철도연, ‘저심도 도시철도 지하 구조물 시공기술’ 건설신기술 획득

저심도 지하구조물 주요 특징

한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 GS건설, 포스코건설, 현대건설, 대산시빌테크날러지, 동아이엔지, 선구엔지니어링과 공동 개발한 ‘저심도 도시철도 지하 구조물 시공기술’이 건설신기술(제859호 국토교통부, 신기술명: 프리캐스트 벽체 및 슬래브를 개착과 동시에 조립 방식으로 축조하는 저심도 지하구조물 탑다운 시공기술)로 지정됐다고 밝혔다.

지하 10m 이내 깊이의 저심도 도시철도 현장에서 지반 공사와 동시에 공장에서 사전 제작된 프리캐스트 벽체 및 슬래브 구조물을 조립 방식으로 축조하는 시공기술이다. 또한, 지하 구조물을 위에서 아래로 구축해가는 탑다운 방식을 적용했다.

사전 제작된 구조물로 시공하기 때문에 공사 기간을 절반으로 단축할 수 있어 급속 시공이 가능하고, 공사 중 도로를 점유하는 폭이 작아 교통혼잡을 줄일 수 있다.

국토교통부가 주관하고 국토교통과학기술진흥원이 지원한 ‘저심도 도시철도시스템 기술개발(2013. 12.~ 2018. 6.)’ 연구사업으로 진행됐다. 저심도 도시철도는 지하 15~25m로 건설되는 기존 지하철도와는 달리 지하 10m 이내 깊이에 건설되는 지하철도를 통칭하는 말로, 도로 선형을 따라 건설되기 때문에 자동차와 동일하게 주행할 수 있다.

시공 과정은 지반이 개착되면 사전제작된 프리캐스트 벽체가 인접 지반의 흙막이 역할을 하면서 연속벽체를 형성하고, 프리캐스트 벽체 위에 상부 슬래브를 현장에서 조립한다.

프리캐스트 벽체 및 슬래브가 공사 중에는 토압을 견디는 흙막이 벽체 및 버팀보 가시설 역할을 하고, 공사 후 열차가 달리는 영구 지하 구조물로 활용된다.

프리캐스트 벽체 및 슬래브는 다양한 곡률에 따른 맞춤형 제작이 가능해 곡선 구간도 정밀하게 조립·시공할 수 있다.

사전 제작된 프리캐스트 벽체 및 슬래브 구조물은 고강도(40MPa), 고품질로 기존 현장 타설 방식의 구조체에 비해 유지보수 비용 등 생애주기비용을 절감할 수 있다.

프리캐스트 모듈간 연결부에 특수 소재를 적용하여 실물 구조체 방수 실험을 통해 수심 20m의 수압조건에서도 완벽한 방수 성능을 검증했다. 프리캐스트 공법을 도입하는데 최대 걸림돌이었던 방수 문제까지 해결한 것이다.

조립 및 시공방식을 그대로 재현하여 제작한 실물구조 시험체 내하력 성능시험을 통해 일체화된 구조물 거동과 안전성을 확인했다. 또한, 경북 경산에 위치한 철도연의 한국형 경량전철 시험선에 부설하여 직선 및 곡선 구간의 시공성능을 검증했다.

나희승 철도연 원장은 “공사기간 단축, 경제성, 안전성을 특징으로 하는 저심도 도시철도 시공 신기술 개발로 국내 지하 도시철도 사업을 보다 활발하게 추진할 수 있을 것으로 기대된다”며 “이 기술은 지하철도 터널은 물론이고, 지하차도, 지하보도, 하수관거, 케이블관거 등 지하공간의 다양한 분야에 활용 가능한 기술로 국내는 물론 해외 상용화까지 진행하겠다”고 전했다.