2020

도 로 설 계 요 령

AN01145-000145-12

발 간 등 록 번 호

제2권 토공 및 배수

 

토공 및 배수

제5편 토공

제6편 배수시설

제7편 암거

제2권

 

제 6 편 배수시설

 

제2권 토공 및 배수

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2.1 목적

도로 배수는 표면수의 침투나 지하수 유입에 따른 지반지지력 약화, 비탈면 유실, 포장 파손

을 방지하고, 노면배수 불량으로 인한 미끄러짐에 의한 교통사고를 방지하는 등의 도로 기능

유지와 교통 안전에 매우 중요한 요소이다.

도로의 공용 중 유실 및 침수 등 도로 피해 현상을 살펴보면, 비탈면 붕괴, 도수로 및 날개벽

주변의 세굴, 옹벽의 붕괴 등이며, 그 원인은 토사 퇴적, 용량 부족 등 도로 구조물의 배수

불량이 직 · 간접적으로 관련이 있다.

도로 건설은 지형 변화를 가져오며, 지표수 및 지하수의 흐름 변화 등으로 농경지를 황폐화

시키거나 자연생태계에 변화를 일으킬 수 있다. 특히, 도로 노면의 배수 불량은 노면의 마찰

계수를 감소시켜 교통 정체 및 사고를 유발시킬 수 있다.

따라서, 도로배수시설은 이러한 문제를 사전에 예방할 수 있도록 설치하며, 공용 중 청소,

점검, 보수 등 유지관리를 고려한다. 도로배수의 세부적인 목적은 다음과 같다.

(1) 도로 경사면 및 포장, 옹벽 등 도로시설물의 기능 보존

(2) 표면수 침투, 지하수 유입으로 인한 지반지지력 약화방지

(3) 노면배수 불량으로 인한 교통 체증 및 사고 예방

(4) 도로건설로 영향을 받을 수 있는 지표수의 흐름을 파악하여 자연상태로 연결

2.2 도로계획

2.2.1 범람의 가능성 있는 도로 용지

기존 수로의 범람 문제를 분석하여 도로건설의 영향과 도로가 받는 영향을 검토한다. 이는

도로 공사 시 위험성이 있거나 유지관리 비용이 많이 드는 도로 용지를 선별하는데 도움을

준다. 초기 계획단계에서 문제가 있는 용지에 대한 원인 분석과 개량 방법이 제시되지 않을

2. 기본계획

제6편 배수시설

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경우, 도로의 선형 기준을 만족시킬 수 있는 다른 양호한 용지를 찾아야 한다.

(1) 공사 중 발생하는 문제점

범람 가능성 있는 지역에서 시공 시 흙의 침전으로 인한 원지반 활동이 문제가 될 수 있다.

홍수와 강우량에 대한 기록을 참고하여 적절한 작업 계획을 세우면 침전으로 인한 위험을

감소시킬 수 있다. 구조물이나 제방은 공사 중간단계에서 홍수로 인한 피해를 받기 쉬우므로

계획단계에서 충분히 고려되어야 한다. 관개작업이 중단되거나 펌프와 배수시설이 침전물로

오염될 경우, 농경지에 심각한 피해를 줄 수 있으므로 적절한 작업계획을 수립한다.

(2) 유지관리 문제점

범람에 의한 침식과 침전은 배수시설의 기능 저하와 배수시설의 개량을 필요로 하게 된다.

수로의 변경, 배수계통의 소규모 개량은 피해현상에 대한 조사, 배수문제의 원인규명을 통해

이루어질 수 있다.

2.2.2 관련기관의 협조

도로공사의 계획단계에서 공사 관련기관의 상호 협력은 매우 중요하다. 홍수방지, 수자원계

획, 하수도정비 계획과 같은 유관 계획의 정보 공유를 통해 경비 절감 효과를 기대할 수

있다. 이러한 관련 계획들의 사업시행 시기는 예산, 사업의 특성에 따라 유동적일 수 있으므

로 도로 공사 시행과 병행할 수 있는지 우선적으로 검토하여 될 수 있는 한 국가 경제적으로

이익이 될 수 있는 방향으로 관련기관의 협조를 이끌어야 한다.

2.2.3 홍수 피해의 책임

도로설계자는 도로건설기관이 배수문제 발생 시 지게 되는 책임을 고려해야 한다. 토지의

형질 변경과 수로 변경으로 인한 홍수피해의 책임을 건설자나 건설기관에게 지우는 것이

일반적이므로, 이러한 변경이 부득이 하고 일부분 일지라도 피해에 대한 보상책임을 지게

된다. 따라서, 도로계획 시 홍수발생으로 피해가 예상되는 범위와 정도를 분석하여 배수시

설의 규모, 규격과 위치를 결정하여 시공 전 홍수에 대한 대책을 수립하여 시공 중에 침식과

토사유출로 인한 피해가 없도록 대비해야 한다.

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2.3 설계빈도의 결정

배수시설의 결정은 설계홍수량으로 결정하며, 설계홍수량은 설계빈도의 함수이다. 따라서 설

계빈도를 결정하는 것이 도로 배수시설 설계의 기초가 된다. 설계빈도의 결정은 경제적 측면,

위험도 측면에 대한 분석이 실시되는데 설계빈도를 높여 설계 홍수량을 크게 계획하면 배수

시설의 규격이 커져 전반적인 건설비용이 증가 하나 홍수로 인한 피해정도와 발생 빈도는

감소 할 수 있다. 반대로 설계홍수량을 작게 계획하면 건설 비용은 절감되나 홍수에 대한 위

험은 증가하게 된다.

배수시설의 설계빈도는 하천설계기준 또는 하수도설계기준 등 관련 기준을 고려하여, 공사에

소요되는 비용과 안전이 균형을 이루도록 한다. 또한, 시설물의 파괴로 인한 피해, 구조물의

중요도, 내구연한, 경제성에 따라 설계빈도를 결정하며, 구조물의 설계빈도는 표 2.1과 같다.

<표 2.1> 도로 배수시설의 설계빈도

구 분 설 계 빈 도

교 량

국가하천 중요 구간

국가하천

지방하천

도시하천

소하천

200년 이상

100 ~ 200년

50 ~ 200년

50 ~ 200년

30 ~ 100년

암거 및 배수관

(도시계획구간, 산악지 등의 경우)

30년(도심지 50년, 산악지 100년)

노면 및 비탈면 배수 10년(산지 20년)

측도 및 도로 인접지 배수 10년(산지 20년)

집수정 등 배수 구조물 간 접속부 접속하는 시설물 중 빈도가 큰 값 적용

※ 산지부 : 표고 400 m 이상 산지를 접한 계곡 등 영향권 내의 지역

2.3.1 도로의 등급

설계홍수량 산정과 설계빈도 결정 시 도로의 등급은 중요한 요소이다. 도로의 등급은 도로

가 갖는 기능성 · 교통량 · 지역경제에 미치는 영향과 기타 특성에 따라 분류되고, 이러한 인

자들은 설계빈도를 결정하는 요소로 활용될 수 있다. 도로의 등급이 높을수록 안전도를 높

이는 것은 당연한 것이지만 낮은 등급의 도로에서 안전도를 낮출 수 있는 것은 아니다. 도로

의 등급과 배수시설의 중요성, 홍수 발생 위험과 경제성 등을 복합적으로 고려한다.

제6편 배수시설

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2.3.2 위험성과 경제성

도로건설 후 홍수로 인한 인명 및 재산의 손실, 교통 장애, 환경 피해는 충분히 예측할 수

있는 위험이며, 이러한 위험요소에 대처하기 위한 배수시설을 계획하는 것이 필요하다. 그

러나, 위험을 배제하고 안전만을 고려한 설계가 비경제적인 경우 계획 자체가 타당성을 상

실할 수 있으므로 위험성과 경제성의 상반된 항목을 함께 고려해야 한다. 높은 설계빈도로

설계된 경우, 초기공사비와 관리비용이 많이 들게 되고, 낮은 설계빈도를 적용한 시설물은

재산피해 · 유지보수 비용이 높아질 수 있다. 비용과 설계빈도의 관계는 그림 2.1과 같다.

<그림 2.1> 비용과 설계빈도

2.4 배수계획 시 고려사항

2.4.1 침식과 침전

강우와 유수에 의한 도로 경사면, 수로의 침식은 강우지속시간, 유수량, 토질 특성에 따라

다르나 도로계획 시 유수의 효과적인 조절을 계획한다면 도로건설 후 도로 구조물과 자연환

경을 보호할 수 있다. 침식은 자연적인 것과 인위적인 것으로 구분하며, 자연 침식은 지형을

형성하는 지질 작용으로 광범위한 지역에서 지속적으로 발생하며, 다양한 진행요인으로 진

행속도가 변할 수 있다.

건설공사로 인한 지형 변화, 벌개제근 등은 토지를 교란시켜 침식을 가속화하며 침식량을

증가시킨다. 이러한 침식으로 토립자가 물에 의해 운반되며, 유속이 감소되고 유수의 운반

능력이 감소하면 토립자를 침전시켜 수로에 있어 배수용량을 감소시킨다.

제2권 토공 및 배수

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(1) 도로계획 단계 시 침식방지

모든 도로 용지는 기본적으로 침식 발생 가능성을 지니고 있으므로 도로의 노선선정 단계에

서 침식으로 인한 환경적, 경제적 손실을 최소화 할 수 있도록 계획한다.

① 하천 횡단 시 곡류부를 피하며, 유수 방향과 직각으로 횡단하도록 한다.

② 하천횡단을 최소화하고, 수로 변경 시 침식, 침하에 대한 대책을 수립한다.

③ 생활용수 및 공업용수를 공급하는 집수시설을 고려한다.

④ 침식성이 강한 지반활동지역, 황토(loess soils), 선상지(alluvial fans) 지역은 피한다.

(2) 세부 설계 시 침식 방지

도로공사 기간 및 시공 후 발생하는 침식 문제는 타당성 있는 설계와 시공 기준으로 피할

수 있으며, 침식발생을 최소화한 도로는 안전성, 미관, 경제성의 효과를 얻을 수 있다.

① 선형 결정 시 침전이 발생하지 않도록 최소 종단경사를 결정한다.

② 땅깎기, 흙쌓기부의 높이를 최소화하고, 경사면에 식생피복과 소단 배수로를 설치한다.

③ 유속이 빠르거나 급변하는 수로는 피복을 하거나 콘크리트 수로를 계획한다.

④ 우수의 집중을 피할 수 있도록 배수시설을 배치한다.

⑤ 관로의 유출부는 유속을 검토하여 감속시설, 잡석 깔기 및 세굴방지시설을 계획하고, 침

전 토사의 청소가 용이한 형태로 계획한다.

⑥ 침식성이 높은 토질조건의 경사면에는 파이프 도수로를 계획한다.

⑦ 소단이 설치된 경사면의 도수로는 도수방지용 덮개를 설치한다.

(3) 공사 중 침식방지

공사 중 발생하는 침식은 자연환경 훼손, 민원 등의 문제를 일으킬 수 있으며, 공사 안전,

공사 기간, 토공 균형에 영향을 미치므로 세심한 대책이 필요하다.

① 공사기간 동안의 강우 발생을 고려한 공사 일정을 계획한다.

② 토공작업과 병행하여 배수시설물 공사를 시행한다.

③ 벌개제근 지역을 최소화하고, 강우를 대비한 일시적 침식방지 작업을 수행한다.

④ 땅깎기, 흙쌓기부의 비탈면은 식생이 정착될 때까지 부직포, 볏짚 등으로 보호한다.

⑤ 하천, 저수지와 인접한 공사장은 방수로와 침사수조를 설치하여 토사의 유출을 막는다.

⑥ 하천 횡단 구조물로 인한 하상 굴착 시 폐자재가 하상에 버려지지 않도록 한다.

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2.4.2 수로 변경과 형태

(1) 수로 변경의 영향

자연수로의 순기능은 매우 다양하며, 특히, 환경적 · 생태학적 측면의 기능은 도로계획 시 보

호되어야 한다. 그러나 수로의 형상과 도로 선형 조건의 상충으로 수로 변경을 고려하는 경

우에는 자연수로와 도로의 양립성이 전제 되어야하며 다음사항을 고려한다.

① 수로 용량을 증가시키기 위한 짧은 구간의 수로 변경은 효과적이지 못하다. 수위와 유량

변화 가능성이 있는 경우에 수로 용량을 증가시키기 위해서는 하류의 유량 조절 작업을

시행해야 한다.

② 정비되지 않은 하천 수로를 횡단하는 교량은 수로 개구부(수로의 통수단면)를 확폭시킬수

있으나, 이는 하천의 수위-유량 관계에 영향을 미치지 못한다. 그러나 교량 하부의 수로

개구부를 확폭 또는 증가시켜 홍수 수위의 역류 발생을 감소시킬 수 있다. 이 경우 정기적

인 유지관리가 없으면 퇴적 현상으로 자연수 로의 형태로 되돌아간다.

③ 일부 환경조건에서 수로 선형을 재형성하여 수로 개구와 함께 보다 효율적인 유로 선형을

만들 수 있다. 수로 재형성을 위한 일반 기준을 공식화하기는 어렵지만 곡류부의 반지름,

만곡 정도, 수로 경사, 수력 등 요인에 대한 검토가 필요하다.

(2) 수로 변경의 일반지침

① 재선형수로의 곡류부 반지름은 수로 확대 유역의 곡류부 평균 반지름과 같게 하고, 연속곡

류부 내부와 곡류부 사이의 둑과 접선각은 약 20°로 한다. 수로 선형의 변경은 그림 2.2

와 같다. 이것은 곡류부가 한쪽 수로면에서 다른쪽 수로면으로 이동할 수 있는 충분한 횡

단길이를 허용하고 있다.

② 변경수로의 수력은 구수로의 수력과 같아야 한다. 구수로와 변경수로의 동일 수력은 변경

수로의 폭 W2를 정하는 기준이 된다. 즉, 경사도가 S2≧S1일 경우 수로폭 W2는 W1보다

작아야한다.

W × S  W × S (2.1)

여기서, W  S : 구수로의 폭과 수로경사

W  S : 변경수로의 폭과 수로경사

제2권 토공 및 배수

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<그림 2.2> 수로 선형의 변경

③ 변경수로의 경사도 S2는 식 2.2와 같다.

S × Q





  (2.2)

여기서, S : 변경수로의 경사

Q : 수로의 유량(msec )

식 2.2가 충족되지 않을 경우 수로 내에서 유수가 여러 갈래로 분산, 합류되는 현상(수로

의 망류화)의 가능성이 높으며, 망류화 방지를 위해 만곡부를 증가시켜 수로의 경사를 감

소시켜야 한다.

④ 변경수로의 곡류부는 사석으로 제방을 보호하고 홍수 발생 후 퇴적량을 제거하여 새로운

곡류가 형성되지 않도록 유지 관리를 한다.

(3) 수로의 안정화

수로의 안정화는 도로의 손상이나 피해 방지, 유지관리 및 미관, 어류 서식지의 보호 등 경제

적, 환경적인 타당성이 있어야 한다. 부분적인 수로둑의 안정처리는 보호되지 않은 수로둑을

침식시킬 수 있으므로 수로선형, 하상 토사입자의 크기, 하상과 둑의 재료, 경사, 평균 유량

과 저유량 등 요인을 고려한 공법을 선정한다.

(4) 수충부 발생 예상 지역의 수로 변경

수로 선형의 변경(그림 2.2 참조)은 (A)경우와 같이 굴곡진 하천을 따라 도로가 건설되는 경

우에 (B)처럼 수로 선형을 변경한다. 변경된 수로 선형에 따라 도로를 건설하여, 홍수 시 굴

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곡진 하천 만곡부에서 발생하는 수충부에 의한 도로 침식을 방지할 수 있다.

2.4.3 비탈면에 미치는 물의 영향

(1) 비탈면 배수와 비탈면의 안정

땅깎기와 흙쌓기는 지하수위를 변화시키며 강우에 의한 침투는 급격한 지하수 상승을 일으킬

수 있다. 특히, 비탈면을 갖는 지형에서 지하수위 변화는 비탈면의 안정을 저해하므로 침투수

를 고려한 안정 검토를 수행한다.

(2) 비탈면에 흐르는 우수

강우로 인한 우수는 지표층이 포화됨에 따라 유출량이 증가하여 경사면과 도로의 비탈면을

침식시킬 수 있다. 침식이 장기화되면 비탈면은 국부적인 불안정 상태가 되고 붕괴 가능성이

높아진다. 비탈면 보호는 식생으로 피복, 잡석 등 자연재료를 이용하거나 기타 콘크리트, 플

라스틱 혼합재료로 구성된 비탈면 보호공의 설치와 함께 배수시설을 설치하여 유입되는 지표

수를 차단시킨다. 또한, 비탈면에 떨어진 우수는 곧바로 배수되도록 산마루 측구, 소단 배수

로, 적절한 간격의 도수로를 설치한다. 공사 중에는 비탈면이 우수에 노출되므로 집중호우를

피할 수 있는 공사 일정을 수립하고, 비닐 또는 부직포 등을 준비하여 강우 시 비탈면을 덮어

보호한다.

(3) 비탈면의 용수

비탈면의 용수는 비탈면을 침식시킬 우려가 있을 뿐만 아니라 경우에 따라 용수가 유출하는

지층을 따라 활동면이 형성되어 비탈면 붕괴의 원인이 되는 경우도 있으므로 주의해야 한다.

비탈면의 용수를 배제하기 위한 시설은 비탈면 망태공, 지하배수공, 수평배수층, 수평배수공

등이 있으며 그림 2.3과 같다.

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<그림 2.3> 비탈면에서의 용수를 배수하는 시설

2.4.4 기타 유의사항

(1) 도로의 노상 및 노체 등 흙 구조물은 표면수에 의한 침식, 침투수의 포화, 토사 유출로 인하

여 연약화되고, 붕괴로 진전되는 경우가 있다. 이러한 붕괴를 방지할 수 있도록 포장체의

방수 성능을 높인 그림 2.4의 수밀성 다이크, 비탈면 도수로의 덮개 설치 등 침식과 세굴에

대비해야 한다.

(2) 지하수위가 높은 원지반을 굴착하여 도로를 건설할 때는 지하수의 영향으로 노상이 연약화

되어 포장이 파손될 수 있다. 따라서 지하수 차단 또는 배제할 수 있는 지하 배수구를 설치

하거나 그라우팅 등과 같은 지하수 처리대책을 수립한다. 이와는 별도로, 땅깎기에 의한 지

하수위 저하로 인접 지역의 지하수가 고갈될 수 있으므로 충분한 조사와 세심한 배려가 요구

된다.

(3) 시공 중 배수시설은 시공면의 연약화를 방지하고, 시공 장비의 이동성과 시공성을 확보하기

위하여 매우 중요하므로 시공단계별 적절한 배수처리 계획이 수립되어야 한다. 또한, 강우

시 오탁수나 토사가 공사구역 이외로 유출되어 농경지에 피해를 주거나 하천으로 유입되어

환경문제를 일으키지 않도록 배수 인접지에 대한 배수계획과 함께 오탁수 유출방지 대책이

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수립되어야 한다.

(4) 음지부에 설치된 집수정은 동절기 때 제설에 의한 막힘과 동결로 인한 파손 가능성이 있다.

이로 인한 배수 능력의 상실은 눈 녹은 물이 노면으로 유입, 동결되어 교통사고를 유발할

수 있다. 따라서 터널 앞, 평면곡선이 설치된 깎기 구간, 교량 하부 도로 등의 집수정 설치는

일조량이 많은 지점을 선정한다.

<그림 2.4> 수밀성 다이크 구조