현장타설 교량 상판 가설공법

왜 배우는가: 현장타설 교량 상판 가설공법은 동바리 설치 여부, 지간, 교각 높이, 교통·하천 조건에 따라 선택이 갈리므로 실무 공법 선정의 기초가 된다. 시험에서는 공법 열거와 MSS·FCM 등 개별 공법의 특징을 묻는 문제로 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제99회 4교시 3번, 제92회 2교시 5번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

현장타설 교량 상판 가설공법은 교량 상부구조를 가설 위치에서 콘크리트를 직접 타설하여 완성하는 공법이다.

현장타설 교량 상판 가설공법은 동바리 또는 이동식 지지설비에 거푸집을 설치하고 현장에서 콘크리트를 타설해 상부구조를 완성하는 공법이다.

핵심 키워드

• 현장타설(cast-in-place)
• 동바리 공법(falsework)
• 이동식 비계공법(MSS)
• 캔틸레버 공법(FCM)
• 이동 지보공
• 연속압출공법(ILM)
• 거푸집 일체형 가설

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 다리 위판을 공장에서 만들어 옮기지 않고 다리가 놓일 자리에서 철근을 엮고 거푸집을 세운 뒤 콘크리트를 부어 굳히는 방법이다. 콘크리트가 굳을 때까지 무게를 받쳐 주는 지지체가 필요하다. 지지체를 어디에 두고 어떻게 옮기느냐에 따라 공법이 나뉜다.

정식 정의는 다음과 같다. 현장타설 교량 상판 가설공법은 현장타설 콘크리트(cast-in-place concrete)를 거푸집(formwork)에 채워 교량 상부구조를 시공하는 가설방법의 총칭이다. 지지 방식은 크게 세 가지다. 첫째, 지반에 세운 동바리(falsework)로 지지하는 방식이다. 둘째, 교각이나 이미 완성된 구조물에 매달린 이동식 비계(movable scaffolding)로 지지하는 방식이다. 셋째, 교각 위에서 양쪽으로 한 세그먼트씩 뻗어 나가는 캔틸레버(cantilever) 방식이다.

핵심 용어는 다음 세 가지다.

• 동바리 공법: 지반 위에 가설 지지재를 세워 거푸집과 콘크리트 하중을 지지한다. 교량 하부 공간과 지반 조건의 제약을 받는다.
• 이동식 비계공법(MSS, Movable Scaffolding System): 기계화된 거푸집과 지지거더가 달린 이동식 비계를 한 경간 단위로 옮겨 가며 타설한다. 동바리가 필요 없다.
• 캔틸레버 공법(FCM, Free Cantilever Method): 교각 위 주두부에서 시작해 세그먼트를 좌우 대칭으로 쌓아 나가는 방식이다.

3. 등장 배경과 필요성

과거에는 교량 상판을 동바리로 지지하는 현장타설 방식이 주류였다. 그러나 동바리는 설치 공간과 지반 지지력을 요구한다. 하천, 계곡, 해상, 교통량이 많은 구간에서는 동바리 설치 자체가 어렵거나 비용이 크게 늘어난다. 노임이 오르면서 인력 의존도를 낮추는 기계화 시공이 확산되었다.

기계화 시공은 표준공정을 반복하므로 품질 편차를 줄이고 공기를 단축한다. 그래서 현장타설 공법도 동바리 중심에서 이동식 장비 중심으로 옮겨 가는 흐름을 보인다. 이 흐름은 교량 형식과 지형, 공사기간, 경제성을 함께 고려해 공법을 고르는 기준이 된다.

또한 교량 가설공법은 공법마다 장단점이 뚜렷하다. 따라서 지형, 지질, 교통량, 주변 환경, 경제성을 종합해 형식과 가설공법을 함께 정해야 한다. 이 판단 능력이 기술사 답안의 핵심 평가 요소다.

4. 구성요소·원리·절차

현장타설 상판 가설공법은 동바리(지보공)·거푸집·철근·긴장재·콘크리트를 교량 위치에서 조립하고 타설하여 상판을 완성하는 방식이다. 구성요소는 지지체계, 거푸집, 작업발판, 콘크리트 타설·양생 네 부분으로 나눠 이해한다. 지지체계의 종류에 따라 공법이 달라진다.

지지체계의 원리는 하중을 어디로 전달하는가에 있다. 동바리 방식은 하중을 지반에 전달한다. 이동식 비계(MSS) 방식은 하중을 교각에 부착된 지지거더를 통해 교각으로 전달한다. 이렇게 하면 지반이 필요 없어 하부 조건에 관계없이 시공할 수 있다. 캔틸레버 방식은 이미 시공된 상판이 하중을 받으면서 한 세그먼트씩 앞으로 나아간다.

이동식 비계공법(MSS)의 절차는 다음과 같다.

• 교각 상부에 지지거더와 이동식 비계를 설치하고 하중시험을 실시한다.
• 거푸집을 조정하여 한 경간의 바닥판 형상을 맞춘다.
• 철근을 조립하고 긴장용 덕트를 설치한다.
• 콘크리트를 타설하고 설계 양생기간 동안 양생한다.
• 긴장재를 긴장하고 그라우팅을 실시한다.
• 비계와 거푸집을 다음 경간으로 이동(전진)시키고 1단계로 되돌아간다.

4단계의 양생이 끝나야 5단계 긴장이 가능하므로 이 순서는 되먹임 구조다. 작업 주기는 한 경간 단위로 반복된다.

지지거더가 교각에 부착되어 비계·동바리·콘크리트 하중을 교각으로 전달하는 구조가 MSS의 핵심이다.

5. 관련 법령·기준·표준

현장타설 상판 공사는 산업안전보건 측면에서 가설구조물과 거푸집 작업을 규율받는다. 거푸집 작업에 적용되는 주요 기준은 다음과 같다.

거푸집과 동바리는 콘크리트 타설 전후로 변형·변위·침하를 점검한다. 이상이 있으면 보수하고, 타설 중에는 감시자를 배치한다. 설계도서상 양생기간이 지나기 전에는 해체하지 않는다.

작업발판 일체형 거푸집은 조립 전 작업절차를 근로자에게 주지시키고, 인양장비에 매단 후에 조립·해체 작업을 한다. 인양 중 작업발판 케이지에 근로자를 태우지 않는다.

기준 체계는 설계기준(KDS)과 표준시방서(KCS) 코드를 따르고, 안전 측면은 「산업안전보건기준에 관한 규칙」을 따른다. 세부 설계 수치는 설계기준에 의한다.

개정 연혁: 제334조는 2023-11-14 신설되었다. 제331조의3 제2항과 제335조도 2023-11-14 개정 조항에 포함된다.