▲ 석양의 영종대교 전경
영종대교는 영종도와 인천 육지부를 연결하는 총 연장 4,420m의 서해 횡단 교량으로
현수교 550m, 트러스교
2,250m, 강합성교 1,620m로 구성된 복합교량군이다.
교량너비 35m, 주탑높이 107m, 교각 수 49개로, 인천국제공항고속도로
구간 중 인천광역시 서구 경서동(장도)과 중구 운북동(영종도)을 연결하는 황해 횡단 다리이다.
아시아와 태평양 지역의 중추 공항으로서의 역할을 담당할 인천국제공항이 영종도에 건설됨에 따라 영종도와 인천광역시 육지부를 연결하기
위하여 1993년 12월에 착공되어 2000년 11월에 완공했다.
▲ 영종대교 전경
건립자는 신공항하이웨이(주)와 한국도로공사이며,
시공사는
현대건설(주)·삼성물산(주)·한진건설(주)·코오롱건설(주)·동아건설(주)이고,
감리사는 일본의
(주)조다이[長大]·유신코퍼레이션·도공감리공단·삼안기술공사이며,
설계자는 유신코퍼레이션과 일본의 (주)조다이이다.
주항로부에 건설된 현수교는 도로, 철도 병용 3차원 자정식 현수교로서 주탑기초 공법으로 뉴매틱케이슨 공법이 채택되었으며,
상부구조는 상층부(도로6차로) 하층부(도로 4차로 및 철도복선)로 된 2층 구조의 Warren Truss형식이다.
총사업비 약 8,130억 원을 투입하여 도로와 철도 병용 교량으로 건설했으며, 현수교 550m, 트러스교 2,250m, 강상형교
1,620m로 구성된 복합교량으로, 주항로부에 건설된 현수교는 주위의 바다 경관과 어울리는 미적 감각을 살리기 위해 국내 최초로
도로·철도 병용 3차원 자정식(自定式) 현수교로 건설하였다.
세계 최초의 3차원 형상으로 시공된 주케이블은 교량 상층부에 직접 정착된 자정식 구조로 되어 으며 전통 한옥의 처마곡선을 형상화한 조형미가 뛰어난 교량으로 대한민국을
찾는 세계인들에게 깊은 인상을 심어 줄 것이다.
자정식 현수교란 케이블 양끝이 앵커리지블럭이라는 거대한 콘크리트 덩어리에 고정되는 타정식과 달리 케이블이 교량의 몸체인 상판에 직접 지지되는 방식으로, 타정식보다 전체적인 외관이 아름답다.
이 현수교에 사용된 케이블은 지름 5.1mm짜리 와이어 6,720가닥을 겹쳐 만든 것으로
총중량1,300t에 이른다. 주탑 기초공법으로 뉴메틱케이슨 공법이 채택되었으며, 주탑을 제외한 교각부의 확대 기초시공을 위하여
지질 조건에 따라 다양한 가물막이공법이 적용되었다.
특히 봄에는 녹색, 여름에는 흰색, 가을에는 노란색, 겨울에는 빨간색 등 계절별로 다양한 조명을 연출함으로써 독특한 아름다움을 자아내도록
만들었으며, 주탑 측면은 평균조도 100㏓의 메탈할라이트 조명을 사용하였고, 주탑 전후면은 운전자의 눈부심을 방지하기 위해
평균조도 68㏓로 하였다.
한편 일몰 후 매시 50분부터 10분 동안은 계절색 대신 청색 조명을 갖춰 조명색을 통해 시간의 변화를
시각적으로 느낄 수 있도록 하였다.
이 다리는 수도권 지역의 다른 교통망과의 연계성을 확보하여 항로고속화 시대와 육로고속화 시대를 이어주는 역할을 담당하고 있다.
또한 인천광역시 서구 경서동 영종대교 육지 쪽 입구에 지하 1층, 지상 3층 규모의
영종대교기념관이 2001년 2월
건립되었다.
■ 영종대교 개요
- 주탑/뉴매틱케이슨 기초
- 접속교/현장타설말뚝기초(Ø1500,Ø1000)
- 강관S/P, 강각케이슨,
단열S/P가물막이공법
- 현수교구관 주탑부는 기초 규격의 크기와 현장의 수심, 유속, 지층구조등을 고려하여
별도의 가물막이
설치가 필요 없는 뉴메틱케이슨공법(Pneumatic Caisson Method)으로
시공되었으며 접속트러스교와 강합성교의 기초는
직경 1500mm및 1000mm의 현장타설 또한 주탑을 제외한 교각부의
확대기초시공을 위하여
지질조건에 따라 다양한 가물막이 공법이 적용되었는데 PILE근입장확보가 가능한
해상부는 강관
Sheet Pile공법이 근입장이 부족한 해상부는 강각 케이슨 가물막이 공법이 시공되 었으며 일부 매립 구간에는 단열 Sheet Pile공법이 적용되기도 하였다.
■ 내황산염 시멘트, 내염도장시공
기초 및 교각의 콘크리트는 해상 배치플랜트(210㎥/hr)를 운용하여 연속 타설하였으며,
일부 확대 기초는 수화열
제어를 위해 파이프 쿨링(Pile Cooling System)이 도입되었다.
염분에 의한 콘크리트이 손상을 방지하기 위하여 최대
만조수위(H.W.L)인 EL(+)5.0m 까지는
내황산염 시멘트를, 해염입자의 비산범위인 EL(+)10.0m까지는 내염도장(내염도료 및 침투식 발 수제)을 시공하여 해양구조물의 내구성을 증진시켰다.
■ 영종대교의 특징
1. 세계 최초의 3차원 케이블 현수교
2. 2층 자정식 현수교
3. 도로철도 병용 현수교
▲ 영종대교의 야경
■ 위치 : 인천광역시 서구 경서동(장도)~중구 운북동(영종도)
■ 공사기간 : 95.11~2000.11(60개월)
■ 공사비 : 약 8,130억원
■ 설계기준 :
- 설계속도:도로100Km/hr, 철도110Km/hr
- 설계하중:도로 DB-24, 철도 Q25
- 항로조건:폭 200m, 높이 35m
- 기본풍속:40m/sec
- 설계진도:0.14G
■ 규 모 :
- 현수교(Suspension Bridge):125+300+125=550m
-
트러스교(Truss):6×(3 @ 125) = 2,250m
- 강상형교(Steel Box Girder Bridge)
-
영종도측(Yongjong Side):1,140m
- 인천측(Inchon Side):480m
- 교각:49기(교대2기
포함)
■ 주요자재 :
- 콘크리트(Concrete):약 346,000㎥
- 철근(Reinforcements):약
42,500Ton
- 강재(Steel):약 149,000Ton
- 케이블(Cable):약 1,324Ton
■ 현수교 :
- 상부구조:2층 Warren트러스(도로+철도병용)
- 주탑:다이아몬드식 강구조
-
하부구조:주탑부-뉴매틱케이슨,단부-현장타설말뚝(Ø1,500mm)
(단부가물막이 공법:강관 Sheet
Pile)
- 주케이블:용융 아연 도금 평행 강선 케이블(A/S공법)
- 1
cable=14strands=6,720wires(480wires=1 strand)
- 행거:84mm CFRC(Center Fit
Rope Core)
■ 트러스교 :
- 상부구조:2층 WARREN 트러스(도로+철도병용)
-
하부구조:현장타설말뚝(Ø1,500mm)
(가물막이 공법:강관 Sheet Pile)
■ 강합성교 :
- 상부구조:강상형
- 하부구조:현장타설말뚝(Ø1,000mm)
■ 해상부 공사
1. 개요 및 준설
영종대교의 트러스교(2250m)와 강합성교(1620m)는 직접기초 4기를 제외한 모든
교각 기초가 현장타설콘크리트 말뚝기초(RCD공법)로 시공되었다.
교각기초는 지반의 지지력을 감안하여 트러스교는 교각당 최소
40본에서 최대 60본의 직경
Ø1500mm(t=12mm) 말뚝을 길이 30m내외의 강관 Casing을 사용하여
풍화암 50㎝까지 항타 하였고 최소 경암 2m까지 RCD굴착을 하였으며, 강합성교는 교각당
최소 29본에서 최대
78본의 직경 Ø1000mm, 길이 25m 내외의 강관 Casing을 사용하여
시공하였다.
내염대책으로 도장을
한 방청철근을 사용하였으며 말뚝의 건전성 확보를 위하여 Sonic Test를 실시하는등 품질관리에 만전을 기하였다.
가물막이 공법으로는 해상부에서는 직경 Ø800m의 강관 Sheet Pile을 Guide Frame외곽을 따 라 항타한 후 연결부는 Groutinng을 실시하여 차수를 하는 강관 Sheet Pile 가물막이 공법을 사 용하였으며 W2와 E5의 가물막이는 암반선이 조기에 노출되어 강관 Sheet Pile항타로는 안정성 확보가 어려워 가물막이 Frame외주에 벽상으로 Skin Plate를 부착하여 수중에 거치하고 가물막 이
바닥에 수중 콘크리트를 타설하여 차수하는 강각케이슨가물막이 공법을 적용하였다.
가도구간에서는 1열
Sheet Pile로 가물막이를 실시하였다.
2. 현장말뚝 기초공
RCD 현장타설말뚝기초는 먼저 지질조사를 실시한 후 준설을하여 기초면을 고르게 한
후
아래의 시공순서대로 시공하였다.
1996년 7월 28일 교각기초 Pile항타를 시작으로 18개월만인 1998년 2월 5일 E5교각을 마지막으 로 완료하였다.
① 항타(SEP BARGE): SEP BARGE와 전용 항타선을 이용하여 항타하였으며
VIBRO HAMMER의
크램프로 파일을 물어 정확한 위치에 거치후 내부 마찰력을 줄이기 위해,
HAMMER GRAB로 공내를 굴착하면서 2차로
나누어 항타하였다.
항타깊이는 풍화암 -50Cm까지 이며 풍화암이 없는 경우는 연암 상단부까지 근입하였다.
② 항타(전용항타선)
③ 강관말뚝제작 : RCD 강관을 Ø1500mm 두께는 12mm로 제작시 말뚝의 중심 및 연직도를 수시 확인 하였으며 이음 용접부위는 방사선 투과시험 및 비파괴 시험을 실시하여 품질을
확보하였다.
RCD선단은 보강밴드 300mm를 부착하 여 항타시 말뚝 선단의 손상을 방지토록 제작하였다.
④ 굴착 : 강관Casing의 굴착은 Hamer Grab으로 토사를 굴착하여 제거한 후 RCD MACHINE로 연 암4m까지 굴착하였으며 굴착시 불순물이 강관내부로 들어가면
RCD비트의 손실이 우려되므로 주의하여
작업을 했으며 굴착시
공내수위는 해수면보다 2M이상을 유지하도록 하였다.
⑤ 철근망 건입
⑥ 굴착토 적재
⑦ 암질 확인
⑧ 철근망 가공·조립 : 공내 설치되는 철근은 방청도장을 실시하였으며 철근망 조립 후 운반시 손상을 방지하기
위해 상, 하 2개소를 Φ29mm이상의 철근으로 보강하였다.
철근의 이음은 겹이음방식으로 U-BOLT를 이용하여 고정하였고 또한 RCD에 콘크리트를
타설후 말뚝의 건전성 확보를 위한 Sonic Test를 실시하기위해 Tube 4EA를 같이 조립하고
이
때 Tube의 개수는 기초당 30%에 해당하는 12~18개소를 설치하였다.
3. 가물막이곤 강관 S/P공
육상에서 Guide Frame을 제작한 후 3000Ton 및 2000Ton해상크레인을
이용하여
8개의 강관 Guide File안에 설치한 후 외주에 1열 강관 Sheet Pile(Ø800)을 타입하고
주열벽을 완성하고 강관Pile 사이에 Pack Grouting을 실시하여 지수벽을 완성시켜 가물막이 를 완성하였다.
→ 작업 순서
① G/F제작 완료
② G/F제작 : Guide Frame은 가물막이 내부의 차수 및 내부의 해수를 제거했을 때
외부의 수압에 의해 널말뚝(강관 Sheet Pile ψ800mm)이 전도되는 것을
방지 하 는 기능을 한다.
③ G/F 인양 : 현장인근부두에서 제작된 G/F은 2000톤 또는 3000톤 F/C을 이용하여 인양 되 었다.
4. 가물막이공 강각 케이슨공 암반이 초기노출되어 강관S/P의 근입장확보가 어려운 W2와 E5교각 에적용된 가물막이
공법이며 가물막이 Frame 외부에 벽상으로 Skin Plate를 부착하였다.
- 설치개소 : 2개소(W2,
E5)
- 중량 : 1400톤
- 제작장 : 일도부두, 석탄부두
5. Footing
저판 콘크리트 타설 후 상면위에 드러난 현장타설말뚝공에 대한 두부정리를 실시한 다음
Footing철근조립 및 콘크리트 타설을 실시 하였다.
영종대교의 교각은 Footing 저면을 기준으로 최대 49.ｍ높이의
철근콘크리트 구조물로
이루어져 있으며 미관을 고려하여 라운드(R=50m)처리 및 무늬거푸집을 사용하였다.
또한 중심부는 4개의 (中空)으로
이루어져 있고 교각마다 고품질을 확보를 위해
System-Form(DOKA Form)을 사용하였다.
각 교각마다
콘크리트 5Lot~18Lot로 나누어 타설하였고 염해방지를 위해내염도장을 실시하였 으며 97.8.25 E2 Footing 을 시작으로 99.5.31 E4교각이 마지막으로 완료되었다.
6. 교각공
가물막이 상부에 가설치된 측량대(4개소)의 좌표를 이용하여 교각의 위치측량을 실시하였다.
거푸집은 System Form을 사용하여 인근의 작업부두에서 제작한후 운반하여 설치하였으며
기 타설한 콘크리트에 단차 및 틈새가
생기지 않도록 스폰치를 이용하여 시멘트 몰탈의 누출을 방지했다. 그리고 장시간 대기할 경우 철근의 녹방지를 위하여 비닐캡을 덮어 보호했다.
한국의 교량2
