2013년도 설계실무자료집 - 교통 및 기하구조

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2-7

고속도로 건설여건 변화에 대응한

터널내 우측길어깨 설계기준 개선 검토

설 계 처-3350

(2013. 11. 11)

I 검토배경

o 최근 SOC사업 추진과정에서 환경․생태보존의 중요성 강조에

따른 고속도로 건설구간 터널연장 지속 증가

* 터널비율 : 상주-영덕32.2%, 울산-포항45.1%, 동홍천-양양61.6%, 충주-제천47.3%, 부산-외곽43.0%

o 전국간선도로망 구축계획(7×9)상 주요 간선축의 완공 및 간선축을

보완하는 횡축 중심의 건설사업 추진

o 변화된 건설여건에 맞는 슬림화된 고속도로 건설사업 추진 요구

Ⅱ 관련기준 검토

□ 터널내 교통특성

o (용량저하) 일반구간에 비해 낮은 조명도, 측방여유폭 협소 등으로

평균 통행속도 저하 및 용량감소, 차량지체 유발

o (재난재해) 터널내 화재 및 기타 사고 발생시 신속한 조치가 없을

경우 2차 재해발생 위험성 상존

o (사고취약) 터널구간 물리적 특성(폭원감소, 조도순응, 외부와 단절)과

운전자 심리적 영향에 의한 사고 위험성 증가

□ 터널단면 변천경위

구 분	우측길어깨폭	적용사유
1970년대~ 1990년대 중반	1.0m	․한정된 SOC예산 대비 고속도로 건설수요 지속 증가 ․과다한 터널공사비로 인한 공사예산 절감 요구
1990년대 중반~ 2000년대 후반	2.5m	․전국간선도로망 구축계획(7×9) 수립에 따른 고속도로 건설사업 수요 증가 ․교통량이 많은 종축 중심의 건설사업 추진 ․터널내 교통서비스 개선 욕구 지속 증가
2000년대 후반 ~	2.5m (단터널 3.0m)	․터널 공사비 산정체계 최적화로 공사비 증액 경감(토공 대비 130%) ․환경․생태보존 요구로 터널연장 급증 ․교통량이 적은 횡축 중심의 건설사업 추진

  

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□ 설계기준

o 표준단면(2차로)

(기계환기) (자연환기)

o 횡단기준

구분 차로폭

길어깨

총폭원 비 고

좌측 우측

도로시설규칙

(국토해양부) 2@3.5m=7.0m 1.0m 3.0m

(1.0m)

11.0m

(9.0m)

( ) 부득이한경우

고속도로 2@3.6m=7.2m 1.0m 2.5m 10.7m

Ⅲ 현실태 및 문제점

□ 고속도로 건설여건의 변화

o (1990후반~2000초) 주요 간선도로망 완성 차원 고속도로 건설추진

노 선	연장	차로	AADT (2012년 전구간)	개통년도	비   고
서해안선 (금천~목포)	337	4~6	39,833	2001.12
중 부 선 (통영~하남)	332	4	34,465	2001.11	진주통영: ‘05.12
중 앙 선 (부산~춘천)	289	4	23,436	2001.12	금호서대구(확) : ‘03.12
중부내륙선 (내서~양평)	283	4	36,526	2004.12	현풍~김천: ‘07.11 여주~양평: ‘12.12

 

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o (최 근) 지역간 균형발전 및 간선망 연계 차원 고속도로 건설추진

노 선 (구 간)	AADT	LOS(v/c)	비 고
함양~울산(북함양~거창)	14,648~21,902	A(0.25)	실시설계중
광주~완도(강진~남해남)	9,480~10,527	A(0.12)	기본설계 완료
중 앙 선(철원 ~춘천)	6,461~13,143	A(0.15)	타당성 완료

* 4차로 도로용량 : LOS A(23,000대/일 미만), LOS D(52,000~68,200대/일)

□ 고속도로 슬림화방안 연구(2011년)

o (과업개요) 교통량 적은 지선 개념의 고속도로에 대하여 사업타당성

확보를 위한 저비용의 고속도로 슬림화 방안 연구

o (주요내용) 교통수요가 적은 고속도로 계획시 왕복 2차로에 앞지르기

차로나 갓길차로(LCS) 설치 등 탄력적 차로수 적용 제안

☞ 도로의구조시설기준에관규칙 개정 등 제도적 근거 마련 선행 필요

□ 획일적 터널 우측 길어깨 설계기준 적용

o 설정된 설계기준을 획일적으로 적용하여 설계 시행

- 교통수요와 무관하게 동일한 규격의 터널 단면 적용

o 대다수 국가에서는 경제성 및 교통량 등을 감안 비상차로*를 설치하는

경우와 설치하지 않는 경우로 구분하여 설계기준 제시

국 가

터널내 우측 길어깨(m)

비 고

비상차로 설치시 비상차로 미설치시

영국, 프랑스, 스페인 2.0~3.0 1.0

(별첨#1 참조)

독일, 덴마크 2.5~3.0 0.25~0.5

스위스, 노르웨이 비상차로 미확보 0.3

미국 3.0 1.5

일본 - 1.0

* 비상차로(Emergency Lane) : 비상차량이 대피하여 주행할 수 있는 길어깨 공간

•교통량이 적은 노선 효율적 도로망 확충 위해 저비용 설계기법 요구

•경제성 및 교통량 등을 고려한 합리적인 설계기준 제시 필요

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Ⅳ 터널내 우측 길어깨 축소 영향 검토

□ 검토방향

교통사고 영향

터널 길어깨 폭원 변화에 따른

교통사고 영향검토

방재․유지관리

방재 및 유지관리 여건검토를

통한 안전한 터널공간 구현

교통안전성, 용량, 방재 및 유지관리, 경제성 검토를 통한

최적의 터널 우측길어깨 폭 기준 설정

교통용량 저하

교통용량 저하요인 검토를 통한

쾌적한 터널길어깨 폭 설정

경 제 성

최적 길어깨폭 설계기준 수립을

통한 공사원가 절감

□ 교통사고와의 상관성 분석

o 길어깨 폭과 교통사고 관계(설계요인과 교통사고의 분석, Oregon주DOT, 2001)

- (일반도로, Non-Freeway) 우측 길어깨 폭과 교통사고와 상관성 있음

- (고속도로, Freeway) 우측 길어깨 폭과 교통사고의 상관성이 없음

* 길어깨폭과관련된연구중3건(Lee and Mannering 2000; Miaou 1994; Miaou and Lum 1993)은길어깨폭과

사고빈도는상관관계가없는것으로, 1건(Carson and Mannering 1999)은낮은상관관계가있는것으로분석

o 최근 교통사고 발생현황(2008~2012 편도2차로 터널사고, 별첨#2 참조)

우측

길어깨

터널 지점당 사고율(최근 5년 평균)

전 체 교통량 2만대/일 초과 교통량 2만대/일 미만

2.5m

9.4% 11.5% 7.5%

(①) (③)

1.0m

13.7% 15.2% 5.2%

(②) (④)

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- (교통량 많은 경우) 우측 길어깨 폭이 좁은 경우 사고율 증가(①<②)

- (교통량 적은 경우) 우측 길어깨 폭 변화에 따른 사고율 차이 미미(③≮④)

•우측 길어깨 폭 축소시 교통사고 발생율은 증가하나, 교통량이 적은 경우

우측 길어깨 폭과 교통사고와 관련성은 없거나 낮음

□ 교통용량저하 영향 검토

o 차로폭 및 측방여유폭 보정에 따른 용량감소(도로용량편람)

- 우측 길어깨 폭이 축소되는 경우 약 3% 용량감소 발생

☞ 고속도로 기본 구간의 차로폭 및 측방여유폭 보정계수

장애물까지의거리(m)

차로폭

3.5 이상 3.25 3.00 2.75

1.5이상 0.99 0.96 0.90 0.80

1.0 0.96 0.93 0.87 0.77

o 관련 연구자료 검토 (별첨#3 참조)

- 터널부는 일반부(토공부, 교량부)와 비교해 운전자 심리적 요인, 터널

주변 기하구조 요인, 터널시설물 자체의 요인 등으로 교통용량이

4~10%, 통행속도가 5~12km/h 감소하는 것으로 연구 조사

- 교통량이 자유류 상태인 일정수준까지는 길어깨 폭 변화에 따른 속도

감소 차이가 없다가 교통량 증가에 따라 점차로 증가한 후 다시 감소

•우측 길어깨 폭 축소시 교통용량 및 통행속도의 저하가 어느 정도 예

상되나 교통량이 적은 경우 그 차이는 미미할것으로 판단

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□ 방재 및 유지관리 영향 검토

o 터널내 우측 길어깨 축소(비상차로 미확보)시 비상 주차공간 부족

- 사고 및 고장차량용 대피공간 제공 → 비상주차대 설치

o 도로 용량상 여유가 많아 1차로 차단시에도 도로기능상 지장없는

경우 1개 차로를 비상 및 유지관리용 작업공간으로 활용 가능

- 터널내 사고 및 교통상황, 작업상황 등 사전 안내 → LCS+VMS 설치

□ 공사비 영향 검토

o 터널내 우측 길어깨 축소 시 굴착 단면적이 8.1~14.9% 감소하며,

공사비는 8.2~10.5% 감소 예상

구 분

공사비 (천원/m당)

길어깨 2.5m 길어깨 1.0m 증 감

자연환기 16,281 14,940 △1,341 (△8.2%)

기계환기

제트팬

설치구간

18,717 17,014 △1,703 (△9.1%)

제트팬

미설치구간

18,417 16,491 △1,926 (△10.5%)

•교통량이 일정수준 이하인 고속도로의 경우 터널내 우측 길어깨 축소

로 인한 교통 안전성 및 교통용량, 속도 저하 영향은 크지 않음

•따라서, 장래 계획교통량이 적은 노선 계획시 터널내 비상차로 생략

(길어깨 축소)을 통한 고속도로의 슬림화가 가능하며, 이 경우 방재 및

유지관리에 대한 대책 수립이 선행되어야함

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Ⅴ 개선방안

□ 터널내 우측 길어깨 설계기준 개선

구 분 현 행 개 선

터널내

우측 길어깨

2.5m

비상차로설치 필요시 비상차로미설치시

2.5m 1.0m

* 짧은터널(L=300미만, 주행시간 11초)의 경우 길어깨 변화가 잦아 주행차량 혼선

우려로 토공부와 동일한 폭원(3.0m) 적용(설계처-3990, 2009.7.29)

□ 비상차로 설치 기준교통량 검토

o (검토방법) 유지관리 및 긴급차량의 대피를 위해 1개차로 차단시 교통량이

일정수준이하로도로기능상지장이없는터널비상차로생략

o (기준교통량) 도로용량편람(2013년개정)상 공사구간, 차로감소 등에 따른

기본용량 적용시 LOS “D” 유지 가능한 교통량 수준

설계속도	고속도로 기본용량	1차로통행제한시 기본용량	기준교통량
100km/h	2,200pcphpl	1,700pcphpl	20,000대/일 내외

☞ 기준교통량 산정 근거

기준교통량 = 기본용량 / KD × PHF × fHV × v/c

= 1,700pcphpl / 0.0556 × 0.94 × 0.897 × 0.8 = 20,624대/일

여기서, KD 0.0556_전국고속도로평균「적정차로수산정을위한설계시간계수연구, 2007」

PHF 0.94_전국고속도로 평균「2011고속도로교통량, 2012.한국도로공사」

fHV 0.897_전국고속도로 평균「2011고속도로교통량, 2012.한국도로공사」

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□ 비상차로 미설치시 방재 및 유지관리대책

o (비상주차대 설치) 사고 및 고장차량 비상용 대피공간 제공

- 설치간격 : 750m(차량용 피난연락갱 위치, 1,000m이상 터널만 해당)

- 설치규격 : 30m → 60m(대피기능 확보위해 일반부와 동일규격으로 개선 적용)

현 행

(L=30m)

(4억원 / 개소당)

개 선

(L=60m)

(8억원 / 개소당)

(별첨#4 참조)

o (LCS 및VMS 설치) 터널내 사고 및 교통상황, 작업상황 등 안내

- 운영방식 : 터널내 유고상황 발생시 주행차로 차단(차로제어)

*터널전방 및 터널내 상황 CCTV(250m간격 설치)로 감시

- 설치위치 : 터널 전방, 터널입구, 터널내 (별첨#5 참조)

터널연장	400~500m전방 터널입구(50~100m)	터널내(400~500m간격)
1km이상	기존 VMS+LCS 활용	기존 LCS 활용 기존 LCS 활용
1km미만	LCS+VMS 추가 설치	LCS 추가 설치 LCS 추가 설치

- 문안안내 : × 전 방 사 고 × 공 사 중

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□ 터널내 우측 길어깨 설계 절차

① 장래교통량 및 경제성 등 고려 터널내 비상차로 설치여부 결정

☞ 터널내 우측 길어깨 폭 설계기준

구 분	비상차로 설치 필요시	비상차로 미설치시
우측 길어깨	2.5m	1.0m

 단, 연장300m미만 터널 : 3.0m, 편도3차로 이상 터널 : 1.0m 적용

② 비상차로 미확보 터널 방재 및 유지관리대책 수립

☞ 긴급차량 대피위한 비상주차대 설치(간격750m, 규격60m)

☞ 전방사고 및 교통상황 사전안내 위한 LCS 및 VMS 설치

Ⅵ 적용방안

o 본 방침은 장래 계획교통량만을 고려한 설계가이드라인 수준으로,

개별 노선 설계시 해당지역의 교통특성 및 경제성 등을 종합적

으로 고려하여 노선별 별도의 방침을 수립할것

(별 첨) #1. 해외터널 설계기준 검토

#2. 터널내 교통사고 분석

#3. 터널관련 연구자료 검토

#4. 터널내 비상주차대 설치방안 검토

#5. 방재 및 유지관리 대책 검토

#6. 터널갱문 접속방안 검토

#7. 설계자문 조치결과

#8. 터널 길어깨 축소시 경제성 검토치