본 발파시공사례는 터널노선 상단부에 위치한 주택구조물 근접지역에서 구조물 진동피해 저감을 위해 당초 설계의 발파공법과 결부시켜 시공성과 경제성이 양호한 진동제어발파방법(다단식발파, 선대구경 심빼기, Line Drilling공법 등)들을 조합하여 단계적으로 추가시키는 굴착공법들을 검토 적용한 터널발파의 진동 저감사례이다. 따라서 시공에 대한 적용성은 발파방법이나 지반조건 등에 따가 진동 저감에는 다소의 차이는 있을 것으로 사료되나 유사조건의 현장 적용은 매우 유용할 것으로 판단된다.
옛날에는 거대한 바위를 제거하기 위해서는 다이나마이트 등의 폭약을 사용하여 폭파개념의 발파를 해왔다. 그러나 도심지에서 지하철굴착, 건물기초굴착, 택지조성 등을 위해서는 폭파개념의 굴착은 곤란하다. 건설교통부 암발파설계 및 시험발파 잠정지침(안)에서는 0.3cm/sec(센티세크)를 진동안전기준치로 하였을 때 $25\~120m$ 이격거리에서는 TYPE I의 암파쇄굴착공법에서 TYPE IV의 진동제어중규모 발파공법을 권장하고 있다. 본 논문은 25m이내 지역의 최근접 암파쇄굴착공법(TYPE I)적용 최적공법인 나노프라즈마 공법을 소개하고자 한다. 나노프라즈마 공법을 적용하여 도심지 바위를 파쇄할 때 15m거리에서 기존의 미진동발파공법의 절반 진동수준인 0.1cm/sec가 예상되는 획기적인 공법이다.
본 연구는 발파 시 발생하는 진동을 저감시키고 발파효율을 증진시키기 위하여 NDC(New Deck Charge) 공법 및 Wide space 공법을 혼합하여 발파를 실시한 사례연구이다. NDC 공법은 종이분리봉을 이용하여 분산장 약을 실시하는 공법으로 발파 시 진동은 저감시키나 공저부에서 발파효과가 저감되는 경향을 보인다. Wide Space 공법은 기존의 일반적인 발파공법에 비해 파쇄입도를 조절하고 발파효율을 높이는데 유리한 공법이다. 본 사례 연구에서는 두 가지 공법을 혼합하여 현장 적용성을 검토한 결과, 진동속도가 감소되고 발파효율이 증가하는 결과를 확인하였으며, 향후 다양한 조건에서 발파를 실시하여 자료를 축적한다면 민원저감 및 공기단축에 기여할 수 있는 유용한 발파패턴을 정립할 수 있을 것으로 사료된다.
국내에서 발파설계에 적용하고 있는 수식은 외국의 암반조건과 발파환경에 맞게 만들어진 것으로써 암질과 현장조건이 상이한 국내에서는 잘 맞지 않거나 발파패턴의 자동설계에도 적절하지 않은 문제가 있었다. 1998년부터 터널발파설계 자동화를 구현하기 위한 여러 연구가 시행되었고, 이를 통해 개발된 발파 설계식은 이러한 문제들을 해결할 수 있었다. 개발된 발파 설계식은 기존의 수식에 비해 복잡하기는 하지만, 암반상태에 따른 굴진장의 변화를 고려하여 장약량을 변화시킬 수 있고 최외곽공과 전열공의 설계도 다양하게 적용할 수 있는 등 여러 가지 장점이 있다. 이 연구에서는 터널발파설계 자동화를 위해 개발된 설계식에 대해 검토하였다.
Drilling and blasting method for excavating rock mass is generally used in underground construction; but this technique has some shortcomings. For instance, rock mass damage is inevitable during drilling and blasting, and blast-induced vibration frequently causes some problems. Until now, field measurement method is used to predict the overbreak and vibration; but it has many limitations. Therefore, numerical analysis method is needed to overcome such limitations, and to estimate and predict damage and vibration due to tunnel blasting in the design stage. In this study, damage zone of rock mass due to stoping and contour blasting is compared based on standard tunnel blasting pattern, and the propriety of the standard tunnel blasting pattern is estimated. Then, blasting pattern is optimized so that the damage zone due to sloping blasting with reduced charge is consistent with that due to contour blasting.
Blasting method is used most engineering works for rock excavation. Blasting method is done much to upgrade of operation efficiency, contraction of construction period than other method. But blasting method happens damage by blasting vibration, nose and scattering. Therefore this study examined about effect, characteristic and application of Plasma method. To confirm effect measured vibration, noise and frequency, and analyzed data compare with general blasting.
인도네시아 파시르 탄광에서는 전형적으로 일자유면 발파방법이 사용되고 있다. 일자유면 발파방법은 지표면을 유일한 자유면으로 한 발파법이므로 구속이 커서 화약의 에너지가 저항선의 파괴보다는 지반진동의 유발에 더 많이 소모된다 따라서 파시르 탄광에서 현재 적용되는 일자유면 발파방법은 노천광산에서 일반적으로 적용되는 이자유면 발파인 계단발파에 비해 더 큰 지반진동을 유발시킬 수 있다. 더욱이 파시르 탄광의 경우 노천채굴적의 양안이 연약사면으로 이루어져 있어 발파진동은 이들 사면들의 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 발파진동과는 별도로 일자유면 발파는 본래 저항선이 하나뿐이므로 암반파괴의 측면에서도 발파효율이 좋지 않다. 따라서 파시르 탄광이 안고 있는 현안문제를 해결할 목적으로 진동제어와 발파효율을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 발파공법에 대한 연구가 착수되었다. 이 연구의 일환으로 파시르 탄광에서의 현행 발파공 법과 광산개발에 대한 현장조사가 수행되었으며 / 본 논문에서는 현장조사 과정에서 얻어진 결과들 가운데 향후 새로운 발파공법으로의 전환과정에서 반드시 준수되어야 할 공법설계의 지침을 제시하였다.
대규모 건설공사 현장에서는 발파공사에 대한 표준발파패턴과 시험발파패턴의 발파진동추정식의 상이에 따른 설계변경의 반영 문제로 시공사, 건설사업관리자, 발주처간의 갈등요인을 해소하기 위한 체계적인 자료의 수집 및 분석 과정을 통하여 효율적인 대책수립이 필요한 실정이다. 발파진동에 의한 인접 구조물에 미치는 영향을 여러 각도로 평가하려는 연구들은 계속 되어 왔으나, 노천발파를 수행하면서 현장계측의 진동파형을 분석하여 인접 건축물의 안전성을 확보하고 현장여건에 적합한 발파공법을 연구한 사례는 미미한 실정이다. 따라서 현장여건에 적합하고 경제적이며 효율적인 발파작업을 수행할 수 있도록 시험발파를 통하여 발파패턴 선정의 개선방안을 제시하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 실제 도로확장공사 현장에서 시험발파를 통한 표준발파공법 및 진동규제기준별로 적용되는 이격 거리를 기준으로 노천 발파작업을 수행하여 발파진동 값을 계측하고 이를 통한 발파공법별 진동예측식을 회귀분석 전산프로그램을 이용하여 신뢰수준 95%의 K, n, R등을 산출하였다. 시험발파 대상지역의 발파허용진동기준을 0.3cm/sec로 설정하고 노천발파지침의 발파진동추정식과 시험발파의 발파진동추정식에 따른 이격 거리별 장약량과 발파공법을 비교분석한 결과 사업비가 증가하는 요인을 도출할 수 있었다. 또한, 노천발파 작업 중 인접 구조물에 대한 계측 및 분석을 수행하고 노천발파지점과 가장 인접한 구조물을 선정하여 발파진동 계측 및 평가를 시행하여 노천발파공사를 완료하는 과정에서 나타난 노천발파 설계 시공 지침에서의 시험발파 절차 및 해석방법에 대한 문제점을 분석하여 개선방안을 제시하였다.
Rock fragmentation with plasma blasting technique has advantageous properties in contrast to the conventional blasting method in controlling of flying rocks and ground vibrations when residents are complaining or surrounding structures stay in protection from blasting operations. The experiences show in urban construction works that the plasma blasting is the most possible method to prevent damages and minimize adverse environmental impacts. The fragmentation energy level is evaluated by numerical simulation using PFC for various drill hole pattern and tested accordingly to get the feasibility. The energy output of plasma blasting system has been improved to a level of 1 MJ, which can break a $2-3m^3$ granite boulder or 1.5m height bench face. Measurements are carried out to get the ground vibration level and propagation equation. So that the control of the blasting operations can be performed more precisely and safely.
The points of this design case are the planning and excavation method of a new double-tracked railroad tunnel which is approx. 11∼22 meters apart from existing single-tracked railroad tunnel. For the optimum excavation method some needs are required in design stage, such as the reduction of noise and vibration, public resentment, damage of buildings and construction costs. Hence the estimation and application of allowable noise and vibration criterion is important. The ground coefficient (K, n) of this site is determined by field trial blasting. The excavation method is chosen to satisfy the allowable noise and vibration criterion. In addition, in order to ensure the stability of existing single-tracked railroad tunnel, the instrumentation of maintenance level is accompanied during the construction stage. As a result of this design condition, central diaphragm excavation with line drilling and pre-large hole boring blasting is applied to the area within 15 meters apart from existing tunnel. And above 15 meters apart, pre-large hole boring blasting is designed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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