KR20110020401A - Excavation method for pre-nailed tunneling - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 갱외선지보네일터널을 시공하거나 갱내선지보네일터널을 시공하는 공법인 대한민국 특허 제10-0740200호의 “선지보 터널 공법 및 이에 적합한 장치”에 추가로 기술개발을 하고자 하는 부분이다.The present invention is a part to develop the technology in addition to the "propagation tunnel construction method and the device suitable for it" of the Republic of Korea Patent No. 10-0740200, which is a construction method for constructing an outboard beam nail tunnel or a construction of a mine beam nail tunnel.
터널굴착시 갱내선지보네일 터널에서 선 굴착된 파일럿터널의 자유면을 최대한 이용하여 최소의 장약으로 최대의 굴착효과를 기대할 수 있고 갱외 및 갱내선지보네일 터널에서 1회 발파당 1회 굴진장을 최대로 굴착할 수 있도록 하며, 막장굴착을 다단분할 굴착할 경우 상하반단면 또는 전단면 굴착이 가능하므로 작업이 용이하면서도 안전하게 시공될 수 있는 선지보네일 터널의 굴착방법에 관한 것이다.During tunnel excavation, it is possible to expect the maximum excavation effect with minimum charge by utilizing the free surface of the pilot tunnel pre-excavated in the tunnel pre-excavation tunnel. It is possible to excavate to the maximum, and in the case of multi-segmental excavation of the membrane, it is possible to excavate the upper and lower cross-sections or the shear surface, so that the work can be easily and safely constructed, the method of excavating the bonbon tunnel.
종래 터널굴착을 위한 발파기술에 있어서 가장 중요한 요소는 막장면의 중심부에 일정규모의 구역을 정하여 먼저 발파하여 자유면을 형성하도록 하는 심발공의 발파이다. 이때 자유면의 크기와 형성되는 형태에 따라 터널굴착의 난이도가 결정된다고 해도 과언이 아니다.The most important element in the conventional blasting technology for tunnel excavation is the blasting of the deep hole to define the area of a certain size in the center of the membrane surface and to blast first to form a free surface. It is no exaggeration to say that the difficulty of tunneling is determined by the size and shape of the free surface.
종래의 발파 방법은 자유면을 형성하기 위한 심발공의 1차적인 발파가 필요하고 시간차를 두어 터널을 굴착하기 위한 2차 발파가 동시에 뇌관에 점화되어 이 루어진다.The conventional blasting method requires the primary blasting of the heart hole to form a free surface, and the second blasting to excavate the tunnel at a time difference is ignited at the primer at the same time.
종래의 터널 굴착공법은 터널 원지반의 조건에 따라 1회 굴진장과 막장 굴착방법은 다단 분할굴착부터 전단면 굴착 공법까지 다양하게 적용되나 대단면 터널에서는 대부분 다단분할 굴착이 적용된다.According to the conventional tunnel excavation method, the single excavation site and the membrane excavation method are variously applied from the multi-stage digging excavation to the shear surface digging method according to the conditions of the tunnel base, but the multi-stage dividing excavation is mostly applied in the large-sized tunnel.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명의 목적은 갱내선지보네일 터널에서는 대단면의 본선 터널을 굴착하기 전에 선굴착된 파일럿 터널을 이용한 자유면의 활용으로 종래 기술에서 중요한 요소인 심발공을 생략할 수 있도록 하고 대단면 본선 터널의 굴착면 외곽으로의 선지보네일을 시공하면서 생성된 선지보 빈공을 이용하여 발파함으로써 천공량을 감소시켜 경제적인 시공을 할 수 있도록 하고 갱내선지보 및 갱외선지보네일 터널에서 1발파당 1회 굴진장을 최대한 굴착할 수 있도록 하는 반면 굴진장 증가에 따른 늘어나는 여굴량을 최소화시키도록 한다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to use a free surface using a pre-excavated pilot tunnel before excavating a main tunnel of a large cross section in a tunnel shipborne nail tunnel. It is possible to omit the deep hole and blast by using the hollow beams created by constructing the hollow beams to the outside of the excavated surface of the main cross-section tunnel so that the drilling amount can be reduced and economical construction is possible. Excavation sites should be excavated as much as once per blast in beam and out-of-shore outboard nail tunnels, while minimizing the amount of excavation due to the increase in excavation sites.
선지보 네일만으로 굴착 후 갱내 추가 지보 없이 터널이 완벽하게 자립하여 추가지보에 따른 작업의 번거로움을 제거하고 굴착이 용이하도록 하고자 한다.After excavation with only the nail nails, the tunnel is completely self-supporting without additional support in the gang to remove the hassle of work according to the additional support and to facilitate the excavation.
또한 갱내선지보네일 터널에서 U자형 측정자를 사용하여 선지보 빈공의 정확한 위치파악으로 시공성을 향상시키도록 한다.In addition, the U-shaped measuring device is used in the mine tunnel nailnail tunnel to improve the constructability by pinpointing the position of the hollow beams.
상기와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에서는 다음과 같은 선지보 터 널의 굴착방법을 개발하였다.In order to realize the above object, the present invention has developed a method of drilling a shipboard tunnel as follows.
갱내선지보네일 터널 시공시 파일럿 터널에서 선지보네일을 시공하면서 생성된 천단부의 선지보 빈공(30)과 굴착이 예정된 막장면에 추가로 수평외곽공(40), 수평확대공(50) 및 수평바닥공(60)을 조합하여 천공한 후 장약하여 선지보 빈공-수평확대공-수평외곽공-수평바닥공의 순으로 발파하는 특징이 있다. 이때 굴진장이 늘어남에 따라 상기 선지보 빈공의 앞 열에 같은 방향으로 전열공(31)을 천공하여, 발파시 폭력의 조절이 가능한 특징이 있다.In addition to the horizontal borehole (30), horizontal enlargement hole (50), and horizontal borehole (30) in addition to the hollow borehole (30) at the top of the top end, which is created while constructing the propane nail in the pilot tunnel, Combination and drilling of the
또한 갱외선지보네일터널 또는 갱내선지보네일터널 시공시 터널설계시 원지반이 연암 이상의 양호한 지반 조건에서는 선지보 네일 만을 설치하여 자립하도록 네일 간격과 길이를 조정하여 1회 발파당 굴진장과 막장굴착을 모델링하여 해석하는 단계; 터널 굴착전에 선지보네일을 시공하는 단계; 1회 발파당 굴진장을 선지보 네일만으로 완전 자립시키고 작업의 용이성에 따라 자유롭게 시공하는 단계로 이루어지는 연암 이상 원지반에 선지보네일만으로 선 자립을 확보한 후 굴착하는 것을 특징으로 하는 선지보네일터널의 굴착방법을 적용할 수 있다. Also, when designing tunnels when constructing out-of-ground beam nail tunnels or out-of-ground beam nail tunnels, if the ground is in good soil conditions over soft rock, only the nail nails are installed to adjust the spacing and length of the nails so that they become independent. Modeling and analyzing; Constructing an eye beam nail before the tunnel excavation; The excavation site of the Prophet Nail, characterized by the excavation after securing the self-independence only with the propagation bonil on the Yeonam abnormal base, which consists of the step of completely self-initiating the excavation site per blasting with only the propulsion nail and freely constructing it according to the ease of work. Excavation methods can be applied.
이때 1회 굴진시 상기 수평외곽공을 두 열로 천공하며 터널의 여굴 허용선까지 외측으로 제1외곽공(41)을 1회 굴착 천공장의 반까지 방사상으로 경사 천공하고, 내측으로 여굴의 폭만큼 평행이동하여 제2외곽공(42)을 1회 굴착 천공장까지 천공한 후 상기 수평외곽공을 장약할 때, 상기 제1외곽공은 천공홀 전체에 정밀폭약을 장약하고 상기 제2외곽공은 공심부로부터 천공장의 절반만 정밀폭약을 장약하는 특징이 있다.At this time, when drilling once, the horizontal perforation is drilled in two rows, and the first
또한 갱내선지보네일터널 굴착시 천단부의 선지보 빈공과 굴착이 예정된 막장면에 추가로 수평외곽공, 수평확대공을 천공할 때 U자형 측정자(130)의 한 쪽을 선지보 빈공에 삽입하고 타측을 막장면에 노출시켜 선지보 빈공의 위치를 육안으로 확인하고 발파공을 천공 가능하도록 하는 특징이 있다.In addition, when drilling the inner beam boil tunnel, one side of the
상기와 같은 특징을 지닌 본 발명으로 얻게 되는 효과는 다음과 같다.Effects obtained by the present invention having the above characteristics are as follows.
갱내선지보네 일터널에서 대단면의 본선 터널을 굴착하기 전에 선굴착된 파일럿 터널의 자유면을 활용하기 때문에 자유면을 확보하기 위한 심발공의 발파를 생략할 수 있고 선천공된 선지보 빈공(30)을 이용하여 발파하는 만큼 필요한 발파공의 수가 줄어듦으로 천공량을 감소시킬 수 있다. 결과적으로 파일럿 터널을 자유면으로 이용한 장약량의 감소는 최소의 장약으로 최대의 굴착효과를 얻도록 하므로 경제적인 시공의 효과를 볼 수 있다.Since the free surface of the pre-excavated pilot tunnel is utilized before the excavation of the main tunnel of the large section in the mine tunnel tunnel, the blasting of the core hole to secure the free surface can be omitted. ) Can be used to reduce the amount of perforations as the number of blast holes required decreases. As a result, the reduction of the amount of loading using the pilot tunnel as a free surface allows to obtain the maximum digging effect with the minimum amount of loading, and thus the economical construction effect can be seen.
또한 갱외 및 갱내선지보네일 터널에 있어서 설계를 통해 선지보네일 만으로터널이 자립하도록 네일 간격을 조정하고 본선터널의 굴착면을 발파하기 전에 선지보네일를 먼저 시공하여 터널의 자립시간을 충분히 확보할 수 있기 때문에 종래의 1회 발파당 굴진장 보다 더 굴진장을 늘릴 수가 있고 대단면 터널에서 굴착시 안정을 위해 분할굴착 하던 것을 반단면 또는 전단면 굴착도 가능하게 되며 공사비와 공기 단축으로 종래보다 경제적이다. In addition, it is possible to secure enough independence time of tunnels by adjusting nail spacing so that tunnels can be made to stand alone by using propagation nails only by designing outboard and outboard tunnel nails tunnels before constructing the excavation surface of the main tunnel. Therefore, it is possible to increase the excavation length more than the conventional excavation site per one blasting, and it is also possible to excavate the dividing excavation for half section or shear plane for stability when excavating in large cross section tunnel. .
이때 종래의 발파방법을 이용할 경우 1회 굴진장이 늘면 그많큼 여굴량이 크게 발생할 수 있으나 본 발명과 같이 외곽공이 여굴선을 벗어나지 않도록 두 열로 경사지게 두배 만큼 길게 배치하여 여굴 영역 범위에서 발파되므로 1회 굴진량이 종래보다 늘어도 여굴량이 늘지 않게 된다.In this case, when using a conventional blasting method, the amount of excavation may increase as much as one excavation length is increased. However, once excavated in the excavation area range, the perforation is doubled to be inclined in two rows so that the outer hole does not escape the excavation line. Even if it increases more conventionally, the amount of overfiltration does not increase.
또한 갱내선지보네일 터널 굴착을 위한 발파공 천공시 터널 종방향으로 길이를 조정할 수 있는 U자형 측정자를 사용하여 터널 굴착면에 미리 표시함으로써 선지보 빈공과 발파공의 중첩을 피하여 천공 발파할 수 있다.In addition, when drilling the blast hole for drilling of the mine inner beam nail tunnel, it is possible to blast by avoiding the overlap between the hollow beam and the blast hole by using a U-shaped measuring device that can adjust the length in the longitudinal direction of the tunnel.
이하, 본 발명를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in detail.
도 1은 갱내선지보네일 터널에서 선지보 빈공을 발파공으로 이용하는 장약을 배치한 단면도이고, 도 2는 갱내선지보네일터널에서 선지보 빈공을 발파공으로 이용하지 않는 장약을 배치한 단면도이고, 도 3a와 3b는 갱내선지보 및 갱외선지보네일터널에서 1회 발파당 기존보다 늘어난 굴진장을 도시한 단면도이고, 도 4와 도 5는 각각 도1의 AA부분과 BB부분을 확대 도시한 단면도이고, 도 6은 갱내선지보네일터널에서 선지보 빈공과 전열공을 확대 도시한 단면도이고, 도 7a 내지 7e는 본 발명에 따른 발파공별 장약형태를 상세 도시한 단면도이고, 도 8은 굴착면에서 선지보 빈공의 위치를 표시하기 위한 U자형 측정자를 도시한 단면도이고, 도 9는 선지보네일 터널의 실시 예이며 도 10a 내지 10c는 선지보네일 터널의 개념도이며, 도 11a 및 11b는 갱내선지보네일 터널의 설계 수치해석에 대해 도시한 그림이다.FIG. 1 is a cross-sectional view of a charge using an empty beam as a blasting hole in a mine propagation tunnel tunnel, FIG. 2 is a cross-sectional view of a charge not using a hollow hole as a blasting hole in a mine propagation tunnel tunnel, FIG. 3A And 3b is a cross-sectional view showing the excavation site increased per conventional blasting in the mine interior bulletin board and mine outboard tunnel tunnel, Figure 4 and Figure 5 is an enlarged cross-sectional view of AA and BB portion of Figure 1, Figure 6 is an enlarged cross-sectional view showing the hollow beam hollow hole and the heat transfer hole in the mine interior beam nail tunnel, Figure 7a to 7e is a cross-sectional view showing the details of the blast hole according to the present invention, Figure 8 is a crossbeam in the excavation surface 9 is a cross-sectional view showing a U-shaped measuring instrument for indicating the position of the empty space, Figure 9 is an embodiment of the propagation nail tunnel, Figures 10a to 10c is a conceptual diagram of the propagation nail tunnel, Figures 11a and 11b is a mine propagation nail This figure shows the design numerical analysis of the tunnel.
즉, 도 11a는 갱내선지보네일 터널의 시공단계 수치해석을 위한 3D모델이고, 지반이 TYPE-4인 조건에서 갱내 선지보네일 시공후 1회 굴진장 6.0m로 5막장 30m를 선지보네일 외에 추가지보 없이 굴착한 경우의 모델링이고, 도 11b는 시공단계별 도 11a의 둘째 막장에서 천단기준점의 천단변위 그래프이다.In other words, Figure 11a is a 3D model for the numerical analysis of the construction stage of the mine shaft mine nail tunnel, and after the construction of mine mine shaft soil under the condition that the ground is TYPE-4, 6.0m at the excavation site of 5m 30m other than the shipboard nail This is modeling when excavation is performed without additional support, and FIG. 11B is a graph of top end displacement at the second end of FIG. 11A according to construction stages.
본 발명은 선지보 터널공법(특허 제10-0740200호)의 미 개발 부분인 발파 굴착에 관한 것이다.The present invention relates to blasting excavation that is an undeveloped part of the sunbo tunnel method (Patent No. 10-0740200).
선지보 터널 공법은 네일을 갱외의 상부 지표면에서 선시공후 굴착하는 방법(이하, 갱외선지보네 터널이라 칭함)과 계획된 대단면 터널내에 파일럿 터널을 관통하고 그 내부에서 선지보네일을 대단면 터널 단면을 향해 선시공 하는 방법(이하, 갱내선지보네일 터널이라 칭함)이 있다. 이 두가지 공법을 통칭하여 선지보네일터널공법(Pre-Nailed Tunnelling Method)이라 한다.The propagation tunnel method is to excavate the nail after starting the construction on the upper surface of the shaft (hereinafter referred to as the outboard propulsion tunnel) and through the pilot tunnel in the planned large cross section tunnel, and the cross section of the cross section tunnel inside the prop beam There is a method of pre-installation (hereinafter referred to as mine tunnel nail tunnel). These two methods are collectively called the Pre-Nailed Tunnelling Method.
이 공법은 갱내 또는 갱외에서 선지보네일 설치 후 본선터널까지 굴착 확공하고 설계에 따라 추가지보재인 숏크리트 락볼트등을 시공하며 라이닝을 선택적으로 추가하기도 한다. This method excavates and expands to the main tunnel after the installation of the pre-shipped nails inside or outside the pit, and additionally adds lining to the construction of shotcrete rock bolts.
상기의 대단면 터널은 도로 3차선 이상의 폭원을 갖는 터널을 통칭하며 일반적으로는 4차선 도로터널을 흔하게 대단면 터널이라고 한다. The large section tunnel is a tunnel having a width source of more than three lanes of roads, and a four lane road tunnel is generally referred to as a large section tunnel.
도 10a에서 도시한 바와 같이, 갱내선지보네일 터널에서 선지보 설치에 따른 선지보 빈공(30)을 이용하여, 터널 발파를 하는 방법에 대해 갱내선지보 4차로 도로터널을 예로 다음 표1과 같이 암반등급에 따라 TYPE별로 구분하고 기존 2차로 터널의 암반등급과 비교하여 설명한다.As shown in FIG. 10a, a method of performing tunnel blasting using a
표 1. 암반등급에 따른 터널의 지보타입 및 굴진장Table 1. Jib types and excavation sites for tunnels according to rock class
4차로 도로터널
Propane nail
4 lane road tunnel
/2.0m이상2.0m or more
More than 2.0m
/1.5m이상1.5m or more
More than 1.5m
/1.5m이상1.5m or more
More than 1.5m
시공범위Propane nail
Construction range
~100°이하90 °
~ 100 ° or less
~100°이하90 °
~ 100 ° or less
~120°이하100 °
~ 120 ° or less
~180°이하120 °
~ 180 ° or less
상기한 도 1에서 도시한 바와 같이, 갱내선지보네일터널을 시공함에 있어서, 파일럿터널에서 선지보네일를 시공하면서 생성된 천단부의 선지보 빈공(30)과 굴착이 예정된 막장면에 추가로 수평외곽공(40), 수평확대공(50) 및 수평바닥공(60)을 조합하여 천공한 후 상기 선지보 빈공과 수평외곽공, 수평확대공, 수평바닥공에 장약하여 발파한다.As shown in FIG. 1, in the construction of the mine tunnel nail tunnel, the horizontal hollow hole is additionally added to the
파일럿터널에서 선지보네일을 시공하는 것은 천공후 네일의 설치, 그라우팅공정을 본선 터널의 굴착선 까지만 하고 선지보 빈공을 형성해야 하기 때문에 시공이 용이하지않고 공사비가 커지게 되므로 가능한 굴착단계에서 자립에 취약한 천단부를 선지보네일만으로 보강한 구조해석에 의해 터널의 자립이 확보되는 범위에서 선지보네일 시공을 최소로 하는 것이 유리하다.In the pilot tunnel, the construction of the pre-boned nails is necessary because the installation and grouting process of the nails after drilling is required only to the excavation line of the main ship tunnel, and the pre-engineered hollow holes are formed. It is advantageous to minimize the construction of the propane nails to the extent that the independence of the tunnel is secured by the structural analysis reinforcing the fragile ceiling only with the propane nail.
따라서 이때 발파를 위한 상기 선지보 빈공은 표1에서 보여주는 바와 같이 지반의 자립성에 따라 TYPE-1~5로 구분되어 90°이하 또는 90°내지 180° 범위의 선지보빈공 사이각(32)을 이루는 내에서 설치된다. 지반의 자립성은 RMR (Bieniawski) 분류에 따라 지반을 5등급으로 RMR 값을 100~81, 80~61, 60~41, 40~21, 20 이하로 분류한 것을 기준으로 한다. 상기 표1의 TYPE-5와 같이 지반이 불량한 경우는 상부 반단면의 180° 범위 내로 시공되고 TYPE-1과 같이 지반이 다 소 안정한 경우는 터널의 천단부의 정점을 중심으로 하여 천단부에서 90°이하 범위 내로 방사상의 부채살 형태로 시공한다.Therefore, at this time, the hollow bore hole for blasting is divided into TYPE-1-5 according to the independence of the ground as shown in Table 1 to form an angle between the hollow bore hole (32) of 90 ° or less or 90 ° to 180 ° range Is installed within. Soil independence is based on the classification of the soil into 5 grades according to the RMR (Bieniawski) classification, and the RMR values below 100 ~ 81, 80 ~ 61, 60 ~ 41, 40 ~ 21, 20. If the ground is bad as shown in TYPE-5 of Table 1, it is constructed within the range of 180 ° of the upper half section, and if the ground is somewhat stable as in TYPE-1, it is 90 ° from the top of the top of the tunnel end. It should be constructed in the form of radial fan meat within the following ranges.
가능한 굴진장이 길게 되도록 선지보네일터널의 장약은, 뇌관을 역기폭 되도록 공저부터 배열 설치하여 1발파당 굴진장이 정확히 시공되도록 한다. 순기폭시 발생하는 미굴착부의 발생을 최소화하고자 하는 의도이다. 또한 확대공을 먼저 기폭할 경우 선지보 빈공(30)과 전열공이 시간차와 뇌관의 위치에 따라 손상될 우려가 있으므로 상기 장약된 폭약을 선지보 빈공-수평확대공-수평외곽공-수평바닥공의 순으로 발파한다.In order to make the excavation length as long as possible, the charge of Seonjebonnail Tunnel is installed from the bottom to arrange the primer so that the excavation length per blast is correctly installed. The intention is to minimize the occurrence of unexcavated parts generated during net explosion. In addition, if the detonation hole is detonated first, the line bore
상기 방법으로 발파함에 있어서, 상기한 도 6에서 도시한 바와 같이 1회발파당 굴진장을 종래보다 늘이면 일정하게 배열되어 있는 선지보 빈공의 종방향 간격이 파일럿 터널쪽 전색장보다 클 경우 선지보 빈공의 앞 열에 같은 방향으로 전열공(31)을 천공하여, 발파시 폭력을 조절할 수 있다.In the blasting by the above method, as shown in FIG. 6 above, when the excavation length per blast is increased than in the prior art, the propagation beam is longer than the pilot tunnel side full length. By drilling the heat-
상기 표1에서 예시한 바와 같이 선지보 4차로 도로터널에 있어서, TYPE-2의 굴진장은 3m이상이고 TYPE-3의 굴진장은 2m이상을 적용한다. TYPE-2와 3은 선지보 빈공을 이용한 발파방법을 적용하지만 화약의 폭력 조절 차원에서 선지보 빈공 앞에 전열공을 도 6에서 도시한 바와 같이 배치하여 장약 발파한다. 전열공을 추가함에 있어서, TYPE-2는 2열을 추가 천공하고 TYPE-3은 1열을 추가 천공한다.As exemplified in Table 1 above, in the tunnel road of
이에 따른 효과는 발파된 암 버럭의 크기가 너무 커지는 것을 방지할 수 있고 보강된 터널 주변 지반에 작용하는 폭력의 크기를 줄일 수 있다.The effect can thus prevent the size of the blasted cancer block from growing too large and reduce the amount of violence acting on the ground around the reinforced tunnel.
상기 도 6과 도 7b에서 도시한 바와 같이, 폭약을 장약할 때 상기 선지보 빈 공(30)은 돌출된 상기 선지보네일를 보호하기 위한 보호재(120)를 네일 선단으로부터 채우고 그 바로 밑에 전색을 한다. 이 보호재와 전색의 합계 길이는 선지보 빈공이 선발파 되어도 수평외곽공(40)과 수평확대공(50)이 손상되지 않도록 상기 선지보 빈공의 본선터널 굴착선 위치로부터 수평외곽공의 최소저항선과 수평확대공의 최소저항선이 더해진 길이 만큼 이격시킨 길이로 하며 이지점부터 폭약을 장약하고 공 입구를 전색한다. 이때 전열공 역시 최소저항선 거리만큼 이격 되도록 천공및 장약을 하고 전색 한다. 장약량은 저항선과 공간거리를 고려하여 현장 지반 조건에 따른 장약량 추정 이론식과 경험식에 의해 산정하여 채운다.As shown in FIGS. 6 and 7B, when charging explosives, the
상기 선지보 빈공과 같이 상향공에 대한 전색은 흘러 내리지 않도록 점토가 포함된 모래를 이용하여 하도록 한다. 보호재(120)로는 기 시공된 선지보 네일 및 그라우팅이 손상되지 않도록 네일 선단에 폴리에틸렌폼과 같은 완충재를 사용하도록 한다.Like the sunbo hollow hole, the color of the uphole is to be used by using sand containing clay so as not to flow down. As the
또 다른 실시 방법으로 갱내 선지보네일터널에서 상기와 같이 1회 굴진 길이 만큼 발파하기 위해서 화약을 장약할 때, 상기 선지보 빈공(30)에는 화약류나 폭약을 장약하지 않고 상기 굴진방향으로 천공된 발파공에만 화약류나 폭약을 장약할 수도 있다. 이때 선지보 빈공은 장약을 하지 않으므로 무장약공으로 활용되며 기폭순서에서 제외되므로 상기 장약된 화약류나 폭약을 수평확대공-수평외곽공-수평바닥공의 순으로 발파한다.In another embodiment, when the gunpowder is charged to blast as much as the length of the excavation as described above in the mine shaft bonn tunnel, the blast hole drilled in the excavation direction without the charge of explosives or explosives in the ship
상기한 도 3a 및 3b에 도시한 바와 같이, 선지보네일 터널(갱내선지보 또는 갱외선지보네일 터널)에서 종래보다 작업성을 용이하게 하고 1발파당 굴진장을 길 게 한다.As shown in Figs. 3A and 3B, in the propagation nail tunnel (inner beam propagation or outboard propagation tunnel tunnel), the workability is easier and the excavation length per blast is longer than before.
이와 같이 구성된 선지보네일터널에 있어서, 작업성을 용이하게 하고 1발파당 굴진장을 길게하며 막장굴착을 단순화 하기위해 터널설계시 원지반이 연암 이상의 양호한 지반 조건에서 선지보 네일 만을 설치하여 자립하도록 네일 간격과 길이를 조정하여 1회 발파당 굴진장과 추가 지보없이 1막장 이상의 굴착을 모델링하여 해석하는 단계; 본선터널 굴착전에 선지보네일을 시공하는 단계; 1회 발파당 굴진장을 선지보 네일만으로 완전 자립시키고 설계와 작업의 용이성에 따라 1막장 이상을 발파 굴착 시공하는 단계로 이루어지는 연암 이상 원지반에 선지보네일만으로 선 자립을 확보한 후 굴착하는 것을 특징으로 하는 선지보네일터널의 굴착방법을 적용한다. In the sunbeam nail tunnel constructed in this way, in order to facilitate the workability, lengthen the excavation length per blast, and simplify the membrane excavation, in the tunnel design, the base ground is installed by the sole nail nail only in good ground condition over soft rock. Modeling and analyzing excavation of one or more membranes without adjusting the spacing and blasting per blast by adjusting intervals and lengths; Constructing a sun nail before the main tunnel excavation; The excavation site per blasting is fully self-reliant with only the nail nails and the excavation is achieved after securing the independence with only the edge nails on the soft rock ore base consisting of blasting and constructing more than one curtain curtain according to the design and ease of work. The excavation method is to be applied.
종래에는 지보의 중요성을 먼저 고려하는 작업 방법을 적용했으나 본 발명은 선지보네일로 안전을 확보한 후 작업의 용이성을 고려하여 여러 막장에서의 터널 설계는 시공 단계 해석을 터널막장을 다단분활 굴착하여 숏크리트와 락볼트로 보강하고 주변지반의 변형이 수렴되면 다음단계의 분할면을 굴착하여 지보를 완료하는 식으로 여러단계로 굴착하여 한 막장을 굴착 완료하는 것이다. 다단분할 굴착은 대단면터널의 막장을 중벽분할, CD분할, 측벽도갱 등으로 굴착하는 것을 말하며 시공성은 상하반단면 터널이 가장 유리하나 종래에는 대단면 터널에서 자립성이 어려워 적용이 어려웠다.Conventionally, a work method that considers the importance of the support is applied first, but the present invention secures safety with an advance beam nail and considers the ease of operation. When it is reinforced with rock bolts and the deformation of the surrounding ground converges, the dividing surface of the next stage is excavated to complete the support. Multi-segment excavation refers to the excavation of the membrane of a large-sized tunnel by middle wall splitting, CD splitting, and side wall digging.
상기의 다단분할 굴착은 시공이 매우 번거롭고 터널의 안정이 불안전한 상태에서 작업이 진행된다. 숏크리트와 락볼트 그리고 종래 선지보터널에 사용된 조각 판, 철근으로 짜여진 트러스판을 분할굴착시 마다 설치하여 터널 원지반과 지보재의 추가보강으로 변형이 수렴된 후 즉, 구조적 안정 후 여러 단계를 반복하는 것이다.The multi-stage excavation excavation is very cumbersome in construction and work is performed in an unstable tunnel. Install the shotcrete, the rock bolt and the truss plate woven with reinforcement plate and reinforcing bar, which is used in the conventional sun tunnel tunnel every time dividing excavation, after the deformation is converged by additional reinforcement of the tunnel base and the supporting material, that is, repeating several steps after structural stability will be.
그러나 본 발명은 연암 이상의 양호한 지반에서 다단분할굴착을 하지않고 선지보네일만으로 막장굴착을 단순화하기 위해 상하반단면 또는 전단면굴착 방법으로 다수막장을 굴착한 후 추가 지보재를 설계하여 시공함으로써 종래에 다단분할 굴착시 단계마다 추가 보강을 해야하는 숏크리트 락볼트 공정을 생략하고 자유롭게 굴착을 할 수 있고 반단면굴착 완료시 또는 전단면 굴착완료시 한번에 추가 지보재를 시공하면 된다.However, the present invention is conventionally multi-stage by excavating multiple membranes by the upper and lower half-section or shear plane excavation method to simplify the membrane excavation only by the edge nail without the multi-stage digging excavation in the good ground over soft rock. When dividing excavation, the shotcrete rock bolt process, which requires additional reinforcement for each step, can be omitted, and the excavation can be done freely, and additional support materials can be constructed at the time of completion of half-section excavation or completion of shear excavation.
다만, 국부적으로 발생할 수 있는 낙석에 대해서는 고려되지않아 낙석의 우려가 있는 곳은 숏크리트를 1회 굴진장 별로 시공하여야 할 것이며 선지보네일 보강량이 일부 추가될 것이다.However, where rockfall may occur locally, shotcrete may need to be constructed for each excavation site, and the amount of reinforced bownail reinforcement will be added.
실시 예로 입증 설명하면 종래터널공법이 2차선 도로터널에서 1회 굴진장이 3.5M가 한계라면 본 발명은 4차선 대단면 도로터널에서 1회 굴진장 6.0M로 5막장을 추가 지보없이 30m까지 굴착 시공이 가능하다.When demonstrating an embodiment example, if the conventional tunnel method is limited to one excavation length 3.5M in the two-lane road tunnel, the present invention is excavated construction up to 30m without additional information to 5m with one excavation length 6.0M in the four-lane large cross-section road tunnel This is possible.
도 11a에서 도시한 바와 같이 4차선 대단면 도로터널에서 갱내선지보네일 터널에 대한 모델링을 실시하여 TYPE-4인 지반 조건(RMR Ⅳ등급)에서 갱내선지보네일 터널을 시공할 때 상부 반단면굴착으로 터널의 1회 굴진장을 6.0m로 5막장을 추가 지보 없이 30m까지 굴착할 경우로 모델링하여 설계할 때 둘째 막장 천단부를 기준으로 천단변위를 각각 시공단계별로 결과값을 그래프로 그려본 결과, 도 11b에서 도시한 바와 같이 변위 측정점으로부터 후방 3막장까지 굴착을 완료시 약 6.5mm에서 수렴하는 것을 볼 수 있다. 1회 모델링한 30m 전구간을 1회에 숏크리트와 측벽부 락볼트를 시공 완료하고 갱내선지보네일 터널의 시공이 완료된 후 터널 천단부의 최종 변위는 약 7.0mm에서 수렴하는 것을 볼 수 있다.As shown in FIG. 11A, the upper half-section excavation is performed when constructing the mine ground bonail tunnel under ground condition (RMR IV class) of TYPE-4 by modeling the mine ground tunnel nail tunnel in the four-lane large cross-section road tunnel. As a result of designing a tunnel with one tunnel excavation site of 6.0m and drilling up to 30m without additional support, the resultant values were plotted for each construction stage based on the second end of the tunnel. As shown in FIG. 11B, it can be seen that convergence is completed at about 6.5 mm when the excavation is completed from the displacement measuring point to the
종합적으로 볼 때 표1에서 보는 바와 같이 종래의 기존 2차로 터널에서 암반 등급(RMR)이 가장 좋은 TYPE-1에서 1회 굴진장이 3.5m 이나 본 공법은 TYPE-4 연암 지반 조건 4차로 도로터널에서 반단면 굴착 1회 굴진장이 6.0m로 5막장 까지 1회에 굴착 설계가 가능하며 그 이유는 선지보네일터널은 터널의 진행방향과 횡방향으로 네일이 선지보 된 상태에서 굴착하게 되므로 종래의 NATM 터널공법과 같이 1회 굴진장의 제약이 구조적으로 적게 되기 때문이다.Overall, as shown in Table 1, the excavation length is 3.5m once in TYPE-1, which has the best rock grade (RMR) in the existing existing two-way tunnel. Half-section excavation One excavation site is 6.0m and excavation design is possible up to 5 curtains. The reason is that the propagation bonile tunnel is excavated in the state of nail propagation in the direction of tunnel and transverse direction. This is because, as in the tunneling method, the limitation of one excavation site is structurally reduced.
또한 상기한 도 3에서 도시한 바와 같이, 선지보네일터널(갱내선지보 및 갱외선지보네일터널)에서 본선 터널의 굴착면(10)에 일정한 횡간격으로 수평외곽공을 2열로 천공함으로써 종래 터널의 1회 굴착장(70)보다 1회 굴진 길이를 늘이는 경우(80) 발생하는 여굴량을 감소시킬 수 있다.In addition, as shown in FIG. 3, the conventional tunnel by drilling horizontal outer perforations in two rows at a predetermined lateral interval in the
수평외곽공의 천공경사각에 의해 발생하는 여굴을 감소시키기 위하여 터널 외측으로 제1외곽공(41)을 1회 굴착 천공장의 반까지 방사상으로 경사 천공하고, 내측으로 허용하는 여굴의 폭만큼 평행이동하여 제2외곽공(42)을 1회 굴착 천공장까지 천공한다. 이때 상기 두열의 외곽공을 발파시 서로 간섭하지 않도록 상기 제1외곽공은 천공홀 전체에 정밀폭약을 장약하고 상기 제2외곽공은 공심부로부터 천공장의 절반까지만 정밀폭약을 장약하여 1회 굴진에 따른 여굴량을 증가시키지 않고 굴진장을 늘일 수 있다.In order to reduce the overhang caused by the inclined perforation angle of the horizontal perforation, the
갱내선지보네일터널에 있어서, 도 8에서 도시한 바와 같이, 파일럿 터널에서 선지보네일을 시공하면서 생성된 천단부의 선지보 빈공과 굴착이 예정된 막장면에 추가로 수평외곽공, 수평확대공을 천공할 때 선시공된 선지보 네일과 중첩되지 않도록, 터널 종방향으로 길이를 조정할 수 있는 U자형 측정자(130)의 한쪽을 선지보 빈공에 삽입하고 타측을 막장면에 노출시켜 선지보 빈공의 위치를 육안으로 확인하고 발파공을 천공 가능하도록 한다. 상기 U자형 관은 L자형의 관 2개가 고정부와 측정부로 나뉘어 있어 이중으로 분리 또는 결합하여 사용하며, 결합시 두 L자형 관의 단부에 5~10cm 간격으로 구멍이 뚫려있고 상기 구멍 중 양쪽 끝에 고정핀을 꽂아 두 개의 L자형 관을 결합한다.As shown in FIG. 8, in the mine tunnel finger tunnel tunnel, the horizontal outer hole and the horizontal enlargement hole are drilled in addition to the hollow beam of the top end portion created while constructing the prophetic nail in the pilot tunnel and the closed face where the excavation is scheduled. When one of the
상기 U자형 측정자(130)를 사용함으로써 선지보 빈공과 발파공의 중첩을 피하여 발파효율을 증대시키고 선지보공의 정확한 위치파악으로 시공성이 향상된다.By using the
도 9는 대단면 터널의 갱내 선지보 네일 터널의 발파 설계도면으로서 뇌관의 점화 순서가 파일럿 터널을 기준으로 선지보 빈공이 먼저 기폭 되고 본선터널 굴착라인 쪽으로 단계적으로 수평 확대공(50)이 기폭되며 다음으로 수평 외곽공이 기폭되고 수평 바닥공이 마지막으로 기폭 되어 상부반단면이 발파 굴착된다.9 is a blasting design drawing of the inner nail nail tunnel of the large section tunnel, the ignition order of the primer is detonated by the hollow hole first based on the pilot tunnel, and the
하부는 파일럿 터널을 중심으로 내측부터 외측으로 기폭되고 외곽공 바닥공 순서로 하부 반단면을 발파 굴착한다.The lower part is detonated from the inner side to the outer side of the pilot tunnel and blasts the lower half section in the order of the perforated hole.
도 1은 갱내선지보네일터널에서 선지보 빈공을 발파공으로 이용하는 발파의 실시 예를 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the blasting using a hollow beam as a blasting hole in the mine tunnel nail tunnel.
도 2는 갱내선지보네일터널에서 선지보 빈공을 발파공으로 이용하지 않는 발파의 실시 예를 도시한 단면도.Figure 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of the blasting not using the hollow beam empty blast hole in the mine tunnel nail tunnel.
도 3a는 갱외선지보네일터널에서 1회 발파당 굴진장이 종래의 방법보다 두배로 길면서 여굴발생량이 동일 하도록 제1외곽공과 제2외곽공을 2열 천공한 것을 도시한 단면도.Figure 3a is a cross-sectional view showing that the first perforated hole and the second perforated two rows so that the excavation rate is equal to twice as long as the excavation site per blasting in the outboard tunnel nail tunnel.
도 3b는 갱내선지보네일터널에서 1회 발파당 굴진장이 종래의 방법보다 두배로 길면서 여굴발생량이 동일 하도록 제1외곽공과 제2외곽공을 2열 천공한 것을 도시한 단면도.Figure 3b is a cross-sectional view showing that the first perforation and the second perforation in two rows so that the excavation rate is equal to twice as long as the excavation site per blasting in the mine shaft tunnel nail tunnel conventional method.
도 4는 도 1에서 AA부분을 확대 도시한 단면도.Figure 4 is an enlarged cross-sectional view of the AA portion in FIG.
도 5는 도 1에서 BB부분을 확대 도시한 단면도.FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a portion BB in FIG. 1; FIG.
도 6은 갱내선지보네일터널에서 선천공된 빈공과 전열공을 확대 도시한 단면도.Figure 6 is an enlarged cross-sectional view showing a hollow hole and a heat-transfer hole bored in the mine interior tunnel.
도 7a 내지 7e는 본 발명에 따른 발파공별 장약형태를 상세 도시한 단면도.Figure 7a to 7e is a cross-sectional view showing in detail the type of blast hole according to the invention.
도 8은 굴착면에서 선지보 빈공의 위치를 표시하기 위한 U자형 측정자를 도시한 단면도.8 is a cross-sectional view showing a U-shaped measuring instrument for indicating the position of the hollow beam hollow on the excavation surface.
도 9는 선지보네일터널의 실시 예.9 is an embodiment of a sun finger nail tunnel.
도 10a와 10b는 선지보네일터널의 개념도.10a and 10b is a conceptual diagram of the prophet nail tunnel.
도 10c는 갱외선지보네일 터널 개념도.Figure 10c is a schematic diagram of the outboard tunnel nail tunnel.
도 11a 및 11b는 갱내선지보네일 터널의 설계 수치해석에 대해 도시한 그림.Figures 11a and 11b is a view showing the numerical design analysis of the mine ground beam nail tunnel.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
10 : 본선터널 굴착면 20 : 파일럿 터널10: main tunnel excavation surface 20: pilot tunnel
30 : 선지보 빈공 31 : 전열공30: sun bore blank 31: electrician
32 : 선지보 빈공 사이각 33 : 선지보네일32: empty space between the empty beam 33: the empty beam nail
40 : 수평외곽공 41 : 제1외곽공40: horizontal outer ball 41: first outer ball
42 : 제2외곽공 50 : 수평확대공42: the second outer hole 50: horizontal magnifying hole
60 : 수평바닥공 65 : 상하반 굴착라인 경계60: horizontal bottom hole 65: upper and lower digging line boundary
70 : 종래 1회 굴진장 80 : 늘어난 1회 굴진장70: conventional one-time drilling yard 80: increased one-time drilling yard
90 : 선지보 빈공 장약 이격거리 100 : 장약장90: Seonjibo empty space charge distance: 100:
110 : 전색장 120 : 보호재110: full color 120: protective material
130 : U자형측정자 140 : 점폭약포130: U-shaped measuring instrument 140: point width medicine
150 : 락볼트 160 : 천단 변위 측정위치 150: lock bolt 160: end displacement measurement position
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