OO-OO 연도교 해상교량기초 시공사례

[최현기]

1. 공사개요

(1) 공사명 : OO도 - OOO간 OO교 가설공사

(2) 공사위치 : OO에서 해로로 50KM

시점 : OO OO군 OO면

조점 : OO OO군 OO면

(3) 공사기간 : 1990. 12. 31 - 1996. 5. 8 (1556일)

(4) 시행자

발주처 : 건설부 이리지방 ○○ 관리청

설계 : ○○기술공단

감리 : ○○기술개발, ○○ENG (주)

시공자 : ○○산업(주)

(5) 공사비

- 사업비 : \ 14,033백만원 (도급액 140,000백만원)

(6) 공사목적 : OO해 특정 지역 개발계획의 일환으로 도서지역 간을 연결하는 교량 건설로 도서주민 생활환경의 향상 및 국토 전지역 균형 발전을 도모

(7) 공사규모

- 본교량 : L = 675m (B = 9.0m)

- 접속도로 : L = 1,005m (B = 8.0m)

(8) 교량 구조 형식

(8.1) 하부공

- 기초 : PRECAST CON'C 우물통 6기 (타원형)

- 교각 : 중공식 6각형 교각 6기

- 교대 : 직접 기초의 역 T형 옹벽 2기

(8.2) 상부공

- 7 경간 연속 PC BOX 상형교(75 m + 5 @ 105 m + 75 m)

- F.C.M ( Free Cantilever Method ) 공법

(9) 형하 공간 : L 80 m × H 22.0 m ( A. H. HWL로부터)

(10) 관련도면

- 평면도

- 증단면도

- 표준형단면도

1.1 주요공사물량

1.2 지역현황

2. 공법설명

2.1 교량 하부공 추진 순서

(1) 작업장조성

- 사석식 DIKE 75m×54m 조성.

- 우물통 제작시 침하및 활동에 대한 검토시행.

(2) 우물통제작

- 육상에서 1 LOT/기 X 6기로 제작.

- 우물통 규격 변경및 구조 검토시행.

- 기초 굴착과 병합하여 최종 굴착 완료 후 높이를 결정하며 벽체 연직방향 철근을 50cm정도 높게 배근.

(3) 준설 및 터파기

- 잠수부에 의한 수중 발파.

(4) 수중 LEVELING 콘크리트

- 준설 및 터파기 시공후, 실물크기와 유사한 모형 JACKET를 제작.

- 사전에 거치하여 탁도, 조류속 4 KNOT, 수심 20 M 이상의 수중에서 잠수부에 의해 수중 고르기 작업 시행.(사석 T = 30~50cm)

- 콘크리트 타설(T = 50cm)

(5) 우물통거치

- 2,000 TON FLOATING CRANE(OO호)을 사용거치(당초에 1300 TON FLOATING CRANE 사용검토)

(6) 수중콘크리트, 사석채움

- 수중 불 분리성 혼화제(SEA - BETTER) 첨가하여 수중콘크리트 타설.

(7) 우물통 기초보강 GROUTING

- 기초지반 보강 및 사석층 침하 예방을 위하여 Cement Grouting 시공.

(8) 교각공

- 중공식 육각형 6 M × 4 M

- P1, P6 : 18.7 M, P2, P5 : 19.9M, P3, P4 : 21.8M

(9) 주두부시공

- 고정단 P3, P4 : 13M (당초 7M)

- 이동단 P1, P2, P5, P6 : 13M

(10) 상부공

- F.C.M

2.1.1 하부공 SCHEDULE

2.2 우물통 제작

2.2.1 작업장 조성

2.2.1.1 원설계 제작장

(1) 원설계

본 공사의 우물통 제작과 공사용 작업(철근, 거푸집제작)을 위한 암태도 측 해안에 간조시 노출된 지반을 굴착하고, 콘크리트 옹벽을 설치한 후, 뒷채움 성토후 보조기층 30CM 포설하여, 조성토록 되어 있음.

(2) 현지여건

콘크리트 옹벽시공 위치의 현지반은 4 ~ 5° 경사되어 있고, 수심이 깊어짐에 따라 암반 위에 0.3 ~ 2.5M 정도의 연약한 이토층으로 구성되어 있으며, 또한 옹벽시공이 간조시에만 가능하여 작업능률이 저하되고 쇄석생산 및 콘크리트등 사전에 필요한 공기가 소요되어, 후속 공기상에도 문제 발생.

2.2.1.2 변경설계

(1) 변경시공

석산 발파시 발생한 암으로 사석시 제방을 바로 쌓은후 배면을 성토하여 조성하는 것으로 설계 변경.

(2) 작업장 실정보고

- 130 M × 38 M 중력시 옹벽 -〉 75 M × 54 M 사석식 DIKE

- 우물통 제작시 침하 및 활동에 대한 검토 - 기술연구소

(3) 작업기간 ′91. 4. 20 ~ ′91. 6. 15

2.2.2 우물통 제작

(1) 당초공법

교량 하부공 6기는 우물통을 육상에서 제작하여 해상 CRANE으로 운반 거치하는 공법으로, 우물통제작은 설계당시 국내 보유 해상 CRANE의 능력 (400 TON, 80 TON)에 따라 우물통 1 LOT의 길이를 5 ~ 9.5 M 로 제작(총 16 LOT)하여 2 ~ 3개의 우물통을 수중에서 연결시키는 공법설계.

(2) 변경공법

우물통을 수중에서 2 ~ 3개/기 연결 작업시의 위험요소를 제거하여 안전한 작업을 수행하고 시공의 확실성 및 품질향상을 도모하고자 수중 연결 작업이 없이 1 LOT/기씩 6기로 거치.

(3) 공법비교 (첨부참조)

(4) 우물통 규격 및 중량 (첨부 및 도면참조)

(5) 검토사항 및 유의사항

- 우물통을 인양할 해당크레인의 인양가능거리를 선정하여 우물 재적 위치를 선정한다.

- 우물통의 간격은 작업공간만 있으면 되는데 인양시 사용할 GUIDE FRAME에 걸리지 않도록 배열한다.

- 상기사항을 만족하더라도 우물통 제작위치가 사석 PYKE와 내륙측 성토부에 동시에 걸리때는 철근 콘크리트를 타설하여 부등침하를 최소화 한다.

- 우물통 제작전 치반의 상태는 정확히 수평을 유지해야한다.

- 제작중 부등침하가 발생하거나 시공오차가 있을 수 있으므로 정기적으로 연직도를 측정한다.

- 우물통 제작은 우물통 위치의 수중터파기와 병행하며 굴착 완료후 높이를 결정하여 제작완료 한다.

- 제작완료시 종방향 철근은 50cm 이상 노출시켜 마감하여 굴착 오차나 터파기부위 침하시 속채움 Con'c를 완료하고 도면에 맞게 콘크리트를 타설한다.

2.2.2.1 우물통 일반도

2.2.2.2 공법비교

2.2.2.3 우물통 규격 및 중량

2.3 준설 및 터파기

2.3.1 공사내용

우물통 기초부 굴착율 설계에 준하여 2 M3 GRAB선을 사용하여, P6의 토사 준설 후 발파를 시도 하였으나 고결된 점토 지반인 풍화토가 1.0M ~ 2.0M 가량 존재하며 발파가 되지 않아, 해상 BORING을 실시하여 지층을 확인하고, 대형 8 M3 GRAB선을 투입하여 토사 및 풍화토를 준설후 풍화암 및 연암층은 수중 발파후 준설함.

2.3.2 투입장비

(1) 1차 투입 (′91. 10. 6)

(2) 2차 투입 (′91. 12. 3)

2.3.3 8 M3 GRAB선 제원

- (L) 36.0 M X (B) 16.0 M X (H) 3.0M

- GRAB BUCKET : 6 M3 - 32 TON, 8 M3 - 27 TON

- 쇄암봉 : 27 TON × 2개

- DREDGING DEPTH : 40M

2.3.4 기초 굴착면 고르기

(1) 공사내용 : 수중 기초 굴착후 우물통 거치할 위치의 요철부에 수중 LEVELING CON′C를 50 CM 정도 타설하게 되어 있으나, 실지 해상 조건이 조류속 4 ~ 5 KNOT와 탁도가 심하고, 간만차 5 M 및 수심 20M 이상 등으로 당초 방법으로는 시공이 어려운 실정으로 시공방법 변경.

(2) 변경시공 : TEMPORARY JACKET (3 SET)와 150 TON 해상 CRANE을 투입하여 3개월에 걸쳐 우물통 SHOE 하단 부분을 잠수부에 의하여 사석 고르기 시행.

(3) 공법비교

- 설계 공법과 변경 시공법과의 비교

2.4 R. C. D PILE 공법 변경

2.4.1 당초공법

2.4.1.1 정면도

2.4.1.2 시공

(1) 풍화암층은 0.5M ~ 2.7M 굴착후 우물통을 거치하고 우물통 내부에 속채움 CON′C를 5M 높이까지 타설하고 R.C.D PILE을 경암층에 지지.

(2) R.C.D 공사

2.4.1.3 장 단점

(1) R.C.D PILE 소요 공기가 6개월이 예상되어 후속 공종(속채움 CON′C등)에 막대한 영향을 준다.

(2) R.C.D 투자비 과다예상

2.4.2 변경공법

2.4.2.1 정면도

2.4.2.2 시공

(1) 연암 1M 까지 굴착하고 암반위에 우물통을 직접 설치

(2) 풍화암, 연암량 증가

2.4.2.3 장단점

(1) R.C.D PILE이 없는 직접 기초로서 후속 공종이 바로 진행된다.(공기 절감)

(2) 투자비 절감 (풍화암, 연암 굴착)

2.5 공법 변경시공 내용

2.5.1 시공순서

2.5.1.1 당초

(1) 준설장비 유용하여 해상에서 50TON C/CRANE + BARGE로 수중 CON′C 타설.

(2) 추를 내려 수심 측량시 유속이 빨라 추가 떠내려 가거나 추를 메단 줄이 떠내려가 부정확하므로

2.5.1.2 변경

(1) 조류속 4KNOT, 수심 20M 이상, 탁도 심하여, 작업시간이 극히 짧은 작업조건 임. (30분/회 × 2회/일)

(2) 육안으로 해저 LEVELING 상태를 수상에서 확인가능 하도록 가설 JACKET (11 × 9 × 10M - 8TON × 3SET - 24 TON)를 제작하여 해상 규준틀 사용.

(3) 150TON FLOATING CRANE으로 우물통 정위치에 JACKET를 설하여 준설후 요철부확인 및 수중 발파 고르기를 시행.

2.5.2 시공도

2.5.2.1 당초

2.5.2.2 변경

2.5.3 주요장비 및 인원구성

2.5.3.1 당초

(1) 장비

(1.1) C/CRANE 50TON - 1대

(1.2) BARGE 800TON, 600TON - 2대

(1.3) T/BOAT 350HP - 1대

(1.4) 기타장비 - 2대

- 수중굴착 준설

- 장비유용 20%

(2) 인원

- 작업반장 1명

- 잠수조 3조

- CON′C 공 5명

- 인부 2 명 (실행기준)

2.5.3.2 변경

(1) 장비

- 150TON FLOATING CRANE - 1대

- C/CRANE 30TON - 1대

- T/BOAT 350HP - 1대

- BARGE 500TON, 1000TON - 각 1대

- AIR COMP 300CFM - 1대

- 기타장비 - 4대

(2) 인원

- 작업반장 1명

- 잠수조 4조

(3) 자재

- TEMPORARY JACKET 3 SET

2.5.4 공기

(1) 당초 : 1월 (20일)

(2) 변경 : 3월

2.6 우물통 거치

(1) 거치기간 : ′92. 7. 6 ~ ′92. 7. 9

(2) 일정 :

'92. 7. 4 ~ 7.5 2000TON FLOATING CRANE 현장도착 (OO -〉OO도)

7. 6 우물통 P1, P6 2기 거치

7. 7 우물통 P4 1기 거치

7. 8 우물통 P5, P2 2기 거치

7. 9 우물통 P3 1기 거치 희망 (OO도 -〉OO)

(3) 제원

(4)우물통 거치시 장비

(5) 2,000 TON FLOATING CRANE 제원 (붙임 참조)

- 45(B) × 25(L) × 7.0M(H) (DRAFT 4.3M)

- REACH 30 M

- HOOK HEIGHT 75M (BOOM HEIGHT 92M)

(6) 조금구 (GUIDE FRAME) 제원

- 15.0 m × 14.0 m - 80 TON

(7) 우물통 제작, 인양, 설치위치, SINKER 및 육상 ANCHOR 위치도 (첨부참조)

(8) P1, P6은 유속 직각 방향에서 설치

- 2,000 TON F/C 유속 방향 거치시 DRAFT 부족으로 인하여

(9) 작업장 간조시 인양지점 수심부족으로 준설

2.6.1 2,000 TON F/CRANE 선단 사용에 대한 점검 (사전회의)

2.6.1.1 2,000 TON F/CRANE 제원

(1) DRAFT

- 공선시 : 전 2 M, 후 4.3 M

- 만선시 : 전 4.0 M (1,100 TON 인양시 DF = 3.5 M)

(2) 규격 : (B)45 M × (L)85 M × (H)7 M

(3) BOOM 각도 58로 작업: 거리 34M (BOOM 61° 작업후 58°로 조정시 2 HR 소요) -〉다시 61°로 조정해주어야함.

2.6.1.2 조금구 운반

(1) GUIDE FRAME : OO OO도 OO교 공사 작업 종료와 동시 2,000 TON F/G이 운반 BARGE에 선적 (6/22 경)

(2) ROPE SOGKET 40 EA, NUT 96 EA : OO OO공단 작업 후 운반 (7/ 4 경)

: 차량 + 선박

2.6.1.3 조금구 개조

(1) GUIDE FRAME : OO OO도 OO교 현장에서 개조 실시. (ROPE GUIDE HOLE을 우물통 HOOK BAR 위치에 맞게 개조) 자체중량 80 TON, F/C의 HOOK 하부의 중량 (GUIDE FRAME, WIRE SHACKLE) - 200 TON. (OO 상아기업) 6월 20일까지 완료.

(2) 활차 6차를 4차로 개조 : WIRE, PIN 가공은 OO서 확인후 제작.

- OO호 ROPE SOCKET 12 EA × 2 = 24 / 4 BOOM = 6차

- 현장 우물통 ROPE SOCKET 8EA × 2 - 16 / 4 BOOM = 4차

- 사용후 4차에서 6차로 복구.

2.6.1.4 설치시기

(1) 7월 6일 : 조금구 부착.

(2) 7월 7일 설치

- 6/16 OO호 검사완료.

- 6/20 6/22 OO OO도 OO고속 작업.

- 6/27 7/ 2 OO OO공단 OO건설 작업.

2.6.1.5 설치순서

P1 -〉P6 -〉P2 -〉P5 -〉P3-〉P4 (우물통 제작장 여건에 딸라 추후 확정) 단 P1. P6은 유속 직각 방향에서 설치 (BARGE 선적후 90° 회전 조정 1,000 TON BARGE 사용)

(1) 유속방향 거치시 2,000 TON F/C Df.부족으로 인한 유속 지각방향 거치

(2) GUIDE / FRAME 조립전 P1, 6 작업 - G/FRAME 없이 작업.

(3) HOOK BAR (ROPE SOCKET 16 EA) 전량사용 - 수평력 발생시 CON′C 안전 점검

(4) OO호 전면 2개소 SINKER 후면 자체 ANCHOR + CHAIN

(5) 육상에 인양 수중 거치시에는 2,000 TON F/C HOOK 2EA 사용후 수중에서 HOOK 1 EA 사용하여 90° 회전시 가능여부 - 불가 (타원형 기 굴착, 90° 회전시 여폭 부족 우려)

2.6.1.6 ANCHORING

(1) SINKER : 기존보유 30 TON × 4 EA, 추가 60 TON 70 TON 2 EA.

(2) 육상 ANCHOR : 자은도측 2개소, 암태도측 1개소 자세한 위치는 2,000 TON F/C 선단장이 추후 결정통보 (해사 우물통 위치 및 평면도 OO호 제출)

2.6.1.7 제작장 측량

우물통 CENTER에서 33M, 38M, 43M 주위를 수심측량, 결과를 해운산업 연구원에 통보.

2.6.1.8 우물통 제작장 계류시설

우물통 3 EA에 계류용 WIRE 설치 (고리는 석축외부까지), 제작장에 보조 계류시설 2~3개소 준비.

2.6.1.9 WIRE 준비 (Ø 40), SHACKLE Ø50이상 준비

BUOY용 60M × 2 - 140M, 우물통 제작장 계류용 60M X 3 EA = 180 M

(1) GUIDE FRAME LIFTING WIRE 연장용.

(2) 20M + 5.5M -〉11M × 8 = 88M = 100M

(3) SHACKLE 40 - 8 EA

(4) CLIP - 32 EA

(5) OO OO공단에서 연장연결 작업.

2.6.1.10 GUIDE FRAME 설치장

(1) 침목 80CM 높이.

(2) 장비 준비 (B/HOE)

2.6.1.11 장비 사용 계약

장비 사용료 및 회항비는 가계약하고 사용후 정산하되 금액은 계약시 예치

2.6.1.12 외부 추진작업 사항

(1) G/FRAME 개조작업 - OO OO도 (OO고속 현장)

(2) G/FRAME LIFING WIRE 연장작업 - OO공단.

(3) 활차(6차, 4차) 조정용 PIN 가공조건 - OO

(4) ROPE SOCKET NUT 운반 - OO OO공단

(5) WIRE (Ø 40) - 400M

- SHACKLE CLIP 준비

(6) BOOM 각도조정 작업 (61° -〉58°)

2.6.2 2,000 TON F/CRANE (OO호) CHECK LIST

(1) 기중기선 규격 : 제원에 대하여 정확시 숙지. (DRAFT, REACH, 폭, 인양물 중량 등)

(2) 도상 검측

- 실지 크기를 축소한 도상 검측.

- P1, 6 해안가 수심 측정.

- 주위 장애물은 발견 또는 제거.

(3) 조금구

- GUIDE FRAME은 ANCHOR BOLT와 일치.

- 개조시 일정, 비용에 대한 사전 협의.

- 조금구 운반 계획은 수립.

- 반입시 HANGING을 위한 적치장, 받침목, 보조장비 (B/HOE, CRANE) 인원 (비계공) 확보.

- OO호 보유분이 ROPE SOCKET NUT 수량을 확보.

(4) ANCHORING

- 해상 ANCHORING, 밀.썰물시에 대해 검토.

- 육상 ANCHOR 설치시 해안가 문제점.

- ANCHORING 미흡 대비한 SINKER는 검토.

- 작업 AREA 및 SINKER에 대한 BOUY 조치.

(5) 장비계약

- 기중선, 예인선, 이우선 등 사용기간 검토.

- 예상 장비사용료 (시간당 포함) 계약 및 일정 협의.

- 회항비 및 부대비용 사전 협의 (식대, 수당)

- 세부일정 계획을 수립 (인근 타 현장 중복 사용시)

(6) 설치

- 조류, 조위에 맞는 일정을 일치 하는가.

- 기중기선과 설치 순번 및 위치에 관하여 협의.

- 비계공 및 해상인부는 사전교육, 안전점검, 순서 기타제반사항 익숙한가.

(7) 측량

- 측량성과 높이기 위하여 시준위치는 양호한가. (삼각망)

- 우물통 구조에 맞는 측량계획은 수립하였는가. (측량기대수, 좌표선계산, 시준위치)

- 송.수신기는 기중선과 사전 교신 하였는가. (CHANNEL 확인)

2.7 수중콘크리트, (우물통 내부)

2.7.1 공사내용

우물통 내부 채움용 수중 CON′C로서 수심 20M 이상의 현장여건을 감안하여 OO대학교에 의뢰하여, 시험결과 당초 설계안(수중 CON′C CK = 180 KG/CM² + 혼화제 LIGACE G) 대로는 소요 강도의 확보가 불가능하여 수중 불 분리성 혼화제 SEA - BETTER를 첨가 수중 CON′C 타설.

2.7.2 시공량

2.7.3 콘크리트 타설 단면도

2.7.4 타설방법

50 TON C/CRANE + 3.2 M3 밑열림상자 + BARGE에 의한 수중 CON′C 타설.

2.7.5 투입장비

2.8 쇄굴방지용암채움, -사석채움

(1) 우물통 주변 세굴방지용 암 채움으로

(2) 투입장비

2.9 우물통 기초보강 GROUTING

2.9.1 공사목적

(1) 우물통 거치 전 연암 1M 굴착후 SHOE 하부지반 LEVELING을 위해 사석을 30 ~ 50M 두께로 고르기를 하였는데, 사석층 내부에 공극으로 인한 침하 예방을 위해 CEMENT GROUTING 실시.

(2) 우물통 내부 속채움 CON′C 타설 상태를 확인하기 위하여 CORING을 하여 그 결과를 발주처에 제출.

2.9.2 공사개요.

- 천공 (AX) : 10공/기 X 6기 = 1,086 M

- GROUTING : CIMENT 14,000 포 (294.86M2/기 × 0.5M (T) × 40 % (공극) × 1.15 (ADD) × 33포/M3 × 6기 = 13,428 포 ≒ 14,000 포)

- 확인시추 - 2 HOLE/기 × 6기 = 12 HOLE

2.9.3 문제점 및 대책

(1) CHECK BORING 은 P1, P3를 실시 결과

- 사석층 GROUTING - 일부만 GORING 되고 미비함.

양생기간이 오래 걸려서 추후 CHECK BORING 예정.

- 수중 180 kg/cm² (SEA BETTER) CON′C - CORING이 비교적 양호하다.

- 수중 막 CON′C (σGK 100KT/CM2) - GORING이 거의 안됨.

(2) 장기간 양생을 기다릴수가 없어 우선 PIER를 시공한후 충분한 양생기간이 지난후 CHECK BORING 실시 예정. 그 결과에 따라 재 GROUTING 여부 판단.

(3) CHECK BORING 및 GORUTING을 위한 예비 STL. PIPE를 교각 FOOTING 하단까지 기당 Ø150M/M × 6M × 6본/씩 매설하고 CON′C 타설.

2.9.4 BORING 및 GROUTING 성과표

[마포숭문고/ 인하대/(주)삼호]

감사해요