5-1 터널 내 연속철근콘크리트 포장 도입방안

5-2 공용노선 배수성 포장 내구성 증진 및 확대 적용방안

5-3 시공성 향상을 위한 교량 접속부 CRCP 단부형식 개선

5-4 개질 아스팔트 소성변형 등급제 확대방안

5-5 제강슬래그 활용 아스팔트 포장 도입방안

포장공 05

2024년도 설계실무지침

258 포장공

포장공 ❙259

포장공

5-1 포장공 터널 내 연속철근콘크리트 포장 도입방안 설계처-32

(2024.01.03.)

1 검 토 목 적

 그간 고속도로 터널 내부는 공간적 제약에 따른 시공여건 불리 및

기술(장비) 미비 등으로 무근 콘크리트포장(CP)을 적용하여 왔으나,

 기술개발여건 등을 고려하여 내구성과 평탄성 확보에 유리한 연속

철근콘크리트포장(CRCP)의 단계적 도입 방안을 마련코자 함

* JCP : 무근 콘크리트 포장 (Jointed Concrete Pavement)

* CRCP : 연속철근콘크리트포장 (Continusiy Reinforced Concrete Pavement)

2 그간 추진경위

 1987. 중부고속도로 CRCP 최초 적용(68)

 2012.10. CRCP 확대적용 계획 수립(설계처-1886)

* 시공성 검증을 위한 단구간 포장시공, 설계노선 확대 적용

 2013.10. CRCP 설계지침 및 표준세목, 설계편람 제정 (도교원)

 2015.04. 고속도로 포장형식 선정기준 개선방안 수립(설계처-1134)

* 콘크리트 포장 구간으로 선정 시 CRCP 적용 원칙

 2019.02. CRCP 적용성 개선 검토(설계처-396)

* 토공분리구간에M-CRCP를적용하고 터널구간은JCP적용(단계적적용검토)

(M-CRCP : Mecuanical-placement Reinforced Concrete Pavement)

 2019.05. M-CRCP 시공지침 수립(건설처)

* 광주대구선 시험시공, 실용화 실무위원심의를 통해 시공수립

 2020.05. 터널 내부 M-CRCP 시험시공(밀양울산 사업단)

* 함양방향 229m(STA. 4+313～4+542), 울산방향284m(STA. 4+248～4+532)

포장공 259

포장공

260 ❙포장공

3 현 실태

 현재 적용 중인 터널 내부 JCP는 줄눈부 중심으로 포장 파손 발생

ㅇ 터널 내부는 교통관리 및 작업여건이 불리하여 유지보수를 최소화

할 수 있는 내구성이 우수한 CRCP 공법 필요성 대두

- JCP 파손은 줄눈부 중심으로 시작된 후 점차 확대되는 양상으로

진행되며, 컬링, 워핑* 등에 의한 슬래브 굴곡으로 주행성 불리

포장 줄눈부 파손 등 슬래브 굴곡

* 슬래브표면과바닥온도차에의한굴곡은컬링(Curling), 습도차에의한굴곡은워핑(Warping)

※ 고속도로 포장형식 적용 현황(포장형식 선정 위원회를 통해 결정)

․아스팔트 : SMA, 배수성, 복합

․콘크리트 : CRCP (터널 내부는 JCP, 500m 이하 터널은 SMA 또는 JCP)

※ 콘크리트 포장형식별 특징 비교

 

구 분	JCP	CRCP
개 요	․슬래브에 줄눈을 설치하여 균열을 유도	․슬래브에 철근을 배근하여 균열의 폭과 간격을 제어
줄 눈	․종횡방향 설치(다웰바, 타이바)	․종방향 설치(타이바)
시 공	․콘크리트 중앙공급	․콘크리트 측방공급
특 징	․횡방향 줄눈에 의한 승차감 불량 ․줄눈부잦은손상, 슬래브굴곡발생	․횡방향 줄눈삭제로승차감 개선 ․슬래브굴곡발생저감

 

* CRCP는JCP 대비 기대수명은 약3년길고(28→31년), 공사비는 약1.2배(.CC 0.94배)

(중부고속도로 포장생.전과정조사․분석연구, 2017년도교원)

 터널 내부 내구성이 우수한 CRCP 적용을 위해 다양한 방안 강구 중

ㅇ 밀양-울산 3공구 단장3터널 시험시공 시행(‘20년, 밀양울산 사업단)

- 시공 후 6개월 : 균열 폭 기준 만족, 줄눈부 스폴링 미발생

- 공용 후 3년 : 일부 불규칙 균열, 추가 파손 없이 유지 중(붙임#1)

ㅇ 특수구간 CRCP 설계 및 시공개선 방안 연구(‘23_24년, 도교원)

- 터널 내부 환경조건에 따른 균열패턴/내부응력 상태 분석 등

260 포장공

포장공 ❙261

포장공

4 터널 내부 포장 개선방안

 포장형식 적용 개선

ㅇ 터널 전․후 포장이 CRCP이고, 500m 이하인 터널 내부는 CRCP 적용

- 현재 가능 공법은 단일기술로서 소위원회를 통해 공법 선정(붙임#2 참조)

- 장비 보급, 다양한 기술 활성화 여건 마련이 필요함을 감안하여

제설재 및 외기 영향을 크게 받는 연장이 짧은 터널에 적용

* 시공 중 장비 조달, 공정 추진 장. 등 부득이하게 적용 불가 시 JCP로 변경 가능

ㅇ 향후 다양한 기술 개발 등 시공여건이 마련되면 확대 적용

 포장 설계 최적화 추진

ㅇ 환경특성(온습도 변화↓, 지지력↑)을 고려한 최적 포장 설계기준

마련 연구(23~‘24년) 및 시험시공(‘24년) 추진

* 터널 내부 포장 내구성 향상 위해 연구 의뢰(2022, 설계처→도교원) 및 정규과제 채택

※ 시시공 계획(붙임 #3 참조)

․대 상 : 강진광주선(강진-광주) 제3공구 금정2터널

․검토내용 : 최적 철근비, 세로줄눈 타이바 필요성, 균열, 평탄성 등 추적조사

․시 기 : ‘24년 9월 (세부사항은 설계처, 건설사업단, 도교원간 협의)

5 향후 추진계획 및 적용방안

 향후 추진계획

ㅇ 터널 내 CRCP 적용 활성화 위한 기술개발 유도

* ‘중소기업 기술개발 지원 사업’을 통해 기술개발 공모(‘24년) 

적용방안(터널 내 CRCP 도입)

ㅇ 설계 중 노선 : 신규 설계노선(2022년 신규 착수)부터 적용

ㅇ 공사 중 노선 : 공사 주관(시행)부서 판단 후 적용

포장공 261

포장공

262 ❙포장공

붙 임 자 료

붙임 1 M-CRCP 시험시공 현황

붙임 2 M-CRCP 공법 개요

붙임 3 터널 내 CRCP 시험시공 계획(도로교통연구원)

262 포장공

포장공 ❙263

포장공

붙임 1 M-CRCP 시험시공 현황

□ 시험시공 개요

ㅇ 시공구간 : 밀양-울산 단장3터널 (함양) STA. 4+313~4+542 (L=242m),

(울산) STA. 4+24~4+532 (L=284m)

ㅇ 시공시기 : 2020년 5월 11~13일

ㅇ 시공순서

시공순서

① 철근유도장치 조립 ② 철근 가공

③ 시점부 철근 조립 및 연결 ④ 시점부 포설 및 철근배근장치 연결

⑤ 철근배근 및 동시 콘크리트 포설 ⑥ 양생 및 종방향 줄눈 컷팅

⑦ 시공 완료

포장공 263

포장공

264 ❙포장공

□ 추적조사 결과

 

구 분	함양방향	울산방향
시공 후 6개월 (시공사)	․횡균열 평균 간격 2.6m ․횡균열 폭은 1mm 이내*	․횡균열 평균 간격 2.1m ․횡균열 폭은 1mm 이내
	․횡균열 및 종방향 줄눈부 스폴링 관찰되지 않음
공용 후 36개월 (도교원)	․횡균열 평균 간격 2.8～3.0m ․횡균열폭은 평균 0.52mm, 최대 균열폭은 1.5mm ․일부 불규칙 균열	․횡균열 평균 간격 3.15～3.19m ․횡균열폭은 평균 0.48mm, 최대 균열폭은 0.85mm ․일부 불규칙 균열

 

* 횡방향 균열은 1mm 이÷i 관리÷되 균열폭 1mm 초과 시 보수

(연속철근콘크리트포장(I")의기계식철근배근공법(ooI") 시공지, 201, 건설처)

264 포장공

포장공 ❙265

포장공

붙임 2 M-CRCP* 공법 개요

□ 개 요

ㅇ 철근유도장비를 이용하여 횡방향 보조철근 없이 종방향 철근을

기계적으로 배근하는 동시에 콘크리트를 포설하는 기술

* M-CRCP(MecuanicaO-yOacement Reinforced Concrete Pavement), 건설신기술제743호(‘14.8.16.)

ㅇ 포장 중인 차로에서 콘크리트 공급 가능하여 토공 분리차로, 터널

내부에서 CRCP 시공이 가능

□ 연속철근콘크리트포장 비교

구 분 M-CRCP 공법 CRCP 공법

시 공

전 경

특 징

o 철근유도 고정시스템을 활용

하여 종방향 철근 자동배근

및 동시포설

o 인력으로 종방향 및 횡방향

철근 배근 완료 후 콘크리트

포설

시공성

o 포장중앙에서 콘크리트o

투입하므로 공간적 제약 없음

(분리구간, 터널 내 시공 가능)

o 포장측면에서 콘크리트o

투입하므로 공간적 제약 있음

(분리구간, 터널 내 시공 불가)

o 철근 가공조립이 대폭 축소

되어 공기 단축

(L=300m 시공 시 4일 소요)

o 철근 가공조립 공i에 장기간

소요

(L=300m 시공 시 10일 소요)

경제성

(백만원/2차로․km)

717 711

* (참고) JCP : 531백만원

포장공 265

포장공

266 ❙포장공

붙임 3 터널 내 CRCP 시험시공 계획(도로교통연구원)

□ 추진목적

ㅇ 현장 시험시공을 통해 설계방법 및 공용성능 검토 필요

ㅇ 터널 환경특성(작은 온습도 변화, 큰 지지력)을 고려한 설계기준 마련

□ 시험시공 계획

ㅇ 대상 : 강진광주(강진~광주) 고속도로 제3공구 금정2터널(180m)

ㅇ 연구내용

①시공변수

- 변수 1 : 전이구간(터널 진입 및 진출부 60m) 철근비 적용

- 변수 2 : 터널 내 최적 철근비 도출(현행 0.68∼0.0와 비교철근비 적용)

- 변수 3 : 터널 CRCP 세로줄눈 타이바 생략(터널 측면 구속 고려)

터널 외부 전이구간 60m 터널 내부

진입부 60m

전이구간 60m 터널 외부

진9부 60m

진입부 시점

진9부 시점

②시험시공

- 변수 1 : 전이구간

- 변수 2 : 터널내부 2개 철근비 구간

③시험시공 계측 및 추적조사

- 계측내용

․철근 및 콘크리트 변형 및 응력(적정 응력발생 철근비 도출 확인)

․팽창줄눈 발생변위(터널 내부 및 외부 팽창줄눈 적용구간 설계개선 검토)

․터널 CRCP 컬링 발생 감소효과 확인

- 추적조사

․균열패턴 : 균열 간격 및 폭, 이상균열 발생여부

․평 탄 성 : 인접 터널 무근포장과 비교

․구조상태 : 하중전달 및 처짐 크기 조사

266 포장공