토공사 민원 방지 대안...미진동 발파 공법

진화하는 굴착공법… 발파·굴착을 동시에


    최근 도심지 지하공간 개발로 인한 민원이 지속적으로 발생하고 있는 가운데 미진동 발파 공법으로 민원을 최소화할 것으로 기대를 모으고 있다.


현재 도심지 내 대심도 터널 공사 계획과 개발이 활발히 진행되고 있다. 하지만 보안물건과 근접한 상황에서 굴착공사가 진행되고 있어 진동, 소음에 의한 민원으로 분쟁지역이 사회적으로 큰 문제가 되고 있다.


이로 인해 건설 현장의 발파소음, 진동의 제어가 곤란한 지역에서는 기계식 굴착공법을 적용하는 것이 반영돼 왔다. 하지만 실제 공사 시에 공사기간의 증가로 인해 시공성·경제성 손실이 증대되기 때문에 대체 공법이 필요한 실정이다.


노천 미진동발파 모습. 제일발파 - Publications | Facebook 우측 미진동발파 장약 Civil Engineering - 티스토리

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이에 따라 굴착공사에 따른 진동, 소음 공해를 최소화 할 수 있는 미진동 제어발파 공법 등 특수공법들이 개발돼 기대를 모으고 있다.



대표적인 공법이 바로 ‘다단평행 미진동 전자발파공법’이다. 이 공법은 기존의 평행천공방법(대구경, 실린더 등)에서 동일 선상에 위치한 심발공의 길이를 단공과 장공으로 다단 천공해 최소저항선의 거리가 짧은 단공부터 1공씩 순차적으로 기폭 시켜 심발부의 지발당장약량 감소로 초기진동 억제, 단계별 2자유면 확장으로 굴진 효율 증대시킬 수 있다는 것이 특징이다.


‘전자뇌관과 비 전기뇌관을 조합한 정밀제어 발파공법’은 전자뇌관과 비 전기뇌관을 조합해 활용한 발파공법이다. 심발영역을 장공과 단공으로 구분하고, 다단 천공 분산 장약한 후 심발과 확대영역 일부에 전자뇌관을 적용해 발파로 인해 발생되는 진동수준을 저감시킬 수 있다. 또한 활용 목적에 따라 최 외곽부에 전자뇌관을 선택적으로 적용해 진동 저감효과는 물론 기반암 손상영역과 여굴 제어가 가능한 것이 특징이다.


발파 진동 계측 사례 Field monitoring of blasting vibrations ResearchGate

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또한 진동제어공법 적용 시 발생하는 공기지연과 공사비 증가를 방지하기 위해서는 ‘터널 발파를 위한 데크차지 공법’을 활용할 수 있다. 이 공법은 발파공에 폭약을 이중으로 장약해 1회 발파에 2배의 굴진장을 굴착하는 더블데크 고속 미진동 발파공법으로 공사기간을 단축시킬 수 있는 새로운 발파공법이라고 볼 수 있다.




이러한 발파 공법을 개발한 ㈜NSB 나우이엔씨는 강의와 다년간의 실무를 통한 발파분야의 축적된 기술로 이론과 실무를 겸비한 발파전문 설계·컨설팅 기업이다. NSB 나우이엔씨는 발파설계(도로 및 철도터널, 항만, 댐, 비축시설 등), 진동과 소음 자동화계측, 시험발파와 영향평가, 발파 시공 컨설팅, 전문기관 발파교육 등의 다양한 분야에서 실력과 신뢰를 바탕으로 입지를 다졌다.


도로공사 노천발파 설계 / 시공 지침

https://civileng7.tistory.com/327

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특히 미진동 제어발파 공법 적용으로 건설사와 주변 보안물건 모두 만족하는 발파작업을 수행해 건설사는 공사기간을 준수하면서 피해를 최소화하고, 주민들의 불안감과 불신을 해소하므로써 국내 굴착시공에 대한 최적의 공법을 개발하고 향상시켰다. 나아가 굴착공사에 대한 부정적 이미지를 긍정적 이미지로 변화시켜 국가 기반시설 공사에 대한 사회적 통합에 이바지하고 있다.



현재 미진동 전자발파 공법과 무진동 굴착을 조합한 Hybrid 굴착공법을 개발하고 있다. 터널 단면 바닥부에서 높이 3-5m 구간은 더블데크 미진동 전자발파공법을 적용해 1회 발파로 2m 이상 굴진을 완료한 후 상부의 잔여 암반을 천공 후 무진동 Ultra Cracking 공법을 이용해 굴착하는 공법이다. 이 공법이 활용되면 고속 시공이 가능하고 터널 안전성과 주변 보안물건에 진동 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 전망된다.



NSB 나우이엔씨 김남수 대표이사(사진)은 “기계식 굴착공법의 시공성과 경제성 저하에 따른 대책의 일환으로 ‘전자 뇌관을 활용한 발파공법’이 보급되기 시작했다”며 “하지만 현장 적용성을 넓히기 위해 환경친화성 이외에 시공성과 경제성에 대한 보다 심도 있는 연구가 필요한 실정이다”고 말했다


그는 이어 “터널 발파공법 메커니즘에 대한 이론적 고찰과 더불어 환경 친화성, 시공성 등의 분석을 실제 현장실험을 통해 검증하고, 효과적인 활용성 방안 수립 등으로 발파 활성화에 대한 정책적, 사회적 개선이 필요하다”고 덧붙였다.




발파는 암파쇄가 목적으로 결과물이 존재하지 않는 특수 분야이며, 인력으로 작업이 수행되는 특수 환경으로 스마트 건설기술에 제한적인 공정이다.


발파분야에서 스마트 건설기술에 가장 근접한 공정은 발파 진동·소음 계측으로 NSB 나우이엔씨는 자동화 계측을 통한 실시간 관리가 가능한 NSBM System 개발을 완료했다. 앞으로 천공장비의 첨단화로 전방 암반 예측과 천공상태 자료 전송, 발파 후 3D 스캐너 분석결과 자동 전송, 전송된 자료를 인공지능(AI)으로 분석해 다음 막장에 발파패턴을 설계하는 Smart Blasting 기술 구현 프로세서 개발을 계획하고 있다.

[공학저널 전찬민 기자] 


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