398

부 록

부록 12. 덧씌우기

시간이 지남에 따라 신설포장은 반복적인 교통하중 및 환경하중에 의해 그 기능이 저

하된다. 따라서 어느 시점을 지나면 포장 표면 및 내부에서 파손이 발생하여 도로 이

용자들에게 불편함을 초래한다. 파손된 도로 포장을 적절하게 보수하고 관리하는 것은

새로운 포장을 건설하는 것만큼 중요하다. 적절한 유지보수 공법을 선정하기 위해서는

도로 포장체의 파손 및 결함에 대한 원인을 정확히 규명하여야 한다. 선정된 유지보수

공법은 포장 파손원인을 근본적으로 해결하고 파손의 재발을 최소화해야 한다. 일반적

으로 유지보수공법 중 덧씌우기 공법이 가장 효과적이고 경제적인 방법으로 알려져 있

다. 본 장에서는 덧씌우기 포장 설계의 기본적 개념을 소개하고, 도로포장 구조 설계에

서 고려하는 덧씌우기 포장 설계 로직을 설명하고자 한다. 기존의 아스팔트 덧씌우기

포장 설계는 주로 경험에 근거하여 수행되었다. 이는 유지보수 시행후 포장의 잔존수

명을 정확히 예측할 수 없으며 파손 진전을 효과적으로 제어할 수 없다. 도로포장 구

조 설계에서 개발될 덧씌우기 포장 설계는 역학적-경험적 (ME) 설계 이론을 도입하

였다. 이를 통하여 과학적이고 합리적인 덧씌우기 두께 설계를 수행하고, 향후 설계 수

명예측에 신뢰도 향상시킬 수 있다.

12.1 도로포장 구조 설계의 덧씌우기 설계

도로포장 구조 설계의 덧씌우기는 기존 설계와 유사한 부분이 있으나, 세부적으로

역학적인 모형들을 이용하여 공용성을 예측하고 이를 설계에 반영하도록 되어 있다.

현재 아스팔트 포장 덧씌우기는 완료가 되었으며, 시멘트 콘크리트 포장의 덧씌우기는

진행 중에 있다. 이에 대하여 알아보면 다음과 같다.

12.1.1 아스팔트 콘크리트 포장에서의 아스팔트 덧씌우기 설계

덧씌우기 포장 설계에 있어 설계 시점에 따라 두 가지로 나타낼 수 있는데, 첫번째

로는 <그림 12.1>의 좌측 그림과 같이 공용중인 시점에서의 기존 포장의 덧씌우기 설

계를 하는 경우와 두번째로 <그림 12.1>의 우측 그림과 같이 단계 건설을 위한 신설

399

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

포장 설계시 덧씌우기 설계를 하는 경우로 나타낼 수 있다. 일반적인 설계는 전자에

대한 설계 과정을 보여주었다. 단계 설계개념을 적용한 경우는 많지 않았다. 실제 신

설 포장 설계시 예산제약에 따른 단계 건설을 취할 경우, 덧씌우기 포장 설계를 고려

할 수 있도록 반영해야 한다. 여기서는 두 가지 아스팔트 덧씌우기 설계에 대하여 알

아보았다.

<그림 12.1> 기존 포장의 덧씌우기 설계 시점(좌) 및

단계건설에 필요한 덧씌우기 설계 시점(우)

기존 아스팔트 콘크리트 포장위에 아스팔트 덧씌우기 포장을 위한 설계 절차는 총 7

단계로 <그림 12.2>과 같이 구성되어 있다.

1단계 아스팔트 덧씌우기 설계에 필요한 정보 수집

2단계 기존포장의 상태 평가 수행

3단계 아스팔트 덧씌우기 시범단면 선정

4단계 아스팔트 포장체 구조해석 수행

5단계 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장 공용성 예측

6단계 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 설계 평가 및 수정

7단계 최종 아스팔트 덧씌우기 설계 선정

<그림 12.2> 아스팔트 포장 상부 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장설계 절차

(1) 1 단계 : 아스팔트 덧씌우기 설계에 필요한 정보 수집

400

부 록

기존 공용중인 도로포장의 형식에 상관없이 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장을 수

행하기 위해서는 다음과 같은 기본 정보가 필요하다.

 일반정보

- 공사이름 및 설명

- 설계 수명

- 기존 포장의 준공일

- 덧씌우기 포장 시공일

- 교통 개방 날짜

- 유지보수 이력

 위치 및 공사구간 정보

- 공사 위치 및 구간별 정보

- 도로등급

 분석에 필요한 정보

- 초기 평탄성

- 설계 공용성 기준 (피로균열, 소성변형, IRI)

 교통량

- 차종별 축별 축하중 분포 (신설 포장과 동일)

 환경인자

- 온도, 함수량 분포 (신설 포장과 동일)

 배수 특성

- 포장의 횡단경사

- 배수로의 길이

 포장 구조 및 재료 물성

- 포장층의 개수, 재료종류, 및 두께

401

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

- 포장층간 상태

(2) 2 단계 : 기존포장의 상태 평가 수행

덧씌우기 포장 설계시 가장 중요한 영향을 미치는 인자는 기존 포장 구조의 상태이

다. 아스팔트 덧씌우기 설계시에는 공용중인 아스팔트 포장체의 구조적/기능적 상태를

정확히 평가해야 한다. 공용중인 기존 포장의 기능적 상태는 포장층별 영구변형량과

피로균열량을 측정하여 평가한다.

구조적 상태 평가를 위해서는 공용중인 기존 포장층의 탄성계수를 예측하고 초기조

건(현재 영구변형량 등)을 정량화 하여야 한다. 구조적 상태 평가를 위하여 비파괴 시

험을 수행하고 포장체 표면의 처짐값을 측정한다. 기존 포장 상태 정량화를 위한 방법

은 <표 12.1>에 설계수준별로 요약되어 있다.

기존 포장재료의 탄성계수 추정을 위하여 일반적으로 FWD 장비가 가장 널리 사용되

고 있다<그림 12.3>. 다음과 같은 절차를 통하여 포장체의 구조적 상태 평가 척도인

포장층의 탄성계수를 계산한다.

① 포장체 표면의 처짐값 측정 : 충격하중을 재하하여 센서위치별 처짐값 측정

② 포장체 각층 두께 조사: 시험구간에서 코어채취를 통한 포장층 두께 조사

③ 초기 탄성계수 값과 포아송(Poisson's) 비 결정: 역산 프로그램에서 최초 처짐

량을 계산하기 위해 이용될 초기값 결정

④ 탄성계수 범위의 조정 : 역산 프로그램에서 비합리적인 탄성계수 값이 선택되거

나 계산되는 것을 방지하기 위해서 포장재료별 탄성계수의 최대/최소값의 범위

결정

⑤ 처짐량 계산 : 다층탄성 구조해석프로그램을 이용하여 처짐량 계산

⑥ 오차분석 : 측정된 처짐량과 계산된 처짐량의 비교를 통한 오차 분석

⑦ 새로운 탄성계수 결정 : ⑥의 과정에서 계산된 오차가 허용오차범위를 벗어날

경우 각 층의 새로운 탄성계수 결정

⑧ 포장층 최종 탄성계수 결정: 계산오차가 허용오차 범위안에 수렴할 경우

402

부 록

포장재료 입력변수 설계수준

1 2

아스팔트 재료

파손 탄성계수 비파괴시험법 비파괴시험법

탄성계수 아스팔트 혼합물

동탄성계수값 (현장코어)

아스팔트 혼합물

동탄성계수값 (현장코어)

피로 균열률 노면 조사를 통한

피로균열률

노면 조사를 통한

피로균열률

초기

영구변형량 현장 실측 소성변형량 사용자 정의

보조기층

탄성계수 비파괴시험법 비파괴시험법

초기 영구

변형량 현장 실측 영구변형량 사용자 정의

노상층

탄성계수 비파괴시험법 비파괴시험법

초기

영구변형량 현장 실측 영구변형량 사용자 정의

<표 12.1> 기존 포장체의 상태 평가 기법 요약

<그림 12.3> 포장 처짐량 측정

403

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

<그림 12.4> 포장층 탄성계수 역산 절차

<그림 12.4>은 FWD 처짐값을 이용한 포장체의 탄성계수 역산절차 흐름도이다. 아스

팔트, 보조기층, 노상층의 탄성계수는 다음과 같이 산정한다.

(a) 아스팔트층

신설포장 설계에서의 아스팔트 재료의 물성정량화를 위하여 동탄성계수값이 사용된

다. 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장설계에서도 신설포장과 같이 기존포장의 아스팔

트 동탄성계수값을 사용한다. 기존 포장의 파손 정도에 따라 동탄성계수 마스터 곡선

은 다음과 같이 보정하게 된다.

 

    

  

    × log 

   <식 12.1>

여기서,  

 = 파손 동탄성계수

 = 회귀식 계수

  = 건전한 상태 아스팔트 혼합물의 동탄성계수

  = 피로파손율

404

부 록

설계 수준 1은 건전한 상태 아스팔트 혼합물의 동탄성계수 마스터 곡선을 완성하기

위해서 현장에서 코어를 채취한다. 아스팔트 혼합물의 파손정도와 파손시 탄성계수 마

스터 곡선을 완성하기 위해 비파괴 시험을 이용하여 아스팔트 혼합물의 탄성계수를 역

산한다. 설계 수준 2는 비파괴 시험을 이용하여 아스팔트 혼합물의 탄성계수를 역산한

다.

(b) 보조기층 및 노상층

보조기층과 노상층의 상태를 평가하기 위해서는 비파괴 시험을 수행해야 한다. 비파

괴 시험 결과를 이용하여 보조기층과 노상층의 탄성계수를 역산한다. 역산된 탄성계수

값은 일반적으로 실내 시험값보다 높기 때문에 보정이 필요하다. <표 12.2>는 평균 역

산 탄성계수와 실내시험을 통해 얻은 탄성계수와의 비를 나타낸 표이다.

(3) 3 단계 : 아스팔트 덧씌우기 시범 단면 선정

기존 포장의 상태, 향후 예측 교통량, 덧씌우기 전 유지보수를 고려하여 설계자는

시범 덧씌우기 포장 재료 및 단면을 선정한다. 덧씌우기 포장에 사용될 아스팔트 재료

의 물성 산정한다. <그림 10.5>는 아스팔트 덧씌우기 설계 시범 단면의 예를 나타내고

있다.

(4) 4 단계 : 아스팔트 포장체 구조해석 수행

기존 포장의 상태 평가를 통해 계산된 각 포장층의 탄성계수와 아스팔트 덧씌우기

두께 및 재료 물성을 이용하여 구조해석을 수행한다. 구조해석을 통하여 포장체 내부

의 주요지점에서의 변형률값을 산정한다. 원칙적으로 아스팔트 덧씌우기 포장에서 사

용되는 구조해석 기법은 신설포장과 동일하다. <그림 12.6>는 아스팔트 덧씌우기 포장

의 일반적 단면과 구조해석을 통해 결정되어야 하는 변형률을 나타내고 있다.

405

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

포장층 종류 평균 ER/MR 비

보조기층 0.62

노상층 0.35~0.75

<표 12.2> 평균 역산 탄성계수 (ER)와 실내시험 탄성계수 (MR)와의 비

아스팔트 덧씌우기 1 아스팔트 덧씌우기 1 아스팔트 덧씌우기 1

기존 포장체 아스팔트 덧씌우기 2 아스팔트 덧씌우기 2

기존 포장체 보조기층/CTB

기존 포장체

예시 1 예시 2 예시 3

<그림 12.5> 아스팔트 덧씌우기 설계 단면의 예

<그림 12.6> 아스팔트 덧씌우기 포장 구조해석

406

부 록

 

<그림 12.7> 아스팔트 덧씌우기 포장에서 피로균열 예측 흐름도

(5) 5 단계 : 아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 예측

아스팔트 덧씌우기 포장 설계에서는 피로균열과 영구변형을 고려하여 포장체의 공용

성을 예측한다. 4단계에서 구조해석을 통해 계산된 아스팔트 덧씌우기층 하부의 인장

변형률과 포장각층 중앙부의 압축변형률은 피로수명와 영구변형량 계산에 각각 사용된

다. 아스팔트 덧씌우기층 하부의 피로수명과 영구변형량 및 보조기층과 노상층의 영구

변형량은 본서에서 제시한 모형을 이용하여 계산한다.

(6) 6 단계 : 아스팔트 덧씌우기 설계 평가 및 수정

아스팔트 덧씌우기 포장의 공용성 평가는 정해진 설계기간동안 예측 파손량과 사용

407

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

자가 제시한 설계 공용성 기준과의 비교를 통해 이루어진다. 예를 들어, 설계기간동안

예측된 파손량이 주어진 기준을 초과할 경우, 설계자는 반드시 덧씌우기 포장층 두께

및 재료를 수정하여 정해진 기준을 만족하여야 한다.

<그림 12.7>은 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장의 피로균열 예측 흐름도를 나타내

고 있다. 총파손비가 1보다 클 경우에는 공용기간중에 피로균열로 도로가 파괴될 확률

이 높다. 따라서 덧씌우기 포장두께를 증가시키거나 또는 다른 아스팔트 재료를 이용

하여 흐름도의 절차에 따라 피로수명을 계산하여 총파손비가 1보다 작게 하여야 한다.

<그림 12.8>은 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장의 영구변형 예측 흐름도를 나타내

고 있다. 총 영구변형량이 소성변형 기준보다 클 경우에는 공용기간중에 영구변형으로

도로가 파괴될 확률이 높다. 따라서 피로균열과 동일하게 흐름도의 절차에 따라 영구변

형을 계산하여 기준치보다 작게 하여야 한다. 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장 설계

를 완료하기 위하여는 피로균열과 영구변형에 대한 기준을 동시에 만족시켜야 한다.

본 절차를 통해 기준을 만족시킨 후보단면들은 지침서 11장에 제시한 경제성 분석을

수행하여 생애주기 비용을 산정한다.

408

부 록

<그림 12.8> 아스팔트 콘크리트 덧씌우기 포장 설계에서 영구변형

예측 흐름도

(7) 7 단계 : 최종 아스팔트 덧씌우기 설계 선정

공용성 평가 결과와 경제성 분석 결과를 근거로 하여 최종 아스팔트 덧씌우기 설계

를 선정하게 된다.

409

부록 12. 덧씌우기

도로포장 구조 설계 요령

<그림 12.9> 덧씌우기 설계 포함된 신설 포장 설계 흐름도