[논문]여수대교의 시공 및 형상관리

김정구; 주진상; 이군우

doi:10.22636/mkci.2012.24.2.48

[국내논문] 여수대교의 시공 및 형상관리
Construction and Geometry Control for Cable-Stayed Bridge in Yeosu Bridge Project 원문보기

김정구 (지에스건설(주) 여수대교현장) , 주진상 (지에스건설(주) 여수대교현장) , 이군우 (지에스건설(주) 여수대교현장)

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문제 정의

582km, 총 공사비 9,695억원의 신설 국도로 총 5개 공구로 구분되어 시공 중에 있다. 본 공사는 여수산업단지와 광양산업단지를 연결하는 기존의 국도 17호선을 대치하여 광양만권 광역도시 건설을 위한 순환 교통망 역할을 목적으로 지역 경제 및 광양컨테이너 부두 활성화, 그리고 광양만권 경제자유 구역의 투자촉진을 위한 기반조성을 목적으로 계획되었다.

가설 설정

케이블 무응력장 관리를 통한 형상관리는 케이블과 주탑 그리고 보강형으로 이루어지는 삼각형의 정확한 치수 제어를 통해 주탑과 보강형의 변위를 제어할 수 있다는 이론적 가정에 근거한다. 이는 주요 부재의 제작 또는 시공 과정에서 발생하는 영구적인 오차를 케이블에 장력 도입 과정에서 장력 조정을 통해 임의로 조정하는 것이 아니고, 케이블의 무응력장을 수정하여 케이블의 도입 장력은 최초 이론적인 값과 동일하게 관리한다는 것을 의미한다.

제안 방법

공기 단축 방안은 독립 주탑과 측경간 보강형을 동시에 병행 시공하여 독립 주탑 시공 완료 이후 중앙경간의 보강형 가설만으로 여수대교가 준공될 수 있도록 하였다. 측경간 보강형의 강형 가설은 ILM(Incremental Launching Method) 공법을 적용하여 종점부는 Launching Yard, 시점부는 임시 지지 거더를 설치하여 시공하였으며, 측경간 보강형의 바닥판은 강형 압출이 완료된 직후 현장타설 공법으로 연속 시공하였다.
세그먼트간의 접합각 관리는 시공단계해석에 기초한 제작캠버가 반영된 세그먼트의 접선연결을 기본으로 하며, 케이블의 무응력장 관리는 부재 제작 및 독립 부재 완공시를 기준으로 한 제작오차와 상부거더 시공 중 발생하는 거더의 종방향 오차, 그리고 주탑의 연직방향 오차를 반영하여 무응력장을 보정하였다.
시점부 측경간을 ILM 공법으로 가설하기 위하여 종점부와 같이 중간교각인 P14와 주탑(PY1) 사이에 2개의 가설 벤트를 배치하였으며, 보강형 압출을 위해 측경간 단부 교각 P13과 중간교각 P14에 각각 가설벤트를 1개소씩 설치 한 후, 가설벨트를 지점으로 임시 지지 거더를 설치하였다<;사진 2, 3>.
여수대교는 케이블 길이 관리법으로 형상관리를 수행하였으며, 그에 따라 아래의 2가지 항목을 관리하여 목표선형으로 시공을 유도하였다.
여수대교에서의 세그먼트의 접합각 관리는 신설 세그먼트가 데릭 크레인에 지지되는 단계와 세그가 연결되어 기 시공 세그먼트에 지지되는 단계로 구분하여 관리하였으며, 관리 기준값은 강교 제작단계에서 검수된 가조립 검수 결과에 기초하여 산정되었다. 형상관리를 위한 세그먼트의 접합각 산정은 신설 세그먼트와 인접 세그먼트의 상대적인 레벨값으로 표현되며, 신설 세그먼트의 목표 레벨값(setting out instruction; 이하 SOI)을 산출하여 이를 기준으로 세그먼트의 접합각을 관리한다<그림 6>.
원 설계에서 종점부 측경간 보강형은 ILM 공법으로 시공되는 반면, 시점부 측경간은 F/C(floating crane)를 이용한 대블럭 가설과 캔틸레버(free cantilever method, 이하 FCM)공법으로 계획되었다. 이에 시공사에서는 시점부 측경간 보강형 가설을 종점부 측경간과 같이 ILM 공법을 적용하여 가설 공법의 일원화를 통한 장비의 효율성과 시공성 개선을 유도하였으며, 특히 측경간 보강형 가설을 독립 주탑 시공과 병행 수행함으로서 전체적인 공기를 단축시킬 수 있었다.
일체형 프레임 형식의 ACS는 시공단계별 경계조건, 하중조건을 각기 반영하여 설계하였으며, 각 단계별 검토 조건은 아래와 같다.
공기 단축 방안은 독립 주탑과 측경간 보강형을 동시에 병행 시공하여 독립 주탑 시공 완료 이후 중앙경간의 보강형 가설만으로 여수대교가 준공될 수 있도록 하였다. 측경간 보강형의 강형 가설은 ILM(Incremental Launching Method) 공법을 적용하여 종점부는 Launching Yard, 시점부는 임시 지지 거더를 설치하여 시공하였으며, 측경간 보강형의 바닥판은 강형 압출이 완료된 직후 현장타설 공법으로 연속 시공하였다.
측경간 보강형의 바닥판은 중앙경간 바닥판과 같이 사장 케이블 공정에 따라 케이블 긴장 후 해당 구간을 프리캐스트 판넬을 이용하여 시공하는 것으로 설계되었으나 측경간 강형 시공 완료 직후 현장타설 공법을 적용하여 독립 주탑과 동시 시공이 될 수 있도록 변경하였다. 측경간 보강형의 콘크리트 바닥판까지 선시공을 완료함으로써 중앙경간과 달리 상부공 가설을 위한 케이블 긴장은 1회 긴장으로 완료됨으로써 상부공 가설을 위한 전체적인 공기 단축을 유도할 수 있었다.

대상 데이터

여수대교는 전라남도 여수시 월내동과 묘도동을 연결하는 여수국가산단 1공구(총연장 1,945km)의 주교량으로 주경간장은 430m, 폭이 25.9m인 왕복 4차선 강합성 사장교(전체 760m)이며, 총 공사기간은 60개월(2007년 11월 ~ 2012년 10월)로 계획되었다<;그림 1>.

성능/효과

또한 측경간에 중간교각을 배치하여 부반력 발생을 최소화 하였으며, 발생되는 부반력에 대하여는 Counter weight와 Tie-down Cable을 적용함으로써 측경간 보강거더에 발생하는 응력을 최소화 하였다<;그림 3>.
여수대교에서는 기존의 ACS에 비해 상대적으로 더 큰 인양 능력과 작업공간의 확대, 그리고 손쉬운 거푸집 재배치 등 시공성이 뛰어난 전동모터의 기계식 인상 시스템을 적용한 일체형 프레임 형식의 ACS을 자체 개발, 적용하였으며, 이를 통해 탑 기둥의 로트(lot)당 작업 공기를 줄임으로서 전체 독립 주탑의 시공 공기를 약 2개월 단축할 수 있었다.
측경간 보강형의 바닥판은 중앙경간 바닥판과 같이 사장 케이블 공정에 따라 케이블 긴장 후 해당 구간을 프리캐스트 판넬을 이용하여 시공하는 것으로 설계되었으나 측경간 강형 시공 완료 직후 현장타설 공법을 적용하여 독립 주탑과 동시 시공이 될 수 있도록 변경하였다. 측경간 보강형의 콘크리트 바닥판까지 선시공을 완료함으로써 중앙경간과 달리 상부공 가설을 위한 케이블 긴장은 1회 긴장으로 완료됨으로써 상부공 가설을 위한 전체적인 공기 단축을 유도할 수 있었다.

후속연구

절대적인 공기 단축의 필요성에 의한 주요 공정에서의 가설 공법 변경은 힘겨운 과정이었으나 가설 벤트와 임시 지지 거더를 사용한 공중에서의 ILM 공법의 적용 등은 강합성 사장교의 가설을 위한 새로운 방안을 제시하였다고 사료된다. 또한 케이블 길이 관리 방안을 적용한 시공 중 형상관리의 성공적인 수행으로, 향후 사장교의 형상관리 기술 발전에 큰 기여를 할 것으로 사료된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

여수대교의 측경간 보강거더에 발생하는 응력은 무엇을 적용하여 최소화 하였는가?

또한 측경간에 중간교각을 배치하여 부반력 발생을 최소화 하였으며, 발생되는 부반력에 대하여는 Counter weight와 Tie-down Cable을 적용함으로써 측경간 보강거더에 발생하는 응력을 최소화 하였다<그림 3>.

여수대교에 적용된 콘크리트 주탑 시공을 위한 거푸집 시스템은 무엇인가?

기존의 콘크리트 주탑 시공을 위한 거푸집 시스템은 유압 인상 시스템을 적용한 브라켓 지지형식의 ACS(auto climbing formwork system)이 주로 적용되었다. 여수대교에서는 기존의 ACS에 비해 상대적으로 더 큰 인양 능력과 작업공간의 확대, 그리고 손쉬운 거푸집 재배치 등 시공성이 뛰어난 전동모터의 기계식 인상 시스템을 적용한 일체형 프레임 형식의 ACS을 자체 개발, 적용하였으며<사진 1>, 이를 통해 탑 기둥의 로트(lot)당 작업 공기를 줄임으로서 전체 독립 주탑의 시공 공기를 약 2개월 단축할 수 있었다.

측경간 보강형의 바닥판 시공 공법은 어떻게 변경되었는가?

측경간 보강형의 바닥판은 중앙경간 바닥판과 같이 사장 케이블 공정에 따라 케이블 긴장 후 해당 구간을 프리캐스트 판넬을 이용하여 시공하는 것으로 설계되었으나 측경간 강형 시공 완료 직후 현장타설 공법을 적용하여 독립 주탑과 동시 시공이 될 수 있도록 변경하였다. 측경간 보강형의 콘크리트 바닥판까지 선시공을 완료함으로써 중앙경간과 달리 상부공 가설을 위한 케이블 긴장은 1회 긴장으로 완료됨으로써 상부공 가설을 위한 전체적인 공기 단축을 유도할 수 있었다.

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