건축/환경에너지

Nikkei Construction_2024.6 (p12-17)

대형 역 건물에 가설 공사를 실시해 리니어 역 신설
언더피닝(Underpining) 공법으로 가설 공사

도카이도(東海道) 신칸센의 궤도와 JR 시나가와(品川)역 건물 바로 아래에서 리니어 중앙신칸센의 새로운 역 건설이 진행되고 있다. 길이 약 460m에 걸쳐 가설 공사를 실시해 거대한 지하 구조물을 만든다. 시공에서는 신칸센 운행 등으로의 영향을 피할 수 있는 여러 가지 방안이 마련되어 있다.

리니어 중앙신칸센의 시나가와역 건설 현장에서는 때때로 상대의 말소리가 들리지 않을 정도의 굉음이 울려 퍼진다. 약 13m 위를 달리는 도카이도 신칸센의 주행 음이다. 신칸센 궤도 구축을 위한 가설 설비인 ‘공사 거더(Girder)’ 틈새로 차량이 움직이는 모습을 볼 수 있다.

이 현장은 새로운 역 전체 3 개의 공사 구간 중에서 가장 나고야(名古屋) 측에 위치하는 ‘비개삭(非開削) 공사 구간’이다. 도카이도 신칸센의 시나가와역 바로 아래에 리니어의 역사(驛舍)가 되는 함체(函體, 직사각형 구조체)를 만든다. 함체는 북쪽 공사 구간의 도쿄측단부에서 비개삭 공사 구간의 수직갱부에 이르는 길이 약 400m, 폭 최대 60m, 높이 약 40m의 거대한 구조물이다.

발주자인 JR 도카이(東海) 토목공사부의 아키모토(秋本) 담당부장은 “공용 중인 역의 지하에 이 정도 크기의 대규모 함체를 만드는 공사는 매우 드물다”라고 말한다.

함체 시공은 우선, 기존의 시나가와역보다 외측에 지중연속벽을 약 60m의 깊이까지 구축한다.

지중연속벽의 시공에서는 기설(旣設) 역 건물의 말뚝 간격 12.5m에서 연직변위의 차이를 3.9mm 이하로 억제하고 있다. 수발주자 간에 논의를 거듭한 끝에 역의 건물과 궤도의 기준치 중 보다 엄격한 수치를 선택했다. 변위량을 24시간 자동으로 계측하는 기기를 도입, 지중연속벽 이외의 공정에서도 사전에 변위량을 예측해 필요에 따라 억제 방법을 강구하고 있다.

비개삭 공사 구역의 시공을 담당하는 안도하자마시나가와출장소(安藤ハザマ品川出張所)의 야마구치(山口) 소장은 “도카이도 신칸센은 사회적으로 매우 중요한 교통 인프라이다. 운행에 지장을 주지 않도록 여러 방안을 마련했다”라고 강조했다.

-- 언더피닝(Underpining) 공법으로 가설 공사 --
함체의 구축 순서는 다음과 같다. 지중연속벽을 시공하면서 도카이도 신칸센의 시나가와역 바로 아래를 도로면에서 약 13m 굴삭한 후, 신설하는 역사와 기존의 역 건물을 지지하는 구진주(構眞柱, 중주와 기초말뚝)를 타설해, 신설 역사의 지붕이 되는 상판을 설치한다.

이어서 언더피닝 공법을 통해 역 건물 3개 동 분의 하중을 유압잭 등을 이용해 상판으로 임시로 지지한다.

이후 지하 약 50m까지 굴착. 이 때, 상판에 변위가 생겨도 유압 잭의 높이를 조정함으로써 역 건물에 대한 영향을 억제한다. 함체를 모두 구축한 후 가설 설비를 철거하고 콘크리트 기초에서 역 건물과 함체를 강결(剛結)하면 완성이다.

교체되는 가설 설비의 총 길이는 도카이도 신칸센의 시나가와역의 길이와 거의 동일한 약 460m에 이른다. 국내 언더피닝 공법의 규모로는 과거에 유례가 없다.

시공 중 안전 확보에서 공을 들인 것은 변위량 관리뿐만이 아니다. 기존의 시나가와역을 구성하는 말뚝이나 들보 등의 내력에도 주의를 기울일 필요가 있었다. 말뚝이나 지중보는 굴착에 의해서 노출되기 때문에 내력이 부족할 우려가 있었다.

그래서 강한 지진이 와도 견딜 수 있도록 두께 22mm의 강판을 감아 보강했다. 통상보다 강도가 높은 강판을 사용함으로써 판을 얇게 할 수 있었고, 각 판의 면적을 크게 해도 크레인으로 매달 수 있게 되었다. 또한 용접 작업 등의 시간 단축으로도 이어졌다. 중장비와의 접촉에도 대비해 베니어판 등으로 양생했다.

굴착도 신중하게 진행했다. 기설 구조물로부터 약 50cm 이내는 손으로 파낼 정도로 신중하게 작업했다. 중장비를 사용하는 경우에도 섬세한 작업이 가능하도록 소형화를 추구. 기존 구조물로부터의 이격 거리를 확보할 수 있도록 했다.

현장에서는 생각지도 못한 땅속 장애물들이 나왔다. 도카이도 신칸센의 시나가와역이 개장하기 이전에 있던 구조물의 기초 부분 등이 땅속에 그대로 남아 있었던 것이다. 일부는 기설 말뚝 등과 일체화되어 있는 케이스도 있어 그 상태로는 강판을 감기 어려웠다. 신칸센이 운행하지 않는 야간 등에 인력으로 철거 작업을 진행했다고 한다.

이처럼 다양한 대책을 마련해 공용 중인 역 바로 아래에서 예기치 못한 사태가 발생하지 않도록 신중하게 작업을 진행하고 있다.

-- 5.5m의 낮은 높이 제한이라는 조건 아래, SATT 공법을 적용 --
남과 북의 공사 구간에서는 이설이 불가능한 매설물을 피해 지중연속벽을 구축해야 하는 곳이 있었다. 그래서 일부 구간에서는 특수한 커터를 사용해 매설물 아래쪽을 파내는 SATT 공법을 채택했다.

특히 남쪽 공사 구간의 공두(空頭, 도로나 하천 등에서 상공에 있는 구조물까지의 높이) 제한 구간에서는 지반을 약 1m 굴착한 뒤 SATT 공법을 활용했다. 굴착도 약 5.5m라는 낮은 공두 조건하에서 시행되었다.

그 중에는 SATT 공법을 사용할 수 없는 곳도 있었다. 북쪽 공사 구간의 도쿄측단부이다. 유틸리티 터널이 길이 약 30m에 걸쳐 지중연속벽의 시공 장소와 같은 방향으로 매설되어 있었다.

그러한 곳에서는 여러 장의 강철판을 수평 방향으로 압입(壓入)해 박스의 단면을 만들고 지산을 지지하면서 널말뚝 안쪽을 굴착하는 '메서공법(Messer Method)'을 채택하여 유틸리티 터널 바로 아래에 도갱을 구축하였다.

올 4월 시점에서는 도갱 내에서 유틸리티 터널 설치를 위한 임시 말뚝을 박고 있는 상황이다. 이것이 완료되면 지하를 확장해 지중연속벽 시공을 위한 공간을 확보할 계획이다.

 -- 끝 --

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