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⊙ 유신기술회보 _ 인천대교

60_제16호

This paper presents several major tasks which are critically managed by the supervision team

in the supervision process for the construction of the approach bridge in the Incheon Bridge

applied the precast free cantilever method (PFCM). The Incheon Bridge Supervision Team

established and managed various independent construction engineering processes to achieve

self-reliant technological judgement and prompt decision-maompt in order to prepare for any

kind of unforeseen event that mt ht happen during the construction of the bridge. We believe

that this kind of construction engineering activities contributes in the successful completion of

the project as being mutual assistant to the constructor.

인천대교PFCM교량의제작과가설[ 책임감리의독립적시공엔지니어링사례 ]

Design Checking and Construction Management of PFCM Spans in the Incheon Bridge

김 형 태1) 강 병 섭2)

1. 서 론

2. 사전 검토

3. 중점 시공관리 사항

4. 결 론

1) 감리본부 부장([email protected])2) 감리본부 전무·토목시공기술사([email protected])

05-60-81 인천대교PFCM교량.ps 2009.12.20 4:50 PM 페이지60

인천대교 PFCM 교량의 제작과 가설

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1. 서론

프리캐스트 캔틸레버 공법(Precast Free

Cantilever Method, 이하PFCM)을적용한인

천대교접속교는사장교와고가교를연결하는7경

간연속PSC BOX Girder 형식의교량이다. 본

교량은주경간장 145m의 3차원변단면형상을가

진 프리캐스트 세그멘탈 해상 교량으로는 국내 최

초, 최대규모의시공사례로꼽을수있다. 본교량

은상부구조대부분을프리캐스트부재로제작하여

시공하 으며, 특히 총중량 1,400톤, 길이 20m의

프리캐스트대블럭을대형해상크레인을이용해고

교각 위에 일괄 가설한 것이 주요한 특징이다. 이

때문에 공사 초기에는 국내에서 이와 같은 규모의

교량을건설한실적이없어기축척된노하우를참

조할수도없는상태로시공을진행해야하는부담

이있었으며, 이로인해안전성과품질을확보함과

동시에 목표한 시공공정에 원활하게 도달할 수 있

을지여러가지우려스러운부분이많았다.

이에 본 기사에서는 이 교량의 시공을 진행함에

있어, 감리단이 자체적으로 수립한 별도의 독립적

시공엔지니어링활동을통해각종기술검토를수행

하면서중점적으로관리한주요시공사항들에대하

여소개하고자한다.

2. 사전검토

2.1 시공개요

인천대교접속교는3~4m 길이의프리캐스트소

블럭을 인양하여 교각을 중심으로 좌·우 균형을

유지하면서 붙여나가는 BCM(Balanced Cantil

-ever Method) 방식을적용하여시공한다. 이에

앞서육상에서Match Cast Block(이하MCB)과

대블럭을먼저제작한다음, 해상으로운반하여가

설하는순서로교각주두부의시공을완성한다. 그

위에데릭크레인을설치하고준비된바지선으로부

터소블럭을인양하여에폭시도포와포스트텐셔닝

도입을 통해 붙여나가며, 소블럭들의 순차적 반복

가설을통해단일캔틸레버교각을완성한다. 인접

한교각들에서의세그먼트들의가설이완료되면마

찬가지로프리캐스트로제작한키세그먼트를인양

하여 중앙경간을 폐합한다. 모든 경간의 키세그먼

[그림 1] 인천대교 PFCM 시공 전경



62_제16호

트들의시공이완료되면단부경간의엔드세그먼트

를시공하고, 이어외부텐던긴장을통해전체경간

을연속화함으로써상부거더의시공을완료한다.

2.2 시공관리를 위한 검토 프로세스

프리캐스트세그멘탈교량은가설단계별로하중

의변화및구조계의변화에따라처짐이계속변화

하게된다. 그러므로현장의시공특성을합리적으

로고려한설계를수행하여야하고, 이에부합되는

시공순서로 가설을 진행하는 것이 바람직하다. 하

지만실제의시공상황에서는설계단계에서예상치

못한시공불부합조건의발생과그시공법개선을

통한합리적인공기단축, 타구간과의작업간섭배

(a) MCB 가설

(b) 대블럭 가설

[그림 2] 주두부(Pier Table) 가설 방법 [그림 3] 접속교 횡단면도

[그림 4] 접속교 종단면도(서측 예)




제 등을 도모하기 위하여 불가피한 시공순서의 변

경이필요한경우가종종생길수있다.

이경우인천대교에서는규정된설계승인절차에

의거하여 설계개정이 이루어지지만, 본 감리단은

이와는별도로[그림5]에서보는바와같이자체의

독립적인검토프로세스를수립하여업무에임하

다.

이 부분은 계약자(시공자) 측의 설계검토자

(Contractor's Checking Engineer, CCE)나

사업시행자측의설계감리자(Design Supervisor,

DS)의 임무와는 다른 개념으로서, PFCM을 적용

하는 접속교의 원활한 시공관리를 위해 감리단 자

체적으로수립한검토프로세서이다.

이와같은검토를수행함에있어, 구조해석모델

은 설계에서 적용된 입력 데이타를 공유하지 않은

채, 시공계획서와 시공상세도 만을 토대로 독자적

으로재구성하 다. 이는설계및시공자의책임과

권한을 보장함과 동시에 구조해석 결과의 완전한

객관성을 확보하기 위함이다. 이와 더불어 제 3자

검증이필요한경우에는외부전문가의기술자문을

참조하기도하 다.

2.3 시공단계해석 검토

■ 해석모델

본 교량의 본격적인 시공진행에 앞서 공법 적용

상의중점관리사항인캠버(처짐)관리를철저히수

행하기위하여, 설계에서제공된제작캠버및가설

단계별 처짐 관리 데이터의 적정성을 검토하고자

독립적인시공단계해석을수행하 다. 해석프로그

램은국내MIDAS IT사에서개발한범용구조해석

프로그램인 Midas Civil 2006을 사용하 다. 시

공단계해석수행시의미있는하중으로고려한사

항은다음과같다.

단계별콘크리트자중

- Self weight : computed by program

- 격벽, 버트리스, PT 블록: Additional load

단계별세그먼트인양하중

Derrick Crane중량및단계별위치이동

단계별Prestress 도입

Time Dependent Material(CEB-FIP

model code, 1990)

- Creep/Shrinkage, Comp. Strength

Key Segment 폐합에따른구조계의변화

단계별선보정수평력도입

방호벽및교면포장등의2차고정하중

[그림 5] PFCM 시공관리를 위한 책임감리의 독립적 검토 프로세스

시공사구조해석

이슈(ISSUE) 상호비교검토 순조로운진행

감리단구조해석



64_제16호

■ Stage 구성

해석모델은실제시공되는상황에부합되도록설

계도면과시공계획서를토대로정 하게재구성하

으며, 동, 서측구간이서로다른조건임을감안

하여 평면곡선 및 종단선형을 있는 그대로 고려하

여모델링하 다. 이때, 지반-구조물의상호작용

을 고려한 비선형 해석의 결과로 얻어진 지반물성

치(6×6 스프링계수)는 설계에서 적용한 입력값과

동일하게 반 하 다. 각 세그먼트별 중량을 정

하게재산정하고해당조건에따라고려및소거하

다. 각 세그먼트들의 세부 작업과정인 소블럭의

인양과 에폭시 접합 및 임시강봉 긴장, 강연선 긴

장, 데릭크레인의 전진 상황을 단계별로 구분하여

구성하 다. 종방향으로 배치되는 모든 텐던은 시

공상세도에반 된프로파일과동일하게정의하

고, 이때3차원(x,y,z) 곡률로배치되는상황을정

하게 묘사하 다. 추가적으로 스페어 텐던을 모두

고려하여필요시쉽게활성화할수있도록구성하

다. 또한, 각단계별로소요되는시공기간을고려

하 으며, 단일캔틸레버가설후키세그먼트를가

[그림 7] 해석모델

(c) Bottom tendon Prestressing(b) Pre-Compensation

[그림 8] Key Segment Analysis Stage

(a) Leveling Beam의 하중분배 효과

[그림 6] 단일 캔틸레버 가설 순서




설할 때까지의 대기기간 동안 생기는 시간하중의

차이는 프로그램 상으로 추가재령(Time Load)을

적용하여구현하 다. Key Segment 가설단계에서

는Counter Weight가설치되는위치를고려하고,

키세그먼트 인양시 Leveling Beam을 통해 양측

캔틸레버로하중이분배되는효과를고려하 다.

그리고 End Segment 가설 상황과 External

tendon의 시공단계를 고려하 으며, 방호벽의 시

공과 교면포장 공사의 시공단계를 고려하 다. 또

한, 시공후30년의처짐값을제작캠버및기하형

상관리대상으로하고, 추가적으로시공후70년까

지의시간 향을고려하여공용단계의최종응력을

검토하 다.

■ 해석결과

(After 30years of Displacement)

위와같은시공단계해석모델을구성하여해석을

수행한후그결과들을실시설계결과와계속피드

백하면서 비교하 다. 이 과정에서 도출되었던 이

견은합리적인토론에의해조율되었고, 보완할사

항들은당시설계가진행중이었던동측접속교의최

종설계에반 되기도하 다. [그림9]는동측접속

교의시공후30년의캠버값에대해설계자의해석

값과 감리단의 해석값을 플로팅 한 것인데 전체적

인Camber 곡선의경향이유사하게나타나고있음

을알수있다. 또한, 모든교각구간의캔틸레버가

설단계의처짐에대하여도제출된단계별처짐관리

도와비교하 다. 본감리단은이렇게구축된기본

해석모델을토대로시공진행중의각종특이상황발

생시신속한구조안전성검토를수행할수있었으

며, 또한, 여러 가지 최악 조건들을 가정하여 미리

검토하고각종상황에대처할방안들을구상해두기

도하 다. 시공단계해석은전체교량공사가완료될

때까지수백차례에걸쳐지속적으로수행하 다.

[그림 9] 해석결과 비교(설계 vs 감리)

3. 중점시공관리사항

3.1 세그먼트 제작

프리캐스트세그멘탈교량의가설선형은대부분

제작장에서 결정되므로 제작단계에서부터 정 한

기하형상관리가 이루어져야 한다. 본 교량에서 채

택한것처럼Short Line Cell 방식으로제작하는

경우에는정확한기하형상관리를위한고도의제작

기술이요구되며, 이와함께제작Mould System



66_제16호

의 효율적인 운용 관리가 매우 중요하다. 이는 곧

제작 및 가설의 Cycle Time에도 지대한 향을

끼치게되므로, 한마디로공사의성패를좌우할정

도로중요한요소라할수있겠다.

■ 제작 조건

본교량의상부거더는상, 하행선으로분리된각

방향 15.7m의 횡단폭원을 가진 Twin Box 1-

Cell Type이다. 종단경사가3%이며, 평면이곡선

(서측R=3,250m, 동측R=3,740m) 선형으로구성

되며사장교와만나는일부직선구간에서는편구배

변화구간도 존재한다. 본 교량은 [그림 10]에서 보

는바와같이상부거더의높이가8.5m~3.0m로변

화하고하부슬래브의폭원도5.0m~7.422m로변

하는등기하구조자체가3차원형상으로변화하는

아주복잡한형상을가졌다. 이때문에미관은수려

하나 제작과 가설의 시공진행 측면에서는 여간 까

다로운교량이아닐수없었다.

본격적인세그먼트제작에앞서, 먼저시공을착

수하는서측접속교의경우에는승인된설계도서가

나온 이후에도 수차례에 걸친 시공성 검토를 통해

해석값이계속리비전되는과정을거쳐최종목표

값이결정되었다. 이에본감리단은시공자가제출

한 최종 제작 목표값을 다시 세 하게 재검토하

다. [그림11]은시공후30년의처짐값을역으로한

제작곡선을플로팅한예이다. 이위치는외관상으

[그림 12] 제작 방향[그림 11] 제작 Curve

[그림 10] 상부거더 Simulation




론좌·우대칭이나해석상으로나타나는Camber

곡선의경향은불균등정도가비교적심한교각 4

번지점을나타낸것이다.

한편, 몰드시스템에서만들어지는각교각별세

그먼트들의 제작 방향은 [그림 12]에서 보는 바와

같이 대블럭 끝단에 위치하는 첫 번째 소블럭인

Seg.2번을기준으로양방향으로각각진행되며, 세

그먼트길이와방향에따라구분된6개의몰드에서

생산하 다. 따라서이같은제작특징을숙지하고

업무에임하 다.

■ 제작 선형관리

Short Line방법으로제작되는세그먼트들은거

푸집Cell과 Old Segment의Match Casting작

업을통해기하형상이결정된다. 제작에필요한기

하형상정보를효과적으로반 하기위해서는제작

전용선형관리프로그램이필요하다. 이같은목적

을위해삼성건설공사팀에서개발한제작선형관리

프로그램GCPS(Geometry Control for Precast

Segment)를사용하 다. 이프로그램을사용하기

에 앞서 다른 프로그램(GEOCON, MC3D)과 비

교, 검토하는과정을거쳤으며, 제3자독립검증을

통해 평가한 결과로도 높은 정확도를 나타내어 이

프로그램의 사용을 신뢰할 수 있음을 확인하 다.

하지만제작선형관리프로그램의성능이아무리정

확하다할지라도제작몰드시스템과측량관리시스

템의 운 이 적절히 연계되지 않는다면 결국 무용

지물이될수밖에없다. 따라서이3가지단위시스

템들이 유기적으로 잘 조합되도록 운 하는 것이

가장중요하다. 이를위해제작몰드운 전담팀을

따로구성하여운 하 으며, 이팀들은몰드를운

하면서체감한여러문제점들에대한개선사항들

을 도출해 내었고 시공관리자는 이를 적극 받아들

여 실질적으로 개선되도록 함으로써, 프로젝트 초

기에겪었던많은시행착오들이나중에는대폭적으

로완화되었다. 또한, 제작몰드의셋팅작업은매

단계별로 실시한 측량과정을 통해 관리되었다. 모

든 매치캐스팅 작업 단계에서의 정확한 측량을 위

해 협력업체의 전담 측량팀과 시공사의 검측 측량

팀이이원화되어고정적으로운 되었고, 최종적으

로감리원의검측과정을통해재확인되었다.

제작된성과는다음세그먼트제작에반 되므로

[그림 14] Geometry Control System[그림 13] Short Line Cell 방식



68_제16호

특히 콘크리트 양생후에 측량한 As Built 측량

data의관리가가장중요하다. 제작성과를기록한

검측서류에는측량야장과함께Level, Distance,

Twisting, Offset결과가기록되며, 또한이를토

대로제작형상관리자가GCPS 프로그램구동에의

해Global좌표로환산하여도식화한<제작캠버&

비틀림관리도>와<평면선형관리도>가감리단으로

제출되었다.

이 제작 성과물들은 다시 감리단의 좌표계 검증

을 통해 재확인되었다. 감리단에서는 <GCPS> 프

로그램을 제공받아 사용하되, 측량야장만으로

Input Data를개별적으로입력하여Result를생

성한 후 제출된 제작성과와 다시 대조하는 방법으

로검증하 다. 이과정을통해다음제작에반 될

셋팅 목표값을 파악할 수 있었고, 이 정보는 다시

제작 몰드에 대한 감리원의 검측업무에 활용되었

다.

이렇듯일련의철저한Cross Checking과정을

통해혹시라도있을지모를단순착오나실수(부호

규약착오, Input 오기등)를미연에방지하도록하

다. 이런검증작업들은시공사자체적으로는물

론이고, 감리단역시단한차례의누락됨도없이모

든제작이마무리될때까지지속적으로시행하 다.

이처럼공사참여자들의피나는노력과열정에의

해복잡한기하형상을가진총836개의소블럭세

그먼트들이 큰 문제없이 성공리에 제작 완료될 수

있었다.

■ 제작장 시공 과정

MCB와대블럭의콘크리트양생은수화열을고

려하여 20°C로 3일간 보온양생을 하 고, 소블럭

은스팀양생을60°C로 17~19시간실시하 다. 압

축강도가31.5 MPa이상확보되면횡방향강연선

(5-12.5mm)를긴장한다. 제작Cycle time은대

블럭이28Days, 소블럭은평균2.5~3Days이다.

MCB 제작 몰드 제작된 MCB 대블럭 제작 몰드 제작된 대블럭

Rebar Cage 근입 콘크리트 타설

[그림 15] Casting Yard 제작 시공전경

증기양생 세그먼트 분리


3.2 세그먼트 가설

■ 가설 선형관리 프로세서

프리캐스트세그멘탈교량의선형은전술한바와

같이 제작장에서 생산된 제작성과에 의해 대부분

완료되지만, 시공도중에여러가지요인에의해서

가설선형이 제작된 캠버 곡선과 차이를 보이게 된

다. 이경우, 비록가설현장에서보정이시행되지만

그와 같은 보정은 바람직하지는 않으며, 추가비용

의소요및공기지연의원인이된다. 가능하다면제

작하는 단계에서 조정하는 것이 가장 효율적이지

만, 이역시제작이가설을항상몇단계앞서서진

행되므로가설오차를제작에서적기에반 하기는

어렵다.

특히, PFCM 교량은현장타설FCM 교량과는달

리미리제작된세그먼트를가설하게되므로, 가설

도중에 시공 허용오차를 벗어날 경우 이를 보정함

에있어더많은제약과어려움이따른다. 본교량

의 가설 선형관리 오차는 설계자가 구조물의 여용

력범주내제시한값으로, 처짐에대하여±75mm,

선형에대하여±50mm 이내이다. 이를위해별도

의가설선형관리프로세스를수립하 다.

이프로세스는단계별처짐관리도(일명크리스마

스 트리)와 엑셀로 작성한 편차관리 sheet들로서,

가설단계별실측성과와제작오차를고려하여가설

의 예상 진행경향을 효과적으로 추정할 수 있도록

프로그래밍 하 다. 가설선형관리에 있어 특히 중

요한점은측량성과데이터의신뢰성확보여부이

다. 본교량은해상에위치한고교각인조건이기때

문에바람이불거나파도가심할때, 혹은캔틸레버

가길어질때의측량상황이±50mm 정도까지상

하로유동되기도하 다.

이를 극복하기 위해 측량 다경험자가 항상 현장

에 상주하여 일정한 눈으로 일관성 있게 측량하게

하고, 특히모든가설단계별로측량을반복해서실

시하도록하 다. 또한상부에작업장비등의중량

물에의해시소(seesaw) 현상이발생한상태로측

량되지않도록항상주의깊게관리하 다. 이러한

일련의 조치과정을 거쳐 측량 성과 데이타는 점차

신뢰성을확보할수있었다.

■ 시공오차의 보정과 가설진행 경향분석

인천대교와같이모든상부구조가프리캐스트부

재로 제작되어 가설되는 경우에는 주두부(Pier

Table)의 위치가 매우 정 하게 시공되어야 한다.

이 위치는 모든 세그먼트들의 선형관리에 기준이

되는지점이므로이곳에서의시공오차는다음에진

행될세그먼트들의가설선형에가장큰 향을끼

치게 된다. 하지만 당 현장과 같이 해수면 기준

30m가넘는고교각위에1,400톤중량의대블럭을

해상플로팅크레인으로인양하여단한치의오차

도 없이 정 하게 가설한다는 것은 사실상 불가능

한일이다.



[그림 16] 주두부와 Seg.2번의 CIP Joint



70_제16호

그러므로인천대교접속교는 [그림 16]과같이주

두부를형성하는대블럭과교각코핑사이에MCB

라는중간부재를두어하부교각의시공오차를1차적

으로흡수하게되며, 다음으로대블럭과첫번째소블

럭이접하는Seg.2번사이에15cm 정도의이격거

리를둔CIP Joint구간을두어주두부의시공오차

를다시흡수하도록계획되었다. 그러므로이Seg.2

번의가설은MCB 부재의정위치셋팅과함께매우

엄격하고도정 한미세조정작업이시행되었다.

다음으로, 캔틸레버가설중인시공단계에서는측

량성과를토대로한예상경향을분석함에있어, 가

설과정의처짐과선형Alignment가설계상의이

론값및제작As Casting의경향과상이하게진행

되고있거나, 그것이예상이될경우에는다음과같

은방법으로보정하 다. ①해당캔틸레버에서세

그먼트제작이아직남아있는경우에미리선형보

정값을적용하여제작에반 ②세그먼트접합부에

Shim Plate를 삽입하여 간격을 조절함으로써 어

긋난선형의각도를변환하여보정③캔틸레버양

측에서하향처짐의경향이나타날때상부슬래브에

계획된Spare Tendon을이용하여보정④위의방

법으로조정이불가능할땐접합면에약간의Gap을

두어현장타설Joint(Wet Joint)로보정하는방법등

이다. 이러한보정방법들은본교량의가설진행중

에실제로적용한바있다.

다음 [그림 17]과 [그림 18]은감리단자체분석용

으로작성한가설선형관리Sheet로서, 어느한교각

구간의캔틸레버완료단계의가설성과를나타낸것

이다. 본구간은가설진행중에교각양측으로하향

처짐의경향이예측되어Shim Plate를두차례연

속사용하 으나처짐경향이좀처럼회복되지않는

현상이나타났다. 결국과도한Shimming은바람

직하지 않다고 판단하고 Seg.12번 가설단계에서

스페어텐던을사용하여보정하 다. 본구간의경

우에는제작오차는크지않았으나, 가설경향이제작

경향과는다르게진행되었다는것을보여주고있다.

하지만, 이경우에도이러한일련의보정과정을통

해성공리에조정할수있었다.

한편, 캔틸레버가설단계에서는대략Seg.10번정

도는가설되어야비로소가설의진행경향성이파악

되었다. 그러므로초기가설단계에서부터성과데이

터들이계속누적관리되어야하며, 또한단순히캠

버에대한레벨뿐만아니라세그대세그간의편위

차관리가중요하다. 이편위차관리를통해접합면

의변동성이파악된다. 이러한가설선형관리과정에

서시공사와감리단은매가설단계별진행경향을계

속분석하면서항상상호협의하여후속가설작업

을진행하 다.

[그림 18] 평면선형 오차[그림 17] 제작 및 가설 CAMBER 오차




■ 상부공 가설 과정

대블럭은교각과일체화를위해연직텐던총20

열이긴장되며, 텐던당 15.2mm 강연선이37가닥

씩 삽입된다. 캔틸레버 텐던에는 15.2mm 강연선

이 19가닥씩 삽입되어 총 48열이 긴장된다. 한편,

대블럭과 소블럭을 포함하여 교각 1개소를 가설하

는데 소요된 기간은, 공사초기에는 최대 174일이

소요되었으나 최소 58일 만에 완성하기도 하 다.

동, 서측전체구간소블럭들만의평균가설기간은

42일정도소요되었다.

3.3 Key Segment 시공

■ Key Segment Jack-up System

Key Segment가설은단일캔틸레버가설이완

료된 후 인접한 교각 사이의 중앙경간을 폐합하는

단계이다. 원설계는 [그림 20]과같이데릭크레인

을 이용하여 가설하는 것으로 계획되었으나, 데릭

크레인의원활한 운용을 위해 [그림 21]과 같이 별

도의Key Segment전용가설시스템을도입하

다. 이시스템은어느시공참여자의아이디어에서

나온것으로, 이컨셉이제안되었을때본감리단은

자체구조검토를거쳐그적용타당성을높이평가

하면서현실화될수있도록적극지지하 다. 이컨

셉은비교적간단한Jack-up 시스템을추가하는

것으로, 이미계획된레벨링빔과강연선을활용할

수 있어 투입비용 대비 그 적용 효과를 극대화 할

수있는것으로판단되었다.

이로써데릭크레인의운 은소블럭의가설에만

집중하게함으로써공종간섭을배제하여획기적인

공기단축이가능하게되었다. 당시시공진행중이

었던서측접속교의경우에는설계조건의캠버값을

맞추기 위해 데릭 크레인 중량만큼의 보상용

Counter Weight를적용하여가설작업을진행하

으며, 동측접속교는현장의설계진행방식(패스

트트랙)의특징을살려최종설계에반 하 다.

Mach Cast Block Erection MCB Survey Pier Table Erection VT tendon Prestressing

Derrick Crain Erection Base Segment setting

[그림 19] 해상 가설 전경

Normal Segment Lifting Top tendon Prestressing



72_제16호

■ 키세그먼트 시공순서

이 시스템을 이용한 키 세그먼트 시공은 다음과

같이 이루어진다. 먼저, Key Segment를 바지선

에 준비시키고 인양하중의 50% 중량의 Counter

Weight를반대측캔틸레버상부에위치시킨다. 시

공중인 캔틸레버에 Leveling Beam을 설치하고

그위에Jack-up 시스템을조립한다음, 2단모듈

라 잭 2조에 각 4가닥의 Strand를 삽입하여

Lifting 디바이스를 체결한 후 Key Segment를

인양한다. 이때인양자중에의해캔틸레버가아래

로처지면서Leveling Beam이기시공된캔틸레버

에접촉하게된다. 세그먼트를계속인양하여상부

에 도달하면 강봉을 이용하여 Key Segment를

Leveling Beam에고정한후인양강선을해체한

다. 이어 X-Bar와 Leveling Beam을 이용하여

횡방향변위와연직방향변위를조정한다.

선형조정이 완료되면 거더 내부의 격벽 위치에

H-Prop Beam을설치한다. 선보정수평력을도입

하는폐합단계에서는복부당2개의하부텐던을0.3

fpu(fpu=1860 Mpa)로먼저긴장하고, 선보정을

하지않는경우에는복부당 3개의 하부텐던을 0.7

fpu로긴장한다. 이때도입된압축력이지속적으로

도입되는지확인하기위하여H-Prop Beam에는

변형률 게이지를 부착하여 관리하 다. 이어 CIP

콘크리트타설을위해거푸집을설치하고, 해상BP

선으로부터콘크리트를공급받아호퍼를이용하여

[그림 21] Jack-up system (modified design)[그림 20] Lifting by derrick crane (original design)

[그림 22] Key Seg 인양 및 미세조정 방법

2단 모듈라 잭 키세그 인양개념 종방향 미세조정 횡방향 미세조정




타설한다. 콘크리트양생이끝난후콘크리트의소

요강도가확보되면나머지전체의하부텐던을긴장

하고, 덕트내부는모두그라우트로주입하여마감

한다. 각 중앙 스판들의 하부텐던(19EA-15.2mm)

은총20열씩긴장한다.

■ 시공중 문제점 조치사례

Key Segment 가설후중앙경간을폐합하기위

해하부텐던을시공할단계에서, 일부Duct가막혀

필요한 수량의 강연선의 삽입이 불가능한 상황이

발생한예가있었다. 이것은에폭시도포후프리스

트레싱단계의높은응력으로인해덕트내부로에

폭시가유입된때문이다. 이같은상황을예방하기

위해덕트주변에고무링을미리설치한상태로접

합해왔으나, 이구간의경우에는덕트주변의콘크

리트가 일부 탈락된 부분이 있었던 것으로 추정되

었다. 이에대한대책으로서스페어텐던을사용하

여부족한강연선을추가보충하 다.

Leveling Beam Setting Jack-up System Key Segment Lifting Surveying

H-Prop Beam Setting Cast-in-place concrete

[그림 23] 키세그먼트 시공전경

Bottom tendon Prestressing construction completion

[그림 24] 부족 강연선 보충 수량



74_제16호

이같은상황을반 하여시공단계해석을수행한

결과, 각단계별로발생되는거더의응력은부족하

거나 초과됨이 없이 모두 허용응력 이내로 나타나

상부거더의안전성에는문제가없음을확인하 다.

3.4 단부경간의 시공

모든 키세그먼트가 가설된 후 측경간의 마지막

가설부재인약 11m 길이의End Segment 시공

이이루어진다. 이부분은당초현장타설방식으로

계획되었으나, 프리캐스트 부재로 제작하여 일괄

가설하는 것으로 변경하 다. 이는 해상에서의 불

리한작업여건을극복하고, 구조물의품질확보및

공기단축을위한것이다. 동측구간의설계는패스

트트랙 방식 진행으로 반 하고 서측의 경우는 설

계개정으로이루어졌다.

■ 엔드세그먼트 제작

엔드세그먼트제작은3,000톤해상크레인의접

근이 용이한 물량장 근처에서 제작하 으며, 특히

해상 거치시 교량받침에 정위치 하기 위해 받침부

분을Block out한상태로제작하 다. 이부분은

해상가설후에 Stud bolt를체결한후무수축몰

[그림 25] 문제 상황을 고려한 해석모델

[그림 26] 상부거더의 상, 하연 응력분포

(a) CS 19-3 : KS-Y5 (b) After 70 years (c) 사용하중(SER-1)




탈로채워지도록계획하 다. 제작은또한, 작업성

을고려하여2차분할타설로이루어졌으며, 별도

의수화열해석검토를통해균열을제어하 다.

한편, 다음 [그림 23]는인양시무게중심(C.O.G)

을검토하여최적위치에Lifting hole을두기위

해솔리드해석을수행한예이며, [그림24]는해상

의교각브라켓위에거치되었을때국부적인응력

초과부분이없는지검토한것이다. 이검토를통하

여응력집중부위는추가적인철근보강이이루어지

도록하 다.

[그림 27] 엔드 세그먼트 제작 형상과 인양패턴

End segment 제작 단면 인양 패턴엔드세그먼트 하부면

인양 위치 검토

[그림 28] 인양단계의 Solid 해석

인양 홀 주변 응력 검토

지지점 응력검토(교축방향)

[그림 29] 거치단계의 Solid 해석

지지점 응력검토(교직방향)



76_제16호

■ Pier Bracket System

프리캐스트로 제작한 4개의 End Segment를

해상에거치하기위해서는Pier Bracket System

의도입이필요하다. 또한이System을적용하기

위해서는별도의인양설비가필요한데, 그구성부

재로는 Rail, traveler, lifting frame, Jack-

up장비등이다. 그리고, 엔드세그먼트를3,000톤

해상 크레인으로 가설시 안전한 거치에 필요한

temporary support, walk way, guide

frame등이추가적으로필요하다.

Bracket은먼저공장에서교각기둥별로각4개

씩 제작하여 해상바지선으로 운반한 후 Lifting

system으로인양하고, 교각에미리매설해둔24

개의덕트홀에thread bar(φ40mm)를삽입한후

긴장하여 고정하 다. 그리고 코핑 상부에도 각각

2개소씩임시받침을설치하 으며, 또한, 브라켓에

엔드세그먼트가거치될때의충격완화를위해댐퍼

형태의 임시받침도 같이 설치되었다. 이러한 임시

받침들은 End Seg.의정 한세팅을위해상/하/

좌/우/전/후 모든 방향의 미세조정이 가능하도록

계획하 다.

■ 단부경간 시공순서

엔드세그먼트를가설하기전Bracket위의임시

받침과 코핑 상부의 임시받침 높이를 정 한 측량

을통해미리셋팅해두었으며, 특히임시받침하단

은 슬라이딩 패드를 미리 설치해 두었다. 이 같은

준비가끝나면3,000톤크레인을이용해End Seg.

를거치하며, 이어위에언급한각종미세조정장치

를이용해엔드세그먼트를정위치에세팅하 다.

측량 검측을 통해 정위치가 확인되면, 교량받침

과End Seg.가접하는 Block out 부분을무수축

몰탈로타설하여일체화하 다. 이작업이완료되

면, 온도변화에따른Cantilever의변위를제어하

기위하여거더내부에H-Prop빔을설치하고

구 강봉과 Bottom Tendon을 일부 긴장하여 소

정의압축력을도입해두었다. 이때도입된압축력

이 지속적으로 도입되는지 확인하기 위하여 H-

Prop Beam에는변형률게이지를부착하여관리

하 으며, 브라켓 부재에도 계측기를 설치하여 이

상변위 발생 여부를 관찰하 다. 거더 내부의 H-

Prop빔설치및고정작업이완료되면, CIP 거푸집

을설치하고콘크리트를타설한다. 거푸집설치및

타설방법은Key Seg의CIP 콘크리트타설방법

과동일하다. 압축강도가31.5 MPa이상발현되면

Bottom tendon과 구강봉의잔여부분을모두

Bracket Lifting system Bracket system setting

[그림 30] Pier Bracket System

End segment setting Calculation of stress




긴장하고덕트내부를그라우팅한다.

이런 식으로 상, 하행선 양측 2개소의 End

Segment 가설이완료되면, 양측 End Seg를연

결하는약 4m 길이의Cross Beam 부분을시공

한다.

이구간에는철근이복잡하게많이배근되며, 작

업공간이협소하여1, 2차로분할하여현장타설로

시공하 다.

Bottom tendon 긴장 폐합 완료

[그림 31] 단부경간 시공 전경

크로스빔 시공 브라켓 해체

단차조정 측량 레벨링 빔 설치 H-prop Beam 설치 CIP joint 타설

임시받침 설치 일괄 가설 거치 완료 교량받침 무수축 시공

교량받침 시공 브라켓 인양시스템 브라켓 인양 브라켓 고정

거푸집 제작 철근배근 보온 양생 제작완료



78_제16호

■ 온도변화에 따른 단차 향 검토

브라켓위에거치된End Seg.와기존캔틸레버

끝단은 폐합 대기기간 동안에 단차가 발생하는 현

상을 보이게 된다. 이 단차는 한 낮 최고온도에서

가장크게발생하는데, [그림32]는이때의현장상

황이다.

[그림33]은이상황을고려하여구조해석을수행

한결과인데, 단부에서하향변위가약-116mm로

나타나고, 교축방향으로는대략40mm 정도로길

이가늘어나는것으로나타난다. 이변위값은실제

현장에서 나타나는 단차의 크기와 비슷한 수준이

다. 그러므로본구간에서나타난단차는시공오차

가아니라온도변화에기인한현상임을알수있다.

한편, 이러한 온도 향과 관련하여 엔드세그와

캔틸레버단부의CIP 구간은콘크리트타설후경

화중에 균열(틈)이 발생할 것이 예상되었다. 이를

방지하기위해 [그림34]와같이상부에Leveling

Beam을 추가로 설치하 다. 단차조절은 이른 아

침온도변화가적은시간에유압Jack을사용하여

레벨링 빔과 상부거더를 고정하 다. 이때 상부구

조계는일시적으로경계조건의변화가일어나게되

므로 임시받침은 슬라이딩 패드에 의해 가동이 가

능하도록관리하는것이매우중요하다.

[그림 32] 캔틸레버 끝단의 온도단차

[그림 33] 해석결과 온도 변위 [그림 34] End segment leveling Beam

○일교차온도(TU+) : 32°C- 22°C = 10°C

○상하면온도차(TG+) : 39 - 26 = 13°C

where -거더태양직사부분측정온도: 39°C

-거더그늘부분의측정온도: 26°C




3.5 외부긴장재(External tendon)의시공

전체 상부거더를 연속화하기 위해 거더 내부에

HDPE pipe를 설치한 후 외부긴장재를 시공하

다. 외부긴장재는 모든 스판에 15.2mm 강연선을

37가닥씩삽입하여6열씩긴장한다.

또한, 주행차량에의해교량이진동될때공진에

의해 외부강연선의 그라우팅 파괴 및 피로현상을

유발할 수 있으므로 진동방지공을 설치하 다. 진

동방지공은교량의고유진동수와외부긴장재의진

동수를비교한후, 두진동수차이가5% 이내인모

드가발생하지않도록최소5.7m에서최대12m 간

격으로설치하 다.

3.6 교면 포장

교면포장은교량바닥판을표면절삭을통해이물

질과레이턴스등을깨끗이제거한후라텍스혼합

개질콘크리트(Latex Modified Concrete, LMC)

를적용하여포설하 다. 이공법은초기투자비는

고가이나별도의방수처리공정이불필요하며, 아스

콘포장에비해내구성수명이길어유지관리비용

이절감된다. 한편, 포장두께는5cm를표준으로하

되, 가설완료된성과와공용중의사용성측면, 그리

고향후시간의존적추가변위등을종합적으로고

려하여분석한후최적두께를선정포설하 다.

[그림 35] External tendon을 통한 전체 연속화 시공 전경

(a) 교면처리 작업(절삭/숏 블라스팅/물청소)

[그림 36] 교면포장 시공 전경

(b) LMC 교면포장

HDPE pipe 연결 HDPE pipe 설치 Ext-Strand 삽입 강연선 긴장

정착구 마감 그라우팅 진동방지공 시공완료



80_제16호

4. 결론

본문에서는 프리캐스트 캔틸레버 공법을 적용

한 인천대교 접속교에 대한 감리업무를 수행하는

과정에서 각종 기술 검토를 수행하면서 중점적으

로 관리한 주요 공종들에 대하여 설명하 다. 그

리고시공사와감리단이각자수행한기술검토자

료를서로비교검증하면서함께원활하게소통하

던 결과로, 공사 초기에 가졌던 여러 가지 우려

와 부담들이 크게 해소될 수 있었다고 본다. 이와

같은 시공엔지니어링 활동은 상호 보완적인 역할

로 이어져 안전성과 품질을 확보하면서도 동시에

원활한 공정을 진행하는데 크게 기여하 다고 믿

어의심치않는다.

지면의한계로인해관련된정보들을자세히다

루지는못하 으나, 이러한공법을적용하는교량

들은시공진행중의엔지니어링활동이보다절실

히요구된다는것을알수있을것이다. 향후유사

공법의교량시공관리업무에본고에서다룬내용

들이좋은참고가되었으면한다.

끝으로, 시공난이도가높고해상작업의어려운

여건임에도 불구하고 단 한건의 안전사고도 없이

본 교량이 성공리에 완료될 수 있었던 것은 불철

주야 땀 흘리는 수고를 아끼지 않았던 수많은 공

사참여자들 덕분이었다. 이에 본 지면을 빌어 깊

이감사드린다. 그리고필자에게특별히구조해석

프로그램을지원해주신Midas IT사에도깊이감

사드린다.

[그림 37] 인천대교 접속교(PFCM) 시공 전경


Documents

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