■ 공사 개요
- 공사명: 인천국제공항 제2여객터미널 연결철도 건설공사
- 위치: 인천국제공항 (운항 중인 활주로 하부 통과 구간)
- 적용 공법: UCD 앵커(압축 균등 분산형)
- 시공: 2015년
■ 추진 배경
기존 지하철역에서 제2여객터미널까지 KTX 진입이 가능하도록, 기존 지하철 BOX 구조물의 일부를 철거하고 신규 선로와 연결하는 공사가 필요했음. 이 과정에서 벽체 일부 철거로 인해 기존 BOX 구조물에 부모멘트가 발생하게 되어 앵커 보강이 요구됨.
■ 현장 여건과 과제
당초 검토된 VSL 앵커는 설계 인장력 150ton/EA, 정착장이 풍화암에 위치하는 것으로 계획되었으나, 천공 지반 하부에 투수층이 있어 천공 시 지하수 유출이 우려되는 상황이었음. 또한 VSL 앵커는 인장형 앵커로서, 인장 시 하중집중으로 정착 전면부에 자유화·크랙·하중감소가 발생할 수 있고, 극한 주면마찰력을 상회할 경우 진행성 파괴 및 크리프로 인한 하중감소가 발생할 우려가 있어 영구앵커로 사용하기에는 한계가 있었음.
■ 적용 공법: UCD 앵커
- VSL 앵커의 문제점과 지반 특성을 종합적으로 고려하여, 압축 균등 분산형 방식의 UCD 앵커를 대안으로 제안하고 현장에 반영함.
인천국제공항 제2여객터미널 연결철도 건설공사가 진행 중이다. 운항 중인 비행 활주로 하부를 통과하는 연결 통로 건설공사로, 외국에서 그 사례를 찾기 힘들 정도로 어려운 공사이다.
현장에서 기술자문 요청을 받고 상황을 확인하니, 기존 지하철역에서 제2여객터미널까지 KTX 진입이 가능하도록 기존 지하철 BOX 구조물의 일부를 철거해야 했다. 기존 지하철 선로와 신규 선로의 연결을 위해서 벽체 일부를 철거해야 하는데, 이때 기존 BOX 구조물에 부모멘트가 발생하게 되어 앵커 시공이 필요하게 되었다.
현장에서 검토 중인 앵커는 VSL 앵커였다. 설계 인장력 150ton/EA, 정착장의 위치는 풍화암에 설치되는 것으로 계획되어 있었고, 천공 지반 하부에 투수층이 있어 천공 시 지하수 유출이 우려되는 상황이었다.
VSL 앵커는 인장형 앵커이다. 인장형 앵커는 인장 시 하중집중으로 인해 정착 전면부에 자유화가 진행되며 크랙 및 하중감소가 발생한다. 또한 하중집중 구간의 지반이 극한 주면마찰력을 상회하게 될 경우, 진행성 파괴(progressive debonding) 및 크리프(creep)로 인한 하중감소가 발생하는 단점이 있다. 따라서 영구앵커로서 사용하기에는 무리가 있다.
영구앵커를 선정할 때 지반과 앵커의 특성을 무시하고 가격에만 초점을 맞추어 사용하는 사례가 지금도 있다. 그러나 장기적인 관점에서 인장력 손실이 발생했을 경우 나타나는 구조물의 기능적 문제 및 추가 보강에 들어가는 비용은 상상하기 힘들다. 따라서 영구앵커를 사용할 때는 반드시 정착지반의 상태와 앵커의 특성을 고려하여 적절히 선정하는 것이 바람직하다.
VSL 앵커의 문제점 및 지반 특성을 고려하여 UCD 앵커(압축 균등 분산형)를 제안하고 현장에 반영하였다.
1. 정착지반: 풍화암
2. 설계인장력: 150ton
3. 유지관리: 재인장가능한 공법
UCD 앵커(ANCHOR) 선정 후, 시험 시공을 위한 현장 답사가 있었다. 지하철 운행이 중지되는 새벽 시간을 이용해 선로를 따라 현장으로 이동했다. 지하철 내부 구조물에서 작업해야 하는 상황이라 실제 작업 가능한 시간은 하루 3시간 30분 정도에 불과했다. 짧은 작업 시간과 협소한 공간 등 시공 여건이 무척 열악한 현장이었다.
<시험시공 위치 확인>
BOX구조물 하부 투수층을 통해 지하수압이 발생해 천공 직후 지하수 유출이 우려되는 상황이였다. 투수층까지 강관을 매입하여 지하수 유출을 막도록 두부쪽을 차폐하는 것으로 계획하였다.
예상대로 강관삽입 후 지하수가 뿜어져 나온다. 장비가 들썩거릴 정도의 수압으로 치솟아오른다. 케이싱 두부쪽을 밀패해서 지하수가 더이상 나오지 못하도록 마감을 한다.
UCD ANCHOR 삽입 후 그라우팅을 완료한 상태이다.
그라우트 양생 후 인장 시험을 수행했다. 설계 인장력을 정확히 확인한 뒤, 계획된 구간에 UCD 앵커(ANCHOR) 시공을 차질 없이 진행했다.
2015.5
