현장탐방 01 · 2021. 1. 18. · mss 40/3.5 75 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 fsm 40/3.5 75...
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572013 SPRING
호남고속철도 제2-4공구 노반신설 기타공사 현장탐방- PSM(Precast Span Method) 공법
글 조진호 \ 호남고속철도 제2-4공구 노반신설 기타공사 현장 대리 \ 전화 063-862-8015 \ E-mail [email protected]
1. 머리말
호남고속철도는�경부고속철도와�더불어�우리나라�양대�기간망으
로서의�교통�및�생활�축을�형성하고,�국토의�균형발전을�통해�효
율적이고�합리적인�교통수단�간�분담�및�연계가�가능한�통합�국가
교통체계로�연장은�오송에서�목포까지�총�230.99㎞이다.�
본�사업은�국토의�효율적�이용과�지역�균형발전을�위한�호남축�수
송체계�강화의�필요성�제기�및�충청권�행정중심복합도시�건설에�
따른�간선�교통망�확충�필요,�경부고속철도�개통과�함께�본격적인�
고속교통시대를�대비한�호남권�고속교통망�구축이�필요함에�따라�
추진하게�되었다.�호남고속철도�건설은�총�2단계로�나누어�진행
되며,�1단계는�오송~광주�구간으로�2014년�개통�예정이고�2단계
는�광주~목포�구간으로�2017년�개통�예정이다.�총�121,017억�원
(국고�50%,�공단조달�50%)의�사업비가�투입되는�호남고속철도�
건설을�통하여,�철도수송�능력을�향상시키고�용산~목포(352.7
㎞)까지�현재�195분�가량�소요되는�시간을�106분으로�단축하여�
반나절�생활권을�실현할�수�있게�된다.
당사는�호남고속철도�건설사업�중�충남�논산시�강경읍에서�전북�
익산시�망성면에�이르는�연장�10.660㎞의�제2-4공구�공사를�담
당하였으며,�실시설계시�부화장�인근에�제작장이�설계됨에�따라�
민원�발생�및�피해보상이�불가피하여,�당초�토공구간에�위치한�
PSM�제작장을�교량구간으로�변경하였고�변경에�따른�운반장비
의�설계변경(스페셜케리어→500ton�Gantry�Crane�2대,�케리어,�
런칭거더)으로�약�44억�원의�공사비를�증액시킬�수�있었다.
본고에서는�토공�9개�구간�4,470m,�교량�6개�6,190m로�이루어진�
당�현장의�상부공에�적용된�PSM�공법(Precast�Span�Method)에�
대한�특징�및�시공방법을�소개하고자�한다.�PSM�공법은�우리말로�
‘단위경간�연속가설공법’이라고�하며,�공장에서�생산된�30~35m�
Precast�Box�Girder를�1,000ton�Gantry�Crane으로�Carrier에�실
어�가설장비�앞까지�운반후�Launching�Girder가�받아�가설하는�
공법이다.�이�공법은�현존하는�교량가설공법�중�가장�빠른�가설공
법이며,�균질한�품질관리,�안정적인�공기확보가�가능하고�공장화
에�따른�Cost�Down�효과,�하부�조건에�영향을�받지�않는�특징을�
가지고�있다.
•공사명�:�호남고속철도�제2-4공구�노반신설�기타공사
•공사위치�:����충남�논산시�강경읍�채운리~전북�익산시�망성면�
� ���용기리�일원
•공사기간�:�2009년�11월�24일�~�2013년�12월�23일(49개월)
•발주처�:�한국철도시설공단�충청본부
•감리단�:�동부엔지니어링(주)�외�1개사
•공사내용
���-�토공�:�돋기�1,134,730㎥�/�깎기�7,698㎥�
���-�교량�:�6개소(L=6,190m)
���-�라멘�:�2개소(L=20m)
���-�구교�:�39개소
▶▶ 현장탐방
01
2. 공사 개요
58 건설기술 쌍용
•위치�:�오기(현)�66㎞�300�~�76㎞�960
•PSC�Box�Girder�현황(총�175Span)
���-�신작교�:�35m�x�54Span
���-�어량교�:�30m�x�1Span,�35m�x�1Span
���-�화배교�:�35m�x�14Span
���-�화실교�:�35m�x�8Span
���-�죽산교�:�30m�x�15Span,�35m�x�50Span
���-�중리교�:�30m�x�3Span,�35m�x�29Span
•PSC�Box�Girder�제원(35m/1Span)
���-�철근량�:�62ton
���-�콘크리트량�:�383㎥
���-�중량�:�950ton
•PSM�제작장�위치변경
���-�당초�:�오기(현)72㎞�380~72㎞�630(토공구간)
���-�변경�:�오기(현)72㎞�248~72㎞�583(교량구간)
•설계�제작장�부지의�문제점
���-�부화장�소유주의�노선변경�요구,�선�피해보상을�지속적으로��
������주장하며�용지�매수�및�제작장�부지임대�거부
���-�문화재�시굴조사�등�PSM�제작장�착수지연으로�주공정인�
������교량�상부공사�및�개통공정�지연
���-�토지수용�등�행위절차�시행시�공사�중지�가처분�등�행정
������소송�예상
•공법�개요
���-�주로�장대교량의�공사기간�단축을�위해�적용
���-�한�경간�길이의�PSC�Box를��제작장에서�Mould를�이용하여��생산
���-�특수차량을�이용,�가설�위치로�운반후�런칭�거더를�이용하여���
������교량�상부를�가설
���-�공장화,�기계화�시공으로�품질확보�및�공기단축이�가능한�공법
•공법�효과
���①��안정적�공기확보�가능
� -��PSM은�공장화로�전천후�작업,�기계화에�의한�대량�생산설
비,�자동화조립설비�등을�갖추어�안정적인�공기확보가�가능
하며,�기계화로�인력투입이�적고,�자원공급의�가변성이�작아�
안정적�공기확보가�가능함
���②�하중구조�특성에�적절히�대응하는�Prestressing�채택
� -��교량�가설전�Pre-tensioning과�가설후�Post-tensioning�
방식을�병행하는�중�Tensioning방식으로�Prestressed�
Concrete의�효과를�극대화시킴
���③�균일한�품질관리�가능
� -��최상의�품질관리로�정도가�높고�요소별로�일관된�품질관리
가�요구됨에�따라�전천후�작업시설을�갖춘�공장작업을�수행
함으로써�우수한�품질이�가능함
[그림 1] 호남고속철도 건설사업 전체노선도
3. PSM공법
[그림 2] PSM 제작장 위치 변경
당초
변경
A=26,000㎡
A=26,800㎡
592013 SPRING
•공법�선정배경
구분 공법 개요 소요일
PSM
•�주로�장대교량의�공사기간�단축을�위해�
적용
•�한�경간�길이의�PC�Box를�제작장에서�생
산,�특수차량을�이용,�가설�위치로�운반후�
Launching�Girder를�이용하여�교량�상부
를�가설
5일/경간
3일/경간
(주�·�야간
작업시)
MSS
•다경간�교량건설에�적합
•�거푸집이�부착된�특수한�비계를�이용하여�
한�경간씩�시공
•�하천이나�연약지반�등�하부�조건�제약을�
받지�않음
•�기계화된�비계�및�거푸집을�이용하므로�
공기가�빠르고�품질관리�용이
•�이동식�비계의�중량이�무겁고�제작비가�
많이�듦
5일/경간
FSM
•�지반이�양호하고,�높이가�낮은�소교량에�
적합
•�콘크리트를�타설하려는�경간�전체에�동바
리를�가설하여�타설된�콘크리트의�강도가�
소정의�값을�나타낼�때�까지�동바리로�지
지하는�방식
•�동바리,�거푸집의�조립�해체작업으로�시공
속도가�늦음
•높이가�낮은�경우에�경제적임
30일/경간
•가설공법별�공사비�분석
교량연장
3.0㎞ 5.0㎞ 7.0㎞ 10.0㎞
규격 경간 규격 경간 규격 경간 규격 경간
형식�
및
연장
PSM 35/3.5 86 35/3.5 143 35/3.5 200 35/3.5 286
MSS 40/3.5 75 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250
FSM 40/3.5 75 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250
총
공사비
PSM 322억�원 553억�원 776억�원 1,108억�원
MSS 340억�원 569억�원 797억�원 1,139억�원
FSM 423억�원 706억�원 989억�원 1,413억�원
���④�공정의�자동화에�따른�안전시공
����-��시공을�Precast화,�기계화,�공장화�작업에�의해�수행함으로
������써�각종�설비�및�공정관리가�자동화,�System화되어�철저한�������
������안전관리의�효과를�가져옴
[그림 4] PSM 제작장 평면도
[그림 3] PSM 제작장 전경
[그림 5] PSM 제작장 단면도
콘크리트�타설장
양생막
철근조립장
500톤�갠트리�크레인x2
130톤�갠트리�크레인x2
Out�Mould콘크리트�타설장
Inner�Mould청소,�정비
10톤�갠트리�크레인
335.0m
80.0m
55.8m
야적장
배치�플랜트장철근조립장 철근가공장 80
.0m
54.0m
39.0m
18.3m
9.8m 9.8m 26.0m
13.9m
13.0m
29.0m
11.5m
19.7m
12.5m
60 건설기술 쌍용
•PSC�Box�타설방법
No 구분 소요시간(hr) 타설량(㎥) Slump(㎜)
1 바닥�헌치부분 1.5 62 130
2 벽체�1단 0.5 35 130
3 바닥�중앙부분 1 45 130
4 벽체�2단 0.5 38 130
5 상부�1단 1 56 130
6 상부�2단 1.5 147 160~170
합계 6 383 -
•공법�선정결과
���-��PSM�공법�적용시�타�공법에�비해�공장제작에�따른�품질향상,�
공기단축�및�공사비�절감에�의한�경제성을�확보할�수�있고�공
구별�교량연장�대비�공사비�분석에서도�경제성이�확보되는�것
으로�분석되어,�PSM�가설공법을�적용하는�것이�타당함
•PSC�Box�제작순서
[그림 6] 교량연장별 공사비 비교
[그림 7] 제2-4공구 공법별 공사비 비교
① Bottom Mould 설치 ② 바닥 및 벽체 철근 조립
③ Inner Mould 설치
Step 3
④ Top Slab 철근 조립
Step 4
⑤ 강연선 인장
Step 5
⑥ Con’c 타설
Step 6
⑦ 양생
Step 7
⑧ Box Girder 인출
Step 8
① ①
②②
④
③
⑥
④
⑤⑤
교량연장(㎞)
공사비(억�원
)
공사비(억�원
)
3�� ����5�� ��������7� ��������10
1,600억�원
1,400억�원
1,200억�원
1,000억�원
800억�원
600억�원
400억�원
PSM
MSS
1,000억�원
800억�원
600억�원
400억�원
200억�원
0
656억�원
2-4공구
674억�원
837억�원
PSM
PSM
MSS
MSS
FSM
FSM
FSM
Step 1 Step 2
612013 SPRING
①��콘크리트�타설은�63㎥/hr�용량의�Placing�Boom�2대를�이용하
여�Daiphragm�하부→벽체�1단→벽체�2단→바닥중앙→상부�1
단→상부�2단→�Deck�Finisher를�이용한�면마감의�순으로�타
설한다.
②��Diaphragm�하부�타설시�많은�철근으로�인하여�내부가�보이지�
않으므로�Form�Vibrator를�이용하여�충분히�다짐을�하고,�많은�
다짐으로�인한�골재�분리를�막기�위하여�짧게�여러�번�나누어�
다짐을�한다.
③��벽체�1단�타설은�2대의�Placing�Boom을�이용하여�타설하며,�
철근�내측으로�강선이�있어�간섭되므로�외측�철근�바깥으로�봉�
Vibrator를�이용한�다짐을�하고,�상부�슬래브�철근을�벌려�Φ
200mm�P.V.C�Pipe가�들어갈�수�있게�한다.�또한,�Inner�Mould�
내부로�충분히�콘크리트가�Overflow되어�벽체�Corner까지�콘
크리트가�충진될�수�있게�타설한다.
④��벽체�2단은�1단�타설�후�시간을�두어�1단�타설한�콘크리트가�내
부로�새어�나오지�않게�적당한�시간�간격(바닥중앙�콘크리트�
타설�약�1시간�정도)을�두고�타설하며,�Placing�Boom을�이용하
여�상부�Haunch까지�타설을�실시한다.
⑤��내부�바닥�콘크리트는�벽체�2단�타설후�Inner�Mould�상부의�
Hole을�이용하여�Placing�Boom�끝에�Flexible�Hose를�연결하
여�콘크리트�타설을�한다.�Flexible�Hose가�들어갈�수�있도록�
상부�철근을�미리�결속을�풀어�철근을�벌려둔다.
⑥��상부�1단�타설은�Placing�Boom을�이용하여�양측�상부�슬래브�
철근�높이까지�타설한다.
⑦��상부�2단�타설은�타설량이�많아지면�추후�남은�콘크리트를�처
리하는데�문제가�있으므로�강선�인장단�쪽부터�Placing�Boom
으로�순차적으로�타설하여�고정단�쪽으로�진행한다.
⑧��상부�2단�타설이�30%가량�완료되면�Deck�Finisher를�상부에�
Setting하여�면마감을�실시한다.
⑨��타설이�완료되면�Deck�Finisher를�해체하고,�증기양생�특성상�
여러�번�압축강도�시험을�수행해야�하므로�여러�개의�공시체를�
준비한다.
•양생�방법(증기양생)
� -� �하절기의�경우�초기�자연양생�2시간→온도상승�2시간→최
고온도(60℃)�6시간→온도하강�2시간으로�실시하며,�동절기
의�경우�자연양생�2시간→온도상승�3시간→최고온도(60℃)�
6시간→온도하강�2시간으로�실시한다.
� -� �최고온도(60℃)�유지시간이�완료되면,�3개의�공시체를�꺼내
어�압축강도�시험을�실시한다.�압축강도�시험결과가�30MPa�
이하일�경우는�감독자와�협의하여�증기양생을�추가적으로�
실시하거나,�보온된�상태로�기다린�후�다시�압축강도�Test를�
하여�30MPa�이상이�나온�것을�확인�후�탈형�및�Detention을�
실시하고,�30MPa�이상일�경우는�양생�Cover를�조금씩�열어�
놓아�서서히�온도를�낮추면서�후속작업을�실시한다.
•PSC�Box�가설장비
� -� �인양장비�:�Gantry�Crane(500ton)�2대
� -� �운반장비�:�Carrier(1,000ton)�1대
� -� �가설장비�:�Launching�Girder(1,000ton)�1대
•PSC�Box�가설순서
[그림 8] Deck Finisher 시공 사진
① Gantry Crane ② Carrier 이동
③ Front Leg Lifting ④ Launching Girder 이동
⑤ Rear Leg Lifting ⑥ Carrier 진입
⑦ Box Girder Lifting ⑧ Box Girder 가설
62 건설기술 쌍용
[그림 9] 죽산교 시공 전경
•PSM공법�적용사례
Project 공구Span
Length
시공사
(협력업체)
공사기간
(연도)비고
경부
고속
철도
2-2 25m현대건설
(동인스텐다드)1996~2000 철도교
경부
고속
철도
3-1 25m동부건설
(휘선건설)1996~2000 철도교
경부
고속
철도
8-2 25m대우건설,�SK건설
(휘선건설)2000~2002 철도교
대만
고속
철도
C-280
LOT1
30m
35m
삼성건설
(동방ENG)2001~2004 철도교
대만
고속
철도
C-280
LOT2,3
25m
30m
두산중공업
(휘선건설)2001~2004 철도교
인천
대교8,400m 50m
삼성건설
(동방ENG)2005~2009 도로교�
호남고속철도�제2-4공구�현장은�2010년�430억,�2011년�650억,�
2012년�680억의�예산을�소화하기�위해�현장소장�이하�전�직원이�
주�·�야간,�철야작업�속에서도�“우리는�한�가족입니다”라는�현장
방침처럼�서로�가족처럼�이끌어주고�밀어주면서�한�건의�사고�없
이�무재해로�현장을�이끌어가고�있다.�
민원으로�공기지연이�불가피했던�PSM�제작장�위치를�설계변경
의�기회로�삼아�현장의�원가를�개선한�PSM공법에�대한�내용이��
잘�전달되었기를�바라며,�힘든�상황이지만�모두가�하나�되어�위
기를�기회로�만드는�시간이�되기를�바란다.
4. 맺음말