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비상엔지니어즈

 

3-2 비탈면 파괴 원인분석을 통한 깎기 비탈면 설계기준 개선

설 계 처-1631

(2008. 6. 18)

 

검토 목적

 

o 시공중 깎기비탈면의 지속적인 설계변경 발생

o 유지관리시 깎기비탈면에 대한 보강공사 발생

o 시공 및 유지관리시 파괴현황에 대한 Feed Back을 통해 깎기비탈면 설계 및 시공 개선사항을 도출하여 깎기비탈면 파괴를 최소화 하고자 함

 

 

그간 추진경위

 

2008. 1~4 : 깎기비탈면 분야별 전문가 T/F 협의체 구성운영(건설관리처)

o 구 성

- 외부전문가(11) : 설계용역사, 하도급사, 토질조사 용역업체, 기술자문단

- 내부직원(14) : 본사 관련부서, 사업단, 도로교통연구원

o 중점 추진 과제

- 설계기준 보완 및 정립

- 시공중 합리적인 깎기비탈면 관리방안 수립

- 시공단계별 감독확인 의무화

2008. 5 : 깎기비탈면 설계변경 최소화 대책() 수립(건설관리처)

o 대절토부(20m이상) 조사기준 강화

o 시공전 설계적정성 검토비용 반영

2008. 6 : 깎기비탈면 설계변경 최소화를 위한 토질조사기준 개선(설계처)

o 시추조사 심도 및 빈도 강화

o 시추 조사 위치(, 횡방향) 개선

 

 

 

현황 및 원인 분석

 

현 황

 

 

 

 

 

원인 분석

 

구 분

원 인 분 석

시공중

설계시 지형여건, 민원 등에 의한 조사 미시행

암반 추정선 상이

안정성 검토 미흡

암반 비탈면 풍화

공용중

풍화로 인한 표면 입자 분리, 강도 저하

집중호우시 깎기비탈면에 대한 배수처리 미흡으로 비탈면 유실 발생

 

 

T/F 협의체 의견

o 지질특성에 따른 취약구간의 추가 상세조사 필요

o 발파로 인한 지반교란 등 시공특성 반영

 

 

 

검토 방향

 

 

 

 

설계시

시공시

조사 강화

비탈면 안정해석

토질조사 기준 보완

암반 시험 추가

암반 비탈면 안정해석 개선

발파공법 시공절차

규정

 

 

 

 

표면보호공법 적용기준 개선

배수시설 설치 강화

기타 발파공법 선정기준과 신기술, 특허관련 보강공법 적용방안 개선

 

 

 

개선 방안

 

 

구 분

문제점

개선 내용

토질

조사

기준

보완

o 암반 추정선

상이

 

 

 

o 종방향 물리탐사 시행

- 시추조사 및 안정해석 시행대상 깎기비탈면 전구간 시행

(종단방향 및 횡단방향으로 측선 설정)

o 취약구간

조사 미흡

 

 

 

 

 

 

o 내실있는 지표지질조사 시행

- 지질 및 지반전문가에 의한 인근 비탈면조사, 지질구조(단층, 습곡, 절리), 지표면 토질상태, 용수상황(지표수 및 지하수), 노두조사 시행

- 취약구간 선정 및 추가조사 계획 수립

풍화대, 파쇄대구간에는 불교란 시료 채취를 위한 삼중코어베럴 사용

o 조사 미시행

 

 

o 민원구간 조사시 관계기관 협조

o 장비진입 곤란지역 간이 시추조사(BX규격)

- 지층 확인을 위해 물리탐사 병행

 

 

 

 

구 분

문제점

개선 내용

암반

시험

추가

o 장기간 대기

노출에 의한

풍화

o 풍화민감도(슬레이킹, 스웰링) 시험

- 암반의 풍화 가능여부 확인

- 표면보호공법 적용성 검토

암반비탈면안정해석개선

o 암반 절리에 대한 안정성 검토 미흡

o 3차원 수치해석을 통한 정밀해석

- 암반 불연속면 특성 파악 후 3차원 절리망 이용 수치해석 시행

표면

보호

공법

적용

기준 개선

o 장기적인 풍화 요소를 내재한 지질 검토 미흡

 

 

 

 

 

 

 

o 현 행

- 깎기작업 난이도에 의한 토질분류(토사, 리핑, 발파암)에 따른 표면보호공법 적용

o 개 선

- 파괴(붕괴) 요인별 지질조건에 따른

표면보호공법 적용성 추가검토

침식에 약한 지반 : 실트질 모래, 화 강풍화토 지역

풍화가 빠른 암반 : 이암, 응회암, 셰일,

점판암, 편암지역

균열이 많은 암반 : 화강편마암, 편암류

배수

시설 설치

강화

o 집중호우시

용량 부족

 

 

o 침투수에 의한 측구유실

 

 

 

o 비탈면내 지하수 용출로 지반연약화 발생

 

 

o 계곡부 도수로 규격확대

- 현행 : 600(가로)×500(높이)mm

- 개선 : 1,000×600mm

계곡부 유량이 많을 시 별도 규격 검토

o 산마루측구 하부 맹암거 설치

- 비탈면 상부에서 유입되는 침투수 처리

- 토사비탈면 상단부 측구경사 1:4 이상구간 설치

시험시공후 세부 시행방안 수립

o 수평배수공 검토 철저

- 지하수, 용수 조사결과에 따른 수평배 수공 설치

- 지층 조사결과에 따른 투수층과 불투 수층 경계부 수평배수공 설치

 

 

 

구 분

문제점

개선 내용

보강

공법

적용

개선

o 신기술, 특허등 특정공법 설계적용시 특혜의혹, 전용실시권 주장 등 민원 내포

o 특정공법 설계도면 및 공법명칭 미표기

- 일반공법 명칭인 네일공’, 록볼트’, ‘록앙카로 표기

비탈면 특성에 따라 특정공법 적용이 불가피할 경우 별도 검토하여 협약서 체결후 적용

시공

시공

절차

개선

o 과대 발파로 인한 지반교란

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

o 현 행

- 보안물건, 이격거리 및 진동속도에

따른 발파공법 적용

- 시험발파를 통한 장약량 산출에 의한 발파

o 개 선

- 단계 발파 시행

1단계(일반구간)

- 적정 장약량에 의한 발파

2단계(최종 깎기비탈면 근접구간)

- 발파전문가 검토에 의해 불연속면, 절리상태를 고려한 암파쇄굴착, 정밀발파공법 적용

기타사항 : 깎기비탈면 시공단계별 Check List 활용 시공관리

 

 

 

 

 

적용 방안

 

o 2008. 10월 이후 설계 착수노선부터 적용

o 설계중인 노선 : 공정을 감안하여 적용

o 설계완료 미발주노선 : 보완설계시 적용

 

 

기대 효과

 

 

 

 

 

향후 검토사항

 

o 비탈면 파괴시 설계변경이 인정되어 정밀시공에 대한 시공자의 책임감 부재

시공자의 창의적인 설계 및 책임시공 유도를 위하여 취약구간 깍기비탈면 공사에 대한 계약제도(적정성 심사방법) 도입방안 검토

적정성 심사방법(절감제안방식) :

입찰자가 절감제안 설계서를 제출하면 기술적 적정성을 심의하여 적격판정을 받은 최저가 입찰자부터 주관적 심사 시행

 

o 설계, 시공 및 유지관리의 비탈면 설계, 보강공사, 파괴현황 및 원인에 대한 Data Base 구축하여 향후 설계시 활용

2009년 시스템 구축용역 시행

 

o 비탈면 상부 침투수 발생 구간 선정하여 산마루측구 하부 맹암거 시험시공 시행

효과 분석에 따른 세부 시행방안 수립

 

붙 임 : 1. 깎기비탈면 설계 흐름도

2. 민원구간 토질조사 업무절차

3. 암반비탈면 안정해석 흐름도

4. 깎기비탈면 설계 Check List

5. 표면보호공법 적용기준 개선

6. 깎기비탈면 시공단계별 Check List

 

 

붙 임 1

깎기비탈면 설계 흐름도

 

 

 

시 작

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

깎기부 지반의 조사계획

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

예 비

자 료

자료수집

자료검토

자료분석

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

조사방법

 

 

 

 

 

 

 

 

 

시추조사

 

 

 

 

지표지질조사

 

 

 

 

 

 

 

 

현장시험

 

 

 

 

현장 조사

표준관입시험

시추공 전단시험

 

물리탐사

 

지표면 토질상태, 노두조사

지질구조(습곡,단층, 절리 등)

용수상황(지표수 및 지하수)

 

 

 

탄성파탐사, 전기비저항탐사

전구간 종방향 탐사

 

 

 

토질시험 및 암석시험

 

 

현장조사 및 시험자료 분석

물리시험

역학시험

 

 

 

 

암반의 주향과 경사

암반의 절리상태 전단강도 특성

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

토질 및 암반의 물리적 특성과 역학적 특성파악

 

 

- 단위중량, 점착력, 내부마찰각, 절리특성 등

- 확률론적 방법을 이용한 지반정수 산정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비 탈 면 경 사 결 정

배수처리대책결정

표면보호대책결정

대책공법(보강공법) 결정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비탈면의 안정성 검토 (전산프로그램 활용)

 

 

 

토층 및 풍화암

-PCSTABL5M, SLOPE/W등의 전산프로그램을 활용하여 상부층(토층, 풍화암층)을 대상으로 비탈면 경사조정에 따른 안정성 분석

-유한요소법 및 유한차분법을 이용한 안정검토

암반

-DIPS등의 전산프로그램을 활용하여 주절리면 분석(평사투영법)

-비탈면파괴 유형선정

-한계 평형식을 이용한 안정검토

- 3차원 절리망을 이용한 수치해석

-개별요소법을 이용한 안정검토(필요시)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

NO

안정성 검토결과 판정

YES

과다하게 안정한 깎기비탈면에 대한 최적비탈면경사를 위한 FEED BACK

 

 

 

 

 

 

 

 

YES

 

 

 

 

 

 

 

깎기비탈면 경사 확정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비탈면설계

경사각 확정

보강공법확정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

완 료

 

 

 

 

 

 

붙 임 2

민원구간 토질조사 업무절차

 

토지의 출입과 사용 관련 법률

도로법 제46

공익사업을 위한 토지 등의 취득 및 보상에 관한 법률 제9~13

 

토질조사 수행절차

 

조사계획 수립

 

(토질 및 기초기술사,

지반 및 지질 기술사,

지반공학 전문가)

 

인접구간 비탈면 조사

국내주요 붕괴현황 조사

지질도 분석

항공사진 분석

예비조사, 본조사, 보완조사

 

 

 

 

감독 확인

 

 

 

 

 

 

지자체 허가요청

 

 

 

 

 

 

토지소유자 통지

(지자체)

 

 

 

 

 

 

토질조사 시행

조사불가

물리탐사 계획

 

감독 확인

실내시험

조사시행

물리탐사 시행

(탄성파탐사, 전기비저항탐사)

 

 

 

깎기비탈면 설계

 

 

 

 

 

 

붙 임 3

암반비탈면 안정해석 흐름도

 

 

붙 임 4

깎기비탈면 설계 Check List

 

 

분류 항목

설계 VE Check List

비고

안정성

암반평가

설계시 암종을 평가하고 특성을 파악하여 설계에 반영하였는가.(암종의 풍화성, 불연속 특성, 강도특성 고려)

 

지질구조 평가

지질구조 특성에 따라 평가가 올바르게 이루어져 있는가.

(대규모지각운동에 따른 습곡, 퇴적암의 층리, 변성암의 편리등)

암반 분류

암반분류가 올바르게 되었으며, 설계에 반영되었는가.

(설계시 SMR, RMR, RQD, TCR 등을 평가하여 역학거동에 적합한 암분류 실시)

지층 평가

지층평가가 주상도, 조사내용과 일치하며 지형과도

부합되는가.

입력 물성산정

입력 물성은 적절한가.

(입력한 강도정수가 대표성을 나타내도록 되었는지

평가 여부)

평가법

(설계법)

안정해석법이 올바르게 선정되었는가.

(안전율 및 지하수위 적용)

보강공법 선정

암종, 지반특성, 지질구조 특성을 고려한 공법으로

선정되었는가.

표면보호공법

균열, 절리등이 심한 비탈면의 표면보호공법은 적정

하게 반영되었는가.

시공성

시공 절차

시공절차가 도면에 표시되었는가.

 

시공 내용

시공시 문제될 수 있는 부분이 설계도서(보고서, 도면, 시방서등)에 표시되었는가.

경제성

적용 안전율

적용 안전율 평가가 올바르게 이루어져 있나.

 

비교 분석

다양한 공법 비교가 이루어져 있나.

환경성

환경기준 만족

환경기준을 만족하는가.

(산림훼손, 수질오염, 소음 및 분진등)

 

지반조사

항목,수량 적절

지반조사 수량과 항목이 적정하며, 설계에 필요한

정수에 적합한 시험이 포함되었는가.

(설계시 지반조사 미시행구간에 대한 시공시 확인조사 반영 여부)

 

 

 

 

 

붙 임 5

표면보호공법 적용기준 개선

 

식생에 의한 비탈면 보호공법

구 분

현 행

개 선

비고

토사

보통토사 :

종파분사 파종공법

(Seed Spray)

심각한 세굴우려구간 :

종파분사 파종공법 + 거적덮기

건조 척박한 토양, 견고한 점토질 :

식생기반재 취부공법

 

 

보통토사 :

종파분사 파종공법

(Seed Spray)

심각한 세굴우려구간 :

종파분사 파종공법 + 거적덮기

건조 척박한 토양, 견고한 점토질 :

식생기반재 취부공법

지질 조건 :

, 실트질 모래, 화강풍화토 지역

 

리핑암

종파분사 파종공법

균열절리가 심한구간 :

식생기반재 취부공법

 

 

종파분사 파종공법

균열절리가 심한구간

식생기반재 취부공법

지질 조건 :

이암, 응회암, 셰일, 절판암

 

발파암

미관이 중요시되는 구간 :

식생기반재 취부공법

균열절리가 심한구간 :

식생기반재 취부공법

 

 

미관이 중요시되는 구간 :

식생기반재 취부공법

균열절리가 심한구간 :

식생기반재 취부공법

지질 조건 :

화강편마암, 편암류

 

 

 

식생기반재 취부공법 시공두께 기준

 

시공두께

적 용 대 상 지 역

비 고

현 행

개 선

T = 1cm

경사 1 : 1 이하의 완만한 양질토 지역

경사 1 : 1 이하의 완만한 양질토 지역

1 : 1 보다 완만한 지역 은 망설치 생 략 가능

T = 3cm

경사 1 : 1 이하의 완만한 일반토사 지역

경사 1 : 1 이하의 완만한 일반토사 지역

T = 5cm

경사 1 : 1 이하의 완만한 경질토 또는 자갈섞 인 토사지역

경사 1 : 1 이하의 완만한 경질토 또는 자갈섞 인 토사지역

T = 7cm

경사 1 : 1 내외의 점질토마사토호박돌 섞 인 지역 및 자갈섞인 지역

 

 

 

경사 1 : 1 내외의 점질토마사토호박돌 섞 인 지역 및 자갈섞인 지역

모래, 실트질 모래, 화강풍화토 지역

 

T = 10cm

경사 1 : 0.7 내외의 완만한 풍화암연암지역, 보통암이 약간 혼재된 지역 및 경암지역

 

 

경사 1 : 0.7 내외의 완만한 풍화암연암지역, 보통암이 약간 혼재된 지역 및 경암지역

이암, 응회암, 셰일, 점판암

 

T = 15cm

경사 1 : 0.5 내외의 보통암 또는 경암지역

 

 

경사 1 : 0.5 내외의 보통암 또는 경암지역

화강편마암, 편암류

 

 

특기사항 : 대상지 환경조건 및 현장조사 결과에 따라 시공두께 조정 가능

 

 

붙 임 6

깎기비탈면 시공단계별 Check List

 

 

 

 

 

분류 항목

시공단계별 Check List

비고

시공중

조 사

설계단계에서 민원, 사유지, 위험지역 등의 사유로 조사하지 못한 구간에 보완조사(물리탐사, 시추조사, 시추공영상촬영, 토질 및 암석시험)는 실시하는가.

 

비탈면 표면침식이나 세굴을 방지하기 위한 식생공법 적용을 위하여 주변 식생환경 및 식생조사를 실시하는가.

설계단계에서 계획한 비탈면 배수시설(산마루측구, 소단배수, 깎기비탈면 도수로, 수평배수공)의 배수용량, 설치위치의 적정성 검토를 위해 비탈면 상부의 유입수, 계곡부 유량, 비탈면 표면의 용수는 조사되었는가.

깎기공사

시공측량에 의한 비탈면 높이 등 설계도면과 상이한 부분은 확인하였는가.

깎기비탈면 노출시 현황도 작성(face mapping)을 실시하고 비탈면안정해석을 실시하는가.

비탈면으로부터 표면수 유입을 차단하기 위한 산마루측구를 적기에 지형상 필요한 곳에 설치하는가.

지하수나 용출수에 의해 비탈면이 세굴 또는 붕괴될 우려가 있는 경우에 깎기작업과 동시에 수평배수공 및 가배수시설을 설치하는가.

실제 깎기로 노출된 비탈면에서 불안정한 요인(암선 변경, 불규칙한 절리, 용수 등)에 대한 조사를 수행하고 안정성검토를 수행하는가.

최종 깎기비탈면 인접구간에 대하여 암반손상 및 여굴 최소화를 위해 발파전문가의 검토에 의한 정밀발파공법을 적용하여 시공하는가.

보강공사

설계반영된 비탈면 보강공법에 대하여 설계상의 지반조건과 현장의 지반조건이 상이할 경우 재검토하여 변경 시공을 시행하는가

 

표면보호공사

비탈면 녹화공법 선정시 자연생태복원전문가의 검토(자문)을 받아 자연환경, 토양환경, 지질 및 토질(암질) 특성 등을 종합적으로 고려하여 공법을 선정하였는가.

 

유지관리

시공완료후 집중호우에 의한 토사나 낙석의 우려 있는 구간에 대한 낙석방지망, 낙석방지울타리 설치를 검토시행하는가.

 

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