123

제 7 장 산악지 도로 교량

7.1 일반사항

산악지 도로 교량을 계획할 때에는 다음을 중점적으로 고려해야 한다.

산악지 도로 교량은 주변 지형지질 조건과 토석류 및 유송잡물 등을 고려

하여 수해 등에 안전한 시설물이 되도록 계획한다.

산악지 교량은 주변지형, 터널의 위치, 시공성, 경제성, 유지관리, 자연조

건(토석류, 유송잡물, 적설, 눈사태 등), 공사용 도로 등의 현장조건을 종

합적으로 판단하여 산악지 교량 설계를 수행한다.

지형․지질적으로 단층대 등 위험요소가 있는 지역을 피하여 계획한다.

<그림 7.1.1> 산악지 도로 교량 계획시 위험요소 지역을 피해야할 경우

 

124

산악지 도로 교량 계획 및 설계의 일반적인 흐름은 <그림 7.1.2>와 같다.

<그림 7.1.2> 산악지 도로 교량 계획 및 설계흐름

 

125

산악지 도로 교량의 계획 및 설계시, <표 7.1.1>의 계획조건을 고려한다. 산

악지 교량 계획시에는 계곡부의 토석류 및 유송잡물, 눈사태 상황과 환경을

최소화한 공사용 진입도로의 계획 수립과 공사시 자재운송 차량의 진출입 가

능여부를 검토한다.

<표 7.1.1> 산악지 도로 교량 계획 조건

구 분 교량계획조건

도로조건

∙도로규격

∙평면선형 - 자연훼손을 최소화

∙종단선형 - 현지지형을 이용한 산악지 교량계획

∙횡단면의 구성 - 산악지 급경사 영향 (폭원구성 건축한계 횡단구배)

∙교량의 설계하중 - 산악지 교량설계시 적설, 유송잡물, 토석류 적용

∙계획교통량(대형차 교통량)

자연조건

∙지형, 지질 - 구조물 설치개소의 지형, 지질상황

∙토석류 - 강우시 등의 산악지역 발생상황

∙지진 - 내진조건

∙염해 - 비래염분의 영향 및 동결제어제의 영향

∙하상(河相) - 하천횡단, 하상(河床)구배, 세굴상황 등

∙적설 - 산악적설지역의 적설상황

∙눈사태 - 눈이 녹은 시기 등의 산악지 급경사부 눈사태 발생상황

환경조건

∙소음 - 환경영향평가법 등에 따라 영향 예측

∙진동 - 환경영향평가법 등에 따라 영향 예측

∙대기오염 - 환경영향평가법 등에 따라 영향 예측

∙수질오염 - 환경영향평가법 등에 따라 영향 예측

관계기관협의

관계기관이란 하천교는 하천관리자, 도로는 도로관리자, 선로는 철도관리

자를 말하며 기타 전신전화, 수도, 전력, 가스 등을 말한다. 산악지 도로

교량은 산림청과도 협의한다.

 

126

7.2 설계하중

7.2.1 하중의 종류

산악지 도로 교량 설계에 고려해야 할 하중은 교량을 구성하고 있는 각 부재

에 응력이나 변형을 발생하게 하는 모든 외력과 내력으로, 시공중에 작용하는

하중과 완공 후에 작용하는 모든 하중을 포함한다.

설계하중은 <표 7.2.1>과 같이「도로교설계기준」규정에 의하며, 산악지 교

량설계에 중요한 유송잡물 및 토석류 하중, 적설하중 등을 고려한다.

<표 7.2.1> 설계 하중 규정

하중의 종류 해당 절 하중의 종류 해당절

주하중(P) 12. 지진의 영향(E) 2.1.13

1. 고정하중(D) 2.1.2 주하중에 상당하는 특수하중(PP)

2. 활하중(L) 2.1.3 13. 설 하중(SW) 2.1.14

3. 충격(I) 2.1.4 14. 지반변동의 영향(GD) 2.1.15

4. 프리스트레스(PS) 2.1.6 15. 지점이동의 영향(SD) 2.1.15

5. 콘크리트 크리프의 영향(CR) 2.1.7 16. 파압(WP) 2.1.16

6. 콘크리트 건조수축의 영향(SH) 2.1.7 17. 원심하중(CF) 2.1.17

7. 토압(H) 2.1.8 특수하중(PA)

8. 수압(F) 2.1.9 18. 제동하중(BK) 2.1.17

9. 부력 또는 양압력(B) 2.1.10 19. 가설시하중(ER) 2.1.18

부하중(S) 20. 충돌하중(CO) 2.1.19

10. 풍하중(W) 2.1.11 21. 기타

11. 온도변화의 영향(T) 2.1.12

(자료 : 도로교설계기준)

 

127

7.2.2 하중의 설명

이 매뉴얼에 없는 하중의 설명은 「도로교설계기준」에 따른다. 특히 산악지

도로 교량은 지형적 특성을 고려하여 유송잡물 하중과 설하중에 대하여 추가

적으로 고려한다.

수압

산악지 도로 교량은 다리밑 공간에 유송잡물의 퇴적으로 수심의 높이가

증가되어 예상치 못한 월류가 발생하여 피해가 발생된다. 따라서, 유송잡

물을 고려한 월류에 의한 상부구조의 안정성을 검토한다.

상부와 하부구조가 분리인 경우

∙ 상부와 하부가 받침으로 연결되었거나 분리된 교량은 상부공에 수압을

고려한 설계를 하며 상부구조가 유수압에 의해 안전하도록 설계한다.

∙ 산악지 계곡부와 사각이 있는 산악지 교량은 교축과 교축 직각방향의

유수압에 대해서도 고려한다.

상부와 하부구조가 일체인 경우

∙ 상부와 하부가 일체인 라멘식 산악지 교량은 월류에 의한 유수압을 고

려하지 않아도 된다.

적설하중

산악지 도로 교량의 적설하중은 「건축구조 설계기준」을 적용하며, 지상

적설 하중의 기본 값은 재현기간 100년에 대한 수직 최대 적설 깊이를 기

준으로 사용한다.

 

128

지상 적설하중의 산정

∙ 산악지 도로 교량의 지상 적설하중은 <표 7.2.2>를 적용하며, 이때, 지

역적 기후와 지형에 따라 국부적인 변화를 초래할 수 있다는 점을 고려

한다. 같은 지역이라도 고지대나 산간지방 같은 특정한 지형조건은 <표

7.2.2>를 사용할 수 없다.

∙ 특정지역에 대한 지상 적설하중은 실제의 조사 연구에 의한 최대 적설

깊이 및 눈의 평균 중량 등을 고려하여 산정한다.

∙ 최소 지상 적설하중은 0.5 kN/㎡ 로 한다.

지상 적설하중의 기본값

∙ 산악지 도로 교량에 대한 지역별 100년 재현주기 지상 적설하중(  )은

<표 7.2.2>에 의한다.

<표 7.2.2> 지상 적설하중 (  )

지 역 지상 적설하중 (kN/㎡)

서울, 수원, 춘천, 청주, 대전 추풍령, 포항, 군산, 대구,

전주, 울산, 광주, 부산, 충무, 목포, 여수, 제주, 서귀포,

진주, 울진, 이천

0.5

인천 0.8

속초 20

강릉 30

울릉도, 대관령 70

(자료 : 건축구조설계기준)

 

129

유송잡물 하중

유송잡물은 교량에 도달하였을 때 충격하중으로 작용하며, 교각에 정체되

어 쌓이게 되면, 유수압의 증가와 통수단면의 축소로 인하여 유속이 증가

하고 세굴심이 증가하게 된다.

유송잡물의 충격력을 검토하기 위하여 해당유역의 부유목 등 유송잡물 발

생 예상지역의 수목 종류, 크기 등을 조사한다.

유수압의 고려

유송잡물의 집적에 의해 발생되는 유수압의 증가를 고려하여 유송잡물의

집적에 대한 한계치를 <그림 7.2.1>과 같이 유송잡물이 집적된다고 가정하

여 유수압을 산출한다.

∙ 유송잡물이 집적되는 깊이 : 홍수위의 1/2, 최대 3m

∙ 유송잡물의 폭 : 교각이 담당하는 경간의 1/2, 최대 14m

∙ 식(7-1)을 이용하여 유송잡물의 단면에 적용시킴에 있어 항력계수  는

1.4로 환산하여 작용하도록 제시하고 있다.

   ×   (식 7-1)

여기서, P : 충돌력(kN),

W : 유송잡물의 중량 [kN]

v : 표면유속 (m/s)

유송잡물로 인한 세굴심의 증가 고려

∙ 유송잡물이 교량 개도부를 막거나 교각에 걸리면, 통수단면적이 줄어들

고 교각 폭을 증가시켜 유속이 증가하여 국부세굴이 증가한다.

∙ 국립방재연구소에서 수행한 수리모형실험 결과에서는 유송잡물이 없는

경우에 비하여 유송잡물이 집적된 경우가 약 40% 정도 국부세굴심이

증가하였다. 따라서, 유송잡물의 집적이 우려되는 지점에 세굴 보호공

을 설치하지 않은 교량은 예측된 세굴심에 가중치를 주어야한다.

 

130

유송잡물의 폭

유수압의

작용점 H/3

수면

유송잡물

교각

하상

유수압

깊이(H)

<그림 7.2.1> 유송잡물의 집적되는 단면형상과 유수압의 작용 모형

경간장의 확보

∙ 유송잡물이 교량에 집적되어 하천의 통수능이 상실될 경우, 교량이 댐

과 같은 역할을 하게 되어 수압을 이기지 못하고 파괴된다. 이때 상당

한 양의 급류가 하류로 흘러 하류부에 피해를 발생 시킬 수 있다.

∙ 산지 하천을 횡단하는 교량의 경간장은 「하천설계기준」의 규정을 적

용하며, 설치 폭이 20~30m인 경우 가급적 단경간으로 교량을 설치한

다. 또한, 유송잡물에 의한 교량 피해를 최소화하기 위하여 유송잡물이

교각에 직접 되지 않도록 <그림 7.2.2>와 같이 최소 경간장 14m 이상

을 확보하며, 산간 협곡 또는 지형의 상황 등에 의해 치수상 지장이 없

는 경우는 축소 가능하다.

∙ 교대와 교각사이와 교각의 평면 배치가 유수흐름과 직각인 하천 횡단면

에서 <그림 7.2.3>(b)와 같이 동일한 경우가 아닌 경우는 최소 경간장

규정을 지키지 않아도 좋다.

 

131

최소 경간길이 최소 경간길이 최소 경간길이

계획홍수위

교 대 교 각 교 각 교 대

적용 제외 적용 적용 제외

<그림 7.2.2> 일반 교량의 경간 길이

경간길이

경간길이

경간길이

흐름방향과

직각방향의

투영면

하 천

흐름방향

(a) 최소 경간길이 규정 적용

흐 름 방 향

하 천

투 영 면

경 간 길 이

흐 름 방 향 과

경간길이 직각방향의

경 간 길 이

(b) 최소 경간길이 규정 제외

<그림 7.2.3> 사교의 경간 길이

 

132

7.3 산악지 도로 교량의 기본계획

7.3.1 산악지 도로 교량의 계획일반

교량 위치

교량의 위치는 교량의 구조, 경제성, 시공성, 유지관리 등을 고려하여 교

량의 형상과 구조가 복잡하지 않도록 선정한다.

교량의 형상은 구조특성을 고려하여 가능한 단순한 평면 및 종단형상으로

한다.

교량의 재가설은 현재의 도로 교통의 확보 및 가설범위 등을 고려하여 교

량의 설치 위치를 결정한다.

산악지 도로 교량 계획시 유의해야 할 사항은 다음과 같다.

∙ 주경간의 교량형식 선정에 있어서 계곡부의 토석류 및 눈사태의 상황을

충분히 고려한다.

∙ 접속교 비교 설계는 공용 후, 유지관리면을 고려하여 긴 노면이 생기지

않도록 토공부를 포함하여 교량길이를 검토한다.

∙ 부재의 반입은 반입로의 폭원, 최소 곡선반경, 운송차량의 총중량 등의

과제이므로 현지조사를 실시하여 부재 길이나 중량 등에 대해 충분히

검토한다.

∙ 경사면의 하부공 위치, 형식은 반입로를 포함하여 시공성을 충분히 고

려한다.

교량 길이

교량길이는 주변지형, 자연조건(토석류, 유송잡물, 적설, 눈사태 등) 하천

폭원, 지반조건 등을 고려한 범위에서 가능한 한 짧게 한다.

교량길이의 결정은 다음과 같은 사항에 유의한다.

∙ 교량길이에 대한 폭원이 넓은 사교는 경사각을 크게 하여 교량길이를

길게 하는 편이 전체적으로 유리하다.

 

133

∙ 가교지점이 연약지반으로 지반을 쌓기부로 하는 경우나 보강공법의 고

성토의 경우는 교량길이를 길게 하는 편이 전체적으로 유리하다.

∙ 산악지에서 깊은 골짜기에 가교하는 경우, 교대위치에 따라 구체높이가

높아져 시공이 어려워지고 비경제적이기도 하다. 이 경우는 구체 높이

를 낮게 하여 교량길이를 길게 하는 것이 전체적으로 유리하다.

∙ 하천계획이 있는 곳은 각각의 법선을 토대로 교량길이를 정한다.

계곡부의 비탈면 붕괴 및 낙석, 토석류 등으로 인한 도로 횡단배수시설의

피해가 발생한 지역은 계곡부 유실 흔적을 조사하여 교량으로 계획한다.

교량 길이는 <그림 7.3.1>과 같이 자연 형성된 계곡의 폭을 교량의 길이로

하는 것이 바람직하다.

<그림 7.3.1> 한계령 배수시설 피해현황

근접시공

기존 구조물에 근접하여 교량을 계획하는 경우, 기존 구조물의 영향을 검

토하고, 기존 구조물의 형식을 고려하여 기초의 지지층 선정, 기초공 등을

계획한다.

 

134

조사

조사는 합리적이고 경제적인 계획, 설계, 시공을 실시하기 위해 필요한 조

건을 명확하게 하고, 가교지점, 구조물의 규모 및 중요성 등을 고려하여

실시한다.

산악지 도로 교량에서 기초공이 깊은 기초인 경우는 다음과 같은 조사를

실시한다.

∙ 깊은 기초가 2개소 이상인 교대, 교각은 기초 네 모서리에 보링 한다.

∙ 라멘교대는 각 깊은 기초의 위치에서 보링을 실시한다.

∙ 지반조사에 의해 N값, 구멍내 수평재하시험 등의 원위치시험 및 암반층

의 확인은 1개로하며, 그 외의 지반조사는 암반선의 위치를 확인한다.

7.3.2 산악지 도로의 교량길이

산악지의 도로 교량길이 결정은 지형에 따라 세가지 형태로 분류한다.

A 형태 : 앞뒤가 터널인 경우

∙ 전후가 터널인 경우, 상부공의 가설시 부재반입은 어느 쪽이든 한쪽에

서 이루어지므로 가설상의 최소공간은 8m 정도가 필요하다.

∙ 교대위치는 경사면 기초의 여유 폭을 확보하고, 굴착위치, 터널 등을 고

려하여 흉벽 전면까지의 거리를 최저 8m 이상을 확보한 상태에서 교량

길이를 결정한다.

B 형태 : 계곡부가 주경간이고 앞뒤가 접속구간인 경우

∙ 계곡부가 주경간이고 앞뒤가 접속경간인 경우, 공사비에 영향을 미치는

주경간의 형식과 접속경간의 경제성을 비교하여 교량길이를 결정한다.

C 형태 : 한쪽 교대위치가 자동으로 결정되는 경우

∙ 한쪽 교대위치가 자동으로 결정되는 경우, 주경간의 형식을 가능한 대

칭구조로 하며 접속경간을 비교하여 교량길이를 결정한다.

 

135

8.0m이상 교 장 8.0m이상

5m이상 3m이상

8 m 이 상

부 재 장 1 2m

화 물 을

들 어 올 리 는

위 치

최소의 가설공간

(a) A 형태

비교범위 비교범위

(b) B 형태

비교범위

(c) C 형태

<그림 7.3.2> 산악지 도로 교량 길이

 

136

7.3.3 폭설지역의 다리 밑 공간

폭설지역의 I 형 거더는 적설하중이 거더에 가해지는 것과 눈사태로 인한 충

격압으로 눈피해가 우려되므로 적설높이를 고려하여 다리 밑 공간을 확보한

다. 다리 밑 공간의 설정은 입지조건에 따라 달라지므로 쉽게 결정할 수 없

지만, 지형지질 및 현지 여건을 고려하여 설계 적설깊이 이상을 확보하여 결

정한다.

<그림 7.3.3> 폭설지역의 다리 밑 공간

 

137

7.4 기타

7.4.1 제빙염 살포의 영향을 받는 교량대책

상부구조

적용범위

∙ 폭설이 많은 지역에서 제빙염 살포의 영향을 받는 범위는 교량의 연석,

강성방호책, 산지에 근접한 교량, 병렬교, 교차도로에 제빙염가 살포된

교량본체에 적용된다.

∙ 교량본체에 대한 대책은 <그림 7.4.1>과 같이 산지에 근접한 교량 및

고저차가 있는 병렬교와 <그림 7.4.2>와 같은 교차도로에 제빙염을 살

포한 도로 교량 노면과 교차도로 노면까지의 높이가 10m 이하의 교량에

적용한다.

산 지

s

h

d f

산지접근부 고저차가 있는 병렬교

s 5m, 또는 h 2m d 3m, 또는 2m f 10m

s,h : 동결억제제를 포함한 눈이 산지에 적설하여 교량부재에 접촉한다고 예상되는 범위

d : 인접교량의 제설작업이 인접교량에 영향을 준다고 예상되는 범위

f : 하측교량의 제설이 날려서 상측의 인접교량에 영향을 준다고 예상되는 범위

<그림 7.4.1> 제빙염 살포의 영향 범위

 

138

d

f

d : 교차도로와 교각의 거리 d 3m

f : 교차도로면에서 교량노면 까지의 높이 f 10m

<그림 7.4.2> 제빙염 살포의 영향을 받는 교량의 교각

강교

∙ 강교의 대책은 일반강재를 도장하는 대책을 마련하고 무도장 내후성 강

재를 사용하지 않는다. 단, 노면배수의 누수에 의한 안정녹의 유출을

방지하기 위해 배수구와 배수관과의 연결부를 실링하여 유수흐름의 처

리를 확실히 하는 경우에는 무도장 내후성 강재를 사용해도 된다.

∙ 산악지에 인접한 교량, 병렬교량, 교차로에 위치한 강교량의 제빙염 대

책은 강재의 종류에 적합한 방식방법을 결정한다.

콘크리트교

∙ 산악지의 콘크리트 교량은 주변의 기존 상부구조의 손상상태를 충분히

파악하여 보수에 대한 적절한 대책구분을 정하고 상판 콘크리트 철근의

필요 최소 피복 두께를 확보한다.

하부구조

제빙염 살포에 의한 영향을 받는 범위는 교축직각방향의 산지 또는 쌓기

비탈면에 인접한 교대, 교각과 교차로에 동결억제제가 살포된 교량의 교

대, 교각에 적용한다.

 

139

7.4.2 교량 세굴 대책

교량 세굴의 설계는 「하천설계기준」을 따른다. 세굴해석을 위한 매개변수

와 적용모델은 충분한 현장조사를 통해 수리, 수문학적 특성뿐만 아니라 지반

특성 등을 고려하여 수리․수문, 토질 및 기초, 구조 분야의 전문가 자문을 통

하여 합리적으로 평가한 후 결정한다.

기초의 세굴 방지는 토사 또는 암반 위에 놓일 기초는 최대 세굴 예상깊이보

다 깊게 근입 시키거나 적절한 세굴방지 대책을 수립한다. 다만, 파쇄나 절리

가 없는 견고한 암반에 기초를 설치하는 경우 굴착여부에 무근콘크리트나 세

굴방지석을 매몰함으로써 세굴의 영향이 없다고 판단될 때는 예외로 한다.

세굴보호공

교량 주변에서 발생하는 세굴로 인해 기초의 일부 또는 전부가 흐름에 노

출되어 교량의 안전을 해칠 우려가 있는 경우에는 교각 및 교대 주변에 세

굴방지공이 필요하다.

세굴 보호공은 「하천설계기준」과 「도로교설계기준」에 준하여 설계 및

시공하며, 각 공법의 재료와 특성이 상이하기 때문에 세부적인 사항은 각

공법의 설계기준과 시방에 따른다.