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

524

10.1 일반사항

지하배수시설은 지하수위를 저하시켜 포장체의 지지력을 확보하고, 도로에 근접하는 비탈면

· 옹벽 등의 손상을 방지하기 위하여 설치한다. 지하배수시설은 처리 목적에 따른 지하수원

과 지하수 처리 기능 및 처리 시설의 위치와 형식에 따라 분류한다.

지하배수시설은 불투수층 상부에서 침투수 차단, 지하수위 저하, 다른 배수시설로부터 유입

되는 유수를 집수하는 기능을 수행하기 위해 설치되는 각각의 배수시설들이 종합적으로 역할

을 수행할 때 그 기능이 발휘될 수 있다.

지하배수시설

종방향배수 횡단 및 평면배수 배수층에 의한 배수

맹암거, 집수용 PIPE,

보호필터층 등

유공관, PIPE 등 평면 배수층 등

<그림 10.1> 지하배수시설의 분류

10.2 지하배수의 수리계산

(1) 불투수층의 경사가 큰 경우

배수관의 단위길이 당 배수량은 식 10.1로 구한다(그림 10.2 참조).

q  k × i × H (10.1)

여기서, q : 단위길이 당 배수량(cmsecm )

i : 불투수층 경사

k : 투수계수(cmsec )

H : 배수관 매설 위치 부근의 지하수위 저하량(cm )

10. 지하배수시설

제6편 배수시설

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<그림 10.2> 불투수층의 경사가 큰 경우

(2) 불투수층의 경사가 완만한 경우

배수관의 단위길이 당 배수량은 식 10.2에 의하여 구한다(그림 10.3 참조).

q   R

k H  h 

(10.2)

여기서, H 0 : 배수 전 지하수위(cm )

h : 배수관 매설 위치 지하수(cm )

R : 배수에 의하여 지하수가 영향을 받는 수평거리(cm )

이때 R은 일반적으로 투수계수 · 수위저하량 · 투수층의 두께와 넓이 등의 지역적인 조건의

영향을 받는다는 점에서 일정치가 되지 않지만, 근사적으로 표 10.1의 값을 이용하여 개략적

인 계산을 할 수 있다.

<그림 10.3> 불투수층 경사가 완만한 경우

제2권 토공 및 배수

526

<표 10.1> 배수에 의하여 지하수가 영향을 받는 수평거리 R치

흙의 종류 영향 수평거리

세립모래 25 ~ 500 m

중간 정도의 입자를 가진 모래 100 ~ 500 m

조립모래 500 ~ 1,000 m

(3) 불투수층이 깊은 경우

그림 10.4와 같이 불투수층이 깊은 경우는 배수관의 단위길이 당 배수량 산정식은 다음과

같다

q  

 ln

 

 ×  ×   

 logr

R 

 × k × H (10.3)

여기서, r : 배수구 폭의 반 (cm )

q : 단위길이 당 배수량(cmsecm )

k : 투수계수(cmsec )

H : 배수관 매설 위치 부근의 지하수위 저하량(cm )

R : 배수에 의하여 지하수가 영향을 받는 수평거리(cm )

<그림 10.4> 불투수층이 깊은 경우

(4) 피압지하수에 의한 침투류가 있는 경우

그림 10.5에서와 같이 심부에서 침투류를 배수시킬 경우에는 지반을 포함한 도로의 단면도

에 유선망을 그리고 다음 식에 따라 배수량을 구한다.

제6편 배수시설

527

Q = k × H N p

Nf  (10.4)

여기서, Q : 단위길이 당 전 배수량(cm3/sec/cm)

H : 전 수두(cm)

Nf : 유선에 둘러싸인 유로의 수

Np : 등포텐셜선에 둘러싸인 대상부 수

또한, 그림 10.5에 있듯이 도로의 양측에 2개의 배수구를 설치할 경우에는 배수관 1개의 단

위길이 당 배수량은 식 10.4에서 구한 Q를 q  



× Q 로 한다.

<그림 10.5> 유선망의 예

(5) 노상의 배수도 산정

노상에 대한 배수 능력 계산은 완전하게 물로 포화된 노상에서 물의 유출을 계산하게 된다.

우선, 배수 과정의 초기 단계는 노상 전체가 물로 포화되고 있고 배수가 진행됨에 따라 노상

내의 자유수면이 저하해야 한다. 이때의 수면 형태를 항상 배수구 부근에서 수두를 0으로

한 직선으로 가정한다.

한번 완전하게 포화된 노상의 배수도(U)는

U = 노상의 단면적

배수된 단면적 ×100(%)

로 가정하고, 보통의 경우에는 10일 이내에 배수도(U)가 50 %가 되면 좋다.

50 % 배수에 필요한 시간 t (일)은 식 10.5에 의하여 주어진다.

t =   × k H  L × tan 

ne × L 

(10.5)

제2권 토공 및 배수

528

여기서, ne : 노상의 유효간극율

L : 노상의 양측에 설치된 배수구의 간격 1/2(cm )

H : 노상 두께(cm )

k : 노상의 투수계수(cmsec )

 : 노상의 경사각(도)

10.3 땅깎기부 지하배수의 설계

노상에 침투하는 지하수를 차단하고, 지하수위를 낮추기 위하여 땅깎기부의 길어깨에는 지하

배수구를 설치함을 원칙으로 한다. 그러나, 확실히 지하수가 침투할 염려가 없는 경우에는

설치하지 않아도 된다.

지하배수시설의 설계에서는 사전에 어느 정도 세밀한 조사를 하여도 지하수위가 계절적으로

변동이 심하고, 조사만으로는 지반 내의 침투를 완전히 파악할 수 없을 때도 많아서 시공 중

에 조사 결과와 틀리게 되는 현상이 발생하기 쉬우므로, 공사 중에 지형 여건을 고려하여 시

공한다.

10.4 지하배수구의 깊이

배수관의 최소 설치 깊이는 노상의 불량 부분에 대한 치환두께와 노상면에서 지하수위를 고

려한 계산치 중에서 큰 값으로 하되, 이 깊이가 600 mm 이하일 경우는 600 mm 로 하며,

설치 깊이보다도 얕은 위치에 불투수층이 있을 때에는 현장 조건을 고려하여 조정한다. 또한,

노면이 심하게 한 쪽으로 기울었거나 지하수면이 경사져 있을 때에도 현장 조건을 고려하여

깊이를 정한다.

10.5 지하배수구의 구조

(1) 지하배수구는 유공배수관과 필터재로 구성된 구조를 원칙으로 하지만, 배수량이 적을 때에

는 필터재만 사용 가능하다. 배수관 단면의 결정은 지하배수관의 소요 통수단면에 의한다.

지하배수관의 소요 통수단면 A의 산정식은 식 10.6과 같다.

제6편 배수시설

529

A  V

Q

 V

Fs × q × L

(10.6)

여기서, Q : 통수유량(msec )

q : 배수관 1 m 당의 배수량(msec)

L : 유공배수관의 길이(m )

V : 유공관 내의 평균 유속(msec )

Fs : 안전율, 보통 3으로 한다.

(2) 맹암거의 설치위치

∙ 땅깎기부의 길어깨

∙ 한쪽깎기, 한쪽쌓기구간 및 땅깎기, 흙쌓기 경계부

∙ 용수다발지역

∙ 기타 필요한 곳

(3) 땅깎기부 비탈면에 설치하는 맹암거는 비탈면에 용수가 있을 때 설치하며 부직포를 사용하

지 않는 맹암거로 한다.

(4) 도로 횡방향으로 설치하는 맹암거는 유공관을 두지 않는 것으로 하며, 도로 중심선과 60ﾟ의

각도로 설치한다.

(5) 도로 종방향의 맹암거는 유공관을 두는 것을 원칙으로 하고, 암반구간(리핑암과 발파암)에는

부직포를 두지 않는다.

(6) 맹암거에 매설되는 유공관의 내경은 200 mm를 표준으로 하며, 유공관 구멍의 직경은 12

~ 20 mm를 표준으로 한다.

(7) 유공관의 경사는 0.5 % 이상이 바람직하나 최소 0.2 % 이상으로 한다.

(8) 맹암거의 형식 및 적용기준은 다음 표 10.2와 같고, 형식별 맹암거 상세도는 그림 10.6과

같다.

제2권 토공 및 배수

530

구 분 형 식 토 질

치 수(M/M)

비 고

A B C D

일반부

1 토 사 400 500 600 200

2 리핑, 발파암 400 500 600 200

3 토 사 400 500 600

4 리핑, 발파암 400 500 600

5 400 500 600 다발관

산지부

6 토 사 600 n 800 400

7 리핑, 발파암 600 n 800 400

8 토 사 600 n 800

9 리핑, 발파암 600 n 800

10 600 n 800 다발관

<그림 10.6> 형식별 맹암거 상세도

제6편 배수시설

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<표 10.2> 맹암거 형식 및 적용기준

구 분 적 용 기 준

유 공 관

사용여부

부 직 포

사용여부

비 고

형식-1 ∙ 땅깎기부 L형 측구 아래에 설치(토사 구간) ○ ○

형식-2 ∙ 땅깎기부 L형 측구 아래에 설치(리핑암,

발파암 구간)

○ ×

형식-3

∙ 한쪽깎기 · 한쪽쌓기 구간 및 땅깎기 · 흙쌓기

경계부 구간에 설치(토사 구간) ∙ 땅깎기부 비탈면 통수부에 설치(토사 구간)

× ○

∙ 중분대쪽 맹암거 유출부

는 도로 중심선과 60°

각도로 100 m 마다

설치하며, 곡선구간은

40 m 마다 설치

형식-4 ∙ 형식-3과 동일

(리핑암, 발파암 구간)

× ×

형식-5 ∙ 지하수 유출 및 용수 다발지역에 설치

다 발

판넬사용

×

형식-

6 ∼ 10

∙ 표고 400 m 이상 산지를 접한 계곡 등

영향권 내의 지역

- -

※ 산지부 도로에 설치되는 지하배수시설은 유입되는 지하수와 침투수를 차단하여 땅깎기･흙쌓기부의 지반 붕괴를

최소화 할 수 있도록 일반도로 용량보다 확대 적용해야 한다(산악지 도로설계 매뉴얼, 국토해양부, 2007).

10.6 길어깨의 지하배수구

지하배수구에 의한 배수는 노상 및 노상을 대상으로 한다. 지하수가 높은 지역에 시공하며

지중 배수에 매우 유효하다.

<그림 10.7> 양측의 길어깨에 설치된 지하배수구

제2권 토공 및 배수

532

<그림 10.8> 편측에 설치된 지하배수구

<그림 10.9> 중앙분리대가 있는 경우의 지하배수구

지하수면이 거의 일정한 곳은 그림 10.7과 같이 길어깨의 지하배수를 도로 양측에 설치한다.

그러나, 지하수가 한쪽에서만 유출되는 곳은 그림 10.8과 같이 비탈면측에만 설치하는 경우

도 있다.

도로의 노폭이 큰 경우는 그림 10.9와 같이 중앙의 분리대에 지하배수구를 설치한다.

지하수가 많은 지역은 지하배수구만으로 배수 능력이 부족할 수 있으므로 노상과 노상의 경

계, 또는 노상과 노체 내에 수평 차단배수층을 설치하여 침투류를 지하배수구로 유도한다.

지하배수구의 깊이는 1.0 ~ 2.0 m 정도이지만 지형, 토질, 지하수위 등을 고려하여 지하배수

구의 깊이를 조정한다.

지하배수구의 저부에는 집수관을 설치하는 것을 원칙으로 한다. 집수관 종류에는 유공콘크리

트관이 이용되고 있는 경우가 많지만 콘크리트제 투수관 및 합성수지 등으로 만들어진 투수

관, 유공관 등을 다양하게 이용할 수 있다.

지하배수구에 매설된 집수관은 내경 15 ~ 30 cm 를 표준으로 한다. 내경 10 cm 이하의 관

은 토사 침전 등이 발생할 수 있으므로 사용하지 않는 편이 좋다. 또한, 유공관의 주위에 토

목섬유를 사용하는 것도 관내에의 토사 유입을 방지하는 데 효과적이다. 투수관(콘크리트 제

품 및 합성수지 제품)은 양질의 필터재로 보호해야 한다.

제6편 배수시설

533

지하배수구 안에 집수관을 매설하는 대신에 조석 등을 설치하는 경우도 있지만 배수능력이

작으며, 세립토로 인하여 배수 기능이 저하하기 쉬우므로 불가피한 경우 외에는 사용을 피해

야 한다.

지하배수구의 되메우기 재료는 투수성이 좋고 양측 흙의 세립분 유입을 방지할 수 있는 필터

재료를 이용한다.

지하배수구를 시공한 위치에서 되메우기에 충분히 주의하지 않으면 장래에 침하와 변형을

일으키기 쉽다. 지하배수구의 위치가 측구 하부이거나 노면이 포장되어 있는 경우에는 표면

을 일단 불투수성으로 볼 수 있지만, 길어깨 등에 닿을 때는 지표수가 직접 지하배수구의 필

터부에 침투할 우려가 있으므로 표면의 30 cm 정도를 투수성이 낮은 흙으로 덮고 다짐한다.

<그림 10.10> 지하배수구의 설치

길어깨 지하배수구를 설치하기 위해 종방향 굴착 터파기를 수행해야 한다. 이 때, 굴삭기 바

퀴의 정위치를 위해 작업공간이 협소하여 횡방향 굴착에 의한 과다 절취가 발생한다. 과다절

취부 비탈면은 쐐기파괴의 원인이 되고, 절리 및 풍화구간에는 사면이 불안정하게 된다. 또

한, 깎기부 종배수관과 근접하여 맹암거를 시공할 경우 터파기 2회가 발생하여 작업성이 불

량하고, 종배수관과 맹암거 높이 차이로 인한 지하배수 불량 구간이 발생한다.

제2권 토공 및 배수

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굴착선 굴착선

<그림 10.11> 지하배수구 설치 시 문제점

따라서, 굴삭기 특성을 고려하여 맹엄거 설치 위치를 조정하고, 종배수관과 맹암거를 동시에

시공할 경우 맹암거 위치를 종배수관 쪽으로 이동하여 통합 터파기를 시행하고, 종배수관 상

단을 동상방지층 하단에 일치시켜 배수관을 설치한다. 단 종단경사로 인해 배수 불량 구간은

종배수관과 맹암거를 분리하여 시공할 수 있다.

<그림 10.12> 지하배수구의 설치 위치 조정

제6편 배수시설

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10.7 횡단지하배수구

지하수위가 높은 대지를 깎으면 땅깎기면에서 침투수가 유출되고 접하여 있는 흙쌓기부로

물이 유입하는 경우가 있으므로 이와 같은 경우에는 그림 10.13과 같이 횡단지하배수구를

설치한다. 또한, 노상부에서 침입하여 오는 물을 제거하기 위하여 차단배수층과 병용하면 효

과가 클 수 있다.

<그림 10.13> 횡단지하배수구

횡단지하배수구는 도로에 직각인 방향으로 설치하는 경우도 있지만 도로에 종단경사가 있을

때에는 그림 10.14 사례와 같이 경사로 하는 편이 좋다. 횡단지하배수구는 집수관을 매설하

는 것이 보통이지만 집수관을 이용하지 않고 직접 모래 등을 채우는 경우도 있다. 횡단지하

배수구는 노면측의 지하배수구로 연결된다.

<그림 10.14> 횡단지하배수구의 설치방향과 단면 사례

제2권 토공 및 배수

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10.8 차단배수층

노상의 배수성이 충분하지 않고 노상이 불투수성이거나 지하수위가 높아 침투수가 많은 경우

에는 차단배수층을 시공한다.

일반적으로 노상은 투수성이 좋다고 생각하지만, 사용하는 재료에 따라서 투수계수가 낮고

배수가 나쁜 경우도 적지 않다. 이와 같은 경우, 노상 밑에 투수성이 높은 거친 자갈, 쇄석

등을 차단배수층으로 설치하며, 그 두께는 300 mm 이상으로 한다.

그리고 차단배수층으로 배수시킬 때 유량이 많을 경우에는 그림 10.15와 같이 배수층 내에

집수관을 배치할 수 있다. 또 침투수가 있는 경우에는 배수층의 배수 능력을 검토하고 차단

배수층은 충분한 두께를 갖도록 해야 한다.

<그림 10.15> 차단배수층 내에 매설된 집수관

10.9 토목섬유를 사용한 포장 배수

포장체는 균열, 소성변형, 줄눈 등의 요인으로 침투수를 함유하게 된다. 포장체의 배수에 효

과적인 설계방법으로 가장 간단한 형식은 그림 10.16과 같다.

토목섬유를 이용한 포장배수는 주변 지역의 정상적인 지하수위를 낮추기 위해서 사용할 수도

있고, 보조기층과 노상층 가운데서 표면침투수를 배수할 목적으로 설치하는 것도 있다.

표면침투수를 배수 목적으로 설치한 것은 양호한 입도로 조정한 보조기층재와 노상골재가

사용되기 때문에, 암거배수로 통수량은 상당히 적다.

지하수위가 포장체 부근에 존재하지 않고 노상이 소성한계 이하의 자연함수비를 가진 팽창성

점토일 때에는, 유입량이 적기 때문에 집수관 파이프를 생략하면 배수로 가운데로 물이 흘러

서 고이게 된다.

큰 투수성을 가진 강성 콘크리트 포장 구조에서 토목섬유는 투수성 구조물의 밑에 존재하는

제6편 배수시설

537

노상 위에 설치한다. 이 토목섬유는 그림 10.16에서와 같이 토목섬유 위의 재료와 혼합되는

것을 방지하고 본질적으로는 분리재로서의 역할을 한다. 토목섬유는 포장 단면의 한쪽 또는

양측에 설치된 암거 배수로에 연결된다.

한 층 이상의 하부 포장구조를 가지는 가소성 포장 또는 다른 시스템이 사용될 때에 토목섬

유는 기층과 보조기층 사이에 위치하는데, 이는 그림 10.16과 같이 미세한 입자의 보조기층

재와 보조기층재보다 큰 투수성을 가진 기층재의 혼합을 방지하기 위함이다. 토목섬유는 인

접한 지하 배수로에서 하천 라이닝(lining)용으로 사용하는 토목섬유에 연결한다.

(a) 포장에 인접하는 지하배수

(b) 보조기층 배수

(c) 기층배수

<그림 10.16> 포장 구조물에 보강용 토목섬유의 각종 사용 방법

10.10 중앙분리대 지하배수시설의 설계

(1) 중앙분리대의 표면이 콘크리트, 아스팔트 등의 불투수성의 재료로 피복되어 있어도 도로의

노후, 피복의 균열, 줄눈 등에 의하여 침투수가 발생하므로 지하배수구의 설치는 필요하다.

그러나 노상재료가 투수성이 양호한 재료(예를 들면 강모래, 터널에서 파낸 흙)로 구성되어

있어서 분리대의 빗물 침입을 허용하여도 지장이 없을 때에는 지하배수구를 설치하지 않을

수 있다.

제2권 토공 및 배수

538

(2) 중앙분리대 지하배수구는 중앙분리대에 내린 빗물이 땅속으로 스며든 것을 배제할 목적으로

설치한다. 그러나, 땅깎기 구간에서 지하수위가 높은 곳은 지하수의 배수를 겸하게 할 수도

있으므로 유공관을 사용한다.

(3) 중앙분리대 지하배수구의 설치 위치는 그림 10.17과 같으며, 지하배수구의 윗부분을 상부

노상면에 맞추어야 한다.

<그림 10.17> 중앙분리대의 지하배수구

(4) 중앙분리대에는 전기통신시설 등의 관이 매설되어 있으므로 주의해야 한다.

(5) 중앙분리대의 양쪽 높이가 다를 경우에는 그림 10.18에 나타낸 것과 같이 낮은 쪽의 상부

노상면에 중앙분리대 지하배수구의 상부를 맞춘다.

<그림 10.18> 중앙분리대 양쪽 높이가 다를 경우

제6편 배수시설

539

(6) 횡단 지하배수관을 길어깨 집수정에 연결할 때에는 집수정에 들어간 물이 횡단 지하 배수관에

역류하지 않도록 한다. 대규모 땅깎기부에서 역류할 수 있으므로 유공관을 설치할 수 있다.

(7) 분리대 지하배수구의 구조

인터체인지, 휴게시설, 간이휴게소 및 버스 정류장의 배수구 등에서 흘러 들어온 빗물이 인접

포장체에 침입할 경우에는 중앙분리대와 같이 지하배수구를 설치한다. 이때 설치 구조는 중

앙분리대에 준하며, 구역의 크기 · 모양을 고려해서 효과적인 위치 · 구조를 선정한다.

(8) 중앙분리대 지하배수구의 재료

중앙분리대 지하배수구에 사용하는 재료는 땅깎기부 지하배수구와 동일한 재료로 한다.