침하 방지와 방수 기능 탁월, QTR 비개착공법

(주)정현이앤씨의 QTR공법으로 시공한 신태인지하차도 준공현장.

비개착공법 시장에 침하와 방수에 안전한 대구경 강관 공법이 새롭게 떠오르고 있다.

전도방지판을 적용한 대구경 강관 사용으로 침하 및 방수에 대해 안전성을 증대시켜 현장에서의 시공성을 높이 평가받고 있다.

QTR(Quality improvement Tubular Roof method)공법이 바로 그것이다.

박스나 아치 구조물의 상부슬래브와 벽체 형성부에 강관을 압입하고, 압입된 강관내부에 철근(빔)콘크리트 구조물을 설치한 후, 박스나 아치 구조물 내부 토사를 굴착한 다음, 바닥슬래브를 설치해 구조물을 완성하는 비개착 공법이다.

이때 대구경 강관을 이용하므로 강관압입시 강관내 소형장비 및 인력으로 토사반출 작업이 가능해 용수나 지장물 등에 대응이 빠르고 안전한 공법으로 인정받고 있다.

기존의 경우 토압지지대 설치시, 토압지지대를 해머로 타격하므로 기존 용접 부위에 누수가 자주 발생하는 등 방수에 취약했다.

이를 개선하기 위해 만든 공법이 바로 QTR공법이다.

전도방지판을 토압지지대 위, 아래에 설치하고 두번의 용접을 실시하며, 해머로 토압지지대를 타격할 필요가 없어 용접의 품질이 확보됨으로써 완벽 방수가 될 수 있도록 개발되었다.

그리고 토압지지대와 상부전도 방지판 바로 위에 방수철판을 설치해 방수문제를 원천적으로 해결해 놓고 있다.

지하비개착 시공에서의 최대 약점은 바로 침하와 누수인데 이를 확실하게 해결한 것.

이 때문에 QTR공법을 적용한 현장관계자는 이 공법을 다시 찾고 있다.

다른 비개착공법에 비해 시공성과 안정성에서 현격한 차이를 보이고 있기 때문이다.

또한 대형강관내 굴착으로 충분한 작업공간 확보로 굴착 및 배토성에서 유리할 뿐더러 철근조립 및 연결로 시공성이 매우 용이하다.

QTR공법의 장점은 시공과정에서의 안정성이다.

대구경 강관과 토압지지대 자체만으로도 안정성이 확보되는데, 이에 더해 추가로 콘크리트 구조물 타설로 이중의 안정성이 확보하게 된다.

그리고 가장 효율적인 것이 시공후 유지관리 보수가 필요없다는 데 있다

더군다나 방수문제를 완벽히 해결함으로써 유지관리면에서 최고의 성능을 보이고 있다.

특히 곡선구간과 연약지반에서의 시공성이 우수하고, 지반침하가 최소화되어 안정성이 우수한 강점이 있다.

철도시설공단이 발주해 지난해 완공한 호남선 신태인 지하차도 확장공사에서는 곡선구간(곡률구간 R=125m)을 완벽하게 시공해 현장관계자들의 높은 점수를 받았다.

QTR공법은, 지반이 연약할 경우, 벽체부 강관 내에서 연약지반의 하부보강이 가능하여 본 구조물 설치 전에 지지력의 선 확보가 가능하므로, 비개착공법 중에서 연약지반 침하에 대한 안전성이 가장 우수한 공법이다.

또한, 영구구조물(상부슬래브 및 벽체)을 완성한 다음 박스 내부 토사를 굴착하므로 지반침하를 최소화할 수 있는 강점이 있다.

강관을 이용한 비개착공법은 크게 대구경 공법과 소구경 공법으로 구분된다.

대구경강관공법은 대구경 강관 구조체의 사용으로 안정성이 확보되며 막장 전면이 육안으로 확인이 가능해 지장물이나 지반변화에 적절한 대응이 가능하다.

더군다나 강관과 강관 사이의 방수철판에 대한 용접으로 구조체 전체의 방수가 확실한 것이 큰 장점이다.

QTR공법은 구조물 형식을 박스나 아치 형태로 시공이 가능하다.

또한 H-Beam을 이용한 박스 구조물 시공도 가능해 다양한 현장에 적용이 가능하다.

QTR공법 시공은 여타 비개착강관 공법과 같이 강관 압입을 시작으로 진행이 시작한다.

토사굴착과 동시에 진행하는 강관 압입이 완료하면 강관 주변 지반의 이완을 방지하기 위해 그라우팅을 주입한다.

그 다음 공정이 QTR공법에서만 보는 과정이다.

강관측부를 소정의 간격으로 절단한 후 절단부위에 방수철판 및 고정철판을 설치하고 그 가운데 토압지지재를 설치하는 것.

토압지지대 설치 완료후 추가로 강관 외부 그라우팅을 실시해 이완된 지반을 다시 한번 보강하게 된다.

이후 강관 내 거푸집 설치하고 상부 및 벽체에 철근배근 및 콘크리트 타설을 하게 된다.

이어 구조물 내부 굴착을 실시하고 영구 버팀보를 설치하게 된다.

하부슬라브에 철근배근 및 콘크리트 타설을 함으로써 구조체를 완성하게 된다.

이 공법을 개발한 ㈜정현이앤씨의 장윤석 대표는 토목과를 나온 정통 토목엔지니어.

설계사와 공법사를 거치면서 비개착 공법에 관한 한 자타가 인정하는 전문가로 평가받고 있다.

20여년간 비개착 구조설계와 시공에 잔뼈가 굵은 장 대표는 오랜 준비 끝에 시공성에서 높은 평가를 받는 공법을 개발해 이를 다양한 비개착 현장에 적용하고 있다.

장 대표는 “비개착 현장에서 벌어지고 있는 누수현상과 침하문제에 대해 오랜 고민을 해왔다”며 “이를 개선하기 위해 만든 공법이 바로 QTR공법”이라고 밝혔다.

장 대표는 “엔지니어의 진솔한 마음으로 개발한 공법”이라며 “현장 관계자의 시공 불안을 해소하는데 일조를 하면 더 이상 바랄 것이 없다”며 겸손한 모습을 보였다.

현재, 수도권제1순환고속도로(구.서울외곽순환고속도로) 하부를 통과하는 산마루길(중로1-11호선)확장공사와 여수시 심곡천 하천정비공사 등 다양한 현장에서의 시공실적을 만들어 가고 있다.

지난해에는 서울시 동북선 경전철 현장 두군데에 설계 반영시켜 올해 시공을 기다리고 있다.

또한 신안산선 복선전철 민간투자사업에 설계 반영되어 내년 시공될 예정이다.

이외에도 이미 상당수의 민간건설아파트 지하차도 공사를 시공하거나 설계 반영하는 등 빠른 속도로 공사실적을 만들어 가고 있다.

다음은 QTR공법의 시공 순서 사진