프리스트레스트 콘크리트 교량 설계 및 시공 시 유의사항

이번 시간에는 프리스트레스트 콘크리트 교량 설계 및 시공시 유의 사항에 대해 알아보고, 최근 프리스트레스트 콘크리트 교량 시공중 붕괴사고가 발생한 서울-세종간 청룡천교의 붕괴사고에 대해서도 알아보도록 하겠습니다.

서울-세종간 고속도로 청룡천교

 

1. 설계 및 계획 단계

• 정확한 설계: 프리스트레스트 콘크리트(PSC) 교량의 설계는 구조적 안전성을 확보하기 위해 정확하고 세밀하게 이루어져야 합니다. 특히, 시공이 완료된후 공용중 뿐만 아니라 시공중의 여러 하중상태에 대해서도 검토를 수행하여야 하며, 프리스트레싱 힘의 도입 위치와 크기 및 프리스트레트의 손실 등을 정확하게 계산해야 합니다.
• 재료 선택: 고강도 강재와 고품질 콘크리트를 사용하여 내구성을 확보해야 합니다. 특히, 프리스트레싱에 사용되는 강재는 인장강도가 크고, 부식에 강한 재료를 선택해야 합니다.

 

2. 재료 관리

• 콘크리트 품질 관리: 콘크리트의 배합, 타설, 양생 과정에서 품질 관리를 철저히 해야 합니다. 이는 교량의 내구성과 직접적으로 연결됩니다.
• 강재 관리: 프리스트레싱에 사용되는 강재는 녹 발생을 방지하기 위해 보관 및 취급 시 주의가 필요합니다.

 

3. 시공 단계

• 거푸집 및 지지 구조물 설치: 거푸집과 지지 구조물은 설계 도면에 따라 정확하게 설치되어야 하며, 안정성을 확보해야 합니다.
• 프리스트레싱 작업: 프리텐션(pre-tension)과 포스트텐션(post-tension) 방식 중 적절한 방식을 선택하고, 작업 절차를 준수해야 합니다. 특히, 긴장력 도입 시 균일한 힘이 전달되도록 주의해야 합니다. 그리고 프리스트레싱 작업단계는 프리스트레스트 콘크리트 전체 기간중 콘크리트의 강도는 가장 약하고, 도입되는 긴장력은 가장 큰 단계이기 때문에 프리스트레싱 작업은 주의를 기울여야 합니다.
• 연결부 시공: 프리캐스트 부재 간의 연결부는 구조적 일체성을 확보하기 위해 정확하게 시공되어야 합니다.
• 거더 전도 방지: PSC 거더는 설치 후 안정성을 확보하기 위해 충분한 지지 구조를 갖추어야 합니다. 임시 지지 장치(temporary bracing)를 설치하고, 횡방향 변위를 방지하는 고정 장치를 추가하여 거더 전도를 방지해야 합니다. 또한, 거더의 횡좌굴을 방지하기 위해 프레임과 연결 보강을 철저히 수행해야 합니다.

 

4. 안전 관리

• 작업자 교육: PSC 교량 시공은 고도의 기술과 경험이 필요하므로, 작업자에 대한 충분한 교육과 훈련이 필요합니다.
• 안전 장비 사용: 작업 중 안전모, 안전벨트 등의 개인 보호 장비를 반드시 착용해야 하며, 안전 수칙을 준수해야 합니다.
• 현장 관리: 작업 현장의 위험 요소를 사전에 파악하고, 안전 관리 계획을 수립하여 사고를 예방해야 합니다.

 

5. 품질 관리

• 검사 및 시험: 각 시공 단계별로 품질 검사를 실시하고, 필요한 경우 비파괴 검사를 통해 내부 결함을 확인해야 합니다.
• 기록 유지: 시공 과정에서 발생한 모든 데이터를 기록하여 추후 유지보수나 문제 발생 시 참고할 수 있도록 해야 합니다.

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6. 프리스트레스트 콘크리트 교량 시공 관련 시방서 개요

1) 일반 사항

• 적용 범위, 관련 법규 및 기준을 명확히 정의
• 사용 재료 및 성능 기준 명시
• 시공 절차 및 품질 관리 방안 수립

2) 재료 및 품질 기준

• 콘크리트: 강도, 배합비, 수화 열 관리, 양생 방법 명시
• 프리스트레싱 강재: 인장 강도, 연신율, 부식 방지 처리 규정
• 시공 보조재: 시멘트, 혼화제, 철근, 거푸집 재료 기준

3) 시공 방법

• 거푸집 및 동바리 설치: 구조적 안전성 검토, 변형 최소화 방안 포함
• 콘크리트 타설 및 양생: 적절한 양생 기간과 방법 지정
• 프리스트레싱 작업: 긴장력 도입 순서, 인장 작업 후 검사 절차
• 거더 설치 및 연결부 시공: 횡방향 지지 장치 및 전도 방지 대책 포함

4) 검사 및 유지관리

• 시공 중 및 완공 후 품질 시험 방법
• 장기적인 유지관리 방안
• 시공 중 비파괴 검사 및 하중 시험 시행 규정

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7. 서울-세종 고속도로 청룡천교 붕괴 사고 원인 분석

1) 사고 개요

2025년 2월 25일, 서울-세종 고속도로 천안~안성 구간 9공구 청룡천교 건설 현장에서 교량 거더가 붕괴되는 사고가 발생하였습니다. 이 사고로 인해 작업자 10명이 매몰되어 4명이 사망하고, 6명이 부상을 입는 안타까운 결과를 초래하였습니다.

2) 사고 원인

작업자 과실

• 작업 절차 미준수 또는 안전 수칙 위반 가능성이 제기됨
• 빔 런처를 활용한 거더 설치 작업 중 분리 절차 오류 발생 가능성

설계 및 시공 오류

• 설계 오류는 발견되지 않았으나, 시공 절차 미준수가 주요 원인으로 지목됨

장비 결함

• 빔 런처 등의 대형 장비 유지보수 부족으로 인한 오작동 가능성

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이상 프리스트레스트 콘크리트 교량의 설계 및 시공시 유의 사항에 대해 알아보았으며, 최근 붕괴사고 가 발생한 청룡천교에 대해서도 간략하게 알아보았습니다. 앞으로 프리스트레스트 콘크리트 교량의  시공에서는 관련 규정을 준수하여 안타까운 사고가 발생되지 않도록 해야겠습니다.

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