18
1)
(주)영원이엔지 대표
2)
삼성물산(주)건설부문 과장
3)
삼성물산(주)건설부문 차장
4)
삼성물산(주)건설부문 발파마스터
5)
(주)영원이엔지 대표
* 교신저자 : [email protected] 접수일 : 2016년 5월 16일 심사 완료일 : 2016년 5월 24일 게재 승인일 : 2016년 6월 14일
도심지 터파기를 위한 응용발파 시공 사례
김태현
1)*
, 박용원2)
, 조래훈3)
, 김홍율4)
, 정병호5)
A Case of Application-blasting in the Urban Blasting Works
Taihyun Kim, Yongwon Park, Raehun Cho, Hongyool Kim, Byungho Jeong
Abstract A drill & blasting method using explosives is the most efficient way to break the rock in the urban projects.
However, the blasting method cause vibration, noise and fly-rock as blast pollutions so that blasting wroks are restricted by adjacent structures such as apartment and residence houses. To conduct blasting works at near structures, the numbers of blast-holes a blast and the size of the blast are limited by kinds of detonators and initiation methods.
So, the production rate is reduced and the construction period should be increased. Therefore, in this case the deck-charge blasting methods using available detonators in domestic market were designed and evaluated in order to confirm the application possibilities in specific urban sites.
Key words Vibration & Noise, Deck Charge, Applied Explosives
초 록 도심지 암반터파기 작업시 암반을 파쇄 하는 데 있어서 가장 경제적이고 효율적인 방법으로 폭약을 사용한 발파방법이 주로 사용되고 있는데, 이와 같은 발파방법은 발파에 따른 암반의 파쇄 시 진동 · 소음의 발생 및 비산 등 발파공해의 발생요인으로 인해 보안물건 주변에서 많은 제약을 받고 있는 실정이며, 폭약을 기폭 시켜 주는 뇌관의 종류 및 방법에 따라 일회 발파공수의 제한, 일회 굴착 깊이 제한 등으로 일일 생산량 감소에 따른 공사기간 증대에도 많은 영향을 미치게 된다. 따라서 본 시공사례는 국내에서 가용할 수 있는 뇌관 을 선정하여 응용발파방법이 가능하도록 층상장약방법에 의한 발파패턴을 설계하여 도심지 특수구간에 대한 적용가능성을 평가하였다.
핵심어 진동 · 소음, 층상장약, 응용발파
1. 서 론
건물의 기초 터파기나 관로 터파기 등의 암반을 파 쇄 하는 데에 있어서 가장 경제적이고 효율적인 방법 으로 폭약을 사용한 발파방법이 주로 사용되고 있는 데, 이와 같은 발파방법은 발파에 따른 암반의 파쇄
시 진동 · 소음의 발생 및 비산 등 발파공해의 발생요 인으로 인해 보안물건 주변에서 많은 제약을 받고 있 는 실정이다. 또한 폭약을 기폭 시켜 주는 뇌관의 종 류 및 방법에 따라 일회 발파공수의 제한, 1회 굴착 깊이 제한 등으로 일일 생산량 감소에 따른 공기 증대 에도 많은 영향을 미치게 된다.
따라서 본 시공사례는 국내에서 가용할 수 있는 뇌 관을 선정하여 제어발파방법이 가능하도록 발파패턴 을 설계하여 시험하였으며, 그 결과에 따라 뇌관종류 별 응용발파 패턴설계, 패턴별 진동발생 분석, 패턴별 파쇄도 분석, 깊은 터파기(또는 관로) 굴착의 층상장약 (deck Charge)을 이용한 제어발파방법의 적용성 평가, 미진동 굴착구간에서의 공기단축 및 공사비 절감에 적
그림 1. 지질도 및 시추코아.
시험발파 위치
그림 2. 현장위치 및 시험발파 위치.
합한 제어발파방법 선정, 일반적인 제어발파구간에서 의 비전기뇌관 및 전자뇌관의 활용성 검토 등 발파효 율성 개선 및 발파공해 제어측면에 중점을 두고 시공 사례를 평가하고자 한다.
2. 지질 및 암반
본 지역의 지질은 대부분이 선캠브리아기에 속한 경 기 편마암 복합체와 제4기에 속하는 충적층에 홍적층 으로 구성되어 있다. 기반암은 고생대 이전에 생성된 화강편마암과 중생대 말에 관입한 담홍색 화강암으로 이루어져 있으며, 화강암은 서울의 동북부와 관악산 일대에 분포되어 있고, 화강편마암은 주로 조사지역을 포함한 남서부 일대에 분포되어 있다.
그림 1 지질도 및 시추코아를 보면 본 지역의 편마암 류는 주로 호상 편마암으로 되어 있으며, 시추조사로
얻어진 코아 상태로 볼 때 비교적 불량한 상태의 기반 암을 형성하고 있다.
3. 주변 현황
발파 대상구역과 인접하여 주민 센터, 상가, 아파트, 식당, 산장 등이 위치하고 있으며, 시험발파 위치는 그 림 2와 같이 보안물건에서 진동 및 소음, 비산석의 위 해 영향으로부터 안전한 입지 여건이 비교적 양호한 곳에 선정하였다.
4. 시험 발파
4.1 시험 발파 패턴 선정
발파현장의 특성(노천, 터널, 터파기 등)에 따라서 발파방법이 결정되고, 이 경우 뇌관의 종류에 따라서
표 1. 사용화약류
사용화약류 사용뇌관류
전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관
표 2. 일반장약 발파패턴 현황
구 분 사용뇌관 천공패턴 발파
순서
1 회 발파
공수 지발당장약량
(kg/delay)
발파당장약량
(kg/round) 뇌관수량 사용폭약 정밀
진동 제어 발파
전기뇌관 0.8×0.8×2.0 1 25 0.5 12.5 25
에멀젼폭약 Ø32mm
비전기뇌관 0.8×0.8×2.0 2 128 0.5 64 146
전자뇌관 0.8×0.8×2.0 3 128 0.5 64 128
소규모 진동 제어 발파
전기뇌관 1.1×1.2×3.2 4 25 1.5 37.5 25
에멀젼폭약 Ø32mm
비전기뇌관 1.1×1.2×3.2 5 128 1.5 192 146
전자뇌관 1.1×1.2×3.2 6 128 1.5 192 128
계 6 회 562 공 562kg 598EA
발파규모 및 패턴이 각각 설계되어 지며, 아래 표 1은 시험시공시 사용된 사용화약류 및 사용뇌관류 이다.
4.2 시험 발파 계획
일반장약 방법은 천공구 하부에 1개의 전폭약포를 장약(뇌관1개)하고, 상부를 전색하는 방법으로써 작업 이 단순하고, 가격이 비교적 저렴하여 일반적으로 사 용되고 있으며, 증상장약은 천공구 하부에 여러 개(2 개 이상)의 전폭약포를 장약(뇌관 2개 이상)하고, 전폭 약 사이사이를 전색하는 방법으로써 깊은 심도 또는 공당파쇄량 증가 및 지발당장약량을 감소 · 분산시켜 진동을 줄이고자 할 경우에 사용되는 방법이다. 표 2, 표 3과 같이 일반장약 보다 발파에서 비교적 응용기술 인 2~3단 분산(층상) 장약방법을 설계하여 보안물건 근접구간 지발당장약량을 분산시켜 발파진동 및 소음 저감 효과를 얻고자 분산 장약에 의한 응용발파방법을 체계적으로 시험 · 검토하여 안정적으로 사용가능토록 설계· 시공 기술을 정립하고자 하며, 발파계획은 기폭 뇌관별로 구분하여 일반장약 패턴과 3단의 층상장약
패턴으로 계획하였으며, 이는 일반장약 패턴으로 굴착 이 어려운 깊은 기초 및 협소구간에 대하여 공당파쇄 량 증가 및 지발당장약량을 감소· 분산시켜 진동 저감 효과를 평가하고자 국토교통부 노천발파 시공지침 (2007. 1)을 토대로 정밀진동제어발파(TYPE-II), 진동 제어소규모발파(TYPE-III) 패턴으로 시험시공을 계획 하였으며 발파패턴 및 뇌관배열에 따른 지연초시는 그 림 3, 4와 같다.
4.3 시험 발파 적용 패턴별 입지 현황
시험발파 입지현황은 그림 5와 같이 각 패턴별 암반 파쇄의 구속력을 동일한 조건으로 유지하기 위해 발파 1열 자유면은 천공장의 2/3 이상 확보하고, 선행된 발 파패턴의 자유면을 이용하지 않고, 단독발파 형태로 수행하였으며, 각 패턴별 간격은 공각격보다 넓은 1.5~
2.0m 이상 이격하여 실시하였다.
4.4 시험 발파 세부 공정
각 패턴별 시험발파 세부 공정은 그림 6과 같으며,
그림 3. 일반장약에 대한 발파패턴 및 지연시차.
표 3. 3단 층상장약 발파패턴 현황
구 분 사용뇌관 천공패턴 발파
순서
1 회 발파
공수 지발당장약량
(kg/delay)
발파당장약량
(kg/round) 뇌관수량 사용폭약
수직 천공 (90°)
전기뇌관 0.7×0.7×2.4 1 8
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
6.0
(0.75kg/hole) 24
에멀젼폭약 Ø32mm 비전기뇌관 0.7×0.7×2.4 2 40
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
30.0
(0.75kg/hole) 132
전자뇌관 0.7×0.7×2.4 3 40
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
30.0
(0.75kg/hole) 120
경사 천공 (70°)
전기뇌관 0.7×0.7×2.4 4 8
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
6.0
(0.75kg/hole) 24
에멀젼폭약 Ø32mm 비전기뇌관 0.7×0.7×2.4 5 40
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
30.0
(0.75kg/hole) 132
전자뇌관 0.7×0.7×2.4 6 40
1 단 : 0.125 2 단 : 0.250 3 단 : 0.375
30.0
(0.75kg/hole) 120
경사 천공 (70°)
전기뇌관 0.8×0.8×3.2 7 8
1 단 : 0.375 2 단 : 0.500 3 단 : 0.625
12.0
1.5kg/hole 24
에멀젼폭약 Ø32mm 비전기뇌관 0.8×0.8×3.2 8 40
1 단 : 0.375 2 단 : 0.500 3 단 : 0.625
60.0
1.5kg/hole 132
전자뇌관 0.8×0.8×3.2 9 40
1 단 : 0.375 2 단 : 0.500 3 단 : 0.625
60.0
1.5kg/hole 120
계 9 회 264 공 264.0Kg 828EA
그림 4. 3단 층상장약에 대한 발파패턴도 및 지연시차.
그림 5. 발파 패턴별 입지현황.
발파안전매트는 최대공수 128공을 전체 포설 할 수 있 도록 12장을 사용(규격: 가로 3m × 세로 4m의 세로 Type 매트 사용, 1개 중량 1.5ton)하였으며, 비전기뇌 관을 이용한 패턴의 경우 연결용 뇌관을 부직포로 익 폐하여 손상 및 파편의 비산을 방지하였다. 또한, 3Deck Charge 패턴의 경우는 1m 이상 복토 후 상재 하중에 의한 전색효과 추가 확보하여 발파소음, 비산 방지 대책을 강구 하고, 복토는 각선의 손상이 없도록 비교적 고운 흙을 사용하였다.
4.5 계측기 설치
기존방식은 주로 모래주머니를 올려놓거나 센서의
위에 넓적한 물체를 올려놓고 측정을 하는 것이 일반 적이나, 이 경우 지반과 Geo센서의 접촉상태가 불량하 여 측정값의 오차범위가 커질 수 있다. 따라서 이를 개선하기 위해 센서 고정면을 편평하게 고른 후, 편평 한 면에 에폭시 접착제로 알루미늄 Plate(지름 12cm) 를 고정시키고 그 위에 발파진동 센서를 설치하였다.
4.6 계측결과
표 4~8은 시험시공시 적용된 5가지 발파패턴으로 각 패턴당 5회씩 시험발파를 수행하였으며, 매 회 발 파 시 6대의 발파진동측정기를 이용하여 발파진동을
그림 6. 각 패턴별 시험발파 세부 공정.
그림 7. 진동센서 고정 및 계측기 설치 위치.
수집하고 분석하였다. 이때 폭원에서 측정지점까지의 이격거리는 5~50m이다.
4.7 회귀분석을 통한 발파진동식 산출
시험발파방법에 따른 회귀분석(regression analysis) 을 위한 측정자료는 각 패턴별로 영역을 구분하여 발 파공 시차에 따라 발생된 최대진동속도를 추출하였으 며, 그 중 패턴별로 6~48개의 측정된 발파진동속도와 환산거리로부터 회귀분석결과 결정계수(r2)는 전기뇌 관, 비전기뇌관 및 전자뇌관의 경우는 대부분 결정계
수 0.7이상 값의 적합도를 만족시켜 비교적 균일한 지 반에서 정상적인 발파가 이루어짐을 알 수 있었으며 (기경철 외, 2002, 산· 학인을 위한 발파공학), 표 10에 서 표 14는 5가지의 발파패턴별 회귀분석 결과와 허용 기준치에 따른 발파공법별 임계거리를 산출하였다.
5. 시험 발파 결과
5.1 정밀 및 진동제어소규모공법 시험 시공 결과 표 15에서 보는 봐와 같이 정밀진동제어발파 및 소
표 4. 정밀진동제어발파 계측결과
구분 계측점 영역별
계측거리(m)
최대장약량 지발당 (Kg/Delays)
진동(cm/sec)
PPV PVS
T V L
1 차
① 전기뇌관 15m 20m 25m 30m 40m 50m
15~18 21~24 24~27 29~33 36~39 49~52
0.5
0.622 0.449 0.383 0.384 N/T N/T
0.572 0.506 0.229 0.227 N/T N/T
0.368 0.367 0.241 0.203 N/T N/T
0.716 0.572 0.398 0.441 N/T N/T
② 비전기뇌관 15m 20m 25m 30m 40m 50m
15~21 19~27 22~31 28~37 35~45 48~57
0.5
0.927 0.800 0.435 0.408 0.127 0.127
1.080 1.770 0.394 0.338 0.127 0.0651
1.210 1.660 0.610 0.410 0.190 0.0968
1.560 2.430 0.719 0.478 0.214 0.135
③ 전자뇌관 15m 20m 25m 30m 40m 50m
15~22 24~37 28~41 34~47 41~54 53~66
0.5
1.080 0.741 0.243 N/T 0.0889 0.0762
1.080 0.516 0.162 N/T 0.0762 0.0476
1.820 0.440 0.237 N/T 0.102 0.0556
1.940 0.757 0.284 N/T 0.102 0.0778
표 5. 소규모진동제어발파 계측결과
구분 계측점 영역별
계측거리(m)
지발당 최대장약량 (Kg/Delays)
진동(cm/sec)
PPV PVS
T V L
2 차
① 비전기뇌관 15m 20m 25m 30m 35m 40m
15~24 32~43 37~48 40~50 44~54 51~61
1.5
1.270 0.902 1.180 0.478 0.303 0.240
2.860 0.622 0.570 0.305 0.397 0.176
2.130 0.864 1.200 0.273 0.273 0.164
3.460 1.100 1.690 0.495 0.432 0.276
② 비전기뇌관 15m 20m 25m 30m 35m 40m
15~24 30~38 34~43 38~46 42~50 49~57
1.5
1.140 1.370 1.550 0.646 0.316 0.275
1.700 0.660 0.751 0.291 0.429 0.154
1.510 1.050 1.240 0.352 0.305 0.146
1.980 1.590 1.750 0.648 0.472 0.302
③ 전기뇌관 15m 20m 25m 30m 35m 40m
15~20 23~28 28~33 31~36 35~40 42~47
1.5
1.21 1.47 1.64 0.768 0.379 0.286
1.98 0.838
1.07 0.295 0.398 0.181
1.85 1.52 1.56 0.958 0.425 0.140
2.32 1.87 2.12 0.768 0.575 0.297
④ 전자뇌관 15m 20m 25m 30m 35m 40m
15~36 22~42 26~47 30~50 34~55 41~62
1.5
1.26 1.47 1.50 1.44 0.476 0.240
1.69 0.572
1.10 0.305 0.352 0.11
3.10 1.47 1.73 0.622 0.470 0.214
3.16
1.73
1.89
1.47
0.643
0.295
표 6. 2.4m 수직천공의 3단 층상장약 발파시 계측결과
구분 계측점 영역별
계측거리(m)
최대장약량 지발당 (Kg/Delays)
진동(cm/sec)
PPV PVS
T V L
3 차
① 전기뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
11~13 13~14 16~17 20~22 25~27 31~33
0.375
0.356 0.794 0.598 0.584 0.506 N/T
0.483 1.170 0.606 1.030 0.432 N/T
0.495 1.330 1.430 1.230 0.554 N/T
0.600 1.650 1.570 1.420 0.750 N/T
② 비전기뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~12 8~14 12~19 18~24 24~29 29~35
0.375
3.390 1.380 0.933 0.813 0.786 0.116
2.530 2.670 1.370 1.100 0.430 0.0921
3.920 3.180 1.500 1.170 0.514 0.0968
4.340 4.150 1.560 1.310 0.923 0.117
③ 전자뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~12 10~16 16~22 21~27 27~33 33~38
0.375
3.110 0.826 0.429 0.533 0.322 N/T
2.820 1.350 0.592 0.737 0.138 N/T
4.450 0.940 0.519 0.765 0.294 N/T
4.850 1.560 0.778 0.811 0.390 N/T
표 7. 2.4m 경사천공의 3단 층상장약 발파시 계측결과
구분 계측점 영역별
계측거리(m)
지발당 최대장약량 (Kg/Delays)
진동(cm/sec)
PPV PVS
T V L
4 차
① 전기뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~12 9~16 15~21 21~27 25~32 28~34
0.375
1.590 0.914 0.657 0.256 0.211 0.113
1.410 0.648 0.186 0.168 0.106 0.0826
2.970 0.451 0.267 0.298 0.168 0.0937
3.120 0.953 0.667 0.346 0.212 0.122
② 비전기뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~12 9~15 15~21 21~27 25~32 28~34
0.375
2.340 0.727 0.633 0.284 0.205 N/T
1.920 0.487 0.262 0.189 0.106 N/T
3.190 0.449 0.305 0.270 0.149 N/T
3.460 0.845 0.650 0.319 0.236 N/T
③ 전자뇌관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
14~17 18~20 24~26 30~32 34~37 37~39
0.375
0.216 0.117 0.0667 0.0524 0.0524 0.0413
0.152 0.127 0.0508 0.0556 0.0365 0.0365
0.0889 0.157 0.0984 0.0857 0.0556 0.0556
0.251 0.183 0.109 0.0968 0.0637 0.0572
규모진동제어발파공법 적용시 발파진동 및 소음의 증 가요인은 지발당장약량의 증가에도 기인하지만 1회당 발파공수가 증가하여 파쇄 할 암반의 면적 및 부피가
증가하게 되면, 진동 및 소음의 발생요인 또한 증가하 는 효과가 나타나고, 뇌관의 시차 또한 오차범위가 확 대되어 파형중첩에 의한 진동증가 현상도 발생됨을 알
표 8. 3.2m 경사천공의 3단 층상장약 발파시 계측결과
구분 계측점 영역별 계측거리(m) 지발당
최대장약량 (Kg/Delays)
진동(cm/sec)
PPV PVS
T V L
5 차
① 전 기 뇌 관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~6 18~19 23~24 28~29 33~34 39~40
0.625
1.980 0.621 0.803 0.151 N/T N/T
1.880 0.570 0.313 0.133 N/T N/T
6.250 0.783 0.735 0.114 N/T N/T
6.440 0.819 0.937 0.173 N/T N/T
② 비 전 기 뇌 관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~13 11~19 16~23 20~28 26~34 31~39
0.625
1.780 1.020 1.220 0.327 0.219 0.149
2.920 1.160 0.670 0.306 0.156 0.181
3.120 1.660 1.920 0.302 0.192 0.160
3.580 1.670 2.130 0.368 0.289 0.230
③ 전 자 뇌 관
5m 10m 15m 20m 25m 30m
5~13 11~19 15~23 20~27 26~33 31~38
0.625
2.150 1.230 1.170 0.430 0.313 0.189
2.580 1.180 0.524 0.279 0.160 0.179
4.460 1.610 1.670 0.344 0.233 0.189
4.510 1.690 1.930 0.462 0.317 0.233 표 9. 발파패턴별 소음 측정 결과
패턴 측점 소음측정값[dB(A)]
전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관
진동제어발파 정밀 (1 차)
20m 25m 30m 40m 50m
79.4 80.9 76.4 N / T N / T
83.4 83.5 77.8 78.9 70.0
81.0 81.5 N / T
77.0 69.0
진동제어발파 소규모 (2 차)
15m 20m 25m 30m 35m 40m
90.8 81.6 81.1 79.4 78.0 71.0
92.0 / 88.6 79.2 / 79.4 83.1 / 81.6 78.4 / 79.4 79.3 / 78.6 77.0 / 72.0
89.8 80.4 81.3 78.6 76.4 70.2
2.4m 수직천공의 3 단 층상장약
(3 차)
5m 10m 15m 20m 25m 30m
81.8 87.4 83.7 83.2 76.4 N / T
91.2 89.4 86.0 85.4 80.1 71.8
89.2 84.6 82.7 79.4 77.6 N / T
2.4m 경사천공의 3 단 층상장약
(4 차)
5m 10m 15m 20m 25m 30m
68.2 76.6 71.5 63.6 68.9 63.4
89.2 82.8 81.4 79.0 79.0 N / T
89.2 81.8 80.8 76.8 74.6 65.0
3.2m 경사천공의 3 단 층상장약
(5 차)
5m 10m 15m 20m 25m 30m
88.4 77.0 76.2 68.0 N / T N / T
91.0 84.2 82.8 82.4 75.6 65.8
93.4
86.2
83.4
77.0
74.6
67.2
표 10. 정밀진동제어발파 회귀분석 결과
구분 뇌관종류 전기 비전기 전자
정 밀 진 동 제 어 발 파
발파 진동식
( )
결정계수 0.716 0.798 0.948
임계 거리 (0.3cm/sec)
미진동 0.125kg – 17m 미진동 0.125kg – 19m 미진동 0.125kg – 18m 정밀진동 0.5kg – 33m 정밀진동 0.5kg – 38m 정밀진동 0.5kg – 36m
소규모 1.6kg – 60m 소규모 1.6kg – 68m 소규모 1.6kg – 65m 중규모 5.0kg - 105m 중규모 5.0kg - 120m 중규모 5.0kg - 115m
표 11. 소규모진동제어발파 회귀분석 결과
구분 뇌관종류 전기 비전기 전자
소 규 모 진 동 제 어 발 파
발파 진동식
( )
결정계수 0.879 0.811 0.735
임계 거리 (0.3cm/sec)
미진동 0.125kg – 16m 미진동 0.125kg – 21m 미진동 0.125kg – 20m 정밀진동 0.5kg – 31m 정밀진동 0.5kg – 42m 정밀진동 0.5kg – 41m
소규모 1.6kg – 56m 소규모 1.6kg – 75m 소규모 1.6kg – 73m 중규모 5.0kg - 99m 중규모 5.0kg - 132m 중규모 5.0kg - 128m
표 12. 2.4m 수직천공의 3단 층상장약 발파 회귀분석 결과
구분 뇌관종류 전기 비전기 전자
2.4m 수직 천공 의 3 단 층상 장약
진동식 발파 ( )
결정계수 0.739 0.763 0.799
임계 거리 (0.3cm/sec)
미진동 0.125kg – 38m 미진동 0.125kg – 26m 미진동 0.125kg – 24m 정밀진동 0.5kg – 77m 정밀진동 0.5kg – 51m 정밀진동 0.5kg – 48m
소규모 1.6kg – 137m 소규모 1.6kg – 91m 소규모 1.6kg – 86m
중규모 5.0kg - 243m 중규모 5.0kg - 162m 중규모 5.0kg - 151m
표 13. 2.4m 경사천공의 3단 층상장약 발파 회귀분석 결과
구분 뇌관종류 전기 비전기 전자
2.4m 경사 천공 의 3 단 층상 장약
진동식 발파 ( )
결정계수 0.878 0.819 0.900
임계 거리 (0.3cm/sec)
미진동 0.125kg – 11m 미진동 0.125kg – 15m 미진동 0.125kg – 14m 정밀진동 0.5kg – 21m 정밀진동 0.5kg – 30m 정밀진동 0.5kg – 28m
소규모 1.6kg – 37m 소규모 1.6kg – 54m 소규모 1.6kg – 50m 중규모 5.0kg - 67m 중규모 5.0kg - 95m 중규모 5.0kg - 89m
표 14. 3.2m 경사천공의 3단 층상장약 발파 회귀분석 결과
구분 뇌관종류 전기 비전기 전자
3.2m 경사 천공 의
3 단 층상 장약
발파 진동식
( )
결정계수 0.828 0.807 0.900
임계 거리 (0.3cm/sec)
미진동 0.125kg – 19m 미진동 0.125kg – 18m 미진동 0.125kg – 15m 정밀진동 0.5kg – 38m 정밀진동 0.5kg – 35m 정밀진동 0.5kg – 31m
소규모 1.6kg – 68m 소규모 1.6kg – 63m 소규모 1.6kg – 55m 중규모 5.0kg - 121m 중규모 5.0kg - 111m 중규모 5.0kg - 98m
수 있었다. 다만, 전자뇌관의 경우 시차가 타 뇌관에 비해 뇌관의 시차가 매우 정밀해 시차의 중첩 현상이 없음에 따라 진동의 발생량이 다소 적었으며, 현장이 협소하거나 발파횟수를 줄일 필요성이 있는 경우에는 불가피하게 1회 발파시 많은 공수를 1회에 발파가 이 루어져야 하기 때문에 전기뇌관은 지발뇌관 단차의 한 계성 있으며, 전자뇌관의 경우 초시 정밀도가 우수하 여 많은 공수를 1회에 발파작업이 가능하나 뇌관이 고 가이므로 경제적으로 다소 미흡하다. 따라서 이러한 조건들을 고려할 경우 비전기뇌관을 이용한 응용발파 방법이 매우 경제적이고 효과적인 것으로 나타났다.
도심지 응용발파방법 적용시 일일발파 횟수를 줄이
거나, 기대효과로 특수구간의 암굴착 효율을 향상 및 발파작업시간 제한지역의 암반 굴착량을 늘이는데 효 과적인 방법으로 판단된다.
5.2 3단 층상장약 발파방법 시험 시공 결과
각 층별 장약량 0.125~0.625kg을 적용할 경우에 대 하여 시험 시공한 결과 Trench의 폭, 깊이 등 굴착계획 에 따라 층상장약량 및 전색장이 달라질 수 있으므로 적용현장별로 세부패턴설계 후 적용되어야 할 것으로 사료되고, 표 16에서 전기뇌관의 층상장약은 뇌관의 단차 의 한계성으로 인해 3단 층상장약에 부적합하며, 비전기뇌관의 경우 많은 횟수의 발파 작업 시, 결선의
표 15. 정밀 및 소규모진동제어발파공법 시험발파 요약
구분 전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관
1 회 최대발파공수 20~25 100~150 100~150
1 일 최대발파공수 1,000~1,500 300~450 1,000~1,500
1 일 처리물량 정밀 500~1,500m
3정밀 150~450m
3정밀 500~1,500m
3소규모 200~4,500m
3소규모 600~1,650m
3소규모 2,000~4,500m
31 일 발파 횟수 50~75 3~4 10~15
1 일 발파통제시간 4~6 시간 0.3~0.5 시간 1~1.5 시간
1 회 발파지속시간 0.4~1.0 초 2.0~3.0 2.0~4.0
복토 無 必 無
발파안전매트 사용 사용 사용
발파숙련도 보통 매우높음 보통
단가 대비 100% 106% 176%
파쇄도 양호 양호 양호
진동 대비 100% 104% 87%
소음 대비 100% 105% 102%
표 16. 3단 층상장약 발파방법 시험발파 요약
구분 전기뇌관 비전기뇌관 전자뇌관
1 회 최대발파공수 10 공 이내 40~80 80~160
1 일 최대발파공수 50~100 120~180 240~480
1 일 처리물량 정밀 60~120m
3정밀 150~200m
3정밀 300~600m
3소규모 100~200m
3소규모 250~400m
3소규모 600~1000m
31 일 발파 횟수 5~10 3~5 3~4
1 일 발파통제시간 1~1.5 시간 0.5~1.0 시간 0.5~1.0 시간
1 회 발파지속시간 0.4~1.0 초 2.0~3.0 2.0~4.0
복토 必 必 必
발파안전매트 사용 사용 사용
발파숙련도 높음 매우높음 높음
단가 대비 100% 110% 260%
파쇄도 양호 양호 양호
진동 대비 100% 104% 87%
소음 대비 100% 124% 120%
혼잡 및 작업원의 실수가 예상되므로 일일 발파횟수가 적은 특수구간의 적용에 바람직하며, 전자뇌관의 경우 사용의 편리성 및 시차의 다양성으로 시공성은 매우 뛰어나나 고가의 제품으로 경제성은 다소 미흡하다.
6. 결 론
일반적으로 주변 지장물이 산재하고 있는 도심지 발
파작업의 특성상 발파작업이 복잡하고 숙련기술의 부 족 및 고가 공사비 등의 이유로 일반적인 장약방법이 주로 이용된다. 이 연구에서는 국내에서 주로 사용하 고 있는 뇌관들을 도심지의 지하암반 터파기에 적용한 응용발파방법에 대하여 살펴본 결과를 요약하면 아래 와 같다.
1) 일반장약 발파방법과 3단 층상장약에 대하여 시험
김 태 현 박 용 원
( 주)영원이엔지 대표 삼성물산 건설부문 고덕시영
재건축 현장 토목 팀장
Tel: 070-8690-4362 E-mail: [email protected]
Tel: 02-428-7201
E-mail: [email protected]
조 래 훈 김 홍 율
삼성물산 건설부문 차장 삼성물산 건설부문 발파마스터
Tel: 02-3669-0537
E-mail: [email protected]
Tel: 070-3786-9123
E-mail: [email protected]
정 병 호
( 주)영원이엔지 대표
Tel: 070-8690-4362 E-mail: [email protected]
시공 결과 1단 장약으로 굴착이 어려운 깊은 기초 및 협소구간에 대하여 3단 층상장약에 의한 응용발 파공법 적용시 깊은 심도 또는 공당파쇄량 증가 및 지발당장약량을 감소 · 분산시켜 진동을 줄이고자 할 경우에 유용하게 활용될 것으로 사료되며, 일반 장약 대비 3단 층상장약 파쇄량 (+)60% 증가 되고 30m 거리에서 3단 층상장약 적용시 (-)41% 진동저 감 효과 확인하였다.2) 사용뇌관별 소음도를 측정한 결과, 공수가 가장 적 은 전기뇌관이 비교적 낮게 측정되었다. 또한, 비전 기뇌관을 사용한 경우 표면뇌관(연결용뇌관)의 폭 음노출 영향으로 소음값이 높을 것으로 예상되었 으나, 복토(1.0m)를 실시하여 전기, 전자발파 소음
과 유사하거나 더 낮음을 확인할 수 있어 도심지의 발파작업에서도 안전조치를 철저히 실시할 경우, 비전기뇌관을 이용하여 다양하게 응용발파 방법의 적용이 가능할 것으로 검증되었다.
3) 기존제어발파와 대비하여 많은 공수를 1회 발파로 시행하여 협소구간 응용발파시 발파 횟수(10회) 및 시간(1.5시간)을 3~5회 0.5~1.0시간으로 단축하고, 주변 보안물건으로 인한 사용 장약량 제한 때문에 낮은 천공발파에 의존하던 작업을 여러 단으로 분 산(층상) 장약하여 깊은 천공발파가 가능토록 하여 관로 및 Pit 터파기 등 Critical 구간의 발파작업 적 용 가능성을 확인하였다.
