메이코추오 대교

3. 구조

메이코추오 대교는 나고야항의 인공섬인 킨조후토(金城ふ頭)와 시오미후토(潮見ふ頭) 사이에 건설된 총 길이 1170m, 중앙 경간 590m의 강철 사장교이다. 3경간 연속 사장교 형식으로, A자형 주탑 2개와 양쪽 끝 교각 2개(킨조후토 측 P-1, 시오미후토 측 P-4)로 구성된다. 주탑은 각각 P-2(킨조후토 측)와 P-3(시오미후토 측)으로 불린다. 나고야항을 통과하는 대형 선박의 항행을 고려하여 해수면으로부터 47m의 높이(항로부 클리어런스)를 확보했으며, 이는 메이코 트리톤을 구성하는 세 다리 중 가장 큰 규모이다.

메이코추오 대교가 놓인 B수역은 중앙부에 북 항로(수심 12m)가 설정되어 있어 대형 선박의 통행이 잦으며, 그 외 수역으로도 소형 선박을 포함하여 하루 수백 척의 배가 통과한다. 이 때문에 교각과 주탑 사이의 간격(경간)이 매우 길게 설계되었다.

초기 계획 단계에서는 중앙 대교를 현수교 방식으로 건설하는 안이 유력했다. 당시 북 항로의 위치 때문에 긴 경간장이 필요했고, 사장교 기술로는 어려움이 있었기 때문이다. 또한 동대교와의 앵커리지 공유 문제도 고려되었다. 그러나 이후 연약 지반 문제로 인한 앵커리지 설치의 어려움, 건설 비용 및 채산성 문제, 도로 이용 편의성 저하 등의 이유로 계획 수정이 불가피해졌다. 1978년에는 항로 위치가 B수역 중앙부로 변경되었고, 이에 따라 주탑 위치 조정이 가능해지면서 교량 길이를 1170m로 축소할 수 있게 되었다. 교량 규모가 축소되면서 사장교 방식의 채택이 가능해졌고, 공사 기간 단축과 경제성 측면에서 유리한 사장교 안이 최종적으로 1985년 5월에 채택되었다.^[16][12]

또한, 이세 만안 자동차도가 신토메이 고속도로 및 신메이신 고속도로의 일부로 편입되면서 도로 규격이 상향 조정되었다. 당초 제2종 제1급(설계 속도 80 km/h)에서 제1종 제2급(설계 속도 100 km/h)으로 변경되었고, 이에 따라 교량 폭도 37.5m로 확대되었다.^[18][19] 이러한 계획 변경은 이미 사장교 설계가 진행 중이던 시점에 이루어져, 주탑 높이와 주 거더 폭 등 세부 설계에도 영향을 미쳤다.

3. 1. 제원

교량의 기초를 지지하는 지지층은 해부야토미 누층 あまやとみるいそう^일본어으로, 그 깊이는 해수면 아래 50m에 달하며, 이는 메이코 트리톤의 3개 교량 중 가장 깊다. 해부야토미 누층은 단단한 사력층이다. 해상부 교각인 P-2, P-3의 기초는 플로팅 공법에 의한 뉴매틱 케이슨 방식을 채택했는데, 이는 선박 항행이 많은 구역에서 작업 공간을 최소화하고 시공성과 공사비 면에서 유리했기 때문이다. 단부 교각인 P-1, P-4는 현장 타설 콘크리트 말뚝 방식이 사용되었다.

주탑은 A자형 2개로 구성되며, 높이는 190m(T.P 기준 195m)에 달한다. 이는 나고야항의 주 항로를 통과하는 대형 선박을 고려하여 주 거더를 높게 설치했기 때문이다. 높은 주탑에서 발생할 수 있는 유해한 진동을 억제하기 위해 주탑 단면은 팔각형으로 설계되었다. 주탑의 색상은 큰고니가 날개를 펼친 이미지를 살려 흰색으로 도색되었다.

주 거더는 바람 저항을 줄이고 비틀림 강성을 확보하며 유지보수가 용이하도록 양쪽에 삼각형 페어링(Fairing: 공기 역학적 저감을 위해 형상을 다듬는 것)을 부착한 변형 육각형의 일체형 다실 상자형 단면을 채택했다. 전체 폭은 37.5m, 전체 높이는 3.5m이다. 주 거더의 높이는 T.P 기준 63m로, 선박 항행을 위한 하부 공간(클리어런스)은 55m(항로부 47m)를 확보하고 있다.^[2][3][4]

케이블은 세미 패러렐 와이어(NEW-PWS) 방식으로, 직경 7mm의 아연 도금 강선을 평행하게 묶어 사용했다. 이 강선을 179개에서 398개까지 묶어 총 10종류의 케이블을 제작했으며, 가장 굵은 케이블의 직경은 173mm, 가장 가는 것은 124mm이다. 주탑에서 방사상(팬형)으로 뻗어 주 거더 양쪽에 연결되는 2면 매달기 방식이며, 총 136개의 케이블(17개씩 8면)로 주 거더를 지지하는 멀티 케이블 배치이다. 케이블은 방청 및 보호를 위해 고밀도 폴리에틸렌으로 피복되었고, 야간 라이팅 효과를 높이기 위해 불소 수지를 추가로 피복하여 흰색으로 마감되었다. 이로써 주탑, 주 거더, 케이블 모두 흰색으로 통일감을 주었다. 케이블의 레인 바이브레이션(비와 바람에 의한 진동)을 억제하기 위해, 케이블 길이가 긴 중앙대교의 특성을 고려하여 케이블 정착부에 점성 전단 댐퍼를 설치했다.

3. 2. 하부 구조 (기초)

해상부 교각(P-2, P-3) 기초 공법으로는 강관 시트파일 기초와 지중 연속벽 기초도 검토되었다. 하지만 중앙 대교 구역은 선박 항행이 많아, 강관 시트파일 기초 방식은 넓은 작업 공간이 필요해 항행 금지 구역이 커지는 문제가 있었다.^[4] 지중 연속벽 기초는 해상에 인공섬을 만든 후 케이슨을 침하시키는 방식인데, 수심 12m의 수역에서 시공하려면 막대한 공사와 지반 개량이 필요했기 때문에 채택되지 않았다.^[4] 반면, 플로팅 공법은 인공섬 조성이 필요 없고 강철 케이슨을 바다의 부력을 이용해 띄운 후 해저에 착저시키면 되므로, 시공성과 공사비 면에서 유리하여 최종 채택되었다.^[4]

다만 뉴매틱 케이슨 공법은 케이슨 바닥 작업실에 고압의 압축 공기를 주입하기 때문에^[2] 질소 중독이나 잠함병 발병 위험이 따른다. 해수면 아래 50m에서는 작업 기압이 4기압 이상이 되어 안전 기준인 3기압을 초과한다.^[2] 작업실에 지하수가 들어오는 것을 막기 위해 고압의 압축 공기를 사용하는데, 사전에 지하수를 퍼내면 해수면 아래 40m 이하에서도 높은 압력의 공기를 주입할 필요가 없어진다. 따라서 케이슨 주변에 깊은 우물을 파서 물을 퍼내 지하 수위를 낮추는 딥 웰 공법이 함께 사용되었다. 그러나 과도한 양수로 주변 매립지의 지반 침하가 우려되어, 케이슨 주변만 양수할 수 있도록 약액 주입을 통해 차수벽을 만들었다.^[5]

케이슨을 안정적으로 침하시키기 위해 해저 지반 개량 작업도 이루어졌다. 침하 예정 지점에는 연약한 충적 점토층이 있었는데, 이를 해저 약 10m 깊이까지 모래를 다져 넣는 샌드 콤팩션 공법을 적용했다. 모래 타설로 인해 밀려 나온 흙을 포함한 불량토를 제거하고, 그 자리를 두께 2m의 쇄석으로 치환하여 지반을 개량했다. 이를 통해 지반 지지력을 높여 케이슨을 안정적으로 침강시킬 수 있었다.^[6]

3. 3. 주탑 및 교각

3. 4. 주거더

3. 5. 케이블

참조

_[1] 문서 東京湾平均海面(T.P.)基準では195 m
_[2] 뉴스 クルーズ船誘致、前途は荒波　外国から名古屋港、昨年わずか4回 2016-12-08
_[3] 뉴스 名港に4月25日豪華客船が寄港　記念クルーズ参加を 2014-02-17
_[4] 뉴스 なごやみち　2本目　名港トリトン　モノづくり支える 2016-01-18
_[5] 뉴스 管理組合が長期整備計画を発表　10年後に大名古屋港　貨物は年間9500万トン　商港の中心に13号地 1964-05-17
_[6] 뉴스 第二東名ルートの一部　伊勢湾岸道あてる　建設相表明 1988-06-08
_[7] 뉴스 第2東名・名神　全ルート固まる　御殿場以東と栗東以西　拡幅し当面供用 1988-06-10
_[8] 뉴스 管理組合が長期整備計画を発表　10年後に大名古屋港　貨物は年間9500万トン　商港の中心に13号地 1964-05-17
_[9] 뉴스 環状二号道路を急げ　名古屋大都市計画懇談会が中間報告 1965-06-02
_[10] 뉴스 名港大つり橋、建設へ前進　西、中央、東の3本　『環2』計画を港湾審が了承　来年度にも着工 1978-12-23
_[11] 서적 『二十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1980-03
_[12] 서적 『三十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1989-10
_[13] 서적 『二十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1980-03
_[14] 서적 『二十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1980-03
_[15] 간행물 名古屋港史　建設編 名古屋港史編集委員会 1990-03-31
_[16] 서적 『三十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1989-10
_[17] 서적 『二十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1980-03
_[18] 서적 『三十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1989-10
_[19] 간행물 『愛知県公報』第404号、愛知県告示第785号、同786号、同787号
_[20] 서적 『三十年のあゆみ』 建設省中部地方建設局　名四国道工事事務所 1989-10
_[21] 간행물 『愛知県公報』第404号、愛知県告示第785号、同786号、同787号
_[22] 뉴스 名古屋高速1号　2.8キロをトンネル化　都市計画変更の知事案を発表　場所により幅員拡大　伊勢湾岸道路 1991-04-27