TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 이 기준은 쌓기, 깎기, 터파기 등의 작업에 머신가이던스(Machine Guidance, MG) 또는 머신컨트롤(Machine Control, MC)과 같은 건설자동화 기술을 활용하여, 건설공사의 품질 및 안전성을 확보하기 위한 토공 자동화 시공에 적용한다.
(2) 이 기준에서 규정되지 않은 사항은 관련 설계기준, 시공기준 및 표준시방서, 전문시방서 등을 공사감독자와 협의하여 적용한다.
1.2 참고기준
∙ KCS 10 10 10 공무행정요건
∙ KCS 10 70 05 건설자동화 일반
∙ KCS 10 70 10 머신가이던스 및 머신컨트롤 시공 일반
∙ KCS 10 70 20 지능형 다짐공
∙ KCS 11 20 10 땅깎기
∙ KCS 11 20 20 쌓기
∙ KCS 12 20 05 토공사 측량
∙ 건설이력 데이터(Construction history data): 토공 자동화 시공의 전 과정에서 발생하는 시공, 품질, 장비, 인력, 자재 등의 활동 및 상태, 위치 정보를 시간에 따라 기록·저장한 데이터
∙ 건설자동화 기술(Construction automation technology): 건설기술과 정보통신, 전자, 기계 등 다른 분야 기술을 융복합하여 측량, 부재 제작, 시공, 품질관리 전체 또는 일부 공정을 자동화하는 기술
∙ 디지털 설계모델(Digital Design Model, DDM): 머신가이던스 운용을 위한 수평, 수직 선형 설계, 비탈면의 시·종점과 기울기를 포함하는 형상설계 등의 전자 도면 파일
∙ 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR): 레이저 펄스를 대상 물체에 발사한 후 반사되어 돌아오는 신호의 위상차 또는 시간차를 측정하여 물체까지의 거리를 정밀하게 계산하는 기술
∙머신가이던스(Machine Guidance, MG): 건설기계의 위치와 자세 정보를 이용하여 설계 목표 대비 현재 작업 정보(작업종류, 작업상황, 목표수치, 지면과의 거리 등)를 건설기계조종사에게 실시간으로 제공하는 기술
∙머신컨트롤(Machine Control, MC): 머신가이던스 기술을 활용하여 복잡한 조종이 요구되는 건설 장비 작업(경사면, 비정형면, 수중작업 등)을 반자동화하여 작업 정밀도를 높이고 장비 조종을 용이하고 효율적으로 할 수 있게 하는 기술
∙ 불규칙 삼각망(Triangular Irregular Network, TIN): 지형을 표현할 수 있도록 불규칙하게 분포된 점을 삼각형 형태로 연결한 망
∙ 캘리브레이션(Calibration) : 측정 장치의 출력 값을 신뢰할 수 있는 표준(reference) 값과 비교하여 오차를 확인하고, 장치가 정확한 값을 측정할 수 있도록 조정하거나 보정하는 절차
∙ 수치표고모델(Digital Elevation Model, DEM): 식생과 인공 지물을 포함하지 않는 지형의 위치에 대한 표고를 격자 형태로 배열한 수치정보 또는 수치 고도 모형
∙ 수치표면모델(Digital Surface Model, DSM): 수치표면자료를 이용하여 격자 형태로 제작한 지형모형
∙ 코리더 지표면(Corridor surface): 도로, 철도 등의 선형설계 결과물을 기반으로 작성하는 지표면
∙ 토공(Earthworks): 자연지형에 구조물 또는 시설물 건설을 위한 깎기, 쌓기, 터파기, 되메우기 및 다짐, 잔토처리 등 흙을 대상으로 하는 지반 조성 공사
∙ 토공 관제기술(Earthwork control technology): 토공사 현장 내 다수의 장비, 인력, 자원의 현황 및 진도를 측정, 분석, 모니터링, 계획할 수 있는 소프트웨어 및 네트워크 기술
∙ 토공 자동화 시공(Automated construction for earthworks): 깎기, 쌓기, 터파기 등 토공 작업을 자동화 기술로 수행하는 시공 방식으로 GNSS, 센서, 디지털 설계모델, 머신컨트롤 및 머신가이던스 기술을 활용하여 중장비를 자동 또는 반자동으로 제어함으로써, 정확하고 효율적인 시공을 구현하는 건설자동화 기술
∙ GNSS(Global Navigation Satellite System, 범지구 위성항법시스템): 인공위성을 활용해 수신자의 위치를 결정할 수 있게 하는 체계
∙ LandXML: 토목설계 등 건설에 필요한 3차원 지형, 설계에 이용되는 표준 XML 데이터 형식
3.1 시공준비
(1) 수급인은 토공 자동화 시공을 위해 영상 및 레이저 기반의 3차원 측량을 실시하고, 측량 성과를 바탕으로 쌓기, 깎기, 터파기 등의 토공량을 산정하여야 한다.
(2) 수급인은 토공 자동화 시공을 위한 세부 공정계획 등 시공계획서를 수립하고 이를 공사감독자와 협의하여 승인을 받은 후 적용하여야 한다.
(3) 토공 자동화 시공계획서는 KCS 10 10 10 (1.8)을 참고하여 작성하며, 다음 사항을 포함하여야 한다.
① 토공 자동화 시공의 공종 및 범위
② 토공 자동화 시공의 적용계획(토공량 산출 포함)
③ 토공 자동화 시공의 안전관리·교육 계획
④ 토공 자동화 시공의 공정 및 품질관리 계획
⑤ 토공 자동화 시공의 환경관리 계획
⑥ 토공 자동화 기술이 적용된 장비, 기계, 장치 등의 정확도 검사 및 교정계획
⑦ 기타 발주자가 지정한 사항
(4) 시공 품질관리 계획서는 해당 공정의 품질관리를 위한 검측 횟수, 장비의 종류, 도면상의 측량 지점 등을 포함하여야 한다.
(5) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 적용을 위해 3차원 지형 현황 측량이 필요한 경우, 측량 방법 및 성과 관리 방안을 포함한 별도의 측량계획서를 수립하고, BIM 변환 등 측량성과의 호환성을 고려하여 공사감독자의 승인을 받아야 한다.
(6) 수급인은 토공 자동화 작업 시 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술과의 연계를 위해, 지형을 코리더 지표면으로 작성한 후 불규칙 삼각망(TIN) 좌표를 모두 분할하여 X, Y, Z 좌표를 갖는 선 요소로 변환하여야 한다.
(7) 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술은 GNSS와 연동하여 운용할 수 있으며, 공정별 특성에 맞는 데이터 파일의 변환 작업(Converting)을 별도로 수행하여야 한다.
(8) 수급인은 공사의 규모 및 여건을 고려하여, 디지털 설계모델, 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에서 생산되는 작업량 데이터, 측위정보, 건설이력 데이터 및 품질검사 데이터 등을 통합적으로 관리할 수 있는 데이터 관리 방안을 마련하여야 한다.
3.2 디지털 설계모델의 작성 및 변환
(1) 설계도서에 토공 작업에 대한 디지털 설계모델이 포함되어 있지 않은 경우, 수급인은 기 작성된 설계도면을 참고하여 다음과 같이 디지털 설계모델을 작성하여야 한다.
① 수급인은 CAD 등을 이용하여 등고선을 작성하고 이를 바탕으로 디지털 설계모델을 작성하여야 한다.
② 작성한 디지털 설계모델을 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에 계획고로 적용하기 위해서는 불규칙 삼각망(TIN) 또는 수치표고모델(DEM)로 변환하여야 한다.
(2) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 적용을 위하여 디지털 설계모델을 검토하고 공사감독자의 승인을 받아야 한다.
(3) 수치표고모델(DEM)의 격자간격은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 정확도와 밀접하게 관련되므로, 토공 시공오차가 최소화되도록 결정하여야 한다.
3.3 기성 및 준공 검사
(1) 기성 및 준공 검사 전에 공사감독자에게 보고한 후 시공 기준점측량을 포함한 측량을 실시하여 공사수량을 결정하여야 한다.
(2) 수급인은 기성 및 준공 검사결과와 공사수량을 공사감독자의 확인 및 서명을 받아 제출하여야 한다.
(3) 수급인이 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 적용하여 토공량 및 공사수량을 산정할 경우, 횡단측량을 생략할 수 있으며, 이 경우 작업 착수 전에 공사감독자에게 보고하여야 한다.
(4) 수급인은 단계별 시공이 완료된 경우 공사감독자의 확인을 받은 후 다음 단계의 작업을 수행해야 한다.
① 수급인은 시공계획서의 시공관리 방법에 제시된 측량방법 및 허용오차에 따라 단계별 시공 성과를 확인하여 공사감독자에게 제출한다.
② 공사감독자는 설계도서 및 시공 중 변경된 설계, 작업 정보와 수급인이 제출한 단계별 시공성과 보고서를 검토하여 이상 유무를 확인한다.
3.4 토공 자동화 시공 단계별 주요 점검사항
3.4.1 시공 전
(1) 수급인은 GNSS, 토털스테이션 등 성능검사를 완료한 측량장비를 사용하여야 한다. 단, 신규 측량장비를 사용할 경우에는 공사감독자와 협의하여 사용할 수 있다.
(2) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술이 정확하게 작동하는지 매일 작업 시작 전에 확인하고, 캘리브레이션을 수행한 후 그 결과를 문서화하여 보관하여야 한다. 단, 이상이 있을 경우 공사감독자에게 보고하여야 한다.
(3) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 적용을 위해 공사 현장 내에 GNSS 또는 토털스테이션을 이용하여 GNSS 기준국을 설치하고, 위치정보를 머신가이던스 및 머신컨트롤 장비에 제공할 수 있도록 시험을 거쳐 GNSS 환경을 구축하여야 한다.
(4) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 원활한 적용을 위해 조종원에게 필요한 교육을 실시하여야 한다.
(5) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 현장에 시범 적용한 후, 그 결과로 수집된 데이터를 정리하여 공사감독자에게 제출하여야 한다.
(6) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술의 시범 운영 시 이를 사전에 공사감독자에게 통지하고, 공사감독자의 입회하에 장비의 정상 작동 여부를 확인하여야 하며, 시공 측량고와 설계 계획고의 일치 여부도 함께 점검하여야 한다.
(7) 수급인은 현장 데이터 센터 또는 데이터 서버를 운영하는 경우, 머신가이던스 및 머신컨트롤, 무인비행장치 등의 장비에서 송신되는 데이터가 정상적으로 수신·저장되는지 확인하여야 한다.
(8) 수급인이 무인비행장치를 운용하는 경우, 공사 관리의 효율화를 위해 비행금지구역 접근 권한 및 토공 자동화 시공 관제 기술의 사용 여부 등을 관계기관과 협의하여야 한다.
3.4.2 시공 중
(1) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 관리할 담당자를 선임하고, 해당 업무를 원활히 수행할 수 있도록 지원하여야 한다. 담당자의 주요 업무에는 좌표값 측정, 품질관리를 위한 3차원 측량 등이 포함되어야 한다.
(2) 수급인은 시공 중 무인비행장치를 이용한 측량을 실시하고, 측량 결과를 활용하여 3차원 원지반고를 작성하여야 한다.
(3) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술 담당자를 통해 계획고와 원지반고가 현장 조건과 일치하는지 3차원 측량을 통해 확인하고, 토공 재작업이 발생하지 않도록 조치하여야 한다.
(4) 시공 중 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 장비의 종류, 버킷 규격 등 건설기계 정보를 입력하고, 위치 측위가 정상적으로 작동하는지 확인하여야 한다.
3.4.3 준공
(1) 수급인은 무인비행장치를 이용한 영상 및 라이다(LiDAR) 측량 결과를 바탕으로 토공량을 산정하고, 이를 설계 토공량과 비교하여 최종보고서를 작성한 후 공사감독자에게 제출하여야 한다.
(2) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 적용하여 시공한 토공면을 측량하고 측량결과를 계획고와 비교하여 품질관리 결과를 최종보고서로 작성하여 공사감독자에게 제출하여야 한다.
3.5 공종별 토공 자동화 시공
3.5.1 깎기부 시공
(1) 깎기부 시공은 벌개제근, 표토제거, 기존구조물 및 지장물의 철거, 외부 유입수 차단 등이 실시되었는지 확인한 후에 시공하여야 한다.
(2) 깎기부 시공은 규준틀 설치를 생략할 수 있으며, 깎기 작업 및 흙 운반은 타 공정에 지장을 주지 않도록 작업계획을 수립한 후 공사감독자에게 제출 후에 시행하여야 한다.
(3) 깎기부 시공은 용지경계 측량을 실시하여 시공범위를 확인한 후, 해당 측량 성과를 공사감독자에게 제출하고 승인을 받은 후에 실시하여야 한다.
(4) 수급인은 공사의 위치를 설정하기 위한 측량기준점 및 시공기준면이 설계도서에 명시된 내용과 일치하는지 확인하여야 한다.
(5) 깎기부 시공 시, 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에 기계의 종류, 버킷 규격, 굴착기 암 길이, 배토판 규격 등 건설기계 정보를 입력하고, 위치 측위가 정상적으로 작동하는지 확인하여야 한다.
(6) 수급인은 토공 자동화 시공 중 시공정밀도를 확인하고, 기계장착 PC 또는 원격 제어장치 등을 이용하여 실시간으로 기계조작 및 상황을 확인하며 작업을 수행하여야 한다.
(7) 수급인은 공사 현장의 여건을 고려하여 토공 자동화 시공 시 KCS 10 70 10을 참고하여 실시하여야 한다.
(8) 토공 자동화 시공이 적용되지 않는 공정이 발생한 경우, 수급인은 공사감독자와 협의하여 해당 구간의 깎기부 시공에 대한 세부계획을 조정할 수 있다.
3.5.2 토취장 땅깎기
(1) 수급인은 승인된 토취장 내에서도 지정된 범위를 벗어난 땅깎기를 해서는 안 되며, 사전에 원지반 및 용지 경계를 측량하고 해당 성과를 공사감독자에게 제출하여 검측을 받은 후 땅깎기를 시행하여야 한다.
(2) 수급인은 별도의 토취장을 운영할 경우, 영상 및 레이저 기반의 3차원 측량을 실시하고 그 측량 성과를 바탕으로 토취장의 땅깎기 수량을 산정하여야 한다.
(3) 수급인은 토취장 땅깎기 작업이 완료된 후, 바닥 및 비탈면을 다듬어 정리하고 다시 3차원 측량을 실시하여 정확한 수량을 산정하여야 한다.
(4) 수급인은 공사 현장의 여건을 고려하여 토공 자동화 시공 시 KCS 10 70 10을 참고하여 실시하여야 한다.
3.5.3 쌓기부 시공
(1) 수급인은 쌓기 비탈면이 설계도면에 명시된 소단 및 기울기를 유지하고 있는지 확인하여야 하며, 이때 모니터링 화면을 통해 소단과 기울기 상태를 점검하여야 한다.
(2) 쌓기부 시공 시, 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에 기계의 종류, 버킷 규격, 굴착기 암 길이, 배토판 규격 등 건설기계 정보를 입력하고, 위치 측위가 정상적으로 작동하는지 확인하여야 한다.
(3) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에 디지털 설계모델의 변환 데이터가 정상적으로 탑재되었는지 사전 및 작업 중 반복 확인하여야 한다.
(4) 수급인은 토공 자동화 시공 중 도저의 배토판, 굴삭기의 버킷 등 기계별 정밀도 측정 기준을 적용하여, 실시간으로 생성되는 3차원 작업 데이터(평면 위치, 높이, 기울기)와 디지털 설계모델 간의 차이를 계산하여 시공 정밀도를 관리하여야 한다.
(5) 수급인은 토공 자동화 시공 중 시공 정밀도를 확인하고, 기계 장착형 PC 또는 원격 제어장치 등을 활용하여 실시간으로 기계 조작 상태 및 시공 상황을 모니터링하며 작업을 수행하여야 한다.
(6) 수급인은 토공 자동화 시공을 KCS 10 70 10, KCS 10 70 20에 따라 수행하여야 한다.
3.5.4 터파기 시공
(1) 터파기 시공 시, 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술에 기계의 종류, 버킷 규격, 암 길이, 배토판 규격 등 건설기계 정보를 입력하고, 건설기계의 측위가 정상적으로 작동하는지 확인하여야 한다.
(2) 수급인은 터파기 비탈면의 기울기, 흙막이벽 시공, 인접 구조물 보호 등 터파기 작업과 관련된 사항을 확인하여야 한다.
(3) 수급인은 구조물 기초 터파기 작업을 설계도서에 명시된 폭, 기울기, 깊이에 따라 정확하게 수행하여야 한다.
(4) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 시스템에 디지털 설계모델의 변환 데이터가 정상적으로 탑재되었는지 확인하여야 한다.
(5) 수급인은 토공 자동화 시공을 KCS 10 70 10에 따라 수행하여야 한다.
3.5.5 토공량 산정
(1) 토공량 산정은 기성 및 준공 측량과 동일한 위치에서 주기적으로 지형 데이터를 취득하여 산정하여야 하며, 계약 조건에 따라 무인비행장치를 활용한 기성 및 준공 측량 결과를 이용하여 토공량을 산정할 수 있다.
(2) 수치표면모델(DSM), 수치표고모델(DEM), 3차원 수치지형도 등을 활용하여 토공량을 자동으로 산정할 경우, 일부 구간에 대해 검증하거나 설계수량과 비교하여 차이가 없는 경우 공사감독자와 협의 후 종·횡단 측량을 생략할 수 있다.
(3) 토공량 산출은 3차원 수치지형도를 기반으로 횡단도면을 작성한 후에, 이를 설계도면의 계획 횡단면도에 중첩하여 깎기 및 쌓기 수량을 산출한다.
(4) LandXML 기준에 따라 양단면 평균법, 점고법, TIN 분할 방법 등으로 토공량을 산정할 수 있으며, 토공량 계산 방법은 공사감독자와 협의하여야 한다.
3.6 품질관리
(1) 수급인은 토공 자동화 시공 결과의 품질 상태를 확인하기 위해 검측 측량을 수행할 방법과 절차를 제시하여야 하며, 여기에는 측량 횟수, 사용될 측량 기기 종류, 도면상의 측량 지점, 설계도면 및 양식이 포함되어야 한다.
(2) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 적용하기 전에, 작업 범위와 현 지반의 특성을 반영하기 위해 3차원 지형 현황 측량을 실시할 수 있다.
(3) 수급인은 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설자동화 기술을 적용하여 수행한 토공 작업이 설계도면상의 계획고 기준에 부합하는지 확인하기 위해 측량을 실시하여야 한다.
(4) 수급인은 계획고와 현 지반고의 일치성을 확인하기 위해, 토공 자동화 시공에 적용된 3차원 계획고가 현 지반의 특성을 정확히 반영하는지 검측을 실시하여야 한다.
(5) 수급인은 측량 결과가 계획고 기준에서 오차 범위를 벗어난 경우, 설계도면상의 계획고 기준에 맞추기 위해 재작업을 수행하여야 한다.
(6) 최종 시공 단면에 대한 검측을 실시할 때, 사전에 검측 요청서를 공사감독자에게 제출하고, 공사감독자의 입회하에 측량을 실시한다.
(7) 토공 자동화 시공의 허용오차 기준은 KCS 11 20 10 (3.4) 및 KCS 11 20 20 (3.3)을 따른다.
(8) 머신가이던스 및 머신컨트롤을 활용하여 토공 작업을 수행할 때, 장비 검증을 위해 굴삭기 버켓의 끝점을 기준으로 허용오차는 설계도면과 ±50mm 이내로 유지하여야 한다.
3.7 안전관리
(1) 시공 중 변형 또는 붕괴, 지하수 유출 등 이상 현상이 발생한 경우, 즉시 공사감독자에게 보고하고 조치가 완료된 후에 시공을 재개하여야 한다.
(2) 토공사 자동화 시공에 대한 안전계획을 수립하고 안전관리 교육을 실시하여야 한다.
(3) 수급인은 공사감독자의 요구 시 안전관리 모니터링과 대응책에 대한 지침을 공사감독자에게 제출한다.
(4) 수급인은 토공 자동화 시공에 사용하는 기계 및 장비에 대한 사람의 접근, 기계 및 장비 간 간섭, 고장 및 사고 등을 센서, CCTV 등을 통해 실시간으로 모니터링하여야 한다.
(5) 수급인은 예기치 못한 상황이 발생할 경우 즉시 작동을 중지하고 긴급 대응할 수 있도록 안전관리 대응 방안을 마련하여야 한다.
(6) 수급인은 통신 단절에 대비하여, 머신가이던스 및 머신컨트롤 등 건설 자동화 기술을 원활히 운영할 수 있도록 조종 컨트롤러 등 대안을 마련해야 한다.
(7) 수급인은 공사감독자의 요구 시 안전관리 점검 결과를 공사감독자에 제출하여야 한다.
부 록
1. 토공 자동화 시공 절차
수급인

공사감독자

사전

조사

단계

1. MG/MC 적용 사전조사

● 측위 장애물 등 사전답사

● 측위 장비·방식 선정

● GNSS 보정신호 전달 방식 선정

● MG/MC 방식 선정·조달

준비

단계

2. 시공계획서 작성

● 시공계획서 작성

←

● 설계도면 등의 수집

● 감독자의 체크포인트 및

제안사항 확인

3. 기준점 설치

● 기준점 설치

4. 3D 설계 데이터 작성

● 3D 설계데이터 제작

5. 장비 설치 및 시스템 설정

● 장비 설치, 캘리브레이션

● 3D 설계데이터 탑재

시공

단계

6. 정밀도 관리

● 정밀도 확인

※ 시공내역에 따른 성과품 산출을

실시하는 경우

● 감독자의 체크포인트 및 정밀도 확인 결과 파악

7. 시공

● 시스템 정밀도 확인(시공 전 점검)

● 시공

● 시공결과 확인

● 감독자의 체크포인트 및 제안

사항의 이행 확인, 시공현장

상황파악

성과품

관리

토공 자동화 시공에 따른 시공품질 및 성과품 확인