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⊙ 유신기술회보 _ 인천대교

40_제16호

This paper presents the construction details of small block stiffening girder erection by the

cantilever method and stayed-cable installation by using NPWS among many of the cable-stayed

bridge constructions for the Incheon Bridge. The cable-stayed bridge with more than 500m length of

the center span is considered as the super-long-span bridge, and this kind of long span bridge

requires the accurate design verification and precise construction management. Since a small design

or construction error might bring terrible results, the construction analysis is highly required for the

geometry control of the CSB girders and cables and it shall be managed well to achieve the results on

the basis of the analysis. Accordingly, this paper is to present the important work flow and

considerations for precise work in the CSB girder erection and the cable installation with hopes that it

could contribute to the construction management process of the future similar bridge project.

인천대교사장교보강형및케이블가설Erection of Girders and Stay Cables for Incheon Bridge

조 용 민1) 강 병 섭2) 박 성 갑3)

1. 서 론

2. 사장교 보강형과 케이블의 개요

3. 사장교 보강형 및 케이블 가설

4. 사장교 케이블의 시험

5. 결 론

손 유 석4)

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

3) 감리본부 이사·토목시공기술사([email protected])4) 삼성건설 차장·토목시공기술사([email protected])

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인천대교 사장교 보강형 및 케이블 가설

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1. 서론(Introduction)

사장교의주탑과중간교각, 단부교각이완공되면

상부공을가설하는데, 이때상부구조물로는차량을

통행시킬 수 있는 보강형과 보강형을 지지하는 케

이블이 있으며 보강형과 케이블이 시공 완료되면

포장을 하고 교량 부속시설(신축이음장치, 케이블

댐퍼 및 버퍼, 카운터웨이트, 타이다운 케이블, 윈

드슈, 가로등, 계측장비등)을시공함으로써완료된

다. 이들상부공가설중본고에서는보강형과케이

블가설에대해기술하고자한다. 보강형은강재로

제작되었으며, 케이블 형식은 NPWS를 선정하여

제작, 가설하 다. 케이블은 신일본제철의 중국공

장에서 제작되어 현장으로 반입되었다. 케이블의

가설은 순수 국내기술로 시공되었으며 가설 시 필

요한형상관리또한시공사의축적된Know-How

를바탕으로성공적으로시공되었다.

본고에서는이러한국내최장경간장사장교의가

설사례를 통해 얻은 기술력을 바탕으로 향후 초장

대 교량의 시공에 도움이 되고자 시공방법을 소개

하고자한다.

2. 사장교보강형과케이블의개요

2.1 보강형의 제원

사장교 상부 보강형은 강재로

제작되었으며, 총길이는 1,480m,

교량폭은 33.4m이고, 대블럭 보

강형 8개(730.6m)와 소블럭 보강

형 51개(747.3m)로 구성되어 있다. 강교제작은 한

국의 한진중공업(서측 대블럭 4개, 중앙경간 소블

럭51개)과중국의ZPMC(동측대블럭4개)에서수

행하 다. 이때 대블럭 보강형은 해상의 3,000톤

해상크레인을이용하여가설되며, 소블럭보강형은

교면상의300톤데릭크레인을이용하여가설된다.

동서측 각 4개씩 제작된 대블럭 보강형은 주탑과

중간교각사이에가벤트를2개소설치하여주탑에

서 중간교각, 단부교각 쪽으로 순차적으로 가설되

며, 대블럭보강형가설이끝난후, 소블럭보강형

은동서측의중앙경간소블럭25개와키세그먼트1

개를포함하여주탑에서중앙경간쪽으로순서대로

가설하 다. 이때 소블럭 보강형의 가설은 케이블

가설과 동시에 이루어졌으며 보강형 접합 후 케이

블정착및긴장순으로진행되었다.

보강형의 전체적인 현황은 [그림 1]과 같으며 단

부교각(W3, E3)에서 주탑(W1, E1)까지의 보강형

은대블럭으로가설하고중앙경간은소블럭보강형

을이용하여캔틸레버방식으로가설하 으며키세

그먼트를이용하여폐합하 다.

보강형의단면은[그림2]에보는바와같으며왕

복 6차로로 구성되어 있다. 교량의 종단경사는 ±

3.0%, 횡단경사는 ±2.0%이다. 보강형의 높이는

종방향 3.0m 등단면으로 되어 있으며, 횡방향 유

[그림 1] 사장교 보강형 개요

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42_제16호

선형 단면을 채택하고 Fairing을

설치하여 바람에 의한 동특성 응

답에유리하도록설계되어있다.

2.2 케이블의 형식 및 특징

설 치 수 량 은 중 앙 경 간

2@(26+26)=104EA, 측경간 동

서측 2@(26+26)=104EA이며,

설치수량 및 간격은 [그림 3]과 같

다.

케이블의주요특징으로는시공

성, 풍하중저감및부식방지를고

려하여NPWS 케이블을채택하

고, 풍우진동 방지를 위해 딤플가

공 처리된 인덴트 케이블을 적용하 으며, 케이블

의부식방지를위해EPDM커버를설치하 다.

인천대교의 사장교는 중앙경간장이 800m로 길

기 때문에 케이블에 작용하는 풍하중의 향이 크

다. 그렇기때문에가설공법에따라각기장단점이

있지만, 케이블 형식으로서 투 면적이 작은 프리

패브(PWS) 케이블로설계되었다. 케이블제진대책

으로0.5%의감쇠상수를확보할수있도록감쇠장

치를 배치했다. 케이블에서 고려하는 진동은 풍우

진동과와류진동이다. 와류진동에대해서는풍우진

동을 일으키지 않는 감쇠를 확보하게 되면 진동이

발생하지않으므로풍우진동을최대한억제하기위

해케이블표면을딤플형식으로가공하고진동에대

비해 케이블 정착부에 추가감쇠장치를 병용했다.

감쇠장치로는보강형측케이블정착점에마찰댐퍼

를설치하고주탑부에는버퍼를시공하여케이블의

진동을억제하 다.

인천대교는최장케이블이약420m로상당히길

므로정착강관죔쇠부에감쇠장치를삽입하는형식

으로는 목표로 하는 감쇠값을 얻기가 곤란하여 외

부장착형식을 적용했다. 또한 상단의 긴 케이블은

케이블 새그, 각 꺾임으로 인한 변형이 크므로 각

꺾임완충장치를사용하여정착강관에케이블이접

촉하지않도록하 다.

주경간 케이블의 주요제원으로, Ø7mm 아연도

[그림 2] 사장교 보강형 단면상세

[그림 3] 사장교 케이블 설치수량 및 간격

[그림 4] 사장교 케이블 단면(최소, 최대직경)

Ø7x109(C24~C28) Ø7x301(C50~C52)

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금 강선을 109∼301개 사용하여 Ø97mm∼Ø

153mm의 케이블 외경을 가지며 케이블 길이는

L=111.7m∼420.5m(C52 케이블41ton), 최대케이

블새그량은4.2m (L/100)이고케이블물성치는강

도fs=1,770MPa, 탄성계수E=1.95E+5MPa 이다.

3. 사장교보강형및케이블가설

3.1 보강형 가설

보강형 가설을 위한 주요장비로는 데릭크레인

(300톤) 2대를 동서측 중앙경간에 설치하 고, 중

앙경간케이블인입용작업차2대를설치하여소블

럭 보강형 인양 후 연결작업을 위한 작업발판으로

사용하 다. 또한 도장작업용 유지관리점검차 2대

를 중앙경간 쪽에 설치하여 강교도장을 실시하

다. 여기서중앙경간케이블인입용작업차는시공

완료 후 해체되었으며, 도장작업용 작업차는 교량

완공후사용될유지관리점검차5대중2대를시공

을위해사전투입하 다. 상판인양에사용한데릭

크레인은 규정하중 300t, 양중고 83m의 능력을

가지며, 소블럭보강형접합을위한접합면맞춤작

업이가능한구조로되어있다.

데릭크레인의이동은선로방식으로하고선로상

판레일과상판본체, 데릭크레인본체와선로상판레

일의 고정은 모두 핀 형식의 고정방식으로 이루어

졌다. 선로상판레일의고정용으로는별도의Lug를

제작하여 이를 이용하는 것으로 계획하 다. 가설

상판인양시에발생하는부반력은선로상판레일을

명 칭 설 치 장 소수량

데릭크레인

주경간 케이블인입용 작업차

기설거더 상단 선단부(선로 상판 레일 포함)

2

-

-

-

-

2 기설거더 하면 선단부

사 용 목 적구 분

상 판 인 양

양 묘 선

정 점 계 류

작업발판 및상판하부 방호

주 예 선

보조예선

대 선

·소블럭 가설·용접작업시에서의 가설블럭 지지보조

·소블럭 가설용 발판 및 방호·케이블 가설용 발판 및 방호·점검차레일 현장설치부 가설용 발판및 방호

·대선의 교축직각방향위치조정·앵커설치, 철거

·대선의 교축직각방향 및 교축방향위치조정

·대선의 교축방향 위치조정

·가설블럭운송

[표 1] 주요 가설장비 및 설비

[그림 5] Derrick Crane

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44_제16호

사이에두고상판본체에전달되는구조로계획되었

다.

주경간 케이블 인입용 작업차, 도장작업용 유지

관리 점검차는 모두 강상판 본체의 부속물인 점검

차 레일을 이용하여 거더 하면을 주행하며 주행방

법은전동트롤리를이용한자가주행식을채택하 다.

소블럭보강형의가설은상판직하인양가설공법

을적용하 으며, 가설순서는다음과같다.

①상판블럭을탑재한대선을예인선으로예항하

고, 가설지점직하에정점계류한다.

② 대선의 계류작업이 완료되면 데릭크레인의

Lifting Device를 감아내린 후 대선위치를 미세조

정하고, 대선의 동요가 없는 단계에서 Lifting

Device를 장착한다. 이때 소블럭은 4점 인양으로

하고, 1훅당2점으로계획하 다. 또한데릭크레인

의훅에서Lifting Device를사이에두고설치한인

양도구가 가설상판의 상면에서 약 1m정도 위치가

[그림 6] 주경간 케이블 인입용 작업차 설치

SPEC′구분 비 고설 계 사 양설 계 기 준구 분

제 원

최대인양 하중 Seg 최대인양하중 15% 가산 only Seg 중량345ton

15,000㎜ 기준 전방반력점(Ra)에서 12,550㎜

83M 기준(40분 소요) 가변가능약 0 - 2m/min

83M

건설기계 관리법 기준 가변가능약 0 - 1m/min

전후/좌우방향 Stroke 전후 ±750㎜, 좌우 ±200㎜

인양 SEG 구배조정, 가설캠버 기준 5%

18 m/sec

15 m/sec

45 m/sec 대기상태풍하중 45m/sec 적용

Segment 길이

인양 속도

인양 높이

이동 속도

Trolley

수평이동장치

작업시

D/C 이동시

태풍시

작 업풍 속

[표 2] 데릭크레인 제원 및 인양능력

(1) 보강형 운반 및 접안 (2) Lifting Beam 체결

[그림 7] 소블럭 보강형 인양

(3) 소블럭 인양 개시 (4) 소블럭 보강형 인양

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⑥ 연결부의 접합면을 맞추고 접합을 실시한다.

인천대교의소블럭보강형간이음구조는강상판과

훼어링은 현장용접, 그 외는 고장력 볼트이음으로

되어있다.

되었을때감아내리기를정지하고, 계류위치를미

세조정하고, 대선이 거의 정지상태임을 확인한 단

계에서인양도구를장착했다.

③ 인양장비 장착완료 후, 데릭크레인에 단계적

으로 부하를 주어(약 20%정도의 부하) Lifting

Device의장착상태및정점계류위치를점검한다.

④ Lashing Divice를 조금씩 느슨하게 하면서

훅을감아올려인양한다. 1~2m 정도감아올린시

점에서 일단정지하고 Lifting Device 및 상판 밑

상태를점검한다.

⑤이상이없음을확인한후상판소블럭을가설

위치까지감아올린다. 가설위치까지가설블럭을감

아올린단계에서데릭크레인의감아올리기와내리

기로기설상판위위치를조정하고, 체인블럭등으

로접합가능한위치까지조정한다. 이때인양소요

시간은대략30~50분정도가소요되었음.

(5) 30~50cm 이격인양 (6) 간격조정 및 단차조정

[그림 9] 소블럭 보강형 임시접합

(7) Drift Pin 및 가볼트 체결 (8) Drift Pin 조정

[그림 8] 소블럭 보강형 연결 작업도

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⑦소블럭보강형접합시, 보강형의종단선형및

평면선형관리를위한형상관리절차에따라접합이

이루어져야 하며, 접합 전후의 보강형간 용접수축

량과결합각을확인한다. 소블럭가설시Matching

Piece의상대위치는보강형의공장가조립시용접

수축량(약 2mm)을 고려하여 결정되었다. 초기 캔

틸레버 가설시에는 용접 전후의 용접수축량 및 이

에따른보강형끝단부의위치변화 향에대한평

가가중요하다.

따라서 아래와 같이 기 설치된 이전 세그먼트와

연결 되어지는 세그먼트의 레벨에 대한 측량을 수

행하여다음소블럭가설에반 하 다. 이때측정

항목은용접수축량, 용접전Deck Level (A', B',

C') & Angle, 용접후Deck Level (A', B' ,C')

& Angle, Deck Alignment (A' ,B' ,C') 등이

며, 용접전후의용접수축량, Deck의각변화를기

준으로Kink및다음세그먼트의조정량을결정하

다.

데릭크레인을이용한소블럭가설시에는외측웨

브 및 내측웨브에 가볼트와 본볼트를, 하부플랜지

에 본볼트를 체결하여 안정성을 확보하고 크레인

운전자의이탈이가능한상태가되도록했다. 추후

강상판 용접을 실시하여 용접완료 후 가볼트를 해

체하고본볼트를사용하여체결했다.

(13) Alignment 조정 (14) 열 향 신축량 체크

[그림 10] 소블럭 보강형 연결 시공전경

(15) 용접부 예열 및 SAW (16) MT, UT. RT 실시

(9) 본볼트 체결 (10) 1차, 2차 볼트체결 (11) 육안검사 및 토크검사 (12) Root Gap 확인

[그림 11] 소블럭 가설시 형상관리를 위한 관리절점

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3.2 케이블 가설

케이블가설은장기간에걸쳐반복적으로진행되

는작업으로적정공기와시공품질을위해작업조건

과 현장여건을 고려하여 최적의 장비를 선정하여

배치하 다.

해상 바지선으로 운반된 케이블의 교상 인양은

케이블의 최대중량, 소요작업반경, 인양고를 감안

하여크레인을단부교각근처에고정, 설치하여인

양하 으며, 작업 시 최대하중과 작업반경을 고려

하여 250톤 유압크레인을 선정하 다. 케이블 거

치, 인입작업을위해160톤유압크레인2대를배치

하고, 자재운반, 보조작업 등과 같이 비교적 작은

하중의 소작업을 수행하는 45톤 크레인을 측경간

과중앙경간에각각 1대씩배치했다. 케이블인출,

전개 및 인입작업을 위하여 케이블 길이와 정착위

치를고려하여Unreeler와윈치를선정하고가설

작업진행에따라위치를변경하여배치했다. 또한

케이블장력도입은가설중케이블최대장력, 케이

블 길이 등을 고려하여 Center Hole Jack과

Wire Clamp Jack을설치하고케이블가설진행에

따라이동, 설치하 다. 이러한일련의장비운 계

획은 장비운용 및 시공 시뮬레이션을 통해 확실한

검증후계획되었으며시공전문제점분석및개선

사항확립을통해현장에서조정되고수정되었다.

케이블가설을위한가설설비계획으로는먼저주

탑에외면비계를설치하여주탑측케이블인입작업

을 준비했으며 측경간 보강형측 케이블 작업을 위

해 케이블용 작업발판을 설치하고 케이블 가설에

따라160톤크레인으로이동시켰다. 중앙경간은소

블럭 접합 시 작업발판으로 사용한 가설용 케이블

작업차를 전진시켜 작업에 이용하 으며, 발전기,

유압펌프등기타설비들을교상에배치하 다.

케이블 가설을 위해서는 먼저 주탑과 보강형이

[그림 12] 케이블 가설을 위한 장비운용 및 시공 시뮬레이션

(3) 케이블 전개 (4) 케이블 주탑측 인입 (5) 케이블 보강형측 인입

(1) 케이블릴 인양 (2) 케이블 운반 및 운반된 케이블릴 설치

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48_제16호

가설되어야하며, 정 한관리를통해케이블가설

시케이블의장력, 보강형의처짐이허용오차이내

로들어올수있도록주탑의수직도및보강형의처

짐을관리해야한다. 또한케이블가설전에주탑의

수직도를 측량 및 GPS를 이용해 측정하여 Raw

Data를확보하고있어야하며대블럭가설이후의

보강형 처짐관리도 또한 사전에 구축해 놓아야 한

다. 이를이용하여형상관리와관련한케이블가설

이올바르게이루어질수있도록하 다.

① 데릭크레인, 주탑 외면비계 및 보강형작

업차 설치

주탑과대블럭보강형가설이끝나면데릭크레인

을 작업장에서 조립 후 해상크레인을 이용하여 기

가설된 대블럭 보강형 위에 인양하여 설치하고 주

탑에는 외면비계를, 보강형에는 케이블 작업차를

각각설치한다.

장비 및 설비 비 고설치위치 수 량용 도

케이블가설주장비

250톤 Hydraulic Crane 바지의 케이블릴 인양 자체중량 200톤D8 ~ D11 1대

160톤 Hydraulic Crane 케이블 야적 또는 이동 자체중량 121톤교상이동 2대

45톤 Hydraulic Crane 케이블 소켓인출 자체중량 42톤교상이동 2대

50톤 Low bed trailer 케이블릴의 교상 운반 릴최대중량 45.1톤교상이동 1대

Winch 케이블 전개 작업용량 5톤교상이동 3대

Unreeler 케이블 전개 릴최대중량 45.1톤교상이동 2대

타워크레인 주탑측 케이블소켓 인양 인양능력 20톤주 탑 1대

Barge 케이블 해상운반 해 상 1대

주탑외면비계 주탑측 케이블소켓 인입 주탑외면 1set

주경간 케이블 작업차(이동방호공)

중앙경간 보강형측소켓인입용 작업발판

자체중량 90톤중앙경간 1조

주경간 점검차 중앙경간 접합부 도장 자체중량 29톤중앙경간 1조

측경간 케이블 작업대측경간 보강형측

소켓인입용 작업발판자체중량 93톤측경간 1조

공통장비

[표 3] 주경간 케이블 가설장비 및 설비

※상기수량은W1측, E1측각각의소요량을표기

(1) 데릭크레인 인양 및 설치 (2) 주탑 외면비계 설치

[그림 13] 케이블 가설을 위한 설비

(3) 중앙경간 작업차 설치 (4) 측경간 작업차 설치

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④ 케이블 전개 및 주탑측 인입

케이블전개시에케이블은윈치에의해Pulling

만 가능하고 Pushing은 되질 않으므로 안전사고

및케이블손상에주의해야한다. 이를방지하기위

해Un-Reeler에는Break System을설치했으며

신호수의 원활한 소통에 의해 조절 가능토록 하

다. Cable Cart, Socket Cart, Winch Wire설치

후, Winch를 이용하여 케이블 전개를 시작한다.

Cable Cart는케이블이손상되지않도록전개되는

동안10m마다1개씩계속배치한다. 필요하다면더

가까이배치할수도있다. 윈치에의해전개되는케

이블이 방향을 잡을 수 있도록 관리하며 신호수를

배치해안전사고에대비했으며윈치를이용해필요

한위치까지케이블을전개한다.

전개완료후, 케이블을주탑에인입하기위해인

양한다. 이때타워크레인인양능력(Max 20ton)과

② 케이블 제작 및 운반

케이블은 Nippon Steel(신일본제철 주식회사)

의중국공장에서제작하여선박으로운송되며현장

으로 반입된 케이블의 검사가 끝나면 Barge를 이

용하여제작장에서현장까지운반된다.

③케이블인양, 언릴러및전개를위한부속시설설치

현장까지운반된케이블릴은교상의크레인을이

용하여상판위로인양되며Un-Reeler 위치까지운

반되어설치된다. Un-Reeler에케이블릴을설치

한후, 케이블전개와케이블보호를위해부속시설

들을설치한다. 케이블보호용장치로는, 케이블릴

에서케이블을분리해낼때손상방지를위한Un-

Reeling Roller, 케이블소켓을안전하게이동시키

기위한Socket Cart, 전개시케이블손상방지를

위한Cable Cart가있다. 또한케이블을전개하기

위한장치로윈치와윈치와이어를설치했다. 인양

용설비로는케이블에Cable Clamp를설치하 다.

(5) NPWS Cable 제작, 검수 (6) Cabel 제작장 반입

[그림 14] 케이블 제작 및 운반

(7) 케이블 현장 운반 (8) 케이블 교상 운반

(9) 케이블 인양 및 야적 (10) Cable Reel 설치

[그림 15] 케이블 인양, 언릴러 및 전개용 부속시설 설치

(11) Un-Reeling Roller 설치 (12) Cable & Socket Cart

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50_제16호

작업가능 최대풍속(17m/sec)을 고려해야 하며, 케

이블 최대꺾임이 케이블 직경의 30배이상이 되도

록주의하여야한다. 주탑에케이블보호공을설치

하고강각의케이블강관에소켓을인입하여정착

시킨다. 주탑에케이블인입시발생할수있는케

이블 훼손방지를 위해 고무패드를 설치하고 주탑

내부에는 소켓 인양용 와이어와 윈치, 체인블럭을

설치하여 케이블 소켓 Centering을 위한 준비를

한다. 주탑외부에도타워크레인으로인양된케이

블을 Socketing하기 위한 체인블록을 설치한다.

케이블피복을제거하고보조클램프를탈거한후

케이블소켓에주탑내의윈치와이어를연결하여

케이블을 인입한다. 소켓 크기별로 지압판에 정위

치 마킹을 한 후, 소켓 정위치 가이드를 이용하여

지압판과 소켓위치를 조정하고 소켓 정위치 완료

후지압판볼트를고정했다.

(13) 케이블 전개 (14) 케이블 인양

[그림 16] 케이블 및 주탑측 인입

(15) 주탑측 케이블 소켓 인입 (16) 주탑내부소켓정위치조정

(17) 긴장장비 Adapter 설치 (18) Ram Chair, Center Hole Jack 조립

[그림 17] 보강형측 케이블 인입을 위한 가설비 설치

(19) Ram Chair 인양 (20) Center Hole Jack 설치

⑤ 보강형측 케이블 인입을 위한 설비 가설

보강형측케이블정착강관에케이블을인입하고

긴장하기 위해서는 Center Hole Jack을 설치해

야 하며 Jack에 장력을 도입하기 위해 반력대인

Ram Chair를 일체형으로 제작하여 설치하 다.

또한 보강형 하단부 케이블 소켓 강관에는

Adapter를 설치하여 Ram Chair와 결속되도록

하 으며, Cable Sag를 고려한 Tension Rod의

기울어짐 때문에 Tapered Adapter를 사용하

다. Ram Chair 및 Center Hole Jack을보강형

하단부에설치하기위하여인양용작업대를제작하

여사용하 다.

⑥ 보강형측 케이블 인입

Center Hole Jack이설치되면, 케이블을보강

형의케이블강관을관통해Jack까지인입하기위

해 케이블 끝단 소켓에 긴 강봉(Tension Rod)을

연결한다. 이때케이블소켓에Tension Rod를연

결하기 위한 부싱을 먼저 설치하고 Tension Rod

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⑦ 케이블 장력도입을 위한 설비가설

주탑과보강형에케이블인입이완료되면케이블

에장력을도입하고, 장력도입에따른보강형및주

탑의 처짐을 확인하여 장력을 조정하는 과정을 반

복하여매케이블마다실시한다. 이를통해계획했

던장력과선형을고려한형상관리를수행한다. 장

력도입은주탑을기준으로좌우측의케이블을동시

에긴장하도록계획하 으며현장에서는2개의케

이블씩 긴장하여 장력을 도입하 다. 이를 위해

Jacking System용 Control Box를상판에설치

하 으며Center Hole Jack에연결된유압호스를

이용하여 압력이 일정하게 도입되도록 하 다.

Center Hole Jack에는Jacking Force를측정하

기위한디지털유압게이지를설치하고, 일정변위

에 해당하는 유압을 일정 간격으로 측정하여 필요

로하는유압이도입되도록하 다. 또한긴장력이

를연결한다. Tension Rod가연결된케이블을인

양하여정착강관에주의하여삽입한다. 정착강관에

인입할때정착강관의플랜지및강관내부가손상되

지않도록보호조치후시공한다. 정착강관과Ram

Chair를 관통하여 Tension Rod를 삽입하고

Center Hole Jack에물린다. 이후Jack의Gear

와Stroke를이용해케이블을당겨계획한위치까

지 인입한다. 완료되면 지압판(Bearing Plate)을

설치하기위한Adapter를설치하고지압판을설치

한다. 지압판이설치되면Adapter를해체한다.

(21) 소켓부 부싱 연결 (22) Tension Rod 연결

[그림 18] 보강형측 케이블 인입

(23) Tension Rod 인양 (24) Tension Rod 인입

(25) 케이블 인입 완료 (26) Bearing Plate Adapter 설치 (27) Bearing Plate 설치

(28) Jacking System Control Center 설치 (29) 디지털 유압게이지 설치

[그림 19] 케이블 장력도입을 위한 설비 가설

(30) 케이블에 가속도계 설치 (31) 진동법측정을위한계측장비설치

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52_제16호

도입되는케이블에는가속도계를설치하여긴장완

료 후의 장력을 측정하 으며 이 값을 Jacking

Force와비교하여참조할수있도록하 다. 그리

고케이블에설치된가속도계의신호를받을수있

는 계측장비를 설치하고, 계산된 장력측정결과를

송신할수있는장비를연결하 다.

⑧ 케이블 장력도입 및 케이블 장력 보정을

위한 형상관리

주간에는설계심량을삽입할정도만장력을도입

한다. 제작오차 및 시공오차가 없다면 설계심량의

설치만으로 장력도입은 완료되나, 각종 오차로 인

해 계획했던 장력값은 예상했던 값과 차이가 발생

하며 이를 보정 혹은 조정하기 위해 형상관리절차

를수행한다. 이를위해주간에는설계심량을삽입

하여야간에있을각종계측과측량에대비한다. 먼

저 설계심량(150~260mm)을 넣을 공간을 확보하

기위해Center Hole Jack을이용하여케이블에

장력을도입하고설계심량을삽입한다. 설계심량의

삽입으로인해케이블에는설계시계산된초기장력

(201~488ton)이도입된다. 온도변화가가장적은

야간에, 케이블장력과주탑및보강형의변위를계

측과측량을통해실측한다. 이때장력은2가지방

법으로 측정하여 비교하 으며, 첫 번째 방법은

Jack 긴장력도입시의장력을측정하는방법이고,

두 번째는 장력도입 후 케이블에 가속도계를 부착

하여 진동법을 이용해 장력을 측정하는 방법이다.

또한 보강형과 주탑의 변위측정은 주탑 상단에 기

설치된 Target Prism과 주탑 기저부에 기설치된

측량좌대를 이용하 다. 케이블 가설시 측량해야

할관리절점은[그림20]과같으며형상관리를위한

측정항목으로는보강형과케이블의온도계측, 장비

및가설하중위치및중량확인, Deck Level (중앙

경간& 측경간A', B', C'), 주탑탑정부수평변위, 케

이블장력계측(Cn, Cn-1), 벤트(B1, B2)반력측정

등이다.

측정된 장력값과 주탑 및 보강형의 변위량은 형

상관리팀에 실시간으로 전달되고 전달된 Raw

Data를 가공하여 필요한 장력과 처짐량을 산출하

(32) 장력도입(주간) (33) 설계심량 삽입(주간)

[그림 21] 케이블 장력도입 및 장력측정

(34) Jacking Force 측정 (35) 진동법에 의한 장력측정

[그림 20] 케이블 가설시 형상관리를 위한 관리절점

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며이를이용하여오차량을산출한다. 이오차량이

추가삽입심량을결정하며이렇게결정된삽입심량

을현장에통보한다. 이때온도계측, 장비와가설하

중의위치및중량에따라이론적인Target Level,

설계심량및케이블장력이다시계산되며, 이값과

실측치간의 오차를 보정하 다. 오차보정은 기 설

치된 케이블에 대해서는 작업차의 이동문제 등 현

장 공정상 문제가 발생하므로 조정하지 않고 설치

되는케이블(Cn)에대해서만설계심량을조정함으

로써 이루어진다. 케이블의 설계심량 조정방법은

다음의최적화문제를푸는방식으로계산하 다

- ncons : 현재설치된케이블이연결된제어절

점의수

: 측정된 j번째제어절점의변위와목

표형상에서j번째제어절점변위

- nc : 현재시공단계에서설치된케이블의수

: 각각e번째케이블의

초기길이, 현시공상태의길이, 초기길이의하한치,

초기길이의상한치

: 최적화목적계수및i번째케이블의

가중치

현장에서는추가심량을삽입하고장력과보강형

및주탑의변위를다시확인하는작업을수행한다.

이렇게 수정된 장력값과 초기의 장력값을 비교하

고, 계획된장력값에도달했는지여부를확인한다.

또한 주탑과 보강형의 변위가 각 단계별 처짐형상

과 일치하는지 확인하고 이에 따른 향후 조치계획[그림 22] 목표형상 및 실제시공형상

j( L ) eo L eo u( L ) e

o

- u , uc ~j j

(u , u )c ~j j

≤ ≤

( L - L ) eo

eo

22Μin =Π -

L eoΣj =1

ncons

21

+ Σe =1

nc

2αt βi

(36) 주탑, 보강형 변위측량 (37) 보정 심량을 결정

[그림 23] 케이블 장력 보정을 위한 형상관리

(38) 심량 조정 (39) 장력측정및측량실시

(40) 장력 및 측량결과 확인 (41) 장력도입장치 해체 (42) 케이블 가설 완료

subject to

- L ,eo L ,eo j( L ) ,eo u( L ) e

o

- α,t β,i

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54_제16호

을수립한다. 보강형및주탑의변위가관리목표치

내에들어올때까지위의조정과정을반복한후, 최

종심량보정이끝나면보강형과주탑에대한전반적

인 선형측량을 수행하 다. 최종 측정항목으로는,

Deck Level(중앙경간& 측경간A', B', C'), 30m 간

격의보강형변위(캔틸레버길이가길어질경우, 측

량 소요시간 및 교량의 변위 프로파일을 고려하여

측점간격을적절히조절하 다.), 주탑탑정부수평

변위, 보강형과주탑의온도등이다.

3.3 소블럭 보강형 폐합

중앙경간 Key Segment의 폐합작업은 다음과

같은순서로진행되었다.

- 중앙경간의 공간을 확보하기 위해 주탑(W1,

E1)에서유압잭으로상부Set-Back을실시한다.

- Key Segment를 동측 데릭크레인으로 인양

한후, 서측이음부를접합한다.

- Key Segment가 동측에 기설치된 상부거더

와거의같은높이로인양되면, 45t 크레인으로폐

합거더위에Setting Beam을설치하고데릭크레

인의 인양도구를 떼어내어 Key Segment의

Setting Beam을동측상부거더에안착시킨다.

- Set-Back을위해실시한유압잭의힘을푼다.

- Key Segment의동측이음부를접합한다. 이

때양측단면의Level을맞추기위해상부장비하

중을이동하여조정한다.

[그림 24] 소블럭 보강형 폐합순서

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② Key Segment의 인양

중앙경간공간확보를위한Set-Back작업이완

료되면 동측 데릭크레인을 이용하여 Key

Segment를 인양한다. Key Segment 인양시 간

섭을고려하여기설치된케이블의Shim Plate를

제거했으며제거한Shim Plate는 Key Segment

폐합후재설치했다. 이때케이블소켓부에접촉방

지용 고무커버를 설치하고 강박스 하부 통과여부

① Set-Back

중앙경간의 소블럭 보강형 및 케이블 가설완료

후, 폐합거더의가설에앞서가설작업에필요한유

간을확보하기위해상판의셋백을실시했다. 셋백

을 위해 주탑(W1, E1)에 연직잭(100ton), 수평잭

(300ton)을받침당2개를, 미끄럼받침을2개씩설

치했다. 연직잭을 사용하여 상부를 미끄럼받침에

올린후, Center Hole Jack을이용하여셋백을실

시한다. 이때 단부교각, 중간교각, 주탑의 순서로

셋백을 순차적으로 실시했으며, 주탑의 수평잭은

보조적으로 사용하 다. 셋백량은 상판 선단에서

유간100㎜를확보하여폐합거더의인양에따른상

판의 변형, 온도상승에 따른 상판의 늘어남, 셋백

반력에의한수평보의변형, 측경간교각위의내진

고정용 고무슈 반력 등을 고려하여 잭 위치에서의

이동량과잭반력을산정하여관리하면서실시하

다. 가설시상판선단에서유간100㎜를확보하기

위한 셋백량은 347㎜, 셋백 반력은 Jack당

95.6ton으로산정되었다. 셋백시, 주탑에설치된

임시윈드슈의쐐기용각목을분리하여이동시발

생할수있는주탑의손상을방지케했으며셋백용

잭을위해압력장치및디지털압력계를설치하고,

동절기유압유를사용하여셋백전30분동안예열

조치를시행하 다.

폐합거더 가설 후에는 셋백을 해제하 는데, 일

반적으로는중앙경간과측경간의케이블장력의수

평분력의 차로 인한 폐합시 역방향력이 필요한 경

우가있으나, 인천대교의경우는필요하지않아별

도의Set Forward 장치는계획하지않았다.[그림 25] Set Back Device

(1) 주탑의 300톤 잭 (2) 중간교각의 수평잭

[그림 26] Set-Back Devices

(3) 주탑의 임시 윈드슈 해방 (4) 압력장치 및 유압계

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56_제16호

확인한후, Key Segment의종단및평면선형변

위량을실시간으로측량하여형상관리팀에보고하

으며평면및종단선형관리를수행했다.

③ 접합면 맞춤

Key Segment의 폐합작업을 위한 조정항목은

다음과 같이 정하고 정해진 순서대로 순차적으로

조정을진행했다.

- 교축방향간격: 셋백과해방에의해조정

- 교축심어긋남: 상판에설치된조정용Lug 및

Inner Web하단의볼트홀을이용하여조정

- 상판면의높이: 셋팅빔에설치한유압잭(120t)

에의해조정

- 조인트부에서의평면적꺾임(상판동서의유간

량의차) : 유압잭을이용

- 상판단면각도: 상부장비하중이동에의해조정

④ 연결

Key Segment의연결은일반소블럭연결방법

에 준하여 실시하 으며 서측접합을 선행하 다.

하부플랜지를볼트로 체결하고, 웨브를 Drift Pin

과가볼트로고정한후, 강상판을용접하 다. 용접

완료후남은볼트를본체결했다. Key Segment

의동측을접합하기위해, 먼저Setting Beam을

(5) Key Segment 인양 (6) Shim Plate 제거

[그림 27] Key Segment의 인양

(7) 고무커버 설치 (8) 측량 실시 및 보고

(13) 횡방향 미세조정 실시 (14) 데릭크레인 해방후 조정

[그림 28] Key Segment의 조정 및 연결

(15) 동측 연결부 연결 (16) 연결완료후 전경

(9) Key Segment의 인양완료 (10) 결합각 조정 (11) 서측 연결부 연결 (12) Setting Beam 설치

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Key Segment의 동측 연결부에 설치하고 Set-

Back Device에의한힘을풀어주면서동측보강

형에 Setting Beam을 안착시켰다. 이후 접합면

맞춤이완료되면동측데릭크레인을해방하고동측

연결부도 서측 연결부와 같은 방법으로 접합하여

폐합작업을완료하 다. 이때측량팀과형상관리팀

은 유기적으로 협조하여 실시간으로 종단선형 및

평면선형을 확인하 으며, 오차의 원인분석 및 대

책을 수립하여 최종선형의 오차를 최소화할 수 있

었다.

보강형의 폐합전과 폐합 후의 종단선형 및 평면

선형은다음그림과같았다. 이는설계치대비실측

치의 오차량이며 장비 및 가시설이 있는 상태에서

의결과값이므로최종결과와는다소간의차이가발

생할수있으나변위량의추세를알수있다. 이후

최종장력측정및변위측량후케이블장력재조정

으로 종단선형의 최종 오차량은 Center Span의

C53 케이블에서하향-78mm, 최대종단선형오

차량은 C44 케이블에서 상향 +85mm가 발생하

으며, 평면선형의 최종오차량은 Center Span

C53 케이블에서 +43mm, 최대 평면선형 오차는

C60 케이블 위치에서 +68mm 발생하 다. 이때

거더연직변위허용오차량은±200mm이며, 평면

선형허용오차규정은없다. 이값은폐합완료후

장비 및 가시설 제거 후 측량 결과이며, 포장하중

재하이전값이다.

[그림 29] 폐합 전후의 종단선형 비교

[그림 30] 폐합 전후의 평면선형 비교

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58_제16호

4. 사장교케이블의시험

본 현장의 경우, 사장교의 케이블은 New PWS

형식으로 설계되어 있으며, 공급원이 신일본제철

로, 케이블에 대한 품질확인을 위해 3개의 표준시

험체를제작하여피로, 인장및누수시험을실시하

다. 검사는공인된미국시카고에위치한건설기

술시험실(CTL, Construction Technology

Laboratory)에서수행하 다.

시험용 시편은 가장 큰 사이즈(Ø7mm×301가

닥), 평균사이즈(Ø7mm×199가닥), 가장작은사

이즈(Ø7mm×109가닥) 3개의 시험편을 제작했으

며, 40m 케이블을 제작하여 5m 길이로 절단하여

피로시험용 시편을 제작하 다. 피로시험 및 인장

시험은 PTI 권고사항, Section 4.2에 따라 실행되

었으며누수시험은Section 4.1, the PTI에따라서

실시되었다. 사장교 케이블 시험편의 규격별 적용

기준은아래[표4]와같다.

아래[표5]와같은케이블시험기준에의하여케

이블시험을검사했다.

품 질 기 준구 분

피로시험 끊어진 강선의 수량 총 강선 수량의 2% 미만

소켓 자재소켓 및 소켓조립품의 비파손

다음 중 값이 큰 것 :95% - 공칭 인장강도(Nominal tensile strength)92% - 강선의 실제인장강도에 의해 얻어진 인장강도

강선 및 부식방지제, 기타 구성요소의 상태 -

MTE(Main Tension Element)가 물들지 않았다는 것이 육안검사로 확인된다면 시험편 만족

시험편을 지속적으로 96시간 동안 빨간 염료액에 담근다.시험용액에서 꺼내어 즉시 파괴시험을 실시한다.

인장시험(피로시험 후)

육안검사(인장시험 후)

육안검사(누수시험 후)

[표 5] 케이블 시험기준

케이블 규격

Ø7mm×109가닥

Ø7mm×199가닥

Ø7mm×301가닥

○

○

○

×

○

○

○

×

×

[표 4] 케이블 규격별 적용시험

피로입력 인장시험 누수시험

① 피로시험(Fatigue Test) 결과

피로시험절차에따라응력한계200MPa(상부하

중 6,100KN, 하부하중 4,570KN)로 2백만회실시

한 결과를 확인하고, 강선파괴가 2% 내에 있는지

확인하 다. 강선파괴에 대한 확인은 피로시험 시

행시 측정모니터 화면을 통해 파괴가 없음을 확인

하 다. 또한하중및신장력관계곡선은모니터를

통해확인하 고, 시험전후의케이블소켓의아연

금속변형은육안으로확인하 는바, 이상이없었

다.

② 인장시험(Tensile Test) 결과

피로시험후시험편의품질기준은시험케이블의

실제극한파괴하중의92%와시험케이블의최소파

괴하중의95% 중에큰값으로한다. 시험케이블의

실제극한파괴하중은시험편으로사용된각각의강

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선에대해수행된인장시험결과의평균치로산정되

었다. 인장시험은 실제 극한파괴하중의 92% 이상

인 93.1%를 확인하 으며, 하중 및 인장력을 시험

모니터상의 결과로 확인하 다. 인장시험 후 시험

편을시험구조물에서제거하고케이블과앵커를해

체하여 강선의 파괴점을 조사하도록 되어 있는데

장비수급문제등으로사진으로확인하 다. 피로시

험및정적시험후모든시험의시험편을절개하여

면 히 조사하 다. 109가닥, 199가닥의 경우

PTFE관을 절개한 후 강선의 상태를 확인하 고,

109가닥의경우는강선의중앙부를절단하여내부

상태를확인하 는바, 이상이없었다.

③ 누수시험(Leak Test) 결과

피로시험 후 최소 크기의 케이블 시험편을 이용

하여 누수시험을 시행하는데 피로시험 종료 후 시

험편을시험용액에96시간지남후꺼낸시험체를

절개하여 누수여부 및 녹 발생여부를 확인하 다.

제작시넣어둔Indicator를확인한결과, 누수가확

인되어시험체를재제작하여재시험을실시하 으

며이상없음을확인하 다.

5. 결론

본문에서는먼저인천대교사장교의보강형과케

이블의 개요 및 특징에 대해 기술하고, 상부공 가

설, 케이블 가설을 위한 주요 가설장비 및 설비의

운용계획과 주요장비의 제원을 살펴보았다. 이를

바탕으로시공사에서행한시공시뮬레이션기법을

확인할수있으며, 시공전에미리시공중발생할수

있는 문제점을 파악하고 해결하는데 도움이 될 수

있었다. 또한소블럭보강형과케이블의가설에관

해 구체적으로 기술하여 각종 시공절차에 관해 논

하 다. 이과정중에필요한장력도입과정과형상

관리절차를 간단하게 기술하 다. 뿐만 아니라 중

앙경간폐합과정을살펴보고각종Device의운용에

관해살펴보았다.

지면의 한계로 인해 관련된 정보들을 자세히 다

루지는못하 으나, 본기사를통해사장교시공을

위한개략적인이해를도왔을것으로판단된다. 이

를 통해 향후 초장대교량의 시공에 조금이나마 도

움이되었으면하는바람이다.

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