현장탐방 01 싱가포르도심지하철 2 단계 921 공구현장탐방 글정찬기 \ 싱가포르도심지하철 2단계 921공구현장과장 \ 전화 65-6572-9660 \ E-mail 01068615829@ssyenc.com 글김우상 \ 싱가포르도심지하철 2단계 921공구현장소장 \ 전화 65-6572-9660 \ E-mail uskim@ssyenc.com 1. 머리말싱가포르도심지하철 2단계는싱가포르서북부의 Bukit Panjang과도심의 Rochor Station까지총연장 16.6km를연결하는지하철공사로 1개의차량기지와 12개의정거장으로구성되었으며, 2015년 12 월 27일개통되었다 ([ 그림 1] 참조 ). 정거장사이를 NATM 터널 (Mined Tunnel) 과개착식터널 (Cut & Cover Tunnel) 로연결하였으며, Rochor Station에서도심지하철 1 단계 (Down Town Line Stage 1) C903 Bugis Station까지 TBM 터널 (Bored Tunnel) 로연결하는공사로, 노선주변으로크고작은주거시설과상업시설이인접해있고현재운행중인 MRT(Mass Rapid Transit) North-East Line 아래를 3.5m 하부에서근접관통하여지 하철을시공하는전형적인도심지공사이다. 또한, 본현장은지하철노선과나란하게위치하고있는 Rochor Canal을영구이설하기위해박스형수로구조물로새롭게시공하였고, 신설되는 Rochor Station 상부에장래계획중인 6차선의지하고속도로 FUI(Future Underground Infra-structure) 중일부를정거장과병행시공하였다 ([ 그림 2] 참조 ). [ 그림 1] DTL Map 및 DTL2 C921 Location 본현장 (DTL2 C921) 은 DTL2 총 10 개공구중마지막구간인약 1.1km 의단선병렬지하철현장으로설계와시공을동시에진행하 는 Design & Build(Fast Track) 방식의공사이다. 또한, C921 은대한 민국해외건설 40여년동안한국기업이해외에서수주한철도및지하철공사중최대규모였으며, DTL2 공구별평균공사비의약 2~3배인 S$ 803백만이며, m당한화약 7억원이소요되는역대싱가포르지하철공사중단일구간으로서는가장큰공사이다. 본현장은 2개의신규 Little India Station 및 Rochor Station과두 [ 그림 2] C921 Alignment 본고에서는공사수행시주요설계변경및시공사례를중심으로소개하고자한다. 59
2. 현장개요 2-1. 공사개요 발주처 계약형태 인도방식 LTA(Land Transport Authority) Firm Price Lump Sum Design Build Contract 공사금액 SGD 803,334,477 공사기간 81 개월 (2009.6.18 ~ 2016.3.30) 2-2. 주요구조물 Little india Station 연장 192.6m Rochor Station 연장 184m [ 그림 3] Rochor Station( 당초 ) Cut & Cover Tunnel 연장 337.2m NATM Tunnel 연장 56m, 내경 5.8m TBM Tunnel 연장 293m, 내경 5.8m Rochor Canal 연장 1,156m, 폭 20.8m FUI 연장 160m, 폭 35.6m 3. 주요설계변경및시공사례 3-1. 흙막이가시설공법변경서두에서기술한바와같이본현장은전형적인도심지공사로주변구조물의영향을최소화하는공법이수반되었으며, 더불어기존 Canal을영구이설하기위한수로박스신설및장래지하고속도로구조물을동시에병행시공하였다. 각각의독립적인구조물의가시설공법을최소화하고이를통합하여병행시공하는공법이수반되었다. [ 그림 3] 은당초설계로 FUI, Rochor Station, Rochor Canal을시공하기위해서는각각의흙막이가시설공법이계획되었으나, 도로이설의병행과왕복 10차선도로를유지하면서공사를추진해야하는등점용면적확보가어려운현장여건임을감안할때도로이설을위한점용면적확보로인한시공성저하및상당한공기지연이예상되었다. 엄격한 LTA 허용벽체변위기준을만족하며지하굴착시임시흙막이벽체로서의역할뿐만아니라영구구조물벽체로사용할수있도록강성이큰직사각형의지중연속벽 (Diaphragm Wall) 을적용하여별도의 Sheet Piling 없이시공하였으며, FUI Layout 재배치및역사의 Roof Slab와 FUI Base Slab를통합하여시공성향상및공기단축을달성할수있었다 ([ 그림 4] 참조 ). [ 그림 4] Rochor Station( 변경 ) 3-2. 지반개량공법변경본현장의 Rochor Station 구간은연약지반인 Marine Clay가 20~40m 정도깊이로분포하고있어굴착중발생하는측방변위를제어하기위한지반개량공법이도입되었다. 당초지반보강공법으로 JGP(Jet Grout Pile) 와 DCM(Deep Cement Mix) 공법이제안되었으나이경우추가적인장비와작업공간의제약이있고긴양생과정으로공기연장이불가피하며작업중발생하는압력으로인하여지반의융기가발생하는등의영향을줄수있어도심지공사에서는적합하지않다 ([ 그림 3] 참조 ). 이에본현장에서는연약지반이깊게분포하고있는지질조건과좁은공간에서효율적인시공성을높이기위해추가장비없이타공정과연계성이높은방법을강구하여야했고, 도심지공사특성으로인한주변구조물의피해가없어야하는시공조건을고려하여 Cross Wall 공법을채택하였다 ([ 그림 5] 참조 ). 이를통해주공정인 D/Wall 장비를동일하게적용하여추가장비동원이불필요하였고, 여러단계의 Traffic Diversion으로인한분할시공이가능하여공기단축효과를얻을수있었다. 60 건설기술 / 쌍용
RC Strut S1 S2 S3 Cross Wall S4 S5 S6 S7 [ 그림 7] Rochor Station 버팀보 ( 당초 ) 이로인해천정슬래브하부의점용공간에서버팀보, 굴착, 철근운반및조립작업등의공정이동시에진행됨에따른공종간의간섭이예상되었다. 이에천정슬래브를선시공후별도의버팀보없이바닥슬래브를시공하는 Semi Top-Down 공법으로변경하여작업여유고를확보하였으며, 발주처에서제시하고있는벽체허용수평변위기준을준수하도록상세한시공단계별계측관리를통해 [ 그림 8] 과같이 5~7단버팀보를제거할수있었다 ([ 그림 9 및 10] 참조 ). 이를통해공기단축효과를얻을수있었다. [ 그림 5] Cross Wall Layout Plan 및시공전경 3-3. 흙막이버팀보물량변경싱가포르의 LTA 발주공사는인접건물과의근접도와지반조건에따라최소강성및벽체변형기준이제시되므로, 이에부합되는설계를수행하여야한다. [ 그림 6 및 7] 은개착식터널및 Rochor Station 의당초설계로두께 1.2m의지하연속벽체와 1단 RC Strut( 교통과장비용복공역할겸용 ) 및 7단의버팀보를적용하도록계획되었다. [ 그림 8] Deflection Plots [ 그림 6] 종단면도 ( 당초 ) [ 그림 9] 종단면도 ( 변경 ) 61
RC Strut S1 S2 S3 S4 S5 [ 그림 10] Rochor Station 버팀보 ( 변경 ) 3-4. Rochor Station Entrance B 본현장은주변에다수의주거및상업시설이존재하는도심지구간에위치하였고, 특히 Rochor Station Entrance B는기존구조물과불과 0.5m 가까이인접하여세심한계측관리와시공방법이요구되었다 ([ 그림 11] 참조 ). [ 그림 14] Rochor Station Entrance B 공법 공법변경에대한 Geotechnical & Structural 3D analysis 등상세설 계를수행하여구조적안정성을입증하였다 ([ 그림 15 및 16] 참조 ). [ 그림 15] Geotechnical 3D Analysis [ 그림 11] Rochor Station Entrance B 작업환경 당초에는직사각형모양의 D/Wall 공법으로계획하였으나 ([ 그림 12] 참조 ), 인접구조물의영향을최소화할수있는정밀시공이요구되 었다. [ 그림 16] Structural 3D Analysis RC Ring Wall 을 2m 간격으로굴착과동시에 Top Down 방식으로 단계별로시공하여안정성을향상시켰다 ([ 그림 17] 참조 ). [ 그림 12] 당초계획안 [ 그림 13] 변경계획안 이에타원형의 Micro Pile + RC Ring wall 변경을통하여시공중안전성향상및공간적인제약을극복하였으며, 지속적인계측관리와지반개량으로인접구조물의영향을최소화할수있었다 ([ 그림 13 및 14] 참조 ). [ 그림 17] RC Wall 시공전경타원형 Shape 변경에따른인접건물에대한민원및공사영향을최소화하여구조물의안전성은물론, 곡선미도입으로미적안정감도얻을수있었다 ([ 그림 18] 참조 ). 62 건설기술 / 쌍용
[ 그림 18] 완공된 Rochor Station Entrance B 3-5. 도로이설 (Traffic Diversion) 본현장의주요특징중하나로흙막이가시설, 현장타설말뚝, 임시및영구구조물공사를위한부지를약 50회의도로이설 (Traffic Diversion) 을통해조금씩확보해가면서진행했다는점이다 ([ 그림 19] 참조 ). 이를시행하기위해설계감리 (AC, Accredited Checker) 및 BCA에임시점용허가서 (TOP, Temporary Occupation Permit) 를제출하여승인을받아야하는절차를따르게된다. 만일도로이설이계획대로이루어지지않는경우부지확보부족으로후속공정에막대한영향을미치게되므로적기에 BCA의 TOP 승인을받아야했다. 이를위해공사부서는시공중발생된변경사항을즉시설계부서에통보하고설계부서는이를즉시 As-Built Drawing에반영하여승인절차를진행해야하는치밀하고유기적인일정관리가요구되었다. 공사부서는유관부서와도로이설전문설계사와의사전협의및교통영향분석을통해도로이설계획을확정하고이를문서화하여 LTA TM(Traffic Management) 에제출하여승인을받았다. 이과정중에제출된도로이설계획에대한 Safety Review가시공사, LTA, 시공감리 (QPS, Qulified Person for Supervision), 설계사 (QPD, Qulified Person for Design) 가참석한가운데이루어졌다. 설계부서는실제시공중공사도면 (Construction Drawing) 대비변경된사항이반영된 As-Built Drawing을작성하여설계사와의협의를통해최종확정하고이를설계감리와 BCA에제출하여 TOP 승인을받은후도로이설을진행하였다. 2009 년 6 월 ( 착공 ) 2010 년 5 월 4. 맺음말 2010 년 10 월 2012 년 10 월 2014 년 5 월 2011 년 10 월 2013 년 10 월 2014 년 10 월 2009년 6월착공이래성공적으로공사를수행하고있으며, 2015 년 8월 1600만인시무재해기록을달성함으로써당현장의철저한공사및안전관리를증명하였다. 2011년부터 6년연속 ROSPA (Royal Society for the Prevention of Accidents) 포상및 2013 년 LTA 에서개최하는 ASAC(Annual Safety Award Convention) Champion으로선정되는등다수의안전, 보건환경관련상을수상하여싱가포르지하철안전역사를새롭게쓰고있는중이다. 또한, 본고에서소개하였듯이여러힘든작업환경과난공사를혁신적인설계및시공방법으로타개한공로를인정받아 2015년 11 월 20일에는 SCI(Singapore Concrete Institute) Builders Category 에서 Excellence award를수상하였으며, 2016년 5월 26일에는 BCA Design and Engineering Safety Excellence Awards Civil Engineering Category 에선정되는등명품시공회사로굳건히자리매김하였다. 2015 년 5 월 2016 년 6 월 참고문헌 ❶ JEONG, CHANGI. The Singapore Concrete Institute s SCI Excellence Awards, 2015 [ 그림 19] Traffic Diversion Sequence 63