KR20120025064A - 방진 발파 공법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 토목공사에 적용되는 발파 공법에 관한 것으로, 발파 구역과 보호 구역 사이에 복수개의 방진공을 천공하여 방진 구역을 형성하는 단계, 상기 복수개의 방진공 중 일부 또는 전부에 팽창성 모르타르를 주입하는 단계, 상기 팽창성 모르타르의 수화 반응에 의해 상기 방진구역의 진동 전달 특성이 인접한 구역의 진동 전달 특성과 상이해지도록 상기 팽창성 모르타르를 경화시키는 단계 그리고, 상기 발파 구역에서 발파를 진행하는 단계를 포함하는 방진 발파 공법에 의해 달성될 수 있다.
본 발명에 의할 경우, 발파 작업시 인접한 위치의 지반 또는 구조물로 전달되는 발파 진동을 최소화시킬 수 있어, 발파 공법을 공사 현장에 보다 폭넓게 적용할 수 있을 뿐 아니라 안정적인 시공이 가능하다.
본 발명에 의할 경우, 발파 작업시 인접한 위치의 지반 또는 구조물로 전달되는 발파 진동을 최소화시킬 수 있어, 발파 공법을 공사 현장에 보다 폭넓게 적용할 수 있을 뿐 아니라 안정적인 시공이 가능하다.
Description
본 발명은 토목공사에 적용되는 발파 공법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 발파 작업시 발생하는 발파 진동을 저감하기 위한 방진 발파공법에 관한 것이다.
고층 건물과 같은 대형 지상구조물의 하부 기초를 구축하거나 지하철 또는 지하터널과 같은 지하구조물을 구축할 때 지반의 굴착이 이루어진다. 이 경우, 지반을 파쇄하기 위한 다양한 공법이 이용되며, 이 가운데에서도 다이너마이트등의 폭약을 이용하여 지반을 파쇄한 후 지반을 굴착하는 공법이 널리 이용된다.
지반의 발파는 대상이 되는 지역에 착암기 등을 이용하여 발파공을 굴착하고, 발파공 내측에 장약을 장입한다. 그 후, 장약을 폭파시키기 위해 외부의 케이블과 연결되는 뇌관 등을 설치한다. 그 위에는 각종 고착제를 채운 후 뇌관을 매개로 장약을 폭파시켜 암반을 파쇄하는 방식으로 이루어진다.
이러한 발파 작업 중에는 폭발력에 의해 발파 진동이 발생하고, 이는 지반을 따라 진행하여 인접한 위치의 지반 또는 구조물에 영향을 미치게 된다. 따라서, 거주지와 인접한 지역에서 발파 작업이 이루어지는 경우 빈번한 민원 발생으로 인하여 공사가 지연되는 문제점이 발생하였다. 또한, 인접한 지역에 발파 진동에 민감한 지반 구조나 시설물이 존재하는 경우에는 발파 공법을 적용할 수 없는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 인근 지역으로 전달되는 발파 진동을 최소화시킬 수 있는 방진 발파 공법을 제공하기 위함이다.
상기한 본 발명의 목적은, 발파 구역과 보호 구역 사이에 복수개의 방진공을 천공하여 방진 구역을 형성하는 단계, 상기 복수개의 방진공 중 일부 또는 전부에 팽창성 모르타르를 주입하는 단계, 상기 팽창성 모르타르의 수화 반응에 의해 상기 방진구역의 진동 전달 특성이 인접한 구역의 진동 전달특성과 상이해지도록 상기 팽창성 모르타르를 경화시키는 단계 그리고, 상기 발파 구역에서 발파를 진행하는 단계를 포함하는 방진 발파 공법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 방진 구역은 상기 발파 구역과 상기 보호 구역 사이를 가로질러 형성되며, 0.5m 이상 5m이하의 폭을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 방진 구역을 형성하는 복수개의 방진 공은 상기 발파 구역과 상기 보호 구역 사이를 가로지르는 다수개의 열을 형성하도록 배열될 수 있다.
한편, 이러한 방진 발파 공법은 상기 팽창성 모르타르를 제조하는 단계를 더 포함하고, 상기 팽창성 모르타르는 산화칼슘(CaO) 분말 75~88 중량%과 탄산칼슘, 이산화규소, 산화제2철, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 삼산화황, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화망간, 오산화인 및 산화티타늄을 포함하는 첨가제 분말 12~25중량%이 혼합된 분말 재료를 교반하여 제조되는 것이 바람직하다.
본 발명에 의할 경우, 발파 작업시 인접한 위치의 지반 또는 구조물로 전달되는 발파 진동을 최소화시킬 수 있어, 발파 공법을 공사 현장에 보다 폭넓게 적용할 수 있을 뿐 아니라 안정적인 시공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진 발파 공법의 순서를 도시한 순서도,
도 2는 도 1의 방진 구역을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 발파 진동이 지반을 통과하는 모습을 도시한 단면도,
도 4는 도 2의 방진구역의 방진공 패턴을 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 발파 공법의 실험예를 도시한 개략도이고,
도 6 및 도 7은 도 5의 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
도 2는 도 1의 방진 구역을 개략적으로 도시한 개략도,
도 3은 발파 진동이 지반을 통과하는 모습을 도시한 단면도,
도 4는 도 2의 방진구역의 방진공 패턴을 도시한 평면도,
도 5는 본 발명에 따른 발파 공법의 실험예를 도시한 개략도이고,
도 6 및 도 7은 도 5의 실험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진 발파 공법에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방진 발파 공법의 순서를 도시한 순서도이다.
우선, 공사 진행 중 지반 파쇄 등의 목적을 위해 발파 작업이 필요하다고 판단되는 경우, 이에 대한 설계를 진행한다(S10). 발파 작업 설계시에는, 발파 구역의 위치, 발파공의 개수 및 배치, 발파공의 직경 및 깊이, 폭약의 종류 및 장약량 등을 종합적으로 고려하여 설계한다.
이때, 발파 공법은 장약의 폭발력을 이용하여 지반을 파쇄하기 때문에 발파 작업시 폭발력에 의해 지반의 진동이 발생하게 되고, 이때 발생된 진동은 지반을 따라 인접한 지역으로 전달된다. 따라서, 발파 작업이 진행되는 구역과 인접한 위치에 연약 지반이 존재하거나 각종 구조물이 존재하는 경우, 발파 진동에 의해 문제가 발생할 우려가 있다.
따라서, 발파 작업 설계가 이루어지면 보호 구역의 위치를 선정하는 단계를 수행하는 것이 바람직하다(S20). 여기서, 보호 구역이라 함은 발파 구역과 인접한 위치에 위치하며, 발파 진동에 의해 영향을 받기 쉬운 각종 구조물이 위치한 구역을 의미한다. 보호 구역은 발파 작업이 이루어지는 지반의 종류, 발파 예상 강도, 발파 구역으로부터의 거리 등을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.
발파 작업의 설계와 보호 구역의 선정이 완료되면, 발파 구역의 주변을 따라 방진 구역을 설계하는 것이 바람직하다(S30). 여기서 방진 구역이란 발파 구역의 주변에 위치하여 발파 작업시 발파 진동이 진행하는 것을 차단하거나, 완충시키는 구역에 해당한다. 이하에서는 도 2 내지 도 4를 참조하여, 방진 구역에 대해 더욱 구체적으로 설명하도록 한다.
도 2는 도 1의 방진 구역의 위치를 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 방진구역(C)은 소정의 폭을 갖으며, 발파 구역(A)과 보호 구역(B) 사이를 가로질러 형성되도록 형성된다. 따라서, 발파 작업시 발파 구역(A)에서 발생되는 발파 진동은 방진 구역(C)을 통과한 후 보호 구역(B)에 전달된다.
도 2에서는 발파 구역의 일 방향에 보호 구역이 위치하여, 해당 방향으로 전달되는 발파 진동만을 차단 또는 완충시킬 수 있도록 특정 방향에만 방진 구역을 형성하였다. 다만, 발파 구역을 중심으로 여러 방향에 보호 구역이 위치하는 경우에는 각 방향마다 복수개의 방진 구역을 형성하는 것도 가능하며, 나아가 발파 구역의 주변을 따라 폐곡선의 형태로 방진 구역을 형성하여 발파 작업시 발생되는 모든 발파 진동이 방진 구역을 통과하도록 설계하는 것도 가능하다.
여기서, 방진 구역(C)의 지반은 인접한 위치의 지반과 서로 다른 진동 전달 특성을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다. 여기서, 진동 전달 특성이라 진동특성 임피던스(Impedance)를 의미하는 것으로, 지반의 밀도(ρ)와 해당 지반의 탄성파 속도(V)의 곱으로 나타나는 지반 고유의 특성값이다. 이러한, 상이한 진동 전달 특성을 갖는 방진 구역(C)이 발파 진동의 진행 경로에 위치함에 따라, 이를 통과하는 발파 진동을 완충시킬 수 있다.
도 3에서는 발파 진동이 지반을 통과하는 모습을 도시한 단면도이다. 도 3에서는 지반 I 사이에 서로 다른 진동 전달 특성을 같는 지반 II가 위치하는 경우, 발파 진동이 통과하는 특성을 살펴보도록 한다.
지반 I는 ρ1V1에 해당하는 진동특성 임피던스를 갖고, 지반 II는 ρ2V2에 해당하는 진동특성 임피던스를 갖는다. 이때, 발파진동이 지반 I로부터 지반 II로 이동할 때, 각각 경계면에서 일부는 반사되고 일부는 투과한다.
여기서, 제1 경계면으로 V0의 진동속도가 진입하면서 발생되는 반사파의 진동속도(VR1) 및 투과파의 진동속도(VT1)는 아래와 같이 나타낼 수 있다.
여기서,
이라고 치환할 경우,
한편, 제2 경계면에서 반사파의 진동속도(VR2) 및 투과파의 진동속도(VT2)는 아래와 같이 나타낼 수 있다.
따라서, 
에 해당한다.
즉, 지반 I을 진행하던 발파 진동은 서로 다른 진동 전달 특성을 갖는 지반 II를 투과하면서, 
배로 속도 변화가 발생한다. 이때, 
는 α가 1인 경우를 제외하고는 항상 1보다 작은 값을 갖는다. 즉, 인접한 지반과 진동 전달 특성이 상이한 지반이 발파 진동 경로 상에 삽입되어 있는 경우 진동 속도는 감소되며, 이때 삽입된 지반은 경질이나 연질이나 모두 진동 속도를 감소시킬 수 있다.
따라서, 본 발명은 발파 진동이 진행하는 경로 상에 상이한 지질 특성을 갖는 방진 구역을 형성하여, 인접 지역으로 전달되는 발파 진동을 차단 또는 완충시키는 것이 가능하다.
이때, 방진 구역의 지반 특성에 해당하는 탄성파 파장(λ)을 고려하여 방진 구역의 폭을 설계하며, 일반적인 지반 특성을 고려할 경우 방진구역의 폭은 0.5m 이상 5m 이하의 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 일 예로서 발파 구역과 보호 구역 사이에 2.8m의 폭을 갖는 방진 구역을 설계할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같이 방진 구역(C)은 인접한 지반과 상이한 진동 전달 특성을 갖는 지반으로 구성되는 것이 바람직하며, 방진 구역의 진동특성을 차별화시키기 위해 다양한 방식을 적용하는 것이 가능하다. 이하에서는 일예로서 본 실시예에서 방진 구역(C)의 진동 전달 특성을 차별화시키는 방법에 대하여 설명하도록 한다.
도 4는 도 2의 방진구역의 방진공 패턴을 도시한 평면이다.
본 실시예에서는, 방진 구역(C)의 위치를 설계한 후 복수개의 방진공(H)을 천공하는 단계를 진행할 수 있다(S40). 방진 구역에 복수개의 방진공(H)이 소정의 패턴으로 형성되면, 방진 구역의 평균적인 진동 전달 특성이 변화하여 발파 진동을 절감시키는 효과를 갖을 수 있다.
또한, 복수개의 방진공(H)을 천공한 후, 방진공 내측으로 인접 지반과 상이한 재질의 물질을 충전하는 것도 가능하다. 이 경우 또한, 방진 구역의 평균적인 진동 전달 특성이 변화하여 발파 진동을 절감시키는 효과를 갖을 수 있다.
다만, 위와 같이 방진 구역에 단순히 방진공(H)이 형성되거나, 방진공 내측에 상이한 재질의 물질이 충전되는 경우에도, 방진공(H)이 형성되지 않은 방진 구역의 나머지 부분은 인접한 지반과 동일한 진동 전달 특성을 갖을 수 있다. 따라서, 방진공을 통과하는 경로로 진행하는 발파 진동의 경우 방진 효과를 볼 수 있으나, 방진공이 형성되지 않은 부분으로 진행하는 발파 진동의 경우 충분한 방진 효과를 볼 수 없다.
따라서, 본 실시예에서는 방진구역의 모든 위치에서 진동 전달 특성을 변화시킬 수 있도록, 복수개의 방진공 내측에 팽창성 모르타르를 충전하는 것이 바람직하다. 팽창성 모르타르의 경우 경화시 수화반응에 의해 팽창한다. 이러한 팽창압은 방진공과 인접한 위치의 지반을 가압하거나 균열을 발생시켜, 방진공 뿐만 아니라 방진공이 천공된 방진 구역 전체의 진동 전달 특성을 변화시킬 수 있다. 따라서, 방진 구역을 통과하는 모든 발파 진동의 진동속도를 절감시킬 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 방진 구역에는 복수개의 방진공(H)이 형성되며, 방진공(H)은 발파 구역(A)과 보호 구역(C)을 가로지르는 방향으로 복수개의 열을 형성하도록 천공되는 것이 바람직하다(S40). 이때, 방진공(H)이 복수개의 열을 형성함에 따라, 방진 구역 내에서도 각 열마다 진동 전달 특성이 상이하게 형성되는 효과를 볼 수 있다.
천공되는 방진공(H)의 배치는 팽창성 모르타르의 특성, 예상되는 발파 진동의 특성, 지반 특성, 발파 구역 또는 보호 구역으로부터의 거리 등을 고려하여 다양하게 설계하는 것이 가능하다.
일 예로서, 본 실시예에서는 도 4에 도시된 바와 같이 총 6개의 열로 배열되도록 방진공을 천공할 수 있다.
이때, 보호 구역(B)에 인접한 방진공(H)은 보다 큰 직경을 갖도록 천공될 수 있다. 따라서, 발파 구역(A)과 인접한 1번째 열부터 5번째 열을 형성하는 방진공(H)은 65mm의 직경을 갖도록 천공하고, 보호 구역(B)과 인접한 6번째 열을 형성하는 방진공(H)은 105mm의 직경을 갖도록 천공한다.
또한, 보호 구역(B)에 인접한 방진공(H)은 인접한 방진공(H)과 좁은 간격으로 형성되도록 천공될 수 있다. 따라서, 1번째 열부터 4번째 열을 형성하는 방진공(H)은 같은 열의 인접한 방진공(H)과 600mm의 간격으로 형성되며, 5번째 열을 형성하는 방진공(H)은 400mm의 간격으로, 보호 구역(B)과 가장 인접한 6번째 열을 형성하는 방진공(H)은 300mm의 간격으로 천공된다. 또한, 1번째 열과 5번째 열은 각 열 사이의 간격은 600mm 이격되도록 천공되며, 5번째 열과 6번째 열 사이 간격은 400mm 이격되도록 천공된다.
한편, 방진공(H)의 천공과 별도로 팽창성 모르타르를 제작하는 단계를 진행할 수 있다(S50). 팽창성 모르타르는 다양한 재질을 이용하여 제작하는 것이 가능하나, 본 발명에서는 물에 대한 반응성이 좋은 산화칼슘(CaO)을 주성분으로 구성되는 재료를 이용할 수 있다. 산화칼슘(CaO)은 일반적으로 생석회라 불리는 것으로, 액체 또는 기체상태의 수분과 결합하여 수화반응을 일으킨다. 이때, 산화칼슘(Ca)과 물과 반응하는 경우 비중이 3.4에서 2.24로 크게 변화하면서 1.5~2.0배의 부피 팽창이 발생할 수 있다.
이러한 산화칼슘(CaO)은 석회석 또는 탄산칼슘을 약 900℃로 가열하여 얻어질 수 있고, 1000~1500℃의 범위 내에서 석회석을 소성하는 경우 초기에 유효한 수화 반응성 및 우수한 팽창압 발현 특성을 갖는 산화칼슘(CaO)을 획득하는 것이 가능하다. 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 1400℃ 전후의 온도로 8~10 시간 정도 가열하여 산화칼슘(CaO)을 생산할 수 있다.
나아가, 본 실시예의 팽창성 모르타르는 주성분인 산화칼슘(CaO)이외에도 별도의 첨가물을 추가적으로 더 첨가할 수 있다. 산화칼슘(CaO)은 수화 반응시 다른 금속과도 반응이 일어날 수 있는 바, 소정의 첨가제를 추가하여 팽창성 모르타르의 반응특성을 개선할 수 있다.
첨가제는 산화알루미늄(Al2O3) 및 삼산화황(SO3)을 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 적용하는 팽창성 모르타르는 CaO-Al2O3-SO3계의 물질이 미리 배합된 상태로 존재할 수 있다.
CaO-Al2O3-SO3계의 물질은 수화반응시 에트링가이트(Ettringite)란 물질을 생성한다. 상기 에트링가이트는 산화칼슘만이 수화반응을 일으킬 때에 비하여, 팽창이 폭발적으로 발생하는 바 팽창효과를 극대화시킬 수 있다. 따라서, CaO-Al2O3-SO3계 물질이 포함된 팽창성 모르타르는 수화반응에 의해 에트링가이트 결정이 보다 조밀하게 코팅되어 덮이게 되는데, 이러한 코팅은 자체 팽창을 일으키는 토포케미칼(topochemical) 반응의 성질을 갖으며 팽창압을 현저하게 증가시킬 수 있다.
다만, 전술한 에트링가이트는 폭발적인 팽창물질이므로 수화반응시 천공된 구멍의 상측으로 솟아오르는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 제어할 수 있는 첨가물을 추가적으로 포함하여 혼합되는 것이 바람직하다.
따라서, 본 실시예에 따른 팽창성 모르타르는 이산화규소(SiO2), 산화철(Fe2O3), 탄산칼슘(CaCO3) 및 산화마그네슘(MgO) 등의 첨가물을 추가적으로 더 포함하여 혼합되는 것이 바람직하다. 이 경우, 잠재수경성과 포졸란 반응성을 발현하면서 팽창성 모르타르의 급격한 반응을 지연시킬 뿐만 아니라, 수경성을 발현하여 팽창압에 의해 모르타르가 상부로 유출되지 않고 대상 구조물에 유효한 팽창압을 장시간 발현할 수 있도록 한다.
나아가, 본 실시예에 따른 팽창성 모르타르는 추가적으로 소정의 알칼리 산화물을 첨가물로서 추가하여 혼합 형성되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 산화 나트륨(Na2O) 및 산화칼륨(K2O)를 더 첨가하여 팽창성 모르타르를 배합하며, 이 경우 팽창성 모르타르의 반응시 팽창압이 증가하는 것을 실험을 통해 발견하였다.
또한, 이외에도 기타의 중금속 산화물 또는 오산화인(P2O5) 등을 추가적으로 첨가하면 팽창압의 강도가 더욱 증가하는 것을 실험을 통해 발견하였다. 따라서, 본 실시예에서는 산화망간(MnO), 산화티타늄(TiO2) 및 오산화인(P2O5)를 추가적으로 첨가하여 팽창성 모르타르를 배합한다.
본 실시예에 따른 팽창성 모르타르는 75~88 중량%의 산화칼슘(CaO) 및 12~25 중량%의 첨가제를 배합하여 구성되며, 첨가제에 포함되는 구체적인 물질의 성분비는 아래의 표 1과 같다.
| 구성성분 | 중량% |
| CaO | 75~88 중량% |
| CaCO3 | 1~10 중량% |
| SiO2 | 2~10 중량% |
| Fe2O3 | 2~6 중량% |
| Al2O3 | 1~5 중량% |
| MgO | 1~5 중량% |
| SO3 | 0.5~5 중량% |
| Na2O | 0.01~1 중량% |
| K2O | 0.01~1 중량% |
| MnO | 0.01~1 중량% |
| P2O5 | 0.01~1 중량% |
| TiO2 | 0.01~1 중량% |
팽창성 모르타르를 제조하는 단계에서는 산화칼슘(CaO) 및 기타 각종 첨가물을 상기 표의 성분비로 혼합한 후, 이를 분쇄하는 작업을 수행한다. 이때, 팽창성 모르타르의 원료는 수화 반응이 충분히 일어날 수 있도록 원료를 미세 분말 형태로 분쇄하는 것이 바람직하다.
이처럼, 미세분말 형태로 가공된 팽창성 모르타르의 원료는 약 1000℃의 온도에서 2~3 시간 동안 2차 열처리가 이루어진다. 그리고, 열처리가 이루어진 팽창성 모르타르 원료와 물을 교반하여 팽창성 모르타르를 제조한다. 교반 작업시 첨가되는 물의 양은 분말 원료 5kg 당 물 1.5L를 기준으로 배합하는 것이 바람직하며, 지반 특성 등을 고려하여 물의 양을 조절하는 것도 물론 가능하다.
팽창성 모르타르의 제조가 완료되면 방진공(H)에 모르타르를 주입하는 단계를 진행한다(S60). 전술한 바와 같이, 모르타르의 주입은 발파 구역으로부터 인접한 1번째 열부터 5번째 열을 형성하는 방진공(H)에 이루어진다. 이때, 모르타르의 주입은 팽창성 모르타르의 교반이 완료된 시점으로부터 5분 내지 10분 이내에 주입하는 것이 바람직하다.
방진공(H)에 주입되는 팽창성 모르타르는 방진공(H) 내측에서 수화반응이 이루어지나, 방진공(H)의 지반이 팽창성 모르타르의 수분을 흡수하는 경우에 발생할 수 있다. 이 경우, 모르타르의 수화반응이 충분히 일어나지 못할 우려가 있는 바, 팽창성 모르타르 주입 단계에서는 먼저 소량의 물을 방진공(H) 내측에 주입한 후 팽창성 모르타르를 주입하는 것이 바람직하다.
팽창성 모르타르가 주입되면, 소정 시간 동안 경화되는 단계가 수행된다(S60). 이때, 팽창성 모르타르는 수화 반응에 의해 팽창하면서, 방진공(H)의 내벽으로 팽창압을 제공한다. 실험결과, 전술한 팽창성 모르타르의 경우 수화반응이 시작된 후 약 30시간이 경과할 때까지 지속적으로 팽창압이 증가하여 600 내지 1000kgf/cm2 에 해당하는 팽창압이 방진공의 내벽에 가해지는 것을 관찰하였다. 따라서, 방진 구역(C)의 진동 전달 특성은 방진공(H)에 채워지는 상이한 재질에 의해 진동 전달 특성이 변화될 뿐 아니라, 방진공(H)의 내벽으로부터 가해지는 팽창압에 의해 방진공(H)이 형성되지 않은 부분의 진동 전달 특성까지 변화될 수 있다.
팽창성 모르타르의 경화가 완료되면, 발파 설계시 예정된 발파 구역(A)에서 발파 작업을 진행한다(S80). 발파 작업시 발파 구역(A)으로부터 발파 진동이 발생하여 주변으로 전달되며, 보호 구역(B) 방향으로 전달되는 발파 진동은 이전 단계에서 설계된 방진 구역(C)을 통과하게 된다. 이때, 진동전달 특성이 상이한 방진 구역(C)을 통과하면서 발파 진동이 저감되어, 발파 작업시 발파 진동이 보호 구역에 미치는 영향을 최소화시킬 수 있다.
이하에서는, 본 실시예에 따른 방진 발파 공법의 효과를 검증하기 위해 수행한 실험의 결과에 대하여 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 발파 공법의 시험예를 도시한 개략도이고, 도 6 및 도 7은 도 5의 시험예에 따른 결과를 도시한 그래프이다.
본 실험에서는 전술한 실시예에서 설명한 방식으로 방진 구역(C)을 설계하였다. 여기서, 방진 구역(C)은 20m의 길이로 형성되며, 2.8m의 폭을 갖는다. 그리고, 예상되는 발파 진동이 진행 방향을 고려하여, 방진 구역(C)을 통과하기 직전과 통과한 직후에 발파 진동의 진동 속도를 측정할 수 있도록 방진 구역의 전단(D1)과 후단(D2)에 각각 진동 속도 측정장치를 설치하였다. 그리고, 발파 위치는 방진 구역으로부터 10m 떨어진 위치(A1) 및 50m 떨어진 위치(A2)에 설계하였다.
첫 번째 실험에서는, 방진구역으로부터 10m 떨어진 위치(A1)에서 15회에 걸쳐 발파 작업을 진행하였다. 아래의 표 2는 이 때 방진 구역의 양단에서 측정된 발파 진동의 진동 속도(단위, cm/s)의 값이고, 도 6은 이를 도시한 그래프이다.
| No | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 |
| D1 | 0.11 | 0.129 | 0.136 | 0.138 | 0.142 | 0.171 | 0.173 | 0.175 | 0.2 | 0.208 | 0.208 | 0.235 | 0.246 | 0.248 | 0.253 |
| D2 | 0.105 | 0.123 | 0.123 | 0.116 | 0.127 | 0.148 | 0.144 | 0.151 | 0.14 | 0.187 | 0.124 | 0.177 | 0.185 | 0.181 | 0.171 |
두 번째 실험 결과, 원거리에서 발파 작업이 이루어지는 경우 방진 구역(C)을 통과한 위치(D2)에서 발파 진동의 진동 속도는 방진 구역(C)으로 진입하는 위치(D1)에서 보다 평균적으로 18.6%만큼 저감되는 것을 확인할 수 있었다.
위 실험 결과를 통하여, 발파 작업시 방진 구역(C)을 구비하는 경우 발파 진동의 전달속도가 현저히 저감되는 것을 확인하였으며, 이는 방진 구역(C)이 발파 구역(A)으로부터 인접하여 설치될수록 진동 저감의 효과가 큰 것으로 나타났다. 다만, 발파 구역(A)과 방진 구역(C)이 지나치게 인접 설치되는 경우 팽창성 모르타르에 의한 지반 균열에 의해 발파 범위가 예상 범위를 초과하여 확대될 우려가 있으므로, 방진 구역(C)의 설치범위는 발파 구역(A)으로부터 3m이상 떨어진 거리에서 진행하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방진 발파 공법은 별도의 방진 구역을 설치하여 발파 작업시 발생되는 발파 진동이 인근 지역으로 전달되는 것을 최소화시킬 수 있다. 이때, 방진 구역의 진동 전달 특성을 변화시키기 위해 전술한 실시예에서는 팽창성 모르타르의 팽창력을 이용하였으나, 이는 일 예에 해당하며 이 이외에도 다양한 기술을 적용하여 본 발명을 실시하는 것은 물론 가능하다.
Claims (9)
- 발파 구역과 보호 구역 사이에 복수개의 방진공을 천공하여 방진 구역을 형성하는 단계;
상기 복수개의 방진공 중 일부 또는 전부에 팽창성 모르타르를 주입하는 단계;
상기 팽창성 모르타르의 수화 반응에 의해 상기 방진구역의 진동 전달 특성이 인접한 구역의 진동 전달 특성과 상이해지도록 상기 팽창성 모르타르를 경화시키는 단계; 그리고,
상기 발파 구역에서 발파를 진행하는 단계;를 포함하는 방진 발파 공법. - 제1항에 있어서,
상기 방진 구역은 소정의 폭으로 상기 발파 구역과 상기 보호 구역 사이를 가로질러 형성되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제2항에 있어서,
상기 방진 구역은 상기 발파 구역과 상기 보호 구역 사이에서 0.5m 이상 5m이하의 폭을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제2항에 있어서,
상기 방진공은 50mm 이상 200mm 이하의 직경을 갖도록 천공되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제2항에 있어서,
상기 복수개의 방진공은 상기 발파 구역과 상기 보호 구역 사이를 가로지르는 다수개의 열을 형성하도록 천공되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제5항에 있어서,
상기 팽창성 모르타르를 주입하는 단계는, 상기 다수개의 열 중 상기 보호구역에 인접한 열을 제외한 나머지 방진공에 상기 팽창성 모르타르를 주입하는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제5항에 있어서,
상기 보호 구역에 인접한 열을 형성하는 방진공은 상기 발파 구역에 인접한 열을 형성하는 방진공보다 큰 직경을 갖도록 천공되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 팽창성 모르타르를 제조하는 단계를 더 포함하고,
상기 팽창성 모르타르는 산화칼슘(CaO) 분말 75~88 중량%과 탄산칼슘, 이산화규소, 산화제2철, 산화알루미늄, 산화마그네슘, 삼산화황, 산화나트륨, 산화칼륨, 산화망간, 오산화인 및 산화티타늄을 포함하는 첨가제 분말 12~25중량%이 혼합된 분말 재료를 교반하여 제조되는 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법. - 제8항에 있어서,
상기 첨가제 분말은 전체 중량 대비 1~10 중량%의 탄산칼슘, 2~10 중량%의 이산화규소, 2~6 중량%의 산화제2철, 1~5 중량%의 산화알루미늄, 1~5 중량%의 산화마그네슘, 0.5~5 중량%의 삼산화황, 0.01~1 중량%의 산화나트륨, 0.01~1 중량%의 산화칼륨, 0.01~1 중량%의 산화망간, 0.01~1 중량%의 오산화인 및 0.01~1 중량%의 산화티타늄을 포함하여 구성되는 것을 것을 특징으로 하는 방진 발파 공법.
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Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20130527 Effective date: 20140603 Free format text: TRIAL NUMBER: 2013101003924; TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20130527 Effective date: 20140603 |