토목 현장 교량 교각·교대 시공 (철근, 콘크리트, 버팀보 간섭)

교량 기초공사가 끝나면 그 위에 교각과 교대가 올라갑니다. 교량을 멀리서 보면 가장 먼저 눈에 들어오는 구조물이기도 하지만, 실제 시공 과정에서는 철근 배근부터 거푸집 설치, 콘크리트 타설, 양생까지 여러 공정이 순서대로 이어집니다.

교각은 교량 상부구조를 받쳐주는 구조물이고, 교대는 교량의 양 끝에서 상부구조를 지지하면서 뒤쪽의 토공부와 연결해주는 역할을 합니다. 모양과 크기는 교량의 형식과 설계조건에 따라 달라지지만, 현장에서는 기초 위에 정확한 위치와 높이로 구조물을 세우는 것이 가장 기본적인 관리사항입니다.

교각과 교대는 어디에서 시작할까?

교각과 교대 시공은 기초가 완성되었다고 바로 콘크리트를 치는 것으로 시작하지 않습니다. 먼저 기초 상부의 위치와 높이를 확인하고 교각이나 교대의 중심선과 외곽선을 다시 측량합니다.

특히 교각은 여러 개가 일정한 위치에 배치되고 그 위에 거더가 올라가기 때문에 하나의 교각 위치가 설계와 크게 달라지면 상부구조 시공에도 영향을 줄 수 있습니다. 그래서 기초공사가 끝난 뒤에도 다시 측량해서 구조물의 기준점을 잡고 본격적인 철근과 거푸집 작업으로 넘어갑니다.

교대 역시 마찬가지입니다. 교량의 끝부분에서 접속도로와 연결되는 구조물이기 때문에 교대의 위치와 높이가 정확해야 뒤쪽 성토와 접속부 시공까지 자연스럽게 연결할 수 있습니다.

철근 배근, 콘크리트 구조물의 뼈대를 만든다

측량이 끝나면 교각과 교대에 필요한 철근을 배근합니다. 철근은 콘크리트가 받는 힘을 보강하고 구조물이 설계된 성능을 발휘할 수 있도록 하는 중요한 부분입니다.

현장에서는 설계도면에 표시된 철근의 직경과 간격, 배근 위치 등을 확인하면서 작업합니다. 교각처럼 높이가 있는 구조물은 수직으로 철근을 세워야 하기 때문에 철근의 위치가 움직이지 않도록 고정하는 작업도 중요합니다.

철근 배근이 끝나면 바로 콘크리트를 타설하는 것이 아니라 배근 상태를 확인합니다. 피복두께가 확보됐는지, 철근 간격이 맞는지, 이음과 정착 부분이 설계대로 시공됐는지 등을 확인한 뒤 다음 공정으로 넘어갑니다.

구조물 내부의 철근은 콘크리트가 타설되고 나면 다시 눈으로 확인하기 어려워집니다. 그래서 저는 구조물을 시공할 때 눈에 보이는 마감보다 콘크리트 속으로 들어가는 철근과 연결부를 타설 전에 확인하는 것이 더 중요하다고 생각합니다.

거푸집 설치와 콘크리트 타설

철근 배근이 끝나면 구조물의 모양을 만들어 줄 거푸집을 설치합니다. 교각은 높이가 있는 경우가 많기 때문에 거푸집을 안정적으로 고정하고 콘크리트 타설 중 변형이나 이동이 발생하지 않도록 관리해야 합니다.

거푸집을 설치한 뒤에는 교각이나 교대의 중심선과 수직도, 크기와 높이 등을 다시 확인합니다. 콘크리트를 타설하고 나면 수정이 쉽지 않기 때문에 타설 전에 확인하는 과정이 중요합니다.

콘크리트 타설 역시 한꺼번에 쏟아붓는 작업처럼 보이지만 실제로는 타설 높이와 순서, 다짐 상태 등을 관리해야 합니다. 콘크리트가 내부에 골고루 채워지도록 진동다짐을 실시하고, 철근이나 거푸집이 움직이지 않는지도 함께 확인합니다.

타설이 끝난 뒤에는 충분한 양생을 거쳐야 합니다. 콘크리트는 타설 직후 바로 설계강도가 나오는 것이 아니기 때문에 일정한 품질관리가 필요합니다.

가시설과 구조물이 간섭되면 공정순서가 달라진다

흙막이 가시설을 설계할 때 부지에 여유가 있다면 어스앵커를 이용해 흙막이 벽체를 지지하는 방법을 적용할 수 있습니다. 하지만 하천 부지는 지구계 밖으로 가시설을 넓게 설치하기 어려운 경우가 많아 어스앵커 대신 버팀보를 설치하는 방식으로 설계하는 경우가 있습니다.

문제는 이 버팀보가 구조물 벽체 안쪽으로 들어오는 경우입니다. 교각이나 벽체의 철근을 배근하려고 보면 버팀보 위치와 철근 배근 공간이 겹쳐 설계된 철근을 그대로 배치하기 어려워질 수 있습니다. 이런 상황에서는 구조물과 가시설을 따로 생각할 수 없고, 처음부터 두 공정을 함께 놓고 시공순서를 계획해야 합니다.

대천에서 하천공사를 했을 때도 이런 경험이 있었습니다. 당시 교량 전체가 버팀보 방식의 가시설로 설계되어 있었는데, 교량 기초와 벽체를 시공하는 과정에서 버팀보 위치가 철근 배근과 간섭되는 구간이 있었습니다. 그래서 구조물의 일부를 먼저 시공하고, 콘크리트가 충분한 강도를 확보한 뒤 주변 작업과 되메우기를 진행한 다음, 흙막이 구조검토와 해체 순서에 따라 버팀보를 제거하고 남은 구조물을 이어서 시공하는 방식으로 공정을 계획했습니다.

이런 구간은 단순히 철근을 배근하는 작업만 보면 공정이 복잡하지 않아 보이지만, 실제로는 버팀보 설치부터 철근 배근, 콘크리트 타설, 되메우기, 버팀보 해체, 잔여 구조물 시공까지 여러 작업이 서로 맞물려 있습니다.

그래서 흙막이 가시설이 들어가는 교량이나 구조물의 공정표를 작성할 때는 일반적인 구조물 공정에 가시설 해체 시점까지 별도로 반영해야 합니다. 특히 하천처럼 부지가 좁은 현장에서는 가시설 계획이 구조물 시공순서에 직접 영향을 줄 수 있기 때문에 설계 단계부터 간섭 여부를 확인하는 것이 중요합니다.

 

교량 가시설 버팀보 사진

교각과 교대가 완성되면 상부공사로 넘어간다

교각과 교대의 콘크리트가 충분히 양생되고 필요한 확인이 끝나면 다음 단계는 교량 상부구조입니다. 교각과 교대 위에 받침을 설치하고 그 위에 거더가 올라가면서 비로소 교량의 전체적인 모습이 나타나기 시작합니다.

하부구조에서 중요한 것은 결국 위치와 높이입니다. 교각 하나하나가 설계된 위치에 정확하게 시공되어야 거더를 설치할 때 문제가 생기지 않고, 교대 역시 접속도로와 연결되는 높이를 정확하게 맞춰야 이후 공정이 자연스럽게 이어집니다.

제가 처음 교량공사를 배웠을 때는 교각과 교대가 완성되면 공사가 거의 끝나는 줄 알았습니다. 하지만 실제로는 그 위에 거더를 올리고 바닥판과 교면포장까지 이어져야 교량이 완성됩니다.

교량공사는 아래에서 위로 하나씩 쌓아가는 공사입니다. 파일기초가 정확해야 기초가 제대로 만들어지고, 기초가 정확해야 교각과 교대가 제 위치에 올라가며, 그 위에 거더가 정확하게 설치되어야 상부구조가 완성됩니다.

그래서 교각과 교대 공사에서는 콘크리트 구조물을 크게 만드는 것보다 각 단계에서 위치와 높이, 철근과 거푸집 상태를 정확하게 확인하는 것이 중요합니다. 특히 콘크리트 속에 들어가는 철근이나 이후 가려지는 연결부는 다음 공정으로 넘어가기 전에 확인을 끝내야 합니다.

교량의 완성된 모습만 보면 커다란 콘크리트 구조물 하나를 만드는 것처럼 보이지만, 실제 현장에서는 측량부터 철근, 거푸집, 콘크리트, 양생, 가시설 해체까지 여러 공정이 서로 맞물려 돌아갑니다.

다음 글에서는 교량 상부구조의 핵심인 거더에 대해 이야기해보겠습니다. 거더는 현장에서 직접 만드는 경우도 있지만 공장에서 제작해 운반한 뒤 설치하는 경우가 많아 하부구조와는 또 다른 시공방식과 장비가 필요합니다.

교량공사 관련 참고자료

국가건설기준센터(KCSC) - 교량 설계기준 및 교량공사 표준시방서