이곳 미국에서는 드릴 앤 블라스팅에 의한 터널링을 "기존의" 터널링이라고 부르곤 했는데, 제 생각엔 TBM이나 다른 기계화된 수단에 의한 터널링을 "비전통적인" 터널링이라고 부르는 것 같습니다.그러나 TBM 기술의 발전으로 드릴 앤 블래스트에 의한 터널링을 수행하는 것이 점점 더 드물어지고 있으므로 표현을 바꾸어 드릴 앤 블래스트에 의한 터널링을 "비전통적"이라고 언급하기 시작할 수도 있습니다. ” 터널링.
드릴 앤 블래스트에 의한 터널링은 지하 광산 산업에서 여전히 가장 일반적인 방법인 반면, 인프라 프로젝트를 위한 터널링은 TBM 또는 기타 방법을 통한 기계화 터널링으로 점점 더 발전하고 있습니다.그러나 짧은 터널에서는 큰 단면적, 동굴 건설, 교차점, 교차 통로, 수갱, 수압관 등의 경우 드릴 및 폭발이 유일한 방법인 경우가 많습니다.Drill and Blast를 통해 우리는 특히 고속도로 터널의 경우 항상 원형 단면을 제공하여 필요한 실제 단면과 관련하여 과도한 굴착이 발생하는 TBM 터널에 비해 다양한 프로파일을 보다 유연하게 채택할 수 있습니다.
지하 건설의 지질학적 형성이 단단한 화강암과 편마암으로 이루어진 북유럽 국가에서는 매우 효율적이고 경제적으로 드릴 및 폭발 채굴에 적합합니다.예를 들어, 스톡홀름 지하철 시스템은 일반적으로 드릴 및 블래스트를 사용하여 건설되고 현장 타설 라이닝 없이 최종 라이너로 숏크리트를 분사한 노출된 암석 표면으로 구성됩니다.
현재 AECOM의 프로젝트인 스톡홀름 우회도로는 스톡홀름 서부 군도 아래 18km(11마일)가 지하에 있는 21km(13마일)의 고속도로로 구성되어 있습니다(그림 1 참조). 각 방향으로 3개의 차선을 수용하기 위해 드릴 및 폭발 기술을 사용하여 표면에 연결되는 진입로와 진입로가 건설되고 있습니다.이러한 유형의 프로젝트는 좋은 지질학적 특성과 공간 요구 사항을 수용하기 위한 가변 단면적의 필요성으로 인해 Drill and Blast로서 여전히 경쟁력이 있습니다.이 프로젝트에서는 긴 주 터널을 여러 방향으로 분할하여 터널 굴착에 소요되는 전체 시간을 단축하기 위해 여러 개의 진입로가 개발되었습니다.터널의 초기 지지대는 락 볼트와 4인치 숏크리트로 구성되며 최종 라이너는 방수막과 약 4x4피트 간격의 볼트로 매달린 4인치 숏크리트로 구성되며 숏크리트가 늘어선 암석 표면에서 1피트 떨어진 곳에 설치되어 물과 서리 역할을 합니다. 단열재.
노르웨이는 Drill and Blast를 통한 터널링에 있어 훨씬 더 극단적이며 수년에 걸쳐 Drill and Blast 방법을 완벽하게 개선해 왔습니다.노르웨이의 산악 지형과 매우 긴 피요르드가 땅을 가르고 있기 때문에 고속도로와 철도 모두 피요르드 아래 터널의 필요성이 매우 중요하며 이동 시간을 상당히 줄일 수 있습니다.노르웨이에는 세계에서 가장 많은 1000개 이상의 도로 터널이 있습니다.또한 노르웨이에는 Drill and Blast를 통해 건설된 수압 터널과 수갱을 갖춘 수많은 수력 발전소가 있는 곳이기도 합니다.2015년부터 2018년까지 노르웨이에서만 Drill and Blast를 통해 약 550만 CY의 지하 암석 굴착이 이루어졌습니다.북유럽 국가들은 Drill and Blast 기술을 완성하고 그 기술과 최첨단 기술을 전 세계에 탐구했습니다.또한 중부 유럽, 특히 고산 지역에서는 터널 길이가 길음에도 불구하고 Drill and Blast가 여전히 경쟁력 있는 터널링 방법입니다.노르딕 터널과의 주요 차이점은 대부분의 알파인 터널에는 현장 타설 최종 콘크리트 라이닝이 있다는 것입니다.
미국 북동부와 로키산맥 지역은 북유럽과 유사한 조건을 갖추고 있어 단단한 암석으로 인해 드릴과 폭발을 경제적으로 사용할 수 있습니다.몇 가지 예로는 뉴욕시 지하철, 콜로라도의 아이젠하워 터널, 캐나다 로키산맥의 맥도날드 터널 등이 있습니다.
최근 완공된 Second Avenue Subway 또는 East Side Access 프로젝트와 같은 뉴욕의 최근 교통 프로젝트에는 TBM 채굴 터널과 Station Caverns 및 Drill and Blast가 수행한 기타 보조 공간이 결합되어 있습니다.
드릴 점보의 사용은 원시적인 휴대용 드릴 또는 단일 붐 점보에서 컴퓨터화된 자체 드릴링 다중 붐 점보로 수년에 걸쳐 발전해 왔습니다. 여기서 드릴 패턴은 온보드 컴퓨터에 입력되어 빠르고 고정밀 드릴링이 가능합니다. - 정확하게 계산된 드릴 패턴을 설정합니다.(그림 2 참조)
고급 드릴링 점보는 완전 자동화 또는 반자동으로 제공됩니다.전자의 경우 구멍이 완료된 후 드릴이 자동으로 다음 구멍 위치로 되돌아가서 이동하며 작업자가 위치를 지정할 필요 없이 드릴링을 시작합니다.반자동 붐의 경우 작업자는 드릴을 구멍에서 구멍으로 이동합니다.이를 통해 한 명의 작업자가 온보드 컴퓨터를 사용하여 최대 3개의 붐이 있는 드릴 점보를 효과적으로 처리할 수 있습니다.(그림 3 참조)
18, 22, 30 및 최대 40kW의 충격력을 갖춘 착암기 개발과 최대 20' 드리프터 로드를 고정하는 피더가 있는 고주파 드릴 및 자동화된 로드 추가 시스템(RAS)을 사용하여 전진 및 속도 드릴링은 라운드당 최대 18'의 실제 전진 속도와 암석 유형 및 사용된 드릴에 따라 8~12피트/분 사이의 구멍 침하로 크게 향상되었습니다.자동화된 3붐 드릴 점보는 20피트 드리프터 로드를 사용하여 시간당 800~1,200피트의 속도로 드릴링할 수 있습니다.20FT 표류봉을 사용하려면 동일한 장비를 사용하여 암석 볼트를 터널 축에 수직으로 뚫을 수 있도록 특정 최소 크기의 터널(약 25FT)이 필요합니다.
최근 개발된 것은 터널 크라운에 매달린 다기능 점보를 사용하여 드릴링 및 머킹과 같은 여러 기능을 동시에 진행할 수 있도록 하는 것입니다.점보는 격자 대들보와 숏크리트를 설치하는 데에도 사용할 수 있습니다.이 접근 방식은 터널링의 순차적 작업을 겹쳐서 일정에 따른 시간을 절약합니다.그림 4를 참조하세요.
드릴 점보가 여러 헤딩에 사용될 때 별도의 충전 트럭에서 구멍을 충전하기 위해 벌크 유제를 사용하거나 단일 헤딩을 굴착할 때 드릴 점보에 내장된 기능으로 사용하는 것이 점점 일반화되고 있습니다. 이 애플리케이션에는 지역 제한 사항이 있습니다.이 방법은 전 세계 다양한 지역에서 일반적으로 사용되며 동시에 2개 또는 3개의 구멍을 충전할 수 있습니다.에멀젼의 농도는 어느 홀이 충전되는지에 따라 조정될 수 있습니다.절단된 구멍과 바닥 구멍은 일반적으로 100% 농도로 충전되는 반면 윤곽 구멍은 약 25% 농도의 훨씬 더 가벼운 농도로 충전됩니다.(그림 5 참조)
벌크 유제를 사용하려면 기폭 장치와 함께 구멍 바닥에 삽입되고 구멍으로 펌핑되는 벌크 유제를 점화하는 데 필요한 포장된 폭발물(프라이머) 막대 형태의 부스터가 필요합니다.벌크 에멀젼을 사용하면 전체 단면에 도달하기 위해 2개의 충전 펌프와 1인 또는 2인용 바스켓이 장착된 충전 트럭에서 시간당 80~100개의 구멍을 충전할 수 있는 기존 카트리지보다 전체 충전 시간이 단축됩니다.그림 6 참조
휠 로더와 트럭을 사용하는 것은 여전히 표면에 접근할 수 있는 터널의 드릴 및 블래스트와 함께 머킹을 수행하는 가장 일반적인 방법입니다.샤프트를 통해 접근하는 경우, 머크는 대부분 휠 로더에 의해 샤프트로 운반되어 최종 처리 구역으로 추가 운송을 위해 표면으로 끌어 올려집니다.
그러나 터널 표면에 파쇄기를 사용하여 더 큰 암석 조각을 부수고 컨베이어 벨트로 이동하여 진흙을 표면으로 가져오는 것은 종종 알프스를 통과하는 긴 터널을 위해 중부 유럽에서 개발된 또 다른 혁신입니다.이 방법은 특히 긴 터널의 경우 머킹 시간을 크게 줄이고 터널 내 트럭을 제거하여 작업 환경을 개선하고 필요한 환기 용량을 줄입니다.또한 콘크리트 작업을 위한 터널 인버트를 해제합니다.암석의 품질이 골재 생산에 사용될 수 있다면 추가적인 이점이 있습니다.이 경우 분쇄된 암석은 콘크리트 골재, 철도 밸러스트 또는 포장 도로와 같은 다른 유익한 용도로 최소한으로 처리될 수 있습니다.폭파부터 숏크리트 적용까지의 시간을 줄이기 위해, 스탠드업 시간이 문제가 될 수 있는 경우, 머킹이 완료되기 전에 초기 숏크리트 층을 지붕에 적용할 수 있습니다.
열악한 암석 조건과 함께 큰 단면을 굴착할 때 Drill and Blast 방법을 사용하면 면을 여러 방향으로 분할하고 굴착에 SEM(순차 굴착 방법) 방법을 적용할 수 있습니다.뉴욕의 Second Avenue 지하철 프로젝트에 있는 86번가 역의 상부 방향 굴착에 대한 그림 7에서 볼 수 있듯이 중앙 파일럿 방향과 엇갈린 측면 드리프트가 터널링의 SEM에 자주 사용됩니다.상단 헤딩은 3번의 드리프트를 통해 굴착되었으며, 이어서 2번의 벤치 굴착이 이어져 폭 60피트, 높이 50피트의 동굴 단면을 완성했습니다.
굴착 중 터널 내부로 물의 침입을 최소화하기 위해 굴착 전 그라우팅이 자주 사용됩니다.스칸디나비아에서는 터널로의 누수와 관련된 환경적 요구 사항을 해결하고 표면이나 표면 근처의 수역에 대한 건설 영향을 최소화하기 위해 암석의 사전 굴착 그라우팅이 필수입니다.사전 굴착 그라우팅은 전체 터널에 대해 수행할 수 있으며, 암석 상태와 지하수 체계로 인해 단층 또는 전단 구역과 같이 물 침입을 관리 가능한 양으로 줄이기 위해 그라우팅이 필요한 특정 지역에 대해 수행할 수 있습니다.선택적 사전 굴착 그라우팅에서는 4~6개의 탐침 구멍을 뚫고 설정된 그라우팅 트리거와 관련하여 탐침 구멍에서 측정된 물에 따라 시멘트 또는 화학 그라우트를 사용하여 그라우팅을 시행합니다.
일반적으로 굴착 전 그라우팅 팬은 표면 앞에 뚫고 굴착 전에 그라우팅한 15~40개의 구멍(길이 70~80피트)으로 구성됩니다.구멍의 수는 터널의 크기와 예상되는 물의 양에 따라 다릅니다.그런 다음 다음 프로빙 및 사전 굴착 그라우팅이 완료될 때 마지막 라운드를 넘어 15~20피트의 안전 구역을 남기고 굴착이 완료됩니다.위에서 언급한 자동화된 로드 추가 시스템(RAS)을 사용하면 300~400ft/hr 용량의 프로브 및 그라우트 구멍을 간단하고 빠르게 드릴링할 수 있습니다.굴착 전 그라우팅 요구 사항은 TBM을 사용하는 것보다 Drill and Blast 방법을 사용할 때 더 실현 가능하고 안정적입니다.
드릴 및 폭발 터널링의 안전은 항상 특별한 안전 조치 조항이 필요한 주요 관심사였습니다.터널링, 드릴 및 폭발에 의한 건설의 전통적인 안전 문제 외에도 시추, 장입, 스케일링, 머킹 등을 포함한 직면한 위험으로 인해 해결하고 계획해야 하는 추가적인 안전 위험이 추가됩니다.드릴 및 폭발 기술의 발전과 안전 측면에 대한 위험 완화 접근 방식의 적용으로 최근 몇 년 동안 터널링의 안전성이 크게 향상되었습니다.예를 들어, 온보드 컴퓨터에 드릴 패턴이 업로드된 자동 점보 드릴링을 사용하면 드릴 점보 캐빈 앞에 사람이 있을 필요가 없으므로 작업자가 잠재적인 위험에 노출될 가능성이 줄어들고 따라서 작업 시간이 증가합니다. 그들의 안전.
최고의 안전 관련 기능은 아마도 자동화된 로드 추가 시스템(RAS)일 것입니다.이 시스템을 사용하면 사전 굴착 그라우팅 및 프로브 구멍 드릴링과 관련된 긴 구멍 드릴링에 주로 사용됩니다.확장 드릴링은 운전실에서 완전히 자동화되어 수행될 수 있으므로 부상 위험(특히 손 부상)이 제거됩니다.그렇지 않으면 막대를 추가할 때 작업자가 부상을 입을 수 있으므로 막대 추가를 수동으로 수행했습니다.노르웨이 터널링 협회(NNF)가 2018년에 "노르웨이 드릴 및 폭발 터널링의 안전"이라는 제목의 간행물 No. 27을 발행했다는 점은 주목할 가치가 있습니다.이 간행물은 드릴 및 발파 공법을 사용하여 터널을 굴착하는 동안 건강, 안전 및 환경 관리와 관련된 조치를 체계적으로 다루고 고용주, 현장 감독 및 터널 건설 작업자에게 모범 사례를 제공합니다.이 간행물은 드릴 및 폭발 건설의 안전에 관한 최신 기술을 반영하고 있으며 노르웨이 터널링 협회 웹사이트(http://tunnel.no/publikasjoner/engelske-publikasjoner/)에서 무료로 다운로드할 수 있습니다.
긴 터널의 경우에도 길이를 여러 방향으로 분할할 수 있는 올바른 개념에 사용되는 드릴 및 폭발은 여전히 실행 가능한 대안이 될 수 있습니다.최근 장비와 재료가 크게 발전하여 안전성과 효율성이 향상되었습니다.TBM을 사용한 기계화 굴착은 단면이 일정한 긴 터널에 더 유리하지만, TBM에 고장이 발생하여 장기간 정지가 발생하는 경우 전체 터널이 정지되는 반면, 여러 방향의 드릴 및 폭발 작업에서는 터널 전체가 정지됩니다. 기술적인 문제가 발생하더라도 건설은 여전히 진행 중일 수 있습니다.
Lars Jennemyr는 AECOM 뉴욕 사무실의 전문 터널 건설 엔지니어입니다.그는 동남아시아, 남미, 아프리카, 캐나다 및 미국을 포함한 전 세계의 지하 및 터널링 프로젝트에서 대중교통, 수력 및 수력 발전 프로젝트에 대한 평생 경험을 보유하고 있습니다.그는 기존 및 기계화 터널링에 대한 광범위한 경험을 보유하고 있습니다.그의 특별한 전문 지식에는 암석 터널 건설, 시공성 및 건설 계획이 포함됩니다.그의 프로젝트 중에는 뉴욕의 Second Avenue Subway, 86th St. Station;뉴욕의 7번 지하철 노선 확장;로스앤젤레스의 지역 연결선 및 퍼플 라인 확장;스웨덴 말뫼의 시티터널;스리랑카의 Kukule Ganga 수력 발전 프로젝트;인도의 우리 수력 발전 프로젝트;홍콩 전략적 하수 계획.
게시 시간: 2020년 5월 1일