322 ❙ 포장공

62

포 장 공

포장 장기공용성 및 국민편의 증진을 위한

고속도로 포장형식 선정기준 개선방안

설계처-1134

(2015.04.27)

1 검토배경

환경 및 유지관리 여건 변화, 질 좋은 서비스제공을 통한 국민

편의 향상을 위해 포장형식 선정기준 개선 필요

□ 최근 아스팔트 포장의 장기 공용성 증진 등 지속적인 기술발전

□ 유지관리비용 증가, LCC 및 기후조건 등 유지관리 환경요인 변화

□ 평가내용을 고려한 합리적인 분류방법 검토 필요

〔포장 대토론회 개최, 2015. 2. 25(수)〕

◦참 석 자 : 포장분야 내․외부 전문가

◦주요내용 : 고속도로의 적정 포장형식 선정을 위한 고려사항 등

2 추진경위

□ 2002. 4. : 고속도로 포장형식 선정기준 검토(설계도10201-151)

- 획일적인 적용을 지양하고 설계 노선별 특성을 고려하여 선정

□ 2004. 4. : 유지보수 측면에서의 포장형식별 비교 분석(도로포07206-48)

- 유지보수를 고려한 포장형식 및 평가요소 보완 필요

□ 2004. 7. : 고속도로포장형식선정평가표보완시행통보(설계도10201-34067)

- 포장형식별 중요도를 고려한 평가항목 세분화 및 평가표 보완

□ 2008. 6. : 유지관리 측면의 포장형식 선정기준 검토(도로관리처-2145)

- 유지관리 여건 및 경제성을 종합적으로 고려한 포장형식 검토

□ 2008.11 : 포장형식 선정기준 검토(설계처-3011)

- 서비스제공 수준 개선 및 유지관리 여건을 고려한 형식선정 검토

포장공 ❙ 323

포장공

3 고속도로 포장현황

□ 연 혁

◦ 1980년대 이전까지는 아스팔트 포장 적용

◦ 1981년 남해고속도로에 콘크리트 포장 최초 도입이후 유가파동,

재료의 수급성, 소성변형 등의 이유로 콘크리트 포장 주로 적용

【포장형식별 관리연장 변동】

□ 포장형식별 현황

324 ❙ 포장공

4 현 기준 및 환경여건

□ 현 선정기준

◦ 1단계 : 토질조건 등 특수한 여건을 고려하여 형식선정

- 콘크리트 포장 : 터널내 포장, 설계 및 중차량 교통량이 많은 구간

- 아스팔트 포장 : 연약지반, 제설제 사용량이 많은 구간

◦ 2단계 : 이 외의 경우 평가표를 통한 형식선정

구 분 평 가 항 목 배 점

계 1,000

정량적요인 경제성, 설계교통량, 주행쾌적성 790

정성적요인

포장재 수급여건, 소음영향, 유지보수 측면,

전후구간 포장형식 등

210

□ 환경여건

◦ 노후 포장의 급속한 증가

- 관리연장 변화 : ('02년)2,244km → ('12년)3,762km → ('22년)4,446km

- 노후노선의 급속한 증가 (콘크리트 포장 20년, 아스팔트 포장 10년 이상)

: 전체연장 : 노후노선 연장

67.6% 18.2%

221.2% 134.5%

관리연장 증가율

노후연장 증가율

포장공 ❙ 325

포장공

◦ 포장 유지관리비용의 증가

- 포장상태지수(HPCI) 조사결과 개량이 필요한 5등급 이하 연장이

연평균 6.5%로 증가 추세

구 분 2009년 2010년 2011년 2012년 2013년 비 고

관리연장(km) 15,258 16,154 16,712 17,442 17,665 1차로 기준

불량연장(km)

【HPCI 5둥급이하】

1,016 989 1,033 1,152 1,165

(6.7%) (6.1%) (6.2%) (6.6%) (6.6%) 평균 6.5%

보수비

(억원)

소요 2,746 2,824 2,889 3,217 4,411

배정 1,100 912 847 824 1,018 평균 30.1%

◦ 염화물 살포량 증가

- 2005년부터 폭설로 인한 교통차단을 우려해 제설제 살포량 급증

염화물 살포량 증가(Ton)

◦ 제설방법 변경(2000년)

- 살포식(모래+염화칼슘) ⇨ 습염식(소금 70%+염화칼슘용액 30%)

- 융설․융빙시 염화칼슘 용액의 속효성과 소금의 지속성 향상

※ 제설염화물의 종류에 따른 손상크기

- 동결융해(300회) 실험결과에 의한 콘크리트 중량 손실률(%)

< <

5.8%(염화칼슘) 14.3%(염화칼슘+소금) 17%(소금)

【콘크리트 교량 바닥판 열화방지 매뉴얼 2009, 도로교통연구원】

326 ❙ 포장공

5 문제점

□ 제설제 사용량에 따른 포장형식 선정

◦ 최근 3년간 고속도로 전 구간 제설제 평균사용량 이상인 경우

아스팔트 포장을 적용하고 있으나,

◦ 콘크리트의 열화는 제설제 사용량뿐만 아니라 동결융해 등

여러 환경요인을 복합적으로 받음

※ 열화 정의 : 물, 제설염, CO2 등 이물질 침투와 동결․융해 반복으로

콘크리트 다공질화 및 손상 발생

스폴링 스케일링

- 줄눈부 이물질 침투

- 동결융해

- 과도한 다짐

- 제설재 및 동결융해

※ 최근 동절기 최저기온 변화

구 분 ’81~’90 ’91~’00 ’01~’10 2013년

평균기온(℃) 0.0 0.9 0.9 -1.0

평균최저기온(℃) -4.7 -4.1 -3.8 -5.7

일최저기온 영하 10℃ 미만일수(일) 13.4 9.4 9.8 18.4

강수량(mm) 91.9 84.7 89.8 139.3

강수일수(일) 21.5 18.6 19.0 25.5

□ 설계교통량(ESAL) 및 중차량 비율에 의한 포장형식 선정

◦ 설계교통량 56백만 ESAL 및 중차량 비율 28% 이상인 노선은

콘크리트 포장을 적용하고 있으나,

◦ 최근 아스팔트 포장의 내구성 향상과 품질강화로 설계교통량

및 중차량 비율이 많은 구간에서도 아스팔트 포장 적용 가능

포장공 ❙ 327

포장공

[아스팔트 포장 품질강화 노력]

※ 소성변형 방지대책 수립 (국토교통부, 2005)

소성변형을 저감시키기 위해 아스팔트 혼합물, 배합설계, 생산 및

시공과정 개선

※ SMA 및 개질아스팔트 개발 적용

- SMA 시험시공 실시 (양산~구포간 외 2개 현장, 1995년)

- 전문시방서 제정(1998년) 및 고속도로 전 현장 확대 시행

※ 아스팔트 포장용 골재의 품질기준 강화 및 등급제 도입

※ SMA 생산 및 시공 지침 (국토해양부, 2011)

- 교통하중(ESAL3))에 따른 공용성 등급 적용

교통하중등급(ESAL)

(대/일/lane) PG 등급 동적안정도(회/mm)

4,000 이상 76-22이상(82-22) 2,500이상(3,000이상)

2,500~4,000 76-22이상 2,500이상

1,000~2,500 70-22이상 2,000이상

1,000 이하 64-22이상 2,000이상

□ 확장공사 구간의 포장형식 선정

◦ 교통전환시 콘크리트 포장의 단부 및 세로줄눈부로 차륜이

주행하므로 스폴링 등 포장파손 가속

◦ 차선도색이나 노면표지 등의 반복적인 설치․제거로 포장 표면

훼손 및 야간, 우천시 시인성 불량으로 교통안전성 저해

포장단부 파손 세로줄눈부 파손 노면표지 제거 흔적 차선도색 제거 흔적

3) ESAL : Equivalent Single Axle Load(등가단축하중)

328 ❙ 포장공

□ 평가내용을 고려한 분류방법 조정 필요

◦ 주행쾌적성

- 2008년도 설문조사(한국도로학회)를 통해 정량적 요인으로 구분

하였으나,

- 주행쾌적성의 중요도는 개인적인 차이에 따라 정량화하기 어려움

◦ 포장재 수급여건

- 최근 신설노선의 경우 산악지를 통과하는 구간이 대부분으로

표층용 SMA 생산이 가능한 공장이 부족한 경우가 많으며, 골재

단입도 생산 및 1등급 골재 확보에 애로

※ 사례 : 아스콘 재료수급 문제로 포장형식 변경

- 아스팔트 포장 → 콘크리트 포장 (◦◦건설사업단)

- 또한 아스콘 공장이 현장 인근에 없을 경우 아스콘 온도관리 등

품질관리가 어려움

◦ 골재유용 측면

- 포장형식에 따라 현장여건별(사토, 순성) 토공운반, 골재생산 등

공사비 산정을 통한 정량화 가능

※ 포장형식에 따른 공사비 차이 : 최대 306백만원 (창녕～밀양 제1공구)

♤ 제설제 이외에 동결융해, 적설량 등 복합적인 환경여건 고려

♤ 아스팔트 포장 기술발전을 반영한 형식선정

♤ 명확한 평가항목 선정으로 합리적인 포장형식 선정

포장의 장기공용성 및 국민편의 향상을 위한

합리적 포장형식 선정방안 마련 필요

포장공 ❙ 329

포장공

6 개선방안

□ [1단계] 특수한 여건을 고려한 형식 결정

1) 아스팔트 포장 적용

◦ 토질조건이 연약지반인 경우

◦ 교통전환이 잦은 확장공사인 경우4)

◦ 특수환경 노출지역인 경우

- 제설제 사용량 이외에 다른 환경요인 추가 반영

※ 특수환경 노출지역 (노출환경 등급 지침, 도로교통연구원)

① 일평균 기온 0℃ 이하가 45일 이상 및 일평균

최저온도 -2℃ 이하가 90일 이상

② 연간 제설제 사용량이 13톤/2차선․km 이상

③ 연간 누적 적설량 60cm 이상

주1) ①, ②, ③ 항목 중 2개 항목 이상 포함(①은 반드시 포함)

주2) 최근 5개년 평균값 사용

2) 콘크리트 포장 적용

◦ 연장 500m를 초과하는 터널

- 터널내 조도, 유출수, 차량화재 등 경제성 및 교통안전성 고려

- 터널 연장이 500m 이하인 경우에는 지역여건과 시공성 등을

고려하여 선정

4) 확장공사를 시행하는 도로 : 아스팔트 포장 적용 (도로설계요령, 2009)

330 ❙ 포장공

□ [2단계] 포장형식 선정 평가항목 개선

◦ 정량적 요인

평가항목 현 기준 개선방안

설계교통량

50~56백만 ESAL

- 아:1.0, 콘:1.0

50백만 ESAL 이하

- 아:1.0, 콘:1.0미만

아스팔트 포장의 품질향상에 따라 설계

교통량에 의한 형식구분 무의미

→ 설계교통량 항목 삭제

주행쾌적성

아스팔트 : 1.0

콘크리트 : 0.7

주행쾌적성의 중요도는 개인적인 차이에

따라 정량화하기 어려움

→ 소음영향을 포함하여 정성적 평가

항목으로 변경

◦ 정성적 요인

평가항목 현 기준 개선방안

포장재

수급여건

아스콘․시멘트 수급

여건

아스콘 자재수급이 어려운 경우 콘크

리트 포장 적용

골재유용

측면

포장형식별 사토 및

순쌓기량 증감

토공량 및 골재생산에 따른 공사비

차이 고려

→ 경제성 항목으로 변경

7 검토결론

♤ 새로운 포장형식 선정 평가표 활용

◦최근 기후변화 및 아스팔트 포장 품질향상 반영

◦정량적/정성적 평가항목 조정을 통한 합리적인 포장형식 선정

♤ 포장 내구성 및 국민편의 향상을 위한 포장공법 적용

포장공 ❙ 331

포장공

□ 포장형식 선정 평가표 개선

구 분

당 초 변 경

평가항목 배점 평가항목 배점

정량적

요인

경제성 300 경제성 500

설계교통량 170 - 포장공사비 300

주행쾌적성 320 - 골재유용 200

정성적

요인

포장재 수급여건 30 주행쾌적성 300

골재유용 측면 20 포장재 수급여건 40

유지보수 측면 50 유지보수 측면 80

유지보수 난이도 30 유지보수 난이도 60

소음영향 60 전후구간 포장형식 20

전후구간 포장형식 20

□ 포장 내구성 및 국민편의 향상을 위한 포장공법 적용방안

◦ 콘크리트 포장 구간으로 선정시

- CRCP 적용을 원칙으로 하되 시공성 등을 고려하여 JCP 적용 가능

◦ 아스팔트 포장 구간으로 선정시

- 개질 SMA 포장 적용을 원칙으로 하되 우천시 교통안전성 및

소음저감이 필요한 구간에 배수성 포장 적용

□ 적용방안

◦ 실시설계 중인 노선 : 본 방침 적용

332 ❙ 포장공

붙임2 포장형식 선정 평가표(개선)

[1단계] 특수여건 해당여부 검토

• 아스팔트포장 채택

- 연약지반 구간

- 특수환경(다설한랭) 노출 지역

- 교통전환이 잦은 확장구간

※ 단구간 등 특수한 여건일 경우 2단계 검토 가능

• 콘크리트포장 채택

- 연장 500m를 초과하는 터널

※ 위의 요건에 해당하는 경우는 2단계를 거치지 않고 바로 포장형식 확정

[2단계] 포장형식 선정 주요요인 비교

구 분 배점

포장형식 평가 시 고려사항

(콘 : 콘크리트포장, 아 : 아스팔트포장)

총 계 1,000

정량적

요 인

1) 경 제 성 500

- 포장공사비 300

비용 = X+Y

X= 토공 윗부분의 전체

시공비

Y= 생애주기 비용 (30년간)

포장 A(High), 포장B(LOW)

포장 A =

포장 B의 비용

포장 A의 비용

포장 B = 1.0

- 골재유용 200

토공유동 및 골재생산 등을

반영한 경제성 분석

비용 A(High), 비용B(LOW)

비용A =

비용 B의 비용

비용 A의 비용

비용B = 1.0

소 계 500

정성적

요 인

1) 주행쾌적성 300 운전자의 주행쾌적성, 소음영향 등 고려

2) 아스콘 수급여건 40

아스콘 B/P의 유무, 생산능력, 운반거리 등 고려

※ 수급 불가시 콘크리트 선정

3) 유지보수 측면 80 보수주기 및 보수에 따른 이용객 지체도

4) 유지보수 난이도 60 포장형식별 유지보수 난이도

5) 전․후구간

포장형식

20 전․후 구간 포장형식과의 연계성

포장공 ❙ 333

포장공

붙임3 콘크리트 포장 파손유형 및 원인

파 손 유 형 파손원인 보수공법

스폴링

∙줄눈부

이물질 침투

∙동결융해

∙단면보수

(전(부분)단면)

노면탈리

(스케일링)

마 모

∙과도한 다짐

∙제설재 영향

∙동결융해

∙노면그라인딩

∙절삭덧씌우기

알카리

골재반응

∙반응성골재

사용

∙전단면재포장

∙플라이애시

포장배합

줄눈재

파 손

줄눈재 부착불량 줄눈재 탈락

∙제설재 영향 등 ∙줄눈재 교체

단 면

파 손

∙과도한 하중

∙재료물성 차이

∙단면보수

∙절삭덧씌우기