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가설 설정
- 2) 정확한 천공을 통한 장공발파는 비 장약 량의. 감소로 이어져 폭약의 사용량을 줄일 수 있다.
제안 방법
- 본 연구에서는 터널 현장에서 발파로 인해 발생하는 각종 유해요소 중 최대한 안전한 시 공이 될 수 있도록 Emulsion계중 극경암용 폭약을 사용하였고 터널 내 잔존할 수 있는 모든 전기적인 요소에 의한 위험성을 배제하기 위해 비전기식 뇌관을 사용하였다. 또한, 천공 정밀 도에 의한 시공능률을 증진시키기 위하여 컴퓨터 장비를 장착한 점보드릴을 사용하였으며 최 소 3.0m에서 최대 5.0m의 장공 천공을 하여 굴진률을 비교하였으며 S ・B공열 간격에 따른 여굴 및 미굴량을 측정하므로서 적정한 최 외곽 공설계에 대해 알아보고 발파 후 가스량을 측정하여 장대터널 시공에 있어서의 작업자들의 작업여건 개선사항에 대해서도 알아보았다.
- 본 연구에서는 T-CAD(Computer Aided drilling)를 탑재한 점보드릴을 사용함으로써 가능한 정밀한 천공이 이루어질 수 있도록 하여 천공오차에 의한 발파 실패율을 경감시켰다.
- 그러나 현장에서 요구하는 사항 중 안전성과 경제성, 시공성을 동시에 만족시키기는 그리 쉽지 않은 것이 사실이다. 본 연구에서는 터널 현장에서 발파로 인해 발생하는 각종 유해요소 중 최대한 안전한 시 공이 될 수 있도록 Emulsion계중 극경암용 폭약을 사용하였고 터널 내 잔존할 수 있는 모든 전기적인 요소에 의한 위험성을 배제하기 위해 비전기식 뇌관을 사용하였다. 또한, 천공 정밀 도에 의한 시공능률을 증진시키기 위하여 컴퓨터 장비를 장착한 점보드릴을 사용하였으며 최 소 3.
- 본 실험에서는 기존의 Emulsion 제품과 당 대상현장에서 사용하고 있는 Super Emulsion의 암모니아(NHs)농도를 측정하였다. 측정방법은 발파 약 1~2분 후 막장에 들어가 버럭 더미에서 5분에 걸쳐 총 20여 차례 측정하였다. 측정결과 기존 Emulsion폭약 사용시 5~8 ppm이었던 NH3 농도가 l~2ppm(1) 정도로 줄어들어 기존 Emulsion 제품의 약 15-25% 정도 수준이었다.
대상 데이터
- 본 발파현장은 총 연장이 5.28km 고속도로 편도 2차선 터널현장으로 도로노선은 북동쪽에서 남서쪽으로 이어져서 소백산맥 줄기를 동서로 가로지르는 위치에 있다.
- 터널 내 작업환경에서 발파 후가스는 작업 원의 인체에 직접적인 피해를 줄 수 있고 특히, lkm이상의 장대터널과 같은 열악한 환경에서는 작업원의 건강을 위해 유해가스를 작게 배출하는 제품을 선택하여야 한다. 본 실험에서는 기존의 Emulsion 제품과 당 대상현장에서 사용하고 있는 Super Emulsion의 암모니아(NHs)농도를 측정하였다. 측정방법은 발파 약 1~2분 후 막장에 들어가 버럭 더미에서 5분에 걸쳐 총 20여 차례 측정하였다.
- 본 연구의 대상현장은 충북 괴산군 영풍면에 위치하는 현장으로 대상 지형 및 지질을 알아보면 다음과 같다.
이론/모형
- 당 현장의 최외곽공은 S.B공법을 적용하였으며 공간격은 60~70cm 간격으로 천공하였고 장 약 밀도는 0.275kg/m이었고 약 30~40cm는 발파효과를 높이기 위하여 Tamping 하였다.
성능/효과
- 1) 건설장비의 발달로 인하여 천공장비를 컴퓨터로 제어하는 점보드릴을 사용함으로써 정확한 천공을 요구하는 Cylinder-cut에서 5m 이상의 장공(長孔)천공이 가능해졌다.
- 1) 상행선과 하행선에서 총 112회 실시하여 - 485.3m를 천공하여 445.6m를 굴진함으 로써 91.8%의 굴진효율을 보임.
- 2000년 11월 15일부터 동년 12월 15일까지 31일간 상행선과 하행선의 총 112희 발파 결과를 종합한 결과는 표 4와 같으며 천공장은 3.0m에서 최대 5.0m 까지 변화를 주었다. 천공 장의 변화에 따른 굴진효율은 그림.
- 그림 3에서 괄호 안의 숫자는 발파회수를 나타내고 각 천공장에 따른 굴진효율은 이들의 평균치를 계산한 결과를 나타낸 것이다. 상행선은 평균 92.8%, 하행선은 평균 90.8%의 굴진효 율을 나타내었고 평균 비 장약량은 상/하행선 각각 1.18kg/m3와 1.29kg/m3 이었다.
- 본 현장의 지질은 시대미상의 백화리 각섬암 및 상내리층, 이들과 부정합 관계에 놓여 있는 시대미상의 옥천계 지층인 이화령층, 조봉층, 백화산층과 이들을 관입한 중생대 백악기 지층 인 화강암류들이 다양하게 분포하고 있다. 시험 기간중 대상암반을 Face mapping한 결과 막장 면은 최소 2~3개 이상의 절리군과 Fault zone을 내재하고 있으며 절리면 상태는 대체로 매끄럽고 기복상의 평면절리가 약 40~60cm 간격으로 잘 발달되어 있었다. 평균 RQD는 60~ 70%였고 지하수 조건은 건조한 상태로 평균 RMR은 62~72 였다.
- 5cm(굴진률 90% 기준)나 되는데 실제로 평균 여굴량은 아주 작게 측정되었다. 총 5차례에 걸친 여굴 측정 결과를 종합하면 여굴 발생에 영향을 미치는 가장 주요한 변수는 천공이며 천공 정밀도를 확보한 상태에서 최적의 패턴 설계가 이루어져야만 전체 여굴량을 줄일 수 있게 된다. 만약 암질이 불량하다면 최 외곽 공의 천공패턴을 줄여주어야 할 필요성이 있겠지만 일반적으로 천공간격은 60cm 내외가 직당하며 균질한 암질일 경우 최고 70cm 이상으로 설계하는 것도 가능할 것으로 판단된다.
- 측정방법은 발파 약 1~2분 후 막장에 들어가 버럭 더미에서 5분에 걸쳐 총 20여 차례 측정하였다. 측정결과 기존 Emulsion폭약 사용시 5~8 ppm이었던 NH3 농도가 l~2ppm(1) 정도로 줄어들어 기존 Emulsion 제품의 약 15-25% 정도 수준이었다.
- 시험 기간중 대상암반을 Face mapping한 결과 막장 면은 최소 2~3개 이상의 절리군과 Fault zone을 내재하고 있으며 절리면 상태는 대체로 매끄럽고 기복상의 평면절리가 약 40~60cm 간격으로 잘 발달되어 있었다. 평균 RQD는 60~ 70%였고 지하수 조건은 건조한 상태로 평균 RMR은 62~72 였다.
후속연구
- 본 터널현장의 단추압축강도는 150MPa~250MPa 의 경암 및 극경암 지역으로 당사 극경암용 Emulsion 폭약인 Super Emulsion을 사용하였 으나 일반적으로 장공(長孔)에서 Emulsion 폭 약의 단점으로 알려진 사압현상으로 인한 잔류 공 생성 및 암반 강도에 따른 발파효율의 저하 에 대한 문제점은 본 연구에서 찾아볼 수 없었다. 따라서 터널현장의 굴진 능률을 좌우하는 여러가지 설계변수 중 암질(巖質)에 따른 적정한 천공패턴의 설계 및 정밀한 천공이 무엇보다 중요하다는 것은 주지한 사실이며 이와 더불어 발파 작업 중 안전사고를 미연에 예방할 수 있는 화약류의 사용의 올바른 인식과 선택이 무엇보다도 선행되어야 할 것이다.
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