PSC박스거더교 가설공법

PSC박스거더교는 주로 현장타설로 건설하게 되며, 현장타설을 위한 거푸집의 지보를 어떠한 방법으로 하느냐에 따라 보통 FSM, ILM, MSS, FCM 등으로 구분합니다. 이러한 가설 공법은 현장의 환경(장해물, 교각의 높이 등), 교량의 요구 조건(요구 지간장 등)에 따라 결정하게 되는데 공법에 따라 시공 중의 하중이 교량 설계를 지배하는 경우가 많아 시공단계 해석을 실시하여 프리스트레스 강연선 배치 등을 설계에 반영합니다. 보통 ILM, FCM의 경우 FSM, MSS보다 프리트스트레스 강연선이 많이 소요됩니다. 박스거더를 현장에서 타설하지 않고 제작장에서 미리 제작하여 현장이동 및 거치하여 시공하는 경우는 보통 PSM으로 분류하며, PSM의 경우에도 Segment의 분할이나 가설방법에 따라 FSLM, PFCM 등 으로 구분하기도 합니다.

1. FSM (Full Staging Method)

FSM(동바리공법)은 콘크리트를 타설하는 경간 전체에 동바리나 벤트를 설치하여 타설 된 콘크리트가 소정의 강도에 도달할 때까지 콘크리트의 자중 및 거푸집, 작업대등의 중량을 동바리나 벤트가 지지하는 방식으로 PSC콘크리트 가설 공법 중 가장 기본적인 공법입니다.

FSM공법은 다른 공법에 비해 특수한 거푸집 장비가 필요 없어 비용이 저렴하고 비교적 간편하나 교각이 높거나 도로, 강, 바다를 통과하는 구간은 동바리나 벤트의 설치비용이 과다하기 때문에 적용되기 어렵습니다. 교각이 높지 않고 평탄한 지형에 가설되는 비교적 짧은 연장의 교량에 주로 적용합니다.

2. ILM (Incremental Launching Method)

ILM(압출공법)은 1960년대 독일 Leonhardt 등에 의해 개발되었으며, 교대 측에 거더 제작장을 만들고, 10∼30m의 블록으로 분할하여 콘크리트를 이어서 타설하여 교량 거더를 제작하고, 압출장치에 의해 박스거더를 다음 교각으로 밀어내는 공법입니다.

거더를 제작장에서 만드므로 품질관리가 용이하고, 거더제작-런칭의 반복작업이 이루어지므로 작업효율이 좋으며, 하부 지형에 영향을 받지 않아 주로 고교각, 깊은 계곡 또는 해상, 도심통과 구간, 연약지반 등과 같이 동바리 작업이 어려운 지역에 주로 적용됩니다.

다만 평면 및 종단 선형이 직선 또는 단일곡선인 경우에만 적용이 가능하다는 제약이 있으며, 제작장 비용이 많이 소요되기 때문에 교량 연장이 800m ~ 1000m 이상 되어야만 경제성이 있다고 합니다.

거더의 압출(Launching) 시공중 거더의 단면력이 계속 변화하여 이에 대한 강연선(1차 강연선) 및 런칭완료 후 공용 시 하중을 위한 강연선(2차 강연선)을 배치하여야 하므로 FSM, MSS에 비하여 강연선이 많이 소요됩니다. 보통 일반 FSM에 비해 2배 정도의 강연선이 필요하다고 알려져 있습니다.

교량을 압출(launching) 하는 방법은 Lift & Push, Pulling, Pushing 방식등이 있습니다.

3. MSS (Movable Scaffolding System)

MSS(이동식 지보공)은 지상의 동바리를 없애는 대신 거푸집이 부착된 이동식 지보인 비계보와 추진보를 이용하여 교각 위에서 경간 단위로 이동하면서 교량을 가설하는 공법으로 주로 50~60m 지간에 적용합니다.

MSS 장비의 Main girder를 교각상에 놓인 지지 Bracket에 거치하고, Main girder 위에 거푸집 을 얹어 콘크리트를 타설하고, 타설 된 콘크리트가 소정의 강도에 도달하면 PC강재를 이용하여 프리스트레스를 도입한 후, 거푸집을 이탈시켜 다음 경간으로 이동하여 시공합니다. MSS Main girder가 교량상판 위에 위치하여 거푸집을 매다는 형식의 장비도 있습니다.

ILM이나 FCM와 같이 시공 단계를 위한 강연선이 필요하지 않아 강연선이 적게 소요되며 하부 지형에 영항을 받지 않고 시공할 수 있습니다. 그러나 MSS장비 비용이 많이 소요되므로 경간수가 작고 교량 연장이 짧은 경우는 경제적이지 않습니다.

4. FCM (Free Cantilever Method)

FCM (캔틸레버 공법, 해외에서는 Ballanced Cantilever Method 라고 합니다. FCM이라고 하면 모르더라고요)은 교각 및 주두부를 시공 후 교각을 중심으로 이동식 거푸집 (Form Traveler, F/T)을 설치하고 이를 이용하여 양쪽으로 한 Segment (보통 3~4m)씩 시공하여 나가 교량을 건설하는 공법입니다.

FCM은 별도의 동바리(지보공)이 필요 없어 깊은 계곡, 하천, 바다 등을 횡단하는 교량에 적용하며 주로 100m 이상의 장경간 교량에 적용됩니다.
MSS에 비해 장비비용은 적으나 캔틸레버 상태로 시공되어 이를 위한 강연선(상부텐던)이 필요하므로 FSM, MSS에 비해 강연선이 많이 소요됩니다. 또한 캔틸레버 시공 중 처짐 등을 고려하여 교량의 선형관리(캠버관리)를 실시하여야 합니다.
국내에는 원효대교에 최초로 적용되었으며, 한강의 강동대교 등에도 적용되었습니다. F/T를 이용한 FCM은 PSC 박스거더교 뿐만 아니라 콘크리트 사장교나 Extradosed 교 시공에도 주로 적용됩니다.

5. PSM (Precast Segment Method)

PSM은 일정한 길이로 분할된 상부 부재인 Segment를 제작장에서 제작하여 가설 현장에 이동, 거치 후 강선을 인장하여 상부 구조를 완성하는 공법입니다.

Segment를 이동 및 거치하기 위하여 대규모의 장비와 제작장이 필요하며 비용이 과다하여 경간수가 적은 교량에는 적용하지 않습니다. 하지만 대규모 교량인 경우 공기를 단축할수 있어 보통 1,000m 이상 연장의 교량에 적용됩니다.
PSM 방식에 의한 교량 상부 공사는 현장에서의 동바리 및 거푸집 철근 작업을 최소화하므로 주위 환경을 해치는 범위를 축소하고 가설 공기를 단축할 수 있다는 장점이 있어 도심지 고가교에도 많이 적용됩니다. 각 Segment들은 거치후 종방향 강연선을 배치 및 인장하는 방식으로 하여 연결되며, 상황에 따라 경간 단위 혹은 FCM과 같이 캔틸레버 방식(PFCM, Precast Free Cantilever Method)으로 가설됩니다.

Precast Segment를 한경간 길이로 제작, 거치하는 경우 FSLM(Full Span Launching Method) 이라고 부르기도 하며 인천대교 접속교, 경부/호남 고철 고가교 등에도 적용되었습니다.