지침 한국도로공사_설계실무자료집_2009년_3-2_비탈면 파괴 원인분석을 통한 깎기비탈면 설계기준 개선
2024.03.05 16:47
3-2 비탈면 파괴 원인분석을 통한 깎기 비탈면 설계기준 개선
설 계 처-1631
(2008. 6. 18)
Ⅰ |
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
Ⅱ |
그간 추진경위 |
□ 2008. 1~4 : 깎기비탈면 분야별 전문가 T/F 협의체 구성․운영(건설관리처)
o 구 성
- 외부전문가(11명) : 설계용역사, 하도급사, 토질조사 용역업체, 기술자문단
- 내부직원(14명) : 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(안) 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(종, 횡방향) 개선
Ⅲ |
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
Ⅳ |
검토 방향 |
설계시 |
시공시 |
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조사 강화 |
비탈면 안정해석 |
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․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 |
Ⅴ |
개선 방안 |
구 분 |
문제점 |
개선 내용 |
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설 계 |
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 |
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o 조사 미시행 |
o 민원구간 조사시 관계기관 협조 o 장비진입 곤란지역 간이 시추조사(BX규격) - 지층 확인을 위해 물리탐사 병행 |
구 분 |
문제점 |
개선 내용 |
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설 계 |
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 |
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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 |
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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 |
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설 계 |
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’, ‘록앙카’로 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 |
Ⅵ |
적용 방안 |
o 2008. 10월 이후 설계 착수노선부터 적용
o 설계중인 노선 : 공정을 감안하여 적용
o 설계완료 미발주노선 : 보완설계시 적용
Ⅶ |
기대 효과 |
Ⅷ |
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 심사방법Ⅲ) 도입방안 검토
※ 적정성 심사방법Ⅲ(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
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시 작 |
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깎기부 지반의 조사계획 |
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예 비 자 료 |
․자료수집 ․자료검토 ․자료분석 |
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조사방법 |
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시추조사 |
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지표지질조사 |
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현장시험 |
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현장 조사 |
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․표준관입시험 ․시추공 전단시험 |
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물리탐사 |
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․지표면 토질상태, 노두조사 ․지질구조(습곡,단층, 절리 등) ․용수상황(지표수 및 지하수) |
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․탄성파탐사, 전기비저항탐사 ․전구간 종방향 탐사 |
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토질시험 및 암석시험 |
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현장조사 및 시험자료 분석 |
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․물리시험 ․역학시험 |
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․암반의 주향과 경사 ․암반의 절리상태 ․전단강도 특성 |
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토질 및 암반의 물리적 특성과 역학적 특성파악 |
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- 단위중량, 점착력, 내부마찰각, 절리특성 등 - 확률론적 방법을 이용한 지반정수 산정 |
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비 탈 면 경 사 결 정 배수처리대책결정 표면보호대책결정 대책공법(보강공법) 결정 |
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비탈면의 안정성 검토 (전산프로그램 활용) |
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․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) |
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NO |
안정성 검토결과 판정 |
YES |
과다하게 안정한 깎기비탈면에 대한 최적비탈면경사를 위한 FEED BACK |
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YES |
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깎기비탈면 경사 확정 |
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비탈면설계 |
․경사각 확정 ․보강공법확정 |
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완 료 |
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붙 임 2
민원구간 토질조사 업무절차
□ 토지의 출입과 사용 관련 법률
도로법 제46조
공익사업을 위한 토지 등의 취득 및 보상에 관한 법률 제9~13조
□ 토질조사 수행절차
조사계획 수립 (토질 및 기초기술사, 지반 및 지질 기술사, 지반공학 전문가) |
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․인접구간 비탈면 조사 ․국내주요 붕괴현황 조사 ․지질도 분석 ․항공사진 분석 ․예비조사, 본조사, 보완조사 |
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감독 확인 |
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지자체 허가요청 |
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토지소유자 통지 (지자체) |
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토질조사 시행 |
조사불가 |
물리탐사 계획 |
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감독 |
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실내시험 |
조사시행 |
물리탐사 시행 (탄성파탐사, 전기비저항탐사) |
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깎기비탈면 설계 |
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붙 임 3
암반비탈면 안정해석 흐름도
붙 임 4
깎기비탈면 설계 Check List
분류 항목 |
설계 VE Check List |
비고 |
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안정성 |
암반평가 |
설계시 암종을 평가하고 특성을 파악하여 설계에 반영하였는가.(암종의 풍화성, 불연속 특성, 강도특성 고려) |
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지질구조 평가 |
지질구조 특성에 따라 평가가 올바르게 이루어져 있는가. (대규모지각운동에 따른 습곡, 퇴적암의 층리, 변성암의 편리등) |
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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. |
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입력 물성산정 |
입력 물성은 적절한가. (입력한 강도정수가 대표성을 나타내도록 되었는지 평가 여부) |
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평가법 (설계법) |
안정해석법이 올바르게 선정되었는가. (안전율 및 지하수위 적용) |
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보강공법 선정 |
암종, 지반특성, 지질구조 특성을 고려한 공법으로 선정되었는가. |
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표면보호공법 |
균열, 절리등이 심한 비탈면의 표면보호공법은 적정 하게 반영되었는가. |
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시공성 |
시공 절차 |
시공절차가 도면에 표시되었는가. |
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시공 내용 |
시공시 문제될 수 있는 부분이 설계도서(보고서, 도면, 시방서등)에 표시되었는가. |
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경제성 |
적용 안전율 |
적용 안전율 평가가 올바르게 이루어져 있나. |
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비교 분석 |
다양한 공법 비교가 이루어져 있나. |
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환경성 |
환경기준 만족 |
환경기준을 만족하는가. (산림훼손, 수질오염, 소음 및 분진등) |
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지반조사 |
항목,수량 적절 |
지반조사 수량과 항목이 적정하며, 설계에 필요한 정수에 적합한 시험이 포함되었는가. (설계시 지반조사 미시행구간에 대한 시공시 확인조사 반영 여부) |
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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 : 모래, 실트질 모래, 화강풍화토 지역 |
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리핑암 |
․ 종파분사 파종공법 ․ 균열절리가 심한구간 : 식생기반재 취부공법 |
․ 종파분사 파종공법 ․ 균열절리가 심한구간 식생기반재 취부공법 ※ 지질 조건 : 이암, 응회암, 셰일, 절판암 |
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발파암 |
․ 미관이 중요시되는 구간 : 식생기반재 취부공법 ․ 균열절리가 심한구간 : 식생기반재 취부공법 |
․ 미관이 중요시되는 구간 : 식생기반재 취부공법 ․ 균열절리가 심한구간 : 식생기반재 취부공법 ※ 지질 조건 : 화강편마암, 편암류 |
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□ 식생기반재 취부공법 시공두께 기준
시공두께 |
적 용 대 상 지 역 |
비 고 |
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현 행 |
개 선 |
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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 |
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T = 5cm |
경사 1 : 1 이하의 완만한 경질토 또는 자갈섞 인 토사지역 |
경사 1 : 1 이하의 완만한 경질토 또는 자갈섞 인 토사지역 |
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T = 7cm |
경사 1 : 1 내외의 점질토․마사토․호박돌 섞 인 지역 및 자갈섞인 지역 |
․ 경사 1 : 1 내외의 점질토․마사토․호박돌 섞 인 지역 및 자갈섞인 지역 ․ 모래, 실트질 모래, 화강풍화토 지역 |
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T = 10cm |
경사 1 : 0.7 내외의 완만한 풍화암․연암지역, 보통암이 약간 혼재된 지역 및 경암지역 |
․ 경사 1 : 0.7 내외의 완만한 풍화암․연암지역, 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 |
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※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. |
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설계단계에서 계획한 비탈면 배수시설(산마루측구, 소단배수, 깎기비탈면 도수로, 수평배수공)의 배수용량, 설치위치의 적정성 검토를 위해 비탈면 상부의 유입수, 계곡부 유량, 비탈면 표면의 용수는 조사되었는가. |
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깎기공사 |
시공측량에 의한 비탈면 높이 등 설계도면과 상이한 부분은 확인하였는가. |
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깎기비탈면 노출시 현황도 작성(face mapping)을 실시하고 비탈면안정해석을 실시하는가. |
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비탈면으로부터 표면수 유입을 차단하기 위한 산마루측구를 적기에 지형상 필요한 곳에 설치하는가. |
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지하수나 용출수에 의해 비탈면이 세굴 또는 붕괴될 우려가 있는 경우에 깎기작업과 동시에 수평배수공 및 가배수시설을 설치하는가. |
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실제 깎기로 노출된 비탈면에서 불안정한 요인(암선 변경, 불규칙한 절리, 용수 등)에 대한 조사를 수행하고 안정성검토를 수행하는가. |
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최종 깎기비탈면 인접구간에 대하여 암반손상 및 여굴 최소화를 위해 발파전문가의 검토에 의한 정밀발파공법을 적용하여 시공하는가. |
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보강공사 |
설계반영된 비탈면 보강공법에 대하여 설계상의 지반조건과 현장의 지반조건이 상이할 경우 재검토하여 변경 시공을 시행하는가 |
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표면보호공사 |
비탈면 녹화공법 선정시 자연생태복원전문가의 검토(자문)을 받아 자연환경, 토양환경, 지질 및 토질(암질) 특성 등을 종합적으로 고려하여 공법을 선정하였는가. |
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유지관리 |
시공완료후 집중호우에 의한 토사나 낙석의 우려 있는 구간에 대한 낙석방지망, 낙석방지울타리 설치를 검토․시행하는가. |
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