중부고속도로 30년 공용 사례를 통한 CRCP와 JCP 비교 연구

Abstract

중부고속도로(이하 중부선)는 설계 수명 20년으로 시공되어 1987년 12월 이후 현재까지 30년 이상 무리 없이 공용 중인 노선이다. 중부선은 30년간 실제 공용을 통해 의미 있는 수많은 의미를 가지고 있으며, 특히 콘크리트 포장의 대표적인 두 형식인 CRCP와 JCP가 동시에 대규모로 시공되었다. 이러한 중부선의 장기 공용사례를 통해 콘크리트의 포장형식 별 공용성 및 주요 유지보수 공법들의 공용성을 정량화 하고자 하였으며, 노면촬영자료 분석을 통해 현재 콘크리트 포장에 적용되는 주요 보수 공법들에 대한 적정성을 분석하고, 도로포장의 공용성을 저하시키는 주요 요소들에 대한 분석을 수행하였다. 이에 본 연구를 통한 결론을 아래와 같이 도출 할 수 있었다. 중부선은 전반적으로 설계치(설계수명, 설계교통량) 대비 1.5배 이상으로 현재까지 공용 중에 있어 상당히 성공적인 공용사례인 것으로 분석되었다. 또한 본 연구에서는 콘크리트의 포장 형식 별 수명에 대한 정량화 작업을 통해 JCP는 28년, CRCP는 31년으로 도출되었다. 콘크리트 포장에 대한 주요 보수 공법인 덧씌우기와 단면보수의 누적 적용 건수를 통해 포장 형식별로 보수 시기 및 적용 유형이 다른 것을 확인 할 수 있었다. 특히 덧씌우기의 경우 JCP가, 부분단면보수의 경우 CRCP가 빠른 속도로 적용되는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 30년간 지출 된 총 비용의 경우 CRCP가 JCP에 비해 경제적인 것으로 분석 되었으며, 특히 유지보수 비용이 JCP의 63% 정도인 것으로 분석되었다. 동일 지점에 대해 덧씌우기를 거듭할수록 덧씌우기 포장의 수명이 감소하는 것으로 분석되었으며, 본 연구를 통해 그 수명을 정량화 할 수 있었다. 1차 덧씌우기의 경우 JCP는 평균 약 6.1년, CRCP는 약 4.8년으로 분석되었으며, 2차 덧씌우기의 경우 JCP는 평균 약 2.4년, CRCP는 약 2.7년으로 분석되었다. 노면촬영자료를 통해 콘크리트 포장에 실시 된 단면보수는 전반적으로 공용성이 좋지 않은 것으로 분석되었으며, 보수 방법에 대한 개선이 필요한 것으로 분석되었다. 특히 CRCP에 발생한 펀치아웃은 단면보수로는 한계가 있는 것으로 분석되었으며, JCP에 발생한 균열 또한 단면보수보다는 씰링 또는 채움부에 대한 공용성이 우수한 것으로 분석되었다. CRCP내 단면보수 구간에 대한 조사 결과, 대부분의 구간에서 철근부식 및 피복두 께가 부족한 것으로 확인되었으며, 이러한 구간들에 대한 노면촬영자료를 분석한 결과, 미세 종방향 균열 발생 후 짧은 기간 내 펀치아웃으로 반전되는 것을 확인 할 수 있었다.; The Jungbu Expressway has been constructed with a design life of 20 years and has been opened to traffic for more than 30 years since December 1987. The Jungbu Expressway has many significant meanings through actual public use for 30 years. In particular, two typical types of concrete pavement, CRCP and JCP, were constructed at the same time on a large scale. The performance of concrete by the pavement type and the performance of major maintenance and repair methods of the pavement were quantified through the long-term performance case of the Jungbu Expressway. Also, through the analysis of the pavement surface image data, the appropriateness of the current major repair methods applied to concrete pavement was analyzed. The major factors of the deterioration of the pavement performance were analyzed. The results of this study are as follows. Jungbu Expressway was very successful because it is still in use while exceeding the design traffic(in ESALs) by 1.5 times so far. Additionally, quantifying the service life of each concrete pavement type, the JCP and the CRCP, resulted in 28 and 31 years, respectively. It was confirmed that the maintenance time and application type were different according to the pavement type by the cumulative application number of major repair methods, overlay and partial repair, of concrete pavement. In particular, it was observed that overlaying for JCP and partial depth repair for the case of CRCP were being applied at an earlier time respectively. The total cost spent for 30 years was analyzed to be more economical for CRCP in comparison to that of JCP, and, especially, the maintenance and repair cost of CRCP was estimated to be only 63% of the JCP. The life of the overlay was reduced with repeated overlay, and the life of the overlay was quantified. For the first overlay, the average service life of JCP and CRC was analyzed to be 6.1 years and 4.8 years, respectively. For the second overlay, it was 2.4 years and 2.7 years for JCP and CRCP, respectively. As a result of analyzing surface image data, it was found that the performance of partial depth repair of concrete pavement was not satisfactory and that an improvement on the repair method was necessary. Particularly, it was analyzed that the punch-out occurring in CRCP was limited with partial depth repair, and sealing or filling of cracks in JCP were analyzed to exhibit superior performance in comparison to the partial depth repair. As a result of the investigation on the partial depth repair section of the CRCP, it was observed that the rebar corrosion and cover thickness were insufficient in most sections. Analyzing the road surface image data of these sections, longitudinal haieline crack progressed to punch-out in a short period.