제1장 하천수로터널

1.1 설계 요령

1.1.1 일반사항

가. 정의

1) 하천수로터널

물이 흐르게 하기 위한 목적으로 건설되는 터널 형식의 하천시설을 말한다.

나. 적용 범위

본 장은 수로터널의 설계에 적용하며, 일반터널의 설계와 공통되는 사항은 “터널설계기준(KDS 27 00 00)(2018, 국토교통부)” 및 기타 관련 설계기준의 규정에 따른다.

다. 적용 기준

1) 하천설계기준(2018, 국토교통부)

2) 댐설계기준(KDS 54 20 10)(2019, 환경부)

3) 터널설계기준(KDS 27 00 00)(2018, 국토교통부)

4) 상수도설계기준(KDS 57 00 00)(2019, 환경부)

5) 농업생산기반시설 설계기준(KDS 67 10 40)(2018, 농림축산식품부)

6) 터널공사 표준시방서(KCS 27 00 00)(2018, 국토교통부)

7) 농업생산기반시설 표준시방서(KCS 67 20 50)(2018, 농림축산식품부)

라. 참고문헌

1) 하천설계기준해설(2019, 한국수자원학회, 한국하천협회)

2) 하수도 공사 시공관리 요령(2006. 한국상하수도협회)

3) 하수도 관거의 계측과 설계기준(2003. 기술경영사)

4) 상․하수도공학(2014. 성안당)

5) K-water 하수도 공사 설계지침(2012. 한국수자원공사)

마. 용어의 정의

1) 자유수면터널 : 계획유량이 자유수면을 가지고 흘러 내수압이 작용하지 않는 터널을 말하며, 무압터널이라고 함

2) 압력터널 : 계획유량이 만류되어 내수압이 작용하는 터널이라고 함

3) 터널지보재(support) : 터널공사에 있어서 굴착 후 라이닝시까지 지반압 등의 하중을 지지하여, 굴착단면을 안전하게 유지하기 위한 가설의 공작물

4) 숏크리트(shotcrete) : 시멘트, 골재, 물, 급결재 등의 재료를 압축공기에 의해 원지반에 고속분사하 여 거푸집 없이 시공하는 콘크리트

5) 록볼트(rock bolt) : 암반굴착 후 이완되어 있는 암반층과 심부의 암반층을 볼트로 연결하여 지반의 지내력을 증가시키는 공법에 이용되는 볼트

6) 라이닝(lining) : 터널내부 단면과 원지반 혹은 터널내부 단면과 지보재 사이를 무근콘크리트, 철근 콘크리트, 숏크리트 및 철관 등으로 시공하는 것

7) 그라우팅(grouting) : 라이닝에 대하여 지반압을 균등히 분포시키기 위하여 라이닝 뒷면과 원지반 사이의 공극을 모르타르 등을 사용하여 채우는 것

8) 수격압(water hammer) : 관로(管路) 안의 물의 운동상태를 급격히 변화시킴으로써 일어나는 수격 작용으로 인하여 관로에 발생한 상승압력

9) 공동현상(cavitation) : 유체 속에서 압력이 낮은 곳이 생기면 물속에 포함되어 있는 기체가 물에서 빠져나와 압력이 낮은 곳에 모이는데, 이로 인해 물이 없는 빈공간이 생기는 현상

 

 

(그림 1.1-1) < 자유수면터널(무압터널) > (그림 1.1-2) < 압력터널 >

 

바. 설계 일반사항

1) 수로터널은 터널 내부로 물이 통과하거나 저장되기 때문에 수리적 특성을 고려한 설계가 필요하다.

2) 수로터널의 설계에서는 주변 환경, 지질조건 등을 정확히 파악한 후에 필요한 기능을 확보하여 안전하고 경제적인 시설이 되도록 한다.

사. 시설물의 구성

1) 종류

가) 하천수로터널은 용도별로 각종 용수공급용, 침수방지용, 홍수조절용 등으로 구분한다.

나) 수리학상으로 자유수면터널과 압력터널로 분류하고 지반공학적으로는 암반터널과 토사터널로 분류한다.

2) 구조

하천수로터널은 유입부와 유출부, 터널 본체로 구성된다.

1.1.2 조사

수로터널 설계시 다음 사항을 조사한다.

① 지역환경 ② 지하매설물 ③ 가수준점 및 가삼각점 위치

④ 시험굴착 장소 ⑤ 기타 공사에 영향을 미칠 수 있는 시설(철도, 도로 등)

1.1.3 계획

가. 계획 절차

하천수로터널은 신설하천으로 상위계획인 ‘하천기본계획’에서 노선, 위치선정, 설계유량 등이 결정되어야 하며, 만약 설계상 수로터널을 신설계획할 경우 하천기본계획을 변경하여 범위내에서 시행될 수 있도록 하여야 한다.

 

홍수저감목표 결정   빈도별 홍수위 분석을 통한 목표분담량 및 저수유량배분 결정       위치・노선 선정   홍수량 전환 가능여부 및 분담 홍수량 규모 검토/ 경제성을 감안한 노선 선정       수로터널 형식 선정   분담홍수 규모, 대상지역의 토지이용현황 및 지형·지질적 특성을 고려한 수로터널의 형식설정       수리특성 분석   계획한 수로규모 및 유・출입부 형식 및 제원으로서 원활한 홍수 소통이 달성되는지를 확인       유입부 시설물 계획   하도 분담홍수의 안정적 유입을 위한 유입부의 형식과 제원의 결정       방류부 시설물계획   신설수로(하천수로터널)의 유량을 방류하기 위한 방류부(또는 합류부)의 형식과 제원의 결정       신설하천 관리계획 수립   계획된 시설물의 지속적인 (설치목표)기능유지와 효율적 유지관리를 위한 관리계획 수립

 

(그림 1.1-3) < 수로터널 계획을 위한 절차 >

나. 홍수 분담량 검토

1) 하천수로터널의 분담홍수 규모는 소요경비와 예상피해 규모를 적절히 조화시킬 수 있도록 다음 사항을 종합적으로 고려하여 결정한다.

가) 유・출입부 지점의 홍수특성

나) 신설수로로의 분담 홍수량의 규모

2) 하천수로터널 분담유량의 규모결정은 하천수로터널 등의 공사비와 이 시설이 없을 경우에 예상되는 피해를 규모별로 비교하여 가장 경제적인 규모를 선택한다.

다. 노선의 선정

1) 하천수로터널 노선의 선정은 가능한 한 지형 및 지질조건이 양호한 지반을 통과하도록 한다. 특히 지질의 경계가 터널노선 부근에 있는 경우에는 주의하여야 한다.

2) 터널상부 흙의 최소두께는 터널의 구조적 안전영역의 범위가 확보되도록 하고, 기존 구조물에 근접하여 터널을 설치할경우에는 굴착단면 직경의 2~5배 정도 이격시켜야 하나, 주변 시설물, 지질 및 지하수 상태에 대한 악영향 등 관련 조건들을 고려하여 안전상 지장이 없도록 충분히 이격시켜야 한다.

3) 선형계획은 수로의 효율성뿐만 아니라 시공성 및 경제성을 감안하여 가능한 최단거리가 되도록 노선을 선정한다.

4) 수리학적으로 곡선부의 곡률반경은 수리학적 소요반경과 기계 굴착시 기계의 회전반경 등을 종합적으로 고려하여 가급적 큰 반경을 적용토록 하되, 적어도 터널직경의 최소 10배 또는 반경 300m 이상으로 하는 것이 좋다.

5) 곡선수로에서 사류가 발생하는 경우에는 수로내의 외측과 내측벽 부근에서 사출되는 고속흐름이 서로 간섭효과를 일으켜 진동을 수반하는 복잡한 수면현상을 발생시켜 라이닝에 손상을 줄 수 있으므로 이를 고려해야 한다.

라. 갱구 위치 선정

1) 수로터널의 유・출입부 위치는 산사태의 우려가 있는 곳은 피하는 것을 원칙으로 하며, 유・출입부 근방은 토피가 얇고 강도가 약한 풍화암을 굴착할 때가 많으므로 지반압이 크게 작용하거나 사면 지층이 유・출입부를 향하는 지반이 되어 있을 경우에는 정밀 분석한 후에 결정해야 한다.

2) 저습지나 계곡에는 용출수가 많고 강우의 영향을 직접 받기 쉽다. 이러한 곳에서는 호우때 물이 집중되어 토사가 흘러 갱구를 메우는 경우가 있고 적설지대에서는 눈사태의 위험도 있으므로 저습지나 계곡에는 유・출입부의 설치를 피하여야 한다.

3) 터널 공사로 인한 유・출입부 부근의 소음이나 진동이 주변의 환경에 악영향을 미치지 않는 곳을 선정한다.

마. 터널의 최소 토피두께

1) 하천수로터널은 굴착시 및 운용시의 안전성 확보를 위해서 최소 토피 이상의 두께가 필요하며, 표 1.1-1 를 표준으로 한다.

< 터널의 최소 토피두께(  ) >

(표 1.1-1)

 

구 분	암반터널	토사터널
모르타르 또는 숏크리트	= 10  ≥ 30m
무근콘크리트(지보재 없음)	= 3  ≥ 6m	= 5  ≥ 10m
무근콘크리트 단면(지보재 있음)	= 2  ≥ 4m	= 3  ≥ 6m
철근콘크리트 단면(지보재 있음)	= 1  ≥ 2m	= 1.5  ≥ 3m
주) 1. : 터널의 굴착단면의 직경 2. 토피의 두께는 터널본체 상부에서 지표까지의 높이

 

 

 

(그림 1.1-4) < 최소 토피두께(  )>

2) 터널의 최소 토피두께는 지질조건, 라이닝의 유무 및 라이닝의 재질에 따라 달라지며, 압력터널에서는 수리·구조적 안전성을 위해서는 내수압의 1/2 수두 이상의 암반피복두계를 유지해야 한다.

바. 터널 경사 및 단면형

1) 터널경사는 터널목적 및 기능에 따라 계획 통수량을 우선하여 결정하되 내공단면과 수압, 수격압(water hammer)과 유속의 상관관계 및 시공성(버럭 등의 운반장비의 운항성, 환기, 지하수 및 굴착용수의 배수조건 등)을 고려하여 결정한다.

2) 터널의 내공단면은 계획 통수량을 기준하여 통수단면적, 내공단면의 거칠기(roughness), 수압, 수격압 및 유속과 연계하여 결정하여야 한다.

3) 무압터널의 수로경사

수리학적·경제성 측면에서 보면 경사를 급하게 하여 단면을 축소키는 것이 경제적으로 유리하겠지만 수두손실과 시공의 곤란을 가져올 수 있으므로 여러종류의 수로경사에 대해 대응 단면을 선정해서 이를 비교·검토하여 적정한 수로경사를 정한다.

4) 압력터널의 수로경사

유속이 동수경사에 관계되므로 수로경사는 임의로 결정할 수 있으며 굴착중의 배수나 사용장비에 따라 결정한다. 다만, 터널내에 부압이 발생하여 라이닝에 악영향을 미치는 것을 방지하기 위하여 수격압을 고려한 최악의 조건에서 동수경사선 아래로 적정한 여유를 갖는 경사로 정한다.

5) 시공성 측면으로는 갱내의 용출수 처리 및 사용기계의 주행조건이 있지만 1/500~1/5,000의 범위이면 특별히 지장이 없다.

6) 수로터널의 단면형상에는 원형, 표준마제형(2r 정마제형), 3r 정마제형 및 포장형(2r, 2.4r) 등이 있다. 원형은 수리상 및 외압에 대한 라이닝의 안정성에서 가장 유리하며, 마제형은 시공면에서 유리하다.

7) 수로터널은 운영시 통상 압력터널이 되며 설계수두가 10m 이상인 경우에는 터널 단면형으로 원형이 적합하고 10m 미만은 표준마제형이 적합하다. 굴착 암반이 양호한 소단면의 경우에는 포장형이 구조적으로 적합하다.

8) 터널의 상류단에는 나팔형(가급적 실험에 의해서 결정하는 것이 좋으며, 실험곡선이 사용될 경우 방류관 단면형상에 관계없이 타원곡선을 사용할 수 있다) 유입부를 설치하여 가급적 유입손실을 작게 할 필요가 있으나(공동현상에 대한 허용 설계부압은 3N/㎤으로 한다), 유입부를 제외한 일반구간에 대해서는 동일 단면형으로 한다. 수로터널 중 댐의 가배수터널의 경우 단면적의 크기는 설계홍수량, 가물막이와 본 댐과의 높이 관계, 암석의 종류 및 시공법 등을 고려하여 결정한다.

사. 최소 시공단면

1) 하천수로터널은 터널의 분담 홍수량을 고려하여 내공단면을 결정한다. 이때 내공단면은 계획된 단면을 기준으로 하여 터널지보재의 총 두께, 현장타설 라이닝의 두께 및 허용오차, 여유공간 등을 충분히 고려하되, 구조적인 안정성과 시공성을 고려해야한다.

2) 하천수로터널의 최소단면은 통과하는 지반의 조건, 통수량, 시공상의 제약 등에 의해 결정되며, 이 중 시공상의 조건에 가장 크게 영향을 받는다.

3) 시공사의 최소단면은 터널의 지질, 길이, 시공법, 사용기계의 종류 및 사용규격에 의해 달라진다. 작은 단면의 경우에는 사용수량 보다 시공상의 제약을 고려하여 결정되나 시공성과 작업성을 고려하여 결정한다.

아. 누수방지시설

1) 단순목적 수로터널의 경우 별도의 누수방지 시설은 불필요하나, 다기능 터널의 경우 설치 목적 및 내구성 유지를 위해서 관로 누수가 없도록 계획한다.

2) 누수방지 관련 세부사항은 ‘터널공사 표준시방서(KCS 27 00 00)(2018, 국토교통부)’및 기타 관련 규정에 따른다.

1.1.4 설계

가. 수리 설계

1) 일반사항

하천수로터널의 수리설계에 있어서는 설계유량 외에 최다빈도유량, 최소유량 및 터널시설에 지장을 미친다고 생각되는 유량 등을 검토해야 한다.

2) 설계유량

자유수면터널의 설계유량은 터널 용도상의 분류에 따라 원칙적으로 계획하되, 배분되는 계획유량의 130% 이상을 통수시킬 수 있는 규모로 한다.

가) 수로터널은 다른 개수로와 비교하여 통수능력 증대가 필요한 경우 대응이 곤란한 점이나, 유하물에 의한 막힘으로 인한 위험성이 증가되는 등의 불리한 점이 있으므로, 계획상 설정되는 유량에 대해 터널단면의 계획에 이용하는 설계유량을 할증할 필요가 있다.

나) 할증율은 터널형식(자유수면터널, 압력터널, 펌프를 병용하는 방식)이나 터널단면에 영향을 주는 쓰레기, 토사 등 소통장해 등의 원인에 따라 개별적으로 다르지만, 일반적으로 자유수면터널인 경우는 계획유량의 130% 이상으로 한다.

다) 압력터널 내의 유량은 단면적보다는 동수경사가 지배적이므로 설계유량은 계획유량과 동일하다고 하는 경우가 많다.

3) 허용유속

가) 하천수로터널에서 허용유속의 최대한도는 터널 벽면의 마모를 방지할 수 있는 범위에서 결정되어야 하며, 터널 벽체의 재질에 따라 다르게 적용해야 한다.

나) 최소허용유속은 토사의 퇴적을 일으키지 않는 속도로부터 구해진다. 일반적으로 실트나 부유토사와 같이 입자가 작은 경우 0.6m/s의 평균유속이 있으면 부유토사의 퇴적을 일으키지 않는다.

다) 최대허용유속은 수로를 형성하는 재료에 의하여 매우 다르고 불명확하므로, 경험이나 그 외의 예로부터 판단한다. 터널 내면의 재질에 의해서 표 1.1-2와 같은 제한치를 두고 있다.

라) 사용빈도가 높지 않은 방류 수로터널 내 유속이 12~15m/s 이상이면 공동현상에 의한 피해가 발생될 수 있으며 20m/s 까지는 수로의 표면을 원활하게 하거나 내구성 재질을 사용함으로써 표면손상을 방지하는 것이 가능하나, 그 이상의 유속일 경우는 공동현상에 대한 대책을 수립하여야 한다.

< 터널의 최대허용유속>

(표 1.1-2)

 

종 류	유속(m/s)	비고
몰탈 콘크리트	3.0	상수도 도수터널
몰탈 라이닝 쉬일드 도장	5.0
강관, 주철관	6.0
라이닝을 하지 않은 경우	1.0~1.5	수력발전용댐 수압터널
콘크리트 라이닝(발전수로)	6.0~9.0
콘크리트 라이닝(가배수터널)	18.0~21.0

 

마) 하천수로터널은 소정의 방류능력을 확보하고, 또 위험한 공동현상이 발생하지 않아야 한다. 공동현상의 안전에 대해서는 가급적 실험에 의해서 확인하는 것이 좋으며, 공동현상 발생을 방지하기 위해서 터널의 변화 단면적을 점변시키고 부압이 발생하기 쉬운 곳에 통기공(공기혼입장치 등)을 설치할 수 있다.

4) 여유고

개수로 흐름의 하천수로터널의 통수단면은 수리상의 안전성을 확보하기 위하여 설계유량에 대응하는 설계수면상에 여유고를 더하여 결정하며, 다음의 두 가지 식으로 계산한 값 중 큰 것으로 정한다.

또는, 

여기서  는 설계유량에 대한 수심(m),  는 터널의 높이(m), 단, (  -  )≥0.30(m)이다.

 는 설계유량의 130% 유량에 대한 수심(m),  는 터널의 높이(m)를 나타낸다.

5) 수격작용

압력터널에서 수격작용으로 인한 수격압은 내압으로 작용하므로 설계시 수격압을 검토하여야 한다.

가) 수격작용은 수로터널이나 연결 도수관로에서 수류의 급작스런 변화에 의해 수압이 변화되어 발생된 압력파가 상·하류로 전파되는 현상으로, 터널이나 관로 자체는 물론 펌프, 터빈, 밸브, 펌프/터빈 등의 시설물을 파손시키거나 진동․소음을 발생시킨다. 압력수로에서 수격작용으로 인한 수격압은 내압으로 작용한다. 이때, 수격압에 의한 압력상승이 최대가 되는 것은 반드시 전 부하차단 때라고는 볼 수 없으므로 부분차단 및 운전정지로부터 개방조건 등에 대해서도 수격압을 검토해야 한다. 특히, 펌핑 수로에서는 일반적으로 동력차단(정전등) 조건에서 가장 큰 수격압이 발생하게 됨을 유의하여야 한다.

나) 수격압의 예측은 축차계산법, 도표에 의한 방법 등 수격파의 파동방정식의 해를 구하는 방법이 있으며, 펌프에 의한 양수로 또는 수력발전의 경우는 과도류해석(hydraulic transient analysis)을 해야 한다.

다) 하천수로터널은 유입부와 유출부의 흐름을 원활하게 하는 형태의 구조로 설계한다. 유입부인 경우  인 경우는 자유수면 흐름,  인 경우는 만관류,  인 경우는 맥동류(slug flow)의 발생가 능성이 있으므로 하천수로터널의 안전과 원할한 흐름을 위한 설계에 유의하여야 한다(여기서, h는 유입부 수위, D는 터널직경). 특히, 자연하천과 하천수로터널과의 유출입 전환부는 원활한 흐름뿐만아니라 세굴 및 퇴적현상을 고려하여 안전한 단면으로 한다.

나. 터널 지보재

1) 터널지보재의 종류

가) 일반사항

(1) 일반적으로 터널지보재는 강지보재, 록볼트, 숏크리트, 철망 등으로 구성되어 있는 주지보재와 굴착의 용이성 및 안정성 증진을 목적으로 주지보재에 추가하여 시공하는 보조지보재로 구분하여 설계하여야 한다.

(2) 터널지보재의 설계에 있어서는 지반의 분류 등급과 해당 터널지보재의 선정에 대한 기준을 제시함으로써 시공시 실제 지반조건이 설계시 예측조건과 상이할 경우 적합한 지보재로 변경할 수 있도록 하여야 한다.

나) 강지보재

(1) 강지보재는 터널의 모양에 맞추어 가공하여 일정한 간격으로 세워 원지반의 지반압을 전달시켜 지반을 지지하는 것을 말한다. 따라서, 강지보재는 이음부가 적고 예상되는 외력, 기타 제조건에 대하여 유리한 형상을 가지며 시공상 편리한 것으로 한다.

(2) 강지보재의 역할

(가) 숏크리트 또는 록볼트의 지보기능이 발휘되기까지 굴착면의 안정 도모

(나) 막장면 훠폴링 등 보조공법의 반력 지지점 역할

(다) 큰 지압이 발생되는 곳에서 지보재의 강성을 증가

(라) 지표침하 등 지반변위의 억제

(3) 강지보재의 단면 형상은 강지보재의 설치 후에도 지반과 강지보재 사이의 공극에 숏크리트 타설이 용이하고, 숏크리트와 일체화되기 쉬운 것이 좋다. 또한, 큰 하중이 작용하는 경우에는 좌굴에 대하여 저항성이 큰 형상이 바람직하다. 강지보재로 사용되는 대표적인 단면 형상에는 H형, U형, 격자지보형(lattice girder) 등이 있으며, 일반적으로 H형이 주로 사용되어 왔고, 최근에는 격자지보형도 많이 사용되는 경향을 보이고 있다.

(4) 강지보재는 지지하여야 할 하중의 크기뿐만 아니라 숏크리트의 두께, 터널 단면의 크기, 시공법 등을 고려하여 적당한 강도, 강성을 가진 것을 선정한다. H형 및 U형 강지보재의 재질은 KS D 3503에 규정된 SS 400을 표준으로 하며 이와 동등 이상의 성능을 발휘하는 구조용 강재로 한다. 또한, 격자지보형 강지보재의 재질은 소요의 강도를 충분히 발휘할 수 있는 특수강을 사용한다.

다) 록볼트

(1) 설계시 고려사항

(가) 록볼트 설계 시에는 록볼트 자체의 항복하중과 정착방법을 면밀히 검토하고, 또한, 시공성 및 시공시간 단축 등을 고려하도록 한다.

(나) 숏크리트, 강지보재 등 기타 지보재와 병용하는 경우에는 각각의 지보 효과를 고려하여 종합적인 지보 기능을 평가한 후 록볼트를 설계할 필요가 있다.

(다) 록볼트의 작용 효과를 장기적으로 기대하는 경우에는 부식되지 않는 것으로 해야 하므로 충분한 검토가 필요하며, 특히, 강산성 지반(온천, 산성 용수 등이 존재하는 지반) 및 해수의 영향을 받는 지역에서는 내부식성 재료를 사용하는 등의 대책을 강구하도록 한다.

(라) 록볼트의 작용효과 중 특히, 봉합작용이 강조되어 인장력이 발생되는 경우는 발생 축력을 검토하여 볼트의 재질 및 형상을 결정하여야 하며 소요의 인발 내력에 대해서 검토한다.

(마) 록볼트의 재질, 지압판, 정착형식 및 정착재료의 선정 등에 있어서는 그 시공성을 검토한다.

(바) 굴착으로 인한 응력개방에 따라 내공변위가 크게 발생하는 경우에는 선단정착형 또는 혼합형의 록볼트 형식으로 프리스트레스를 도입할 수 있다. 프리스트레스를 도입하는 경우에는 도입된 프리스트레스가 지속적으로 유지될 수 있는 지반조건이 좋으며 프리스트레싱에 의한 록볼트의 응력이 항복강도의 80 % 이내로 하는 것이 바람직하다.

(2) 록볼트는 지반 자체가 강도를 발휘하도록 지반을 도와주는 지보재의 일종으로 록볼트의 선정은 지반의 강도, 절리, 균열의 상태, 용수 상황, 천공경 확대의 용이성, 정착의 확실성을 고려하도록 하며, 록볼트의 재질은 작용효과, 시공성 및 현장여건을 고려하여 일반적으로 SD35 정도의 표준이형철근(직경 25 mm)을 사용한다.

(3) 록볼트의 배치는 부분적 지반의 붕괴를 방지하기 위한 랜덤 볼트(random bolt) 방식과, 규칙적으로 배치하 여 자연지반아치를 형성시키는 시스템 볼트(system bolt) 방식이 있다. 록볼트의 길이는 터널 주변의 이완영역 보다 길게 하여 불안정영역을 충분히 지지할 수 있게 한다.

라) 숏크리트

(1) 숏크리트 설계에 있어서는 그 사용 목적, 지반 조건, 시공성 등을 고려하여 배합, 강도, 두께 등을 결정할 필요가 있으나, 지보재로서 충분한 기능을 발휘하기 위하여 다음과 같은 요건을 만족시킬 수 있도록 설계한다.

(가) 작용하중에 대해 충분한 강도를 확보하도록 한다.

(나) 조기에 필요한 강도를 발휘할 수 있도록 한다.

(다) 지반과 충분한 부착성을 확보하도록 한다.

(라) 충분한 내구성을 확보하여 터널의 공용기간동안 소요의 기능을 발휘할 수 있도록 한다.

(마) 반발율(rebound) 및 분진 발생량을 최소화 한다.

(바) 평활한 굴착면을 확보하여 방수 및 배수시공이 용이하게 한다.

(2) 숏크리트의 타설 방법은 배합 및 작업방법에 따라 건식과 습식으로 구분하며, 필요에 따라 강(鋼) 또는 기타 재질의 섬유(fiber)를 혼합하여 사용할 수 있다. 건식은 물 이외의 재료(시멘트, 모래, 자갈)를 압축공기로 노즐까지 보내어 노즐에서 물과 합류시켜 뿜어 붙이는 공법이고, 습식은 모든 재료를 믹서로 비빈 후 압축공기와 스크류 만으로 뿜어 붙이는 공법이다. 습식 콘크리트는 건식에 비해 분진이 거의 발생하지 않으므로 작업환경이 개선되고, 품질관리가 확실하며, 반발률 감소, 시공능력 향상으로 경제적으로 유리하다. 또한, 습식공법에 의한 기계화 시공은 건식공법보다 시공성, 환경 측면, 경제성 등에서 충분한 효과가 있다.

(3) 숏크리트는 굴착 종료 후 즉시 타설하여 굴착 주변 지반의 강도 열화를 억제해야 하기 때문에 작업능률이 좋고 부착된 콘크리트가 자중에 의해 굴착면으로부터 떨어지지 않으며, 발파 등의 진동에 견딜 수 있도록 조기에 경화시켜 강도를 발현시킬 필요가 있다. 숏크리트용 시멘트는 제1종 보통 포틀랜드 시멘트를 사용하는 것을 원칙으로 하며 잔골재는 입경 0.1 mm 이하의 세립물을 포함하지 않아야 하고 굵은 골재의 최대 입경은 15 mm 이하가 되도록 한다. 숏크리트의 배합은 필요한 강도와 내구성이 확보되고 부착성과 시공성이 양호하며, 설계강도는 재령 1일 압축강도가 10 MPa 이상, 재령 28일 압축강도는 18 MPa 이상이 되도록 한다.

(4) 숏크리트의 설계 두께는 그 사용 목적, 지반조건, 단면의 크기 등에 따라서 결정된다. 경암에서와 같이 지반압이 전혀 작용하지 않고 암괴의 붕락 방지만을 목적으로 숏크리트를 시공하는 경우에는 설계 두께를 최소로 하는 것이 좋다. 또한, 팽창성 지반압이 큰 경우, 미고결 지반의 경우, 주변에 대한 터널 굴착 영향을 줄여야 할 필요가 있는 경우 등에는 설계 두께를 비교적 크게 할 필요가 있다. 지금까지의 숏크리트 설계 두께 적용 실적을 보면 대부분 5~25cm의 범위에 있다. 외국의 사례를 보면 이보다 훨씬 두꺼운 40~60cm를 적용한 경우도 있다. 일반적으로 수로의 경우 지보재로 사용되는 숏크리트의 최소두께는 5cm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

마) 철망

(1) 철망은 타설된 숏크리트가 자중으로 인해 박리될 가능성이 있는 경우 또는 숏크리트의 인장강도 및 전단강도를 향상시키기 위하여 사용된다. 단, 섬유보강 숏크리트를 사용할 경우는 철망을 생략할 수 있다.

(2) 지반 조건에 따라 기대되는 철망의 효과, 시공성 등을 고려하여 철망의 종류를 선정하여야 한다. 철망은 일반적으로 KSD 7017에 규정된 용접철망을 사용하되 철망의 지름은 5mm 내외, 개구의 크기는 100㎜×100㎜ 또는 150㎜×150㎜인 철망을 표준으로 하나, 150㎜×150㎜ 규격의 철망이 바람직하다.

(3) 철망은 일반 철근콘크리트 구조물에서와 같이 숏크리트의 보강재로써 종·횡방향의 겹이음을 적절히 시행하여야 한다. 겹이음은 1차 철망의 경우 횡방향 2격자(200㎜ 이상), 종방향 1격자(100㎜ 이상), 2차 철망의 경우 종·횡방향 공히 2격자(200㎜ 이상)로 시행한다.

2) 터널지보재의 설치

가) 터널 시공 시 지보재는 터널의 수명기간동안 터널 주변의 응력이나 변위 상태 등과 상호 연합하여 일체로 거동하여 터널의 안정성을 영구적으로 보장해 주도록 설계되도록 한다. 즉, 지보재는 터널의 굴착으로 인하여 발생하는 새로운 응력상태에 대하여 터널 주변지반과 일체가 되어 안정된 상태에 도달하도록 설계한다.

나) 터널 주변지반의 거동이 지표 및 지중의 주변 구조물에 영향을 미칠 위험이 있는 경우에는 터널 굴착의 영향을 최소화할 수 있는 지보재의 규격과 시공순서를 결정하고, 또한, 터널 내부에서의 작업 효율성, 안정성을 고려하여 각종 지보재를 설계한다.

다. 현장타설 라이닝

1) 일반 사항

가) 현장타설라이닝은 지보재와 함께 지압, 수압, 그 밖의 외력에 대항하여 오랫동안 소정의 단면 형상을 유지, 터널 내외면 간의 통수 방지, 터널 내면의 조도를 감소시켜 가능한 한 단면의 축소 혹은 수두손실의 경감 도모 등의 기능을 가져야 한다.

나) 굴착 후 암반의 강도가 크고 굴착면이 매끄럽고 견고할 경우에는 현장타설 라이닝을 하지 않을 수 있다.

다) 현장타설 라이닝에는 숏크리트, 무근 콘크리트, 철근 콘크리트, 철관 라이닝 등이 있는데, 지질조건, 시공법, 경제성 및 장래의 유지관리 등을 종합 판단하여 결정하며 일반적으로는 콘크리트 라이닝이 주로 사용된다.

라) 일반적으로 하천수로터널은 콘크리트 라이닝에 철근보강의 유무와 관계없이 내․외수압의 차이에 따라 터널 내․외부로 물이 통수된다고 가정하나, 통수가 허용되지 않는 조건에서는 철관 라이닝 또는 완전 수밀성의 철근콘크리트 라이닝을 설치하여야 한다.

마) 라이닝의 두께는 터널단면의 크기와 형상, 지반조건, 작용하중, 사용재료, 시공법 등을 고려해서 결정하여야 한다.

바) 압력 수로터널은 통수와 배수의 운영과정에서 내수압의 작용이 반복되기 때문에 내․외수압의 차이에 따른 수리·구조적인 검토가 필요하다. 수리·구조적인 검토에서는 내수압이 외수압보다 큰 경우 누수에 대한 검토와 토피구속조건에 대한 검토를 수행하고 외수압이 내수압보다 큰 경우 배수공 설치 및 외수압 하중 등에 대한 검토를 수행하여야 한다.

(1) 내수압이 외수압보다 큰 경우

(가) 누수검토

① 굴착구간을 대형 보링홀로 취급하여 암반의 누수를 예측할 수 있으며, 내수압이 외수압보다 크므로 터널 내부로부터 터널 외부로의 누수량에 대한 검토가 필요하다.

② 내수압이 외수압의 2배 이상일 경우 누수량이 과다하여 지표로의 분출 발생 가능성이 있다. 이 경우는 누수량을 제어하는 방안을 검토한다.

③ 누수추정량은 구속조건이 만족되지 않을 경우 과소평가될 수 있으므로 주의를 요한다.

④ 누수량을 제어하기 위하여 차수 및 압밀 그라우팅과 철근 콘크리트 라이닝(균열조절의 최소철근비)을 병행할 수 있으나, 토피가 적을 경우 과도한 그라우팅 주입압은 피하여야 한다. 그라우팅 주입압은 토피의 2배, 내수압의 3배 이하로 하며, 3 MPa 로 제한하되, 높은 주입압을 사용할 경우 지반 및 라이닝에 미치는 영향 등을 고려하여 결정한다.

(나) 구속조건 검토

① 내수압에 대한 구속력 부족시 수압할렬이 발생하여 과다한 누수와 수압분산이 발생하여 지반파괴와 과다한 용수의 손실이 발생한다.

② 지반의 인장력은 고려할 수 없으므로 토압에 의한 내수압 구속조건을 검토한다.

③ 일반적으로 구속조건 검토는 스노이 마운틴즈 기준(Snowy Mountains criterion)과 노르위젼 기준 (Norwegian criterion)을 적용한다.

④ 구속조건이 만족되지 않을 경우 차수그라우팅과 철근콘크리트 라이닝을 병행하여 과다한 누수발생을 억제하거나, 철관 라이닝을 사용하여 지반에 작용되는 내수압을 근원적으로 제거한다.

 

 

(그림 1.1-5) <스노이 마운틴즈 기준>		(그림 1.1-6) <노르위젼 기준>

 

⑤ 수직토피 및 최소토피 계산은 아래 식을 이용할 수 있다.

여기서,  는 수직토피,  는 수평토피,  는 정수두,  는 물의 단위중량,  은 암반의 단위중량,  는 최소토피,  는 안전율(1 기준),  는 사면경사

(나) 외수압이 내수압보다 큰 경우

① 콘크리트 라이닝 균열 및 시공 이음부를 통한 지하수 유입을 검토하고, 지하수위가 높아서 외수압이 클 경우, 배수공을 설치하여 콘크리트 라이닝에 작용되는 외수압에 대한 하중을 경감시킬 수 있도록 한다.

② 지하수위 저하가 문제가 될 수 있는 지역에서는 배수공을 설치해서는 안되며, 전체 외수압을 라이닝에 지지할 수 있도록 설계한다.

③ 차수그라우팅에 의하여 지하수위의 급격한 저하를 방지할 수 있으나, 넓은 구간에 걸쳐서 많은 용출수가 발생하는 경우에는 배수시설 설치를 검토한다.

④ 구속조건은 암반의 단위중량이 물의 단위중량의 2배 이상이므로 안전율 2 이상이 예상되나, 주변지반의 종·횡단경사를 고려하여 급사면에 대한 구속력 검토가 필요하다.

⑤ 여기서, 현장타설라이닝을 하지 않은 압력수로는 숏크리트, 무근콘크리트 등 건조나 내수압에 의해 균열이 발생할 수 있는 라이닝의 압력수로도 포함된다.

2) 콘크리트 라이닝의 기능

가) 수리상의 조도계수 개선으로 통수단면의 축소가능

나) 터널주변 암반의 풍화방지 및 유수에 의한 지반열화 경감

다) 터널안정에 대한 구조적 보강으로 추가적 지보효과 기대

라) 터널의 내구성 증대

마) 굴착시 발생한 분진 및 암편의 수로내 유입방지

3) 철근 보강 시 효과

가) 콘크리트 균열에 대한 국부적 라이닝 탈락 방지

나) 운영중 예상되는 지반의 이완에 대한 지지

다) 지반의 투수성이 라이닝 투수성 보다 클 경우 내수압의 부분적 분담

라) 균열제어를 통하여 누수 조정

4) 수밀 라이닝

철근콘크리트로 수밀 라이닝을 계획한 경우 수밀성 확보를 위해 철근의 인장응력을 제한하여 변형을 제한한다. 그러나 내수압이 커짐에 따라 인장응력이 증가하여 철근콘크리트 라이닝으로는 수밀한 구조를 만들 수 없는 고수압 터널에 대해서는 철관 라이닝으로 처리하도록 한다.

5) 콘크리트 라이닝의 소요 강도

가) 지반 특성, 콘크리트 라이닝의 형상, 지보재의 종류 및 라이닝에 작용하는 하중의 유무에 따라 다르지만, 특별한 경우를 제외하고 설계기준 강도로서 재령 28일 강도가 21~24 MPa 정도를 표준으로 한다. 그러나 경우에 따라서는 그 이상인 고강도 콘크리트를 사용할 수 있다.

나) 통상 콘크리트 라이닝에는 보통 포틀랜드 시멘트를 쓰지만 수축 균열을 예방할 목적으로 고로 시멘트 및 중용열 시멘트를 쓰는 경우가 있으므로, 여러 면에서 단위 시멘트량의 적정치를 결정하지 않으면 안된다. 또한, 비배수형 터널에서는 방수 목적상 수밀 콘크리트를 사용하고, 이 경우 재령 28일 강도가 27 MPa 이상이 되도록 한다.

라. 그라우팅

1) 일반사항

그라우팅은 지압을 균등히 분포시켜 편압(偏壓)의 발생을 방지하고, 부분적으로 발생하는 라이닝의 아치부 콘크리트의 공극에 침투하여 고결강화(固結强化)하여 라이닝의 질적 향상을 도모, 원지반으로부터의 용출수를 방지하여 콘크리트 라이닝의 내구성을 높이는 등의 기능을 가져야 한다.

2) 그라우팅의 기능

가) 지압을 균등히 분포시켜 편압(偏壓)의 발생을 방지한다.

나) 원지반의 반력을 유효하게 움직이게 한다.

다) 부분적으로 발생하는 라이닝의 아치부 콘크리트의 공극에 침투하여 고결강화(固結强化)하여 라이닝의 질적 향상을 도모한다.

라) 원지반으로부터의 용출수를 방지하여 콘크리트 라이닝의 내구성을 높인다.

3) 그라우팅의 재료 : 시멘트 페이스트, 모르타르 등

4) 그라우팅 방법

가) 자유수면터널에서는 일반적으로 저압 그라우팅을, 압력터널에서는 주로 고압 그라우팅을 실시하는 것을 원칙으로 한다. 저압 그라우팅의 주입압은 0.2 MPa, 고결 후의 강도는 1 MPa으로 한다.

나) 뒷채움 그라우팅은 라이닝 후면과 암반사이의 공극을 채우기 위하여 시행한다. 그라우팅 구멍은 터널 천정의 중심선에서 20°정도의 위치에 지그재그로 배치하며 구멍의 직경은 50㎜, 구멍 사이의 종단 간격은 4~6m를 표준으로 한다.

마. 굴착설계

1) 원지반이 본래 갖고 있는 지지력을 최대로 보존할 수 있는 굴착방식(Open TBM, Shield TBM, NATM공법 등)을 채택해야 한다.

2) 굴착방식은 인력(소형기구 이용), 기계 및 발파에 의한 굴착으로 나눌 수 있으며, 지반조건, 지하수 유입의 상태, 경제성 등을 고려하여 가장 적합한 방법을 선정하여야 한다.

3) 인력(소형기구 이용)굴착은 주변 여건상 발파가 곤란하거나 지반이 연약한 소단면 굴착에만 적용한다.

4) 기계 및 발파굴착의 세부 사항은‘터널공사 표준시방서(2018, 국토교통부)’ 및 기타 관련 규정에 따른다.

바. 부대시설 설계

1) 부대시설로서 배수시설, 안전시설, 계측설비, 유지관리시설 등의 설치를 고려하여야 한다.

2) 배수시설 : 유지관리상 단수하여 수로터널을 빈 상태로 만드는 경우를 고려하여 배수조, 배수구 등을 설치한다.

3) 안전시설 : 터널 출입구에는 유지관리상의 안전을 위하여 사다리, 가드레일, 울타리 등을 설치한다.

4) 계측설비: 시공 중 혹은 시공 후의 내공변위(內空變位), 터널천정의 침하 등을 계측하기 위한 설비를 설치한다.

5) 하천수로터널의 본선길이가 15㎞ 이상일 경우 운영 중 필요한 유지관리시설을 검토하고 설계에 반영한다.

1.2 수량 산출 요령

1.2.1 수량 산출 내역

 

번 호	공 종	규 격	단 위	수 량	비 고
1.	수로터널
1.1	굴 착
1.1.1	전단면굴착		㎥
1.1.2	반단면굴착
1)	반단면굴착	(상부굴착)	㎥
2)	반단면굴착	(하부굴착)	㎥
1.2	버럭처리
1.2.1	전단면버럭처리		㎥
1.2.2	반단면버럭처리
1)	버럭처리	(상부버럭처리)	㎥
2)	버럭처리	(하부버럭처리)	㎥
1.2.3	숏크리트 버럭처리		㎥
1.3	강지보공	규격별 산정	조
1.4	숏크리트공	규격별 산정	㎥
1.5	록볼트공	규격별 산정	조
1.6	라이닝 콘크리트
1.6.1	강재동바리 및 거푸집	규격별 산정	조
1.6.2	원형거푸집	규격별 산정	㎡
1.6.3	강관동바리	규격별 산정	공/㎥
1.6.4	콘크리트타설	규격별 산정	㎥
1.6.5	철근가공조립	(매우 복잡)	ton
1.6.6	라이닝 신축이음	(T=20mm)	m
1.6.7	배면그라우팅		㎥
1.7	방 수 공
1.7.1	FILTER CONCRETE	(방수공)	㎥
1.7.2	PVC PIPE	(고무링 ø100mm)	m
1.7.3	방수막 및 부직포	(부직포+시트)	㎡
1.7.4	방수쉬트 부착형 앵커		개소
1.8	배 수 공		식
1.9	부대시설공		식
1.10	계 측		식
1.11	자재 운반		식
1.12	자재대		식

 

1.2.2 일반사항

1) 수량산출은 공종순으로 하고 각 공종마다 집계표를 작성한다.

2) 수량산출은 산출근거에는 소수점 2자리로 계산하여 계(計)에는 소수점 한자리까지 산출하고 이하 절사한다. 단, 강재, 철근 등은 소수점 3자리까지 산출한다.

3) 각 공종별 수량은 반드시 해당 공종의 단가 구성을 확인하여 중복 계상하지 아니한다.

4) 수로터널에 관한 수량산출내역은 ‘국도건설공사 설계실무 요령(국토교통부)’ 제2편 공종별 설계요령 제6장 터널공 참조에 준한다.

 

1.2.3 수로터널

가. 수로터널 굴착

굴착총량 = 설계굴착량 + 여굴량

1) 전단면 굴착 : 굴착여건 양호(Type1), 불량(Type2)

2) 반단면 굴착 : 굴착여건 양호(Type3), 불량(Type4)

3) 보강단면 : Type5, 확폭단면 : Type6

※ 여굴량 (버럭처리에는 포함되나 굴착비에는 포함되지 않음)

< 단면별 여굴량 및 여굴두께 >

(표 1.2-1)

 

구 분	여 굴 량
	여 굴 량 (㎝)		굴 진 장 (m)
	측벽부	아치부
전단면 (Type 1)	10	10	3.5
전단면 (Type 2)	10	15	2.0
반단면 (Type 3)	10	15	상 1.5 , 하 3.0
반단면 (Type 4)	15	20	1.0

 

 

구 분	아 치 부	측 벽 부	비 고
여굴두께(cm)	15 - 20	10 - 15	※ 품셈기준

 

주) 아치부는 곡선반경(R)이 형성하는 상부 원곡선부로 함

 

나. 버럭처리

숏크리트 리바운드량 + 굴착총량 = 버럭처리

※ 숏크리트 리바운드량

- 측벽부 : 숏크리트량×  (10% 적용)

- 아치부 : 숏크리트량×  (15% 적용)

※ 발생된 리바운드 숏크리트는 건설폐기물로 분류되므로 폐기물처리법에 의하여 분리발주하여 처리하는 것을 원칙으로 하나, 순성토 등 현장 여건 및 경제성 등을 고려하여 발생현장에서 재활용이 가능하며, 이때 재활용 용도에 따라 품질이 확보되어야 한다.

다. 지보공

1) 강섬유

- 직 경 : Φ0.5㎜, 길 이 : 30㎜ (용도에 따라 규격 상이)

- 사용량 : 37㎏/㎥ 이상

2) 강지보공 : 표준단면별도 산출

3) 숏크리트공 (여굴량 및 리바운드량 포함)

< 숏크리트 두께 및 적용두께 >

(표 1.2-2)

 

구 분	숏크리트 두께(㎝)		적용두께(㎝)
	측 벽 부	아 치 부	측 벽 부	아 치 부
일반구간	5	5	10	10
취약구간	8	8	13	15.5

 

A : 라이닝 내공 반경 B : 라이닝 두께 C : 숏크리트 두께 D : (여굴포함 라이닝 외곽선반경):A+B+여굴두께/2 E : (여굴포함 숏크리트 외곽선반경):C+D+여굴두께/2

 

라. 록 볼트공

※ Pregrouting : 터널 연장의 10%로 계산 (개소당 보강가능 영역 6.0m)

(예) 터널연장 100m시 : 100×0.1×1/6 = ( ) 개소

마. 방수공

개착부도 굴착부와 동일한 방수막 및 부직포 사용하되, 제반여건에 따라 변경 적용할 수 있다.

바. 배수공

- 용수처리 : 30m 마다 1개소로 가정하여 산출한다.(개소당 50m) (누수지점 유도 배수공)

- 맹암거(파형아연도 유공강관 Φ300)는 부직포 부착하도록 산출한다.

- 비닐깔기 (L) = a+0.1(m)로 산출한다.

사. 콘크리트 라이닝 (여굴량 포함)

< 라이닝 두께 및 적용두께 >

(표 1.2-3)

 

구 분	라이닝 두께(㎝)		적용두께(㎝)
	측 벽 부(2차선)	아 치 부(2차선)	측 벽 부(2차선)	아 치 부(2차선)
기본단면	30	30	35	35

 

아. 부대시설공

- 물푸기 : 터널을 역경사로 굴착시 실시

총 굴착기간에 걸쳐 300m 마다 1개소씩 설치(1일 1시간 양수)

- 간이 오․폐수 처리시설：터널 입․출구부 설치

자. 계 측

1) 측정간격

< 지반별 측정간격 >

(표 1.2-4)

 

조 건 지 반	갱 구 부 근	2D이하의 토피 (D:터널굴착폭)	시공초기단계	어느 정도 시공이 진행된 단계
경암지반(단층의 파쇄대 제외)	10m	10m	20m	50m
연암지반(큰소성지압 발생없음)	10m	10m	20m	30m
연암지반(큰소성 지압 발생)	10m	10m	20m	30m
토 사 지 반	10m	10m	10~20m	20m

 

주) 1. 시공의 초기단계로는 긴 터널에서 200m 정도의 시공이 진행된 단계

2. 지질이 양호하고 균질한 경우는 표준간격을 넓힌다.

3. 지질변화가 심한 경우는 표준간격을 좁힌다.

 

2) 측정빈도(D : 터널굴착폭)

< 측정빈도 >

(표 1.2-5)

 

측정빈도	변위속도	막장으로부터의 거리
1~2회 / 일	10㎜/일 이상	0 ~ 1D
1회 / 일	10 ~ 5㎜/일	1D ~ 2D
1회 / 2일	5 ~ 1㎜/일	2D ~ 5D
1회 / 주	1㎜/일 이하	5D 이상

 

주) 구조물 현황과 지질, 현장 여건별에 따라 발주청과 협의하여 적용

차. 수량산출을 위한 좌표계산

‘국도건설공사 설계실무 요령(국토교통부)’ 제2편 공종별 설계요령 제6장 터널공 참조

1.3 단가 산출 요령

1) 터널 및 관련 부대시설공에 관련한 단가 산출 기준은 ‘국도건설공사 설계실무 요령(국토교통부) 제3편 단가 산출요령 제6장 터널공’에 준한다.

2) 기타 구조물에 관한 단가 산출 기준은 ‘제7편 하천공통설계’에 준한다.

 

 

제2장 하천교량

2.1 설계 요령

2.1.1 일반사항

가. 정의

1) 국부세굴(local Scour)

교각, 교대, 수제, 제방 등 흐름의 장애물 주위에서 국부적으로 발생하는 세굴

2) 세굴방호공(scour protection)

교량의 교대 또는 교각주변으로 발생하는 국부세굴을 방지하기 위하여 하상 또는 하안을 직접적으로 보호하는 대책

나. 적용 범위

본 설계실무요령은 하천에 설치되는 교량의 교각 및 교대의 보호시설에 적용하는 것을 원칙으로 하되 하천에 설치되는 기타 시설(송유관, 차집관로, 역사이펀 등)을 보호하기 위한 시설에도 적용할 수 있다.

다. 적용 기준

1) 하천 설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)

2) 도로교 설계기준(KDS 44 10 00)(2018, 국토교통부)

3) 철도설계기준(KDS 47 00 00)(2018, 국토교통부)

4) 공통공사 표준시방서(KCS 10 00 00)(2018, 국토교통부)

5) 지반 설계기준(KDS 11 50 05)(2018. 국토교통부)

라. 참고문헌

1) 하천설계기준해설(2019, 한국수자원학회, 한국하천협회)

2) 농어촌도로의 구조․시설기준에 관한 규칙(2021, 행정안전부)

마. 설계일반사항

하천을 횡단하여 설치되는 교량은 제방과 접속되어 농기계의 통행, 평상 시의 하천순시, 홍수 시의 방재활동 등 통행이 원활하도록 현장 여건을 고려하여 교량 설계 시 가각정리를 검토해 반영해야 한다.

교량의 수문학적 설계빈도는 하천기본계획의 계획빈도를 따르며, 기본계획이 미 수립된 경우에는 하천설계기준의 하천중요도에 따른 계획규모를 참고하여 결정한다. 또한, 교량의 세굴평가 시 적용하는 수문량은 하천설계기준에서 제안된 홍수사상 결정 기준에 따른다.

2.1.2 계획

가. 교량 형하고

1) 교량의 높이는 충분한 형하고(여유고)를 확보하여 제방의 안전에 영향을 미치지 않도록 결정해야 하며, 이때 형하고는 계획홍수량에 따른 제방의 여유고를 적용한다. 여기서, 교량의 형하고는 하천의 계획홍수위로부터 교각이나 교대에서 교량 상부구조를 받치고 있는 교좌장치 하단까지의 높이이다. 교좌장치가 콘크리트에 묻혀 있는 경우에는 콘크리트 상단까지 높이를 뜻하고, 교대와 교각이 여러 개 일 경우 이들 중 가장 낮은 곳의 높이를 말한다.

 

 

(그림 2.1-1) < 교량의 형하여유고 >

2) 교좌장치가 없는 교량(라멘교 포함)의 형하고는 하천의 계획홍수위로부터 상부 슬래브 하단까지의 높이로 한다. 단, 라멘교의 경우 상부 슬래브 헌치가 홍수소통에 영향을 미치는 경우 상부 슬래브 헌치 하단까지의 높이로 한다.

3) 아치교는 구조적 특성 때문에 여유고 기준이 불명확하므로 여유고 구간의 단면적 조건을 검토하여 여유고 규정의 만족 여부를 결정한다. 아치교의 1개 경간에서 계획홍수위와 교량여유고 사이의 면적이 일반 교량 최소경간장 조건에서의 면적보다 작지 않도록 경간장을 조정하여 최소 여유면적을 확보할 수 있도록 한다.

4) 종방향 교량의 경우 경간장은 횡단교량 설치기준을 준용하여 수리적 교란이 최소가 되도록 계획해야 하고 교량 설치에 따른 수위상승, 유속변화 및 수리영향 범위 등을 검토하여 필요 시 대책을 수립하여야 한다.

 

 

(그림 2.1-2) < 아치교의 여유고 특성 >

5) 주운수로 횡단 교량

가) 최고수위(N.H.W.L) 검토

주운수로에서는 선박의 항행이 가능한 최대수심과 선박의 규모 및 수송특성을 고려하여 교량의 형하고 높이가 결정되며, 여기서 최대수심은 운항최고수위시 수심을 말하며 치수적 관점에서 제한될 수 있다.

나) 주운수로 형하고 결정

수로를 통한 수송에도 콘테이너가 도입됨에 따라 콘테이너는 운항가능 최고수위(N.H.W.L)에서의 교량 형하고 설정에 결정적 요인이 되고 있다. 대상 선박별에 대한 기본 치수는 ‘항만 및 어항 설계기준․해설 제2편 설계조건(2020, 해양수산부)’을 참조한다.

 

< 콘테이너 수송 선박을 위한 교량 형하고 >

(표 2.1-1)

 

콘테이너 층수	수면에서의 평균높이(m) (50% 초과 가능성)	추천 교량 형하고(m)
		①EEC	②PIANC
2층 3층 4층	- 7.20 9.30	5.25 7.00 9.10	- 7.50 9.60

 

주) 자료출처 : 1. 주요 내륙운하에 대한 유럽협정, ECC/TRANS/120-19, UN-ECC/내륙수송위원회, 1996.

2. 라인강의 콘테이너 바지선 높이, PIANC Bulletin, 1995-1997, pp. 22-24.

 

 

< 선박의 마스터 높이 >

(표 2.1-2)

 

선형(총톤수)	수면에서의 마스트높이(공선시)	적 요
50톤이하 50∼500tf 500∼1,000tf 1,000∼5,000tf 5,000∼10,000tf 10,000이상 대형여객선	7∼8 7∼18 15∼26 20∼35 30∼45 30∼50 50∼65	부선은 제외         대형유조선포함

 

주) 1. 선박의 마스트 높이는 선박의 종류에 따라서 차가 크므로 항로를 횡단하는 교량이 있는 경우에는 그 항만을 출입하는 선박 중 최대 마스트 높이를 조사하여 정해야 한다. 만일 항로를 횡단하는 고압선이 있는 경우에는 충분한 여유를 둔다.

2. 마스트높이가 특히 높은 선박의 예는 표 (2.1.3)과 같다.

 

< 마스터 높이의 실례 >

(표 2.1-3)

 

선 종	선 명	톤수 (톤)	선저로부터 마스트높이 (m)	만재흘수 (m)	경흘수 (m)	공선시 수면에서 높이(m)
여객선	Queen Mary Cambernia Carornia Arcadia Iberia Orsova Orcades	81,237 45,000 34,183 26,665 29,614 28,790 28,396	72.3 64.0 67.3 56.9 56.9 51.2 57.6	11.6 9.7 9.4 9.1 9.1 9.4 9.1	9.3 7.0 7.1 7.0 6.8 6.8 7.0	63 57 60 50 50 44 51
화물선	Himalaya Oronsay Cheesan Neradamaru	27,955 27,632 24,261 10,193	56.7 56.9 59.4 40.5	9.1 9.4 8.8 9.4	7.0 6.8 6.6 2.5	50 50 50 38
범 선	Nipponmaru Kaiomaru	2,300 2,300	54.0 54.0	6.0 6.0		48 48
작업선	2,000t해상크레인   3,000t해상크레인		직립시 95.3 경사시 76.3 직립시 85.8 경사시 43.8		2.7   3.6	92.6 73.6 82.2 40.2

 

주) 수면에서의 마스트 높이는 트림(Trim), 진동 등에 의해서 다소 변동한다.

 

6) 교량 점검용 영구시설물인 교각, 교대나 형간의 유지관리를 위한 통로나 시설물이 설치되는 경우에는 계획홍수위 이상으로 설치하는 것을 원칙으로 하고, 그렇지 못한 경우에는 홍수 시 유목 등의 걸림으로 인해 국부적인 수위상승을 일으키므로, 유지관리 시설물로 인한 수위상승 효과를 면밀히 검토하여 이에 따른 인접호안의 강화방안 등을 반드시 강구하도록 한다.

7) 주변 여건상 부득이 교량계획고를 제방보다 낮게 해야 할 경우에는 제방 및 교량의 안전과 치수에 문제가 없는지 여부를 정밀하게 분석․검토한 후 발주처와 협의하여 신중하게 결정하되, 계획홍수위 저하를 위한 다양한 방법 등을 우선적으로 검토하여야 한다.

나. 경간장

1) 교량의 길이는 하천폭 이상이어야 하고, 하도 내 설치되는 교각 갯수는 최소화한다.

2) 교량지점은 계획제방고 이상으로 제방이 축조되므로 제외측 성토로 인한 통수단면 감소가 없게 충분한 경간장을 유지토록 한다.

3) 경간장은 산간 협착부라든지 그 외 하천의 상황, 지형의 상황 등에 따라 치수상 지장이 없다고 인정되는 경우를 제외하고는 다음 식으로 얻어지는 값 이상으로 한다. 단, 그 값이 50m를 넘는 경우에는 50m로 할 수 있다. 만약, 최소 경간장이 50m일 때 부정적인 수리영향이 예상될 때에는 경간장을 70m로 한다.

L = 20 + 0.005Q

여기서, L : 경간장(m), Q : 계획홍수량(㎥/sec)

4) 다음의 각 항목에 해당하는 교량의 경간장은 하천관리상 큰 지장을 줄 우려가 없다고 인정될 때에는 3)항의 규정에 관계없이 다음 각 호에서 제시하는 값 이상으로 할 수 있다.

가) 계획홍수량이 500㎥/s 미만이고 하천폭이 30m 미만인 하천의 경우 12.5m 이상

나) 계획홍수량이 500㎥/s 미만이고 하천폭이 30m 이상인 하천의 경우 15.0m 이상

다) 계획홍수량이 500㎥/s~2,000㎥/s인 하천일 경우 20m 이상

라) 주운을 고려해야 할 경우는 주운에 필요한 최소 경간장 이상

5) 단, 하천의 상황 및 지형학적 특성상 3), 4)에서 제시된 경간장 확보가 어려운 경우, 치수에 지장이 없다면 교각 설치에 따른 하천폭 감소율(설치된 교각폭의 합계/설계홍수위에 있어서의 수면의 폭)이 5%를 초과하지 않는 범위내에서 경간장을 조정할 수 있다.

 

일반교량의 경간길이	사교의 경간길이

 

(그림 2.1-3) < 교량 경간장 기준 >

 

6) 3)항에서 산정된 경간장이 25 m를 넘는 경우에는 유심부 이외의 부분은 25 m이상으로 할 수 있다. 단, 이 경우에는 교량의 경간장 평균값은 규정된 경간장보다 길어야 한다.

7) 일반적인 형식의 교량이 아닌 아치형, 경사 지주형 라멘교(diagonal brace rahmen) 등의 경간장은 해당 교량의 교대 및 교각에 의해 잠식된 하도의 점유 단면적(a')은 계획홍수량을 통과시키는 하도 단면적(A) 대비 잠식된 점유 비율(a'/A×100)은 5%이내로 한다.

 

 

(그림 2.1-4) < 교량 형식에 따른 전체 통수단면적 >

 

다. 세굴량 산정 및 평가

1) 개요

가) 교량 등의 하천구조물 설치 시 본 절의 기준을 적용하여 단기간 국부세굴을 포함한 각종 세굴에 대하여 평가하고 안전대책을 강구하여야 한다.

나) 세굴평가의 적용범위는 제방 및 하상 안전에 영향을 미칠 수 있는 하천내 설치된 교량의 교대 및 교각 시설물에 적용하는 것을 원칙으로 하되 기타 하천내 시설물 설계 시에도 참조하여 적용할 수 있다.

다) 세굴평가는 조석의 유무에 따라 실시하며 조석의 영향을 받지 않는 하천과 하구언 등 조석의 영향을 받는 지역 내 교량 등 하천시설물을 구분하여 평가하여야 하며, ‘하천 설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)’, ‘하천설계기준해설(2019, 한국수자원학회, 한국하천협회)’ KDS 51 90 10 하천교량 내용을 참조한다.

2) 세굴량 산정 및 평가

가) 조석의 영향이 없는 경우의 세굴량 산정

(1) 홍수 사상 선정

교량 설치에 따른 세굴 검토를 위한 빈도는 홍수량에 따른다. 만약, 500년 빈도 홍수량을 결정하기 어려운 경우에는 100년 빈도 홍수량의 1.7배 유량과 하천의 빈도별 홍수량을 회귀분석하여 산정한 500년 추정 홍수량 중 작은 값을 사용한다.

(2) 수면형 결정

(가) 최대 세굴을 발생시킨다고 판단되는 유량에 대한 수면형을 결정한다.

(나) 수면곡선 수치모형은 국내‧외에서 널리 이용되는 모형을 선택한다(Hec-RAS, WSPRO, FastTABS 등).

(3) 세굴량 산정

(가) 세굴량은 하상 상승 및 하상저하, 수축세굴, 국부세굴로 구분하여 산정하고 이를 합한 것으로 한다.

(나) 설치되는 교각의 폭이 3m 이상이고 홍수 시 수심이 9m 이상이거나 홍수시 유속이 3m/s 이상일 경우에는 세굴 실험을 통하여 세굴량을 산정한다. 또한 공식을 사용하는 경우일지라도 공식 적용에 어려움이 있거나 계산 결과에 대하여 불확실성이 큰 경우에는 세굴 실험을 통해 세굴량을 산정하도록 한다.

(다) 단면 수축세굴은 Laursen 공식을 사용하되 흐름입사각이 교각이나 교대의 설치방향과 일치하지 않는 경우는 흐름 입사각에 대해 보정을 해야 한다.

여기서, ys는 수축세굴심(m), y1은 상류부 주수로의 평균수심(m), y2는 수축단면의 평균수심(m), Q1은 토사를 운송하는 상류부 수로의 유량(㎥/s), Q2는 수축부 수로의 유량(㎥/s), W1은 상류부 수로의 폭(m), W2는 수축부 수로의 폭(m), n1은 상류부 수로의 조도계수, n2는 수축부 수로의 조도계수, k1, k2는 계수

(라) 국부세굴공식을 이용하여 교각주위내 세굴량을 산정하는 경우 CSU 공식을 적용하되 불확실성을 감안하여 최소한 2개 이상의 세굴공식 적용 결과를 비교‧검토하여 적정성을 평가하며 CSU 공식 이외에 국부세굴공식은 Froehlich공식, Laursen공식, Melville공식, Neill공식 등이 있다.

나) 조석의 영향이 있는 경우의 세굴량 산정

(1) 수로 반응의 잠재력

(가) 구조물 설치 지점에 대해서는 조석 영향 규모, 횡단부 장기 안정성 및 변화에 대해 수로의 반응을 정성적으로 평가한다.

(나) 조석 영향 규모는 하천구조물 설치 지점에서 조석 변동이 수리학적으로 얼마나 많은 영향을 미칠 것인가를 평가하고 조석 변동의 영향을 무시할 수 있을 것으로 판단되면 조석의 영향을 받지 않은 경우처럼 평가하고 그렇지 않은 경우는 동적인 조석류 관계를 이용해야 한다.

(다) 횡단부의 장기 안정성 및 변화는 조석, 폭풍해일, 홍수에 대해 검토한다. 만약 횡단부에 대한 주요 위험 요인에 따라 100년 빈도, 500년 빈도 조석, 폭풍해일, 홍수에 대해 평가하고 위험요인이 명확하지 않으면 홍수, 조석‧폭풍해일 2가지 경우에 분석한 후 세굴량을 결정한다.

(2) 수리학적 특성 산정

수리모형실험이나 부정류를 모의할 수 있는 모형을 사용하여야 하며 지형조건이나 수류현상을 감안하여 적절한 모형을 선정한다.

(3) 수면형 산정

수면형은 설계호우와 폭풍해일을 감안하여 비수축수로 미 수축수로로 구분하여 수면형을 산정한다.

(4) 세굴량 산정

(가) 100년 빈도 홍수량이 2,000㎥/s이하인 경우는 아래의 세굴산정 공식을 사용하여 산정하고 100년 빈도 홍수량이 2,000㎥/s이상인 경우는 수리모형실험을 통해 세굴량을 산정하는 것을 원칙으로 한다. 다만, 수리모형실험이 어려울 경우 아래의 세굴산정 공식을 적용하여 산정하되 설계에 적용시 신중을 기해야 한다.

(나) 조석이나 폭풍‧해일에 영향을 받는 경우 세굴량 산정 방법은 비수축소로, 수축 수로로 구분하여 산정한다.

① 비수축 수로

여기서, Qmax는 조석주기에서의 최대유량(㎥/s), V는 고조위와 저조위 사이의 물의 용적(㎥), T는 조석주기, Vmax는 Qmax일 때의 최대평균유속(m/s), Ac는 평균조위에서의 횡단면적(㎡)

② 수축 수로

여기서, Vmax는 유입구에서의 최대유속(m/s), Qmax는 유입구에서의 최대유량(㎥/s), Cd는 유량계수, g는 중력가속도(m/s2) △H는 유입구 혹은 수로의 만과 해양측 사이의 최대수면 표고차(m), Ac는 평균조위에서의 횡단면적(㎡)

라. 비탈면 이격거리

1) 계획하폭 내 교대 설치는 원칙적으로 금지하여 이상홍수시 수위상승에 의한 와류로부터 제체를 보호할 수 있게 한다. 즉, 교대 설치로 인한 하폭의 종방향 변화를 최소화하여 와류을 억제할 수 있도록 계획하여야 한다.

2) 교각 위치는 제방의 제외지측 비탈끝으로부터 10m 이상 떨어져야 한다. 단, 계획홍수량이 500㎥/s 미만인 하천에서는 5m 이상 이격하여야 하며, 부득이 제방단면과 인접하여 설치하거나 제방 정규단면에 교대 또는 교각을 설치할 경우에는 제방의 구조적 안전성이 확보될 수 있도록 충분한 검토와 대책을 강구해야 한다.

마. 교량접속도로

1) 교량 종방향으로 접속되는 도로 종구배는 도로등급에 맞는 설계기준을 적용하여 검토해야 한다.

2) 접속도로의 성토부 비탈경사는 1 : 1.5 보다 완만하게 하며 세부사항은‘교량설계기준(KDS 24 00 00)(2018, 국토교통부)’에 따른다.

3) 교량과 접속되는 횡방향 접속도로는 진출입차의 원활한 통행이 될 수 있도록 도로등급에 맞는 설계기준을 검토해 최소 회전반경을 확보할 수 있도록 해야 한다.

4) 접속도로의 포장은 도로설계기준을 준용한다.

바. 제방 둑마루 연결도로

1) 교량과 제방 둑마루 연결도로의 폭은 원칙적으로 제방 둑마루 폭 이상으로 하고 비탈경사는 제방의 비탈경사와 같거나 완만하게 한다. 토지 편입과 지장물 이전 등에 따라 어쩔 수 없는 경우에는 구조물(흙막이 벽, 직립식 사면보강재 등)로 보강한다.

2) 교량에서 제방쪽으로 연결도로의 도로종단경사는 하천 관리용 차량 등의 시계 확보 및 교통안전을 고려해서 교량 폭의 양끝단에서 5m 정도를 수평구간을 확보하고 해당지점으로부터 평면적으로 10%이하로 연결한다.

 

(a) 성토인 경우	(b) 구조물을 설치할 경우

 

(그림 2.1-5) < 제방 둑마루 연결도로 >

 

3) 교량과 접하는 연결도로에는 차량 추락방지를 위해 방호책(난간, 옹벽 등)을 설치하고 이로인해 도로 유효폭(또는 둑마루폭)이 좁아지지 않도록 하여야 하며 교량접합부에는 차량 회전을 고려하여 가각부(일반적으로 45。)을 설치한다. 또한, 날개벽의 높이는 미끄럼 방지를 위해 연결도로고보다 30cm이상 높게 설치하고 그 위에 난간 또는 가드레일을 설치하는 것을 원칙으로 한다.

4) 교량 종방향 접속도로의 경우 시계가 불량하여 사고 우려가 있으니 도로 설계속도에 맞춰 종단경사를 확보하되 도로등급이 없는 현황도로의 경우에는 종단경사를 6% 이하로 완만하게 접속시키도록 한다. 특히, 연결도로 없이 횡단교량만 설치하고 제방도로로 연결하는 경우는 교량을 통과한 차량의 추락방지를 위해 교량에서 잘 보이는 제방도로면에 안전보호 시설(방호벽, 가드레일, 방향표지판 등)을 설치한다.

사. 가도 및 가교공

1) 가설교량은 공사용 작업장과 자재 및 장비운반 등 직접공사 시공을 위한 공사용 교량과 도로교통을 우회시키기 위해 하천 내에 설치되는 임시교량으로 구분되며, 가교 형식은 교통량 및 수리영향을 고려하여 결정한다.

2) 공사용 교량은 그 성격상 저수로 부분에 잠수교 형태로 설치되는 경우가 많고, 일반적으로 소경간으로 설치되므로 어느 정도 치수적 악영향은 불가피하다. 따라서, 홍수기간 외에 가설하는 것을 원칙으로 하고 부득이 홍수기에 가설되는 경우는 가도에 의한 2차 피해를 방지하기 위하여 즉시 해체가 가능한 공법을 검토 반영한다.

3) 공사용 가교가 우회로 기능으로 철거가 불가피할 경우에는 홍수시 유실되지 않도록 치수상 조치를 취해야 하며, 가교에 의한 수리영향 검토를 실시하여 치수적 대책을 강구하여야 한다.

4) 공사용 가도의 계획고 선정은 수위특성(평수위, 갈수위 등)을 조사하여 기준수위를 결정하여 여유고를 고려하여 결정한다.

5) 기타 관련사항은 ‘교량설계기준(KDS 24 00 00)(2018, 국토교통부) 을 참조한다.

아. 교량배수 및 비점오염저감시설

1) 교량배수 시설기준은‘국도건설공사 설계실무 요령(2016, 국토교통부)’에 따른다.

2) 교량의 공용 시 초기강우에 의해 발생하는 비점오염물질을 처리하기 위해 설치하는 비점오염저감시설의 설치위치, 규모, 형식 등은 환경영향평가 결과를 설계에 반영하되 우수 배제 시 하천시설물의 파손, 하도내 세굴 등이 발생할 수 있으므로 고수부지 및 하도에 직접 낙하시켜 배제하는 계획은 지양토록 한다.

2.1.3 설계

가. 일반사항

1) 교량 등의 하천구조물에서 세굴로 인한 손상과 파괴로부터 교각 및 교대를 보호하기 위한 세굴보호공 적용시에는 하도특성, 현장여건 등으로 고려해야 한다.

2) 세굴보호공은 사석보호공, 블록공법, Gabion공법, 스톤매트리스공법 등이 있으며, 현장의 적용성, 재료 구득의 용이성, 경제성 등으로 종합적으로 고려하여 선정한다.

3) 세굴보호공은 동일 교량에서 다수의 교각이 설치될 경우 자재(사석, 블록 등)의 크기는 교각별로 산정하여 교각별로 적용하는 것을 원칙으로 하되, 현장 여건을 고려하여 교각별 자재의 크기 중 최대치를 적용할 수 있다.

4) 세굴보호공의 마무리면은 계획하상면과 동일하게 계획토록 한다.

5) 세굴보호공의 붕괴를 최소화하기 위하여 시공될 보호공 하단부의 토사 이동 우려가 있는 구간은 필터층(전석층, 토목섬유층 등)을 두어야 한다. 필터층 필요 여부는 ‘KDS 51 90 10 하천교량 4.2 세굴평가’를 적용한다.

 

 

(그림 2.1-6) < 세굴방호공 모식도 >

 

6) 세굴보호공 설계시 기초가 위치하는 지반특성을 고려해야 하고 기초가 토사지반에 위치한 경우(말뚝기초)에는 상기의 5)항을 적용할 수 있다.

7) 하상이 토사지반이 아닌 연․경암 지반의 경우에는 기초 하면의 세굴은 발생치 않으므로 세굴보호공은 불필요하나, 장기적인 국부 세굴을 고려하여 기초를 암반에 0.3m 이상 근입시키고, 암반 되메우기 부분은 콘크리트를 타설(3종, h=0.3m 이상)한다. 기초 되메우기 부분에 약간의 토사층이 있는 경우에는 원지반이 흐트러진 상태가 되므로 유수에 저항할 수 있도록 사석 채움으로 대체한다.

8) 세굴보호공 계획 시 가급적 교각을 중심으로 하천 종방향(특히 교각 하류부)을 횡방향보다 길게 하여야 한다.

나. 사석 크기 및 포설 규모 결정

교각세굴보호를 위한 사석의 크기는 하천설계기준에서 제시한 Isbash 공식 및 Richardson 공식 중 큰 것을 사용하거나 공학적으로 검증 받은 국내 공식 또는 직접 현장실험을 수행한 결과를 사용한다.

1) 사석의 크기

사석의 크기 산정 결과가 30㎏보다 작을 경우는 30㎏를 적용토록 한다.

가) Isbash 공식

여기서,  : 구조물이 없는 상태에서의 접근유속(m/s),

C : Isbash 계수(0.86~1.20)

g : 중력가속도 (m/s2)

 : 사석의 크기(m)

rs : 사석의 단위중량(t/㎥)

r : 물의 단위중량(t/㎥)

β : 흐름 입사각도

나) Richardson 공식

여기서,  : 사석의 중앙입경(m)

K : 교각형상계수(원형교각 : 1.5, 사각형교각 : 1.7)

V : 구조물이 없는 상태에서의 접근유속(m/s)

g : 중력가속도(m/sec2)

rs : 사석의 단위중량(t/㎥)

r : 물의 단위 중량(t/㎥)

 

2) 사석보호공의 포설 규모

사석보호공 포설 규모은 2개 이상의 공식을 적용 검토하여 적적성을 확보하되 포설반경은 세굴심의 2배 이상, 보호공의 부설 높이는 사석 직경의 3배 이상 설치토록 한다(그림 2.1-6 세굴보호공 모식도 참조).

< 세굴반경 예측식 >

(표 2.1-4)

 

구 분	예측공식	비 고
실험식	bs= 3.57d s+ 5.125, 일반적으로 b s= 3.57d s+b	한강교량하부보호공사 (1997, 서울특별시)
HEC-18	bs=d s (k + cot θ ), 약식 bs= 2.8d s+b
도로공사설계기준	bs= 2d s
여기서, b s : 세굴반경, d s : 국부세굴심, b : 교각 폭, k : 세굴공의 바닥폭(일반적으로 세굴심과 같음), θ : 하상물질의 안식각(30°∼44°)

 

다. 블록 보호공 크기 및 포설 규모 결정

1) 블록의 크기

교각세굴보호를 위한 블록의 크기는 ‘1) 사석의 크기’에서 산정된 규모 이상이여야 한다.

2) 블록보호공의 포설 규모

블록등 기성 제품을 사용하는 경우에는 현재 실무에서 적용하고 있는 ‘한강 교량 기초 수리모형실험(1998, 서울특별시)’의 결과를 인용할 수 있으며 별도의 수리모형실험을 수행한 결과를 사용한다.

< 세굴방지 부설범위 산정식 >

(표 2.1-5)

 

(한강교량기초 수리모형실험(1998, 서울특별시)) 여기서, Ws : 매트의 폭, X1 : 매트의 상류측 길이, X2 : 매트의 하류측 길이, ds : 세굴깊이, b : 교각 직경

 

주) 교각 기초부 노출구간에 대해서는 교각 직경이 아닌 기초부 규격으로 매트폭 결정

라. 교량기초 보강공

1) 준설 등 하상변동시 각 교량은 안전성 검토를 통하여 도로교 설계 기준 및 철도교 설계기준 등에서 요구하는 수준 이상의 안전성을 확보하도록 조치하여야 한다.

2) 준설 시공전 충분한 안정의 확보를 확인한 후 준설 등 시공되어야 한다.

3) 보강 및 개축의 필요시 교각 및 기초의 규모, 지지층 지반정수, 수심, 근입심도, 시공가능성, 경제성 등을 함께 고려하여 적정공법을 선정하여야 한다.

4) 세굴방지공으로 안전성이 충분히 확보된 경우라도, 하상정리면은 시공 정밀도 및 지지층의 변성을 고려하여 기초 뭍힘 깊이를 기초하부 지지면으로부터 최소한 0.5m 이상 확보하여야 한다.

5) 하부구조를 전부 또는 일부 개축하는 경우 각 시공 단계별로 현장 여건을 고려하여 시공중 안전성 확보여부를 확인하여야 하고, 필요시 소정의 절차(발주처 등 관계기관 협의)를 거쳐 보완하여야 한다.

6) 기존 기초 저면의 지지층을 기초의 일부로 활용하고자 할 경우, 수중 노출에 따른 지반정수가 변성되지 않도록 보호조치를 하여야 한다.

7) 파일 기초에서 기존 기초파일이 수중에 노출될 경우 부식, 부유물 충돌에 따른 훼손 등으로부터 보호시설의 설치를 원칙으로 한다.

8) 수중노출된 파일을 보호하기 위하여 콘크리트 채움등 확대기초의 규모를 키울 경우, 파일의 부담 증가에 대한 안정이 검토되어야 한다.

9) 하부구조를 보강 및 개축한 경우 반드시 세굴방지공을 계획하고 재시공하여야 한다.

10) 시공시 각 교각에 대하여 규모, 심도, 지지층 지반정수 등에 대하여 설계조건 결과와 비교 확인하고, 상이 할 경우 설계변경 및 전문가 검토등 적절한 조치를 취함으로써 구조물 안정을 확보하여야 한다.

11) 교량기초 보호공법은 상하부 구조형식, 하중, 수리 및 지층조건 등이 상이하므로 현장별로 안전성을 검토하여 적정공법을 적용하여야 한다.

- 얕은 굴착시 보강공사 미적용(세굴방지공 적용)

- 중간 굴착시 단면확대공 적용

- 깊은 굴착시 단면확대공 또는 하부개축공 적용

2.2 수량 산출 요령

2.2.1 수량 산출 내역

 

번 호	공 종	규 격	단위	수 량	비 고
1.	교량
1.1	교량 및 부대시설공
1.2	세굴방호공
1.2.1	사석채움	현장암 유용	㎥
		구입운반	㎥
1.2.2	사석부설	30㎏ 이상	㎥
1.2.3	사석면고르기		㎡
1.2.4	세굴방지용 블록설치		ea

 

2.2.2 일반사항

1) 교량 및 관련 부대시설공에 관한 수량산출내역은 ‘국도건설공사 설계실무 요령’에 준한다.

2) 기초 및 지하시설물 보호에 관한 수량산출내역은‘제2편 하천치수시설 제2장 하천호안’에 준한다.

4) 수량산출은 공종순으로 하고 각 공종마다 집계표를 작성한다.

5) 수량산출은 산출근거에는 소수점 2자리로 계산하여 계(計)에는 소수점 한자리까지 산출하고 이하 절사한다. 단, 강재, 철근 등은 소수점 3자리까지 산출한다.

6) 각 공종별 수량은 반드시 해당 공종의 단가 구성을 확인하여 중복 계상하지 아니한다.

2.2.3 사석 및 세굴방지용 블록

1) 사석품질기준은 하천공사 표준시방서를 참고한다.

2) 설치물량과 관련해서 사석부설은 ㎥ 단위로 계산하고 세굴방지용 블록은 ea 단위로 계산한다. 그리고 자재물량에 대해서는 사석부설은 ㎥ 또는 ton 단위로 계산하고 세굴방지용 블록은 ea단위로 한다.

3) 사석 자재물량을 ton 단위로 적용할 때에는 수량산출시 적용한 사석 비중(또는 단위중량)과 시방서에 제시되는 사석의 비중(또는 단위중량)이 동일하도록 한다.

2.3 단가 산출 요령

1) 교량 및 관련 부대시설공에 관련한 단가 산출 기준은 ‘국도건설공사 설계실무 요령, Ⅱ.공종별설계 4장 교량공’에 준한다.

2) 사석 및 세굴방지용 블록 설치와 관련된 단가 산출 기준은 ‘제2편 하천치수시설, 제2장 하천호안’에 준한다.

 

제3장 하천수문조사시설

3.1 설계 요령

3.1.1 일반사항

가. 정의

1) 수문(水文)조사

하천・호수・늪의 수위, 유량, 유사량 및 하천유역의 강수량, 증발산량, 토양수분 함유량에 관하여 과학적인 방법으로 관찰・측정・조사・분석하는 것을 말한다. 다만, 「기상관측표준화법」등 기상 관계 법률에 따른 기상관측은 제외한다.

2) 수문조사시설

물의 순환에 관한 자료를 수집하기 위한 시설 및 홍수발생 예보를 위한 시설을 말한다.

3) 기준수위표

하천의 수위를 관측하기 위해 설치한 표척을 말한다.

4) 영점(零點)표고 검정수준점

기준수위표의 영점을 결정하기 위하여 국토지리정보원고시 제2019-133호(2019.05.21. 일부개정)의 ‘수준측량 작업규정’에 따라 1등 수준점(불가피한 경우 2등 수준점)을 기점으로 2등 수준측량에 의하여 수위관측소 인근에 설치한 수위표 전용 수준점을 말한다.

5) 수위-유량 관계 곡선

한정된 횟수의 관측유량과 동일 시점의 수위와의 관계를 회귀분석하여 결정된 곡선을 말한다.

나. 적용범위

본 설계실무 요령은 하천에 설치되는 수문조사시설(수위표 등) 설치 및 유지․관리 업무에 대하여 적용한다.

다. 적용 기준

1) 하천설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)

2) 2차 수문조사 기본계획(2021, 환경부)

라. 참고문헌

1) 수문조사시설의 설치환경 및 유지·관리와 수문자료의 품질관리기준(2018, 환경부고시 제2018-94호)

2) 수문(水文)자료의 공인 및 저장·배포·활용 기준(2018, 환경부고시 제2018-93호)

3) 수문(水文)조사 업무규정(2018, 환경부훈령 제1344호)

4) 하천설계기준해설(2019, 한국수자원학회, 한국하천협회)

마. 설계 일반사항

1) 이․치수계획을 수립하기 위해서는 장기간의 수문조사 자료가 필요하므로 지역여건 및 계획 목적에 맞는 수문조사를 실시한다.

2) 수문조사는 장기수문관측과 단기수문관측으로 나눌 수 있으며, 장기수문관측을 위해서는 영구적인 관측시설을 설치하여야 한다. 단 모니터링을 위한 수문조사, 소유역의 무계측유역의 경우는 수문모형에 의한 유출량의 검증 및 적합성 검토를 위하여 단기수문관측을 할 수 있다.

3) 수문관측소의 설치방법, 관측방법, 자료의 관리에 관한 상세한 내용은 ‘수문(水文)조사 업무규정(2018, 환경부훈령 제1344호)’, ‘수문조사시설의 설치환경 및 유지․관리와 수문자료의 품질관리기기준(2018, 환경부고시 제2018-94호)’을 준용한다.

4) 하천 유역에는 수위관측소들이 설치되어 있어 이들 자료를 수집하여 활용하는 것이 일반적이나 사업목적상 수위관측이 꼭 필요한 곳이나 사업지구 내 수위관측소가 없는 경우 수위관측소를 설치 운영한다. 이때 관할 홍수통제소와 사전 협의하고, 사업으로 인해 수문조사시설의 이설이 필요한 경우도 동일하다.

5) 장기간의 수위관측 자료는 하천 유출량 산정, 유황분석, 하천유사량 산정 등의 기초자료로 이ㆍ치수계획에서 가장 중요한 자료이다.

6) 수위관측소가 운영되고 있는 지점에서는 보통 유량, 유사량 및 수질측정을 병행하게 되며 수위-유량관계 곡선식 작성을 통한 유출량을 산정하며 유량-유사량관계식을 유도하여 유출량에 따른 유사량을 모의할 수 있도록 한다. 또한 BOD, T-N, T-P, SS 등의 수질측정 농도자료를 부하량으로 환산하기 위해서도 수위 자료가 필요하다.

7) 이와 같은 유량, 유사량, 수질항목 등은 동시 수위관측자료를 필요로 하기 때문에 장기유출량 산정, 유사퇴적량의 산정, 수질예측 등 장기적인 이수계획을 수립하기 위해서는 수위관측소의 운영이 필요하다.

3.1.2 강수량 관측

가. 관측소의 배치

1) 강수 계측망은 다우지역이나 과우지역에 치우쳐 배치하지 말고 한 유역에 내리는 지역적 분포를 대표할 수 있도록 계획하여야 한다.

2) 강수량 관측소는 전체 수계를 고려하여 효과적인 관측망이 구성될 수 있도록 하고 조사 대상 지역의 강수발생 상황이 균일하게 나타나도록 구역을 분할한다. 분할된 각 구역에 1개 관측소를 배치하되 평면 배치와 표고차를 고려하여 관측망을 구성한다. 균일한 강수 발생 상황 구역으로 분할하기 어려울 때는 조사 대상 구역을 대략 50㎢ 구역으로 분할하여 각 구역마다 1개 관측소를 설치한다.

3) 홍수예보 등을 위한 자료를 수집하기 위해서는 그 관측 밀도를 높게 하여야 한다. 즉, 댐이 설치된 유역과 같이 중요한 구역에서는 관측소를 기준밀도보다 더 조밀하게 배치하고, 도시하천 등에서는 50㎢ 당 2개 관측소 이상을 설치한다.

4) 어떤 면적에 걸친 강수량을 결정하고 분석하기 위해 설치되는 관측지점 수는 관측목적, 대상 유역면적의 크기, 강수형태, 지형, 유역의 방향성, 그리고 계절 등을 고려하여 결정한다.

5) 통상 관측지점은 경제개발과 환경문제에 균형을 맞출 수 있을 정도의 규모로 수자원을 개발하고 관리하는데 심각한 결함이 발생하지 않도록 한다. 관측지역에서 비교적 정확한 등우선도를 그릴 수 있도록 분포시키는 것이 바람직하며 세계기상기구에서 제안된 최소한의 강수 관측 밀도는 (표 3.1-1)과 같다.

6) (표 3.1-1)의 관측밀도는 다양한 지형을 갖는 나라들의 평균적인 기준으로서 우리나라와 같이 지형 및 해양 기후의 영향을 받는 지역에서는 보다 정확한 강수 관측을 위해 밀도가 더 높고 자기화 된 관측 장비를 설치하여야 한다.

< 세계기상기구에서 추천한 강수 밀도(WMO, 2008) >

(표 3.1-1)

 

지 역	최소관측밀도(㎢/관측소)
	보통 우량계	자기 우량계
해안 지역	900	9,000
산지	250	2,500
내륙 평원	575	5,750
구릉지/파상 지역	575	5,750
작은 섬 지역	25	250
도시 지역	-	10~20
극 지역/건조 지역	10,000	100,000

 

나. 설치장소의 선정

1) 설치장소는 원칙적으로 현지답사를 실시하여 아래 조건이 만족될 수 있도록 후보지점별로 비교분석한 후 구체적인 설치장소를 결정한다.

가) 사방 약 10 m 이상 넓이의 평활하게 개방된 토지로서 바람방향의 변화가 적은 곳

나) 물이 고일 염려가 없는 곳

다) 관측이 편리하고 인근에서 지속적인 관측원을 고용하기 쉬운 곳

라) 인접 관측소 지점과 적절한 거리를 유지하는 곳

2) 설치장소는 유지관리가 쉽고 장기간 계속해서 관측이 가능한 안전한 장소이어야 하며, 관측 부지 및 관측원의 확보가 쉬운 지점을 택한다. 관측지점은 급경사 지대를 피하고 지형 붕괴 등의 영향을 받지 않는 지점으로 한다.

3) 가까운 주변에 건물이 있거나 커다란 수목이 있는 경우에는 바람의 영향으로 인해 강수량 관측치가 영향을 받는다. 기상청의 지상기상관측지침에 따르면 이 영향 범위에 대해서는 정설이 없으나 지면이 평탄하고 기류가 수평이 되어야 하므로 장애물이 없는 600㎡ 이상의 평지를 만들어 그 안에 설치하도록 하고, 건물과 수목의 높이를 고려하여 충분히 떨어진 장소에 계기를 설치하도록 한다.

4) 이상적인 관측을 위하여 관측지점의 노출 및 개방 정도는 인접한 장애물, 즉 수목, 장벽, 또는 다른 독립 물체에 의하여 발생한 바람의 난류와 와류에 의하여 영향을 받지 않도록 결정한다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는 관측기기에서 장애물까지의 이격거리가 (그림 3.1-1)과 같아야 한다. 세계기상기구에 따르면 이격거리가 장애물의 높이보다 최소한 2배 이상이어야 하며, 관측소에서 바라본 주변 물체의 각도는 30∼45°이내의 범위에 들어오도록 해야 한다.

 

 

(그림 3.1-1) < 강수관측 지점 선정을 위한 장애물의 범위 >

 

5) 관측기기 주변의 지표면은 잔디 등으로 초지를 형성하여 빗방울이 튀지 않도록 한다. 반면에 과도하게 사방으로 노출된 지역에서는 잔디로 피복한 지형을 축조하여 설치하는 것이 바람직하다.

6) 요지(凹地) 등으로 주변의 물이 흘러들어 오거나 배수가 불량하여 물이 고이게 되는 장소는 우량계에 물방울이 튀어 들어갈 수 있으므로 피해야 한다. 호우 시에는 평상시에 예상하지 못했던 방향에서 빗물이 흘러들어 오는 경우가 있으므로 관측소는 그 주위지 반보다 약간 높게 하고 좋은 배수로를 만들어야 한다.

7) 관측소 근처에 수목, 공장 등에 의한 먼지나 티끌에 의해 수수구가 막힐 염려가 없고, 또한 관측과 순회 점검 시 통행이 쉽고 안전하여야 하며 통신 연락도 용이해야 한다. 전화나 감시용 장치(CCTV)가 설치되는 곳은 홍수예보 등을 위한 통보에 편리한 곳이어야 한다.

8) 기상조사를 위해서는 설치 예정지점의 기상상황을 미리 근처 관측소의 자료나 탐문 등 을 통해 파악한다. 조사 항목은 강우량 외에 기온, 적설, 풍향, 풍속 등을 고려한다. 또한 그 지역 사회에서 오랫동안 살아온 지역주민들로부터 호우 시 관측지점의 침수 가능성 등 관측에 지장을 초래할 내용을 탐문 조사하면 관측소 선정에 참고가 된다. 특히 도시지역에서는 관측의 편리만을 고려하여 건물의 옥상에 관측기를 설치하는 등 설치장소를 임의로 결정하는 일이 없도록 한다.

9) 관측기기를 보호하기 위하여 특별히 시설 전체에 대한 보호망이 필요하고, 관측지점에 따라 사정이 여의치 않을 경우라도 관측지점의 위치 변동은 최소한으로 줄여야 한다. 위치를 변동할 경우는 그 변동 사항을 명확히 기록하여 향후 각종 수문 분석에 이용되도록 하여야 한다.

다. 관측 설비

1) 측정기계

가) 강수량 관측용 계기는 기상법, 기상측기 검정규정, 그리고 수문조사 업무규정에 합격한 것이라야 한다.

나) 기상법, 기상측기 검정규정, 그리고 수문조사업무규정에 적합한 강수량 관측용 계기는 다양한 종류가 있으나, 보통 사용하고 있는 계기는 보통우량계, 자기우량계, 보통설량계, 자기설량계 등이 있다.

2) 수수구

가) 우량계의 수수구(受水口) 직경은 20 cm를 표준으로 하며 수수구는 반드시 수평으로 설치한다. 수수구의 높이는 계기의 종류에 따라 높이가 정해져 있으므로, 해당 기준에 크게 벗어나서는 안 된다.

나) 우량계의 수수구 내경은 보통 20±0.6 cm로 되어있으나 산지와 같은 곳에 설치하는 장기관측용 우량계 수수구의 내경은 10 cm가 사용되기도 하며, 그밖에 14.14 cm를 사용하는 경우도 있다.

다) 산지의 경사면에 설치하는 우량계일지라도 수수구는 항상 수평으로 설치한다. 수수구의 높이는 낮을수록 좋으나, 계기의 구조(특히 배수방식)와 강우 시 지면에서 빗방울이 튀겨 들어가는 것을 방지하는 측면에서 결정한다.

라) 보통우량계 수수구의 높이는 지상 20 cm이다. 그러나 보통우량계를 포함한 수수구의 높이는 현지여건이나 우량계의 종류에 따라 조정할 수 있다. 또한 지면에서 빗물이 튀어 들어가는 것을 방지하기 위해 수수구의 주위 사방 1 m에 잔디를 심고 짧게 깎아주는 것이 좋다. 그리고 바람의 영향이 현저하다고 생각되는 관측소에는 수수구에 바람막이(wind shields)를 설치할 필요가 있다. 한냉지에서는 적설깊이 및 배수의 동결에 유의하여 수수구의 높이를 결정한다.

마) 적설관측은 바람과 지형지물의 영향을 받기 쉬우므로 우량관측의 경우보다 관측에 더 많은 장애가 생긴다. 강설계에는 바람방지기를 설치하여 바람의 영향을 줄이고, 특히 눈이 많이 내리는 지방에서는 수수구가 강설에 의하여 완전히 묻혀버릴 염려가 있으므로 항상 적설면보다 1 m 정도 높게 설치한다.

3) 기록장치의 위치

가) 자기용 기록장치는 원칙적으로 옥내에 설치하여야 한다. 그러나 부득이 옥외에 설치하여야 할 경우에는 견고한 기초에 설치한다.

나) 기록장치를 설치할 때에는 동파되지 않고, 수수구에 고인물이 증발되지 않도록 유의하여야 한다.

다) 바람, 비, 흙의 동결 등에 의하여 기울어지지 않게 견고한 기초를 할 필요가 있으며, 계기를 수평으로 설치한다.

4) 보통우량계의 병설 및 표지

가) 원칙적으로 자기우량계에는 보통우량계, 자기설량계에는 보통설량계를 각각 병행하여 동시에 설치하여야 한다.

나) 최근의 무인 관측시스템처럼 기본적으로 보통우량계를 병설하고, 자기우량계를 병설하거나 인접지점에 위치하도록 하여 관측 자료의 신뢰성 증대와 결측 자료의 보완이 가능하도록 하여야 한다.

다) 관측소에는 관측소명, 수계, 하천명, 설치자명, 설치년월일, 관측소 소재지, 위도, 경도, 표고, 관측소번호, 관측목적, 그리고 관측원 이름을 기록한 표지판을 설치하고 필요한 경우에는 주위에 울타리 등을 설치하여야 한다.

5) 관측소 대장

가) 관측소 관리기관은 강수량 관측소 대장 및 위치도를 작성하여 보관한다.

나) 관측소 대장에는 관측원, 관측소 위치, 시설평면도, 시설구조도 등의 도면이 작성되어 있어야 하며 관측소의 모든 변화를 알기 위하여 기종(器種), 영점표고, 관측 위치 등이 변경되는 경우에는 그 사항을 기록하여 두어야 한다. 또한 주변 식생에 현저한 변화가 있는 경우에도 그 내용을 대장에 기입한다.

다) 관측소 대장에 기록해야 할 세부항목은 관측소명, 수계, 하천명, 설치자명, 관측개시 연월일, 관측소 소재지, 위도, 경도, 표고, 관측소번호, 관측소 사진, 관측원, 기종, 원부보관장소, 관측기록 및 관측기록 발송부처 등이다. 위치도는 1:5,000~1:50,000 축척의 지형도를 이용하여 관측소의 위치 등을 표시한다.

3.1.3 수위 관측

가. 수위관측 개요

1) 수위란 수면의 높이를 기준면에서 측정한 것을 말하며, 하천의 수위는 유량의 변화나 하상의 변동에 따라서 변화한다. 또한 하구에 설치된 수위관측 시설은 조석의 유무에 따라 수위에 영향을 미치며, 저수지나 호소의 경우는 바람의 영향에 따라 수위에 영향을 미칠 수 있다.

2) 홍수예보시스템에 의해서 관리되는 수위관측소에서의 수위는 매 10분 마다 관측되고 있으며 홍수시 수위관측은 홍수예보에 중요한 정보를 제공한다. 또한 갈수시에는 수자원 이수관리에 사용된다.

3) 상류와 하류에서 순간관측시간의 상호관계를 뚜렷이 하기 위해 수위는 기준면에서 측량한 값으로 한다. 이를 위해 수위관측소에는 영점표고 검정수준점을 설치하고 수위표의 영점표고를 정확히 측량하여 기록하고 관리하여야 한다.

4) 수위관측은 수면의 높이를 보통수위표(목자판)에 의해 직접 읽는 보통관측과 자기수위계에 의한 자기관측으로 분류된다. 자기관측소에서는 자기수위계와 함께 보통수위표를 설치하는 것이 원칙이다.

나. 수위계 및 관측시설

수위계에는 연중 계속하여 수위를 관측하는 자기수위계와 보통수위표가 있고, 홍수 등 특정시기에 수위를 관측하는 가(假)수위표(보조수위표)가 있다.

1) 자기수위계

자기수위계는 직접수위계와 간접수위계로 크게 분류된다. 직접수위계는 바늘식, 부자식, 추선식 수위계(wire weight gauge) 등이 있으며, 간접수위계는 수위에 비례하는 압력, 전기 및 기타 신호를 출력시키는 장치로 압력식, 음파식, 광파식 수위계 등이 있다.

한편 자기수위계는 견고한 기초위에 설치하거나 교량의 교각 등에 매달아 설치하며 자기수위계 기기가 설치되어 있는 주요부는 침수가 되지 않도록 하여야 한다.

가) 부자식 수위계

부자식 수위계는 부자를 수면에 띄워 수위의 변화에 따라 강선으로 연결된 부자의 상승·하강으로 측정되어지는 설비이다.

 

 

(그림 3.1-2) < 부자식 수위관측소 > (그림 3.1-3) < 괴산 수위관측소 >

나) 음파식 수위계

음파를 유도하는 도파관 상부에 음파발신기를 설치하여 수면으로 부터의 반사파를 측정하여 수심을 측정하는 설비이다.

다) 리드식 수위계

수중에 측정주를 세워 그 속에 자석이 붙은 부자와 일정 간격으로 줄이은 리드 스위치를 배치한다. 수면의 상하에 따라서 자석이 상하로 움직이므로 그 자력선에 영향을 받은 리드 스위치가 작동된 상태(ON)로 된다. ON 스위치 위치를 검식하여 수위를 측정하는 장치이다.

라) 압력식 수위계

수위의 변화에 따라 수주에 설치된 수압부가 받는 수압의 변화를 기계적으로 측정 또는 감압소자에 의하여 전기신호로 변환, 수심을 측정하는 장치이다.

마) 기포식 수위계

수위와 수압이 비례하는 원리를 응용하여 수주압 측정관에 채워진 물을 배출하는데 필요한 압축 기체의 압력을 측정하여 수위로 환산하는 방법으로 측정하는 장치이다.

바) 초음파식 수위계

고정형 초음파유속계(ADVM, Acoustic Doppler Velocity Meter)는 초음파 송수파기를 수면의 연직상방에 달아 초음파가 수면에 부딪혀 돌아올 때까지의 시간을 측정, 수면과 초음파 송수파기와의 거리를 측정하는 것으로 수면과 전혀 접촉하지 않는 방법으로 측정하는 장치이다.

 

 

(그림 3.1-4) < 초음파수위계 및 관측국사(한강대교) >

 

 

(그림 3.1-5) < 초음파 수위계 측정원리 및 설치방법 >

< 수위계 종류에 따른 특징 및 고려사항 >

(표 3.1-2)

 

방 식	특 징	고려사항
부자식	- 가장 널리 사용되는 방식 - 원리가 단순하고 기계식으로 작동하여 고장시 대응 용이 - 부자와 추, 도르레, 철선을 사용 - 관측정을 설치하여 정수면 형성	- 대하천 설치 시 비용이 고가 - 토사가 많이 쌓이는 곳은 유지 관리 곤란 - 각 구성부분 사이의 마찰, 철선의 미끄러짐 현상으로 오차 발생
압력식 (기포식)	- 관측정 설치 비용이 너무 과다한 장소에 설치 - 하상이 모래로 되어 있어 토사에 의한 도수구 막힘이 빈번한 장소에 설치 가능 - 정수역학 이론 이용(압력은 수심에 비례) - 압력 전달 방법으로 가스 사용 가능	- 온도 변화, 물에 용해된 물질에 의해 물의 밀도가 변하는 경우 그 영향을 보정해야 함 - 가스를 사용하는 경우 가스의 weight 변화 고려 필요 - 기온, 기압, 고도, 물의 밀도에 따라 오차 발생 - 고장시 대응 곤란
음파식	- 토사가 많이 쌓이는 장소에도 설치가능(수면과 접촉할 필요없음) - 부유물, 얼음 등이 도수관에 충격을 자주 가하는 장소에 설치 가능 - 적은 비용으로 손쉽게 음파변환기 설치 가능 - 실시간 원격 관측 가능 - 관측정(stilling well)이 필요없음 - 측정범위 : 10m, 오차 : ±30mm	- 기온의 영향 민감 - 동절기 서리, 결빙으로 인한 오차(전열기 사용 필요) - 물결에 의한 오차(평균으로 해결) - 고장시 대응 곤란

 

2) 보통수위표(목자판)

수위표에는 연중 계속하여 수위를 관측하는 보통수위표와 홍수기 등 특정시기에 수위를 관측하는 보조수위표가 있다. 수위관측은 보통수위표(또는 목자판)에서 읽은 값을 기준으로 하고 자기수위계 값이 보통수위표 값과 다르면 자기수위계 값을 수정한 후 수정내역(수정일시, 사유 등)을 기록하여야 한다.

가) 규격

(1) 목자판 수위표의 재질은 물에 잘 부식되지 않는 재질(예: 스테인레스, 알류미늄, 에나멜 철판 또는 강화 플라스틱판)에 눈금판 눈금단위는 1㎝ 로 표기하고 야간이나 홍수시에도 확인이 가능하도록 10㎝ 및 1m 단위도 같이 표시하여 콘크리트 또는 목재지주에 부착, 관측자가 읽기 쉽게 제작되어야 한다.

(2) 목자판 표준규격

- 목자판의 규격은 넓이 15~16㎝, 두께 2~3㎝, 길이 1~2m, 흑색(m 단위는 적색)으로 도장한다. (최근 도입된 금속판의 경우에는 두께 및 길이를 현지의 설치여건을 고려하여 변경할 수 있다)

- 표면은 방부제를 도장하여 부식을 방지하며, 페인트를 사용시 3회 이상 도장한다.

나) 목자판 설치

(1) 기둥은 콘크리트 말뚝 또는 철강재 말뚝을 사용해서 견고하게 고정하며, 너무 길지 않는 것이 좋다.

(2) 수위표 최고눈금은 제방이 없는 경우 계획홍수위 및 기왕최고수위보다 1m 이상, 제방이 있는 경우 50㎝ 이상 높게 한다.

(3) 수위표 영점은 최저수위보다 1m 이상 낮게 하고 영점표고검정수준점에 의해 영점표고를 측량하여야 한다.

 

 

(그림 3.1-6) < 보통수위표 목자판 규격 >

3) 보조수위표 설치

가) 홍수시 홍수예보 업무를 돕고 수문자료를 보충하기 위하여 이미 설치되어 있는 수위표 지점 사이의 중요지점 또는 지류의 중요지점에 설치하여 주로 홍수시 관측을 실시한다.

나) 유량측정을 실시하는 수위계 지점의 수면경사를 구하기 위해 현지 여건을 고려하여 상하류 지점간의 수위차가 30~50㎝ 정도가 되도록 기설 수위계 지점 상·하류 약 1㎞ 내외지점에 보조수위표(일명 가수위표)를 설치한다.

다) 유량측정시마다 수위를 관측하여 수면경사법에 의한 유량을 산정하여 실측한 유량과 비교·검토하여 유량분석자료로 활용한다.

4) 수위표 영점표고

가) 수위표 영점표고는 최대갈수위 이하로 결정하며, 하상굴착계획이 있는 경우에는 그 영향을 고려해서 설치한다.

(1) 수위가 영점수위 이하(마이너스 수위, 負値)로 표시되는 것을 피하기 위해서다.

(2) 하상저하 등으로 (-)치가 나오는 경우는 (-)치로 읽든가 새로 더 낮추어서 설치하든가 해야 한다. 이러한 착오를 없애기 위해서 수위관측소를 설치할 때는 영점표고를 1m 정도 내려서 설치하는 것이 좋다.

나) 수위계 영점표고는 일관성 있고 원활한 수위자료 관측과 수문분석을 위해서는 특별한 사유가 없는 한 수위관측소의 영점표고는 변경하지 않는 것으로 하며, 영점을 변경할 경우에는 나중에도 확실히 알 수 있도록, 변경깊이, 변경년월일, 변경사유, 변경내역 등을 관측소 대장에 정확히 기입해 두어야 한다.

 

 

(그림 3.1-7) < 수위관측소 수위 측정 기준 >

5) (관측)기록부

기록방식은 관측기기 종류에 알맞은 방식을 쓴다. 자기기록지에 아날로그 방식을 사용하거나 디지털 방식으로 수치를 기록하는 방식도 있다. 자기기록 외에 반도체 메모리 등의 기록장치에 의한 기록도 있다.

디지털 기록방식은 전원이 반드시 필요하므로 중요한 관측소에서는 아날로그 기록방식과 병행하여야 하며 동시에 낙뢰나 정전 등에 대한 대책을 강구하여야 한다.

6) 관측시설

수위관측시설은 수위계와 통신시설 등을 보관하고 운영하는 관측국사, 하천의 물을 이끄는 도수관, 수위계의 부자가 위치하는 관측정, 표고의 기준이 되는 영점표고검정수준점, 하천의 수위를 눈으로 직접 읽을 수 있는 보통수위표(目字板), 기타 표식 및 보안시설 등으로 이루어져 있다.

7) 관측소 배치

하천관리, 하천구조물 시공과 관련하여 하천 구간내의 필요한 장소에 하천 수위를 측정할 수 있도록 수위관측소를 설치한다. 특히, 주요 지류 또는 파천의 분․합류 전후, 보, 수문 등의 상하류에 수위관측소를 설치하여 하천수위의 변화 양상을 측정한다. 수위관측소는 다음과 같은 장소를 조사하여 설치한다.

가) 유로 및 하상 변동이 적은 장소

나) 유로 만곡이 없는 장소

다) 접근이 용이한 장소

라) 갈수시에도 물이 마르지 않는 장소

마) 유량측정 병행 지점의 경우 유량측정이 용이한 장소

다. 수위 관측

관측방식에는 보통관측, 자기관측 시스템에 의한 관측이 있다.

1) 보통관측

수위표를 목측으로 정해진 시각에 매일 관측한다. 그러나 동절기에 어둠과 추위 때문에 정확도가 저하될 수 있고 관측소 접근에 위험 등이 예상되면 수위변화 양상을 판단하여 관측시각을 변경해도 좋다. 관측 결과에는 다음 사항을 정확히 기입한다.

가) 관측소명

나) 년, 월, 일, 시간(분단위 까지)

다) 수위(m 단위로 소숫점 이하 2자리까지)

라) 관측자명

2) 자기관측

자기관측이란 기록기를 가진 계기에 의한 관측을 말한다.

3.1.4 유량 측정

하천의 유량측정은 수자원의 효율적인 관리 및 배분과 강우-유출관계를 규명하기 위한 기초 작업이며, 장기간에 걸쳐 관측된 신뢰성 있는 유량자료의 획득은 대단히 중요하다.

유량측정을 장기간 연속적으로 관측하는 것은 강수관측이나 수위관측과 같이 기술적, 경제적으로 어려운 일이다. 따라서, 한정된 횟수의 관측유량과 그 시점의 하천수위와의 관계인 수위-유량관계곡선을 작성해 두면, 이후에는 관측된 수위로부터 유량을 측정하지 않고도 유량을 환산할 수 있다.

수위관측과 더불어 유량측정을 실시하여 개략적인 평ㆍ갈수량을 추정하고 이수계획수립에 활용한다. 평ㆍ갈수 유량측정은 보통 1일 2회 측정하며 10회 이상 측정하여 저수위에 대한 수위-유량곡선식 작성에 적용한다. 홍수량은 매시 관측을 통하여 홍수수문곡선을 얻어야 한다. 여기서 중요한 점은 첨두홍수량을 정확히 측정해야 하므로 홍수시 민감한 수위변화에 대비 하여 측정계획을 철저히 수립해야 한다.

유량 측정과 관련된 상세내용(관측시기 및 관측장비, 측정방법, 측정성과 분석 등)은‘하천설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)’과 ‘수문(水文)조사 업무규정(2018, 환경부훈령 제1344호)’, ‘수문조사시설의 설치환경 및 유지․관리와 수문자료의 품질관리기기준(2018, 환경부고시 제2018-94호)’의 관련 규정에 따른다.

 

3.1.5 유사량 측정

유사량 측정은 이론적으로 소류사(掃流沙)와 부유사(浮遊沙)를 합산한 값으로 정의된다. 그러나 측정장비의 특성으로 측정된 소류사와 부유사를 단순히 합산하지 않고 별도의 식을 이용하여 보정한다.

소류사의 측정이 부유사 측정보다 어렵고 정확도도 낮기 때문에 일반적으로 부유사만 측정하고 하천의 부유사 농도, 하상토의 입경분포, 수심 에너지경사 등을 이용하여 총 유사량을 구한다.

유사량 측정과 관련된 상세내용(관측시기 및 관측장비, 측정방법, 측정성과 분석 등)은 ‘하천설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)’과 ‘수문(水文)조사 업무규정(2018, 환경부훈령 제1344호)’, ‘수문조사시설의 설치환경 및 유지․관리와 수문자료의 품질관리기기준(2018, 환경부고시 제2018-94호)’의 관련 규정에 따른다.

3.1.6 하천 실시간 모니터링

하천 실시간 모니터링은 CCTV 등 현장설비 및 통합관리시스템을 구축하여, 재난 발생시 침수피해, 하천수위, 하천시설물 상태 등 하천 상황을 실시간으로 모니터링 함으로써 위험상황의 전파 및 효율적인 의사결정을 지원하고, 평상시 하천구역내 불법행위 및 안전사고에 대한 감시 및 관리 기능을 위한 양질의 영상정보 확보로 대국민 서비스질을 향상시키 위한 사항으로 CCTV 등 시설물 설치시 고려사항은 다음과 같다.

가. CCTV 설치간격 및 위치

1) 설치간격

설치 간격은 하천폭, 도시화 정도, CCTV 가시거리 등을 고려하여 도심지 구간은 1km, 농경지와 산지구간은 1~2km을 원칙으로 하되, 하폭이 1km 미만인 하천의 경우 지그재그로 설치한다.

 

하폭 1.0km 이상	하폭 1.0km 미만

 

(그림 3.1-8) < 도심지구간 CCTV 설치간격 예시도 >

 

2) 설치위치 선정시 고려사항

설치 위치 선정시에는 홍수피해 우려지점 등 재해 예방이 필요한 지점, 불법 및 범죄행위 방지, 하천 환경 보전을 위해 필요한 지점을 우선 선정해야 한다. 다만, 장래 하천 제방 축제 및 보축계획을 고려하여 위치를 선정해야 하며, 기존 설치지점과의 중복 설치여부 등도 면밀히 확인 후 선정해야 한다.

가) 현재 홍수 예보지점 및 최근(2~3년간) 피해발생 지점

나) 제방고, 교량형하고 등이 설계기준에 미달되어 피해발생 예상 지점

다) 내수배제 불량에 따른 침수피해 예상 지점

라) 다기능보, 배수펌프장, 수문, 선착장, 갑문 등 집중관리가 필요한 지점

마) 만곡부, 지류하천 합류부 등 유량이 변화되는 지점

바) 유지관리도로가 단절되어 접근이 어려운 취약구간 등

사) 이용자 밀집도가 높은 다목적광장, 체육시설 등 대규모 친수시설

아) 범죄행위, 불법경작, 쓰레기투기, 시설물 설치 등 단속 필요 지점

자) 수위ㆍ유량 측정, 세굴ㆍ퇴적 모니터링, 녹조 등 하천환경 조사가 필요하고 향후 고도화 사업과 연계할 수 있는 지점

나. 현장설비

효율적인 운영관리 및 설비 점검·정비 등 유지관리 사항을 고려하여 CCTV, 통신설비, 수전설비, 종합상황실 등으로 구분하여 구축하되, 현지여건을 고려하여 하천관리청이 결정한다. 다만, 카메라의 경우, 최소한 야간에도 촬영이 가능한 적외선(Infrared Ray)기능과 방향 및 확대/축소를 원격으로 제어할 수 있는 기능(PTZ, Pan-Tilt-Zoom)이 포함된 200만 화소 이상의 카메라를 설치토록 한다.

 

3.2 수량 산출 요령

3.2.1 일반사항

1) 수문조사시설에 관한 기본적인 토목 수량은 ‘국도건설공사 설계실무 요령’을 참조하여 산출한다.

2) 수량산출은 공종순으로 하고 각 공종마다 집계표를 작성한다.

3) 수량산출은 산출근거에는 소수점 2자리로 계산하여 계(計)에는 소수점 한자리까지 산출하고 이하 절사한다. 단, 강재, 철근 등은 소수점 3자리까지 산출한다.

4) 각 공종별 수량은 반드시 해당 공종의 단가 구성을 확인하여 중복 계상하지 아니한다.

 

3.3 단가 산출 요령

1) 수문조사시설에 관한 단가 산출에 있어 일반 공종 단가는 건설공사 표준품셈 적용을 원칙으로 하고, 관측기기 구입 및 설치단가는 전문업체에 의한 견적 단가를 적용한다.

 

제4장 하천기타시설

4.1 설계 요령

4.1.1 일반사항

가. 정의

하천기타시설은 공종별 주된 공사를 시행함에 있어 필요한 부수적인 시설을 의미한다.

나. 적용범위

본 편의‘하천기타시설’은 주요 공종별 주된 공사를 제외한 공통된 부수적 공정에 적용한다.

다. 적용기준

1) 하천설계기준(KDS 51 00 00)(2018, 국토교통부)

2) 하천공사 표준시방서(KCS 51 00 00)(2023, 환경부)

라. 참고문헌

1) 하천설계기준해설(2019, 한국수자원학회, 한국하천협회)

 

4.1.2 하천기타시설

가. 가설공

1) 가설사무소

가설사무소에는 현장사무실(감리, 감독관, 공사시행자), 기자재 창고, 숙소 등을 설치할 수 있으며, 규모는 ‘건설공사 표준품셈’ 및 현장 여건을 고려하여 결정한다.

나. 운반공

1) 운반공은 공사 현장으로 반입되는 자재 및 공사용 장비의 운반에 대한 규정으로 해당 현장의 위치와 주변 도로 여건에 따라 산정함을 원칙으로 한다.

2) 운반장비 및 운반속도는 ‘건설공사 표준품셈’의 기준에 따라 도로 여건 및 적재․공차를 구별하여 각각 적용한다.

3) 중기운반의 경우 투입되는 장비에 대해 트럭트레일러의 운반 또는 자주식 운반 등으로 구분하여 장비 운반에 필요한 비용을 산출한다.

4) 자재운반은 필요한 자재에 대하여 현장으로 운반하는 비용을 말하며, 재료 및 자재단가에 운반비가 포함되는 경우 이를 포함하여 산출할 수 있다.

다. 구조물깨기공

1) 구조물깨기공은 공사 구간내의 지장물, 구조물 철거를 위한 것으로, 기존 도면이 있을 경우 도면에 의해 수량을 산출한다.

2) 적용대상은 철근콘크리트 구조물 깨기, 무근콘크리트 구조물 깨기, 석축 헐기, 기존 호안블록 헐기, 돌망태 철거, 가옥 철거 등이며, 현장 여건에 따라 필요한 항목에 대하여 추가 적용한다.

3) 돌쌓기 및 돌망태 등의 철거에 따른 자재(깬돌, 사석, 망태석 등)는 현장 내에서 재활용 할 수 있도록 검토한다.

라. 기존도로 및 시설물 유지보수

사업구간내 포함되는 기존도로 및 시설물이 중차량 통행 등 공사로 인해 파손, 기능저하가 우려될 경우 감독관과 협의하여 복구 또는 재설치 비용을 설계에 반영할 수 있다.

마. 축중기

1) 건설현장에서 덤프트럭의 과적행위를 방지하기 위하여 10톤 이상의 중량을 측정할 수 있는 축중기를 설치하여야 한다

2) 축중기 설치·운영, 적용범위, 대상현장에 대해서는‘건설현장 축중기 설치지침(국토교통부)’을 기준으로 한다.

바. 환경관리시설

1) 세륜시설 설치

가) 공사현장 외부로 작업용 차량의 출입이 있을 때 공사 현장의 출입구에 세륜시설을 설치하여야 한다.

나) 종류는 자동식 세륜시설, 수조를 이용한 세륜시설이 있고, 설치방식에 따라 이동식, 고정식 세륜시설로 구분이 되며, 공사기간, 공사규모, 주변환경 및 현장 여건 등을 고려하여 적정한 형식을 선정하도록 한다.

다) 설치목적에 의해 필요성을 인정되는 곳에 설치하며, 분진 및 먼지 등이 발생하기 쉬운 장소, 공사용 진입도로 및 공사현장과 기존도로가 만나는 곳 등에 위치시킨다.

2) 수질오염방지시설 설치

가) 오탁방지막

(1) 공사시 오염물질 유출에 의한 하천오염 방지를 위해 오탁방지막을 설치하여야 한다.

(2) 오탁방지막 설치는‘환경영향평가’또는‘소규모 환경영향평가’협의결과를 참조하여 결정한다.

(3) 준설선을 이용하여 공사를 시행하는 구간에 대하여는 준설선 주변에 오탁방지막을 설치하여 공사로 발생하는 오탁 부유물의 유출을 방지하여야 한다.

나) 침사지

(1) 토사의 유출을 최소화 하기위해 공사시 발생되는 절·성토면의 안정화 작업을 우선 시행하고 토사유출이 예상되는 지점에 침사지를 설치한다.

(2) 침사지 설치는‘환경영향평가’또는‘소규모 환경영향평가’ 협의결과를 참조하여 결정한다.

3) 기타 환경관리시설

공사시 환경관리를 위해 필요시 가설방음벽, 방진막, 살수, 오탁수 처리시설, 비점오염저감시설 등을 설치할 수 있다.

사. 기타

1) 시추조사비

공사시 토질조사가 필요할 경우 조사항목 및 수량을 설계도서에 명기하고 조사비를 반영한다.

2) 시공측량비

시공측량비는 시방서 기준에 의거 공사에 필요한 측량을 시행하기 위한 비용으로, 공사중 측량에 필요한 제반비용을 반영한다.

3) 계측비

건설공사 중 공사 중인 시설물과 유지관리 중인 시설물의 안전을 목적으로 지반계측을 통해 설계시의 불확실성을 확인하고 안전한 공사를 위한 계측비를 반영한다.

가) 계측계획은 KDS 11 10 15 지반계측 기준을 준수 해야한다.

나) 계측은 공사 특성 및 인근 하천시설물, 지장물 등의 현황을 고려하여 지반의 활동거동, 구조물의 거동, 수문상황 등으로 크게 구분하여 계획할 수 있도록 한다.

4) 정기안전점검비

가) 건설공사시 시공자는 공사 목적물 및 주변의 안전을 확보하기 위하여 안전점검을 실시하여야 한다.

나) 안전점검 실시 및 종합보고서 작성·관리 사항, 점검시기, 점검대상, 대가요율과 관련하여 ‘건설공사 안전관리 업무수행 지침(국토교통부)’을 고려하여 결정한다.

5) 시공상세도면 작성

가) 공사의 시공을 위하여 시공상세도면을 작성하는 경우에는 이에 필요한 인건비 등에 비용을 반영한다.

나) 건설공사의 진행단계별로 작성하여야 하는 시공상세도면의 목록을 공사 시방서에 명시하여야 한다.

6) 생태계보전협력금

생태계보전협력금은 자연환경보전법에 근거하여 부과 대상여부를 검토하고, 생태계훼손면적에 단위면적당 부과금액과 지역계수를 곱하여 산정한다.

7) 문화재 시․발굴 등에 대한 조사비

시공시‘문화재 지표조사’결과를 준수하여 문화재 표본조사 및 시․발굴조사를 시행하여야 하며, 이에 대한 비용을 반영한다.

 

4.2 수량 산출 요령

4.2.1 수량 산출 내역

 

번 호	공 종	규 격	단위	수 량	비 고
1.	부대공
1.2	운반공
1.2.1	중기 운반		식
1.2.2	철근 운반		ton
1.2.3	시멘트 운반		대
1.2.4	콘크리트 중량 구조물 운반		ton
1.2.5	골재 운반		㎥
1.3	기존구조물 철거
1.3.1	철근콘크리트 구조물 깨기
1)	철근콘크리트 구조물 깨기	T=30㎝ 미만	㎥
2)	철근콘크리트 구조물 깨기	T=30㎝ 이상	㎥
1.3.2	무근콘크리트 구조물 깨기
1)	무근콘크리트 구조물 깨기	T=30㎝ 미만	㎥
2)	무근콘크리트 구조물 깨기	T=30㎝ 이상	㎥
1.3.3	석축 헐기		㎡
1.3.4	기존호안블록 헐기		㎡
1.3.5	돌망태 헐기		㎡
1.3.6	가옥 철거		동
1.4	기타
1.4.1	가설사무소 설치		㎡
1.4.2	세륜세차시설 설치		개소
1.4.3	오탁방지막 설치
1.4.4	축중기 설치		개소
1.4.5	시공측량비		개소
1)	시공측량		㎞
2)	시공측량말뚝		개소

 

 

번 호	공 종	규 격	단위	수 량	비 고
1.5	기타
1.5.1	시험비		식
1.5.2	준공표석, 공사지 및 준공도 작성		식
1.5.3	각종 표지판		개소
1.5.4	가설사무실 부지임차료		㎡
1.5.5	사토장 사용료		㎡
1.5.6	교통정리비		식
1.5.7	폐기물처리비		ton
1)	폐콘크리트		ton
2)	폐아스콘		ton
3)	혼합폐기물		ton
4)	임목폐기물		ton
1.6.8	확인보링		개소
1.6.9	구조물안내표지판		개소
1.6.10	기타잡공사		식

 

4.2.2 가설공

가. 가설사무소 설치

1) 현장사무실 등의 규모는 직접노무비 총금액에 따라‘건설공사 표준품셈’에 의거하여 결정하며, 현장여건에 따라 조정할 수 있다.

2) 가설사무소 바닥은 보조기층(T=20cm)을 설치하고, 바닥콘크리트(25-18-8, T=10cm)로 설치한다.

3) 식당, 휴게실, 작업장 등은 현장여건에 따라 ‘건설공사 표준품셈’에 의거하여 별도 계상할 수 있다.

 

4.2.3. 운반공

가. 중기 운반

1) 건설공사에 투입되는 장비에 대하여 비자주식 장비(트럭트레일러 운반) 또는 자주식 운반으로 구분하여 장비운반에 필요한 비용을 산출한다.

2) 해상·하천내 운반이 필요한 경우는 운반체계별로 육상운반과 구분하여 산출한다.

나. 철근 운반

1) 공장도 또는 공사 현장 최근 지역 하치장으로부터의 운반거리를 적용한다.

2) 운반거리에 따른 구역화물 운반비를 적용한다.

3) 상차비 및 하차비를 인도조건에 따라 적용한다.

다. 시멘트 운반

1) 공장도 또는 공사 현장 최기역레일도 중 현장실정에 따라 운반거리를 적용한다.

2) 운반거리에 따른 구역화물 운반비를 적용한다.

3) 상차비 및 하차비를 인도조건에 따라 적용한다.

라. 콘크리트 중량 구조물 운반

1) 공장으로부터 현장까지 운반거리를 적용한다.

2) 운반거리에 따른 구역화물 운반비를 적용한다.

3) 상차비 및 하차비를 인도조건에 따라 적용한다.

마. 골재 운반

1) 골재장으로부터 현장까지 운반거리를 적용한다.

2) 골재종류별 단위중량을 고려하여 적재량을 산출하고 운반거리에 따른 덤프트럭 운반비를 적용한다.

3) 현장내에서 소운반이 필요한 경우 현장 여건에 따라 추가 반영한다.

4.2.4 구조물 깨기공

가. 철근콘크리트 구조물 깨기(㎥)

1) 철거가 필요한 철근콘크리트 구조물에 대하여 수량을 산출한다.

(방호벽, 교량용중분대, 교량, 암거 및 날개벽, 옹벽, P.S.C BEAM 등)

2) 수량산출에서 인력, 기계로 구분하지 않고 단가산출에서 기계 90% + 인력 10%로 적용한다.

3) T=30㎝ 이상과 T=30㎝ 미만으로 구분하여 수량산출 및 단가를 적용한다.

나. 무근콘크리트 구조물 깨기(㎥)

1) 철거가 필요한 무근 콘크리트 구조물에 대하여 수량을 산출한다.

(배수관 날개벽, 중력식 옹벽, 콘크리트 측구, 중분대, 집수정, 접안시설 등)

2) 수량산출에서 인력, 기계로 구분하지 않고 단가산출에서 기계 90% + 인력 10%로 적용한다.

3) T=30㎝ 이상과 T=30㎝ 미만으로 구분하여 수량산출 및 단가를 적용한다.

다. 석축헐기(㎡)

1) 메쌓기와 찰쌓기를 구분하여 수량 산출 및 단가를 적용한다.

2) 기준높이 3.6m일때의 인력헐기를 기준으로 하되, 현장 여건에 따라 조정하여 적용할 수 있다.

3) 석축돌을 타 목적으로 유용할 때는 재활용 목적에 따라 소할비용 등을 별도로 계상한다.

라. 호안블록 헐기(㎡)

1) 호안블록 헐기 수량은 도면 또는 현장 실측을 통하여 산출한 수량을 적용한다.

2) 수량산출시 인력, 기계로 구분하지 않고 단가산출에서 기계 90% + 인력 10%로 적용한다.

3) 인력은 호안블록 붙이기의 50％를 적용하고, 기계는 굴삭기 0.7㎥를 이용한 들어내기를 적용한다.

마. 돌망태 헐기(㎡)

1) 돌망태 헐기 수량은 도면 또는 현장 실측을 통하여 산출한 수량을 적용한다.

2) 수량산출시 인력, 기계로 구분하지 않고 단가산출에서 기계 90% + 인력 10%로 적용한다.

3) 인력은 돌망태설치의 50％를 적용하고, 기계는 굴삭기 0.7㎥를 이용한 들어내기를 적용한다.

4) 돌망태돌을 타 목적으로 유용할 때는 재활용 목적에 따라 소할비용 등을 별도로 계상한다.

바. 가옥철거(동)

1) 공사 구간 내에 편입되는 가옥수를 조사하여 적용한다.

2) 단가산출은 가옥 1동당 굴삭기(0.7㎥)가 4hr 작업하는 것으로 산출함을 원칙으로 하고, 현장여건에 따라 적용한다.

4.2.5 환경관리시설

가. 환경관리비

1) 환경관리비 항목 : 가설방음벽, 방진망, 세륜세차시설, 살수, 침사지, 오탁방지막, 공사장 폐수처리시설, 골재덮개시설, 환경보전비, 기타 등

나. 세륜세차시설 설치

1) 수량 내역 : 세륜세차시설 설치(개소)

2) 세륜기의 기초설치 및 철거에 소요되는 비용은 사용장비에 따라 별도로 계상할 수 있다.

3) 세륜가동을 위한 전력 및 급수사항에 대해 현장여건을 고려하여 별도 계상할 수 있다.

다. 오탁방지막 설치

1) 오탁방지막 설치 면적(㎡) : 설치 연장(L) × 수직 길이(H)

2) 오탁방지막은 현장 여건에 따라 설치방법을 결정하여 적정한 강도의 자재(막체, 앵커, 로프 등)를 선정하여 적용한다.

3) 오탁방지막의 수직 길이(H)는 평균 수심의 1/2을 기준으로 하되 현장 여건에 따라 조정하여 적용한다.

4) 준설구간에 대한 오탁방지막의 설치는 부유토사의 정도에 따라 2~3중으로 설치함을 원칙으로 하고, 현장 여건에 따라 적용한다.

라. 기타

1) 공사시 환경관리를 위한 가설방음벽, 방진망, 살수 등의 시설은 공종별 소요수량을 산출하여 설계에 반영할 수 있다.

 

4.2.6 축중기 설치

1) 수량 내역 : 축중기 설치(개소)

2) ‘건설현장 축중기 설치지침’을 기준으로 설치수량, 대상현장 등을 결정하여 산출한다.

 

4.2.7 기타

가. 시공측량비

1)‘건설공사 표준품셈’을 고려하여 외업 및 내업의 소요 인원을 산출한다.

2) 시공측량 말뚝 설치 기준

< 시공말뚝 설치기준 >

(표 4.2-1)

 

구 분	설 치 간 격
중 심 선 제내지경계 천단마무리	1개 / 측점당 1개 / 측점당 2개 / 측점당

 

나. 시험비

1) 설계수량에 의하여 적용하며 1식 단위로 산정한다.

2) 시험의 종류 및 실시 횟수는 건설기술 진흥법에 의하여 산정한다.

다. 공사준공 표석, 준공지, 준공도

1) 공사 준공지는 공사의 종류와 규모에 따라 작성 여부를 결정하며 필요시 이를 설계에 반영한다.

2) 준공도는 전산자료 등으로 작성·보존함을 원칙으로 하며, 준공표석은 공사내력이 표기된 화강암으로 제방의 시·종점 부근에 견고하게 설치하여야 하며, 필요한 경비를 설계에 반영한다.

라. 각종 표지판 설치

1) 공사안내표지판의 규격을 2.4m × 1.2m로 하여 식별이 용이하게 한다.

2) 설치위치는 공사 시ㆍ종점 및 진입지점 등에 설치하는 것을 원칙으로 하며 필요시 현장 여건에 따라 추가로 설치한다.

마. 가설사무소 부지임차료

1) 가설사무소의 설치 지점이 사유지일 때 적용한다.

2) 부지임차료의 산정은 가설사무소 설치에 따른 부지 면적(㎡)으로 한다.

3) 부지 면적(㎡) = 건축물 설치면적(㎡) × 3배

4) 부지임차료는 가설사무소의 설치지점에 대한 공시지가를 기준하여 산정한다.

부지임차료 = 부지면적(㎡) × 공시지가 × 임차기간(월)/12개월 × 10％

바. 기타 사용료

1) 사토장, 야적장, 제작장, 토취장, 가도부지 등의 토지임차가 필요한 경우 면적을 산출하여 사용기간과 공시지가의 일정비율(10%)을 고려하여 사용료를 설계에 반영할 수 있다.

2) 사토장의 경우 사용료와 함께 정지비를 설계에 반영할 수 있으며, 토취장의 경우 가급적 취토 보상가격만을 지불하도록 하되, 부득이한 경우 복구비 등을 설계에 반영할 수 있다.

사. 교통정리비

1) 교통정리비는 공사 현장의 출입구에 통행을 제한할 수 있는 시설물이 설치되어 있지 않은 경우에 반영한다.

2) 교통정리 지점 개소 당 보통인부 1인을 기준하여 산출하되 공사예정공정표의 교통정리 필요 기간을 반영한다.

교통정리비 = 1인/일 × 노임 × 25일/월 × 개소수 × 기간(월)

아. 정기안전점검비

1) 수량 내역 : 정기안전점검비 1식

2) 안전점검비 요율은 정기안전점검비 요율과 초기점검 요율의 합으로 건설공사의 종류(수문, 제방, 호안 등)와 연장에 따라 다르며, ‘건설공사 안전관리 업무수행 지침(국토교통부)’의 안전점검 대가 요율을 적용한다.

자. 시공상세도면 작성비

1) 수량 내역 : 시공상세도면 작성 1식

2) 시공상세도면 작성을 위해 공사비 및 시설물 난이도에 따라 ‘엔지니어링 사업대가의 기준’요율을 적용하여 산출한다.

차. 생태계 보전협력금

1) 수량 내역 : 생태계보전협력금 1식

2) 수량산출시 생태계훼손면적, 부과금액 및 지역계수를 고려하여 산출한다.

생태계보전협력금 = 생태계훼손면적 × 단위 면적당 부과금액 × 지역계수

카. 문화재 시발굴 조사비

1) 수량 내역 : 조사비 1식

2)‘문화재지표조사’결과를 참조하여 조사범위를 설정하며, ‘매장문화재 조사용역 대가의 기준’에 의거하여 산출한다.

타. 토취장 개발비

토취장을 개발하여 성토재를 수급할 필요가 있을 경우, 퇴취장 개발비 등을 공사비에 포함할 수 있다.

파. 확인보링 및 구조물 안내 표지판

단위는 개소로 산정한다.

하. 기타 잡공사

단위는 식으로 산정한다.

4.2.8 폐기물처리비

1) 공사 현장 내에서 발생되는 모든 폐기물에 대하여 종류별(폐콘크리트, 폐아스콘, 혼합폐기물, 임목폐기물 등)로 수량을 산출한다.

2) 건설현장에서 발생하는 폐기물의 처리는‘폐기물관리법’ 및‘건설폐기물의 재활용촉진에 관한 법률’에 의한다.