철도기술연구원, 대심도터널 수직구 공기단축 기술 개발
"대심도 터널 수직구 工期 36% 줄였다"
철도연, 프리캐스트 콘크리트 시공기술 개발
핵심은 세그먼트 결합 나비넥타이형 '수평회전 연결재'
한국철도기술연구원이 대심도터널에 필요한 수직구를 기존 기술 대비 3분의 1 이상 시공기간을 줄일 수 있는 기술을 개발했다.
철도연은 대심도터널 수직구 프리캐스트 콘크리트(PC, Precast Concrete, 사전제작형 콘크리트) 시공기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
수직구 전체를 PC로 제작... 경제-안전성 모두 잡아
도시철도 인접 옹벽시공 등 적용분야 확대
'K-철도기술' 자리매김... 기술이전 사업화 진행
수직구는 지하터널을 뚫기 위한 진입로 역할을 한다. 굴착장비와 자재를 운반하고, 공사 과정에서 생긴 토사를 배출한다. 비상 상황에는 지상으로 대피하는 공간으로, 준공 후엔 보수작업을 위한 통로와 환기구 기능을 수행한다.
지금까지는 콘크리트 터널 방식으로 수직구를 시공해 공사기간이 길었다. 이번에 철도연에서 프리캐스트 콘크리트 시공기술을 개발하면서, 공사기간을 줄이면서 경제성은 높였다.
특히, GTX 건설 등 대심도터널 건설 수요가 증가하고 있다. 지하터널로 접근성을 높이기 위해선 신속하고 안정적으로 수직구를 만들어야 한다.
철도연이 개발한 이 기술은 수직구의 곡면을 만드는 활모양의 구조물인 세그먼트를 공장에서 사전제작, 현장에서 조립한다.
여기서 세그먼트를 수직-수평으로 결합하는 철근을 연결하는게 안전성을 높이는 핵심기술이다.
기존 수직구 세그먼트는 수직 방향으로 연결하는 공법 중심으로 개발됐다.
하지만 2019년 KDS(Korean Design Standard)로 설계기준을 통합, 지하구조물 내진설계 규정이 강화됐다. 내진 안전성이 강한 수평 방향 세그먼트가 주목받는 이유다.
철도연이 개발한 기술을 적용하면, 시공속도를 끌어올릴 수 있다. 나비넥타이(Bow-Tie) 형태의 '수평회전연결재'가 핵심이다
4개의 세그먼트가 결합되면 하나의 수직구 링이 완성된다. 2개의 수직구 링이 완성되면 내벽-외벽으로 서로 연결하는데, 여기도 수평회전연결재로 결합한다.
이렇게 만들어진 격벽 위로 슬래브를 얹어 다음 작업 공간을 만든다.
기존 외벽은 철근 콘크리트로, 내벽, 계단, 슬래브 등 일부는 프리캐스트 콘크리트 시공방식을 혼용하는 슬립폼 공법과 비교하더라도 장점이 있다.
수직구 전체를 프리캐스트 콘크리트로 시공하기 때문에 공기, 노무비, 안전 등 문제를 해결한 스마트 건설 시공법이라는게 철도연의 설명이다.
50m 깊이의 대심도터널에 수직구를 만들 때 슬림폼 공법을 적용하면 66일 정도 걸린다. 하지만 철도연이 새로 개발한 기술을 사용하면 42일로 약 36% 가량 공기를 줄일 수 있다.
이번에 개발한 기술은 철도연 중소기업지원 및 육성사업의 일환으로 엔케이이앤씨와 함께 연구를 수행했다.
한편, 철도연은 국내 시공ㆍ설계사를 대상으로 이번에 개발한 대심도터털 수직구 시공기술 시연회를 했다.
이성진 책임연구원은 "대심도 터널 수직구 공사뿐만 아니라, 도시철도에 인접한 옹벽 시공 등으로 적용 분야를 확대해 기술개발이 이뤄지고 있다"며 "기술이전을 통한 사업화가 진행될 예정이다"고 말했다.
한석윤 원장은 "수평회전연결재를 이용한 철도 구조물 공법은 철도 대심도 터널 시공 시 반드시 필요한 수직구의 경제성 및 안전성을 향상시킨 기술"이라며 "계속해서 경제성과 안전성을 동시에 확보하는 명품 K-철도기술 개발에 더욱 힘쓰겠다"고 전했다.
[철도경제신문=장병극 기자]
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공기 단축을 위한 대심도 터널 PC 수직구 기술 개발
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