[논문]인접구조물 하부통과에 따른 굴착공법에 대한 고찰

김태현; 고진석; 조영동

인접구조물 하부통과에 따른 굴착공법에 대한 고찰
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화약·발파 = Explosives & blasting, v.23 no.1, 2005년, pp.31 - 39

김태현 (㈜무진네오테크) , 고진석 (조선대학교 자원공학과) , 조영동 (㈜무진네오테크)

초록
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본 연구는 중앙선(덕소-원주간) 복선전철 터널공사론 기초로 한 것으로 주변 보안물건에 대한 피해가 발생되지 않도록 시험발파를 통한 발파 환경 영향권 분석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교, 분석하여 안전하고 효율적인 공사가 수행될 수 있도록 적합한 대체 굴착공법의 적용에 대하여 연구하였다. 시험발파를 통해 제시된 대체굴착공법을 이용하여 더 안전하고 효과적인 작업을 수행한 수 있었으며, 무진동 구간은 일반적으로 2차 작업이 병행되므로 breaker 작업에 의한 진동이 지속적으로 발생되어 연구지역의 경우 적용이 사실상 어렵다고 판단됨에 따라 선대구경 수평보링 공법+라인드릴링 공법+다분할 미진동 소발파 공법을 적용함으로써 발파진동 기준치 이내의 수준으로 굴착작업이 가능하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

This study is based on the reseach about conte. track$(Dugso\~wonju)$ double line electric railway tunnel. Authors conducted test blasting to examine the effect of blasting pollution. To be conducted safe and effective work by using this result studies sailable substitution excavation method. No-vibration section generates continuously the vibration of breaker working to go abreast necessarily secondary fragmentation working and according to judging that application is actually difficult in case of the condition of study site, the period of construction, the cost of construction, the efficiency of construction, pre-heavy caliber horizontally boring working + line drilling method + vibration control secondary blasting method excavation working is possible from level within blast vibration standard.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 중앙선(덕소~원주간) 복선전철 건설공사 중 팔당터널의 노선 굴착예정구간(STA.24K+060) 직상부(약 17m) 지점에 위치한 개인박물관의 발파공해 피해가 예상되므로 위 구조물과 소장중인 골동품 및 주변 보안물건에 대한 피해가 발생되지 않도록 시험발파를 통한 발파 환경영향권 분석을 실시하고, 그 결과를 상호 비교, 분석하여 안전하고 효율적인 공사가 수행될 수 있도록 적합한 굴착공법 적용에 대하여 연구하였다.

제안 방법

또한 자중에 의한 파괴를 유도시키고 지반 진동을 극소화하여 무진동 굴착 수준으로 굴착이 가능할 것으로 사료되어 본 공법을 무진동 구간에 적용하였다.^3),4)
시험발파 결과 도출된 예상진동식에 의한 발파공해 영향권 분석을 실시하여 대체 굴착공법을 제시하였으며, 설계 굴착공법과 비교, 분석하였다. 라인드릴링(L/D)공법 적용시 진동감쇄율을 20% 적용하여 예상진동치를 산정하였다⁹⁾.
본 연구는 『중앙선 복선화 건설공사(팔당터널) NATM 구간(STA.23K+831 ~STA.24K+289』의 노선 중 굴착예정구간 계획고(STA.24K+060)의 직상부(약17m)에 개인박물관이 위치하고 있어 터널발파에 따른 발파공해가 예상됨에 따라 시험발파를 시행하여 측정된 자료를 회귀분석 함으로써 발파진동식을 도출하였으며, 발파 환경 영향권 분석에 따른 대체 굴착공법을 적용한 결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 연구지역에서는 인근 보안물건(개인 박물관)을 고려하여 최대허용진동속도(0.3cm/sec)를 적용하여 자승근 환산거리 및 삼승근 환산거리에 따른 발파진동속도를 Fig. 2, 3에 각각 나타내었다.¹⁾ 회귀분석 결과 안전문제를 고려하여 연구지역에서 95% 신뢰도의 발파진동예상식은 다음과 같이 결정되었다.
설계 굴착공법의 발파패턴(일반 발파패턴)과 대체 굴착공법의 발파패턴을 구별하기 위해 설계 굴착공법의 발파패턴은 TYPE-1(T-1), TYPE-2(T-2), TYPE-3(T-3)이라 하고, 대체 굴착공법의 발파패턴은 Pattern-1(P-1), Pattem-2(P-2), Pattem-3(P-3)으로 나타냈으며, Table 6은 설계 굴착공법의 제원을 나타낸 것으로 시험발파시 이를 적용하였다.⁸⁾ 시험발파 분석 결과에 의한 대체 굴착공법의 제원은 Table 7에 나타내었다.
시험발파 결과 도출된 예상진동식에 의한 발파공해 영향권 분석을 실시하여 대체 굴착공법을 제시하였으며, 설계 굴착공법과 비교, 분석하였다. 라인드릴링(L/D)공법 적용시 진동감쇄율을 20% 적용하여 예상진동치를 산정하였다⁹⁾.
연구지역 주변의 보안물건에 피해를 발생시키지 않는 지발당 최대허용장약량의 산출을 위해 지반 진동 계측자료를 근거로 신뢰구간을 부여한 자승근 환산식과 삼승근 환산식을 도출하고, 안전한 진동치를 설정하여 노모그램을 작성한 후 교차점을 상호 비교, 검토하여 지발당 최대허용장약량을 결정하였다.
시험발파는 4차에 걸쳐 실시하였으며, 계측은 보안 물건 4곳외에 현장내 3개소에서 실시하였다. 자료 분석은 발파위치 및 지발당 장약량의 증감에 따라 진동속도의 변화를 관찰하고자 구간별 발파 패턴을 적용하여 각 계측 위치별로 계측한 자료 중 신뢰성이 높은 자료만을 사용하였다.^2,6,7)
본 연구지역에서 시험발파를 통해 측정된 30개의 자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 측정 자료의 회귀분석에 의해 입지상수 K, n을 구하기 위해 최대진동속도와 환산거리의 log-log l차 상관관계를 이용하여 전산처리 하였으며, 이때 최대진동속도는 접선, 진행 및 수직방향의 성분을 합성한 실벡터 값(P.V.S)을 적용하였다. K는 입지상수, ne 감쇠지수, SD 는 환산거리, coefficient of determination(r²) 은 결정계수이며, standard deviation(s)은 표준편차이다.

대상 데이터

본 연구지역에서 시험발파를 통해 측정된 30개의 자료를 이용하여 분석을 실시하였다. 측정 자료의 회귀분석에 의해 입지상수 K, n을 구하기 위해 최대진동속도와 환산거리의 log-log l차 상관관계를 이용하여 전산처리 하였으며, 이때 최대진동속도는 접선, 진행 및 수직방향의 성분을 합성한 실벡터 값(P.
본 지역은 경기도 남양주시 와부읍 팔당리 일원으로서 북동쪽의 예봉산(697m)을 최고봉으로 그 남쪽으로는 직녀봉(590m)을 잇는 북북서 방향의 능선이 우세하며, 대부분의 능선은 편암 및 규암으로 구성되어 있고, 상대적으로 편마암은 저지대를 형성하고 있다. 이러한 지형적 암석의 분포 특성은 편마암의 낮은 풍화저항도 뿐만 아니라 습곡 구조와 관련이 있는 것으로 판단되며, 지형학적으로 배사축부는 계곡부, 향사 축부는 능선부를 형성하는 것으로 알려져 있다.
시험발파는 4차에 걸쳐 실시하였으며, 계측은 보안 물건 4곳외에 현장내 3개소에서 실시하였다. 자료 분석은 발파위치 및 지발당 장약량의 증감에 따라 진동속도의 변화를 관찰하고자 구간별 발파 패턴을 적용하여 각 계측 위치별로 계측한 자료 중 신뢰성이 높은 자료만을 사용하였다.

성능/효과

3. 무진동 구간의 유압식 할암기에 의한 굴착작업은 반드시 2차 파쇄 작업이 병행되므로 breaker 작업에 의한 진동이 지속적으로 발생되며, 현장 여건 및 공기, 공사비, 효율성 등을 고려한다면 적용이 사실상 어렵다고 판단됨에 따라 선대구경 수평보링공법+라인드릴링 공법+다분할 미진 동 소발파 공법을 적용함으로써 발파진동 기준치(0.3cm/sec) 이내의 수준에서 굴착작업이 가능하였다.
회귀분석 결과 본 연구지역의 안전성을 고려하여 허용진동기준치를 0.3cm/sec로 하였을 경우 Fig. 4와 같이 53m이내의 거리에서는 삼승근 환산거리를 적용하고, 53m이상의 거리에서는 자승근 환산거리를 적용하여 발파작업이 이루어져야 한다.

후속연구

4. 향후 발파 영향분석에 의거한 터널 굴착공법 적용 시 전단면 굴착, 상·하 반단면 굴착, 선진도갱 공법, 선대구경 수평보링공법, 다분할 소발파공법 등의 단독 및 혼합공법별 발파진동 및 소음의 전파특성에 대한 더 많은 연구가 필요할 것으로 판단된다.
무진동 굴착구간의 유압식 할암기에 의한 굴착 작업은 반드시 breaker에 의한 2차 파쇄 작업이 병행되므로 굴삭 장비의 연속 진동이 지속적으로 발생되며, 현장 여건 및 공기, 공사비, 효율성 등을 고려한다면 적용이 사실상 어렵다고 판단된다. 반면에 무진동 공법의 대체 공법으로 선대구경 수평 보링 공법+라인드릴링 공법+다분할 미진동 소발파 공법을 적용함으로써 다수공의 선대구경을 천공하면 거대한 횡방향의 2자유면이형성되어 자유면의 효과를 증대시키고 발파의 파괴 중심을 선대구경(무장약공=자유면)에 유도하여 자유면 효과와 함께 다분할 미진동소발파(1회발파/5공이하)공법을 조합할 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (9)

Bollinger, G.A., 1980, Blast vibration analysis, Southern Illinois University Press
Dowding, C. H., 1984, Blast Vibration Monitoring and Control, Prentice-Hall, NJ
한국토지개발공사, 1993, 암발파 설계기법에 관한 연구, 한국토지개발 공사
강대우, 심동수 편역, 1995, 응용발파기술, 구미서관, 서울
서동렬 편저, 1994, 발파실무, 원기술, 서울
김재극, 1990, 산업화약과 발파공학, 서울대 출판부, 서울
기경철, 김일중 편저, 1999, 발파공학, 기공사, 서울
한국자원공학회, 1995, 1995년도 춘계총회 및 제64회 연구발표회 최신엔지니어링 발파 특별 심포지움, 한국자원공학회
조상호, 양형식, 2000, 방진공에 의한 발파진동 차단효과의 실험 및 수치해석적 연구, 터널과 지하공간, Vol. 10, No.3, pp. 481-485

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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