철근 콘크리트교량의 슬래브(Slab) 시공시 붕괴원인 및 방지대책에 대하여 설명하시오

안녕하세요, 항상 성장하고 정보를 나누고 싶은 꿈꾸는 돼지입니다!

오늘은 토목시공기술사 자격증 준비를 하는 여러분들을 위해 철근 콘크리트 교량 슬래브 시공 시 붕괴 원인과 방지 대책에 대해 자세히 알아보겠습니다.

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1. 슬래브 시공 시 붕괴 원인

슬래브 시공 시 붕괴는 여러 가지 요인이 복합적으로 작용하여 발생합니다. 주요 원인들을 크게 4가지로 나누어 살펴보겠습니다.

 

1.1 설계 및 시공 계획의 문제

• 허용 하중 초과: 설계 단계에서 교통량 증가, 시공 장비 하중 등을 고려하지 않아 허용 하중을 초과하는 경우 붕괴 위험이 높아집니다.
• 구조적 안전성 부족: 부적절한 단면 설계, 철근 배근 오류, 부재 연결부 설계 미흡 등으로 인해 구조적 안전성이 확보되지 않으면 붕괴 가능성이 높아집니다.
• 시공 계획 미흡: 시공 순서, 타설 방법, 콘크리트 배합, 양생 관리 등에 대한 계획이 미흡하거나 현장 상황에 맞지 않으면 붕괴 위험이 증가합니다.

1.2 시공 과정의 문제

• 거푸집 지지대 부족: 거푸집 지지대가 충분하지 않거나 설치가 불안정하면 콘크리트 타설 중에 거푸집이 변형되거나 무너져 붕괴가 발생할 수 있습니다.
• 철근 배근 오류: 철근의 종류, 위치, 간격, 겹침 길이 등이 설계도와 다르거나 부적절하게 시공되면 구조적 안전성이 저하되어 붕괴 위험이 높아집니다.
• 콘크리트 타설 및 양생 관리 문제: 콘크리트 배합 비율 오류, 타설 과정의 공극 발생, 부적절한 양생 관리 등은 콘크리트 강도를 저하시켜 붕괴 가능성을 높입니다.

1.3 재료 및 장비 문제

• 불량 재료 사용: 저품질의 콘크리트, 부식된 철근, 결함이 있는 거푸집 등의 불량 재료 사용은 붕괴의 직접적인 원인이 될 수 있습니다.
• 장비 고장: 타설 펌프, 크레인 등 시공 장비의 고장 또는 부적절한 운영은 거푸집 변형, 콘크리트 타설 문제 등을 야기하여 붕괴 위험을 높입니다.

1.4 외적 요인

• 지진, 강풍, 홍수 등의 자연재해: 예상치 못한 자연재해는 교량에 과도한 하중을 가하여 붕괴를 초래할 수 있습니다.
• 시공 현장의 불안정한 지반: 지반 침하, 토사 붕괴 등의 지반 문제는 교량의 안정성을 저하시켜 붕괴 위험을 증가시킵니다.

2. 슬래브 시공 시 붕괴 방지 대책

2.1 설계 및 시공 계획 단계

• 철저한 안전성 검토: 설계 단계에서 충분한 안전성 검토를 통해 허용 하중 초과, 구조적 안전성 부족 등의 문제를 사전에 예방해야 합니다.
• 상세하고 현실적인 시공 계획 수립: 시공 순서, 타설 방법, 콘크리트 배합, 양생 관리 등을 상세하고 현실적으로 계획하여 시공 과정의 문제를 최소화해야 합니다.

2.2 시공 과정 관리

• 거푸집 설치 및 관리: 거푸집 설계 및 설치에 전문성을 적용하고, 지지대의 충분성을 확보하여 안정적인 시공 환경을 조성해야 합니다.
• 철근 배근 정확성 확보: 철근의 종류, 위치, 간격, 겹침 길이 등을 설계도와 철저히 일치시키고, 철근 용접 및 결속 작업을 정확하게 수행해야 합니다.
• 콘크리트 타설 및 양생 관리: 콘크리트 배합 비율을 정확하게 준수하고, 타설 과정에서 공극 발생을 방지하며, 적절한 양생 관리를 통해 콘크리트 강도를 확보해야 합니다.

출처:전자신문, HDC 슬래브타설시 붕괴 사례

2.3 재료 및 장비 관리

• 고품질 재료 사용: 골재, 철근, 거푸집 등 모든 재료가 품질 기준을 충족하는지 엄격하게 검사하고 관리해야 합니다.
• 장비 점검 및 안전 관리: 시공 장비의 정기적인 점검 및 유지 관리를 통해 고장을 사전에 예방하고 안전한 시공 환경을 조성해야 합니다.
• 콘크리트 배합관리: 타설전 배합설계와 시험시공등을 통해 콘크리트 품질을 확보후 타설해야합니다.

2.4 외적 요인 대비

• 자연재해 대비 설계: 지진, 강풍, 홍수 등의 자연재해에 대한 설계 기준을 준수하여 교량의 안전성을 확보해야 합니다. 특히 여름이나 겨울에는 서중, 한중 콘크리트 타설관리계획서를  작성하고 그에 따른 품질을 관리해야합니다.  온도, 타설시간, 외부물 유입등 외부요인을 고려해야합니다.
• 지반 안정성 확보: 지반 조사를 통해 지반 침하, 토사 붕괴 등의 위험성을 파악하고, 필요 시 지반 개량 공사를 수행해야 합니다. 아무리 구조물이 강성이 좋고 튼튼해도 기초자체가, 지지해주는 건물자체가 지지력이  약하다면 소용없겠죠. 

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비단 이 문제는 철근 콘크리트 교량 슬래브 뿐만아니라 콘크리트 구조물과 관련된 구조물에는 거의 적용이 가능할 것 같습니다. 이런 구조물은 시공전 사전조사, 준비작업, 시공중 타설, 다짐, 양생등의 시공관리, 공용중의 관리 방안들을 흐름별로 이해하시고 공부하시는 것이 전반적인 도움이 되리라 봅니다. 실제 시공시에도 이러한 문제는 붕괴는 심각한 사고로 이어질 수 있으므로, 붕괴 원인을 정확하게 이해하고 방지 대책을 철저하게 시행하는 것이 매우 중요합니다.

 

 참고자료

• 국토교통부 건설기술관리시스템: https://www.kict.re.kr/
• 한국콘크리트학회: https://www.ksce.or.kr/
• 토목시공기술사 자격증 시험 출제 기준: https://www.q-net.or.kr/