오 목 교 외 6 개 소 정 밀 점 검 용 역 가리봉철도고가 정밀점검보고서 2011.1 서울특별시 강서도로사업소 B & T 비앤티엔지니어링(주) Bridge & Tunnel Engineering Co., LTD
제 출 문 서울특별시 강서도로사업소장 귀하 귀 본부와 2010년 5월 4일자로 계약을 체결한 오목교 외 6개소 정밀점검 용역 을 성실히 수행하고 그 결과를 본 보고서에 수록하여 부속자료와 함께 제출합니다. 2011년 1월 서울특별시 서초구 서초동 1487-32디유빌딩 1층 비 앤 티 엔 지 니 어 링 (주 ) 대 표 이 사 이 상 민 (인)
가리봉철도고가 정밀점검 결과표 1.기본 현황 가.일반현황 용 역 명 오목교외 6개소 정밀점검용역 점검기간 2010.5.6~ 2011.1.31 관리주체명 서울특별시 강서도로사업소 대 표 자 - 용 역 사 (공동수급) 비앤티엔지니어링(주) 계약방법 일반입찰 시설물구분 교량 종 류 도로교량 종 별 2종 준 공 일 1977년 7월 점검금액 (천원) 172,280 (용역전체) 시설물위치 서울시 구로구 가리봉동 140 시설물규모 L=234.0m(총12경간,철도구간:1경간) 과업대상구간 :철도횡단구간(L=36m) 나.점검 실시결과 현황 중대결함 -없음 점검 주요결과 - 바닥판하면 백태 및 부분적인 단면결손(파손,재료분리,철근노출)발생 -받침장치 및 주형 부식 주요 보수 보강 -바닥판 단면보수 -부식부 재도장 다.책임(참여)기술자 현황 구 분 성 명 과업 참여기간 기술등급 사업 책임 이 상 민 2010.5.17~ 2010.11.12 특급 분야별 책임 이 호 영 2010.5.17~ 2010.11.12 특급 분야별 책임 최 동 호 2010.5.17~ 2010.11.12 특급 라.참고사항
2.결과 요약 책임기술자 종합의견 과거 재포장이전 교면방수층 손상으로 발생한 누수로 인해 바닥판 하면의 백태 발생됨 받침장치 및 주형부 부식 발생됨 상태평가등급은 B등급으로 평가됨. 발생된 손상들에 대한 적절한 보수와 주기적인 점검과 유지관리를 실시하면 사용성 및 기능유지 에는 문제가 없는 상태로 평가됨. 책임기술자 : 이 상 민 (서명) 가.정밀점검 외관조사 결과 기본사항 상태평가 결과 및 보수ㆍ보강 상태평가 결과 :B등급 결함발생 부재 상태 평가 결과 결함종류 보수ㆍ보강(안) 바닥판 c -0.3mm이상 균열 -철근노출 -콘크리트 박리,들뜸 -백태 -주입보수 -단면보수(철근방청) -단면보수 -표면보수 상부 구조 거더 -강재부식 -재도장 가로보 a -상태양호 - 하부 구조 교대,교각 c -0.3mm이상 균열 -철근노출 -주입보수 -단면보수(철근방청) 교량받침 -부식 -재도장 신축이음 a -상태양호 - 기타 부재 교면포장 a -상태양호 - 배수시설 a -그레이팅 망실 -재설치 난간 및 연석 -콘크리트 파손 -단면보수
나.내진설계 반영여부 검토대상 부재 설계적용 여부 조사결과 요약 받침 N -미반영 교각 N -미반영 다.현장시험 (비파괴 및 추가시험) 시 험 명 시험부위 시험 결과 책임기술자 의견 콘크리트 내구성시험 비파괴 강도 (MPa) 탄산화 잔여깊이 (mm) 바닥판 교각 상부구조 하부구조 25.5 28.5 22.0 23.5 38 45 81 92 설계기준강도를 만족함 양호함
가리봉철도고가 현황표 작성일 :2011년 1월 31일 구 분 내 용 구 분 내 용 시설물명 가리봉철도고가 시설물 번호 BR1977-0000025 준공년월일 1977년 7월 관리번호 - 시설물위치 서울특별시 구로구 가리봉동 140 설계하중 DB-18 노선명(이정) 남부순환도로 제원 연장 폭 L=234.0m(총12경간,철도구간:1경간) B =22.0m(왕복 4차로) 구조 형식 하 부 상부 교 대 교 각 PSC Beam SteelPlateGirder PreflexGirder 중력식 벽식 기초 형식 교량받침 탄성받침 신축이음 교대 - 교각 - A1:NEW MonocelJoint A2:NEW MonocelJoint, GaitopJoint 교차시설물 (도로,철도,하천) 1호선(경부선) 통과 높이 - 부착시설내용 알루미늄난간,낙하물방지책 기타
참여 기술진 과 업 명 :오목교 외 6개소 정밀점검 용역 과업기간 :2010.5.6 2011.1.31 참여구분 소 속 직 위 이 름 자격 및 등급 서명 책임기술자 비앤티 엔지니어링(주) 대표이사 이상민 토목구조기술사 " 전무이사 이호영 토목구조기술사 " 회 장 최동호 토목시공기술사 이 사 홍상택 토목기사 " 부 장 안홍준 토목기사 " 부 장 이우철 토목기사 " 부 장 김성오 토목기사 차 장 이상국 토목기사 참여기술자 과 장 백상이 토목기사 부 장 황적희 전문학사 과 장 문남곤 토목기사 과 장 최종경 토목기사 과 장 송영진 토목기사 과 장 서범석 토목기사 대 리 최윤호 토목기사 대 리 엄규식 토목기사
가리봉철도고가 위치도 1호선(경부선)횡단 구로역~가산디지털단지역구간 가리봉철도고가 (폭:18.5m/연장:460m) 가리봉철도고가 위치도 1호선(경부선)횡단 구로역~가산디지털단지역구간 가리봉철도고가 (폭:18.5m/연장:460m) 가리봉철도고가 위성사진 가리봉철도고가 :서울시 구로구 가리봉동 515
가리봉철도고가 전경 교량 포장면 전경 교량 하부전경
가리봉철도고가 요약문
요약문 1. 과업의 목적 본 과업은 시설물의 안전에 관한 특별법 규정에 의거 가리봉철도고가에 대 한 정밀점검으로 시설물의 손상과 물리적,화학적,기능적 결함을 정밀조사 및 측정 평가하여 시설물의 향후 향상된 유지관리를 위하여 손상에 대한 조치방안(보수,보 강 대상 범위 및 방법 등)을 제시함으로서 재해 및 재난을 사전 예방하고 시설물 의 효용증진과 공공의 안전을 확보하는데 그 목적이 있다. 2. 과업의 범위 및 내용 2.1 과업의 범위 가.관련자료의 수집 검토 나.주요부재의 외관조사 다.콘크리의 비파괴 시험조사 라.외관조사망도 작성 마.구조물의 상태평가 바.보수 보강 공법 제시 사.보고서 작성 2.2 과업수행기간 본 과업의 기간은 10.5.6~ 11.1.31까지로 한다.
요약문 3. 대상시설물의 현황 본 시설물은 서울특별시 구로구 가리봉에 위치하고 있으며 남부순환로상을 통과 하는 교량이다.본 교량의 상부구조 주형식은 PSC BEAM과 Preflex Beam으로 시 공되어져 있으며 교각은 벽식 교각으로 시공되어져 있는 상태이다.본 시설물은 총 연장 460.0m이고 과업 대상 구간은 S10경간(L=36.0m)철도횡단 구간이며,P9,P10 교각에 대하여 정밀점검을 수행하였다. <시설물 현황> 구 분 내 용 구 분 내 용 시설물명 가리봉철도고가 준공년월 1977년 7월 관리주체 서울특별시 강서도로사업소 시 공 자 - 소 재 지 서울시 구로구 가리봉동 515 설 계 자 - 상부 구조 형식 교장 P.S.C.I,SteelPlateGirder PreFlexGirder 234.0m (12경간,철도구간:1경간) 차 선 수 왕복4차로 교 폭 22.0m 하부 구조 교각 벽식 설계도서 유 무 교대 중력식 시설물 등급 2등교(DB-18) - 받침장치 탄성받침 A1:NEW MonocelJoint 설계하중 32.4ton 신축이음장치 A2:NEW MonocelJoint, GaitopJoint
요약문 4. 시설물 유지관리이력 <가리봉철도 고가 정 밀점검이력> No 점검진단 기간 점검진단기관명 주요점검진단결과 상태 등급 비고 본 과업 대상 시설물은 전반적으로 양호 한 상태를 유지하고 있으며,구조물 자 체의 구조적인 원인에 의한 결함사항을 1 20070330~ 20070827 건명기업(주) 발견할 수 없는 상태이나,공용에 따른 부재의 결함이 국부적으로 발생된 상태 B 정밀 점검 이므로 내구성 및 기능성 증 진을 위해 서 보수를 실시한다면 안전성과 잔존수 명은 유지될 수 있을 것으로 판단됨. 정밀점검결과 교량구조의 안전성에 영향 을 미치는 구조적으로 문제가 되는 결함 2 20090206~ 20090805 융성건설(주) 이나 손상이 발생하지 않은 대체로 양호 한 상태로 조사되었으나,발생된 손상에 대해서는 구조물의 내구성 및 안전성 확 보를 위해서 적정한 공법으로 보수가 필 B 기타 요함.
요약문 5. 측정장비 <콘크리트 비파괴시 험용 장 비> 구분 콘크리트 강도 탄산화 시험 내용 기기명 Schmidt Hammer(NR Type) 용 도 반발경도 측정용 기기번호 63112 검교정일 (검교정기관) 2010.01.18 (한국산업기술시험원) 유효기간 2010.01.18 2011.01.17 시약명 용 도 1% Red Phenol 탄산화 깊이 측정 기기번호 - 검교정일 (검교정기관) - 유효기간 - 장비명 Schmidt Hammer(NR Type)
요약문 6. 외관조사 결과 6.1 교면포장 철도횡단구간 S10경간의 교면포장은 아스콘 포장으로 2009년 정밀점검 실시 후 교면재포장을 실시하여 전반적으로 양호한 상태로 조사되었다. 6.2 난간 및 연석 본 고가차도에 설치된 난간은 알루미늄 난간으로 설치되어 있는 상태이며 철 도구간에는 낙석방지 철조망이 추가로 설치되어 있는 상태이다. 알루미늄 난간 상태는 대체로 양호하며 철조망 상태도 양호한 것으로 조사되 었다.2008년 정밀점검 이후 연석부 및 난간을 전면 교체 하여 현재는 매우 양 호한 상태인 것으로 조사되었다. 연석부(콘크리트)의 상태는 양호한 상태이며 국부적으로 시공초기(2009년 재시 공)에 발생한 미세균열이 국부적으로 조사되었지만 보수는 불필요하며,국부적 인 콘크리트 파손(0.24m2/4개소)은 내구성확보를 위한 보수가 필요하다. <콘크리트 난간 및 연석 외관조사 결과> 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 난간 연석 미세균열 -4.8m/6개소 4.8m/6개소 지속적 관 찰 콘크리트 파손 -0.24m2/4개소 0.24m2/4개소 단면보수 6.3 배수시설 시설물의 배수상태는 고가도로상의 종구배 및 횡구배로 인한 자연배수가 이루 어지고 있으며,교각 지점당 배수관이 지면으로까지 연결 설치되어 있다.또한 상면 배수구 상부에 그레이팅을 설치하여 이물질에 의한 배수관 막힘을 방지 하고 있는 상태이다. 점검결과 교량의 배수상태는 양호한 것으로 조사되었으며,1개소에서 그레이팅 망실이 조사되어 재설치가 필요한 상태이다.
요약문 6.4 신축이음장치 본 교량에 설치된 신축이음장치는 New Monocel으로 점검 대상구간에는 P10 지점부에 1기가 설치되어 있는 상태이다. 신축이음장치는 2010년 교체가 시행된 상태이며 현재 상태는 매우 양호한 상 태인 것으롤 조사되었다.점검 당시(교체전)신축이음장치의 본체 및 후타재에 손상이 다수 발생하여 하부에 누수가 발생하고 있는 상태였으며 누수로 인한 하부구조 열화가 발생하고 있는 상태였다. 신축거동은 점검 당시 양호하였으며 교체 후에도 양호한 거동을 보이고 있는 것으로 판단된다. 6.5 바닥판 본시설물은 PSC Beam Girder구간(S4 S9,S11,S12)을 2003년부터 2005년까 지 바닥판치환 공사를 실시하였으며,금회 점검 구간인 S10경간 SteelPlate Girder구간 바닥판과 연속화(바닥판)하여 시공하였다. P9지점부에 PSC Beam구간의 바닥판(S9경간 바닥판)과 SteelPlateGirder바 닥판(S10경간 바닥판)을 연결한 것으로 추정되며 현재 연결 바닥판 부위에 손 상이 집중되고 있는 것으로 조사되었다. P9지점부위 바닥판에는 망상균열이 다수 발생하였으며 콘크리트 파손도 다수 조사되었다.바닥판 균열부에는 누수흔적과 현재 누수로 추정되는 흔적들이 다 수 조사되어 본 고가차도의 구조적 취약부위로 판단된다.본 부위에 대해서는 신축이음장치 설치를 고려할 필요가 있으며,서로 다른 재질(열팽창계수가 다 른재질)을 갖는 상부구조가 온도변화에 따라 거동할 때 현재 P9지점부 바닥판 에 지속적인 손상이 발생할 가능성이 높다. 현재 바닥판에 발생한 대표적인 손상 유형은 백태이며 과거 재포장 이전에 교면방수층 손상으로 발생한 손상으로 판단된다.현재 손상은 경간 전체에 분 포되어 있는 상태이며 추후 단면보수(철근방청 포함)를 실시하여 콘크리트 및 철근의 건전성을 확보해야 할 것이다. 현재 지간부 바닥판에 발생된 대부분의 손상은 콘크리트 열화백태이며 구조적 균열 및 파손등은 없는 것으로 검토되었다.
요약문 <바닥판 외관조사 결과> 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 망상균열 - 2.5m2/3개소 2.5m2/3개소 단면보수 (P10지점부) 바 닥 판 c/w=0.3mm이상 균열 콘크리트 파손, 재료분리,공동, 철근노출 - 4.0m/4개소 4.0m/4개소 주입보수 - 8.28m2/17개소 8.28m2/17개소 단면보수 (철근방청) 백태 - 104.71m2/19개소 104.71m2/19개소 단면보수 보수재 박락 - 3.75m2/12개소 3.75m2/12개소 표면보수 6.6 주형 및 가로보 본 교량의 주형은 SteelPlateGirder형식으로 주형 상태는 주기적인 유지관리 (재도장 등)로 대체로 상태가 양호한 것으로 조사되었으며 국부적으로 바닥판 누수가 발생했던 G6거더부와 G10거더부 플랜지가 부식된 것으로 조사되었다. 과거 바닥판 누수는 G5-G6,G10-G11에서 발생하였으며 그 과정에서 주형에 영향을 미친 것으로 판단된다.현재 바닥판 누수는 발생하지 않는 것으로 판단 되며 추후 바닥판 보수와 함께 강재 재도장을 실시해야 할것이다. 또한 지점부 P9,P10에 과거 신축이음누수로 인해 주형 단부에 부식이 발생한 것으로 조사되었다.현재 P10지점부는 신축이음교체로 하부에 누수가 발생되지 않고 있으며 강재의 장기적인 내구성 확보를 위해 재도장이 필요하다. P9지점부에도 주형 단부의 부식이 다수 조사되었다.바닥판 균열 및 누수로 인 해 발생된 손상으로 최근 교면 재포장으로 누수는 발생되지 않은 것으로 판단 되며 강재의 장기적인 내구성 확보를 위해 재도장이 필요한 상태이다.
요약문 <주형 및 가로보 외관조사 결과> 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 주형 강재부식 - 97.8m2/20개소 97.8m2/20개소 강재 재도장 6.7 받침장치 본 교량에 설치된 받침장치는 탄성받침으로 P9,P10에 총 43개소가 설치되어 있은 상태이다. 받침거동상태는 대체로 양호한 상태인 것으로 조사되었으며 받침거동에 문제 되는 결함 및 손상은 없는 것으로 조사되었다. 받침장치 본체 상태는 대체로 양호하며 받침장치 전체에 강재 부식이 조사되 어 강재 내구성 확보차원에서 강재 재도장 보수가 필요한 상태이다. 받침장치의 강재 부식은 기존의 신축이음누수,바닥판누수에 의해 발생된 손상 으로 현재 누수는 거의 발생되고 있지 않는 상태이며 받침부 강재부에 대한 재도장이 필요한 상태이다. <받침장치 외관조사 결과> 구 분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대책 받침장치 강재 부식 - P9:5.04m2/21개소 - P10:5.28m2/22개소 10.32m2/43개소 재도장 6.8 교각 본 고가차도에 설치된 교각의 형태는 벽식구조로 시공되어져 있는 상태이며 부분보수가 시행된 구간이다. 교각의 상태는 전반적으로 양호한 상태이며 국부적으로 미세균열이 국부적으 로 발생한 것으로 조사되었으나 균열폭이 작고 규모가 작아 보수는 불필요한
요약문 것으로 판단되며 c/w=0.3mm이상의 균열도 균열 형태 및 균열 발생 위치를 분 석한 결과 하중에 의한 구조적 균열은 아닌 것으로 판단된다. 다만 c/w=0.3mm균열에 대해서는 추가 진전을 방지하는 차원에서의 주입보수가 필 요한 상태이다. 교각부에 국부적인 철근노출과 콘크리트 파손,재료분리에 대해 장기적인 콘크 리트의 내구성 확보를 위해 보수가 필요한 상태이다. <교대 및 교각(기초)외관조 사 결과 > 구분 결함 및 손상내용 미세균열 위 치(수량) 수량 대 책 - P9(6.2m/2개소) - P10(15.9m/7개소) 22.1m/9개소 지속적 관 찰 교각 c/w=0.3mm 이상 균열 콘크리트 파손 재료분리 - P9(0.2m/1개소) - P10(7.5m/5개소) - P9(13.89m2/11개소) - P10(6.95m2/10개소) 7.7m/6개소 20.84m2/21개소 주입보수 단면보수 철근노출 -P9(0.94m2/10개소) -P10(0.73m2/3개소) 1.47m2/13개소 단면보수 (철근방청)
요약문 7. 내구성 평가 결과 <콘크리트 내구성조 사 결과 요약> 구분 비파괴시험 결과 평가의견 부재 설계강도(MPa) 비파괴강도(MPa) 비파괴 강도 (MPa) 상부 구조 바닥판 24.0 25.5 28.5 비파괴 추정강도는 설계강도 이상으로 양호하게 평가됨. 하부 구조 교각 21.0 22.0 23.5 탄산화 깊이 (mm) 상부 구조 하부 구조 부재 탄산화 피복두께 깊이(mm) (mm) 잔여깊이 바닥판 6.2 8.2 45 52 38 45 a 교각 7.5 11.5 92 100 81 92 a (mm) 평가등급 피복두께 대비 탄산 화깊이는 a등급으로 탄산화 진행정도는 미비함. 탄산화로 인한 콘 크리트 내구성 영 향은 거의 없음 전반적인 철근도달 시간은 여유있음. 종합 평가 -콘크리트의 압축강도,탄산화 깊이 측정결과 전반적으로 양호한 내구성을 보유 하고 있는 것으로 평가되었다.
요약문 8. 상태평가 결과 외관조사 및 내구성조사에 의한 본 교량의 상태등급은 B등급(0.13 x 0.26)으 로 분류되었다. <철도구간 상태평가 최종등 급 산정 결과> 부재의 분류 상부구조 2차 부재 기타부재 받침 하부구조 내구성 요소 번호 구조 형식 바 닥 판 거더 가 로 보 포장 배수 난간 연석 신축 이음 교량 받침 하부 기초 탄 산 화 (상) 탄 산 화 (하) 염 화 물 S10[1] 강 I형교 c a a a X c Q a a N/A S10[2] 강 I형교 X X X X X X a c Q X a N/A 평균 0.400 0.200 0.100 0.100 0.100 0.200 0.100 0.200 0.400 N/A 0.100 0.100 N/A 가중치 18 20 5 7 3 2 9 9 13 N/A 4 3 N/A (평균X가중치)/ 가중치합 0.072 0.040 0.005 0.007 0.003 0.004 0.009 0.018 0.052 N/A 0.004 0.003 N/A 환산결함도 점수 0.217 상태평가결과 B 구분 구조형식 환산 결함도점수 상태평가 결과 연장 (m) 연장비 환산결함도점수 X 연장비 가리봉철도 강 I형교 0.217 B 35 1.000 0.217 합계( ) 35 1.000 0.217 환산결함도 점수 0.217 상태평가결과 B
요약문 상태평가결과,가리봉 철도고가의 상태평가는 B등급으로 평가되었으며,바닥판 과 하부구조에서 c등급으로 평가되었다.외관조사결과 바닥판과 하부구조에서 발생 된 균열은 시공초기 발생한 비구조적인 균열로 판단되며,c등급판정은 c/w=0.3mm 이상의 균열에 의한 것으로 해당 부재의 지배적인 손상은 아닌 것으로 조사되었다. c등급으로 판정된 바닥판과 교각의 손상모식도를 살펴보면 소규모인 c/w=0.3mm의 건조수축균열로 인해 등급판정이 이루어진 것으로 전체 교량의 내구성 및 구조안 전성에는 영향을 미치지 않으며,일부손상에 대해 보수가 시행될 경우 등급이상으 로 상향 조정 될 것으로 판단된다. P9 P10 P9 P10 G1 G1 G2 G2 G3 G3 G4 G4 G5 G5 G6 G6 G7 G7 G8 G8 G9 G9 G10 G10 G11 G11 G12 G12 <S10바닥판,전체손상현황 > <S10바닥판,c등급 손상현황> 좌측면 정 면 우측면 좌측면 정 면 우측면 배 면 배 면 <P10바닥판,전체손상현황 > <P10바 닥판,c등급 손상현황>
요약문 9. 보수 보강방안 9.1 주요결함 및 보수 보강 집계 <주요결함 및 보수 보강 일람표> 구 분 주요결함 및 손상내용 수량/개소 보수 보강 방법 보수 순위 교면 포장 - 균열 및 파손(교량구간) 892.8m2 /6개소 - 재포장(방수포함) 1 - 균열 및 파손(접속구간) 1,197m2 /4개소 - 재포장 1 - 균열 c/w=0.3mm미만 132.0m/124개소 - 지속적 관찰 - 난간 및 방음벽 - 균열 c/w=0.3mm이상 22.5m/20개소 - 주입보수 1 - 망상균열 2.0m2/4개소 - 지속적 관찰 - 배수 시설 - 배수관 막힘 13개소 - 배수구 청소 2 -배수관 하단 토사 세굴 1개소 -지속적 관찰 - 바닥판 - 균열 c/w=0.3mm미만 39.3m/47개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 7.3m/7개소 - 주입보수 1 주형 -도장박리 0.22m2/4개소 - 지속적 관찰 - 받침 장치 -균열 c/w=0.3mm미만 13.5m/57개소 -지속적 관찰 - 교대 및 교각 - 균열 c/w=0.3mm미만 25.5m/50개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 4.0m/4개소 - 주입보수 1 옹벽 - 균열 c/w=0.3mm미만 60.0m/56개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 69.1m/55개소 - 지속적 관찰 -
요약문 9.2 보수 보강 개략공사비 <보수 보강 개략공사비> 부재 결함내용 보수방안 손상 물량 단위 단가 (천원) 공사비 (천원) 보수 순위 교면 포장 -균열 및 파손 (교량구간) -균열 및 파손 (접속구간) 재포장 (방수포함) 892.8 m2 90 80,352 1 재포장 1,197 m2 40 47,880 1 난간 및 방음벽 - 균열 c/w=0.3mm이 상 주입보수 22.5 m 138 3,105 1 배수 시설 -배수관 막힘 배수구 청소 13 개소 100 1,300 1 바닥판 - 균열 c/w=0.3mm이 상 주입보수 7.3 m 138 1,007 1 교대 및 교각 - 균열 c/w=0.3mm이 상 주입보수 4.0 m 138 552 1 순공사비 합계 134,196 제경비 (순공사비 45%) 60,388 순위별 공사비 (제경비 포함) 제1순위 194,585 개략공사비 약 1억9천4백만원
목 차 제 1장 서 언 1 1.1과업의 목적 3 1.2과업의 범위 및 내용 3 1.2.1과업의 범위 3 1.2.2과업수행기간 3 1.2.3과업의 내용 4 1.3과업수행 방법 5 1.3.1과업수행 절차 5 1.3.2과업수행 일정 6 1.4대상시설물의 현황 7 1.4.1시설물 현황 7 1.4.2시설물 제원 8 1.5시설물 유지관리이력 9 1.6측정장비 10 1.7기호의 정의 11 1.7.1시설물기호의 정의 11 1.7.2손상범례의 정의 12 제 2장 외관조사 13 2.1개 요 15 2.2부재별 외관조사 결과 16 2.2.1교면포장 16 2.2.2난간 및 연석 16 2.2.3배수시설 17 2.2.4신축이음장치 18 2.2.5바닥판 18 2.2.6주형 및 가로보 21 2.2.8받침장치 22 2.2.9교각 23 제 3장 내구성 조사 25 3.1개요 27 3.2내구성조사 개요 28 3.2.1콘크리트 비파괴조사 28 3.3콘크리트 비파괴시험 결과 36 3.3.1비파괴 강도시험 36
3.3.2탄산화시험 38 3.4결과요약 40 제 4장 시설물의 상태평가 41 4.1개요 43 4.1.1부재별 상태평가 적용범위 44 4.1.2부재별 가중치 45 4.1.3상태평가 결과 산정 방법 46 4.2부재별 상태평가 결과 49 4.2.1교면포장 49 4.2.2난간 및 연석 49 4.2.3배수시설 49 4.2.4신축이음장치 50 4.2.5바닥판 50 4.2.6주형(SteelPlateGirder)및 가로보 51 4.2.7받침장치 52 4.2.8교대 및 교각 55 4.3상태평가 결과산정(금회) 56 4.4상태평가 결과(2009년) 57 4.5기 점검 결과와의 비교 58 제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 59 5.1개 요 61 5.1.1기본방향 61 5.1.2보수 보강의 추진방향 62 5.2보수 보강방안 63 5.2.1주요결함 및 보수 보강방안 63 5.2.2보수 보강 개략공사비 산정 65 5.3보수 보강공법 66 5.3.1콘크리트 균열 및 백태의 보수 방안 66 5.3.2콘크리트 단면보수 방안 72 5.3.3.강재 보수 방안 75 5.4유지관리방안 79 5.4.1개요 및 점검종류 79 5.4.2부재별 점검요령 81 5.4.3부재별 점검항목 86 5.4.4건조수축 균열 제어 방안 90 5.4.5기존 보수부 유지관리 방안 93
제 6장 결 언 95 부 록 99
표 차 례 <표 1.1> 과업의 내용 4 <표 1.2> 과업수행 일정 6 <표 1.3> 시설물 현황 7 <표 1.4> 가리봉고가 정밀안전진단 및 정밀점검이력 9 <표 1.5> 콘크리트 비파괴시험용 장비 10 <표 1.6> 시설물기호의 정의 11 <표 2.1> 부재별 주요조사항목 15 <표 2.2> 난간 및 연석 외관조사 결과 16 <표 2.3> 바닥판 외관조사 결과 19 <표 2.4> 주형부 외관조사 결과 21 <표 2.5> 받침장치 외관조사 결과 22 <표 2.6> 교각 외관조사 결과 23 <표 3.1> 부재별 비파괴시험 현황 27 <표 3.2> 반발경도 보정값 30 <표 3.3> 재령계수 α의 값 31 <표 3.4> 탄산화 시험요령 33 <표 3.5> 콘크리트의 종류별 탄산화비율(R) 34 <표 3.6> 탄산화 상태평가 기준 35 <표 3.7> 비파괴강도 결과 36 <표 3.8> 기 점검 비파괴강도 비교 37 <표 3.9> 탄산화 깊이의 측정결과 38 <표 3.10> 피복두께 측정결과 38 <표 3.11> 콘크리트 내구성조사 결과요약 40 <표 4.1> 부재별 상태평가 적용 범위 44 <표 4.2> 구조형식에 따른 일반교량의 부재별 가중치 45 <표 4.3> 결함도 지수에 의한 등급표 46 <표 4.4> 난간 및 연석 외관조사 결과 49 <표 4.5> 난간 및 연석상태평가 결과 49 <표 4.6>바닥판 외관조사 결과 50 <표 4.7> 바닥판 상태평가 결과 50 <표 4.8> 주형(SteelPlateGirder)및 가로보 외관조사 결과 51 <표 4.9> 주형(SteelPlateGirder)및 가로보 상태평가 결과 51
<표 4.10> 받침장치 외관조사 결과 52 <표 4.11> 받침장치 상태평가 결과 52 <표 4.12> 교대 및 교각 외관조사 결과 55 <표 4.13> 교대 및 교각 상태평가 결과 55 <표 4.14> 철도구간 상태평가 최종등급 산정결과 56 <표 4.15> 교량전체 상태평가 최종등급 산정결과 57 <표 4.16> 기 점검 결과와의 비교 58 <표 5.1> 시설물의 보수 보강방안 수립에 따른 검토사항 62 <표 5.2> 주요결함 및 보수 보강 일람표 64 <표 5.3> 보수 보강 개략공사비 65 <표 5.4> 콘크리트부재 균열발생 현황 및 보수방안 66 <표 5.5> 균열폭에 알맞은 수지의 점도 68 <표 5.6> 에폭시계 수지의 규격 68 <표 5.7> 수지계 주입재의 특징 69 <표 5.8> 균열주입보수 비교 70 <표 5.9> 콘크리트 단면결손 현황 및 보수방안 72 <표 5.10> 단면보수공법 재료비교 74 <표 5.11> 강재 손상상세 및 보수방안 75 <표 5.12> 보수도장의 표면처리 76 <표 5.13> 가리봉 철도고가의 중점유지관리방안 89
그 림 차 례 <그림 1.1> 과업수행 흐름도 5 <그림 1.2> 가리봉철도고가 일반도 8 <그림 1.3> 손상범례의 정의 12 <그림 3.1> 콘크리트 비파괴시험 위치도 27 <그림 3.2> 반발경도법에 의한 압축강도 추정도 29 <그림 3.3> 압축응력에 따른 반발경도의 보정곡선 30 <그림 3.4> 콘크리트의 모세관 공극에서 이산화탄소와 수분의 침입 32 <그림 3.5> 페놀프탈레인법에 의한 탄산화부분과 미탄산화부분의 경계 33 <그림 3.6> 비파괴강도 결과 그래프 36 <그림 3.7> 비파괴강도 결과 그래프 37 <그림 3.8> 상부구조 피복두께에 따른 수명산정도 39 <그림 3.9> 하부구조 피복두께에 따른 수명산정도 39 <그림 4.1> 전체 교량의 상태평가 결과 산정 방법 예 47 <그림 4.2> 라멘교의 부재 구성도 48 <그림 5.1> 균열 주입보수 시공방법 67 <그림 5.2> 콘크리트 표면처리 시공순서도 71
제 1장 서 언 1.1 과업의 목적 1.2 과업의 범위 및 내용 1.3 과업수행 방법 1.4 대상시설물의 현황 1.5 시설물 유지관리 이력 1.6 측정장비 1.7 기호의 정의
제 1장 서 언 1.1 과업의 목적 본 과업은 시설물의 안전에 관한 특별법 규정에 의거 가리봉철도고가에 대 한 정밀점검으로 시설물의 손상과 물리적,화학적,기능적 결함을 정밀조사 및 측정 평가하여 시설물의 향후 향상된 유지관리를 위하여 손상에 대한 조치방안(보수,보 강 대상 범위 및 방법 등)을 제시함으로서 재해 및 재난을 사전 예방하고 시설물 의 효용증진과 공공의 안전을 확보하는데 그 목적이 있다. 1.2 과업의 범위 및 내용 1.2.1 과업의 범위 가.관련자료의 수집 검토 나.주요부재의 외관조사 다.콘크리의 비파괴 시험조사 라.외관조사망도 작성 마.구조물의 상태평가 바.보수 보강 공법 제시 사.보고서 작성 1.2.2 과업수행기간 본 과업의 기간은 10.5.6~ 11.1.31까지로 한다. -3-
제 1장 서 언 1.2.3 과업의 내용 다. 본 과업을 수행하기 위하여 실시한 정밀안전점검의 세부내용은 <표 1.1>과 같 <표 1.1> 과업의 내용 과업의 범위 관련자료 검토 외관조사 콘크리트 내구성 조사 상태 평가 시설물의 보수 보강 방법 제시 유지관리 방안 제 시 과업의 내용 1)2008년도 정밀점검 보고서 검토 2)설계자료 검토 (보수 보강 및 설계도면) 3)대상 시설물의 이력 1)보수 보강 시공 상태조사 2)상 하부구조의 외관 결함 및 손상 등 외관상태 조사 3)신축이음과 받침장치의 기능 상태조사 1)콘크리트 강도 및 균열조사(반발경도 측정 및 초음파탐사) 2)콘크리트 열화도 평가(중성화 시험) 1)외관조사 결과 분석 2)비파괴 현장시험 결과 분석 3)부재별 상태평가 및 시설물 전체의 상태평가등급에 대한 소견 1)결함 및 손상부위에 대한 원인 분석과 설계,시공 및 유지관리 요인에 의한 구분 2)기능 회복 향상을 위한 보수 보강공법 제시 3)보수 보강 수량 및 개략공사비 산출 1)중점점검항목 제시 2)효율적인 유지관리를 위한 방안 제시 -4-
제 1장 서 언 1.3 과업수행 방법 1.3.1 과업수행 절차 구일고가차도의 정밀안전점검 과업수행 흐름도는 <그림 1.1>과 같다. 현 장 답 사 현 장 조 사 설계도서 및 관련자료 검토 현장조사계획 수립 외 관 조 사 콘크리트 비파괴시험 시설물 제원조사 부재 변형 및 처짐 조사 콘크리트 시공상태 조사 (균열,파손,탈락,박리 등) 강재부식,변형상태 조사 강재도장상태 조사 받침상태 조사 신축이음상태조사 노면 및 포장상태 조사 난간 등 부대시설 조사 콘크리트 반발경도 시험 중성화 시험 측정결과 종합분석 외관조사 및 비파괴 조사 결과 분석 손상의 원인 분석 상태평가 외관조사 및 내구성평가 결과반영 보수 보강 및 유지관리방안 제시 보수보강공법 및 우선순위 제시 효율적인 유지관리방안 제시 최종보고서 작성 ` 최종보고서작성 보고서 보완 및 준공 <그림 1.1> 과업수행 흐름도 -5-
제 1장 서 언 1.3.2 과업수행 일정 본 과업을 위해 수행한 주요 업무일정은 <표 1.2>과 같다. <표 1.2> 과업수행 일정 2010년 ~ 2011년 공 종 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 1월 15 30 25 30 10 15 25 30 10 15 25 30 10 15 25 30 10 15 착수준비 및 착수 ( 10.05.06착수) 1.관련자료 수집 및 답사 사례수집 및 분석 관계도서 수집 및 분석 현장조사 계획수립 2.시설물의 외관조사 외관조사 조사결과 정리 상태평가 3.시설물의 내구성 및 내하력 조사 재하시험 콘크리트비파괴조사 조사결과 정리 재하시험 1월6일 (개봉고가,개봉철도고가) 4.시설물의 상태 평가 외관조사결과 내구성평가결과 5.시설물의 안전성 평가 (개봉고가,개봉철도고가) 외관조사결과 내구성평가결과 6.보수 보강방안 제시 보수 보강방안제시 유지관리방안 제시 관리주체 협의 7.보고서 작성 최종보고서 작성 준 공 -6-
제 1장 서 언 1.4 대상시설물의 현황 1.4.1 시설물 현황 가리봉 철도고가는 서울특별시 구로구 가리봉에 위치하고 있으며 남부순환로상 을 통과하는 교량이다.본 교량의 상부구조 주형식은 PSC BEAM과 Preflex Beam 으로 시공되어져 있으며 교각은 벽식 교각으로 시공되어져 있는 상태이다.본 시설 물은 총연장 234.0m이고 과업 대상 구간은 S10경간(L=36.0m)철도횡단 구간이며, P9,P10교각에 대하여 정밀점검을 수행하였다. <표 1.3> 시설물 현황 구 분 내 용 구 분 내 용 시설물명 가리봉 철도고가 준공년월 1977년 7월 관리주체 서울특별시 강서도로사업소 시 공 자 신흥건설 소 재 지 서울시 구로구 가리봉동 515 설 계 자 - 상부 구조 형식 교장 P.S.C.I,SteelPlateGirder PreFlexGirder 234.0m (총12경간,철도구간:1경간) 차 선 수 왕복4차로 교 폭 22.0m 하부 구조 교각 벽식 설계도서 유 무 교대 중력식 시설물 등급 2등교(DB-18) - 받침장치 탄성받침 A1:NEW MonocelJoint 설계하중 32.4ton 신축이음장치 A2:NEW MonocelJoint, GaitopJoint -7-
제 1장 서 언 1.4.2 시설물 제원 대상시설물의 일반도는 <그림 1.2>와 같다. ñ 신 림 16200 ñ 신 림 25,000 25,000 36,000 25,000 459400 9,700 19400 50000 72000 50000 50000 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S12 S11 S10 S9 S8 25,000 25,000 36,000 25,000 459400 9,700 19400 50000 72000 50000 50000 P.C BEAM STEEL PLATE P.C BEAM P7 P8 P9 P10 P11 A2 P12 P11 P10 P9 P8 국철/경부선 철도 공 항 ò 공 황 ò <평면도> < 단면도 > <그림 1.2> 가리 봉철도고가 일반도 -8-
제 1장 서 언 1.5 시설물 유지관리이력 본 시설물에서 수행된 점검 이력은 <표 1.4>와 같다. <표 1.4> 가리봉고가 정밀안 전진단 및 정밀 점검이력 No 점검진단 기간 점검진단기관명 주요점검진단결과 상태 등급 비고 본 과업 대상 시설물은 전반적으로 양호 한 상태를 유지하고 있으며,구조물 자 체의 구조적인 원인에 의한 결함사항을 1 20070330~ 20070827 건명기업(주) 발견할 수 없는 상태이나,공용에 따른 부재의 결함이 국부적으로 발생된 상태 B 정밀 점검 이므로 내구성 및 기능성 증 진을 위해 서 보수를 실시한다면 안전성과 잔존수 명은 유지될 수 있을 것으로 판단됨. 정밀점검결과 교량구조의 안전성에 영향 을 미치는 구조적으로 문제가 되는 결함 2 20090206~ 20090805 융성건설(주) 이나 손상이 발생하지 않은 대체로 양호 한 상태로 조사되었으나,발생된 손상에 대해서는 구조물의 내구성 및 안전성 확 B 기타 보를 위해서 적정한 공법으로 보수가 필 요함. -9-
제 1장 서 언 1.6 측정장비 본 과업에 사용된 비파괴시험 장비는 <표 1.5>와 같다. <표 1.5> 콘크리트 비파괴시 험용 장 비 구분 콘크리트 강도 탄산화 시험 내용 기기명 Schmidt Hammer(NR Type) 용 도 반발경도 측정용 기기번호 63112 검교정일 (검교정기관) 2010.01.18 (한국산업기술시험원) 유효기간 2010.01.18 2011.01.17 시약명 용 도 1% Red Phenol 탄산화 깊이 측정 기기번호 - 검교정일 (검교정기관) - 유효기간 - 장비명 Schmidt Hammer(NR Type) -10-
제 1장 서 언 1.7 기호의 정의 1.7.1 시설물기호의 정의 본 보고서의 시설물 각 부재의 표현의 통일성을 기하기 위하여 <표 1.6>과 같 이 각 위치별,부재별 기호를 부여하였다. <표 1.6> 시설물기호 의 정의 부재 구분 사용 기호 비 고 경 간 거 더(주 형) 종 형(세로보) 횡 형(가로보) 다이아프램 교 대 교 각 받침장치(Shoe) 신축이음장치 S G St. CB D A P Be Exp. Span Girder Stringer CrossBeam Diaphram Autment Pier Bearing ExpansionJoint 좌측복부판 L.We LeftWe 강판형 우측복부판 상부 하부 R.We U.Flan L.Flan RightWe UpperFlange LowerFlange * 거더,교좌장치의 번호는 시점측을 기준으로 종점측을 바라보았을 때 좌측부터 부여하였으 며,B-Line의 경우 A3측에서 A2를 바라보았을때의 기준으로 부여하였음. ex1) S 1 G 2 L.We 강박스 좌측복부판 좌측에서 2번째 거더 1번째 경간 -11-
제 1장 서 언 1.7.2 손상범례의 정의 본 보고서의 시설물 각 부재의 표현의 통일성을 기하기 위하여 <그림 1.3>와 같이 손상범례를 정의하였다. <그림 1.3> 손상범례의 정의 -12-
제 2장 외관조사 2.1 개 요 2.2 부재별 외관조사 결과
제 2장 외관조사 2.1 개 요 가리봉 철도고가는 서울시 구로구 가리봉에 위치하고 있으며 남부순환로상을 통과하는 교량이다.본 교량의 상부구조 주형식 PSC BEAM과 Preflex Beam으로 시공되어져 있으며 교각은 벽식 교각으로 시공되어져 있는 상태이다.본 시설물은 총연장 460.0m이며 과업 대상 구간은 S10경간(L=36.0m)철도횡단 구간이며,P9, P10교각에 대하여 정밀점검을 수행하였다. <표 2.1> 부재별 주요조사항 목 구 분 조 사 항 목 비 고 상부 구조 하부 구조 강 재 바닥판 교 교 받침장치 신축이음 대 각 강재의 도장 및 용접부의 상태 강재의 부식,균열 및 변형상태 처짐 등과 같은 거더의 형상변화 볼트의 체결상태 콘크리트 균열,박리,백태 및 골재분리,누수 상면의 체수여부 포장의 방수층여부,파손,균열 등에 의한 주행성 여부 콘크리트 균열,박리,백태 및 골재분리 교대의 이동유무 배면지반의 균열 하부 복개구간에 노출된 Pile의 상태 콘크리트 균열,박리,백태 및 골재분리 배면지반의 균열 하부 복개구간에 노출된 Pile의 상태 받침 설치상태,위치,방향 및 가동받침의 작동유무 받침의 부식 및 도장상태 고정볼트의 고정,부식 및 손상상태 고력황동받침의 가동여유량 상태 받침 콘크리트의 균열,박락 및 충진상태 신축이음 설치상태 및 누수 후타재의 균열,파손 등 후타재와 포장면 사이 벌어짐 -15-
제 2장 외관조사 2.2 부재별 외관조사 결과 2.2.1 교면포장 철도횡단구간 S10경간의 교면포장은 아스콘 포장으로 2009년 정밀점검 실시 후 교면재포장을 실시하여 전반적으로 양호한 상태로 조사되었다. S10경간(철도횡단구간)아스콘 상태 아스콘 포장 상태 양호(경미한 마모) 2.2.2 난간 및 연석 본 고가차도에 설치된 난간은 알루미늄 난간으로 설치되어 있는 상태이며 철 도구간에는 낙석방지 철조망이 추가로 설치되어 있는 상태이다. 알루미늄 난간 상태는 대체로 양호하며 철조망 상태도 양호한 것으로 조사되 었다.2008년 정밀점검 이후 연석부 및 난간을 전면 교체 하여 현재는 매우 양 호한 상태인 것으로 조사되었다. 연석부(콘크리트)의 상태는 양호한 상태이며 국부적으로 시공초기(2009년 재시 공)에 발생한 미세균열이 국부적으로 조사되었지만 보수는 불필요하며,국부적 인 콘크리트 파손(0.24m2/4개소)은 내구성확보를 위한 보수가 필요하다. <표 2.2> 난간 및 연석 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 난간 연석 미세균열 -4.8m/6개소 4.8m/6개소 지속적 관 찰 콘크리트 파손 -0.24m2/4개소 0.24m2/4개소 단면보수 -16-
제 2장 외관조사 난간 및 연석부 전경 연석부 콘크리트 파손 2.2.3 배수시설 시설물의 배수상태는 고가도로상의 종구배 및 횡구배로 인한 자연배수가 이루 어지고 있으며,교각 지점당 배수관이 지면으로까지 연결 설치되어 있다.또한 상면 배수구 상부에 그레이팅을 설치하여 이물질에 의한 배수관 막힘을 방지 하고 있는 상태이다. 점검결과 교량의 배수상태는 양호한 것으로 조사되었으며,1개소에서 그레이팅 망실이 조사되어 재설치가 필요한 상태이다. 배수구 상태양호 배수관 설치 상태 양호 -17-
제 2장 외관조사 2.2.4 신축이음장치 본 교량에 설치된 신축이음장치는 New Monocel으로 점검 대상구간에는 P10 지점부에 1기가 설치되어 있는 상태이다. 신축이음장치는 2010년 교체가 시행된 상태이며 현재 상태는 매우 양호한 상 태인 것으롤 조사되었다.점검 당시(교체전)신축이음장치의 본체 및 후타재에 손상이 다수 발생하여 하부에 누수가 발생하고 있는 상태였으며 누수로 인한 하부구조 열화가 발생하고 있는 상태였다. 신축거동은 점검 당시 양호하였으며 교체 후에도 양호한 거동을 보이고 있는 것으로 판단된다. 신축이음장치 교체전(점검당시) 2.2.5 바닥판 본시설물은 PSC Beam Girder구간(S4 S9,S11,S12)을 2003년부터 2005년까 지 바닥판치환 공사를 실시하였으며,금회 점검 구간인 S10경간 SteelPlate Girder구간 바닥판과 연속화(바닥판)하여 시공하였다. P9지점부에 PSC Beam구간의 바닥판(S9경간 바닥판)과 SteelPlateGirder바 닥판(S10경간 바닥판)을 연결한 것으로 추정되며 현재 연결 바닥판 부위에 손 상이 집중되고 있는 것으로 조사되었다. P9지점부위 바닥판에는 망상균열이 다수 발생하였으며 콘크리트 파손도 다수 조사되었다.바닥판 균열부에는 누수흔적과 현재 누수로 추정되는 흔적들이 다 수 조사되어 본 고가차도의 구조적 취약부위로 판단된다.본 부위에 대해서는 신축이음장치 설치를 고려할 필요가 있으며,서로 다른 재질(열팽창계수가 다 -18-
제 2장 외관조사 른재질)을 갖는 상부구조가 온도변화에 따라 거동할 때 현재 P9지점부 바닥판 에 지속적인 손상이 발생할 가능성이 높다. 현재 바닥판에 발생한 대표적인 손상 유형은 백태이며 과거 재포장 이전에 교면방수층 손상으로 발생한 손상으로 판단된다.현재 손상은 경간 전체에 분 포되어 있는 상태이며 추후 단면보수(철근방청 포함)를 실시하여 콘크리트 및 철근의 건전성을 확보해야 할 것이다. 현재 지간부 바닥판에 발생된 대부분의 손상은 콘크리트 열화백태이며 구조적 균열 및 파손등은 없는 것으로 검토되었다. <표 2.3> 바닥판 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 망상균열 - 2.5m2/3개소 2.5m2/3개소 단면보수 (P10지점부) c/w=0.3mm이상 균열 - 4.0m/4개소 4.0m/4개소 주입보수 바 닥 판 콘크리트 파손, 재료분리,공동, 철근노출 - 8.28m2/17개소 8.28m2/17개소 단면보수 (철근방청) 백태 - 104.71m2/19개소 104.71m2/19개소 단면보수 P9지점 취약부 - 22.0m/1개소 22.0m/1개소 신축이음설치 보수재 박락 - 3.75m2/12개소 3.75m2/12개소 표면보수 P9지점부 바닥판 하면 균열 및 백태 P9지점부 철근노출 및 콘크리트 파손 -19-
제 2장 외관조사 P10지점부 바닥판하면 철근노출 및 파손 P9지점부 콘크리트 박리/박락 바닥판 하면 철근노출 바닥판하면 백태 바닥판 하면 백태발생 바닥판하면 백태 -20-
제 2장 외관조사 2.2.6 주형 및 가로보 본 교량의 주형은 SteelPlateGirder형식으로 주형 상태는 주기적인 유지관리 (재도장 등)로 대체로 상태가 양호한 것으로 조사되었으며 국부적으로 바닥판 누수가 발생했던 G6거더부와 G10거더부 플랜지가 부식된 것으로 조사되었다. 과거 바닥판 누수는 G5-G6,G10-G11에서 발생하였으며 그 과정에서 주형에 영향을 미친 것으로 판단된다.현재 바닥판 누수는 발생하지 않는 것으로 판단 되며 추후 바닥판 보수와 함께 강재 재도장을 실시해야 할것이다. 또한 지점부 P9,P10에 과거 신축이음누수로 인해 주형 단부에 부식이 발생한 것으로 조사되었다.현재 P10지점부는 신축이음교체로 하부에 누수가 발생되지 않고 있으며 강재의 장기적인 내구성 확보를 위해 재도장이 필요하다. P9지점부에도 주형 단부의 부식이 다수 조사되었다.바닥판 균열 및 누수로 인 해 발생된 손상으로 최근 교면 재포장으로 누수는 발생되지 않은 것으로 판단 되며 강재의 장기적인 내구성 확보를 위해 재도장이 필요한 상태이다. <표 2.4> 주형부 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대 책 주형 강재부식 - 97.8m2/20개소 97.8m2/20개소 강재 재도장 주형단부(지점부)강재부식 주형단부(지점부)강재부식 -21-
제 2장 외관조사 주형 전경 주형 상 하 플랜지 강재부식 2.2.8 받침장치 본 교량에 설치된 받침장치는 탄성받침으로 P9,P10에 총 43개소가 설치되어 있은 상태이다. 받침거동상태는 대체로 양호한 상태인 것으로 조사되었으며 받침거동에 문제 되는 결함 및 손상은 없는 것으로 조사되었다. 받침장치 본체 상태는 대체로 양호하며 받침장치 전체에 강재 부식이 조사되 어 강재 내구성 확보차원에서 강재 재도장 보수가 필요한 상태이다. 받침장치의 강재 부식은 기존의 신축이음누수,바닥판누수에 의해 발생된 손상 으로 현재 누수는 거의 발생되고 있지 않는 상태이며 받침부 강재부에 대한 재도장이 필요한 상태이다. <표 2.5> 받침장치 외관조사 결과 구 분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 수량 대책 받침장치 강재 부식 - P9:5.04m2/21개소 - P10:5.28m2/22개소 10.32m2/43개소 재도장 -22-
제 2장 외관조사 받침장치 강재부 부식 및 주형부식 주형 상 하 플랜지 강재부식 2.2.9 교각 본 고가차도에 설치된 교각의 형태는 벽식구조로 시공되어져 있는 상태이며 부분보수가 시행된 구간이다. 교각의 상태는 전반적으로 양호한 상태이며 미세균열이 국부적으로 발생한 것 으로 조사되었으나 균열폭이 작고 규모가 작아 보수는 불필요한 것으로 판단 되며 c/w=0.3mm이상의 균열도 균열 형태 및 균열 발생 위치를 분석한 결과 하중에 의한 구조적 균열은 아닌 것으로 판단된다.다만 c/w=0.3mm균열에 대 해서는 추가 진전을 방지하는 차원에서의 주입보수가 필요한 상태이다. 교각부에 국부적인 철근노출과 콘크리트 파손,재료분리에 대해 장기적인 콘크 리트의 내구성 확보를 위해 보수가 필요한 상태이다. <표 2.6> 교각 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 미세균열 위 치(수량) 수량 대 책 - P9(6.2m/2개소) - P10(15.9m/7개소) 22.1m/9개소 지속적 관 찰 교각 c/w=0.3mm 이상 균열 콘크리트 파손 재료분리 - P9(0.2m/1개소) - P10(7.5m/5개소) - P9(13.89m2/11개소) - P10(6.95m2/10개소) 7.7m/6개소 20.84m2/21개소 주입보수 단면보수 철근노출 -P9(0.94m2/10개소) -P10(0.73m2/3개소) 1.47m2/13개소 단면보수 (철근방청) -23-
제 2장 외관조사 교각 하단 철근노출 및 콘크리트 파손 교각 하단 재료분리 P9교각 전경 P10교각 전경 -24-
제 3장 내구성 조사 3.1 개요 3.2 내구성조사 개요 3.3 콘크리트 비파괴시험 결과 3.4 결과요약
제 3장 내구성 조사 3.1 개요 본 교량의 내구성조사는 상 하부구조의 콘크리트 비파괴시험을 시행하였으며,상 하부구조의 콘크리트 비파괴시험 중 콘크리트의 강도시험은 반발경도시험을 통한 강도 를 측정하였으며,강도변화 및 열화도 변화를 비교 검토하기 위해 반발경도와 탄산화 측정을 구분하여 실시하였다. 콘크리트의 내구성조사는 외관조사와 더불어 구조물의 내구성,건전성을 평가하는 중요한 지표로서 준공 후 32년이 경과한 시설물의 사용성을 판단하는 수단이 된다. 부재별 각 항목별 시험위치 및 측정개소는 외관조사를 실시한 후 중요위치별로 선 정하였으며,부재별 비파괴시험 현황은 <표 3.1> 및 <그림 3.1>에서 분류하였고,향후 유지관리시 수단이 되도록 하였다. <표 3.1> 부재별 비파괴시험 현황 시험종류 콘크리트 비파괴 시험 부재 상부구조 (바닥판) 하부구조 (교각) 반발경도시험 4 2 6 탄산화시험 4 2 6 계 <그림 3.1> 콘크 리트 비 파괴시험 위치도 -27-
제 3장 내구성 조사 3.2 내구성조사 개요 3.2.1 콘크리트 비파괴조사 가.개요 철근콘크리트 구조물은 일반적으로 탄산화,철근부식,균열,강도저하,표면노후 화,부재의 큰 변형,동해 누수 등에 의해 내구성이 저하된다.콘크리트 내구성조 사를 토대로 철근콘크리트의 역학적,화학적 특성을 체계적으로 규명하고 도출된 결과를 비교,분석,평가하여 구조검토 안전성평가의 기초자료로 활용한다.또한 조사결과를 토대로 구조물의 내구성과 사용성을 검토하고 상태평가,보수 보강 공법 및 유지관리 방안 제시의 기초자료로 활용할 수 있도록 하였다. 본 과업의 철근콘크리트 내구성 조사항목은 강도조사(반발경도),탄산화 깊이 등을 실시하여 각 기준과 비교하여 부재에 대한 내구성저하 정도를 판단하고자 한다.각 시험별 평가방법은 다음과 같다. 나.강도조사(반발경도법) 1)반발경도법 콘크리트의 표면 경도를 측정하여 이 측정치로부터 콘크리트의 압축강도를 비 파괴로 추정하는 검사방법이다.반발경도를 구하는 방법으로는 슈미트 해머 (SchmidtHammer)법이 가장 널리 사용된다.슈미트 해머로 경화된 콘크리트 표면을 타격하여 반발도(R)와 콘크리트의 압축강도(F c ')와의 사이에 특정 상관 관계가 있다는 실험적 경험을 기초로 한다. 가)반발경도(R) 슈미트 해머로 경화된 콘크리트 표면의 타격시 내부에 중추의 반동량을 반발 도(R)로 표시하며,이 반발도의 크기에 따라 콘크리트의 압축강도를 추정한다. 외관조사 결과에 의해서 결정된 측정개소에 대해서 표면 평활작업을 하여 타 격점 상호간의 간격은 3cm를 표준으로 종으로 5열,횡으로 5열의 선을 그어 직교되는 20점을 타격하여 반발경도 값의 산술 평균값(Rm)을 구한다.산술평 균값 Rm에 대해 반발경도의 값이 Rm±20의 범위를 벗어나는 값들은 제외시 키고 나머지 값들을 다시 산술평균하여 반발경도 R을 결정한다.제외된 반발 치가 4개 이상일 때는 측정지점의 반발경도값(R)은 버린다.여기서 측정된 반 발치의 값들이 많은 편차를 보이고 있으면 보편적으로 콘크리트의 품질이 불 균질하다고 평가될 수 있을 것이다. -28-
제 3장 내구성 조사 측정기의 기종 선정 점검기에 의한 정도확인 측정장소의 확인,요철제거 Marker등에 의한 측정점의 표시 측 정 25점 이상의 평균 타격 방향과 습윤의 보정 강도추정식에 의한 압축강도 산출 재령 보정 압축강도의 추정 <그림 3.2> 반발경도법에 의한 압축강도 추정도 나)보정반발경도(Ro) 보정반발경도 Ro은 다음 식(3.1)과 같이 측정경도 R에 보정값 ΔR1,ΔR2,Δ R3를 더한 값으로 한다. R 0 = R+ΔR 1 +ΔR 2 +ΔR 3 (3.1) 여기서, ΔR 1 :타격방향에 따른 보정값 ΔR 2 :압축부재의 사하중 응력에 따른 보정값 ΔR 3 :콘크리트의 습윤상태에 따른 보정값 1 타격 방향에 따른 반발경도의 보정(ΔR 1 ) 수평방향의 타격에 의한 측정치가 안정된 값을 나타내지만 타격방향이 다 른 경우에는 반발치를 보정해 주어야 한다.하향 타격(-90 )의 경우에는 SchmidtHammer내부의 해머중량에 의해서 실제보다 반동량이 작아지므로 +값으로 수정해 주고,상향의 타격(+90 )의 경우에는 반대현상에 의해서 - 값으로 수정해 주어야 한다. -29-
제 3장 내구성 조사 <표 3.2> 반발경도 보정값 반발경도 보 정 값 +90 +45-45 -90 비 고 10 - - +2.4 +3.2 20-5.4-3.5 +2.5 +3.4 30-4.7-3.1 +2.3 +3.1 40-3.9-2.6 +2.0 +2.7 50-3.1-2.1 +1.5 +2.2 상향수직타격 +90 하향수직타격 -90 60-2.3-1.6 +1.3 +1.7 2 압축응력에 따른 반발경도 보정(ΔR 2 ) 타격방향과 직각방향으로 압축응력을 받는 부재는 압축응력이 커짐에 따라 반발경도에 의한 압축강도가 실제보다 커진다는 사실이 시험결과 입증되었 다. 그 크기는 대략 압축응력이 10kgf/cm 2 인 경우 ΔR2 = - 0.015R, 25 kgf/cm 2 인 경우 ΔR2=-0.05R 이다. 압축응력(kgf/cm 2 ) <그림 3.3> 압축 응력에 따른 반 발경도의 보정곡선 3 콘크리트 습윤상태에 따른 보정(ΔR 3 ) 콘크리트 표면이 습윤상태에 있으면 기건상태 보다 반발도가 작게 나오게 된다.따라서,완전 습윤상태에서는 기건상태를 기준으로 ΔR3 = +5로 보정 한다. -30-
제 3장 내구성 조사 다)압축강도의 추정 보정반발경도 Ro로 부터 압축강도(Fc)의 상관관계를 도출한 제안들은 다음 과 같다. 일본재료학회 (보통콘크리트) (3.2) 일본건축학회 CNDT 소위원회 강도계산식 (3.3) 라)28일 강도의 추정 시일이 경과할수록 콘크리트 구조물은 표면경도가 높아지므로 (식 3.4)와 같 이 재령 28일 강도(F 28 ')로 환산하여 압축강도를 추정한다.콘크리트의 재령 에 따른 압축강도 보정계수 대해서는 0.63을 적용한다. α 는 <표 3.3>과 같으며,3000일 이상의 재령에 (3.4) <표 3.3> 재령계수 α의 값 재 령(일) 10 20 28 50 100 150 200 300 500 1000 2000 3000 1.55 1.12 1.00 0.87 0.78 0.74 0.72 0.70 0.67 0.65 0.64 0.63 다.탄산화 조사 시멘트 수화반응에서 시멘트량의 약 1/3의 수산화칼슘이 생성된다.생성된 수산 화칼슘은 시멘트페이스트 중에서 결정 또는 공극중의 포화 수용액의 형태로 존 재하며 ph 12~13정도의 강알칼리성을 나타낸다.시멘트수화생성물은 대기중에 포함되어 있는 약산성의 이산화탄소(약 0.03%)와 아래와 같은 화학반응이 진행되 어 탄산칼슘과 기타 성분으로 분해된다.이것을 탄산화라 한다. -31-
제 3장 내구성 조사 수산화칼슘 :Ca(OH) 2 +CO 2 CaCO 3 +H 2 O C-S-H :3CaO 2SiO 2 3H 2 O+3H 2 CO 3 3CaSO 3 +2SiO 2 +6H 2 O etringite:3cao Al 2 O 3 3CaSO 4 32H 2 O+3H 2 CO 3 3CaCO 4 +2Al(OH) 3 +3CaSO 4 +32H 2 O monosulphate:3cao Al 2 O 3 CaSO 4 12H 2 O+3H 2 CO 3 3CaSO 4 +2Al(OH) 3 +CaSO 4 +12H 2 O 기타 :4CaO Al 2 O 3 Fe 2 O 3 +3CaSO 4 +32H 2 O+3H 2 CO 3 3CaSO 4 +2(Al Fe)(OH) 3 +3CaSO 4 32H 2 O 이 때문에 콘크리트는 표면에서 서서히 탄산화하여 탄산칼슘으로 변화한 부분 의 ph가 8.5~10정도로 낮아지는데,이에 따라 알칼리성을 상실한다.또한 탄산 가스와 반응한 중량만큼 무거워진다.이러한 현상이 콘크리트의 탄산화이다.시 멘트 페이스트에서의 탄산화반응은 수산화칼슘뿐만 아니라 각종의 수화생성물 및 미수화물에서도 일어나지만 탄산화에 관해서는 수산화칼슘의 영향이 가장 크 다.시멘트 경화체중의 이산화탄소와 수분의 확산 양상을 <그림 3.4>와 같이 모 식적으로 표시하였다. H2O : CO2 H2O <그림 3.4> 콘크리트의 모세관 공극에서 이산화탄 소와 수 분의 침 입 1)시험방법 측정방법이 특별히 규정된 것은 없으며 일반적으로 1% 페놀프탈레인 용액의 도포에 의하여 <그림 3.5>과 같이 발색의 정도를 가지고 탄산화 깊이를 조사하 고 있다.페놀프탈레인법에 의한 탄산화깊이의 정도( 精 度 )를 높게 측정하기 위해 서는 콘크리트의 절취면 또는 채취한 코어의 할렬( 割 裂 )면을 탄산화깊이 측정면 으로 하는 것이 바람직하다.또한 탄산화깊이는 측정면의 처리방법과 시약의 분 무조건에 따라 크게 영향을 받는다.따라서,페놀프탈레인법에 의해 콘크리트의 -32-
제 3장 내구성 조사 탄산화 깊이를 측정하는 경우에는 <표 3.4>과 같이 측정면의 조건에 따라 시약 의 분무시기 및 측정시기를 선정할 필요가 있다. <그림 3.5> 페 놀프탈레인법에 의한 탄산화부분과 미탄산 화부분의 경계 <표 3.4> 탄산화 시험요령 측 정 면 청소방법 및 전처리 시약의 분무시기 직후 측 정 시 기 (분무후의경과시간) 직후 까냄 V커트면 low불기 3~6시간후 1~10분후 1~7일후 1분~3일후 코어균열면 채취한 코어표면 콘크리트커터절단면 직후~1일간 직후 low불기 후 물축임 2~4일후 직후~2일후 5~7일후 직후 물 씻 기 1일후 10분~2일후 2)탄산화 이론깊이 W/C 0.6인 경우 :t= W/C<0.6인 경우 :t= x2 {0.3(1.15+3W/C)} R 2 (W/C- 0.25) 2 100 7.2x 2 R 2 (4.6W/C-1.76) 2 100 (3.5) (3.6) -33-
제 3장 내구성 조사 여기서, t:경과기간(년) x:중성화 깊이(cm) W/C :물/시멘트 비 R :중성화 비율상수 탄산화 이론적 깊이는 일반적으로 많이 사용되는 키시타니식을 이용하여 산출 하였으며,여기서 W/C는 0.5,R은 1을 적용하였다. <표 3.5> 콘크리트의 종류별 탄산화 비율(R) 골재의 종류 강모래 강자갈 강모래 경량골재 경량모래 경량골재 혼화재의 종류 시멘트의 종류 Plain AE제 AE 감수제 Plain AE제 AE 감수제 Plain AE제 AE 감수제 보통포틀랜드 시멘트 1.0 0.6 0.4 1.2 0.8 0.5 2.9 1.8 1.1 조강포틀랜드 시멘트 0.6 0.4 0.2 0.7 0.4 0.3 1.8 1.0 0.7 고로 시멘트(slag30~40%) 1.4 0.8 0.6 1.7 1.0 0.7 4.1 2.4 1.6 고로 시멘트(slag60% 전후) 2.2 1.3 0.9 2.6 1.6 1.1 6.4 3.8 2.6 silica시멘트 1.7 1.0 0.7 2.0 1.2 0.8 4.9 3.0 2.0 fly-ach시멘트(fly-ach20%) 1.9 1.1 0.8 2.3 1.4 0.9 5.5 3.3 2.2 -콘크리트 시방서 기준에 따른 물-시멘트 비 3)탄산화 속도식 대기중의 탄산가스로 인한 콘크리트 표면으로부터 탄산화의 진행을 경과시간의 함수로서 표현한 것이 탄산화 속도식이다.탄산화가 탄산가스의 콘크리트 내부 확산에 따라 생긴다고 가정하면,탄산화 깊이 C는 경과시간 t의 평방근에 비례 한다는 것이다.이식은 가장 일반적을 사용되고 있는 탄산화 속도 추정식으로 다음과 같다. (3.7) 위의 식에서 계수 A는 탄산화 속도 계수라 하며,A의 수치가 큰 만큼 탄산화 속도가 크게 된다.계수 A는 콘크리트의 재료적 요인 및 환경조건에 의해 정 해지는 복잡한 함수이다.지금까지 제안되고 있는 실용적인 제안식은 일본의 하 마다식,키시타니식,시로야마식,요다식 등이 있다. 4)대상구간의 경과년수에 따른 수명평가 본 과업에서 탄산화에 의한 수명 평가는 경과년수와 탄산화깊이와의 관계를 통 해 탄산화 속도 계수를 역추적하여 탄산화가 철근에 도달하는 시간을 계산하였 다.앞서 언급한 식 에서 준공 후 현재까지의 경과년수 t는 건설지 -34-
제 3장 내구성 조사 등 자료로부터 구할 수 있고 탄산화 깊이 C는 현장조사를 통하여 얻을 수 있으 므로 탄산화속도 계수 A를 계산할 수 있다.이에 따라 다음과 같은 식을 통하 여 현재부터 탄산화가 철근에 도달하는데 걸리는 시간을 추정 할 수 있다. (3.8) 여기서 : =현재부터 탄산화가 진행되어 철근에 도달하는데 걸리는 시간 =현장조사로부터 얻어진 철근까지의 피복두께(mm) A =탄산화시험으로부터 계산된 계수 =현재의 구조물 경과 시간 5)평가기준 탄산화 진행상태는 피복두께가 클수록 탄산화 잔여 절대값이 커지므로 피복두 께가 클수록 일반적으로 철근까지의 탄산화 도달시간에 대한 여유가 크다.피복 두께와 탄산화 측정깊이를 고려한 개착식 Box형 철근 콘크리트 구조물에서의 탄산화 진행상태에 따른 상태평가 등급은 다음 <표 3.6>과 같다.(안전점검 및 정밀안전진단 세부지침,2010,국토해양부) <표 3.6> 탄산화 상태평가 기준 기 준 탄산 화 잔여 깊이 철근부식의 가능성 a 30mm이상 탄산화에 의한 부식발생 우려 없음 10mm이상 ~30mm미만 향후 탄산화에 의한 부식발생 가능성 있음 c 0mm이상 ~10mm미만 탄산화에 의한 부식발생 가능성 높음 d 0mm미만 철근부식 발생 e - - 시설안전기술공단 정밀안전진단 세부지침 2010.12-35-
제 3장 내구성 조사 3.3 콘크리트 비파괴시험 결과 3.3.1 비파괴 강도시험 반발경도 측정은 콘크리트 표면의 요철,부착물,분말 등은 제거하고 실시하였으 며 콘크리트 비파괴강도를 평가하기 위하여 상부구조의 바닥판과 하부구조의 교각에 대하여 반발경도를 실시하였다.측정결과는 다음과 같다. <표 3.7> 비파괴강도 결과 바 닥 판 교 각 위치 측정 반발경도 보정반발경도 추정압축강도(MPa) Rm ΔR 1 ΔR 2 ΔR 3 Ro 재료 건축 평 균 S10(G3~G4)#1 52-2.94 0.00 0.00 49 28.0 28.0 S10(G3~G4)#2 53-2.86 0.00 0.00 50 29.0 29.0 S10(G4~G5)#1 52-2.94 0.00 0.00 49 28.0 28.0 S10(G4~G5)#2 47-3.34 0.00 0.00 43 23.0 26.0 S10(G6~G7)#1 50-3.10 0.00 0.00 46 26.0 27.0 S10(G6~G7)#2 53-2.86 0.00 0.00 50 29.0 29.0 S10(G7~G8)#1 48-3.26 0.00 0.00 44 24.0 26.0 S10(G7~G8)#2 49-3.18 0.00 0.00 45 25.0 26.0 P9#1 42 0.00 0.00 0.00 42 22.0 25.0 P9#2 41 0.00 0.00 0.00 41 22.0 25.0 P10#1 37 0.00 0.00 0.00 37 18.0 23.0 P10#2 41 0.00 0.00 0.00 41 22.0 25.0 28.5 26.3 27.8 25.5 23.5 22.0 <그림 3.6> 비 파괴강도 결과 그래프 -36-
제 3장 내구성 조사 콘크리트 비파괴강도에 대한 기 점검결과(08년)와 비교 분석결과 측정강도가 설 계기준강도(바닥판:24MPa,교각:21MPa)이상의 양호한 상태를 유지하고 있는 것으로 분석된다. <표 3.8> 기 점검 비파괴강도 비교 시 험 위 치 설계기준강도(MPa) 2008년정밀점검 추정압축강도(MPa) 2010년 정밀점검 추정압축강 도(MPa) 바닥판 24.0 25.1 27.0 교각 21.0 23.4 22.8 <그림 3.7> 비 파괴강도 결과 그래프 <슈미트 햄머를 이용한 강도 측 정> -37-
제 3장 내구성 조사 3.3.2 탄산화시험 가.탄산화깊이 콘크리트 피복두께 변화에 따른 탄산화 깊이의 철근도달시간을 분석하기 위하 여 식(3.7)을 이용하여 탄산화 속도계수를(A)를 추정하였으며,철근탐사기를 이용 하여 피복두께를 측정하였다.준공 후 32년의 공용기간이 경과한 본 교량의 탄산 화 깊이 측정결과 6.2 11.5mm로 조사되었으며,탄산화 잔여깊이가 38 92mm로 철근부식 및 내구성저하는 없는 것으로 판단된다. 본 구조물에서는 상부구조(바닥판),하부구조(교각)에 탄산화 시험을 실시하였으 며 시험결과는 다음과 같다. <표 3.9> 탄산화 깊이의 측정결과 시험위치 탄산화 깊이 1회 2회 3회 평균 피복 철근도 달시간 값 두께 (년) (mm) (mm) 탄산화 속도계수 잔여 상태 깊이 등급 (mm) S10(G3~G4) 4.5 6.0 8.5 6.3 45 1584 1.12 39 a 바 닥 판 S10(G4~G5) 5.0 6.5 9.5 7.0 52 1734 1.24 45 a S10(G6~G7) 5.0 9.0 10.5 8.2 47 1028 1.44 39 a S10(G7~G8) 6.5 9.0 8.5 8.0 46 1026 1.41 38 a 교 각 P9 13.0 12.0 9.5 11.5 92 2016 2.03 81 a P10 5.0 12.0 5.6 7.5 100 5607 1.33 92 a <표 3.10> 피복두께 측정결과 측정위치 S10(G3~G4) 피복두께 45mm 측정위치 P10 피복두께 48mm -38-
제 3장 내구성 조사 나.피복두께 따른 탄산화 진행분석 각 구조별 탄산화 진행속도에 의해 탄산화 깊이가 철근에 도달하는 시간을 분 석하였으며,전반적으로 철근도달시간은 여유가 있는 것으로 조사되었다. <그림 3.8> 상부 구조 피 복두께에 따른 수명산정도 <그림 3.9> 하부 구조 피 복두께에 따른 수명산정도 < 바닥판 및 교각 탄산화 시험> -39-
제 3장 내구성 조사 3.4 결과요약 <표 3.11> 콘크 리트 내 구성조사 결과요약 구분 비파괴시험 결과 평가의견 부재 설계강도(MPa) 비파괴강도(MPa) 비파괴 강도 (MPa) 상부 구조 바닥판 24.0 25.5 28.5 비파괴 추정강도는 설계강도 이상으로 양호하게 평가됨. 하부 구조 교각 21.0 22.0 23.5 탄산화 깊이 (mm) 상부 구조 하부 구조 부재 탄산화 피복두께 깊이(mm) (mm) 잔여깊이 바닥판 6.2 8.2 45 52 38 45 a 교각 7.5 11.5 92 100 81 92 a (mm) 평가등급 피복두께 대비 탄산 화깊이는 a등급으로 탄산화 진행정도는 미비함. 탄산화로 인한 콘 크리트 내구성 영 향은 거의 없음 전반적인 철근도달 시간은 여유있음. 종합 평가 -콘크리트의 압축강도,탄산화 깊이 측정결과 전반적으로 양호한 내구성을 보유 하고 있는 것으로 평가되었다. -40-
제 4장 시설물의 상태평가 4.1 개요 4.2 부재별 상태평가 결과 4.3 상태평가 결과산정(금회) 4.4 상태평가 결과(2009년) 4.5 기 점검 결과와의 비교
제 4장 시설물의 상태평가 4.1 개요 시설물의 상태평가는 재료시험 및 외관조사에 의해 시설물의 각 부재로부터 발 견된 상태변화(결함,손상,열화)를 근거로 하여 세부지침,2009.3 의 상태평가 기준에 따라 실시한다.또한,전술한 재료시험 및 측정결과로부터 콘크리트 및 강 재의 전반적인 내구성 평가 결과를 서술하였으며,상태평가 자료로 활용하였다. 상태평가가 정확히 이루어졌는지 확인하는 동시에 기록용 문서로서 이용하기 위하여 안전점검 및 정밀안전진단을 실시한 사람은 외관조사 결과를 안전점검 및 정밀안전진단 서식에 각각의 결함의 형태,크기,양 및 심각한 정도 등을 기록하여 야 한다. 정밀안전진단의 상태평가 기준은 시설물의 전체 부재에 대하여 외관조사망도를 작성하여 부재별로 상세히 상태평가를 실시하며,책임기술자가 시설물 전체에 대한 상태평가 결과를 결정하게 된다. -43-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.1.1 부재별 상태평가 적용범위 부재별 상태평가 기준은 교량의 거더와 가로보를 분리하고,콘크리트의 탄 산화와 염화물에 대한 평가항목을 포함하여 세분화하였으며,다음 표와 같이 부 재별 상태평가 기준을 부재의 중요도를 감안하여 차등화 함으로써 가능한 한 전체 상태평가 기준과 부합하도록 하였다. 교량의 안전에 직접적인 영향을 미치는 바닥판,거더,하부구조 및 받침은 평가 기준을 a e로 범위를 적용하고,내구성에 영향을 미치는 신축이음,배수시설,교면 포장과 2차부재인 가로보와 세로보는 a d로 범위를 조정하였다. <표 4.1> 부재별 상태평가 적용 범위 상부구조 부재의 분류 바닥판,거더,케이블 2차부재(가로보 및 세로보) 차등 적용범위 a,,c,d,e a,,c,d 하부구조 교대 및 교각,기초,주탑 a,,c,d,e 받침 교량받침 a,,c,d,e 기타부재 신축이음,난간 및 연석,배수시설,교면포장 a,,c,d 콘크리트 재료 탄산화,염화물 a,,c,d 부재별 상태평가는 전체 수량에 대한 손상수량의 비율에 의해 평가하는 정량적 평가와 시설물의 상태에 대한 점검자의 주관적인 의견에 의한 정성적 평가를 동시 에 수행하며 정성적 평가 시 점검자에 의한 편차를 줄이기 위해 손상수량 및 손상 현황에 대한 정도를 정확히 파악하여야 한다. -44-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.1.2 부재별 가중치 시설물(교량)전체의 상태평가등급을 산정하기 위한 부재별 가중치는 전체 100 점을 기준으로 아래 표와 같이 구조형식별로 부재별 중요도를 달리하여 배분하였 으며,외관상태와는 별도로 내구성 요소인 중성화 및 염화물 항목도 하부구조물의 특성에 따라 개별부재로 취급하여 가중치를 적용하였다. <표 4.2> 구조형식에 따른 일반교량의 부재별 가중치 거더교량 라멘교 구분 결함도 평가항목 슬래브 교량 일반 일반 거더교 2차 부재 잆음 바닥판 없음 바닥판 거더 일체형 강바닥판 PSC박스 콘크리트 바닥판 아치,트러스 강바닥판 거더 없음 거더있음 (복개구조물) 바닥판 34 18 18-20 20 15 34 20 21 상 부 하 부 받 침 주 형 - 20 25 37 18 20 23-21 23 2차부재 - 5-11 5 3 5-56 - 교대/교각 20 13 13 18 13 13 34 22 24 기초 7 7 7 7 7 7 7 7 7 교량받침 10 9 9 14 9 9 3 3 3 신축이음 10 9 9-9 9 3 3 3 기 타 교면포장 7 7 7-7 7 7 7 7 배수시설 3 3 3-3 3 3 3 3 난간/연석 2 2 2 6 2 2 2 2 2 콘 크 탄산화 2(4) 2(4) - - 2(4) 2(4) - 2(3) 2(3) 4(7) 4(7) 2(3) 2(3) 4(7) 4(7) 리 트 염화물 2(0) 2(0) - - 2(0) 2(0) - 1(0) 1(0) 3(0) 3(0) 1(0) 1(0) 3(0) 3(0) -45-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.1.3 상태평가 결과 산정 방법 가.경간(지점)별 부재 상태평가 산정 개별부재에서 발견된 결함 및 손상에 대하여 평가한 후 각 상태평가 결과 중최 저값을 개별부재 상태평가 결과로 산정한다. 한 경간 내에서 여러 부재가 있을 경우는 각 부재의 상태평가 기준 중 최저값 을 경간(지점)상태평가 결과로 산정한다. 복개구조물은 바닥판의 장변방향으로 경간을 구분하고,1경간의 길이는 약50m 범위 또는 신축이음부를 경계로 경간을 구분하는 것으로 한다. 나.전체 시설물의 상태평가 결과 결정 구조형식이 같은 부재에 대해 부재별로 평균하여 부재 상태평가를 결정한 후 구조형식에 따른 부재별 가중치를 적용하여 환산 결함도 점수를 구한다.환산결함 도 점수는 시설물 전체의 상태평가 결과를 산정하기 위한 기준값이며,결함도 점수 범위에 따른 기준을 적용하여 시설물 전체에 대한 상태평가 결과를 구한다.램프교 가 포함된 교량의 경우 본교와 각 램프에 대해서 각각 상태평가 결과를 산정하며, 길이와 차선에 따른 가중치를 적용하여 종합평가 시 본교와 접속교 및 램프교를 모두 포함하여 최종 상태평가 결과를 산정한다.또한 경간 및 부재의 상태가 좋지 않은 경우 부가적인 설명을 명시한다. <표 4.3> 결함도 지수에 의한 등급표 등급 a c d e 등급범위 0<x<0.13 0.13<x<0.26 0.26<x<0.49 0.49<x<0.79 0.79>x 다.상태평가 결과 산정 방법 본교,접속교,램프교로 구성된 교량의 전체 상태평가 결과 산정 사례를 예시하 였다.본교는 강 거더교,라멘교,PSC 박스교의 구조형식으로 되어있다. -46-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 <그림 4.1> 전체 교량의 상태평가 결과 산정 방법 예 1)본교 같은 구조형식별로 분류한 후 부재별로 평균한다.구조형식에 따른 가중치를 적용 하여 환산 결함도 점수를 구한다. 강거더교 라멘교 라멘교에서 거더와 가로보가 종방향과 횡방향으로 이루어진 경우에는 종방향과 횡방향의 거더 및 가로보를 평균하여 평가 결과를 산정한다. -47-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 <그림 4.2> 라멘교의 부재 구성도 본교 전체의 상태평가 결과 본교 전체의 상태평가 결과 산정은 구조형식별로 산정한 환산 결함도 점수에연장 비를 곱한 후 전체를 합하여 산정한다. 2)접속교 본교 기준에 준함 3)램프교 램프교의 경우에는 각 램프에 대해 별도로 평가하며,램프교 전체를 대표하는 상태평가 결과는 산정하지 않는다. 4)전체 교량의 대표 상태평가 결과 산정 길이와 차선에 따른 가중치를 적용하여 종합평가 시 본교와 접속교 및 램프교 를 모두 포함하여 최종 상태평가 결과를 산정한다. -48-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.2 부재별 상태평가 결과 4.2.1 교면포장 1)평가기준 포장불량 :없음 a등급 2)평가결과 :교면포장에 대한 상태평가 결과 a등급으로 평가되었다. 4.2.2 난간 및 연석 1)평가기준 콘크리트 :경미한 손상,0.3mm이하 균열 등급 2)평가결과 :난간 및 연석에 대한 상태평가 결과 등급으로 평가되었다. <표 4.4> 난간 및 연석 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 난간 연석 c/w=0.3mm 미만 균열 콘크리트 파손 - 4.8m/6개소 - 0.24m2/4개소 <표 4.5> 난간 및 연석상태평가 결과 경간번호 콘크리트 강재 부재등급 경간등급 S10 - c/w=0.3mm 미만 균열 - 4.2.3 배수시설 1)평가기준 양호 a등급 2)평가결과 :배수시설에 대한 상태평가 결과 a등급으로 평가되었다. -49-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.2.4 신축이음장치 1)평가기준 본체 :없음 a등급 후타재 :양호 a등급 2)평가결과 :신축이음장치에 대한 상태평가 결과 a등급으로 평가되었다. 4.2.5 바닥판 1)평가기준 1방향균열 :균열폭 0.3mm이상 ~ 0.5mm미만 c등급 2방향균열 :망상균열폭 0.1mm이상 ~ 0.3mm미만 등급 열화 및 손상 :표면 손상면적 2%이상 ~10%미만 등급 2)평가결과 :바닥판에 대한 상태평가 결과 c등급으로 평가되었다. <표 4.6>바닥판 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 바 닥 판 망상균열 c/w=0.3mm균열 콘크리트 파손(철근노출) 재료분리,공동 백태 보수재 박락 - 2.5m2/3개소 - 4.0m/4개소 - 8.28m2/17개소 - 104.71m2/19개소 - 3.75m2/12개소 <표 4.7> 바닥판 상태평가 결과 경간번호 1방향 균열 균열 2방향 균열 열화 및 손상 부재등급 경간등급 S10 c c/w=0.3mm 이상 균열 망상균열 철근노출 c c -50-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.2.6 주형(Steel Plate Girder) 및 가로보 1)평가기준 표면열화 :부식발생 면적 2%미만 등급 2)평가결과 :SteelPlateGirder및 가로보 대한 상태평가 결과 등급으로 평가 되었다. <표 4.8> 주형(SteelPlateGirder)및 가 로보 외 관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 주형 강재부식 - A=97.8m2/20개소 <표 4.9> 주형(SteelPlateGirder)및 가 로보 상 태평가 결과 경간번호 부재 균열 변형 파단 연결볼트 이완,탈락 용접연결부 결함 표면 열화 부재 등급 경간 등급 G1 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G2 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G3 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G4 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G5 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 S10 G6 G7 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G8 a a a a a 없음 없음 없음 없음 없음 a G9 a a a a a 없음 없음 없음 없음 없음 a G10 a a a a 없음 없음 없음 없음 부식 G11 a a a a a 없음 없음 없음 없음 없음 a G12 a a a a a 없음 없음 없음 없음 없음 a -51-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.2.7 받침장치 1)평가기준 본체 :외부 도장탈락 및 부식 등급 2)평가결과 :받침장치에 대한 상태평가 결과 등급으로 평가되었다. <표 4.10> 받침 장치 외 관조사 결과 구 분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 받침장치 강재 부식 - P9:5.04m2/21개소 - P10:5.28m2/22개소 <표 4.11> 받침 장치 상 태평가 결과(계속) 지점번호 부재번호 받침본체 받침 콘크리트 부재등급 지점등급 SH1 부식 a 없음 SH2 부식 a 없음 SH3 부식 a 없음 SH4 부식 a 없음 P9 (A1) SH5 부식 a 없음 SH6 부식 a 없음 SH7 부식 a 없음 SH8 부식 a 없음 SH9 부식 a 없음 P9 (A2) SH1 SH2 부식 부식 a 없음 a 없음 -52-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 <표 4.11> 받침 장치 상 태평가 결과(계속) 지점번호 부재번호 받침본체 받침 콘크리트 부재등급 지점등급 SH3 부식 a 없음 SH4 부식 a 없음 SH5 부식 a 없음 SH6 부식 a 없음 P9 (A2) SH7 SH8 부식 부식 a 없음 a 없음 SH9 부식 a 없음 SH10 부식 a 없음 SH11 부식 a 없음 SH12 부식 a 없음 SH1 부식 a 없음 SH2 부식 a 없음 SH3 부식 a 없음 P10 (A1) SH4 부식 a 없음 SH5 부식 a 없음 SH6 부식 a 없음 SH7 부식 a 없음 -53-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 <표 4.11> 받침 장치 상 태평가 결과 지점번호 부재번호 받침본체 받침 콘크리트 부재등급 지점등급 SH8 부식 a 없음 SH9 부식 a 없음 P10 (A1) SH10 부식 a 없음 SH11 부식 a 없음 SH12 부식 a 없음 SH1 부식 a 없음 SH2 부식 a 없음 SH3 부식 a 없음 SH4 부식 a 없음 P10 (A2) SH5 SH6 부식 부식 a 없음 a 없음 SH7 부식 a 없음 SH8 부식 a 없음 SH9 부식 a 없음 SH10 부식 a 없음 -54-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.2.8 교대 및 교각 1)평가기준 균열,변위 :균열폭 0.3mm이상 0.5mm미만 c등급 열화 및 손상,철근부식 :표면 손상면적 2%미만 등급 2)평가결과 :교대 및 교각에 대한 상태평가 결과 c등급으로 평가되었다. <표 4.12> 교대 및 교각 외관조사 결과 구분 결함 및 손상내용 위 치(수량) 교각 c/w=0.3mm 미만 균열 c/w=0.3mm 이상 균열 콘크리트 파손 재료분리 철근노출 -P9(6.2m/2개소) -P10(15.9m/7개소) -P9(0.2m/1개소) -P10(7.5m/5개소) -P9(13.89m2/11개소) -P10(6.95m2/10개소) -P9(0.74m2/10개소) -P10(0.73m2/3개소) <표 4.13> 교대 및 교각 상태평가 결과 지점번호 균열 열화 및 손상 부재등급 지점등급 P9 c c/w=0.3mm 이상 균열 철근노출 c c P10 c c/w=0.3mm 이상 균열 철근노출 c c -55-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.3 상태평가 결과산정(금회) 외관조사 및 내구성조사에 의한 본 교량의 상태등급은 B등급(0.13 x 0.26)으 로 분류되었다. <표 4.14> 철도 구간 상 태평가 최종등급 산정결과 부재의 분류 상부구조 2차 부재 기타부재 받침 하부구조 내구성 요소 번호 구조 형식 바 닥 판 거더 가 로 보 포장 배수 난간 연석 신축 이음 교량 받침 하부 기초 탄 산 화 (상) 탄 산 화 (하) 염 화 물 S10[1] 강 I형교 c a a a X c Q a a N/A S10[2] 강 I형교 X X X X X X a c Q X a N/A 평균 0.400 0.200 0.100 0.100 0.100 0.200 0.100 0.200 0.400 N/A 0.100 0.100 N/A 가중치 18 20 5 7 3 2 9 9 13 N/A 4 3 N/A (평균X가중치)/ 가중치합 0.072 0.040 0.005 0.007 0.003 0.004 0.009 0.018 0.052 N/A 0.004 0.003 N/A 환산결함도 점수 0.217 상태평가결과 B 구분 구조형식 환산 결함도점수 상태평가 결과 연장 (m) 연장비 환산결함도점수 X 연장비 가리봉철도 강 I형교 0.217 B 35 1.000 0.217 합계( ) 35 1.000 0.217 환산결함도 점수 0.217 상태평가결과 B -56-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.4 상태평가 결과(2009년) 외관조사 및 내구성조사에 의한 본 교량의 상태등급은 B등급(0.13 x 0.26)으 로 분류되었다. <표 4.15> 교량 전체 상 태평가 최종등급 산정결과 상태평가 점수 0.224 상태평가 등급 B -57-
오목교외 6개소 정밀점검용역(가리봉철도차도) 4장 시설물의 상태평가 4.5 기 점검 결과와의 비교 <표 4.16> 기 점검 결과와의 비교 구분 교 포 난 연 주 배 시 신 이 면 장 간 석 형 수 설 축 음 바닥판 하 면 받 장 하 구 침 치 부 조 상태평가 등 급 비 평 교 가 2009년 정밀점검(교량전체) 2010년 정밀점검(철도횡단구간,S10) 부재등급 부재등급 점검결과 교량 S10 점검결과 전체 경간 S10경간 균열 망상균열 소성변형 a 상태양호 a 패임 난간 및 지주 변형/파손 난간 설치불량 미세균열 연석 파손 콘크리트 파손 연석 철근노출/들뜸 균열(0.3mm미만) 콘크리트 들뜸,재료분리, 탈락 철근노출 강재부식 백태/누수 주형 부식 배수구 막힘 배수상태양호 c 배수구 미설치 그레이팅 망실 a 후타재 균열 후타재 망상균열/재료분리/파손 a 상태양호 a 본체 고무재 마모 본체 미세단차 균열(0.3mm미만) 망상균열 망상균열 균열(0.3mm이상) 백태 및 누수,부식 콘크리트 탈락,박락/들 뜸, 콘크리트 파손,재료분리, 공동,철근노출 재료분리 백태 철근노출 보수재 박락 배수관 길이 부족 c 플레이트 및 단부보강강판 녹발생 강재부식 받침몰탈 박락 0.3mm 미만 균열 0.3mm 이상 균열 0.3mm미만 균열 박리/박락,탈락,골재분리 0.3mm이상 균열 c 철근노출 콘크리트 파손,재료분리 c 백태 철근노출 망상균열 B등급 (0.212) B등급 (0.194) 2009.03세부지침 적용 2009.03세부지침 적용 금회 점검 구간인 S10경간의 상태평가결과 전반적인 부재별 상태등급의 변화는 없 는 것으로 조사되었다.다만,바닥판의 경우 기존 등급에서 c등급으로 하향조정되 었으며,이는 바닥판의 c/w=0.3mm이상균열발생이 원인인 것으로 판단된다. -58-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.1 개 요 5.2 보수 보강방안 5.3 보수 보강공법 5.4 유지관리방안
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.1 개 요 5.1.1 기본방향 과업대상 시설물인 가리봉 철도고가는 1997년 준공 후 주부재 및 보조부재의 보수 보강공사를 통한 지속적인 유지관리가 시행되고 있는 시설물로,준공 후 주기 적인 정밀점검을 통해 유지관리 되고 있다. 정밀점검 결과에 의한 주요 손상 및 결함에 대해 보수 보강 방안은 외관조사를 근거로 <표 5.2>의 보수 보강 일람표에서 요약하였고.이에 따른 구체적인 부재 별 보수 보강방법을 기술하였다. 가리봉 철도고가의 보수 보강방안에 대한 검토사항은 기존자료의 검토를 통한 보수 보강 이력을 조사하고 점검 결과에 따른 보수 보강 범위를 선정하며,이에 따른 공법선정,재료의 선정 등을 검토하여 보수 보강 긴급우선순위에 따른 보수시기를 결정하여야 한다. <표 5.1>은 시설물의 보수 보강방안 수립에 따른 검토사항을 언급하였 다. -61-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 <표 5.1> 시설물의 보수 보 강방안 수립에 따른 검 토사항 검 토 순 서 내 용 기존자료분석 보수 보강 이력검토 보수 보강의 범위 선정 공법의 선정 보수재료의 선정 보수시기 결정 기존 점검 및 진단자료 분석,설계도서 조사 사용기간중 시설물의 보수 보강이력검토 손상규모에 따른 보수여부 결정 구조물의 사용년한을 고려한 보수 보강 범위 산정 구조물의 기능에 따른 공법선정 구조물의 주변환경 및 형식을 고려하여 공법선정 공법의 시공성 및 경제성 고려하여 결정 기존의 재료와 물성이 같은 보수재 선택 구조물의 종류 및 환경조건 고려 구조물의 사용년한을 고려한 보수재 선택 구조적인 안전성,내구성,사용성,결함,열화의 중요도에 따라 우선 순위 부여 5.1.2 보수 보강의 추진방향 가리봉 철도고가의 정밀점검을 통하여 부재별(교면상부,난간 및 방음벽,신축 이음장치,바닥판,주형,교각,교대 등)로 구분하여 보수 보강 방안 수립을 위한 기 본방향을 다음과 같이 결정하였다. 가.내구성 및 사용성 개선을 위한 추진방향 1)교량구조물의 내구성 및 사용성 증진을 위해서는 외관조사를 근거하여 비파괴 시험의 결과를 종합 분석하여 범위를 선정한다. 2)구조물의 안전성 이외에 기능성확보를 위해 내구성과 사용성의 개선을 병행하 며,교면상부,슬래브,거더 등의 부재별 내구성 확보를 목적으로 한다. 3)손상발생시 규모가 경미하여 보수의 필요성이 없을시에는 유지관리항목에서 중점관리항목을 선정하여 향후 조사시 손상의 진전여부에 대한 관리를 언급 하도록 한다. 4)보수방안의 선정시 보수 긴급순서를 두어 우선적인 보수가 이루어지도록 한다. -62-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.2 보수 보강방안 5.2.1 주요결함 및 보수 보강방안 가리봉 철도고가는 서울특별시 구로구 가리봉에 위치하고 있으며 남부순환로상 을 통과하는 교량이다.본 교량의 상부구조 주형식은 PSC BEAM과 Preflex Beam 으로 시공되어져 있으며 교각은 벽식 교각으로 시공되어져 있는 상태이다.본 과업 의 대상구간은 S10경간으로 총연장 36.0m이며 본 구간은 1호선(경부선)이 통과하는 구간이다. 본 시설물의 보수 보강에 대한 우선 순위의 결정은 교량의 안전성을 최우선으 로 한 사용성과 내구성을 고려하여 결정한다.보수 보강 계획은 시급성을 요하는 보수등 단계별 계획에 따라 실시한다.아래의 보수 보강에 대한 단계별 우선 순위 는 절대적 개념에서의 순서를 나타낸 것이다. 1순위 -주요부재의 구조적인 안전성을 확보하기 위한 시급한 보수 - 최근에 교량에 시행된 공사의 시공 미흡부분에 대한 하자보증기한내 의 공사 - 주요부재 및 보조부재에 발생된 손상으로서 공용기간의 증대에 따라 구조적인 안전성에 점진적으로 위해가 될 수 있는 손상에 대한 보수 2순위 - 콘크리트 부재에 발생된 균열폭 0.3mm이상의 균열에 대하여 내구성 확보를 위한 보수 - 주요부재 및 보조부재에 발생된 손상으로서 내구성 확보를 위한 보수 3순위 - 주요부재 및 보조부재에 장기적으로 예상되는 내구성 저하방지를 위 한 보수 현재 주요부재의 구조적인 안전성을 위한 시급한 보수는 대부분 조치가 완료된 상태이나 금회 점검시 발생된 손상 중 균열 폭 0.3mm이상의 균열과 주요부재에 발생한 손상 중 보수가 시급하다고 판단된 손상에 대하여 공용중 손상이 진전될 수 있으므로 보수 보강 순위를 단기보수로 정하였다. 외관조사를 통한 주요결함 및 보수,보강항목에 대해 <표 5.2>에서 나타내었 다. -63-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 <표 5.2> 주요결함 및 보수 보강 일람표 구 분 주요결함 및 손상내용 수량/개소 보수 보강 방법 보수 순위 난간 및 연석 - 미세균열 4.8m/6개소 - 지속적 관찰 - - 콘크리트 파손 0.24m2/4개소 - 단면보수 2 배수 시설 -그레이팅 망실 1개소 -재설치 2 -망상균열 2.5m2/3개소 - 단면보수 1 - 균열 c/w=0.3mm이상 4.0m/4개소 - 주입보수 1 바닥판 - 콘크리트파손,재료분리, 철근노출 8.28m2/17개소 - 단면보수(철근노출) 1 - 백태 104.71m2/19개소 - 단면보수 1 - P9지점 취약부 22.0m/1개소 - 신축이음설치 3 - 보수재 박락 3.75m2/12개소 - 표면보수 1 주형 -강재부식 97.8m2/20개소 - 재도장 2 받침 장치 -강재부식 10.32m2/43개소 -재도장 1 - 균열 c/w=0.3mm미만 22.1m/9개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 7.7m/6개소 - 주입보수 1 교대 및 교각 - 철근노출 1.67m2/13개소 - 단면보수(철근방청) 2 - 콘크리트 파손,재료분 리 20.84m2/21개소 - 단면보수 2-64-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.2.2 보수 보강 개략공사비 산정 <표 5.3> 보수 보강 개략공사비 부재 결함내용 보수방안 손상 물량 단위 단가 (천원) 공사비 (천원) 보수 순위 난간 및 연석 배수 시설 - 콘크리트 파손 단면보수 0.24 m2 250 60 2 -그레이팅 망실 재설치 1 개소 100 100 2 -망상균열 단면보수 2.5 m2 250 625 1 - 균열 c/w=0.3mm이상 주입보수 4.0 m 138 552 1 바닥판 - 콘크리트파손,재료분리, 철근노출 단면보수 (철근노출) 8.28 m2 320 2,650 1 - 백태 단면보수 104.71 m2 250 26,178 1 -P9지점 취약부 신축이음설치 (바닥판철거비 포함) 22.0 m 1,200 26,400 3 - 보수재 박락 표면보수 3.75 m2 30 113 1 주형 -강재부식 재도장 97.8 m2 15 1,467 2 받침 장치 교대 및 교각 -강재부식 재도장 10.32 m2 15 155 1 - 균열 c/w=0.3mm이상 주입보수 7.7 m 138 1,063 1 -철근노출 단면보수 (철근방청) 1.67 m2 320 534 2 - 콘크리트파손,재료분리 단면보수 20.84 m2 250 5,210 2 순공사비 합계 65,107 제경비 (순공사비 45%) 29,298 제1순위 45,437 순위별 공사비 (제경비 포함) 제2순위 10,688 제3순위 38,280 개략공사비 약 9천4백만원 -65-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.3 보수 보강공법 5.3.1 콘크리트 균열 및 백태의 보수 방안 가.점검의견 1 균열 및 백태가 발생된 부재는 바닥판,주형,하부구조(교대 및 교각)에서 발생되었으며,c/w=0.3mm이상의 균열에 대해서는 주입보수가 필요하다. c/w=0.3mm미만의 균열에 대해서는 손상이 경미한 비구조적인 균열로 현상 태에서는 보수가 불필요하며,향후 지속적인 주의관찰을 통해 손상진전시 보수가 이루어져야 할 것이다. 2 금회 조사된 균열의 대부분은 비구조적인 균열로 내구성확보를 위하여 c/w=0.3mm이상의 균열에 대해서는 주입보수가 필요하며,기존 표면보수재 가 박리된 경우는 표면보수가 이루어져야 한다. <표 5.4> 콘크리트부 재 균열 발생 현 황 및 보수방안 구 분 주요결함 및 손상내용 수량/개소 보수 보강 방법 보수 순위 난간 및 연석 - 미세균열 4.8m/6개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 4.0m/4개소 - 주입보수 1 바닥판 - 보수재 박락 3.75m2/12개소 - 표면보수 1 교대 및 교각 - 균열 c/w=0.3mm미만 22.1m/9개소 - 지속적 관찰 - - 균열 c/w=0.3mm이상 7.7m/6개소 - 주입보수 1-66-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 나.균열주입(c/w=0.3mm이상) 1 공법개요 -.주입공법은 균열에 수지계 또는 시멘트계의 재료를 주입하여 방수성,내구 성을 향상시키는 공법으로,마감재가 콘크리트 모체로부터 들떠 있는 경우 에도 적용할 수 있다. -.균열보수재료는 수지계 재료(폴리머 모르터,에폭시 수지,가요성 에폭시 수지,탄성실리재,도막탄성방수재 등),시멘트계 재료(폴리머시멘트슬러리, 폴리머시멘트페이스트,폴리머시멘트모르터,시멘트 충전재,팽창시멘트주 입재 등)가 있다. 2 시공방법 표 면 처 리 균열부를 중심으로 폭 5.0mm 정도를 와이어브러시 등으로 표면의 이물질 등을 제거한다. 주입용 파이프 설치 주입공에 주입용 파이프를 삽입하고 설치한다. 균열부 실링 균열부를 폭 30mm, 두께 2mm 정도로 균열실링재를 사용하여 실링한다. 무기계 슬러리 주입 (유기계 에폭시 주입) 주입장비를 사용하여 무기계 슬러리 및 유기계 에폭시를 주입한다. 양 생 작업종료 후 양생한다. <그림 5.1> 균열 주입보수 시공방법 3 주입용 수지의 요구성능 -.장시간의 보관에도 재료의 성질 변화가 없을 것 -.균열폭의 크기에 따라 점도의 조정이 용이한 것 -.사용시 기온에 대한 사용시간을 용이하게 조절할 수 있을 것 -.주입후 상온에서 경화될 수 있을 것 -67-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 -.경화시 수축이 작을 것 <표 5.5> 균열폭에 알맞은 수지의 점도 형 상 점도(20 C,cp) 주입 가능한 균열 폭 액 상 저점도 500±200 0.1mm 전후 고점도 1,500±500 0.2mm 전후 Gel상태 6,000±1,000 0.5~5.0mm 전후 <표 5.6> 에폭시계 수지의 규격 시험항목 시험방법 시험조건 단 위 시일링 및 퍼티용규격치 주입용 규격치 비 중 KS M 3015 20 C 7일간 1.7±0.2 1.2±0.2 사용가능시간 온도상승법 20 C 분 60이상 30이상 점 도 JIS K 6838 CPS - 5,000이하 압축항복강도 KS M 3015 20 C 7일간 kgf/cm2 600이상 600이상 휨강도 350이상 400이상 인장강도 200이상 200이상 압축탄성계수 ASTM D 695 (1.0~6.0) 10 (1.0~6.0) 10 인장전단강도 KS M 3722 100이상 100이상 충격강도 KS M 3015 kgf cm/cm2 1.5이상 3.0이상 경 도 ASTM D2240 쇼아 D 80이상 80이상 콘크리트교량의 보수 보강관련 신기술 및 표준품셈 공법편람,건설교통부,2002.4-68-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 <표 5.7> 수지계 주입재의 특징 재료명 주요 성분 특징 용도 에폭시수지 균열,추종성이 양호 적용가능 균열 폭은 0.2~2.0mm 에폭시 수지계 균열주입재 유연형 에폭시수지 자기유화형 에폭시수지 경화물의 유연성이 풍부하여 진행성 균열에 적합 균열 및 알칼리골재반응의 성능저하 보수에 적합 수중경화,콘크리트 중의 수분과 반응 강도특성이 뛰어남 균열 폭 0.15mm 이상에 적용 에폭시수지, 포틀랜드 시멘트 수중경화형 에폭시수지와 시멘트의 반응으로 발포 적용 균열 폭 1.0mm~10.0mm 폴리머 시멘트계 주입재 에폭시수지계 에밀젼 미분말충전재 조강시멘트 균열폭 5.0mm 이상에 적용 습윤면에 대하여 접착성이 우수 알칼리골재반응에 의한 성능저하의 보수에 적합 이소시아 네이트 수지 주입재 (건설신기술 제359호) 일액형 친수성 (에폭사+ 우레탄+ 아크 릴+이소시아네이트) 균열,누수 및 습윤면 접착강도 우수 (누수 심한 곳 2.5kg/cm 2 수압 차단) 균열,추종성이 양호 적용가능 균열 폭은 0.2~10.0mm 환경친화 제품으로 화기위험 및 냄새 없음 진동 및 거동으로 인한 작업부를 자체 압력으로 균열부 추종 봉합 -69-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 4 균열주입보수 비교 <표 5.8> 균열주입보 수 비교 구 분 폴리머 슬러리시멘트 주입공법 에폭시 주입공법 퍼티용 에폭시 수지 무기계 재료 주입 개요도 균 열 주입기 균 열 유기계 재료 주입 주입파이프 공법 개요 균열부위를 컷팅하고 균열부를 씰링한 후 에 무기계재료인 폴리머 슬러리시멘트를 주입기를 통하여 주입하는 공법 균열부위를 컷팅하고 균열부를 씰링한 후 에 유기계 재료인 에폭시를 주입기를 통하여 주입하는 공법 시공 방법 표면처리 U.V컷팅 주입기설치 균열부 씰링 폴리머슬러리 시멘트주입 단면복구 표면처리 U.V컷팅 주입기설치 균열부 씰링 에폭시주입 단면복구 장단점 -품질관리가 용이하고 재균열 발생우려 없 음 - 균열보수의 일괄적인 공정에 대한 재료 및 시방확보 - 콘크리트 모체와 동등한 탄성계수,열 팽창 계수,투수성 확보 - 수용성인 무기계 재료의 사용으로 습윤 지역 시공이 가능함 - 보통형식의 것은 경화시간이 늦고 공기 가 길어짐 - 공정이 다소 복잡하여 시공전문가필요 - 유기계에 비해 접착강도 떨어짐 -인장,휨강도가 우수함 -건조한 환경에 유리함 -경화시간이 빠름 -시공실적 다수 - 습기가 있는 부분에서는 접착력이 떨 어지며 품질관리가 어려움 -주입압력이 크면 균열이 확대되므로 주의 -탄성계수,열팽창계수가 콘크리트와 다름 다.콘크리트 표면처리공법(c/w=0.3mm미만) 1 공법 개요 콘크리트 표면이 노후 및 열화된 부위에 대해서 그라인더를 이용하여 열화부 위를 제거하고 표면보호제를 도포하여 보수하는 방법이며 표면백태,0.2mm 이하 의 미세균열의 발생 부위에 적용한다.또한,보수 효과는 콘크리트 표면의 보수 에 그치므로 본 공법 적용시 균열 등의 결함발생 여부에 대한 주기적인 관찰이 요구된다. -70-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 2 시공방법 및 유의사항 -.균열의 성장이 정지된 상태에서는 균열선 및 백태를 따라 폭 50~100mm를 와이어 브러쉬로 닦아 내거나 심한 경우 치핑을 실시한 후 폴리머 시멘트 페이스트나 모르터로 균일하게 도포한다. -.균열폭의 변동이 큰 경우에는 경화후의 재질이 단단한 폴리머 시멘트 페이 스트나 모르터로 보수할 경우 보수부위에 다시 균열이 발생하므로 균열면을 와이어 브러쉬로 완전히 청소한 후 균열선을 중심으로 폭 10~15mm 절연 재를 부착하고,절연재를 중심으로 폭 30~50mm,두께 2~4mm의 변형성 및 신장성이 큰 실링재를 도포하여 바닥의 변형을 이 테이프사이에서 흡수 할 수 있도록 한다. -.시공순서도 표 면 처 리 콘크리트 열화부위,백태발생 부위를 그라인더 등을 이용하여 표면처 리 한다. 표 면 청 소 콘크리트 표면처리후 고압살수기를 이용하여 표면을 고압세척한다. 고압세척의 압력은 노즐 TIP에서 5,000 PSI(350kg/cm2)의 압력으로 한다. 표면보호제 도포 표면보호를 위하여 표면 보호제를 도포한다. 제품 선정 후 제품의 시방규정에 의한 표준 도포량을 확인한다. <그림 5.2> 콘크리트 표면처리 시공순서도 -71-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 5.3.2 콘크리트 단면보수 방안 가.점검결과 1 점검결과 난간 및 연석,바닥판,주형,하부구조(교대 및 교각)에서 콘크리 트 파손,재료분리,철근노출등의 단면결손이 발생하여 단면보수가 필요한 것으로 조사되었고,바닥판에서 발생한 망상균열 및 백태 등의 손상은 손상 정도가 심하여 단면결손부와 마찬가지로 콘크리트 단면의 보수가 필요한 것으로 조사되었다.금회 발생한 손상의 보수와 유지관리시 공용중 추가적 인 파손,박리 등에 의한 단면결손발생을 대비하여 단면보수 방안을 제시하 였다. <표 5.9> 콘크리트 단면결손 현황 및 보수방안 구 분 주요결함 및 손상내용 수량/개소 보수 보강 방법 보수 순위 난간 및 연석 - 콘크리트 파손 0.24m2/4개소 - 단면보수 2 -망상균열 2.5m2/3개소 - 단면보수 1 바닥판 - 콘크리트파손,재료분리, 철근노출 8.28m2/17개소 - 단면보수(철근노출) 1 - 백태 104.71m2/19개소 - 단면보수 1 주형 -강재부식 97.8m2/20개소 - 재도장 2 - 철근노출 1.47m2/13개소 - 단면보수(철근방청) 2 교대 및 교각 - 콘크리트 파손,재료분 리 20.84m2/21개소 - 단면보수 2-72-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 나.단면보수공법 1 개 요 콘크리트 표면을 피복하여 철근부식 등의 내구성 저하의 원인이 되는 물질의 침투를 억제함으로서 구조물의 내구성 저하를 방지하는 공법이다.침투막제,접 착제,단면보수재,철근방청재의 조합에 의한 공법이다. 2 사용재료 -.철근방청재 :철근의 방식성,단면보수재 및 철근과의 부착성이 요구되는 방 청 페이스트 사용. -.바탕처리재(접착재):콘크리트면과 밀착성이 뛰어나고 탄성계수,열팽창계 수,PH등이 비슷한 규산염계,폴리머 계통 접착제 등 사용. -.단면보수재 :콘크리트와 일체성,부착성이 요구되며 폴리머계,에폭시계,시 멘트계 몰탈 등을 사용 3 단면보수공법에 대한 유의사항 -.표면의 열화된 부분을 완전히 제거하되 내부에 추가 열화된 콘크리트는 수 공구 또는 전동햄머 등의 전동공구를 사용하여 완전히 제거한다. -.철근의 부식 부분을 샌드블라스트 또는 진공블라스트를 이용하여 1차 제거 하고 수공구 또는 샌더 등의 전동공구를 사용하여 2차로 완전히 제거한다. -.열화된 콘크리트와 철근의 부식을 제허한 후 고압수세정기(100~150kg/m2) 를 사용하여 표면에 남아있는 이물질을 완전히 제거한다. -.세정순서는 윗쪽에서 아래쪽으로 하고 오염된 물이 아래쪽 벽면에 부착되지 않도록 주의하여 세정하며,겨울철에는 충분히 건조하여야 한다. -.방청제 및 접착제 도포시 제품 특성에 따른 표준도포량을 확인하여야 하며 도포방법은 로울러나 도료작업용 붓,에어스프레이건 등을 사용하여 충분히 함칭이 되도록 균일하게 도포 한다. -.단면보수용 모르터는 콘크리트 표준시방서에 준하며,재료의 혼합,취급 및 주의사항은 별도의 제품 시방규정에 의한다. -73-
제 5장 보수 보강 및 유지관리방안 4 단면보수공법 재료비교 <표 5.10> 단면 보수공법 재료비교 제 1안 제 2안 구 분 폴리머시멘트 모르터 공법 에폭시수지 모르터 공법 1 바탕처리 1 바탕처리 2 철근부식제거 3 콘크리트 보호제 도포 개 요 도 콘크리트 4 철근 방청재 도포 5 단면복구 (폴리머시멘트 모르터 6 마감재(무기계) 도포 콘크리트 2 철근부식제거 3 프라이머(접착제) 도포 4 철근 방청재 도포 5 단면복구 (에폭시수지 모르터) 6 마감재(유기계) 도포 공법개요 콘크리트 손상부위 및 철근의 부식 을 제거하고 콘크리트 보호제를 도 포한 후 철근을 방청하고 무기계인 폴리머 시멘트 모르터로 단면을 복 구한 후 무기계 마감재로 마감하는 공법 콘크리트 손상부위 및 철근의 부식을 제거하고 접착제를 도포한 후 철근을 방청하고 유기계인 에폭시수지 모르 터로 단면을 복구한 후 유기계 마감 재로 마감하는 공법 시공방법 치핑/고압수 세척 철근 부식제 거 콘크리트 보호재(침투성) 도포 철근 방청제 도포 폴 리머시멘트 모르터로 단면복구 마감재(무기계)도포 치핑/고압수 세척 철근 부식제거 프라이머(접착제)도포 에폭시 수지 모르터로 단면복구 마감재 (유기계)도포 장단점 철근의 방청효과가 우수하고 재부식 확률이 없음 철근 노출부 보수의 일괄적인 공정 에 대한 재료 및 시방확보 폴리머시멘트의 사용으로 콘크리트 중성화 방지 효과가 우수함 수용성인 무기계 재료의 사용으로 습윤지역 시공이 가능함 일반적으로 한번의 시공두께가 얇기 때문에 목표두께가 두꺼울 경우 공 정이 증가함 보통 형식의 것은 경화시간의 늦고 공기가 길어짐 인장,휨강도가 콘크리트보다 우수함 재료 자체의 접착성 및 내마모성이 우수함 재료비가 폴리머 시멘트에 비해 저가임 경화시간이 빠름 방청효과가 확실하지 않음 유기계 재료로서 통기성이 없으므로 재 부식 발생 우려 습기가 있는 부분에서는 접착력이 떨 어지며 품질관리가 어려움 -74-