지하구조물 시공이음 변경을 통한 공사기간 단축 = The Construction Period through the Improvement of the Construction Joint Design

국문 초록 (Abstract)

지하철 공사는 지역 주민들의 통행 편의와 대중교통 접근성 향상을 위해 시행된다. 이러한 지하철 공사는 대부분 도심지에서 진행되기 때문에 예상 치 못한 지장물의 존재나 주변 주거지·학교·상가 인접으로 인한 민원 발 생 등으로 초기 수립된 공사기간이 지연될 가능성이 높다. 이때 전체 공사 기간을 회복하기 위해서는 주공정(Critical Path) 단축이 필수적이다. 특히 지 하철 정거장의 지하구조물 공사는 전체사업의 주공정을 구성하므로, 공사기 간 단축을 위해서는 이 공정을 우선적으로 검토해야 한다. 본 논문에서는 공사기간 단축을 위해 지하철 정거장 지하구조물의 시공이 음을 변경하고 타설 단위를 확대하는 방안을 제시하였다. 시공이음 변경이 구조물의 수화열, 균열 발생 및 내구성에 미치는 영향 평가를 위한 시공 전 수화열 해석을 실시하고 시공 중 현장 모니터링을 수행하였다. 그 결과, 변 경된 시공이음에서도 수화열과 균열은 설계 기준 내에 있으며, 구조물의 내 구성에도 영향을 미치지 않는 것으로 확인되었다. 이를 통해 제안된 시공이 음 변경 및 타설 단위 확대 방식은 현장 적용이 가능하며, 공사기간 단축을 달성할 수 있음을 확인하였다. 사전 검토사항으로 수화열 해석을 통한 온도균열지수를 산정하고 온도균 열 및 건조수축균열이 구조물에 미치는 영향을 분석하였으며, 철도건설기술 자문위원회를 통해 해당 공법의 적정성을 검토하여 현장에 도입 가능여부를 심의하고 적용하였다. 콘크리트는 압축강도를 발현하는 과정에서 수화열이 발생되고 이에 따른 균열을 유발하는 특성을 가지는데, 수화열과 균열을 제 어하기 위해 콘크리트의 배합을 변경(OPC:SP:FA = 6:2:2)하여 시멘트로 인한 수화열을 저감시키고, 균열 유발줄눈을 설치하며, 콘크리트 표면의 초기 균 열을 제어하기 위해 피막양생제를 도포하는 대책을 수립 및 시행하였다. 시공 중 수화열 측정을 통해 구조물에 미치는 영향을 분석하였으며, 온도 균열지수의 측정 결과 1.9를 나타내어 균열 발생을 방지하여야 할 경우를 만족하여 온도균열이 발생할 확률은 낮은 것으로 나타났다. 거푸집 해체 후 균열조사를 통해 균열의 진행과정을 관리하였으며, 모두 허용균열폭 이내에 존재하여 균열 진행 종료 후 균열보수를 실시하며 관리를 종료하였다. 시공이음 변경을 통한 공사기간의 단축 효과는 시공 중인 현장과 준공 후 운영중인 현장을 통해 검토하였으며, 시공 중인 현장은 시공이음 단위별 작 업일수를 산정하여 전체 공사기간을 비교 분석하였으며 당초 22개월에서 변 경 19개월로 약 3개월 단축되는 효과를 나타내었다. 준공 후 운영중인 현장 은 공사일보를 바탕으로 산정하였으며, 2개월의 단축효과를 나타내었다. 마지막으로 해당 공법의 적용 시 유의사항을 함께 제시하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Subway construction is carried out to improve the convenience of local residents' passage and access to public transportation. Since most of these subway construction is carried out in urban areas, there is a high possibility that the initially established construction period will be delayed due to the existence of unexpected obstacles or complaints caused by the proximity of nearby dwellings, schools, and shopping malls. At this time, it is essential to shorten the critical path in order to restore the entire construction period. In particular, since the construction of the underground structure of the subway station constitutes the main process of the entire project, this process should be reviewed first to shorten the construction period.
In this paper, in order to shorten the construction period, a plan to change the construction joint of the underground structure of the subway station and expand the pouring unit was proposed. In order to evaluate the effect of the change in construction joint on the hydration heat, crack generation, and durability of the structure, hydrothermal analysis was performed before construction and site monitoring was performed during construction. As a result, it was confirmed that even in the changed construction joint, the hydration heat and cracks were within the design criteria and did not affect the durability of the structure. Through this, it was confirmed that the proposed method of changing the construction joint and expanding the pouring unit can be applied to the site and shortening the construction period can be achieved.
As a preliminary review, the temperature crack index was calculated through hydrothermal analysis, the effect of temperature crack and dry contraction crack on structures was analyzed, and the appropriateness of the relevant construction method was reviewed through the Railway Construction Technology Advisory Committee to deliberate and apply whether it could be introduced to the site. Concrete has the characteristics of generating hydrothermal heat and causing cracks in the process of expressing compressive strength. By changing the mixing of concrete to control hydrothermal and cracking (OPC:SP:FA = 6:2:2), measures were established and implemented to reduce hydrothermal heat caused by cement, install cracks-causing joints, and apply film curing agents to control initial cracks on the concrete surface.
During construction, the effect on the structure was analyzed through the measurement of hydration heat, and the measurement result of the temperature crack index showed that the probability of temperature crack occurrence was low as it satisfies the case where crack occurrence should be prevented by 1.9. After dismantling the formwork, the progress of cracks was managed through crack investigation, and all of them existed within the allowable crack width, and after the crack progress was completed, crack repair was performed and the management was terminated.
The effect of shortening the construction period through the change of the construction joint was reviewed through the site under construction and the site in operation after completion, and the entire construction period was compared and analyzed for the site under construction by calculating the number of working days for each construction joint unit. It showed the effect of shortening the construction period by about 3 months from the original 22 months to the change of 19 months. The site in operation after completion was calculated based on the construction date, and it showed a shortening effect of 2 months.
Finally, precautions for the application of the relevant public law were presented together.

목차 (Table of Contents)

• 표목차 ⅲ
• 그림목차 ⅳ
• 국문초록 ⅴ
• 제1장 서론 1
• 제1절 연구배경 및 목적 1
• 제2절 연구범위 및 방법 4
• 제2장 시공이음이 공사기간에 미치는 영향 6
• 제1절 지하철 공사에서 지하구조물의 공사기간 산정 6
• 제2절 시공이음이 공사기간에 미치는 영향 8
• 제3절 시공이음 변경을 위한 관련 기준 10
• 제4절 시공이음 변경을 위한 매스콘크리트 특징 검토 12
• 제3장 지하구조물의 수화열 해석 14
• 제1절 수화열 해석 조건 14
• 1. 콘크리트의 열특성 14
• 2. 콘크리트의 탄성계수 15
• 3. 현장적용 조건 15
• 제2절 수화열 해석 17
• 1. 수화열 해석의 단계별 수행 방법 17
• 2. 수화열 해석 모델 17
• 3. 수화열 해석 20
• 제3절 온도균열지수에 의한 평가 25
• 1. 수화열 해석 결과에 대한 평가 25
• 2. 바닥Slab 균열 제어 검토 26
• 제4절 철도건설기술자문위원회 심의 28
• 제5절 온도균열 제어 방안 30
• 1. 3성분계 혼합시멘트 사용 30
• 2. 수축이음 설치 31
• 3. Slab 피막양생제 도포 32
• 제4장 시공 중 수화열 측정 및 공사기간 단축 효과 33
• 제1절 지하구조물의 시공 중 수화열 측정 33
• 제2절 지하구조물의 균열조사 36
• 제3절 공사기간 단축 효과 38
• 1. 시공이음 단위별 공사기간 검토 38
• 2. 실제 준공된 현장의 공사기간에 미치는 영향 40
• 3. 공사기간 단축 효과에 대한 유의사항 40
• 제5장 결론 41
• 참고문헌 43
• ABSTRACT 44