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 7 편 암거

 

제2권 토공 및 배수

718

6.1 적 용

관형 암거에는 철근 콘크리트 관, 원심력 철근 콘크리트 관, 로울 전압 철근 콘크리트 관,

프리스트레스 콘크리트 관 등의 강성관과 변형성이 좋은 코러게이트 철제 암거(이하 파형 암

거라 한다)가 있다.

이 요령에서는 일반적으로 흔히 사용되고 있는 원심력 철근 콘크리트 관, 프리스트레스 콘크

리트 관 및 파형 암거에 대하여 기본설계 방법을 적용할 수 있도록 한다.

(1) 이 요령에서 다루는 관형 암거는 본선 노면배수를 위한 관거 배수 구조물 이외의 관거에

적용한다.

(2) 관형 암거의 관 종류 선정에 있어서는 충분히 그 관 종류의 특징을 살리고, 공사비의 비교를

통하여 결정해야 한다. 관형 암거로 사용되는 관의 특징을 기술하면 다음과 같다.

(가) 원심력 철근 콘크리트 관

시공성은 좋으나 내하력 문제가 있으므로 토피 두께가 비교적 작을 때에 쓰인다. 적절한

이음구조를 사용하면 곡선 형태의 부설 혹은 다소의 기초지반의 침하가 예측되는 장소에

서도 사용할 수가 있다.

(나) 프리스트레스 콘크리트 관

내하력 및 시공의 신속성이라는 점에서 뛰어나다. 따라서, 큰 하중이 작용하는 곳에서도

사용되나 관경이 커지면 파형 암거에 비하여 운반비가 차지하는 비율이 커진다. 연약

지반과 같이 부설 후 침하가 클 것으로 예상되는 장소의 사용은 피하는 것이 좋다.

(다) 파형 암거

파형 암거는 내하력 및 가요성이 뛰어나므로 높은 흙쌓기나 연약지반에 사용할 수 있다.

그러나 내하력은 조립 혹은 뒤채움 시공 여하에 따라 대단히 큰 영향을 받으므로 설계,

6. 관형 암거

제7편 암거

719

시공에 대하여 충분한 검토를 함과 동시에 신중한 시공을 요한다.

(3) 이 요령에 표시되어 있지 않는 사항에 대해서는 아래의 기준에 따른다.

∙ 철근 콘크리트 관 ············································KS F 4401

∙ 로울 전압 철근 콘크리트 관 ····························KS F 4402

∙ 원심력 철근 콘크리트 관 ··································KS F 4403

∙ 도로 암거 표준도 ················································국토교통부

6.2 철근 콘크리트 관형 암거

6.2.1 종 류

철근 콘크리트 관형 암거에 사용하는 관은 원심력 철근콘크리트 관 및 프리스트레스 콘크리

트 관으로 하고, 매설장소의 하중 · 기초 · 지반 등의 조건에 따라 적절한 관을 선정한다. 원

심력 철근 콘크리트 관 및 프리스트레스 콘크리트 관의 최소 관 두께 및 외압 강도는 표

6.1 및 표 6.2와 같다.

<표 6.1> 관경과 두께

(단위 : mm)

관 종류

관 지름

프리스트레스

콘크리트 관

원심력 철근

콘크리트 관

관 종류

관 지름

프리스트레스

콘크리트 관

원심력 철근

콘크리트 관

200 27 1,100 65 88

250 28 1,200 70 95

300 30 1,350 75 103

350 32 1,500 85 112

400 35 1,650 95 120

450 38 1,800 100 127

500 40 42 2,000 110 145

600 45 50 2,200 120 160

700 45 58 2,400 120 175

800 50 66 2,600 190

900 55 75 2,800 205

1,000 60 82 3,000 220

제2권 토공 및 배수

720

<표 6.2> 외압 강도1)

(단위 : N/mm)

관 종류

관 지름(mm)

원심력 철근콘크리트 관 프리스트레스 콘크리트 관

1종 2종 1종 2종 3종 4종 5종

150 2,4 1,7

200 2,4 1,7

250 2,4 1,7

300 2,6 1,8

350 2,8 2,0

400 3,3 2,2

450 3,7 2,4

500 4,2 2,6 11,2 9,7 8,0 6,4 5,6

600 5,0 3,0 11,0 9,5 7,8 6,1 5,2

700 5,5 3,3 11,3 9,6 7,9 6,1 5,2

800 6,0 3,6 12,0 10,2 8,4 6,4 5,5

900 6,5 3,9 13,0 11,0 8,8 6,7 5,6

1,000 7,0 4,2 13,8 11,7 9,4 7,3 6,1

1,100 7,4 4,4 14,4 12,1 10,0 7,6 6,1

1,200 7,7 4,6 15,1 12,8 10,5 8,1 6,9

1,350 8,1 4,8 15,7 13,3 10,8 8,2 6,9

1,500 8,5 5,1 16,9 14,3 11,8 9,0 7,5

1,650 9,0 5,4 18,0 15,5 12,7 9,7 8,0

1,800 9,5 5,7 19,0 16,1 12,9 9,8 8,2

2,000 10,0 6,0 20,0 16,5 13,7 10,3 8,5

2,200 10,5 6,3 21,0 17,7 14,3 10,8 8,9

2,400 11,0 6,6 22,0 18,5 14,9 11,2 9,3

2,600 11,5 6,9 23,0 19,3 15,5 11,8 9,7

2,800 12,0 7,2 24,0 20,1 16,1 12,3 10,1

3,000 12,5 7,5 25,0 20,9 16,7 12,8 10,5

주) 외압 강도는 관에 0.05 mm의 균열이 생겼을 때의 총 하중을 관의 유효 길이로 나눈 값이다. 즉 관의 단위길이

당 관의 폭에 작용하는 하중이다.

제7편 암거

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<표 6.3> 원심력 철근 콘크리트 관

이음의

종류

KS 규격의 관지름 이음의 구조 특 성

A형

1종 150 ~ 3,000 mm

2종 150 ~ 3,000 mm

직관을 칼러에 의하여 접합한다. 접합

은 콤포(된비빔 모르타르)코킹으로 한

다(그림 6.1 참조).

비교적 급한 각도의 곡선 부설

이 가능하다. 단 부등침하에 약

하고, 콤포코킹이 힘들다.

B형

1종 150 ~ 2,000 mm

2종 150 ~ 2,000 mm

소켓 달린 흄관이며, 이음은 고무가스

켓으로 한다(그림 6.2 참조).

접합이 쉽다. 접합 길이가 길고

부등침하에 의한 이음의 탈거에

유리하다.

C형

1종 900 ~ 3,000 mm

2종 900 ~ 3,000 mm

물꼭지관이라 하며, 관 끝이 암수의

꼭지로 되어 있다(그림 6.3 참조).

접합이 쉽다. 접합 길이가 짧으

므로 부등침하의 염려가 있을

때는 피한다.

<그림 6.1> A형 관

<그림 6.2> B형 관

<그림 6.3> C형 관

(1) 표 6.1 및 표 6.2에 표시된 이외의 관 종류에 대해서는 그 외압 강도를 결정한 후 이 요령에

따라 설계를 하도록 한다.

6.2.2 매설 상태 및 기초 형식

(1) 매설 상태

관의 매설 상태는 돌출형 및 반구형으로 구분한다.

(가) 돌출형

돌출형이란 관을 기존 지반 위 혹은 잘 다진 흙쌓기 지반 상에 설치하고, 그 위에 흙쌓기

를 하는 형식이다(그림 6.4).

제2권 토공 및 배수

722

<그림 6.4> 돌출형의 매설 상태

(나) 반구형

반구형이란 기존 지반 혹은 잘 다진 흙쌓기 지반 상에 도랑을 파서 매설하고, 되메우기

를 하는 형식이다.

<그림 6.5> 반구형의 매설 상태

(2) 기초 형식

기초는 모래 또는 콘크리트로 하고, 그 지지각의 크기에 따라 표 6.4와 같이 구분한다. 또한,

기존 지반이 모래와 같은 양질의 재료일 때는 기존 지반을 잘 마무리하여 기초로 해도 좋다.

<표 6.4> 기초 형식

기초 재료의 종류

지 지 각

90° 120° 360°1)

콘크리트 기초 - ○ ○

모래 기초 ○2) - -

기존 지반 ○2) - -

주 1) 콘크리트 기초 360°는 토피 두께가 없을 때 특수한 경우에 사용한다.

2) 모래 기초 및 기존 지반일 때는 유효 지지각 90°를 얻기 위하여 시공은 120°로 한다.

제7편 암거

723

또한, 기초 형식의 선정에 있어서는 지반 조건, 매설 조건을 고려한 후 ʻ6.2.3 관형 암거의

설계ʼ에 따라 결정한다.

(3) 토피 두께가 두꺼울 경우 반구형으로 매설된 관에 작용하는 토압이 돌출형의 경우에 비하여

약하거나 작으므로 반구형이 설계상 유리하다. 그러나 굴착 부분 양쪽의 지반이 약하거나

특별한 이유로 굴착 폭  를 지름의 2배 이상 넓게 잡을 경우에는 정상적인 반구형으로서의

토압보다 큰 값이 고려되어야 하므로, 이와 같은 경우는 설계 시 돌출형의 토압을 사용하는

것이 좋다(그림 6.6). 콘크리트 기초 360° 이내의 것은 최소 토피를 300 mm로 한다.

<그림 6.6> 돌출형으로 생각해야 할 경우

(4) 각종 기초 형식의 모양은 그림 6.7(a), (b)와 같다. 또한, 모래 기초 혹은 기존 지반을 기초로

할 때에는 지지각 120°로 시공된 것이라도 유효 지지각이 90°인 것으로 보고 설계한다.

(a) 90°모래 기초

(b) 120°콘크리트 기초

반구형의 경우는 다음에 의한다.

(가) D(관의 내경) ˂ 900 mm의 경우：Bd = 2D(또는 600 mm 중 큰 값)

(나) D 900 mm의 경우：Bd = D + 700 mm

제2권 토공 및 배수

724

(c) 90° 기초 (기존 지반)

(d) 콘크리트 기초 360°

<그림 6.7> 각종 기초 형식

6.2.3 관형 암거의 설계

(1) 관형 암거의 설계는 관의 외압 강도(표 6.2 참조)가 관에 작용하는 활하중과 토피하중의 합계

이상이 되도록 관 종류 및 기초형식을 선정한다. 이때 안전율은 1.25로 한다.

(2) 그림 6.10 및 그림 6.11은 표준 지반에 대한 토피, 관 종류 및 기초 형식의 관계를 나타낸

것이다. 관 종류 및 기초 형식의 선정에 있어서는 이 그림을 참고로 한다.

(3) 관에 작용하는 활하중의 계산은 다음 식을 사용한다.

WT L = CL × Bc

CL  D  

P   i

(DB-24 하중의 경우) (6.1)

여기서, WT L : 활하중(kN/m)

CL : 하중강도(kN/m2)

Bc : 관의 직경(m)

D : 토피의 두께(m)

i : 충격계수(3.2.2 표 3.4에 따름)

P : ‘3.2.2 활하중’의 식 3.5로 구한 값(DB-24인 경우)

하중강도는 DB-24 하중이 지표면에 실리고 지중에서 45°로 분포한다고 가정해서 구한 것

이다(그림 6.8).

제7편 암거

725

<그림 6.8> 하중분포 폭

(4) 토피하중의 계산은 돌출형의 경우는 매스턴 공식, 반구형의 경우는 일반 토압 공식을 사용하

고 있다.

(가) 돌출형의 경우 ······························매스턴 공식

WDL = Cp × t × Bc

 (6.2)

① H ＜ He일 때

Cp = 

exp K × HBc  

(6.3)

② H ≥ He일 때

Cp = K

exp K × HeBc  

 Bc

H  He exp  ×    (6.4)

여기서, t : 흙의 단위체적중량(kN/m3)

Cp : 토압계수

K : 정수(사질토의 경우 0.4, 점성토의 경우 0.8)

He : 등침하면의 높이[관 상단과 등침하면 간의 거리(m )]

다음 식으로 계산한다.

exp (K ×He /Bc ) - K ×He /Bc = K ×sd×p +

예를 들어 p = 1, sd = 0.7이라 하면, 사질토의 경우 He = 1.66Bc

점성토의 경우 He = 1.12Bc 가 된다.

여기서, sd : 침하비(지반 조건에 따름)

p

: 돌출비( = h /Bc )

제2권 토공 및 배수

726

<그림 6.9> 관형 암거

(나) 반구형의 경우 : 일반 토압 공식

WDL = t×H 

Bc  Bd  (6.5)

(3) 관형 암거 설계는 ʻ6.2.1ʼ 및 ʻ6.2.2ʼ에서 구한 하중에 따라서 식 6.6으로 계산한다.

Lc ≥ F 

WT L

 L f

WDL  (6.6)

여기서, Lc : 표 6.2에 표시한 관의 외압강도(kN · m)

F : 안전율로서 1.25

WT L , WDL : 식 6.1, 식 6.2 및 식 6.5로 구한다.

Lf : 하중계수(매설상태 및 기초형식에 따라 표 6.5에서 구한다.)

(4) 그림 6.10 및 그림 6.11에 의하여 관 종류 및 기초 형식을 선정할 때는 다음 사항에 유의해

야 한다.

(가) 동일 토피에 대하여 2종 이상의 관 종류 및 기초 형식 이 적용될 때는 경제성, 시공성을

고려해서 선정한다.

(나) 토피가 1.0 m 이하의 경우는 RC 2종 360°콘크리트 기초도 비교 검토한다.

제7편 암거

727

<표 6.5> 하중계수 Lf

형식

H/BC, H/BD

돌 출 형 반 구 형

콘크리트

120° 기초

모래

90° 기초

콘크리트

120° 기초

모래

90° 기초

0.5 7.13 3.53 8.52 3.84

1.0 4.94 2.88 5.96 3.18

1.5 4.35 2.66 5.41 3.01

2.0 4.04 2.54 5.30 3.93

3.0 3.82 2.45 5.18 3.86

5.0 3.68 2.39 5.96 3.80

10.0 3.59 2.36 5.80 3.76

15.0 3.55 2.35 5.69 3.74

※) 하중계수는 KS에 규정된 하중 조건 하에서 얻어진 관의 외압강도와 가로방향에서 지지되고 있는 현장조건에서의

외압강도를 비교하기 위한 일종의 보정계수이다. 하중계수에 대해서 Spangler는 시험결과를 바탕으로 매설 상태

및 기초 형식에 따른 계산식을 제안하고 있고, 1) 표 6.5의 값은 이 식에 따른 것이다.

1) Concrete Pipe Handbook, American Concrete Pipe Association, 1966.

(다) 토피가 두껍고 PC관 콘크리트 기초로도 대처할 수 없을 때는 파형 암거나 기타 구조를

검토한다.

(라) 차로 분리나 높은 흙쌓기(흙쌓기 높이 7 m 이상의 것)로 토피가 극단적인 변화를 할 경

우에 각각의 토피로 관 종류, 기초형식을 결정하는 것이 좋다. 이때 관 종류는 2종류

정도(1 종류 5 m 이상)로 하고, 기초 형식은 통일한다.

제2권 토공 및 배수

728

<그림 6.10> 토피-관 종류, 기초 형식(돌출형)

제7편 암거

729

<그림 6.11> 토피-관 종류, 기초 형식(반구형)

제2권 토공 및 배수

730

6.3 관형 암거의 설계, 시공 상의 주의사항

관형 암거의 파괴는 다음과 같은 원인으로 생기는 경우가 많으므로 주의해야 한다.

(1) 기초지반의 부등침하

(2) 기초지반의 지지력 부족

(3) 뒤채움, 되메우기 공사의 부실

(4) 매설 깊이(토피)의 오차(특히, 설계 변경 시)

(5) 설계 조건과 시공 조건의 착오(돌출형과 반구형의 구별)

관형 암거 설계 시 길이 방향에 대한 강도를 일반적으로 고려하지 않음으로써 문제를 일으킬

소지가 있다. 이 계산을 하기 위해서는 탄성 지지된 보로서 해석하면 되지만, 기초지반의 스

프링계수 등 불분명한 점이 많아 어려움이 많다. 그러므로 양질의 기초 재료를 충분히 다짐

함으로써 암거에 작용하는 응력을 감소시켜 (1) 및 (2)의 문제를 줄이도록 한다. 특히, (1)의

경우는 한쪽 땅깎기 · 한쪽 흙쌓기부의 지점에서 문제가 되기 쉬우므로 가능한 관형 암거를

원지반에 따라 부설하는 등의 주의가 필요하다.

(3)의 문제는 특히 파형 암거에서 주의를 요하는 사항이며, 강성 관 암거의 경우도 좌우 균등

하게 시공하지 않으면 문제를 일으키는 수가 있다.

(4)에 대해서는 토피가 얕으면 활하중의 영향이 커지고, 토피가 두꺼우면 흙쌓기 하중의 영향

이 커지므로 설계 시 가능한 한 정확한 토피 두께를 결정하고, 토피 두께가 시공 시 변경되는

경우에는 이 요령에 의하여 검토해야 한다.

(5)에 대해서는 설계 계산 시에 반구형으로 계산한 것이 시공 시 착오로 돌출형으로 시공된

경우이다. 이것을 방지하기 위하여 설계도면에 설계 계산 조건을 명시한다.