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문제 정의
- 이용한 시공이 이루어지고 있다. 본 고에서는 국내 최대 교량 공사인 인천대교에서 진행되고 있는 기계화시공 중 특히 세계최대 규모의 FSLM(full span launching method)공법으로 시공 중인 고가교 구간에 대해서 설명하고자 한다.
제안 방법
- FSLMe 넓은 의미에서 많이 적용되고 있는 PSM(precast segmental method) 방법에 속하지만 일반적인 PSM방법의 경우 운송 및 인양, 설치 장비의 성능에 의해서 제약을 받기 때문에 미리 분할하여 제작된 세그먼트를 현장해서 연결하여 가설하게 된다. 반면에 FSLM공법의 경우에는 1개 경간을 일체로 제작한 후 운송, 가설하게 되므로 제작 및 설치시간을 기존 방법에 비해 크게 단축시킬 수 있다.
- 이 중 가장 긴 구간인 고가교 구간에서는 생산성, 공기절감 및 품질 향상을 고려하여 FSLM공법을 적용하였다. FSLM공법은 그 특성상 대형 장비와 설비가 필요한 전형적인기계화시공으로써 초기 계획 단계부터 경간 50 m의 일정한 형상을 유지하도록 하였고 설계 및 장비도 현장 여건을 고려하여 최적안을 도출하였다. 이에 따라서 제작 및 가설에서 세계 최고수준의 기술력으로 시공 중에 있으며 이는 우리나라 교량 건설기술 발전에 크게 이바지할 것으로 예상된다.
- 거더의 가설은 캐리어 , 런칭거더 , 언더브리지의 3가지 대형 장비를 이용하여 실시한다. 바지선으로 현장에 도착한 거더는<그림 ll-(a)〉에서와 같이 F/C를 이용하여 대기하고 있던 캐리어에 상차 하게 된다’ 캐리어는<그림 H-(b)〉와 같이 기 가설된 거더의 상면을 따라서 설치 위치까지 이동하게 되며 <그림 ll-(c)>와 같이 런칭거더 밑에 기 가설된 언더 브리지 위로 진입하게 된다.
- 왕복 6차선 교량이다. 길이 50 m의 표준 세그먼트 자중은 약 1, 350톤이며, 주형고 3.0 m의 PC박스거더로 단순보 형태로 가설을 실시한 후 연속화를 통해서 5경간 연속구조(5@50 = 250 m) 가 되도록 계획하였다. 상부 슬래브 두께는 250 mm이며, 12.
- 본 프로젝트는 항로부에 중앙경간 800m의 5경간 연속 강상판 박스거더 사장교, 접속교부에 지간 145 이의 FCM(free cantilever method)에 의한 프리캐스트 콘크리트 박스거더교, 고가교에 지간 50 m의 FSLM에 의한 5경간 연속 프리캐스트 콘크리트 박스거더교로 계획되어 있으며 이를 요약하면 과 같다.
- 양생은 조기 강도 발현을 위해서 증기 양생을 실시하며 계절별 온도 조건에 따라서 양생 시간과 온도에 약간의 차이가 있지만 최고 온도 60℃로 15시간동안 실시한다. 양단의 다이어프램부는 큰 하중을 지지하기 위해서 단면이 커지게 되므로 매스콘크리트로 시공이 되지만 시공 전 많은 시험과 해석을 통해서 양생 후에도 균열을 최소화 할 수 있는 방법을 적용하였다.
- 이를 개선하기 위해서 당사에서는 세계 최초로 종방향 강선의 절곡이 가능하도록 홀딩다운 디바이스(holding-down device)와 홀딩업 디바이스(holding-up device)를 개발하여<그림 4>의 위치에 적용하였다. 이 장치는 대만고속철도 C280 공구의 FSLM교량에 처음 적용하였으며 더 개선된 방법을 인천대교에 적용하였다. 이로 인해서 지점부 부모멘트 감소와 지점부 사인장 균열에 저항 능력이 커지게 되어서 더욱 경제적인 설계가 가능하였다.
- 복부는 종방향으로 교각 중심에서 6, 100 mm까지 400 mm ~ 600 mm로 변하는 단면으로 구성된다. 하부슬래브는 복구와 마찬가지로 교각 중심에서 6, 100 mm까지 250 mm~ 600 mm까지 변하는 단면으로 계획하였고 종방향으로는 15.2 mm의 종방향 텐던(프리텐션)을 배치하였다. <그림 2>와<표 2>는 각각 인천대교 고가교에서 작용된 거더의 표준단면 및 설치 제원이다.
대상 데이터
- 된다. 거더를 출하하기 위한 오버헤드 크레인은 1, 350톤인 세그먼트를 양중 및 이동해야 하므로 일반적인 오버헤드 크레인으로 운영이 불가능하고 특수 제작한 국내 최대 규모의 대용량 오버헤드 크레인을 사용하였다. 인양능력은 1, 400톤이며 인양된 거더를 제작장에서 해상으로 이동시켜 접안된 바지 (barge)선에 선적을 할 수 있도록 이동거리가 110m이다.
- 설계기준은 AASHTO LRFD를 적용하였으며 활하중에 대해서는 AAHSTO상의 HL93이외에도 국내 설계기준상의 DB24하중도 같이 적용하였다. 구조물은 진도 7의 지진과 72m/s의 바람에도 견딜 수 있도록 내진과 내풍 설계가 이루어졌으며, 내구연한 100년을 만족하도록 내구성 설계가 되어있다. 공사는 2005년 6월 16일에 공사를 착공하여 2009년 10월 완공을 목표로 하고 있으며 2007년 3월 현재 파일과 파일캡 공사를 완료하고 사장교 주탑 시공 및 고가교, 접속교의 상부 구조물 시공이 진행 중이다.
- 이루어지게 된다. 사용된 주요 자재 중 철근의 경우 항복강도 400 MPa인 철근이 직경 DIOmm에서 D32mm까지 사용되며 거더 1개당 약 100톤이 소요된다. 각 철근은 제작장 내의 종합 철근장에서 일괄 절단 및 가공된 후 생산일정에 맞추어 반입하여 사용한다.
- 본 프로젝트는 항로부에 중앙경간 800m의 5경간 연속 강상판 박스거더 사장교, 접속교부에 지간 145 이의 FCM(free cantilever method)에 의한 프리캐스트 콘크리트 박스거더교, 고가교에 지간 50 m의 FSLM에 의한 5경간 연속 프리캐스트 콘크리트 박스거더교로 계획되어 있으며 이를 요약하면 <표 1>과 같다. 설계 특징을 살펴보면 교폭이 33.4 m인 왕복 6차선, 설계속도는 100 km/h인 교량으로써 , Fast-Track 방식으로 설계와 시공을 병행하여 사업이 진행되고 있다. 설계기준은 AASHTO LRFD를 적용하였으며 활하중에 대해서는 AAHSTO상의 HL93이외에도 국내 설계기준상의 DB24하중도 같이 적용하였다.
- 예상된다. 총연장 약 12 km인 해상 교량으로써 주경간 800 m의 사장교와 프리캐스트 콘크리트 박스거더교로 구성되는 인천대교는 최단 공기에 시공하기 위해서 많은 새로운 기술이 적용되었다. 이 중 가장 긴 구간인 고가교 구간에서는 생산성, 공기절감 및 품질 향상을 고려하여 FSLM공법을 적용하였다.
이론/모형
- 4 m인 왕복 6차선, 설계속도는 100 km/h인 교량으로써 , Fast-Track 방식으로 설계와 시공을 병행하여 사업이 진행되고 있다. 설계기준은 AASHTO LRFD를 적용하였으며 활하중에 대해서는 AAHSTO상의 HL93이외에도 국내 설계기준상의 DB24하중도 같이 적용하였다. 구조물은 진도 7의 지진과 72m/s의 바람에도 견딜 수 있도록 내진과 내풍 설계가 이루어졌으며, 내구연한 100년을 만족하도록 내구성 설계가 되어있다.
- 총연장 약 12 km인 해상 교량으로써 주경간 800 m의 사장교와 프리캐스트 콘크리트 박스거더교로 구성되는 인천대교는 최단 공기에 시공하기 위해서 많은 새로운 기술이 적용되었다. 이 중 가장 긴 구간인 고가교 구간에서는 생산성, 공기절감 및 품질 향상을 고려하여 FSLM공법을 적용하였다. FSLM공법은 그 특성상 대형 장비와 설비가 필요한 전형적인기계화시공으로써 초기 계획 단계부터 경간 50 m의 일정한 형상을 유지하도록 하였고 설계 및 장비도 현장 여건을 고려하여 최적안을 도출하였다.
- 인천대교는 전형적인 해상공사로서 상대적으로 대형장비의 운용이 육상에 비해서 용이하고 제한된 공기를 준수하기 위해서 급속시공이 필요하였기 때문에 가장 긴 구간을 차지하고 있는 고가교에 FSLM공법을 적용하였다.
성능/효과
- 1) 설계의 경우 가설을 위해서 대형 장비가 설치된 거더 위를 지나게 되므로 설계 시 상재 하중은 장비 하중이 지배 하중이 된다. 따라서 경제적인 설계를 위해서는 사용 장비의 경량화가 필요하다.
- 3) 장비 운용 중에도 예상치 못한 문제가 발생할 가능성이 크므로 시공 전에 상세한 시뮬레이션을 통해서 관련 기술자 및 작업자들의 운용 방법 숙지가 필요하다.
- 4) 해상 공사이며 중장비를 사용하게 되므로 안전사고 예방에 특히 주의해야 한다.
- 이에 따라서 제작 및 가설에서 세계 최고수준의 기술력으로 시공 중에 있으며 이는 우리나라 교량 건설기술 발전에 크게 이바지할 것으로 예상된다. 제안된 방법에 의해서 현재 인천대교에서는 경간 50 m인 1개 스팬을 2일에 1개를 제작하고 1.5일에 1개씩 설치 가능하므로 타 공법에 비해서 매우 뛰어난 생산성을 보여주고 있다.
후속연구
- 2) 가설에는 초대형 장비가 사용되므로 조립, 설치 및 시운전에많은 시간이 소요되게 되므로 사전에 층분한 검토기간과 면밀한 분석이 필요하다.
- 이를 위해서는 국내 업체의 발굴과 육성이 필요하며 건설기술자들도 단순 시공뿐만 아니라 장비와 설비에 대한 이해가 필요하다. 또한 계획 단계에서부터 설계와 시공을 동시에 검토할 수 있는 능력을 배양해서 빠르게 변화하는 기술발전을 따라갈 수 있어야 할 것이다.
- 앞으로의 건설은 국내만이 아니라 전 세계에서 각국의 업체들과 경쟁해야 하는 상황임을 고려할 때 장비 설계 기술과 대형 장비 운영 기술에 대한 경쟁력 확보가 필요할 것으로 예상된다. 이를 위해서는 국내 업체의 발굴과 육성이 필요하며 건설기술자들도 단순 시공뿐만 아니라 장비와 설비에 대한 이해가 필요하다.
- FSLM공법은 그 특성상 대형 장비와 설비가 필요한 전형적인기계화시공으로써 초기 계획 단계부터 경간 50 m의 일정한 형상을 유지하도록 하였고 설계 및 장비도 현장 여건을 고려하여 최적안을 도출하였다. 이에 따라서 제작 및 가설에서 세계 최고수준의 기술력으로 시공 중에 있으며 이는 우리나라 교량 건설기술 발전에 크게 이바지할 것으로 예상된다. 제안된 방법에 의해서 현재 인천대교에서는 경간 50 m인 1개 스팬을 2일에 1개를 제작하고 1.
- 향후 국내외 교량 공사에서 인천대교에서 적용된 발전된 교량 건설 기술이 적용되어 건설 경쟁력 확보에 도움이 되기를 바라며 완공까지 인천대교 현장에서 일하시는 모든 분들의 안전시공을 기원합니다. B
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