[한방비교] 제어발파 공법 3가지

터널 굴착시 또는 일반 터파기시에도 발파가 요구될때가 있습니다. 일반적으로 토사의 경우는 장비를 사용해서 굴착을 할수 있지만 암의 경우에는 장비로 시공이 어렵기 때문입니다. 발파를 한다는 것은 폭약을 이용해서 굴착을 하는건데요 폭약을 사용하다보니 안전성에 위험이 있으수도 있고 또한 진동이나 소음등에 피해가 생길수 있습니다. 그렇기 때문에 일반발팓보다는 제어발파를 해서 시공을 하게됩니다.

1. 제어발파의 일반사항

1) 제어발파는 폭약량과 천공 간격 등을 조절하여 발파의 세기 및 규모를 줄이는 공법이라고 할수 있습니다.

2) 일반적으로 제어발파 공법에는 LIne drilling, Pre splitting,Smooth blasting 등이 있으며 장약량 그리고 천공 간격등을 조절하며 시공하게 됩니다.

3) 제어발파는 또한 DI를 조절하여 시공한다고 할수 있는데요 DI란 Decoupling 계수입니다

2. 제어발파 적용시 고려사항

제어발파를 하기위해서는 우선 발파 하려는 암의 강도와 영향에 대해서 고려하여야합니다. 암의 강도가 크거나 작을경우 그리고 발파시 그 영향도를 검토해야합니다.

지하수와 지질상태를 파악하고 영향도를 검토해야합니다.

발파시 진동과 소음등에 의해서 주변 축사나 시민들에게 피해 정도를 검토해야하며 피해를 최소화 하기 위해서 방진막이나 비산 방호막등을 사용하여야합니다

발파공법은 고위험군의 공법이며 법규와 인허가 사항을 철저히 지키고 감독과 감리 관리하 또한 주변 지역 경찰서 및 유관기관 협의하에 진행토록 해야합니다.

3. 제어발파공법의 종류 및 특징

구분	Smooth Blasting	Line Drilling	Presplitting	Complex Blasting
개념	좁은 공간격, 최소저항선,  소구경 화약을 이용한 약장약으로 주변에 미치는 영향 최소화	보안건물에 천공경의 2~4배 간격으로 천공해 진동전파 경로 차단	Smooth Blasting과 같이 암반면을 따라 천공함.주발파공보다 먼저 PS공을 기폭하여 진동전달 차단	굴착예정선 무장약공과 PS공을 설치한후 PS공 사전기폭으로 선균열층 조성 및 진동을 차단
천공형태	S : W= (0.5:0.8) : 1  S : 공간격 W : 최소저항선	공간격 : 공경의 2~4배 최소저항선 : 전열최소저항선의 0.5~0.75배	공간격 : 공경의 2~4배 최소저항선 : 전열최소저항선의 0.5~0.75배	공간격 : 0.2~0.4m LD공과 PS공 간격 : 0.1m
특징	장약이 용이 주변 암반 이완 및 손상 최소 여굴량 작고 평활한 굴착면 확보 가능	암반균열, 여굴 최소화 다수의 무장약공 설치 과도한 천공비 발생 진동저감효과 작음	선균열층 형성시 진동차단 여굴확대 방지 가능 PS공 기폭시 진동 크게 발생 대체적으로 선균열 효과 미흡	균열효과가 우수 여굴확대 방지 가능 진동저감 가능 조절발파공수가 다소 증가
저감효과		10%	0~40%	30~50%

4. 발파시 진동 제어 대책

1) 소음 및 진동 기준 준수

▶ 소음기준(단위 dB)

구분	아침/저녁	주간	야간
학교, 도서관 등	60	65	50
그외 지역	65	70	50

▶ 진동기준

구분	문화재	주거지구	상업지구	콘크리트
Kine(cm/sec)	0.2	0.5	1~4	4이상

2) Decoupling의 계수(DI)적용

• Decoupling Idex란 발파시 폭발력이 직접 주위 암반에 전달되지 않도록 장약 주위 공간을 형성함으로써 공기가 초기 화약 에너지를 흡수하여 고압의 충격 효과를 완화시키는 De Coupling방법(부분장약 계수)을 이용한다.

• Decoupling 지수

▷ 공경 Decoupling 계수 = 발파공직경/폭약직경

▷ 체적 Decoupling 계수 = 발파공체적/폭약체적

• Decoupling 특징

1. DI가 클수록 공벽에 작용하는 접선응력은 감소합니다.

2. DI 계수가 2.5일때 접선응력의 파형은 DI가 1:1일때 비하여 나타나는 첨두압력이 없어지고 전체적인 일정한 압력이 유지되는데 이 경우는 공기중 전래하는 충격파 속도는 폭약속도보다 느리므로 폭속과 폭압이 낮아지기 때문입니다.

3. 장약 길이가 길게 되면 공내에서 Channel효과가 일어나 불폭 되므로 이럴때는 폭속이 큰 폭약을 사용합니다.

4. Smooth Blasting발파에서는 DI을 1.5~2로 합니다.

5. DI는 경암일수록 크게하며 균열암반이나 연암에서는 작게 사용해야 합니다.

3) 이동식 방진막 및 비산 방호막을 설치합니다.

4) 시험 발파를 통해 화약량, 발파 공법을 결정합니다.

5. 발파시 진동을 kine(cm/sec)으로 하는이유

1) 물리량 기본식

운동량 P=mv

충격량 I= F△t = m△v

2) 발파 충격량

발파시 입자의 운동속도는 최고 v에서 짧은 시간에 0으로 줄어들며 최고 운동속도를 측정하므로 단위 무게당 충격량을 알수 있습니다. 이러한 시험 자료를 근거로 통계적으로 분석해 구조물(보안물건)의 중요도와 내하력에 따라 발파 진동의 안전한 범위를 설정합니다. 일반적인 콘크리트 구조물의 경우 최고 운동속도 1~4kine(cm/sec)에서 0으로 변하는 정도의 충격량에 안전한 것으로 해석되므로 이것을 발파 진동의 기준으로 설정된 것입니다.

3) 발파진동(파동)의 전파 속도와 입자의 운동속도

발파에 따른 파동은 P파, S파, R파 등 여러가지가 있으나 파동은 충격에너지를 주변으로 전달하는 역할을 하며 파동의 전파 속도와 진동에 따른 토입자의 운동속도는 다릅니다. 파동자체로는 어떤 물체에 충격을 줄 수 없으며, 지중의 어느 지점에 파동이 도달했다가 그대로 통과해버리면 그 지점에는 파동에 따른 충격은 없습니다. 또한 지반이 균질하지 않아 파동은 회절 감쇄반사되는 것이기에 구조물 등 보안물건에 영향을 미치는 충격량은 그 지점의 입자 운동속도를 충격량의 지표로 삼아 발파진동의 기준으로 한계치를 설정합니다.