본 사례는 "수서~평택 고속전철${\bigcirc}$-${\bigcirc}$공구 건설공사"로서 공사구간 내에 아파트 등이 매우 근접하여 위치하며, 설계도서에 근거한 다단식 전기발파의 적용은 민원 등으로 인한 공사기간 지연과 더불어 공사관련 민원이 예상되어 공사비 증가가 발생할 것으로 판단된다. 이에 대안 굴착공법으로 당 현장의 진동허용기준(0.2cm/s, 아파트)를 준수하고 공사기간을 합리적으로 단축시켜 경제성과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 전자 데크발파 공법을 검토하였다. 시험시공 결과 원 설계인 전기 다단 발파에 비하여 현저히 시공성을 향상시켰으며, 발파 진동 또한 현장 내 진동허용기준(0.2cm/s)이하의 안정적인 수준으로 계측되었다. 특히 터널용 전자뇌관 eDevII를 사용함으로써 작업에 편의성을 더했으며, 전기적으로 안전해 수직구 발파작업 환경에서 전기적인 위험성을 크게 개선할 수 있을 것이라 판단된다.
본 사례는 "수서~평택 고속전철 ${\bigcirc}$-${\bigcirc}$공구 건설공사"로서 공사구간 내에 아파트 등이 매우 근접하여 위치하며, 설계도서에 근거한 다단식 전기발파의 적용은 민원 등으로 인한 공사기간 지연과 더불어 공사관련 민원이 예상되어 공사비 증가가 발생할 것으로 판단된다. 이에 대안 굴착공법으로 당 현장의 진동허용기준(0.2cm/s, 아파트)를 준수하고 공사기간을 합리적으로 단축시켜 경제성과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 전자 데크발파 공법을 검토하였다. 시험시공 결과 원 설계인 전기 다단 발파에 비하여 현저히 시공성을 향상시켰으며, 발파 진동 또한 현장 내 진동허용기준(0.2cm/s)이하의 안정적인 수준으로 계측되었다. 특히 터널용 전자뇌관 eDevII를 사용함으로써 작업에 편의성을 더했으며, 전기적으로 안전해 수직구 발파작업 환경에서 전기적인 위험성을 크게 개선할 수 있을 것이라 판단된다.
This case study deals with an excavation blasting carried out at "Sooseo-Pyeongtek ${\bigcirc}$-${\bigcirc}$ section construction site" in the vicinity of residential area. Originally, the sequential blasting (multi-stage blasting) using electric detonators was planed in this a...
This case study deals with an excavation blasting carried out at "Sooseo-Pyeongtek ${\bigcirc}$-${\bigcirc}$ section construction site" in the vicinity of residential area. Originally, the sequential blasting (multi-stage blasting) using electric detonators was planed in this area. However, there was a concern that the sequential blasting method could increase the construction cost by delaying the construction period due to possible complaints from local residents. As an alternative, electronic deck blasting technique was taken in order to meet the ground vibration regulation (0.2cm/s, in apartment area) and to keep the construction schedule. The performance of the electronic deck charge blasting was two times better than the sequential blasting with electric detonators and the level of ground vibration was also within the regulatory value (0.2cm/s). In particular, it was shown that the use of electronic detonater eDevII, which was developed for tunnel, could provide more convenient and electrically safer working condition.
This case study deals with an excavation blasting carried out at "Sooseo-Pyeongtek ${\bigcirc}$-${\bigcirc}$ section construction site" in the vicinity of residential area. Originally, the sequential blasting (multi-stage blasting) using electric detonators was planed in this area. However, there was a concern that the sequential blasting method could increase the construction cost by delaying the construction period due to possible complaints from local residents. As an alternative, electronic deck blasting technique was taken in order to meet the ground vibration regulation (0.2cm/s, in apartment area) and to keep the construction schedule. The performance of the electronic deck charge blasting was two times better than the sequential blasting with electric detonators and the level of ground vibration was also within the regulatory value (0.2cm/s). In particular, it was shown that the use of electronic detonater eDevII, which was developed for tunnel, could provide more convenient and electrically safer working condition.
* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.
문제 정의
본 공법은 하나의 천공 내에 다수의 폭약을 분산 장전한 후 이를 순차적으로 발파하는 방식이다. 일반적으로 천공 내에서 폭약을 한곳에 집중해서 발파하면 발파진동이 크게 발생하여 지반이 크게 약화되는 단점이 있다.
제안 방법
9~Fig. 11은 시험발파에 의한 진동 계측자료 (봇들마을 610동, 47m)를 진동속도 이력곡선으로 전기뇌관과 전자뇌관으로 구분하여 파형을 분석하였다.
12~Fig. 14은 시험발파에 의한 진동 계측자료 (봇들마을 610동, 47m)를 발파진동의 최대 진폭에서 나타나는 주 주파수 대역으로 전기뇌관과 전자뇌관으로 구분 하여 파형을 분석하였다.
금번 시험발파는 설계도서에 근거한 전기다단시험 발파와 최대한의 민원억제를 위한 보완 발파패턴(1. 뇌관 시차가 정밀한 전자뇌관을 적용한 전단면 전자 발파, 2. 시공성을 향상시킨 전자 데크장약 발파공법)을 적용하여 그 적합성 여부를 검토하였다.
끝으로 본 시공사례를 통하여 대상현장의 보안물건을 포함한 입지조건과 시공성 및 안전성을 감안해 전자뇌관을 이용한 전자 데크장약 발파(천공장 2.2m)의 대안패턴을 제시하였다.
대상구간 발파작업에 따른 진동 허용기준은 실시설계보고서의 설계기준과 국내외 문헌에 의한 인체감응도를 고려하여 0.2cm/s로 설정하였으며, 소음은 환경부 생활소음규제기준에 의거 75dB(A)로 설정하였으며, 설정근거는 Table 1과 같다(환경부, 2010).
대상현장은 진동 및 소음저감과 시공성 향상을 목적으로 1, 2차 시험발파(전기다단발파, 전단면 전자발파)를 실시하였으며, 그 결과를 토대로 시공성과 경제성 그리고 안전성을 확보할 수 있고, 전기다단발파와 동일한 지발당 장약량으로 현저하게 시공성을 향상시킬 수 있으며, 뇌관 시차가 정밀한 전자뇌관을 이용한 전자 데크장약 발파공법을 대안 공법으로 적용하였다.
본 시공사례를 통해 제안된 최종 굴착공법은 수직구 주변에 위치한 최근접 구조물(47m)에서 진동의 크기가 허용수준(0.2cm/s)을 초과하지 않도록 하기 위해 기존 설계에 적용되어 있는 발파공법과 대비되는 전단면 전자발파와 이에 시공성까지 고려한 전단면 전자 데크장약 발파공법을 제안하였다.
사용계측기는 발파로 인하여 발생되는 3개 방향(수직[V], 접선[T], 진행 [L])의 최대입자속도(PPV: Peak Particle Velocity) 및 최대 벡터합(PVS:Peak Vecor Sum)과 폭풍압 또는 소음을 동시에 측정할 수 있으며 Software와 접속시켜 전체파형, FFT(Fast Fourier Transform) 등 정밀분석을 할 수 있는 Canada Instantel사의 Blastmate II DS-477을 사용하였다
시험발파는 발파제원과 기폭방법(전기뇌관, 전자뇌관) 그리고 발파영역을 달리하여 다단발파 1회(6 영역 / 반단면 2회 분할발파), 전단면 전자발파 2회(전단면 전자발파 1회 / 전단면 전자 데크장약 발파 1회)를 적용하였다(김재홍 외, 2013).
시험발파에 적용되었던 전기 다단발파 패턴과 전자 발파(전단면) 패턴, 전자 데크장약 발파(전단면)패턴의 진동 계측결과는 Table 9~Table 11과 같으며 진동 계측치와 발파작업성에 의한 시공성과 안전성을 단순 비교 검토하였다.
원설계 전기다단발파 반단면 2회, 전자뇌관에 의한 전단면 발파 1회, 전자뇌관을 이용한 데크장약 전단면 발파 1회 총 3회 실시하였으며 진동 계측결과는 Table 8과 같다.
전자 데크장약 시험발파 패턴 적용은 심발공에서 발생하는 초기진동 억제와 굴진장 확보를 위해 심발공법 무장약공(φ102mm) 4공을 실시한 실린더 컷 (Cylinder-cut)공법을 적용하였고, 그 외 확대공은 최소(지발)장약량 적용(0.375kg)을 위해 천공장(2.2m) 과 공간격(0.5~0.7m), 최소저항선(0.5～0.7m)을 축소 적용하였으며, 1단 장약과 2단 장약 사이의 순폭 및 사압 방지를 위하여 전색장(0.8m)를 고정 적용하였다.
대상 데이터
계측위치는 Fig. 8과 같이 발파장소(폭원)로부터 가장 근접되고 발파 지반진동으로부터 가장 취약한 보안물건에 3개소, 현장 내 자유장에 3개소 총 6개소에 설치하였다.
성능/효과
그 결과, 설계도서에 근거한 전기 다단발파는 뇌관의 시차오차를 극복하지 못하여 대상 민원지인 봇들마을 610동에서 현장내 진동허용기준인 0.2cm/s를 상회하는 결과를 나타내었고, 단면분할에 의한 작업시간도 증가되었다. 반면, 전자뇌관을 이용한 데크장약 전자발파는 허용기준 이내의 진동수준과 전단면 발파로서 원 설계 전기다단발파보다 현저하게 시공성 확보가 가능한 것으로 검토되었다.
그러나, 전자뇌관을 이용한 전자 데크장약 발파는 허용기준(0.2cm/s) 이내의 진동수준을 준수함과 동시에 당초 설계 패턴(2회 분할발파 굴진장 1.0m)보다 1회 발파로 굴진장 2.0m를 실시하여, 높은 시공성을 갖는 전단면 발파로써 전체 굴착 공정상의 공사기간을 단축하여 경제성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 그리고, 장약 및 결선 작업 과정에서 발생하는 누설전류 등의 전기적인 위험 요인은 전기적으로 안전한 전자뇌관을 사용함으로써 작업원의 안전성 확보와 작업시간을 단축하는데 크게 기여하였다.
0m를 실시하여, 높은 시공성을 갖는 전단면 발파로써 전체 굴착 공정상의 공사기간을 단축하여 경제성을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 그리고, 장약 및 결선 작업 과정에서 발생하는 누설전류 등의 전기적인 위험 요인은 전기적으로 안전한 전자뇌관을 사용함으로써 작업원의 안전성 확보와 작업시간을 단축하는데 크게 기여하였다.
디지털로 지연시차를 부여하는 전자뇌관은 뇌관의 초시오차가 0.01%로서 정밀도가 높아 일반뇌관에서 발생하는 파형중첩에 의한 진동증가 현상이 나타나지 않으며, 1ms의 단위로 설정 가능하여 발파원과 구조물 사이의 지반조건에 따라 최적시차조절이 가능하여 진동제어에 효과적이다. 전자뇌관 내부 구조는 Fig.
따라서, 시공성은 영역분할에 의한 작업시간 증대로 인하여 전단면 전자발파에 비하여 현저히 떨어진다고 판단되며, 수직구 특성상 많은 양의 지하수가 유입이 되며, 장약작업과 전기 펌핑 작업이 동시에 실시 되어야 하는 불가피한 특성상 누설전류에 의한 전기적인 위험요인이 있다고 판단된다.
당초 설계된 전기 다단발파는 전기뇌관 유한시차의 특성상 반단면 굴착이 불가피 하였고, 그로 인해 선시공된 분할구역의 발파 후 암반조건에 의해 나머지 영역의 분할면이 미굴과 여굴 발생으로 장약공 주변의 저항선 및 공간격의 불균일, 장약공의 파손, 천공장의 장단 등으로 인하여 발파진동의 상승이 발생하였다. 또한, 시공성면에서는 영역분할에 의한 작업시간 증대로 인하여 전단면 전자발파에 비하여 크게 떨어진다고 판단되었다. 안전성 측면에서도 수직구 특성상 많은 양의 지하수가 유입이 되며, 장약장업과 전기 펌핑 작업이 동시에 실시되어야 하는 불가피한 특성상 누설전류에 의한 전기적인 위험요인이 있다고 판단되었다.
반면, 전자뇌관에 의한 데크장약 전자발파는 전체 2회 분할발파를 1회의 장약-결선-스켄-테스트-방호-발파 순으로 이루어지므로 시공성에서 매우 높은 성과를 나타냈으며, 전기적으로 매우 안전한 전자뇌관을 사용함으로써 수직구 발파작업 환경에서 전기적인 위험성을 크게 개선할 수 있었다.
2cm/s를 상회하는 결과를 나타내었고, 단면분할에 의한 작업시간도 증가되었다. 반면, 전자뇌관을 이용한 데크장약 전자발파는 허용기준 이내의 진동수준과 전단면 발파로서 원 설계 전기다단발파보다 현저하게 시공성 확보가 가능한 것으로 검토되었다.
발파진동의 최대 진폭에서 나타나는 주 주파수 대역이 일반뇌관은 62.6Hz와 69.5Hz, 전자뇌관은 115.9Hz로서, 전기뇌관에 비해 전자뇌관이 높은 주파수 특성을 나타내어 장약공 사이의 파형중첩 등에 의한 진동 상승 시 시차 설정을 편리하게 할 수 있을 것으로 판단된다.
진동수준은 전기다단발파가 0.0206～0.205cm/s 범위로서 대상현장의 설정된 진동허용수준 0.2cm/s을 상회하였으며, 진동상승원인은 선 시공된 분할구역의 발파 후 암반조건에 의해 나머지 영역의 분할면이 미굴과 여굴 발생으로 장약공 주변의 저항선 및 공간격의 불균일, 장약공의 파손, 천공장의 장단(長短)에 기인한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
본 연구에서 검토한 전자 데크발파 공법의 특징은 무엇인가?
본 사례는 "수서~평택 고속전철 ${\bigcirc}$-${\bigcirc}$공구 건설공사"로서 공사구간 내에 아파트 등이 매우 근접하여 위치하며, 설계도서에 근거한 다단식 전기발파의 적용은 민원 등으로 인한 공사기간 지연과 더불어 공사관련 민원이 예상되어 공사비 증가가 발생할 것으로 판단된다. 이에 대안 굴착공법으로 당 현장의 진동허용기준(0.2cm/s, 아파트)를 준수하고 공사기간을 합리적으로 단축시켜 경제성과 안정성을 동시에 확보할 수 있는 전자 데크발파 공법을 검토하였다. 시험시공 결과 원 설계인 전기 다단 발파에 비하여 현저히 시공성을 향상시켰으며, 발파 진동 또한 현장 내 진동허용기준(0.
데크장약 발파공법의 방식은 무엇인가?
본 공법은 하나의 천공 내에 다수의 폭약을 분산 장전한 후 이를 순차적으로 발파하는 방식이다. 일반적으로 천공 내에서 폭약을 한곳에 집중해서 발파하면 발파진동이 크게 발생하여 지반이 크게 약화되는 단점이 있다.
전자 데크발파 공법의 작업에 편리성을 더하기 위해서 사용한 것은 무엇인가?
2cm/s)이하의 안정적인 수준으로 계측되었다. 특히 터널용 전자뇌관 eDevII를 사용함으로써 작업에 편의성을 더했으며, 전기적으로 안전해 수직구 발파작업 환경에서 전기적인 위험성을 크게 개선할 수 있을 것이라 판단된다.
참고문헌 (5)
고려노벨화약, 2013, 제품카다로그.
김갑수 외, 2012, 근접 보안물건의 진동제어를 위한 터 널 전자발파 시공사례, 대한화약발파공학회지, Vol. 30, No. 1, pp. 40-43.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.