< Previous48 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 <그림 1> 한강 하저 TBM터널 통과구간 지질현황도 시점부(도달부)에 토사, 자갈층의 심도가 깊고 한강 하부 부분적으로 단층파쇄대가 위치하는 지질 현황에 대응하기 위하여 일반 터널의 라이닝 역할을 하는 세그먼트의 타입을 주철근의 간격 및 지름에 따라 3가지로 분류하여 표 1과 같 이 적용하였다. <표 1> 한강터널 세그먼트 적용 방안(포천방향) 세그먼트 타입주철근적용 구간 토사 타입H32@125∙ 토사/자갈층 구간 (L=348m) (단면 전체에 토사가 50% 이상인 경우) 일반 타입H19@200 ∙ 단층 있는 암반 및 풍화암 구간 (L=1,410m) (단면 전체에 토사가 50% 이내 또는 풍화암이 있거나, 단층파쇄대가 있는 연암 이상의 암반) 암반 타입H16@200∙ 단층 없는 암반 구간 (L=1,102m) (단면 전체가 단층파쇄대가 없는 연암 이상의 암반) 3. 장비 운송 3.1 운송 개요 3.1.1 TBM 장비 화물 현황 TBM 장비는 크게 쉴드와 후방설비로 구분된다. 구분 운송되며 표 2와 같이 쉴드부 39개, 후방설비 102개로 구성되며, 표 3과 같이 수상과 육상으로 나누어 운송되었다. 전체 운송 화물 중 최대 중량은 메인드라이브로 165톤이며, 최대 크기는 후방대차프레임으로 9.5×4.7×4.1(m)의 크기를 가진다. 최대 중량 및 크기에 따라 운반경로의 세부설계가 진행되었다.Vol. 25, No. 2 49 장비가 제작지인 중국을 출발하여 경인항에 도달하면 바지선을 이용하여 경인운하를 통하여 행주대교 북단 물양장(소 형 선박 접안시설)으로 수상운송되었다. 고중량, 초대형 화물의 경우 물양장으로부터 현장까지 모듈트레일러를 이용하 여 육상운송되었는데, 고중량을 견딜 수 있는 노선의 선정으로 고가도로, 지하상가, 지하통로 등이 있는 경로가 제외되 었고, 도로 폭을 초과하는 크기가 운반되어 도로 전 폭을 이용하므로 교통량이 없는 심야시간에 운송되었다. <표 2> TBM 장비 화물 현황 구분화물개수(개)총중량(톤)최대중량(톤)최대크기(m) 쉴드392,044 165 (메인드라이브) 8.4×8.0×3.6 (커팅휠 센터부) 후방설비1021,536 30 (인버트박스크레인) 9.5×4.7×4.1 (후방대차프레임) 계1413,580-- □ 운송 일정 ◦ TBM 장비는 총 2회차에 걸쳐 분할운반 - 1차 운송 : 쉴드 및 후방대차 - 2차 운송 : 후방대차 <표 3> TBM 장비 운송 구분 구분 수상+육상*육상** 계 쉴드부후방설비소계쉴드부후방설비소계 1차2823011142555 2차----868686 계2823011100111141 *수상+육상: 바지선 및 모듈러트레일러 이용 **육상: 일반 Flat-Bed 및 Low-Bed 트레일러 이용 □ 운송 경로 ◦ 수상 운송 - 운송경로 : 경인항 → 한강갑문 → 행주대교 북단 임시물양장 - 운반거리 : 19km, 총 5항차 - 소요시간 : 약 3시간/항차 (평균항속 5노트, 대기시간 포함) - 바지선 : 5,000HP 급 (연장 65m, 폭 18m, 높이 4m) - 예인선 : ① 1,200HP + 400HP (경인항~한강갑문) ② 900HP (한강갑문~행주대교 북단 임시물양장)50 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 ◦ 육상 특수운송 (모듈러트레일러 이용) - 화물개수 : 30개(메인드라이브, 커터헤드 등) - 운송경로 : 그림 2 참조 - 운반거리 : 26km, 총 7회차 - 소요시간 : 2~5시간 (시속 10~29km) - 모듈러트레일러 : 12축(6축+6축), 10축(5축+5축) - 운행가능시간 : 밤 11시 ~ 익일 오전 5시 <그림 2> 육상운송(특수운송) 경로Vol. 25, No. 2 51 ◦ 육상 일반운송 (일반 트레일러 이용) - 화물개수 : 111개(축하중 10톤, 총하중 40톤 이하) - 운송경로 : 경인항 → 현장 - 운반거리 : 50km, 수시 운송 - 소요시간 : 2~3시간 (시속 50km) - 트레일러 : Flat-Bed 및 Low-Bed 트레일러 - 운행가능시간 : 상시 가능 (일부 대형화물 심야시간대 운송) <그림 3> 장비 운반 사진 (왼쪽: 물양장, 오른쪽: 시내 통과) 3.2 유의사항 3.2.1 물양장 보강 무거운 부품은 육상운송보다 수상운송이 더 용이한데 이를 위해서 아라배길과 한강을 이용해서 인근 행주대교에 장비 를 내려야했다. 기존 물양장은 어선 등 소형 선박용으로 고중량물 운송에 적합하지 않았다. 이에, 파일 기초 및 철골을 이용하여 물양장을 신규조성하였으며 운송완료 후 철거 조치하였다. 하중 조건과 여건에 맞는 적절한 보강 또는 신규조 성함으로써 하역시 발생가능한 사고를 사전에 예방하는 것이 필요하다. 3.2.2 운반 코스 정밀 분석 부품이 크고 무거우므로 육상운반을 위한 도로는 하중을 견디기 어려운 고가도로, 하부에 지하상가 등이 있는 경로를 피해야한다. 또한, 도로폭이 장비의 크기에 비해 작은 경우가 있으므로 도로 전폭을 이용하는 경우도 고려하여야 한다.52 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 3.2.3 실제 이동시간에 확인 필요, 주간과 다른 환경 발생할 수 있음 최적 운반경로를 선정하기 위하여 주간 및 야간에 수 차례 확인을 실시하였다. 실제 장비가 이동되는 심야시간의 경우 도로에 주차되어 있는 차들이 많으므로 실제 이동시간의 도로환경을 확인하는 것이 필요하다. 실제 본 장비 이동시 현장 인근 버스차고지 도로변에 주차되어 있는 버스로 인해 좌회전이 곤란하여 경로를 변경한 사례도 있었다. 소형차는 동행 하는 견인차를 이용하여 임시 이동 가능하나, 대형차의 경우 이동이 곤란한 경우가 많으므로 실제 이동 야간시간에 주변 여건 확인이 필요하다. 4. 장비 조립 4.1 커팅휠 및 쉴드 후통 용접 및 검사 장비 부품 중 커팅휠과 쉴드의 후통은 용접량이 매우 많고 이동 부착이 가능하므로 TBM 장비 발진 위치가 아닌 지상 부에서 사전에 용접하였다. 용접은 중간에 작업을 중단하면 예열을 다시 하여야 하므로 24시간 연속작업을 하였으며, 기량테스트를 통해 역량이 검증된 작업자를 실제 작업에 투입하였다. 커팅 휠 및 후통의 조립작업은 바닥을 평평하게 만들고 무거운 하중을 견딜수 있는 조건을 만들어주는 것이 필요하며 세부 준비사항은 다음과 같다. - 커팅휠 조립위치의 콘크리트바닥 레벨현황을 파악하고 조립시 사용할 받침대(높이 1.8m, H-300 단독 사용 또는 H- 300과 100톤 스크류잭 조합)와 다양한 두께의 철판을 준비 - 커팅휠 조립위치에는 지반의 안전성 보강을 위해 콘크리트 바닥에 두께 30mm의 철판을 설치하고 철판의 상단레벨을 확인 - 일기 등 외부요인의 영향을 최소화하여 용접작업의 품질과 연속성을 확보하기 위한 Housing 설치 자재를 준비하고 고소작업을 위한 고소작업차(굴절리프트)와 고소작업대를 준비한다. - TBM 커팅휠은 Center Part 1pc, Main Arm 6pcs, Auxiliary Arm 6pcs로 구성된다. 사전에 제작 준비한 받침대(센 터분할_9개, 각 Segment_3개)를 각 분할별 하부 위치에 먼저 임시 설치하고 최소 3개 이상의 받침대를 상호 연결(앵 글(철근) 용접 또는 중길이 볼트 체결 등)하여 전도 위험을 방지하였다. 커팅휠 및 후통 용접품질 확인을 위하여 장비사에서 파견한 용접감독관 주도하 수시로 육안검사(VT), 액체침투탐상 검사(PT)를 실시하였다. 또한, 비파괴시험검사원을 통해 자분탐상검사(MT) 및 초음파탐상검사(UT)를 추가로 실시하여 용접 품질을 확인하였다.Vol. 25, No. 2 53 <그림 4> 용접 수행 및 검사 4.2 전체 장비 조립 과정 장비의 조립 순서는 그림 5와 같으며 후방대차(Gantry) 2→3→4→1의 순서로 조립하였다. 메인 드라이브와 후통은 사전 조립, 용접하였고, 그 후 가장 중요한 쉴드부를 조립하였다. 전체 90일 예정이었으나 7일이 추가되어 97일 경과 후 작업을 완료하였다. 그림 6, 7은 주요 공종에 대한 사진이다. 대체적으로 계획대로 수행되었으나 각 공종 별로 다양한 이유로 작업이 지체 되었는데 표 4에 지체 원인과 대처방안 을 기록하였다. 원인을 크게 3가지로 아래와 같이 분류하여 표시하였다. 후방대차에서 가장 많은 문제가 발생하였는데 공장 검수(FAT)시 사전 조립으로 많은 부분을 확인하였으나, 원인 1과 같이 한강 하부로 하향하는 경사진 현장 조립 여건과 중국 공장의 평평한 여건이 달라 주로 철골 구조물의 변형으로 인 한 문제가 많았다. 또한, 공장 조립 장비(갠트리크레인)와 현장 조립장비(크롤러 크레인)가 달라 발생하는 문제가 부분 적으로 발생한 것으로 판단된다. 원인 2는 공장의 사전조립 시 모든 부분을 조립하지 않은 결과로 점검할 수 없었던 부 분이 현장 조립에서 확인되어 지체가 발생한 것으로 판단된다. 다양한 원인에 대한 고려가 사전에 수행되어야 할 필요가 있다.54 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 <그림 5> 장비 조립 순서와 일정 (a) Gantry #2(b) Gantry #3 (c) Gantry #4(d) Gantry #1 <그림 6> 후방대차 2,3,4,1 (조립순서대로)Vol. 25, No. 2 55 <표 4> 조립 공종 별 지체 원인 및 대처방안 조립 공종지체 원인 / 대처 방안원인 분류 Gantry #2 Platform의 시공사 설치계획은 양쪽을 먼저 설치 후 중앙을 설치하는 것이었으나 현장 의견으로 우측, 중앙, 왼쪽 부분 순서로 설치됨 3 상부와 하부 구조물 접합부 불일치, 하중에 의한 변형으로 추정 / 하부 구조물 중앙에 추가 지지물과 실린더 설치 하여 변형 복원 후 접합부 체결 1 Frame 연결 볼트 조임 중 와셔 파손, 접합부 단차가 원인으로 추정, 현장 설치 시 경사가 원인 / 조정 후 설치1 Gantry #4 Reel운반용 지지대가 Hose와 가까워 산소 절단 작업 중 손상 우려 / Hose 보호 후 절단작업 수행3 볼트의 나사선 위치가 부적절하여 체결 불가 / 와셔 추가하여 나사선 위치에 맞춤1 Wastewater Tank 일부 볼트 미설치 / 볼트설치 불가 구간 용접으로 접합2 접합부 Flange 형상 및 Bolt Hole불일치 / 공장제작 오류로 현장 개선2 제작사 제공 Telescopic Pipe Gasket규격 불일치 / 현장에서 수급2 후방대차 간 연결 발판 들뜸 / 발판 현장 수정1 Gantry #1 이탈방지 Square bar로 인해 조립 불가 / Square bar 제거 후 조립3 Tank 지지대, Hose 연결부 파손 / 현장 보수3 Grout Tank Platform 접속부 불일치 / 불일치 기둥 절단 후 위치 조정1 밀도계 방사능 물질로 인해 격리 위한 휀스 설치 필요 / 현장 휀스 설치2 Rescue chamber 내부 물고임 / 내부 청소 시행(우수, 습기 등에 대비한 내부 부품 별도 보관 필요)3 Rescue chamber가 이동통로에 간섭 / 저촉되는 프레임 제거 후 설치2 Bridge- Gantry #1 연결부 Slurry Line 유격 발생 / 전체 Slurry Line 간격 조정 후 접합1 Main Drive Main Drive 선조립용 특수 자재 수급 필요 / 현장 수급(조립 자재 공급에 대한 구분 계약 필요)3 접합부 탈색 제거 작업으로 인해 결합 지연 / 전체 공정에 영향 없도록 선작업 필요3 Lifting Lug비틀림으로 조립 불가 / Lifting Lug 분리 및 Main Drive 위치조정 후 재조립2 유압블럭 간섭으로 Hoist사전 설치 어려움 / Hoist를 나중에 설치할 수 있도록 설계 필요2 쉴드 부 seg #5 조립 중 하부 공간 부족 / seg #6, #7 인양 후 하부 공간 확보1 Main Drive 설치 중 O-ring이탈, Seg #4, #8조립시 너무 강한 접합이 원인 / Main Bearing거치 후 Cylinder로 레벨 조정 3 Tail Brush설치 중 볼트 용접부 다수 파손 / Tail Brush 볼트 재용접3 Ring Radder 설치시 폭이 좁고 일부가 용접부에 간섭 / 해체 후 폭 조정하여 재설치3 - 원인 1. 경사진 현장 여건과 평평한 공장 조립 여건이 달라 발생하는 문제 공장 조립 장비(크레인 등)와 현장 장비의 차이로 발생하는 문제 - 원인 2. 공장에서 수행하지 못한 조립으로 인한 오류 발생, 이동으로 인한 변형 - 원인 3. 기타56 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 (a) Seg #7 조립(b) Erector Cross 설치 (c) Main Drive 인양(d) Seg #10 조립 (e) Travel Beam 설치(f) Erector 설치 <그림 7> 쉴드부 조립 순서Vol. 25, No. 2 57 (g) Working Platform 설치(h) 커팅휠 설치 (i) TBM 전방 이동(j) 후통 거치 <그림 7> 쉴드부 조립 순서(계속) 4.3 조립시 검측 발주처에서는 공사현장의 품질과 안전을 확보하기 위해 검측을 실시하는데 TBM 장비 조립과정에서도 관리를 위해 조립 검측 체크리스트를 작성하였다. 최초의 도로 TBM이므로 장비 조립과 시공 절차 모두 생소하고 처음 시행하는 것이 어서 모든 절차를 신규로 만들어야 했다. 이번 작성한 검측 체크리스트를 계속 보완하면 다음 TBM 현장의 관리에 도움 을 줄 수 있을 것이다. 그리고 검측시 내용에 대한 상세 설명이 필요한 부분에 대하여 “성능검사 설명서”를 작성하여 적 극적인 검측이 가능하게 하였다.Next >