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57 2013 SPRING 호남고속철도 제2-4공구 노반신설 기타공사 현장탐방 - PSM(Precast Span Method) 공법 조진호 호남고속철도 제2-4공구 노반신설 기타공사 현장 대리 전화 063-862-8015 E-mail [email protected] 1. 머리말 호남고속철도는경부고속철도와더불어우리나라양대기간망으 로서의교통및생활축을형성하고,국토의균형발전을통해효 율적이고합리적인교통수단간분담및연계가가능한통합국가 교통체계로연장은오송에서목포까지총230.99㎞이다. 본사업은국토의효율적이용과지역균형발전을위한호남축수 송체계 강화의 필요성 제기 및 충청권 행정중심복합도시 건설에 따른간선교통망확충필요,경부고속철도개통과함께본격적인 고속교통시대를대비한호남권고속교통망구축이필요함에따라 추진하게되었다.호남고속철도건설은총2단계로나누어진행 되며,1단계는오송~광주구간으로2014년개통예정이고2단계 는광주~목포구간으로2017년개통예정이다.총121,017억원 (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 반나절생활권을실현할수있게된다. 당사는호남고속철도건설사업중충남논산시강경읍에서전북 익산시망성면에이르는연장10.660㎞의제2-4공구공사를담 당하였으며,실시설계시부화장인근에제작장이설계됨에따라 민원 발생 및 피해보상이 불가피하여, 당초 토공구간에 위치한 PSM제작장을교량구간으로변경하였고변경에따른운반장비 의설계변경(스페셜케리어→500tonGantryCrane2대,케리어, 런칭거더)으로약44억원의공사비를증액시킬수있었다. 본고에서는토공9개구간4,470m,교량6개6,190m로이루어진 당현장의상부공에적용된PSM공법(PrecastSpanMethod)에 대한특징및시공방법을소개하고자한다.PSM공법은우리말로 ‘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.이공법은현존하는교량가설공법중가장빠른가설공 법이며,균질한품질관리,안정적인공기확보가가능하고공장화 에따른CostDown효과,하부조건에영향을받지않는특징을 가지고있다. •공사명:호남고속철도제2-4공구노반신설기타공사 •공사위치: 충남논산시강경읍채운리~전북익산시망성면 용기리일원 •공사기간:2009년11월24일~2013년12월23일(49개월) •발주처:한국철도시설공단충청본부 •감리단:동부엔지니어링(주)외1개사 •공사내용 -토공:돋기1,134,730㎥/깎기7,698㎥ -교량:6개소(L=6,190m) -라멘:2개소(L=20m) -구교:39개소 ▶▶ 현장탐방 01 2. 공사 개요

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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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Page 1: 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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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

Page 2: 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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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㎡

Page 3: 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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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�

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

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

Page 4: 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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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

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

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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

Page 6: 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 40/3.5 125 40/3.5 175 40/3.5 250 총 공사비 psm 322억 원 553억 원 776억 원

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