절토사면 정밀 암발파 검토(한국도로공사 설계심16210-139)

1. 검토목적

고속도로 건설공사에 있어 절토부 암절취시 모암손상억제 및 발파진동저감으로 절토사면의 안정성을 증대시키고, 절취사면의 미관을 개선하며, 특히 문화재 및 주변환경의 보존이 요구되는 서해안 고속도로 백제문화권 부곡산성 부근 절토부에 적정한 발파공법을 검토하고자 함

 

2. 현행 암발파 공법

 

3. 현행 암발파공법의 문제점

1) 무진동 파쇄공법

- 공사비 고가

- 파쇄 후 마무리면 불량

 

2) 대형브레이카 파쇄공법

- 소음이 심함

- 공사기간이 오래걸림

- 시공성 불량

 

3) 일반발파 공법

- 소음 및 진동이 큼

- 비석발생으로 안전성 결여

- 발파시 사면내부 모암에 영향을 주어 절취 후 사면의 안정성 결여

- 파쇄 후 마무리면 불량

 

4) 미진동 파쇄공법(제어공법)

- 공사비 고가

- 비석 발생 가능성이 있어 안정성 결여

 

4. 검토방향

현행 암발파의 모든 문제점을 해소하기 위해서는 보다 향상된 발파공법의 기술이 요구되며

- 발파시 진동 억제

- 절취사면의 안정성 증대

- 절취사면의 미관향상

- 경제적인 발파공법의 적용 등의

현행 발파공법의 문제점을 부분적으로 개선할 수 있는 정밀발파(pre-splitting발파)공법의 적용검토

 

5. 정밀발파공법(선균열 공법)

가. 정의

선균열(pre-splitting)발파공법은 발파마무리면의 암반을 보호하여 사면의 안정성을 증대시키고 미관이 양호한 절취면을 형성시키기 위하여 본 발파에 앞서서 계획법면선에 미리 절단면을 만드는 제어발파공법

 

나. 공법의원리

① 발파에 의하여 발파공내에 발생한 입자운동은 장약공을 중심으로 방사상태로 바깥쪽으로 향하며, 이때 접선방향으로 인장응력이 발생

② 장약공의 직경에 비교해서 작은 직경의 폭약을 장약하면, 폭약과 장약공 사이에 공극이 형성되어 이때 충격압은 공기층에 의한 충격의 감쇠효과가 크며, 가스압은 장약공내 체적에 영향을 주기 때문에 공극이 크면 가스압의 값은 작게 작용됨.

③ 결과적으로 장약 공벽에 작용하는 충격압 및 가스압은 조밀한 장전의 경우와 비교하여 벽면을 손상시키는 정도가 월등히 적은 상태로 구멍과 구멍사이에 균열을 발생시키게 되어 연속된 천공line을 따라 파단면(절단면)을 형성하게 됨.

 

다. 일반발파와 pre-splitting발파 비교

 

라. 공법의 특성

1) 법면처리 효과

• 모암의 이완방지로 사면안정성 증대

• 미려한 절취사면 형성

 

2) 법면구배조정에 따른 효과

• 용지폭 축소

• 암절취 공사량 감소

 

3) 진동의 저감효과

• 선균열발파공법 실시 후 단층전후의 진동(변위속도)을 측정한 결과 약 40~60%의 진동저감효과가 있음

 

6. 발파공법별 비교

 

7. 검토의견

1) P.S발파공법은 중부고속도로 건설시 부분적으로 적용하였으나 당시 장비 및 기술이 미흡한 상태에서 시행하여 성공사례라고는 할 수 없으나 이후 장비 및 기술이 향상되어 금번에 시험적으로 적용코자 하며,

2) P.S발파공법은 발파에 의한 모암손상을 저하시켜 절토사면의 안전성을 증대시키고 절취사면 구배의 균일화로 미관을 개선시킬 수 있으며 공사중 발생되는 진동에 대하여 저감효과가 있음

3) 절토사면 공사중 문화재, 가옥 등의 지장물로 인해 편입용지 축소 및 훼손의 최소화가 요구되는 곳에 적용함이 바람직함

4) 따라서, 서해안고 속도로(군산-함평간) 건설공사 제5공구에 백제문화권의 부곡산성이 위치하여 문화재 및 주변환경의 보존이 요구되어 선균열 발파공법을 시험적용(L=340m)하고 그 결과에 따라 확대적용토록 함

 

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