현장탐방 01 싱가포르마리나해안고속도로현장탐방 글배민혁 \ SIMEC 현장과장 \ 전화 +65-6594-6540 \ E-mail widedream@ssyenc.com 글김태준 \ SIMEC 현장차장 \ 공학박사 \ 전화 +65-6594-6540 \ E-mail ktjssm@ssyenc.com 글이종현 \ SIMEC 현장소장 \ 전화 +65-6594-6540 \ E-mail jhlee@ssyenc.com 1. 머리말마리나해안고속도로현장은당사의싱가포르내첫대형토목프로젝트이며, 총 6개공구중최고의시공난이도및최대금액으로수주한현장이다. 이러한마리나해안고속도로는기존도로의교통난을해소하고싱가포르도심과신규주거지및국제공항등의기반시설을유기적으로연결시키기위해건설되고있다. 현장이위치한곳은당초해안지역을 1970년대부터 1980년대까지두차례에걸쳐매립을통해육지화된지역으로, 주요공종은연약지반에왕복 10차로지하구조물을건설하는공사이다. 현재구조물공사는완료되었고, 구조물상부에도로포장및준공을위한기타부속작업이진행중에있다. 설계와동시에시공이이루어지는 Fast Track 형식으로가시설벽체의안정성향상을위한지반개량부터지반하부의 Sea Wall 제거가선행되어야했으며, Kallang Formation이라는현장지반의특수성으로난관에부딪혔고이를해결하기위해서다양한방법으로시험시공을실시하였다. 굴착시에는압밀침하가진행중인불안정한지반에구조물을시공하여야하므로충분한안정성이확보되는가시설설계가필요하였다. 특히, 당현장은해안과인접하여해수에의한영향을크게받으므로, 가시설벽체의강성확보뿐만아니라차수에대한설계도필수적이었다. 본고에서는현장수행시설계변경을통해개선한주요사례등을중심으로소개하고이를공유하고자한다. 2. 현장개요 2-1. 공사개요 발주처 LTA(Land Transport Authority) 계약방식 Fixed Lump Sum Contract 공사금액 SGD 929,899,570 공사기간 56개월 (2008년 10월 31일 ~ 2013년 6월 28일 ) 하자보수기간 18개월 [ 그림 1] 현장 2-2. 주요구조물 Twin Cell Box 10차선 ( 최대폭 68m, 연장 1km) Depress Road 330m Main Tunnel 670m Slip Road 760m/590m(2개소 ) Future Stub 폭 51m, 연장 110m Future Transit Tunnel(MRT) 폭 21m, 연장 285m Trunk Sewer 최대직경 2m, 연장 1,135m 52
3. 현장설계변경사례 3-1. 불규칙한 Sea Wall 제거입찰시발주처에서제공한지반조사자료에의하면, 당현장하부의 Sea Wall은정형적인모양을가지고분포하고있을것으로판단되었으나 (< 표 1> 참조 ), 추가지반조사결과아래와같이아주불규칙하게넓은부분에분포하고있는것으로파악되었다 ([ 그림 2] 참조 ). 표 2 Sea Wall 제거방안당초 (Sheet Pile + Open Cut) 16m 4m 30m 4m 2 1 16m 표 1 지반조사결과 Sea Wall 분포현황 MIN. 12m Sheet Pile Sheet Pile Sea Wall As-built( 발주처제공 ) Detailed Design Stage( 추가지반조사 ) 분포형상정형비정형 폭 20m 35m 깊이 1 ~ 6m 0.5 ~ 12m 변경 (Oscillator + Grab) 두께 1m 3 ~ 5m R O C K 1,800ø Bored Pile - 13Nos. 1,700ø Bored Pile - 33Nos. 1,500ø Bored Pile - 6Nos. 1,300ø Bored Pile - 25Nos. CBP - 33Nos. Pipe Pile - 65Nos. [ 그림 2] 현장내 Sea Wall Layout Pile 설치및하부지반개량을위해 Sea Wall을제거하여야하며, 이를위해당초에는가시설설치후 Open Cut공법을이용하여제거하려하였으나, 상이한분포로인해공법변경이불가피한상황이었다. 즉, 설치심도가얕을경우간단한차수벽설치를통한 Open Cut 시공이가능하나, 당현장의경우설치심도가깊을뿐만아니라매우불규칙하게 Sea Wall이분포하고있어 Open Cut 공법에의한시공이불가능하였다. 이로인해당현장에서는여러 Sea Wall 제거방안을검토하였으나, 아래와같은여러제약조건으로인해효율적인공법선정이매우어려웠다. 현지하수위 G.L (-)1~1.5m 유지 ( 설계기준 ) 굴착시안정성확보 ( 가시설벽체변형설계기준 0.5%H) 협소한작업공간 ( 양끝단현장사무실및타현장인접 ) 3-2. 지반개량공법 1) 현장지층구성 현장의지반은매립층아래 Marine Clay, F1 및 F2 로이루어진 Kallang Formation 과 OA 로이루어져있고, 각각의특성은 < 표 3> 과같다. 표 3 현장지층구성 두께 (m) 지층구성 7.5 ~ 23.0 Fill 11.0 ~ 40.5 Kallang Formation Upper Marine Clay(UMC) Fluvial Clay(F2) Fluvial Sand(F1) Lower Marine Clay(LMC) 따라서, 당현장은위에서언급한현장내작업공간및설계기준만족이라는전제조건으로인해발상의전환이필요하였으며, 이를위해 Sea Wall 제거를본공사전이아닌굴착시토사와함께제거할수있는 Oscillator + Grab 공법으로시공방법을변경함으로써시공성을향상시켰다 (< 표 2> 참조 ). 0.0 ~ 8.0 Old Alluvium(D : 10<N<30) 0.0 ~ 5.5 Old Alluvium(C : 30<N<50) 0.0 ~ 10.4 Old Alluvium(OA) Old Alluvium(B : 50<N<100) 19.25 Max. Proven Old Alluvium(A : N>100) 2013 SUMMER 53
2) 지반개량공법선정 당현장의지반개량층은벽체변형억제를위한지중슬래브역할 및굴착시하부지반 Heaving 방지역할을수행하게되며, 입찰 시 JGP 공법으로계획되었으나, 시험시공을통하여아래와같은 문제점이확인되었다. 단단한점토층인 F2층개량시품질저하 공사비및공사기간증대 Mixing Wing 이러한 JGP 공법문제해결을위해국내에서일반적으로사용되 Slurry Jet Excavation Wing 는 DCM 공법시험시공을통해 F2 층에서의확실한개량효과를확 Clockwise Rotation 인하였으며, 이를통해공기단축및원가절감효과를얻을수있 었다. 표 4 지반개량공법비교 당초 (Jet Grout Pile, JGP 공법 ) 특징고압분사방식 ( 지반할렬주입 ) 시험시공결과 F2 층개량어려움 불균질한지반 일정한구근형성이어려움 단단한점토층인 F2 층의입자간결합력을효율적으로파괴하여지반을보강하기위해서는고압분사방식보다는교반날개에의한직접적인 Mechanical Mixing 방식이더적합한방법임이검증됨 특징 시험시공결과 변경 (Deep Cement Mixing, DCM 공법 ) Mechanical Mixing 방식 F2 층확실한개량검증 N 치 30 이상모래지반 개량어려움 3-3. TERS Wall공법싱가포르에서발주되는공사는입찰시가시설최소강성및벽체변형기준이제시되므로, 이에부합되는설계를수행하여야한다. 당현장의가시설벽체로당초 Sheet Pile과 H-pile 및 5단스트럿이제안되었다. 그러나 Sheet Pile과 H-pile 시공시용접이음부가많이발생하고, 스트럿설치및해체에따른시공성저하및공기지연이예상되었다. 이런단점을극복하고자강성이큰 Pipe Pile로변경하였고, 이에스트럿도 2단으로설계함으로써, 시공성향상및공기단축을달성할수있었다. 또한, Pipe Pile 중에서도 Interlocking이있는것과없는것에대 Blind Drilling Blind Retrieval Retrieval While Mixing Without Grout Grouting And Mixing 한시험시공을실시한결과, Interlocking 을배제한 Pipe Pile 이시 공성이용이하였고, 차수성능도효과적이었다 (< 표 5> 참조 ). 54
표 5 TERS Wall 공법비교 당초 (Sheet Pile + H-pile) 1.2m 1.2m 문제점문제점 0.6m 0.6m 0.6m 0.6m 0.6m 연결부가많아용접으로인한공기지연 Interlocking 손상시차수효과상실및해체시인발이어려움 Sheet Pile 과 H-pile 용접을위한정밀시공이요구되므로시공성저하 변경 1(Pipe Pile, Interlocking Type) 0.21m LONG SHORT LONG ø1400mm X 19mm THK. Interlocking 손상시차수효과상실및해체시인발이어려움 Interlocking 이손상되지않도록정밀시공이요구되므로시공성저하 변경 2(Pipe Pile + JGP 공법 ) ø1400mm X 14mm THK. INTERLOCKING LONG SHORT LONG 3-4. 스트럿시스템 Interlocking을배제하여시공성향상및공기단축 그라우팅을통한차수효과극대화 서두에서기술한바와같이당현장은매립지이며, 하부지반은연 약지반으로구성되어있어굴착시가시설의안정성향상에초점 을맞추어설계하였다. 주요공종인구조물시공을위한최대굴 착폭은 140m 이며, 최대굴착깊이는 25m 에이른다. 설상가상으로 굴착평면의형상이비정형적으로효율적인가시설설계가관건이 었다. 당초에는전통적인스트럿공법으로계획하였으나, 아래와같은 문제점이확인되었다. 스트럿이벽체에수직으로연결되지못하여추가수평분력으로 인한스트럿및띠장크기증가 장지간의경사진스트럿사용으로 Kingpost 간격축소 이를극복하기위해서벽체와스트럿이직각으로시공될수있는 방법을구상하였다. 그결과, 싱가포르에서처음으로 Superbeam 을이용한스트럿시스템을설계하고적용하였다 (< 표 6> 참조 ). ø1400mm X 19mm THK. 0.21m 3.369m ø1400mm X 14mm THK. 3.369m ø700mm JGP 표 6 스트럿시스템비교 당초 ( 경사스트럿 ) 시험시공 EXISTING INCLINOMETER 3.518m CONCRETE PACKING (GRADE 30) STRAIN GUAGES ANGLE BRACKET TYP. 18mm THK. SHIM PLATE PIEZOMETER 6.44m INCLINOMETER Kingpost Inclined Strut Additional Load Inclined Contact 5mm THK. STIFFNER PLATE WITH 10mm FILLET WELD ALL AROUND TYP. 2013 SUMMER 55
변경 (Superbeam + 스트럿 ) 에서소개한설계변경사례는시공안정성향상, 공기단축및원가절감에크게기여하였으며, 이는현장직원들이각자의위치에서훌륭하게프로젝트를수행한결과임이틀림없다. 향후프로젝트수행시에도 Mobilization 단계부터빠르고철저하게대처한다면, 해외에서도쌍용건설은명품토목시공회사로굳건히자리매김할것이다. No Kingpost in the FTT Additional Force Convert to Superbeam Axial Force Contact to Wall Perpendicularly 참고문헌 ❶ Bae Min Hyuk, THE USE OF SUPERBEAM IN DEEP AND IRREGULAR EXCAVATIONS, ACUUS, 2012 스트럿의벽체직각설치로효율적시스템구현 FTT 구간 Kingpost 배제로시공성향상 4. 맺음말 2008년 10월, 싱가포르에서처음으로토목공사를수주한이래성공적으로본프로젝트를수행하고있으며, 지난 4월 22일무재해 1천만인시라는대기록을달성함으로써당현장의철저한공사관리및안전관리역량을발주처로부터인정받았다. 그외에도본현장은 2010년부터 3년연속 ROSPA(The Royal Society for Prevention of Accidents), 2년연속 LTA ASAC(Annual Safety Award Convention) 및다수의안전관련상을수상하는쾌거를이루었다. Fast Track으로진행되는본공사는설계시부터공사팀및공무팀과유기적으로업무를수행하여공사중에발생할수있는예상문제점을사전에검토및보완함으로써시행착오를미연에방지할수있었을뿐만아니라성공적인시공이가능하였다. 본고 56