이 글의 목적은 건설 현장에서 발생하는 거푸집 동바리 붕괴 사고를 예방하기 위해 설계 검토부터 타설 전·중·후 점검, 하중계산, 계측 및 기록관리까지 전 과정을 최고 전문가 수준으로 체계화하여 현장에서 바로 적용할 수 있도록 지원하는 것이다.
1. 거푸집 동바리 붕괴의 주요 원인과 실패 모드
동바리는 콘크리트 타설 중 거푸집과 신선 콘크리트 자중, 작업하중, 진동하중을 지지하는 임시 구조물이다. 붕괴는 하중 초과, 지반 지지력 부족, 수평·수직 보강 미흡, 연결부 이탈, 상부 거푸집의 변형·누락, 조립 오류, 양중·타설 작업의 불균형으로 발생한다. 실패 모드는 국부 좌굴, 기초 침하, 수평 변위 증가, 연결핀 전단파괴, 웨지 슬립, 수직재 꺾임, 수평재 인장 파단 등으로 구분한다.
주의 : 단일 원인보다 복합 원인으로 붕괴가 발생하는 경우가 많다. 설계하중 검토만으로는 충분하지 않으며, 지반·연결부·시공순서·타설관리 등 전 항목의 동시 점검이 필요하다.
2. 용어와 기본 원칙
- 설계하중: 콘크리트 자중, 거푸집 자중, 장비 및 인력 하중, 타설 동적계수, 충격·진동 하중을 포함한 설계 기준하중을 의미한다.
- 안전율: 부재 및 연결부의 허용강도 대비 작용하중의 비를 고려한 여유율을 의미한다.
- 지반 지지력: 베이스 플레이트 아래 지반의 허용 지내력이며, 동바리 기초 판의 면압을 허용치 이하로 유지해야 한다.
- 수평 보강: 가새, 띠장, 브레이싱, 수평 띠 철물 등으로 횡방향 강성을 확보하는 것을 의미한다.
- 재하 균형: 타설 위치·속도·층별 순서를 관리하여 편심을 억제하는 원칙을 의미한다.
3. 타설 전 설계·시공 계획 검토 절차
- 도면·시방 확인: 구조도, 가설계획도, 동바리 배치도, 연결부 상세도, 타설 순서도를 교차검토한다.
- 하중 가정 검증: 콘크리트 단위중량, 타설 동적계수, 작업하중 가정값, 펌프 압력에 따른 측압 영향 등을 재확인한다.
- 부재 선정: 수직재, 수평재, 받침 및 헤드잭 규격과 허용하중 표를 확인하여 모듈별 용량이 설계하중을 초과하도록 선정한다.
- 기초 계획: 베이스 플레이트 크기, 깔도리(목재·강판) 두께, 지반 개량 또는 동바리 매트 설치 여부를 결정한다.
- 수평 보강 계획: 가새 간격, 띠장 배치, 앵커 위치, 벽·기둥 고정 방식, 개구부 주변 보강 상세를 확정한다.
- 단계별 타설·양생 계획: 타설 구간 분할, 속도, 장비 동선, 인력 배치, 비상정지 절차, 재타설 조건을 수립한다.
- 계측·점검 계획: 타설 중 변위계·수평계·레벨측정, 체크리스트, 승인 절차, 기록 양식을 정의한다.
4. 조립 품질 점검 체크리스트
| 항목 | 점검 기준 | 불량 사례 | 조치 |
|---|---|---|---|
| 수직도(플럼) | 3m당 편차 허용치 이내 유지한다. | 상부로 갈수록 한쪽으로 기울어짐 | 가새 증설, 잭 조정 후 재고정한다. |
| 베이스 지지 | 베이스 플레이트 전면 접지 및 깔도리 설치를 확인한다. | 연약지반 국부 침하 흔적 | 깔판 면적 확대 또는 매트 설치 후 재조립한다. |
| 연결핀·클립 | 규격품 사용, 삽입 방향과 체결 상태를 전수 확인한다. | 핀 누락, 방향 반대, 임의 볼트 대체 | 전량 교체·보강하고 재검사한다. |
| 수평 띠장 | 설계 간격 이하로 설치하고 접합부를 이격 배치한다. | 띠장 간격 과대, 접합부 집중 | 간격 조정, 접합부 분산, 보강 가새 추가한다. |
| 헤드잭·웨지 | 회전 여유 확보, 웨지 전면 밀착 및 이탈 방지핀 확인한다. | 과다 인장, 웨지 반만 체결 | 하중 제거 후 재세팅한다. |
| 거푸집 면 | 이음부 밀착, 누수 방지, 지지점 정렬을 확인한다. | 판의 벌어짐·틈새 | 패킹 보강, 타이 간격 축소한다. |
| 개구부·단차 | 모서리 보강, 코너 가새, 단차부 추가 지지 설치한다. | 코너부 국부 좌굴 흔적 | 각형 보강재 추가, 가새 간격 축소한다. |
5. 하중 산정과 용량 검토 방법
타설 중 동바리 1개 모듈이 부담하는 하중을 정량화하여 허용하중 대비 여유를 검토해야 한다. 다음은 바닥판(슬래브) 타설 시 단순 산정 예시이다.
# 입력값 예시 슬래브 두께 t = 180 mm 콘크리트 단위중량 γc = 24 kN/m³ 거푸집 자중 g_f = 0.5 kN/m² 작업하중 q_w = 2.5 kN/m² # 인력·장비·자재 동적계수 φ = 1.2 # 펌핑·진동 영향
작용등분포하중
q_total = φ*(γct + g_f + q_w)
= 1.2(240.18 + 0.5 + 2.5)
= 1.2(4.32 + 0.5 + 2.5) = 1.2*7.32 = 8.784 kN/m²
동바리 지지격자 간격
수직재 간격 a = 1.2 m
띠장 간격 b = 1.2 m
지지 1점 부담면적 A = a*b = 1.44 m²
1지점 작용하중
P = q_total * A = 8.784 * 1.44 = 12.65 kN
허용 용량 검토
동바리 1지점 허용하중 P_allow = 25 kN (제조사 표기 예)
안전율 η = P_allow / P = 25/12.65 = 1.98 > 1.5 # 기준 충족 가정
주의 : 실제 계산 시 보·보강재의 휨·전단, 국부좌굴, 연결부 전단, 받침 면압, 기초 지내력, 편심·편재하중, 구성품 허용치 및 제품별 강도편차를 함께 검토해야 한다.
6. 지반·기초 안정성 검토
- 면압 확인: P를 베이스 플레이트 면적으로 나누어 지반 허용지내력 이하인지 검토한다.
- 침하 균등성: 동일 라인에서 기초 종류·두께·재질을 통일하여 편심 침하를 방지한다.
- 연약층 대응: 지반 다짐, 강판 매트, 합판+목재 복합 깔판, 배수로 정비를 통해 지지력을 확보한다.
- 배수 계획: 집중호우 시 침하·세굴을 방지하기 위해 양수·배수 경로를 확보한다.
7. 수평·수직 보강과 가새 설계
횡강성 부족은 좌굴과 변위를 유발한다. 수평 띠장 간격을 일정 이하로 유지하고, 모서리·개구부·단차부에 대각 가새를 배치한다. 장변 방향은 중간 가새를 추가하며, 높이가 큰 시스템 동바리는 특정 높이마다 횡연결 프레임을 추가한다. 수직재의 자유좌굴 길이를 단축하기 위해 중간 가새 또는 래티스 프레임을 적용한다.
8. 타설 전 최종 점검(Pre-pour)
- 승인: 설계 검토서, 제품 허용하중 표, 체크리스트, 계측 계획의 승인 여부를 확인한다.
- 수직도·수평도: 레이저 레벨과 플럼바로 기준 허용치 이내인지 기록한다.
- 연결부: 핀·클립·볼트 체결 완결성, 웨지 밀착 여부를 전수 확인한다.
- 기초: 깔판 면적, 지면 접촉, 침하 흔적, 배수 상태를 확인한다.
- 안전시설: 추락방지, 통로, 낙하물 방지, 접근 금지 표시를 설치한다.
- 시험 재하(필요 시): 국부 시범 재하 또는 잭 하중계로 초기 변위를 확인한다.
9. 타설 중 모니터링과 이상 징후
| 징후 | 관측 방법 | 의심 원인 | 즉시 조치 |
|---|---|---|---|
| 수평 변위 증가 | 변위계·줄자 기준점 비교 | 가새 부족, 편심 타설 | 타설 중지, 가새 추가, 균형 재배분 |
| 균열·파열음 | 작업자 청취 보고 | 연결부 전단, 판 이음부 벌어짐 | 압송 정지, 하중 완화, 보강 후 재개 |
| 국부 침하 | 기준 레벨 포인트 비교 | 지반 지지력 부족 | 하중 분산판 추가, 재조립 |
| 거푸집 누수 | 시각 점검 | 이음부 간극, 타이 간격 과대 | 패킹·타이 보강 후 재개 |
주의 : 이상 징후 발생 시 타설을 즉시 중지하고 책임기술자의 재승인을 받기 전 재개하지 않는다.
10. 타설 속도·순서·압송 관리
- 속도: 과도한 타설 속도는 측압과 동적하중을 증가시킨다. 펌프 압력과 리프트 높이에 따라 구간별 속도를 제한한다.
- 순서: 멀티베이 타설 시 편심을 최소화하도록 대칭·지그재그 순서를 적용한다.
- 층별 관리: 보와 슬래브를 연속 타설할 때 보 상부의 집중하중을 고려하여 동바리 배치를 증강한다.
- 진동: 내부 진동기 사용 시 체류시간·삽입 간격을 표준화하여 국부 과밀을 방지한다.
11. 거푸집 해체와 재지지(리쇼어링)
해체 시기는 콘크리트 강도 발현과 구조계 안정성을 함께 고려한다. 해체 순서는 상부·중간·하부 지지를 균형 있게 제거하여 급격한 하중 재분배를 피한다. 장스팬 보·슬래브는 리쇼어링 계획을 수립하여 하중을 하부 층으로 순차 전이한다. 해체 과정에서 변형·균열·진동 징후가 있으면 즉시 중단한다.
12. 연결부·부속품의 신뢰성 관리
- 부품 추적: 제조사, 등급, 생산번호를 기록하고 이종 부품 혼용을 금지한다.
- 수명 관리: 변형·부식·균열·핀홀 확대 등 손상 기준을 정의하고 폐기 기준을 적용한다.
- 윤활·세척: 잭과 웨지 면은 오염 제거 후 건식 상태로 유지하고, 유분 잔류를 방지한다.
13. 시스템 동바리와 목재 동바리 비교 포인트
| 구분 | 시스템 동바리 | 목재 동바리 |
|---|---|---|
| 품질 균일성 | 높다. 제조사 허용하중 명확하다. | 재질 편차가 크다. 등급 분류 필요하다. |
| 조립 속도 | 빠르다. 모듈화되어 있다. | 상대적으로 느리다. 숙련도 의존도가 높다. |
| 변형 추적 | 계측·검사 용이하다. | 국부 결함 발견이 어렵다. |
| 경제성 | 대규모 반복공정에 유리하다. | 소규모·비정형에 유연하다. |
14. 현장 체크리스트 샘플
【동바리 붕괴 예방 일일 점검표】
도면·계획
최신 가설계획도·배치도 비치 확인 □
타설 순서·속도 계획 승인 확인 □
기초·지반
배수로·침하 흔적 점검 □
베이스 플레이트 전면 접지 확인 □
깔판 면적·두께 기록 □
조립 상태
수직도/수평도 기준치 이내 □
연결핀·클립 전수 확인 □
수평 띠장·가새 간격 준수 □
계측·모니터링
기준점 좌표·레벨 설정 □
변위·균열·누수 관측 주기 설정 □
타설 관리
구간별 속도 준수 □
대칭 타설 순서 이행 □
진동기 사용 기준 준수 □
해체·리쇼어링
강도 확인 및 승인 □
해체 순서 계획 이행 □
이상 징후 시 중지 절차 □
점검자: ______ 날짜/시간: ______ 서명: ______
15. 위험성 평가와 관리대책
- 위험성 평가: 하중 과다, 지반 침하, 연결부 이탈, 횡변위, 작업자 추락 등의 위험요인을 도출하고 발생가능성과 중대성을 평가한다.
- 관리대책: 설계 강화, 보강 추가, 작업순서 수정, 계측 확대, 통제선 설정, 교육·훈련 강화 등으로 위험도를 허용 수준 이하로 낮춘다.
16. 교육·의사소통·승인 체계
반장·장비기사·펌프카 기사·콘크리트 품질담당·가설 책임기술자 간 일일 브리핑을 실시한다. 이상 징후 보고 체계를 단일 창구로 통합하고, 타설 중단 권한을 명확히 부여한다. 승인 체계는 설계 변경, 보강 추가, 타설 순서 변경, 해체 시기 변경 시 즉시 적용한다.
17. 사례 기반 점검 포인트
- 고층 슬래브 장스팬: 중간 가새 증설, 리쇼어링 계획 사전 확정이 필수이다.
- 연약지반 지하층: 매트 설치, 배수로 확보, 전일 강우량에 따른 작업가부 판단을 이행한다.
- 개구부·코어 주변: 모서리 보강과 가새 간격을 절반 이하로 줄인다.
- 동절기·야간 타설: 시야 확보, 결빙 방지, 진동기 과사용 방지를 관리한다.
18. 기록과 증빙
점검표, 계측 데이터, 사진 로그, 자재 로트, 승인서, 작업일지를 일자별로 보관한다. 이력 추적이 가능한 파일명 규칙과 버전관리를 적용한다. 이상 징후 발생 시 중단 시각, 위치, 관측치, 조치 내역을 즉시 기록한다.
19. 최소 보강 권고 리스트
- 코너부·개구부: 대각 가새 추가 설치한다.
- 장변 방향: 중간 가새 1열 추가한다.
- 높이 3m 초과: 중간 횡연결 프레임 1열 이상 추가한다.
- 지반 의심 구간: 베이스 플레이트 면적 1.5배 이상 확대한다.
주의 : 최소 보강은 일반 권고치일 뿐이다. 실제 적용은 현장 조건과 설계 검토 결과를 우선한다.
20. 실무 Q&A 요약
- 타설 중 측압이 커 보이면 속도를 즉시 낮추고 대칭 영역으로 분산한다.
- 국부 침하 발생 시 하중을 제거하고 보강 후 재검토한다.
- 해체는 강도와 구조계 안전이 모두 충족될 때 시행한다.
FAQ
타설 속도는 어떻게 설정하나?
펌프 압력, 리프트 높이, 거푸집 등급, 가새 밀도를 고려하여 구간별 최대 속도를 정한다. 이상 징후가 관측되면 즉시 감속 또는 중단한다.
지반 지지력 검토가 어려울 때 어떻게 하나?
보수적으로 베이스 플레이트 면적을 확대하고, 강판 매트를 적용하며, 간이 평판 재하시험 또는 지반기술자 자문을 활용한다.
리쇼어링은 언제 필요한가?
장스팬·고하중 부재, 초기 강도 발현이 늦은 조건, 하부 구조의 변형 민감도가 큰 경우에 필요하다. 계획 없이 임의로 제거하지 않는다.
연결부 혼용 사용은 가능한가?
제조사·등급·규격이 다른 부속품 혼용은 권장하지 않는다. 불가피할 경우 허용하중과 체결 호환성을 문서로 확인한다.
비 오는 날 타설해도 되나?
배수·미끄럼·가시성·장비 안전을 확보하고, 지반 연약화 위험이 낮은 경우에 한하여 시행한다. 강우량 기준을 작업 허가서에 명시한다.