탑다운(Top-Dwon) SPS의 UP-UP공법의 시공 시 주의사항에 대하여 설명하시오.

1. 개요

SPS(Strut as Permanent System) 공법은 탑다운 공법의 구조적 분류 중 하나로써 굴토 공사 시 가설 버팀대 대신 영구 구조물인 철골 보를 지보공으로 활용하는 방식

UP-UP공법은 탑다운 공법의 시공순서에 따른 방법 중 하나로 지하 굴착과 동시에 지상 구조물을 축조하는 공법으로 공기 단축에 유리하나 고도의 기술력과 안전 관리 필요

  • 지하 및 지상 동시 작업에 따른 구조적 안전성 확보와 정밀 시공 관리가 핵심
  • 지반 조사 및 가시설 설계 적정성 확인
  • 토압 및 수압에 대한 영구 구조물(SPS)의 내력 검토
  • 굴착 단계별 응력 변화 및 변위 예측 시뮬레이션 수행
  • 수직 부재(PRD 등) 시공 계획
  • 기둥의 연직도 확보 방안 및 위치 오차 허용 기준 수립
  • 기초 파일과 철골 기둥의 접합 상세 검토
  • 장비 및 자재 양중 계획
  • 작업구 위치 및 크기, 타워크레인 설치 계획 수립
  • 지하 굴착 토사 반출 동선과 지상 자재 반입 동선 분리

2. 시공 전 검토사항

3. SPS UP-UP공법 시공 시 주의사항

가. 사전 조사 및 계획 단계

  • 대지 경계 명확화 및 인접 건물 현황 측량으로 시공 오차 최소화
  • 지반 조사 결과에 따른 적정 천공 장비(RCD, PRD 등) 선정
  • 지하·지상 동시 작업 고려한 양중 계획 수립 및 타워크레인 간섭 검토

나. 수직재(기둥) 시공 정밀도 확보

  • 수직도 엄격 관리
  • 굴착 심도에 따른 수직도 허용 오차 1/500 이내 관리
  • 경사계 계측을 통한 정밀 시공으로 편심 모멘트 및 마감 오차 방지
  • 기초부 처리 및 지지력 확보
  • 굴착 저면 슬라임 완벽 제거 및 암반 정착 길이 준수
  • 기둥 주변 지반 이완 방지 및 기초 콘크리트와의 일체성 확보
  • CFT 충전 관리
  • 강관 내부 콘크리트 타설 시 밀실 충전 확인 및 블리딩수 처리 철저

다. SPS 접합부 및 구조체 시공

  • 접합부 품질 관리
  • 기둥-보 접합부 응력 집중 고려한 용접 결함 방지
  • 현장 용접 시 예열·후열 준수 및 비파괴 검사(UT, MT) 100% 실시
  • 일체성 확보
  • 철골보와 슬래브 사이 전단연결재(Stud Bolt) 시공 철저
  • 흙막이 벽체와 철골보 사이 틈새 충전으로 확실한 하중 전달 유도

라. 굴착 및 토공사 관리

  • 단계별 굴착 및 좌굴 방지
  • 설계 순서 및 깊이 준수, 과굴착 절대 금지
  • 굴착 진행으로 노출되는 철골 기둥의 좌굴 길이($l_k$) 증가에 대한 보강
  • 토사 반출 및 장비 운용
  • 작업구 주변 구조 보강 및 크램쉘 장비 작업 반경 내 접근 통제
  • 주변 지반 침하 계측(지중경사계 등)을 통한 변위 관리

마. 상하 동시 시공(Up-Up) 안전 및 환경 관리

  • 낙하물 및 재해 예방
  • 지상 낙하물이 지하로 유입되지 않도록 작업구 방호 선반 및 안전망 설치
  • 지상 하중 증가에 따른 기둥별 부동 침하 계측 및 허용치 관리
  • 작업 환경 개선
  • 지하 밀폐 공간 강제 환기 시스템 가동으로 산소 농도 유지
  • 통로 75럭스, 작업장 150럭스 이상 조도 확보로 작업 효율 증대
  • 차수 및 배수
  • 지상층 개구부 방수 턱 설치로 우수 유입 차단
  • 지하 집수정 운영

4. 구조적 안전성 및 계측 관리

가. 하중 전이 검토

지상층 축조에 따른 수직 하중이 가설 기둥(King Post) 허용 내력을 초과하지 않도록 단계별 하중 검토

굴착 토압 불균형에 따른 편토압 발생 여부 지속 확인

나. 계측 관리 강화

변위 계측: 지중 경사계, 지하수위계, 하중계(Load Cell) 실시간 모니터링

자동화 시스템: 위험 수위 도달 시 즉각 경보 발령 시스템 구축 (AppSheet 등 활용 가능)

다. 철골기둥 수직도 측정 및 검사

  • 천공장비 자체 계측
  • PRD장비 운전석 내부 설치된 수평/수직 게이지로 리더의 수직도 확인
  • 광학장비 활용(Transit/Total Station)
  • 기둥 설치 시 직교방향에서 트랜싯 또는 토탈스테이션 배치
  • 기둥 상단과 하단 좌표 측정
  • 레이저 플럼 레이저
  • 기둥 내부에 레이저 연직기 설치
  • 수직라인 투사하여 각 측마다 타겟판 통해 편차 정밀 측정
  • 경사계
  • 굴착 깊이가 깊어 육안확인 어려울 경우 적용
  • 케이싱 내부에 경사계 투입하여 연직도 정밀측

5. SPS 공법과 재래식 스트럿 공법 비교

6. 결론

  • 지하/지상 동시 시공으로 공기 단축과 경제성 확보 가능하나 고도의 기술력 요구
  • 철골 기둥 수직도 확보와 단계별 하중 전이에 대한 구조 검토가 성공의 관건

최근 중대재해처벌법 관련 밀폐 공간 작업 프로그램 및 장비 충돌 방지 대책 수립 필수