교량 슬래브 콘크리트 타설

왜 배우는가: 교량 슬래브 콘크리트 타설은 바닥판의 균열·품질·구조 거동을 좌우하는 시공 단계다. 타설 순서와 방법을 잘못 잡으면 응력 재분배와 합성 효과가 달라져 준공 후 내구성 문제로 이어진다. 시험에서도 타설방법과 순서 계획이 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제115회 2교시 5번, 제90회 3교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

교량 슬래브 콘크리트 타설은 거더 위에 바닥판 거푸집을 설치하고 설계 순서와 방법에 따라 콘크리트를 균일하게 채워 넣는 공정이다.

• 교량 바닥판
• 타설 순서
• 타설 계획
• 신구 콘크리트 이음부
• 습윤양생
• 콜드조인트
• 타설 속도

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 다리 위 차량이 달리는 면을 콘크리트로 만드는 작업이다. 거더 위에 철근을 배근하고 거푸집을 짠 뒤, 콘크리트를 한 번에 또는 구역을 나누어 채운다. 바닥판은 차량 하중을 거더에 전달하는 부재라서 타설 중 변형과 불균등 응력이 생기면 이후 거동이 달라진다.

정식 정의는 다음과 같다. 교량 슬래브 콘크리트 타설은 바닥판 콘크리트를 설계도서와 타설 계획서에 따라 정해진 구획, 순서, 속도로 치고 다지며 양생까지 연속적으로 관리하는 시공 행위다.

핵심 용어는 다음과 같이 쓴다. 타설 계획은 구획 크기, 타설 순서, 인력·장비, 이음 위치를 미리 정한 문서다. 타설 순서는 거더 변형과 응력 재분배를 고려해 정한 구획별 치기 순서다. 콜드조인트는 먼저 친 콘크리트와 나중 콘크리트가 완전히 일체가 되지 않은 이음면을 말한다.

강조할 기준 조건은 다음과 같다. 콘크리트 타설 전에는 거푸집과 동바리의 변형·변위와 지반 침하를 점검해야 한다. 작업 중에는 감시자를 두고 이상이 있으면 즉시 작업을 중지해야 한다. 타설 속도는 건설기준에 따르고 편심이 생기지 않도록 골고루 분산해서 친다.

3. 등장 배경과 필요성

강교나 강합성 교량은 강재 거더와 철근콘크리트 바닥판이 함께 하중을 받는 구조다. 바닥판 타설 중 거더가 처지거나 비틀리면 잔류응력과 솟음 관리가 어긋난다. 그래서 타설 순서를 계획하고 거더 변위를 계측하는 절차가 필요해졌다.

대규모 교량에서는 한 번에 넓은 면을 치기 어렵다. 콘크리트 운반 능력과 펌프 용량이 제한되기 때문이다. 따라서 세로 방향이나 가로 방향으로 구획을 나누어 시간차를 두고 치는 방식이 일반화되었다. 구획 사이 이음부는 구조적 약점이 되므로 위치와 처리 방법을 계획 단계에서 정한다.

재료 측면에서는 고성능 감수제와 혼화재 사용이 늘었다. 타설 후 온도 상승과 건조수축으로 균열이 생기기 쉬워졌다. 그래서 타설 시간, 양생 방법, 표면 보호를 함께 설계하는 흐름이 자리 잡았다. 시험에서는 이런 배경을 바탕으로 타설 방법과 계획의 필요성을 묻는다.

4. 구성요소·원리·절차

교량 슬래브 콘크리트 타설은 거더 위에 놓인 철근콘크리트 바닥판을 한 번에 또는 구역을 나누어 채우는 작업이다. 타설 순서와 방향을 잘못 정하면 거더의 처짐과 바닥판 균열, 콜드조인트가 생긴다. 따라서 구성요소와 타설 원리를 함께 알아야 한다.

구성요소는 다음과 같다.

타설 원리는 다음 두 가지로 요약한다. 첫째, 콘크리트 자중에 의한 처짐이 거더 사이에 고르게 생기도록 대칭으로 채운다. 둘째, 먼저 타설된 부분이 경화하며 구속되는 것을 고려해 응력이 뒤쪽 구간에 쌓이지 않도록 순서를 정한다. 이를 대칭 타설과 구획 타설의 조합으로 해결한다.

타설 순서는 처짐과 응력 재분배를 고려해 중앙부에서 양단으로 대칭 진행한다.

타설 절차는 다음과 같다.

• 타설 계획 수립: 구획 길이, 타설 방향, 1회 타설량, 인력·장비 배치를 정한다.
• 거푸집·동바리 점검: 변형, 변위, 지반 침하 유무를 확인하고 이상이 있으면 보강한다.
• 철근 검측: 피복두께, 간격, 연결부 정착을 확인한다.
• 콘크리트 운반과 타설: 계획된 순서대로 한 방향 또는 대칭으로 타설한다.
• 다짐과 마무리: 진동기를 적절히 사용해 공극을 없애고 표면을 고른다.
• 양생: 습윤양생과 보양을 실시한다.
• 거푸집·동바리 해체: 설계 양생기간 확보 또는 압축강도 확인 후 해체한다.

콘크리트 타설속도는 건설기준에 따름

도식 구성도는 아래와 같다.

5. 관련 법령·기준·표준

교량 바닥판 타설은 설계기준, 표준시방서, 안전 관련 작업지침의 적용을 받는다. 설계 측면에서는 콘크리트 구조기준과 도로교 설계기준을, 시공 측면에서는 콘크리트 표준시방서와 콘크리트공사 표준안전 작업지침을 따른다. 안전 측면에서는 「산업안전보건기준에 관한 규칙」이 거푸집 동바리와 타설작업에 대한 준수사항을 정한다.

「콘크리트공사 표준안전 작업지침」 제17조(타설작업)는 다음 사항을 규정한다. 타설 전에 타설 계획을 수립하고 그 순서를 준수한다. 타설 전후로 거푸집과 동바리의 변형·변위·침하를 점검한다. 작업 중에는 감시자를 배치한다. 편심이 생기지 않도록 골고루 분산하여 타설한다. 진동기는 지나치게 사용하지 않는다.

기준값과 조건을 정리하면 다음과 같다.

위 표의 타설속도 기준은 건설기준 원문을 따른다. 습윤양생 기간과 수화열 온도차는 현장 조건에 따라 달라지므로 설계 도서의 값을 우선한다.

조문은 설계기준 개정에 따라 바뀔 수 있다. 시공 전에 현행 기준을 대조해야 한다.

6. 유형과 비교

교량 슬래브 콘크리트 타설은 타설 구간의 크기, 연속성, 거더와의 합성 여부, 장비 조건에 따라 방법이 달라진다. 대표 방식은 전체 한 번에 치는 전단면 타설, 구간을 나눠 치는 분할 타설, 종방향으로 진행하는 연속 타설, 그리고 횡방향 블록으로 나누는 블록 타설이다. 아래 표는 각 방식을 시공 조건과 함께 비교한 것이다.

표의 비교에서 보듯 분할 타설은 거더 처짐을 단계별로 조절할 수 있어 강합성 거더교에서 널리 쓰인다. 전단면 타설은 공기가 짧지만 하중 편중과 처짐 제어가 어렵다.