함과 동시 발파진동과 폭음 등의 발파공해를 저감시킬 수 있는 심발공의 배치구조에 관한 것으로, 터널의 자유면 중심부분에는 중앙에 위치한 무장약공과 그 주위에 다수의 장약공을 배치시킨 심발공과, 상기 심발공의 주위에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 1차 및 2차 확대공과, 터널의 자유면 바닥부분에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 바닥공과, 상기 2차 확대공의 외주에 배치되며 터널의 자유면 양측 벽면과 천정에 일정간격으로 다수 천공되는 장약공으로 형성되는 벽면 및 천정 외곽공으로 터널발파공을 구성하는 터널발파공법에 있어서, 상기 심발공의 중앙에는 일정간격을 가지며 수직상으로 3개의 상,중,하부 무장약공을 배치하며; 상기 상,중,하부 무장약공들 중 중간부 무장약공 양측에 수평하게 2개의 1차발파 장약공을 배치하고; 상기 상,하부 무장약공 각각의 좌,우 양측에는 대각선 방향으로 4개의 2차발파 장약공을 배치하고, 상기 1차발파 및 2차발파 장약공 주위에는 정사각형을 이루도록 배치되는 8개의 3차발파 장약공과, 능형을 이루도록 배치되는 4개의 4차발파 장약공 및 정사각형을 이루도록 배치되는 4개의 5차발파 장약공들을 차례로 형성시킨 것을 특징으로 하는 고안이다.

Description

터널발파공법(에스.비.티)의 심발공 배치구조{Smooth Blasting Tunnels}

본 고안은 터널발파공법(S.B.T : Smooth Blasting Tunnels)에 있어 터널 자유면 중심에 형성되는 심발공의 암석발파가 잘 이루어지도록 함과 동시 발파진동과폭음 등의 발파공해를 저감시킬 수 있는 심발공의 배치구조에 관한 것이다.

산악지역을 관통하는 도로 또는 철로를 건설하기 위해서는 터널을 뚫고 있으며, 산악지역은 통상 여러 종류의 암류로 구성된 연암층과 경암층의 지질구조를 가지고 있다.

따라서 터널굴착공사는 주로 폭약을 폭발시키는 발파공법이 널리 사용되고 있다.

일반적으로 암발파의 경우 발파로 인하여 발생하는 에너지 중에서 0.5∼20%가 탄성파로 변환되어 발파진동(Ground Shock)으로 소비되는 것으로 밝혀졌으며, 상기한 발파진동은 지반속으로 전파되면서 지면에서는 진폭과 주기를 갖는 진동으로 나타나 발파현장 주변의 건축물과 구조물에 피해를 주게 되며, 또한 인체 및 가축에도 피해를 주게 되므로 터널굴착공사에는 유익한 발파공법이 그 주변환경과 인체 등에는 심한 부작용으로 나타나고 있으므로 이의 개선이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이를 위해 종래 기술은 터널의 자유면에 발파공을 뚫어줌에 있어서 터널의 중심부에 천공되는 심발공을 도 3의 도시와 같이 배치하고 있는 바, 이는 심발공(100)의 중앙에 대략 350mm 내외의 대구경을 가지는 무장약공(101)을 뚫어준 다음 상기 무장약공(101)에 인접한 주위의 가장 가까운 위치에 정사각형 모양을 이루도록 4개의 1차발파 장약공(102)과, 상기 1차발파 장약공(102)보다는 멀리 떨어진 위치에 능형모양으로 4개의 2차발파 장약공(103)을 배치하고, 이어서 상기 2차발파 장약공(103)보다 더 먼 위치에 정사각형 모양으로 4개의 3차발파 장약공(104)을 배치한 다음 발파시에는 대구경의 무장약공(101)에 가장 가까운 위치에 형성된 4개의 1차발파 장약공(102)이 먼저 발파되고 이어서 4개의 2차발파 장약공(103)과 3차발파 장약공(104)이 일정한 시차를 가지고 차례로 발파되는 구조로 되어 있다.

상기와 같은 종래 기술은 심발공(100)의 중앙에 배치된 대구경의 무장약공(101)은 비어있는 상태이므로 4개의 1차발파 장약공(102)이 동시에 발파될 때 그 발파압력이 무장약공(101)으로 작용하게 되므로서 4개의 1차발파 장약공(102) 안쪽에 있는 암석이 비어있는 무장약공(101)을 향해 파괴가 순조롭게 진행될 수 있으며, 또한 상기 무장약공(101)이 1차발파 장약공(101)의 발파시 발생된 발파진동 및 발파소음의 진행을 차단 및 흡수하는 작용을 기대할 수 있는 장점이 있는 반면에 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

즉, 종래 기술의 무장약공(101)의 내경은350mm 내외로서 기존의 천공장비로서 가장 큰 구멍을 천공하는 점보드릴로 천공할 수 있는102mm 보다 훨씬 크기 때문에 무장약공(101)을 천공하기 위해서는 특수하게 제작된 고가의 천공장비를 사용하여야 하므로 이로 인하여 무장약공(101)을 천공하는 데 많은 비용이 소요되는 문제점이 있으며, 또한 발파작업시 무장약공(101) 주위에 가장 가까운 위치에 정사각형 모양으로 배치되어 있는 4개의 1차발파 장약공(102)이 동시에 발파될 때 그 발파압력이 무장약공(101) 사방에서 동시에 작용되기 때문에 무장약공(101) 주위의 암석이 큰 덩어리 상태로 파괴되지 않고 잘게 부서지는 현상이 나타나게 되는데, 이렇게 암석이 잘게 부서지게 될 경우에는 잘게 부서진 세립 암석은무장약공(101)을 메우게 되어 암반의 굴착효율을 떨어뜨리게 되고, 또 무장약공(101)을 메우게 되는 세립 암석에 의하여 발파진동과 발파소음을 차단 및 흡수하는 효과가 저하되는 문제점이 발생되며, 심한 경우 세립 암석이 무장약공(101) 내에서 소결되는 현상이 나타나는 문제점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래 기술에서 나타나는 제반 문제점을 해결하고자 창출한 것으로, 터널굴착공사시 암반의 자유면에 다수의 터널발파공을 설계에 맞추어 천공 배치함에 있어 심발공에 배치되는 무장약공을 기존의 천공장비인 점보드릴로서 천공할 수 있도록 하므로서 별도의 특수천공장비를 제작하는데 소요되는 비용을 절감시키면서 심발공의 천공작업을 수행할 수 있도록 하는 한편 발파시 무장약공이 소결되는 현상없이 효율적으로 굴착될 수 있도록 하는데 목적을 두고 고안한 것이다.

본 고안은 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서,

터널의 자유면 중심부분에는 중앙에 위치한 무장약공과 그 주위에 다수의 장약공을 배치시킨 심발공과, 상기 심발공의 주위에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 1차 및 2차 확대공과, 터널의 자유면 바닥부분에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 바닥공과, 상기 2차 확대공의 외주에 배치되며 터널의 자유면 양측 벽면과 천정에 일정간격으로 다수 천공되는 장약공으로 형성되는 벽면 및 천정 외곽공으로 터널발파공을 구성하는 터널발파공법에 있어서,

상기 심발공의 중앙에는 일정간격을 가지며 수직상으로 3개의 상,중,하부 무장약공을 배치하며; 상기 상,중,하부 무장약공들 중 중간부 무장약공 양측에 수평하게 2개의 1차발파 장약공을 배치하고; 상기 상,하부 무장약공 각각의 좌,우 양측에는 대각선 방향으로 4개의 2차발파 장약공을 배치하고, 상기 1차발파 및 2차발파 장약공 주위에는 정사각형을 이루도록 배치되는 8개의 3차발파 장약공과, 능형을 이루도록 배치되는 4개의 4차발파 장약공 및 정사각형을 이루도록 배치되는 4개의 5차발파 장약공들을 차례로 형성시킨 것을 특징으로 하는 것이다.

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 터널발파공법의 천공 배공도.

도 2는 본 고안의 요부인 심발공 배치구조의 상세도.

도 3은 종래 기술의 심발공 배치구조도.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 터널 자유면 2 : 심발공

21a,21b,21c : 상,중,하부 무장약공

22 : 1차발파 장약공 23 : 2차발파 장약공

24 : 3차발파 장약공 25 : 4차발파 장약공

26 : 5차발파 장약공 3 : 1차 확대공

4 : 2차 확대공 5 : 좌,우 양측 벽면 외곽공

6 : 천정 외곽공 7 : 바닥공

본 고안의 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안을 설명하기 위한 터널발파공법의 천공 배공도이며, 도 2는 본 고안의 요부인 심발공 배치구조의 상세도를 도시한 것으로,

도면부호 1은 터널 자유면을 나타내는 것으로, 터널발파공법으로 터널굴착공사를 시공하고자 할 때에는 먼저 터널 자유면(1)의 중심부에 심발공(2)을 형성하는 천공작업을 한 다음 상기 심발공(2) 주위에는 설계에 맞추어 일정거리로 이격되며 터널굴착 단면형상에 맞추어 다수의 장약공들이 일정간격으로 천공되는 1차 확대공(3)과, 2차 확대공(4), 좌,우 양측 벽면 외곽공(5), 천정 외곽공(6) 및 바닥공(7)을 형성한다.

본 고안의 특징은 터널 자유면(1)의 중심부에 형성되는 심발공(2)에 무장약공과 장약공을 배치하는 구조에 있다.

상기 심발공(2)은 면적은 대략 2m²를 기준하여 형성된다.

상기 심발공(2)의 중앙에는 3개의 상,중,하부 무장약공(21a)(21b)(21c)을 수직상으로 배치하며, 상,중,하부 무장약공들 중 중간부 무장약공(21b)의 좌,우 양측 각각에 수평하게 2개의 1차발파 장약공(22)을 배치하는 한편, 상,하부 무장약공(21a)(21c)의 양측 각각에는 대각선방향으로 4개의 2차발파 장약공(23)을 배치시킨다.

상기 1차발파 및 2차발파 장약공(22)(23)들은 상,중,하부 무장약공(21a,21b.21c)의 좌,우 양측에 거의 수직상으로 배치되는 구조로 형성되는데, 상기 1차 발파 장약공(22)이 중간부 무장약공(21b)의 양측에 가장 가까운 간격으로 배치되어 있다.

상기 1차발파 및 2차발파 장약공(22)(23)의 사방 주위에는 8개의 3차발파 장약공(24)이 일정간격을 유지한 채 정사각형 모양으로 배치되어 있으며, 상기 3차발파 장약공(24)의 사방 주위에는 각각 4개씩으로 된 4차발파 및 5차발파 장약공(25)(26)이 배치되는데, 상기 4차발파 장약공(25)들은 능형 모양으로 배치되는 한편 상기 5차발파 장약공(26)들은 정사각형 모양으로 배치된다.

그리고 상기한 1차발파 내지 5차발파 장약공들 각각에는 정해진 량의 폭약이 충진된 상태에서 일정한 시차로 연속하여 발파되도록 구성되어 있다. 즉, 1차발파 장약공(22)이 발파가 개시되면 일정한 시차로 순차적으로 발파되도록 구성된 것이다.

한편, 상기한 심발공(2)의 각 장약공들이 순차적으로 발파가 진행된 후에는 1차 확대공(3), 2차 확대공(4), 좌,우 양측 벽면 외곽공(5), 천정 외곽공(6) 및 바닥공(7)들의 각 장약공들이 정해진 순서에 맞추어 일정한 시차로 연속하여 발파되도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안으로 터널굴착공사를 시행함에 있어 심발공(2)의 작용을 설명하면 다음과 같다.

심발공(2)의 중앙에 상,하로 일정간격이 유지된 채 수직상으로 형성된 상,중,하부 무장약공(21a)(21b)(21c)의 주위에 도 2의 도시와 같이 배치된 각 장약공들은 정해진 순서에 따라 연차적으로 발파되는 것으로, 먼저 첫번째로 발파되는 2개의 1차발파 장약공(22)의 발파압력이 사방으로 전달되는데 우선 가장 가까운 거리에 있는 중간부 무장약공(21b)의 양측으로 작용하게 되므로 중간부 무장약공(21b)양측의 암석은 크게 균열되면서 큰 덩어리 상태로 파괴되는 것이며, 또한 1차발파 장약공(22)의 발파압력이 상,하부 무장약공(21a)(21c)으로도 작용하게 되는데, 상기한 상,하부 무장약공은 중간부 무장약공보다 1차발파 장약공(22)에서 조금 더 먼 위치에 배치되어 있기 때문에 1차발파 장약공의 발파압력의 영향을 덜 받는 상태가 된다.

따라서 상,하부 무장약공(21a)(21c) 주위의 암석은 1차발파 장약공(22)에서 가장 가까운 위치에 있는 중간부 무장약공(21b) 주위의 암석보다는 덜 군열 내지 파괴되는 상태가 되는데, 이때 1차발파 장약공(22)이 발파된 후 극히 짧은 시차를 두고 4개의 2차발파 장약공(23)이 발파되므로 앞서 1차발파 장약공(22)의 발파진동이 상,하부 무장약공 주위의 암석으로 진행되고 있는 상태에서 두번째로 발파되는 2차발파 장약공(23)의 발파압력이 상,하부 무장약공(21a)(21c)에 작용하게 되는 상태가 되므로서 상기 상,하부 무장약공(21a)(21c) 주위의 암석은 1차발파 장약공의 발파압력과 2차발파 장약공의 발파압력의 영향을 연쇄적으로 받게 되며, 이와 같이 연쇄적인 발파압력을 받는 상,하부 무장약공(21a)(21c) 주위의 암석은 무장약공의 빈 공간에 의하여 균열 내지 파괴가 잘 이루어지게 된다.

상기와 같이 심발공(2)의 중앙에 수직상으로 배치된 3개의 상,중,하부 무장약공(21a)(21b)(21c)는 1차발파 장약공(22) 및 2차발파 장약공(23)이 연쇄적으로 발파될 때 그 발파압력에 의하여 암석이 밀려날 수 있는 공간을 제공해주는 작용으로 균열 및 파괴가 원활하게 진행되게 함과 동시 터널 자유면(1)의 전방을 향해 떨어져 나가게 하므로서 다음의 연쇄적인 발파작동 즉, 8개의 3차발파 장약공(24)과 4개의 4차발파 장약공(25) 및 4개의 5차발파 장약공(26)들이 연쇄적으로 발파됨에 따라 심발공(2)의 암석이 상,중,하부 무장약공(21a)(21b)(21c)이 형성된 중앙부분부터 균열과 파괴 및 굴착되면서 점차로 5차발파 장약공(26)이 배치된 암석으로 확장되므로서 심발공(2)의 암석굴착작업이 정확하게 이루어지게 되는 것이다.

상기와 같이 심발공(2)의 각 장약공이 순차적이고 연쇄적인 발파가 완료되면 이어서 상기 심발공(2) 주위에 배치된 1차 및 2차 확대공(3)(4), 좌,우 양측 벽면 외곽공(5), 천정 외곽공(6) 및 바닥공(7)들을 구성하는 다수의 장약공들이 정해진 순서에 따라 연쇄적으로 발파되면서 터널 자유면(1)을 일정한 깊이로 굴착 절개시키게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 심발공(2)의 중앙에 수직상으로 배치된 상,중,하부 무장약공들은 속이 빈 상태이므로 2개의 1차발파 장약공(22)이 발파될 때 발생되는 발파진동과 발파소음을 차단 및 흡수하는 작용을 하게 되며, 또한 1차발파 장약공(22)의 발파시에는 중간부 무장약공(21b) 주위의 암석이 파괴되어 절개된 상태이므로 이어서 연쇄적으로 발파되는 2차발파 장약공(23)이 발파진동과 발파소음 역시 상,하부 무장약공(2a)(2c)의 빈 공간과 앞서 파괴된 절개공에 의하여 차단 및 흡수되는 상태가 되는 것이며, 이와 같이 1차발파 및 2차발파 장약공(22)(23)의 연쇄적인 발파로 인하여 파괴됨과 동시 절개되는 절개공간은 그 다음으로 연쇄적으로 발파되는 3차발파 내지 5차발파 장약공(24)(25)(26)의 발파진동과 발파소음을 차단 및 흡수하는 작용을 하게 되는 것이며, 또한 심발공(2)의 모든 장약공들이 연쇄적으로 발파가 완료된 후에는 심발공(2)의 암석 전체가 절개된 상태가 되므로 이후에 연쇄적으로 발파되는 1차 및 2차 확대공(3)(4), 좌,우 양측의 벽면 외곽공(5), 천정 외곽공(6) 및 바닥공(7)들의 발파진동과 발파소음도 앞서 진행된 발파에 의하여 점차로 확장되면서 형성되는 절개공간에 의하여 차단 및 흡수되므로서 터널굴착공사시 폭약의 발파진동과 발파소음을 저감시킬 수 있는 것이다.

상기와 같은 본 고안에 의하면 터널 자유면의 중심부에 형성되는 심발공의 중앙에 수직상으로 3개의 상,중,하부 무장약공을 배치하는 수단으로 심발공의 발파작업시 암석이 크게 균열되면서 파괴되도록 하므로서 무장약공이 소결되는 현상없이 균열 및 파괴되면서 터널 자유면에서 떨어져 나가도록 하여 터널발파공법의 효율성을 향상시키는 효과가 있을 뿐 아니라 발파진동 및 발파소음을 현저하게 저감시키는 효과를 가져다주어 터널굴착현장의 주변의 각종 건축물이나 구조물 또는 교량 그리고 가축 등에 피해를 입히지 않고 터널굴착공사를 발파공법으로 시공할 수 있게 하는 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 터널의 자유면 중심부분에는 중앙에 위치한 무장약공과 그 주위에 다수의 장약공을 배치시킨 심발공과, 상기 심발공의 주위에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 1차 및 2차 확대공과, 터널의 자유면 바닥부분에 일정간격으로 배치되는 다수의 장약공으로 형성되는 바닥공과, 상기 2차 확대공의 외주에 배치되며 터널의 자유면 양측 벽면과 천정에 일정간격으로 다수 천공되는 장약공으로 형성되는 벽면 및 천정 외곽공으로 터널발파공을 구성하는 터널발파공법에 있어서,

   상기 심발공의 중앙에는 일정간격을 가지며 수직상으로 3개의 상,중,하부 무장약공을 배치하며; 상기 상,중,하부 무장약공들 중 중간부 무장약공 양측에 수평하게 2개의 1차발파 장약공을 배치하고; 상기 상,하부 무장약공 각각의 좌,우 양측에는 대각선 방향으로 4개의 2차발파 장약공을 배치하고, 상기 1차발파 및 2차발파 장약공 주위에는 정사각형을 이루도록 배치되는 8개의 3차발파 장약공과, 능형을 이루도록 배치되는 4개의 4차발파 장약공 및 정사각형을 이루도록 배치되는 4개의 5차발파 장약공들을 차례로 형성시킨 것을 특징으로 하는 터널발파공법의 심발공 배치구조.