도심지에서 폭약을 사용한 굴착공법은 진동 소음 비산 등으로 인한 안전상의 문제로 사용상 많은 제약이 따르고 있다 이러한 이유로 암파쇄굴착공법 (건교부, 2003)에 주로 쓰이는 FINECKER Plus(미진동파쇄기)의 사용이 점차 늘어나고 있다. 따라서 본 사례연구에서는 도심지 현장에서 진동을 제어하기 위해 FINECKER Plus를 적용하고, 신제품 360g 1본(本)과 기존제품 180g 2본(本)의 비교시험과 함께 무진동공법과 병행하여 시공성을 비교하였다. 신제품 360g의 파쇄효율 및 소음 진동수준에서는 대등한 정도로, 작업시간이 32% 감소하여 시공성 면에서는 뛰어난 결과를 얻었다 또한, FINECKER Plus의 굴착량은 $64.2m^3/$일로 무진동공법에 비해 7.7배 정도의 뛰어난 시공성을 나타내었다
도심지에서 폭약을 사용한 굴착공법은 진동 소음 비산 등으로 인한 안전상의 문제로 사용상 많은 제약이 따르고 있다 이러한 이유로 암파쇄굴착공법 (건교부, 2003)에 주로 쓰이는 FINECKER Plus(미진동파쇄기)의 사용이 점차 늘어나고 있다. 따라서 본 사례연구에서는 도심지 현장에서 진동을 제어하기 위해 FINECKER Plus를 적용하고, 신제품 360g 1본(本)과 기존제품 180g 2본(本)의 비교시험과 함께 무진동공법과 병행하여 시공성을 비교하였다. 신제품 360g의 파쇄효율 및 소음 진동수준에서는 대등한 정도로, 작업시간이 32% 감소하여 시공성 면에서는 뛰어난 결과를 얻었다 또한, FINECKER Plus의 굴착량은 $64.2m^3/$일로 무진동공법에 비해 7.7배 정도의 뛰어난 시공성을 나타내었다
There are many restrictions with a rock breaking method by using explosives in the urban area due to such safety problems as vibration, noise, and flying rock. Therefore, the use of FINECKER Plus which is mainly used as a rock breaking method (Ministry of Construction and Transportation, 2003) is gr...
There are many restrictions with a rock breaking method by using explosives in the urban area due to such safety problems as vibration, noise, and flying rock. Therefore, the use of FINECKER Plus which is mainly used as a rock breaking method (Ministry of Construction and Transportation, 2003) is gradually increasing. Accordingly, construction cases applying FINECKER Plus to the construction sites in the urban area was introduced in case studies. In addition, a comparative test on the same volume of charge applied to 360g of 1 new product 1 set and 180g of the existing FlNECKER Plus 2 sets was conducted. As a result of the test, the two cases were equivalent in breaking efficiency and the level of noise and vibration, and as for the method, the working time decreased by 32%, thus, it was proven to be excellent in terms of construction.
There are many restrictions with a rock breaking method by using explosives in the urban area due to such safety problems as vibration, noise, and flying rock. Therefore, the use of FINECKER Plus which is mainly used as a rock breaking method (Ministry of Construction and Transportation, 2003) is gradually increasing. Accordingly, construction cases applying FINECKER Plus to the construction sites in the urban area was introduced in case studies. In addition, a comparative test on the same volume of charge applied to 360g of 1 new product 1 set and 180g of the existing FlNECKER Plus 2 sets was conducted. As a result of the test, the two cases were equivalent in breaking efficiency and the level of noise and vibration, and as for the method, the working time decreased by 32%, thus, it was proven to be excellent in terms of construction.
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문제 정의
이러한 이유로 폭약의 적용이 불가능한 지역에서는 유압 장비 또는 팽창성 파쇄재를 사용하여 암반을 절취, 굴착함으로서 기존 구조물이나 시설물 및 가축의 안전 문제에 대처하고 있으나, 시공성이 극히 불량하여 공기 증가와 함께 막대한 직접 공사비를 투입해야 하는 문제점이 대두되고 있다. 따라서 본 연구에서는 일반 폭약이 사용상의 제약을 받는 장소에서 FINECKER Plus(미진동파쇄기)를 안전하고, 효율적이며 경제적으로 사용한 사례를 소개하고자 하였다.
본 사례연구에서는 일반 폭약을 적용할 수 없는 도심지 터파기 현장에서 기계식 굴착방법보다 시공성이 뛰어난 미진동파쇄기를 적용하여 굴착작업을 성공적으로 수행한 현장 시공사례를 소개하였다. 특히 신제품 360g FINECKER Plus로 시험파쇄 결과를 통하여 암파쇄 굴착공법의 효과적인 시공방법을 제시하고자 하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
본 사례연구에서는 일반 폭약을 적용할 수 없는 도심지 터파기 현장에서 기계식 굴착방법보다 시공성이 뛰어난 미진동파쇄기를 적용하여 굴착작업을 성공적으로 수행한 현장 시공사례를 소개하였다. 특히 신제품 360g FINECKER Plus로 시험파쇄 결과를 통하여 암파쇄 굴착공법의 효과적인 시공방법을 제시하고자 하였으며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
제안 방법
1) 당 현장은 주변에 보안물건이 근접하여, 일반폭약의 사용이 제한을 받는 현장으로 최초 기계식 굴착 공법으로 시공을 하였으나, 굴착효율 저하로 미진동파쇄기를 적용하여 시험 파쇄를 실시하였다. 시험파쇄 결과, 보안물건과 6m 이상의 거리에서는 미진동파쇄기를 적용하고, 6m 이내의 거리에서는 무진동공법을 적용해야 하는 것으로 나타났다.
4) 시공방법은 천공 및 장전을 모두 하고 1회당 파쇄 공수를 분할하여 파쇄를 적용할 때 전열 파쇄 에 따른 후열의 Cut Off가 발생되어 파쇄효율이 저하되므로 이를 방지하기 위하여 열 단위로 장전 → 파쇄 → 장전 → 파쇄작업을 반복적으로 실시하였다. 이는 전열 파쇄에 의한 뒤 열의 Cut off 방 지를 하여 공 내 불발잔류약이 없도록 하였으며, 자유면 확보에 따른 파쇄효율이 증대되었고, 진동 의 절감과 안전한 파쇄를 유도하였다.
당 현장의 암굴착시공시 2개월간에 걸쳐 주변보안물건에 대해 상시계측을 실시하였다. 계측결과 당 현장의 진동관리 기준치인 0.
첫 번째는 기존 제품(180gX2ea) 대비 신제품(360gXlea)의 파쇄 효율, 진동 속도 시공성을 비교하였다. 두 번째는 당 현장에서 적용 가능 묶음수와 진동 추정식에 따른 미진동 파쇄기 파암영역을 구분하였다. 그림4는 동일장 약량에 따른 비교시험 결과이다.
내외로 계획된 공사기간 내에 굴착을 완료할 수 없는 현장이었다 (그림 2). 따라서 미진동 파쇄기(180g, 360g)로 시험파쇄를 통하여 당 현장 암반에 적합한 패턴을 설계하였으며, 이를 기준으로 암파쇄 공법을 시공하여 주변 대상물의 관리기준에 부합·타당한 암굴착공사를 수행토록 하였다.
36kg/hole로 제한하고, 1회 파쇄공수는 거리별로 4-10공 이내로 제한하였다. 또한 보안물건과 6m 이상의 거리에서는 미진동 파쇄기를 적용하였으며, 6m 이내 의 거리에서는 무진동 공법(할암공법)을 병행하여 시공을 실시하였으며, 그림 5와 같이 보안 물건에 따른 암굴착 영역 구분도를 나타내었다.
시험파쇄 결과에 따른 당 현장의 지질, 암반 조건, 대상물의 안정성에 부합된 암굴착 영역을 표9와 같이 구분하였고, 공당 최대 장 약량은 0.36kg/hole로 제한하고, 1회 파쇄공수는 거리별로 4-10공 이내로 제한하였다. 또한 보안물건과 6m 이상의 거리에서는 미진동 파쇄기를 적용하였으며, 6m 이내 의 거리에서는 무진동 공법(할암공법)을 병행하여 시공을 실시하였으며, 그림 5와 같이 보안 물건에 따른 암굴착 영역 구분도를 나타내었다.
기존 제품 대비 신제품의 사양을 표 5에 나타내었다. 시험파쇄는 360g 미진동파쇄기와 180g을 같이 사용하여 공사기간을 단축할 수 있는 공법 제안과 진동 추정식을 산출하고자 총 26회를 실시하였으며 세부 패턴은 표 6과 같다.
총 26회의 시험파쇄로 2가지의 결과를 분석하였다. 첫 번째는 기존 제품(180gX2ea) 대비 신제품(360gXlea)의 파쇄 효율, 진동 속도 시공성을 비교하였다. 두 번째는 당 현장에서 적용 가능 묶음수와 진동 추정식에 따른 미진동 파쇄기 파암영역을 구분하였다.
총 26회의 시험파쇄로 2가지의 결과를 분석하였다. 첫 번째는 기존 제품(180gX2ea) 대비 신제품(360gXlea)의 파쇄 효율, 진동 속도 시공성을 비교하였다.
당 현장은 지하 굴착공법은 흙막이 공법 중 지보재로 H-Pile을 이용한 Strut 공법으로 옹벽 보강 작업과 굴착작업이 동시에 이루어져 장소가 협소한 현장으로 그림 5와 같은 굴착영역에 따라 미진 동 파쇄기와 무진동 할암공법을 이용하여 파쇄를 실시하였다. 파쇄 순서는 표 10과 같이 예정 천공 위치에 천공을 실시하고 전체 장전을 하는 것이 아니라 2자유면 상태에서 1열에 장전한 후 파쇄를 실시하고 자유면을 충분히 확보한 다음 2열에 장전을 하여 순차적으로 파쇄를 실시하였다. 이와 같 이 적용한 이유는 자유면 확보에 따른 파쇄효율 증가와 전열발파에 의한 Cut off 방지 및 진동 저 감이다.
대상 데이터
■ 대상지역 : 서울특별시 중구 장충동1가 116-1외 5필지 일대.
사용된 계측기기는 변위 · 진동속도 · 진동가속도 · 주파수 · 폭풍압(소음 수준)을 모두 측정할 수 있는 INSTANTEL(社) DS-477을 사용하였다. 당 시험 파쇄 시 획득된 진동 data를 근거로 진동 추정식을 산정하였으며 아래 표 8에 나타내었다.
이론/모형
미진동 파쇄기의 절대 위력계수와 암석의 항력계수 및 전색계수를 이용하여 파쇄암 1.0 m3에 대한 FINECKER Plus의 비장 약량을 산출하기 위하여 김영근 등(2005) 이 제시한 미진동 파쇄기 표준비장 약량산출식을 이용하였다.
성능/효과
3) 당 현장의 암굴착시공시 2달간에 걸쳐 주변보안물건에 대해 상시계측을 실시하였으며, 계측결과 7~34m 거리에서 0.03~0.14cm/sec의 진동수준을 나타내어, 현장관리기준치인 0.3cm/sec를 초과 하지 않아 시험파쇄에서 산출한 진동 추정식이 신뢰도가 높은 것을 알 수 있었다. 또한 시험파쇄로 얻은 굴착영역 구분도에서 제안된 거리별 1회 파쇄공수에 따라 안전한 굴착작업을 수행할 수 있었 으며, 진동저감 효과 또한 확인할 수 있었다.
5) 이와 같은 방법으로 미진동파쇄기를 적용한 결과 1일 최대 파쇄량은 64.2m3의 굴착이 가능하였으 며, 총 3,000m3의 암량을 굴착하는데 소요 시간은 2개월이 소요되었다. 또한 무진동공법의 굴착량 대비 5.
당 현장의 암굴착시공시 2개월간에 걸쳐 주변보안물건에 대해 상시계측을 실시하였다. 계측결과 당 현장의 진동관리 기준치인 0.3cm/sec를 초과하지 않아, 시험파쇄에서 산출한 추정식이 매우 신뢰 도가 높은 것을 알 수 있었으며, 굴착 영역도의 거리별 묶음 수에 따라 파쇄를 적용하여 안전한 시 공을 하였다. 표 14에는 당 현장의 주요 보안물건에서 상시 계측시 발생된 진동수준을 나타내었다 (예일종합건설, 2006).
기존 제품(180g)의 경우 신제품에 비해 장약장이 길어지게 되므로 상부 파쇄가 더 우수할 것으로 예상되었으나, 2차 파쇄 실시 후 파쇄 정도 관찰 결과, 그 차이를 구분하기 어려워, 기존 제품(180gX2ea)과 신제품(360gXlea)의 파쇄효과는 대등한 것으로 판단되었다.
동일한 지발당장 약량과 거리일 때 진동 속도의 비교 결과, 총 16회의 비교시험 중 신제품(360gXlea) 이나, 기존제품(180X2ea) 어느 한쪽이 높거나 낮음이 없어, 뚜렷한 경향을 찾아보기는 어려우며, 전열의 파쇄 상태에 따라 진동 속도의 차이가 나타나는 것으로 판단되었다. 따라서 자유면의 확보가 진동저감의 주요 Key Point 로 판단되었다.
2m3의 굴착이 가능하였으 며, 총 3,000m3의 암량을 굴착하는데 소요 시간은 2개월이 소요되었다. 또한 무진동공법의 굴착량 대비 5.35배 정도 많은 1일 굴착량을 보이며 60일 동안의 굴착량은 7.69배의 굴착량을 나타내어, 굴착 효율면에서 우수한 결과를 나타내었다. 무진동 공법(유압잭공법)의 경우 1일 5~20m3 정도의 굴착 속도를 나타내었으며, 미 진동파쇄기와 병행하여 완전한 자유면 형성 후 시공결과 더 우수한 굴착 효율을 나타내었다.
3cm/sec를 초과 하지 않아 시험파쇄에서 산출한 진동 추정식이 신뢰도가 높은 것을 알 수 있었다. 또한 시험파쇄로 얻은 굴착영역 구분도에서 제안된 거리별 1회 파쇄공수에 따라 안전한 굴착작업을 수행할 수 있었 으며, 진동저감 효과 또한 확인할 수 있었다.
1) 당 현장은 주변에 보안물건이 근접하여, 일반폭약의 사용이 제한을 받는 현장으로 최초 기계식 굴착 공법으로 시공을 하였으나, 굴착효율 저하로 미진동파쇄기를 적용하여 시험 파쇄를 실시하였다. 시험파쇄 결과, 보안물건과 6m 이상의 거리에서는 미진동파쇄기를 적용하고, 6m 이내의 거리에서는 무진동공법을 적용해야 하는 것으로 나타났다.
파쇄력 및 소음 · 진동수준에서는 대등한 정도로 나타났으며, 작업시간은 32% 감소하여 시공성면에 서는 뛰어난 결과를 얻었다.
참고문헌 (6)
건설교통부, 2003, 암발파설계 및 시험발파 잠정 지침 (안), pp. 4-7
김영근, 김일중, 기경철, 2005, 미진동파쇄기를 이용한 표준암반파쇄굴착공법에 관한 연구, 화약.발파(대한화약발파공학회지), Vol. 23, No. 1, pp. 19-30
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