제 7 편 포장공

 

 

제 1 장 포장공 개요

제 2 장 포장설계 입력 변수

제 3 장 아스팔트 포장

제 4 장 콘크리트 포장

제 5 장 특수개소 포장

제 6 장 부대시설 등의 포장

제 7 장 포장세부

제 8 장 확장설계시 기존도로의 포장 보수 · 보강방안

제 9 장 기타포장

 

 

 

제 1 장 포장공 개요

 

 

1.1 포장의 기능

(1) 노면에 치밀한 층을 만들어 강우시 진흙탕이 되거나 건조시 먼지가 일어나는 것을 방지하여

    쾌적성을 유지한다.

(2) 노면의 평탄성을 유지함과 동시에 적당한 미끄럼 저항성을 가지므로서 자동차의 주행이나 보

    행에 쾌적성과 안전성을 향상한다.

(3) 주변의 환경에 적합한 포장재료를 사용함으로써 양호한 도로경관과 주변환경을 만든다.

 

1.2 포장의 종류

(1) 아스팔트 포장

① 골재를 역청재료(bituminous material)로 결합하여 만든 표층이 있는 포장이다.

② 일반적으로 표층, 중간층, 기층 및 보조기층으로 이루어진다.

③ 하중재하에 의해서 생기는 응력이 포장을 구성하는 각 층에 분포되어 하층으로 갈수록 점차

    넓은 면적에 분산시키므로 각 층의 구성과 두께는 역학적 균형을 유지하여 교통하중에 충분

    히 견딜 수 있어야 한다.

④ 포장의 역학적 거동특성에 초점을 두어 아스팔트 포장을 가요성 포장(flexible pavement)

    으로 부르기도 한다.

 

표층(마모층 포함) 및 중간층

기 층 포 장

보조기층

동상방지층(또는 차단층)

노 상

 

<그림 1.2.1> 아스팔트 포장의 구성과 각층의 명칭

 

(2) 콘크리트 포장

① 강성 포장(rigid pavement)의 대표적인 것으로 콘크리트 슬래브가 교통하중으로 인한 전단

    이나 휨에 저항하여 그 슬래브작용으로 하중을 기초에 넓게 전달한다.

② 일반적으로 표층 슬래브 및 보조기층으로 구성한다.

③ 표층은 콘크리트 슬래브층을 말하나 그 위에 아스팔트 콘크리트 마모층을 둘 수도 있다.

④ 보조기층의 역할은 슬래브에 균등한 지지력을 주고 투수층으로 동상현상(frost heaving)을

    방지하고, 시멘트 콘크리트 슬래브를 타설하기 위한 안전한 작업기반을 조성하는 데 있다.

 

콘크리트슬래브

동결 포 장

깊이 보조기층

동상방지층(또는 차단층)

노 상

 

<그림 1.2.2> 콘크리트 포장의 구성과 각층의 명칭

 

[표 1.2.1] 포장구조 비교

 

구 분 아스팔트 포장 콘크리트 포장

하중전달 ∙교통하중을 표층→기층→보조기층→노상

으로 분산시켜 하중을 전달하는 형식

∙교통하중을 콘크리트 슬래브가 직접 지

지하는 형식

표면층

∙교통하중을 일부 지지하며 하부층으로 전달 ∙표면수의 침입을 방지하여 하부층 보호 ∙입도조정처리 재료 또는 아스팔트 혼합물

로 구성 ∙표층과 기층이 일체가 되어 교통하중에

의한 전단에 저항하여 하중을 분산시켜

보조기층에 전달

∙슬래브 자체가 빔(beam)으로 작용하여

교통하중에 의해 발생되는 응력을 휨

저항으로 지지

∙무근콘크리트 포장과 철근콘크리트 포장

으로 구분

보조기층

∙입상재료 또는 토사 안정처리 재료 등으

로 구성 ∙상부층에서 전달된 교통하중을 지지하며

노상으로 전달 ∙포장층내 배수기능 전달 역할 ∙동결작용의 손상효과를 최소화

∙빈배합 콘크리트 또는 시멘트 및 아스

팔트 안정처리 재료로 구성 ∙콘크리트 슬래브에 대한 균일한 지지력

확보 ∙줄눈부 및 균열부근의 우수 침투처리 및

펌핑현상 방지

 

1.3 포장형식 선정기준

(1) 개요

① 고속도로 포장형식 선정원칙은 도로의 성격, 환경 및 교통특성, 토질특성, 기타 등을 종합적

    으로 고려해야 한다.

② 공법선정은 각 포장의 특성을 파악한 후 건설당시 뿐만 아니라, 유지보수를 생각하여 장기

    적 측면에서 시행해야 한다.

(2) 도로의 성격1)

① 지방부, 산업도로 : 경제성 및 중차량에 대한 적응성을 고려하여 콘크리트 포장을 우선 고

    려한다.

② 도시부, 관광도로 : 공용성 및 장래 확장측면을 고려하여 아스팔트포장을 우선 고려한다.

    1) 포장형식 선정기준 검토, (설계처-3011,, 2008.11.24)

 

(3) 환경 및 교통특성

① 자동차의 증가와 함께 국민생활에 미치는 대기오염, 소음, 진동 등 환경요소를 고려한 공법

    을 선정한다.

② 중차량과 화물차의 비율이 높은 도로의 경우는 중차량에 대한 적응성을 고려하여 콘크리트

    포장을 우선 고려한다.

 

(4) 토질특성

① 일반적으로 토질특성은 도로구간에 따라 일정하게 변하므로 변화 폭이 크고 침하의 우려 및

    체적변화가 예상될 경우에는 단계건설을 고려한다.

② 연약지반은 지반침하에 대한 적응성이 우수한 아스팔트 포장을 우선 고려한다.

③ 흙깎기와 쌓기 경계 및 편절편성구간 구성비율이 높은 도로인 경우에는 시공성 및 부등침하

    에 대한 적응성이 양호한 아스팔트 포장을 우선 고려한다.

 

(5) 기후

① 눈이 많이 오는 지역에 대해서는 제설재에 강하고 제설장비가 포장을 손상시키지 않고 운용

    이 가능한 포장형식을 택한다.

② 미끄럼과 마모를 막기 위하여 표층 위에 마모층을 두는 경우도 있으나 적설지역의 도로에는

    내마모성을 중시한 포장형식을 택한다.

 

(6) 경제성 및 유지보수

① 초기투자비를 비교 후 유지관리비 및 잔존가치를 포함한 경제성을 비교하여 포장형식을 결

    정한다.

② 포장형식 선정에 있어서는 경제성도 중요하지만 안전성, 승차감(주행성), 유지보수 및 간접

    비용과 고객 서비스 제고 등을 고려한다.

 

(7) 기타 고려사항

① 계획노선부근의 다른 노선에 대한 포장설계시공 및 관리에 따른 경험

② 주변의 기존 포장에 대한 검토

③ 골재원 등의 재료확보 및 운반

④ 시공경험 및 장비확보

⑤ 교통안전 측면

⑥ 기술향상을 도모하기 위한 정책적인 고려

⑦ 시멘트, 아스팔트 등의 사용 및 확보에 대한 국가적인 측면 고려

 

[표 1.3.1] 고속도로 포장형식 선정평가표

 

[1단계] 특정 포장형식 선호요건 해당 여부 검토

⋅ 아스팔트 콘크리트 포장 채택

- 연약지반 구간

- 제설재 사용량 5ton/km/차로 이상인 지역

 

※ 단구간 등 특수한 여건일 경우 2단계 검토 가능

 

⋅ 시멘트 콘크리트 포장 채택

-설계교통량 56백반 ESALs 및 중차량 비율이

20% 이상

-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: 아스콘포장)

점 수

비고

콘크리

트포장

아스콘

포장

평

점

점

수

평

점

점

수

총 계 1000

소 계 790

정량적

요인

1)경제성 300

비용 : X+Y

X=토공 윗부분의

전체 시공비

Y=20년간 유지

보수비 (순현재가)

포장 A(High), 포장

B(Low)

포장 B : 1.0

평점계

산은

소수점

둘째자

리

까지

포장 A :

포장B의 비용

포장A의 비용

2)설계

교통량

(ESALs)

170

50백만 이하 50백만~56백만

아 : 1.0

콘 : 0.016 X +

0.204

(X=ESALs/백만)

아 : 1.0

콘 : 1.0

3)주행

쾌적성

320 아 : 1.0 콘 : 0.7

소 계 210

정성적

요인

포장재

수급여건

30 아스콘, 시멘트 수급

골재유용

측면

20 포장형식별 사토 및 순 쌓기량 증감

소음영향

측면

60 통과구간에 대한 소음영향 정도

유지보수

주기

50 보수주기 및 보수에 따른 이용객 지체도

유지보수

난이도

30 포장형식별 유지보수 난이도

전 ⋅ 후구간

포장형식

20 전 ⋅ 후구간 포장 형식과의 연계성

채 택

 

 

1.4 포장형식의 특징

 

[표 1.4.1] 포장별 특징

 

구 분 아스팔트 콘크리트 포장

시멘트 콘크리트 포장

무근콘크리트 포장 연속철근콘크리트 포장

구조특성

∙포장층 일체로 교통

하중을 지지 ∙교통하중과 노상지지력

에 의거하여 설계 ∙기층 및 보조기층에도

큰 응력 작용 ∙반복되는 교통하중에

민감

∙콘크리트 슬래브 자체로

교통하중 및 온도변화

에 대해 지지 ∙팽창줄눈과 수축줄눈 설치 ∙골재 맞물림작용 및 다웰

바를 통해 하중전달 ∙일정간격으로 줄눈을

설치하여 균열을 유도

∙콘크리트 슬래브 자체로 교

통하중 및 온도변화에 대해

지지 ∙슬래브에 발생하는 균열을

연속철근으로 억제 ∙가로 수축․팽창줄눈을 완전히

제거한 포장 형태

시공성

∙신속성 및 간편성 측면

에서 유리 ∙단계시공 방식에 적합

∙줄눈설치 및 콘크리트

양생 등으로 다소 불리

∙콘크리트 시공시 측방향

작업공간 필요 ∙콘크리트 품질관리에 고도

의 숙련 필요

유지보수

∙부분보수 용이 ∙유지관리비가 고가 ∙잦은 보수로 교통소통

에 지장

∙유지관리비 저렴 ∙국부적인 파손에 대한

보수가 용이

∙높은 시공수준이 요구되나

유지보수비는 저렴 ∙제설용 염화물에 의한 철근

부식 우려

공용성

∙공사후 즉시 교통개방 ∙평탄성 및 승차감 양호 ∙소음이 적음

∙장기간 양생 필요 ∙수축줄눈의 설치로 승차

감 불량 ∙소음 발생

∙장기간 양생 필요 ∙줄눈이 없어 승차감은 좋으

나 절성경계 및 편절편성

구간이 많은 도로에서는 적

용성 불량 ∙소음 발생

토질영향

(연약지반)

∙적응성이 양호

(허용침하량 10㎝이하) ∙침하량이 크거나 부등침하 발생에 따른 조기파손

적용도로

∙확장공사를 시행하는

도로 ∙연약지반에 축조하는

도로 ∙중차량의 구성비가

적은 도로 ∙교량, 암거, 터널 등

구조물이 많은 구간

∙중차량의 구성비가 큰

도로 ∙흙깎기쌓기 경계부가

많은 도로 ∙신설도로

∙4차로 이상 신설도로 ∙지형이 평탄하고 선형이

좋은 본선구간 도로 ∙양호한 주행성이 필요한

도로

 

 

제 2 장 포장설계 입력 변수

 

2.1 공통입력 변수

구 분 항 목 구 분 항 목

설계변수

∙ 시간제약변수

-공용기간

-해석기간 ∙교통량 ∙환경영향

공용조건

∙서비스능력

-초기서비스 지수

-최종서비스 지수

재료특성 ∙설계노상CBR

 

2.1.1 시간제약변수(time constraints)

(1) 공용성(performance)의 정의

① 포장체가 가지고 있는 물리적 능력을 수치화 한 것으로 포장구조체의 서비스 이력으로 표시된다.

② 기능적 공용성 (funtional performance) : 이용자가 제공받는 주행 쾌적성 또는 승차감

③ 구조적 공용성 (structural performance) : 포장체의 물리적 상태에 영향을 주는 요소로서

    균열, 단차, 라벨링, 포장구조의 하중전달능력에 역효과를 주거나 유지보수를 요구하는 기타 조건

④ 안전적 공용성 : 포장체와 타이어 접촉에 따른 마찰저항

⑤ 포장 구조설계는 기능적 공용성과 구조적 공용성에 관한 사항만 반영

 

(2) 공용기간 (performance period)

① 초기포장 포설 후 전반적인 보수 또는 덧씌우기(overlay)등이 필요한 시기 까지의 기간, 즉

    초기서비스지수(P0)가 최종서비스지수(Pt)에 도달할 때 까지의 기간을 의미한다.

② 설계누적교통량 산출의 기본이 되는 기간으로 유지보수 형태, 수준에 따라 좌우되며 정책,

    경험에 의해 최대, 최소기간을 구한다.

 

(3) 해석기간(analysis period)

① 설계자가 설계포장구조에 대하여 수명-주기비용 (life-cycle cost)을 감안하여 부여한 대

    상포장체가 지속되어야 할 시간이다.

② 공용기간을 포함하여 경제성 검토, 포장형식결정 등의 장기정책을 평가하기 위한 기간으로

    보수 또는 덧씌우기를 포함하여 단계건설을 고려한 전체 포장수명 기간을 말한다.

 

포장 수명

보수

해석기간

공용기간

서비스 수준

Pi

Pt

<그림 2.1.1> 공용기간과 해석기간

 

(4) 서비스 능력-공용성

① 도로 이용자가 주행시 느끼는 쾌적성 등을 정량화하는 척도이다.

② 서비스 능력과 공용성의 개념은 다음의 가정을 토대로 한다.

 

가. 도로포장은 이용자 통행의 편리성과 쾌적감을 제공하기 위함이다.

나. 쾌적성이나 승차감은 이용자의 주관적 반응 또는 견해에 관련되는 사항이다.

다. 서비스 능력은 모든 도로 이용자 관점에서 포장의 상태를 평가하여 점수를 부여하는 방

    법으로 표시되며, 이것을 서비스 능력 평점(serviceability rating)이라 부른다.

라. 객관적으로 측정할 수 있는 포장의 물리적 손상 특성과 주관적 평가를 서로 상관시킬 수

    있으며 이 관계로부터 객관적인 서비스 지수(serviceability index)를 제공한다.

마. 공용성(performance)은 포장구조체의 서비스이력(serviceability history)으로 표시

    된다.

 

③ 포장의 서비스 능력은 어느 시점에서 포장이 이용자에게 제공하는 기능 및 구조적 손상도의

    크기이며 측정시 서비스 지수로 표시된다.

④ 서비스 지수(PSI ; present serviceability index)는 평탄성과 손상도, 즉 균열(cracking)과

    팻칭(patching) 정도 그리고 아스팔트 포장에서의 소성변형 등을 그 포장의 사용수명

    (service life)동안의 특정시기에 측정할 수 있다.

 

가. 평탄성은 포장의 PSI를 평가하는데 중요한 인자이므로 포장의 공용이력(performance

    history)을 모니터링 하는데 있어 신뢰도가 높은 방법으로 측정한다.

나. 측정 서비스 지수(PSI)의 크기는 0~5의 값으로 정의된다.

 

⑤ 포장 설계를 위해서는 다음과 같이 초기와 최종 서비스 지수를 결정해야 한다.

 

가. 초기 서비스 지수 (P0 ; initial serviceability index)

 

(가) 도로이용자 관점에서 추정되는 시공완료 직후의 PSI 값이다.

(나) AASHO 도로시험에서 얻어진 초기 서비스 지수 값(P0)은 아스팔트 포장에 대해서는

    4.2이고 콘크리트 포장에 대해서는 4.5이다.

나. 최종 서비스 지수 (Pt ; terminal serviceability index)

(가) 특정 도로의 포장면을 재포장(resurfacing)하거나 재시공(reconstruction)이 요구

     되는 시점의 PSI 값이다.

(나) 중요도로에 대해서는 Pt = 2.5 또는 3.0을 사용하며, 중요치 않은 도로에 대해서는

      2.0을 적용한다.

(다) 경제적 관점에서 볼 때 초기 비용이 적게 소요되는 저급도로에 대하여서는 Pt= 1.5를

     적용할 수 있다.

 

2.1.2 교통량

(1) 교통량의 산정

① 기준년도에 대한 차종별 양방향 연평균 일교통량(AADT)과 해석기간 동안의 연도별 또는 일

    정 기간별 포장 해석기간과 공용기간에 걸친 양방향 차종별 누가 교통량을 산정함으로써 결

    정한다.

 

② 설계차로에 대한 교통량의 산정은 다음 식으로 결정한다.

W  DD × DL ×W

여기서, W : 설계 교통량

DD : 방향분배계수

DL : 차로분배계수

W : 해석 기간 동안의 대상 계획도로의 양방향 누가 ESAL 교통량

 

(2) 표준 등가단축하중(equivalent single axle load)

① 포장설계를 위하여 축배열이 서로 다른 혼합교통을 하나의 공통분모를 기준으로 하여 표준

    화시켜 변환한 것으로 다음과 같이 정의된다.

 

구 분 산 식 비 고

아스팔트

포장

ESALf     L



L  L 

⋅ 





i

Gt







Gt

L

   SN  L



 L  L  Gt  log   

   

L : 축하중(kips)

L : 축형식

(단축=1, 복축=콘크리트 2)

포장

ESALf     L



L  L 

⋅ 





i

Gt







Gt

L

   D   L



 L  L 

 

② 국내의 8.2톤 단축하중계수는 한국건설기술연구원이 1987년 실측 조사하여 산정한「도로포

    장설계지침서작성 및 자동차 축하중 조사연구 1988-03 차종별 ESALf 산정」편 결과치를

    이용한다.

③ 아스팔트 포장 및 콘크리트 포장에 대한 도로의 등급별 차종분류 및 차종별 8.2톤 등가단축

    하중계수는 [표 2.1.1]~[표 2.1.2]와 같다.

 

<표 2.1.1> 차종, 포장구조별 고속도로 강성포장 등가 축하중계수

 

차 종 차축구성 ESALf

승용차 2A4T 0.0001

버스

소형 2A4T 0.0004

보통 2A6T 1.043

트럭

소형 2A4T 0.015

보통 2A6T 0.795

대형 3A10T 2.516

특 수 2.482

 

[표 2.1.2] 아스팔트포장에 대한 차종별 8.2톤 등가단축하중계수(전체평균)

 

차 종 차축구성 Pt

SN

1 2 3 4 5 6 평균

승용차 2A4T

2.0

2.5

3.0

0.0002

0.0003

0.001

0.0002

0.0003

0.001

0.0001

0.0002

0.0004

0.0001

0.0002

0.0002

0.0001

0.0001

0.0002

0.0001

0.0001

0.0001

0.0001

0.0002

0.0003

버스

소형 2A4T

2.0

2.5

3.0

0.001

0.001

0.002

0.001

0.001

0.002

0.001

0.001

0.001

0.0005

0.001

0.001

0.0004

0.0005

0.001

0.0004

0.0004

0.0005

0.0005

0.001

0.001

소형 2A6T

2.0

2.5

3.0

0.001

0.001

0.002

0.001

0.001

0.002

0.001

0.001

0.001

0.0005

0.001

0.001

0.0004

0.0005

0.001

0.0004

0.0004

0.0005

0.0005

0.001

0.001

보통 2A6T

2.0

2.5

3.0

0.834

0.837

0.841

0.843

0.860

0.891

0.846

0.872

0.921

0.839

0.852

0.879

0.834

0.838

0.846

0.832

0.833

0.835

0.838

0.849

0.869

트럭

소형 2A4T

2.0

2.5

3.0

0.005

0.005

0.006

0.005

0.005

0.007

0.004

0.005

0.005

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.004

0.005

보통 2A6T

2.0

2.5

3.0

0.646

0.647

0.648

0.643

0.643

0.647

0.629

0.614

0.608

0.614

0.584

0.556

0.616

0.584

0.551

0.624

0.601

0.573

0.629

0.612

0.597

대형 3A10T

2.0

2.5

3.0

2.208

2.205

2.201

2.187

2.161

2.135

2.123

2.034

1.950

2.073

1.932

1.792

2.081

1.946

1.802

2.116

2.012

1.896

2.131

2.048

1.963

트렉터+

세미트레일러

4A이하

2.0

2.5

3.0

1.715

1.718

1.723

1.719

1.733

1.764

1.702

1.703

1.736

1.681

1.651

1.632

1.682

1.648

1.611

1.692

1.668

1.638

1.699

1.687

1.684

5A

2.0

2.5

3.0

1.832

1.836

1.842

1.840

1.861

1.903

1.827

1.842

1.898

1.801

1.781

1.782

1.796

1.763

1.733

1.804

1.777

1.746

1.817

1.810

1.817

6A이상

2.0

2.5

3.0

0.765

0.775

0.789

0.799

0.860

0.960

0.827

0.933

1.115

0.812

0.891

1.016

0.788

0.830

0.892

0.773

0.794

0.824

0.794

0.847

0.933

트럭트레일러 5A이하

2.0

2.5

3.0

3.359

3.359

3.360

3.353

3.351

3.358

3.321

3.289

3.278

3.291

3.222

3.158

3.298

3.232

3.156

3.319

3.273

3.216

3.323

3.288

3.254

 

제2장 포장설계 입력 변수 | 7-2-5

 

(3) 방향분배계수(DD )

① 한 방향으로 차로통행이 편중된 교통량이 많은 차로에 대한 ESAL 교통량을 기준으로 한다

② 방향분배계수의 값은 차량이 많은 방향과 차량이 적은 방향에 대하여 0.30~0.70 범위로 한다.

③ 방향분배계수 값은 2차로 도로에는 0.5이상을, 4차로 이상의 도로에는 0.40~0.45를 적용하

    는 것이 일반적이다.

 

(4) 차로분배계수(DL)

① 한 방향이 2차로 이상일 경우 차로별 교통량 분포비율을 나타낸다.

② AASHTO에서 권고하고 있는 차로분배계수의 값은 [표 2.1.3]과 같다.

③ 차로분배계수의 적용은 범위의 중간값을 취하고 있으나, 우리 나라의 경우 대부분의 도로가

    용량에 근접된 상태로 운영되고 있음을 고려하여, 교통량 조사결과에 따라 여건에 맞게 적

    용한다.

 

[표 2.1.3] AASHTO 차로분배계수 권장값

 

편도차로 DL (%) 적용

1 100 1.0

2 80 ∼ 100 0.8

3 60 ∼ 80 0.6

4 50 ∼75 0.5

2.1.3 환경영향

(1) 동결과 융해

① 노반재료 영향 인자

가. 재료의 세립자 함유비율

나. 동결 대기온도의 포장구조 내의 관입률

다. 해빙기의 융해속도 및 융해 진행형식

라. 포장구조 내의 수분공급원의 존재유무와 위치

마. 포장구조의 배수능력

② 포장설계 반영 방법

가. 동결에 의한 노상토의 동상효과를 서비스능력의 손실 크기로 반영

나. 포장층 내로 침투되는 최대 동결관입 깊이를 평가하여 동결성 노상토 내의 허용할 수 있

    는 관입깊이를 산정

다. 노상토의 설계 CBR 또는 MR의 감소

 

(2) 동결지수 (frost index)

① 포장구조와 노상토를 동결시키는 대기온도의 강도와 지속기간(intensity and duration)의

    누가영향(cumulative effect)으로 표시된다.

② 동결지수의 단위는 온도 ⋅ 일(℃ ⋅ 일, ℉ ⋅ 일)이며, 어느 동결계절 동안의 누가 온도․일에 대

    한 시간곡선상의 최고점과 최저점의 차이로 나타낸다.

③ 설계노선의 설계동결지수의 산정은 대상지역의 인근 측후소에서 관측한 월 평균 대기온도의

    크기와 지속시간에 대한 30년 기록(최소 10년 기록)을 사용한다.

④ 국내의 경우는 건설교통부에서 최근30년간 기상측후소에서 관측된 기상자료를 토대로 만들

    어진 「전국 동결지수선도 <그림 2.1.2> 및 지역별 동결지수 [표 2.1.4]」를 이용하여 동

    결지수를 산정한다.

⑤ 여기서 얻어지는 동결지수 값은 측후소 위치에서 관측한 값을 토대로 한 것이므로, 설계노

    선의 표고에 대한 보정은 다음 식을 이용하여 계산한다.

 

가. 수정동결지수 (℉ · day) = 동결지수 ± 0.9 × 동결기간 × 

표고차

= 613 ± 0.9 × 94 × 

   

= 653

 

나. 표고차 = 설계노선 최대계획고(m) - 측후소 지반고(m)

[예] 측후소 위치-강원원주

적용측후소

지 반 고

(m)

최대계획고

(m)

동결지수

(℉ ⋅ 일)

동결기간

(일)

수정동결지수

(℉ ⋅ 일)

비 고

원 주 149.8 197.00 613 94 653 -

※ 수정동결지수 (℃ ⋅ 일) = 동결지수 ± 0.5 × 동결기간 × 

표고차

※ (℉ ⋅ 일) = 9÷5 × (℃ ⋅ 일)

포항

800

1200

1400

1600

1400

1000

800

700

400

1000

600

500

400

500

300

200

300

100

300

600

700

600

2400

울릉도

124 125 126 127 128 129 130 131

속초

대관령

춘천

강릉

서울

인천

수원 원주

서산

울진

청주

대전

추풍령

군산 전주 대구

울산

광주 부산

목포 여수 통영

완도

진주

남원

거창

선봉

중강 삼지연 청진

혜산

강계

김책

수풍

장진

신의주

구성

희천

함흥

안주

양덕 원산

평양

남포 장전

사리원 신계

용연

해주 개성

평강

제주

신포

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

 

<그림 2.1.2> 전국동결지수선도

 

지 역

측후소

지반고(m)

동결지수

(℃․일)

동결기간

(일)

지 역

측후소

지반고(m)

동결지수

(℃․일)

동결기간

(일)

속초 17.6 181.6 66 합천 32.1 193.0 62

대관령 842.0 873.8 127 거창 224.9 278.2 74

춘천 74.0 539.0 92 영천 91.3 237.8 64

강릉 26.0 167.2 57 구미 45.5 278.1 76

서울 85.5 380.9 80 의성 73.0 425.2 78

인천 68.9 354.7 78 영덕 40.5 138.8 57

원주 149.8 613.0 94 문경 172.1 279.4 55

울릉도 221.1 129.3 32 영주 208.0 417.8 77

수원 36.9 468.4 79 성산포 17.5 - -

충주 69.4 528.4 89 고흥 60.0 83.5 49

서산 26.4 313.2 76 해남 22.1 102.6 49

울진 49.5 121.6 57 장흥 43.0 130.1 52

청주 59.0 411.6 78 순천 74.0 179.9 64

대전 67.2 317.7 68 남원 89.6 272.4 67

추풍령 245.9 303.9 78 정읍 40.5 223.9 61

포항 2.5 98.5 52 임실 244.0 420.3 86

군산 26.3 194.9 61 부안 7.0 244.7 61

대구 57.8 160.9 54 금산 170.7 372.5 77

전주 51.2 233.5 61 부여 16.0 330.0 74

울산 31.5 83.6 46 보령 15.1 254.8 76

광주 73.9 141.4 55 천안 24.5 405.4 78

부산 69.2 49.6 27 보은 170.0 461.7 76

통영 25.0 37.4 27 제천 264.4 610.2 91

목포 36.5 75.6 33 홍천 141.0 635.4 98

여수 67.0 62.2 31 인제 199.7 614.5 91

완도 37.5 38.1 26 이천 68.5 511.0 89

제주 22.0 4.1 3 양평 49.0 619.7 91

남해 49.8 74.3 38 강화 46.4 486.2 89

거제 41.5 52.1 39 진주 21.5 132.8 51

산청 141.8 141.8 49 서귀포 51.9 - -

밀양 12.5 180.2 62 철원 154.9 685.0 109

 

[표 2.1.4] 지역별 동결지수 및 동결기간[남한]

 

[표 2.1.5] 지역별 동결지수 및 동결기간[북한]

 

지 역

동결지수

(℃․일)

동결기간(일) 측후소 지반고(m)

혜 산 1,809.1 140 714

중 강 1,585.7 135 332

강 계 1,236.8 126 306

선 봉 771.4 117 3

신의주 736.2 106 7

평 양 664.3 95 38

청 진 617.3 111 43

사리원 592.1 95 52

개 성 510.5 91 70

함 흥 487.3 87 38

해 주 448.5 82 81

원 산 314.6 79 36

평 강 884.8 106 371

구 성 861.7 117 99

안 주 829.8 106 27

장 진 1,784.2 151 1,081

풍 산 1,726.6 157 1,206

신 계 687.7 98 100

남 포 544.6 92 47

용 연 390.0 87 5

신 포 388.2 91 19

삼지연 2,435.8 179 1,386

희 천 1,043.7 128 155

양 덕 1,024.1 127 279

수 풍 930.4 124 83

장 전 198.7 81 35

7-2-10 | 제7편 포장공

북위(radian)

동경(radian)

34 35 36

0.40 0.63 0.83 0.02 0.22 0.41 0.61 0.80 0.03 0.23

126

0.4 77 99 94 121 151 184 213 228 240 264

0.6 66 120 122 133 158 196 236 245 235 277

0.8 60 123 139 142 160 208 247 256 256 316

127

0.0 73 126 146 158 185 233 261 257 286 343

0.2 68 106 133 173 216 271 317 271 301 332

0.4 53 70 50 158 210 268 319 315 328 337

0.6 42 61 92 135 176 219 264 294 323 348

0.8 36 62 91 120 143 158 221 265 289 318

128

0.0 29 56 84 116 142 155 210 246 257 254

0.2 20 42 69 108 150 180 215 234 265 282

0.4 11 30 48 95 142 180 201 215 271 322

0.6 5 25 52 90 137 182 196 182 261 360

0.8 - 19 44 76 122 179 195 198 264 347

129

0.0 - 10 29 50 91 138 168 194 245 286

0.2 - - 16 35 65 99 128 154 185 211

0.4 - - - 25 47 72 93 112 126 150

[표 2.1.6] 좌표별 전국동결지수(단위 : ℃․일)

주) 표고 100m 기준

북위(radian)

동경(radian)

36 37 38

0.42 0.62 0.81 0.01 0.20 0.43 0.63 0.82 0.02 0.21

126

0.4 294 320 343 368 387 416 478 501 491 484

0.6 315 345 368 388 394 377 431 473 481 480

0.8 353 379 405 425 431 399 403 444 469 477

127

0.0 374 404 440 463 487 441 410 451 472 478

0.2 366 411 453 483 505 505 493 493 493 487

0.4 356 421 468 499 519 586 579 545 520 500

0.6 397 444 484 522 552 621 615 569 534 509

0.8 383 426 480 545 577 612 617 582 548 514

128

0.0 305 343 431 522 569 597 605 592 568 512

0.2 285 280 377 477 536 559 564 558 550 465

0.4 337 339 373 429 477 506 508 481 426 346

0.6 401 373 368 389 417 443 449 386 312 220

0.8 385 359 342 342 351 358 357 276 221 178

129

0.0 308 303 290 282 277 260 214 161 152 139

0.2 226 226 218 208 200 180 151 125 113 108

0.4 162 163 156 143 142 131 114 99 90 87

 

주) 표고 100m 기준

 

(3) 동결깊이

① 동결깊이 산정의 개념

가. 동결작용에 의해 생기는 포장층 표면상의 동상 변형(frost heaving distortion)을 극소화

나. 계절적 동결․융해 작용의 영향을 받는 노상지지력 변화로 인한 포장층의 교통하중 재하

    에 따른 균열 및 변형을 극소화

 

② 동결깊이 산정 기준

가. 동결깊이 산정 방법

 

(가) 노상동결관입허용법

- 동결깊이가 노상으로 얼마쯤 관입된다 하더라도 동상으로 인한 융기량이 포장파괴를

  일으킬 만한 양이 아니라면 노상의 동결을 어느정도 허용하는 방법이다.

(나) 감소노상강도법

- 해빙기간 중에 일어나는 노상강도 감소를 근거로 하여 동결에 대비한 포장두께를 결

  정한다.

- 동결지수와 직접적인 함수관계가 없다.

(다) 완전방지법

- 동결작용에 의한 표면 변위량을 제거하기 위해 충분한 두께의 비동결성 층을 설치하

  는 방법이다.

- 비경제적이므로 특수한 경우에만 적용한다.

 

나. 동결깊이 산정 기준

(가) <그림 2.1.3> 노상동결관입허용법으로서 동결관입영향을 고려한다.

 

(a) 2.16t/㎥과 2.4t/㎥의 경우

 

<그림 2.1.3> 동결관입깊이와 설계동결지수 상관도표(계속)

 

(b) 1.84t/㎥의 경우

 

<그림 2.1.3> 동결관입깊이와 설계동결지수 상관도표(계속)

 

(c) 1.6t/m³의 경우

 

<그림 2.1.3> 동결관입깊이와 설계동결지수 상관도표

 

③ 동결깊이 산정

    노상동결관입허용법으로서 다음과 같은 절차와 <그림 2.1.4>을 적용한다.

 

가. 동결기간의 시점에서 기층(보조기층 포함)과 노상토의 평균 함수비, 그리고 기층(보조기

    층 포함) 재료의 건조단위중량()을 결정한다.

 

(가) 기층과 보조기층을 모두 입상재료로 사용하는 경우, 각 층의 두께에 대한 중량비로서

     평균 함수비와 단위건조중량을 계산한다.

(나) 안정처리기층과 비처리입상보조기층으로 구성되는 경우에는, 입상보조기층의 함수비

     와 단위건조중량값을 적용한다.

 

나. <그림 2.1.3>로부터 설계동결지수 연도에 일어날 수 있는 최대동결관입깊이 a를 결정

    한다. 필요한 경우 직선보간하여 결정한다.

다. 노상토 속에 동결관입을 배제하는 데 필요한 최대비동결성 입상재료기층(보조기층 포함)

    두께, c를 계산한다.

 

c = a - p

 

여기서, c : 비동결성재료 치환 최대깊이

a : 설계동결관입깊이

p : 콘크리트포장 슬래브 두께(빈배합콘크리트중간층 포함) 또는 아스팔트포장 표층

(아스팔트 또는 시멘트안정처리기층 포함) 두께

 

라. 노상토와 기층의 함수비의 비(r)를 계산한다.

r기층 함수비 Wb

노상토 함수비 Ws 

중차량 통행이 많은 곳에서 r값은 2.0보다 큰 경우 2.0을 사용하고 이외의 모든 곳에서

는 r이 3.0 이상인 경우 3.0을 사용한다.

 

마. <그림 2.1.4>을 사용하여 관입깊이를 산출한다.

(가) 가로축에 c값과 대각선의 r값과 만나는 점을 지나는 수평선상의 좌측 세로축과 만나

     는 점으로 얻어지는 값이 소요의 비동결성기층(보조기층 포함) 두께, b값 이고 대응

     되는 우측 세로축의 값이 허용노상동결관입 깊이, s 값이다.

(나) 이 절차로 결정되는 소요의 비동결성기층(보조기층 포함) 두께, b와 허용노상동결관

     입 깊이, s의 비는 4:1 이고, r=1 일 때 c=b+s가 된다.

(다) 허용노상동결관입 깊이, s는 설계노선의 평균적 현장조건에서 설계동결지수연도 1년

     간 포장표면 사이에 과잉동상현상(excess differential heave)을 일으키지 않도록

     허용할 수 있는 노상관입깊이이다.

 

<그림 2.1.4> 노상동결관입허용법에 의한 설계비동결성재료층 두께결정 도표

 

(4) 지역계수(Rf)

① AASHO 도로시험과 다른 기후적, 환경적 조건을 포장설계에 고려하기 위해 제시되었다.

② 노상토의 온도와 함수량의 연간 변화를 고려하는 가중 평균값으로서, 0~5 사이의 계수로서

    정의된다,

③ 지역계수값은 연중 다음과 같은 대표적 상태를 나타내는 계수를 월 단위 기준으로 연간 가

    중 평균하여 산정한다.

 

가. 노상토가 130㎜ 깊이 이상 동결되는 경우 : 0.2~1.0

나. 노상토가 건조한 상태를 유지하는 경우(여름, 겨울) : 0.3~1.5

다. 노상토가 젖은 상태를 유지하는 경우(봄철 융해기) : 4.0~5.0

 

④ 실무에서 관용적 일반 기준값은 다음과 같다.

 

가. 대전 이남 지역 : 1.5

나. 서울 북부 지역 및 기타 표고 500m 이상 지역 : 2.5

다. 기타 지역 : 2.0

 

⑤ 일반적으로 지역계수는 4.0을 넘지 않도록 한다.

 

2.1.4 설계노상CBR

(1) 포장단면설계를 위한 노상면에서 하중 지지용량을 평가하기 위한 대표적 재료물성의 척도로서

    CBR 값을 사용한다.

(2) 시료를 채취하여 CBR시험을 통하여 산출한다.

(3) 설계 CBR 값의 산정

 

① 각 지점의 CBR중 현저히 다른 값을 제외하고 다음 식으로 설계 CBR을 결정한다.

② 식에서 C는 <표 2.1.7>와 같다.

 

설계 CBR  각 지점의 CBR의 평균 C

CBR 최대값 CBR 최소값 

 

[표 2.1.7] 설계 CBR 계산용 계수(C)

 

개 수(n) 2 3 4 5 6 7 8 9 10이상

C 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18

 

③ 설계 CBR값을 결정하는데 있어서 CBR시험 결과 가운데서 극단의 값을 취할 것인가, 또는

    버릴 것인가에 대해 판정하기 위해 [표 2.1.8]을 사용한다.

 

[표 2.1.8] 편차가 클 경우의 판정방법 γ(n, 0.05)의 값

 

개 수(n) 3 4 5 6 7 8 9 10 이상

γ (n, 0.05) 0.941 0.765 0.642 0.560 0.507 0.468 0.437 0.412

[예 1] 어떤 구간에서 일곱 지점의 CBR을 구해 4.6, 3.9, 5.9, 4.8, 7.0, 3.3, 4.8을 얻

었을 때, 설계 CBR을 구하면 다음과 같다.

- 평균은 4.9, 최대값은 7.0, 최소값은 3.3, C는 <표 2.1.7>에서 2.83이므로, 이 구

간의 계산상 설계 CBR은 다음과 같다.

설계 CBR    

  

 

- 소수점 아래 부분을 버리고 취한 이 구간의 설계 CBR은 3으로 결정할 수 있다.

- 최대값이 극단적으로 큰 경우의 판정 예는 다음과 같다.

[예 2] 노상토가 일정한 구간 내에 여섯 개 지점에서 취한 CBR을 순서대로 나열하면

12.2, 6.2, 5.5, 5.2, 4.8, 4.4라고 할 때,

   n  

n  n      

  

       

이때 CBR값 12.2를 없애면 설계CBR은,

  

  

  ≒ 로 된다.

- 최소값이 극단적으로 작은 경우의 판정 예는 다음과 같다.

[예 3] 다섯 개의 측정값을 순서로 나열하면 5.2, 4.8, 4.7, 4.3, 2.4라고 할 때,

   n  

       

  

       

이때 2.4를 버리면 된다. 계산된 CBR로부터 <표 2.2.11>를 기준으로 하여 설계

CBR 값을 구한다.

[표 2.2.11] 설계 CBR과 계산 CBR의 관계

설계 CBR 계산 CBR

2 2 ≤ CBR ＜ 3

3 3 ≤ CBR ＜ 4

4 4 ≤ CBR ＜ 6

6 6 ≤ CBR ＜ 8

8 8 ≤ CBR ＜ 12

12 12 ≤ CBR ＜ 20

20 CBR ≥ 20

 

 

2.2 아스팔트 포장

 

2.2.1 아스팔트 포장 변수

(1) 노상회복탄성계수(MR)

 

① 노상회복탄성계수(MR)는 계절적으로 함수상태 및 점토함유량 등 흙의 특성에 따라 달라지게 된다.

② 각 계절동안에 일어난 상대적 손상의 합성효과를 고려하여 유효 노상회복탄성계수를 구한다.

③ 노상재료에 대한 실내 회복탄성계수시험(AASHTO T274)은 습윤계절의 응력과 습윤상태를

    대표하는 실제 노상재료로 실시한다.

④ 유효 노상회복탄성계수는 모든 계절적 계수값들의 영향을 조합하여 산출한 값이다.

⑤ 해빙기 또는 동결기의 노상시험이 어려운 경우에는 동결기에 대한 실제적인 회복탄성계수

    값으로 1,400~3,500㎏/㎠를 적용할 수 있다.

⑥ 해빙기에 대하여는 여름과 가을동안의 정상계수의 20~30%를 적용할 수 있다.

⑦ 회복탄성계수는 평균값을 사용하므로 변동계수(coefficient of variation)가 동일 계절 내에

    서 0.15보다 클 때는 기간을 더욱 작게 세분해야 한다.

⑧ 예를 들면 회복탄성계수의 평균값이 700㎏/㎠라면 그때 약 99%의 자료가 385~1,015㎏/

    ㎤의 범위에 있어야 한다. 이 과정의 해석단계는 다음과 같다.

 

가. 각각의 기간에 계절계수를 기입한다. 최소단위의 계절기간이 15일이라면 모든 계절을

    15일 간격으로 나누고 각각의 칸에 기입한다.

나. 최소 계절기간이 한달인 경우에는 모든 계절을 한달간격으로 나누고 1개월당 한칸씩 기

    입한다.

다. 각 계절계수에 일치하는 상대적 손상(Ur : relative damage)치를 산정한다.

라. 평균상대손상을 구하기 위하여 Ur값을 모두 합한 다음 계절 개월수(12 또는 24)로 나눈

다. 이 경우 유효 노상회복탄성계수(MR)는 MR․Ur 계산자에 의해 구한 평균상대 손상과

    일치되는 값이다.

마. <그림 2.2.1>은 유효 MR을 산출하는 방법의 일례인데 이 유효 MR 값은 단지 서비스능

    력 기준을 근거로 한 아스팔트 포장 설계에만 이용할 수 있다.

 

<그림 2.2.1> 아스팔트포장의 유효 노상회복탄성계수 산정예

 

(2) 노상지지력 계수(SSV)

① 설계 포장층이 설치될 노상의 지지 강도 또는 지지 용량을 표시하는 가상적 척도로서,

    AASHO 도로시험을 통해서 개발된 지표이다.

② 평가 기준점

 

가. 첫 번째 기준점 : SSV=3.0

(가) 노상토는 평균 CBR 값이 2.89(표준편차 = 1.0, 변동계수 = 34.6%), 다짐밀도가 약

     80%인 노상 조건

(나) 플랜트 배합 아스팔트 콘크리트 두께가 11.25㎝ (SN = 0.176 × 11.25 = 2.98)이

     고 최종 서비스 지수가 2.0일 때 설계 기본식으로서 8.2톤 단축하중을 2.5회/일(20

     년 동안 18,250회) 통과시킬 수 있는 지지용량

 

나. 두 번째 기준점 : SSV=10.0

(가) SN = 1.98, Pt=2.0일 때 8.2톤 단축하중을 1000대/일(20년 동안 7,300,000회) 통

     과시킬 수 있는 지지용량

 

③ 이 두개의 점, 즉 3.0과 10.0 사이에서 SSV는 로그 직선관계가 성립한다고 가정하여

    AASHO 도로시험에서의 노상 지지조건과 다른 지지조건에 대한, 8.2톤 등가하중 통과횟수

    에 대한 보정식은 다음 관계를 가진다.

 

log W   log     SSV   

W = AASHO 도로시험에서 얻어진 경험식으로 산정되는 8.2톤 등가단축하중 통과 횟수

 

④ 노상지지력계수 산정은 노상토의 지지강도를 나타내는 CBR, R값, 군지수, 회복탄성계수와

    같은 강도 정수와 상관시켜 결정한다.

⑤ SSV와 토질 특성값과의 관계는 <그림 2.2.2>에 나타내고 있다. 각 스케일에 대한 적용시험

    법을 설명하면 다음과 같다.

 

가. A스케일, R값(캘리포니아) - AASHTO 시험법 T173에 의한 캘리포니아 방법으로 관입에

    는 16.9㎏/㎠(240psi)를 채용한다.

나. B스케일, CBR(유타주) - 유타주에서 연구결과로 노상토지지력값과의 관계를 구한다.

    (AASHTO T193)

다. C스케일, CBR(켄터키) - 캔터키에서 개발한 CBR법에 의한 것으로, 이 CBR값은 부순돌

    기층에 적용된다.

라. D스케일, CBR(텍사스) - 안정처리기층이 사용될 때 적용되는 CBR 값.

마. E스케일, 군지수 - 이 계수는 캘리포니아의 R값과 군지수의 비교시험에서 얻어진 것이다.

 

CBR (Utah)

R값 (California)

SSV 노상 지지력 계수

군 지 수

Texas triaxial class

CBR (Kentucky)

회복탄성계수 Mr(kg/㎠)

 

<그림 2.2.2> SSV-Mr 및 토질 특성값의 관계도

 

(3) 상대강도계수

    포장두께지수(SN)는 층별 상대강도계수와 층두께의 함수로 표시된다.

 

SN = a1D1 + a2D2 + a3D3

a1, a2, a3 : 표층, 기층, 보조기층의 각각의 상대강도계수

D1, D2, D3 : 표층, 기층, 보조기층 각각의 설계두께(㎝)

SN은 강도지수(CBR, R값, 회복탄성계수(MR))와 상관관계로부터 산정한다.

 

① 아스팔트 콘크리트 표층의 상대강도계수(a1)

 

<그림 2.2.3>와 <그림2.2.4>의 도표를 이용한다.

회복탄성계수가 클수록 아스팔트콘크리트가 강하고, 휨에 대한 저항력은 증대되지만, 온도나

피로균열이 발생할 확률이 커진다.

 

② 입상기층재료의 상대강도계수(a2)

 

<그림 2.2.5>는 AASHO 도로시험에서 적용한 값을 기준으로 작성되었다.

 

③ 입상보조기층재료의 상대강도 계수(a3)

 

<그림 2.2.6>은 AASHO 도로시험에서 적용한 값을 기준으로 작성되었다.

 

<그림 2.2.3> 아스팔트 콘크리트 표층의 상대강도계수(a1)-회복탄성계수(Eac)-상관도표

 

<그림 2.2.4> 표층 재료의 강도에 따른 a1의 변동

 

<그림 2.2.5> 입상기층재료의 강도에 따른 a2의 변동

 

<그림 2.2.6> 입상 보조기층재료의 강도에 따른 a3의 변동

 

④ 시멘트 안정처리 기층의 상대강도 계수

가. <그림 2.2.7>은 시멘트 안정처리 기층의 회복탄성계수(ESB) 또는 7일 양생 일축압축강

    도로부터 시멘트 안정처리 기층 재료에 대한 상대강도계수를 산정할 수 있는 도표이다.

 

<그림 2.2.7> 시멘트안정처리기층 재료의 강도에 따른 a2의 변동

 

<그림 2.2.8> 역청안정처리기층 재료의 강도에 따른 a2의 변동

 

⑤ 역청 안정처리 기층의 상대강도계수

가. <그림 2.2.8>는 역청 안정처리 기층의 회복탄성계수(ESB)와 마샬안정도로부터 역청 안

    정처리 기층의 상대강도계수를 산정할 수 있는 도표이다.

⑥ 포장 각층 재료별 적용 표준 상대강도계수

 

[표 2.2.1] 포장재료별 대표적 상대강도계수

 

층 별 공법․재료 품 질 규 격

상대강도계수

(cm 당)

표 층

일반 밀입도 마샬안정도 750㎏ 이상 0.157

SMA, CRM, 배수성포장 동적안정도 2,000회/mm이상 0.157

표층

(중간층)

아스팔트 콘크리트 마샬안정도 600㎏ 이상 0.145

기 층 아스팔트 안정처리 마샬안정도 500㎏ 이상 0.11

보조기층

막자갈 (강모래+자갈)

석산쇄석

석산쇄석

CBR 30 이상

CBR 50 이상

CBR 80 이상

0.043

0.048

0.051

 

주) 국토해양부에서 『아스팔트포장 구조단면개선』에 의거 시험의뢰한 값으로 일반적으

로 적용.

 

2.2.2 포장층별 재료물성

(1) 표층 및 중간층

① 중간층은 요철(凹凸)을 보정하고 표층을 통해 가해지는 하중을 균일하게 기층에 전달하는

    기능을 가지도록 한다.

② 표층은 포장층의 최상부에 위치하므로 차륜에 의한 마모와 전단작용에 충분히 저항하고 평

    탄성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 미끄럼 저항이 커서 차량이 쾌적한 주행을 할 수 있고

    빗물이 하부층에 침투하지 않는 치밀한 조직을 가지도록 한다.

③ 입도, 다짐 및 재료품질과 배합설계기준은 ‘고속도로공사 전문시방서’(한국도로공사) 제

    10장의 관련규정을 만족하는 것이어야 한다.

④ 가열식 아스팔트 혼합물을 사용하고, 혼합물의 배합설계는 일반적으로 마샬시험법을 적용하

    며, 마샬안정도 시험(KSF 2337) 기준값이 확보되어야 한다.

 

(2) 보조기층 및 기층

① 표층 또는 중간층을 통해 전달되는 교통하중을 분산시켜서 노상이 안전하도록 전달한다.

② 적용혼합물의 입도, 다짐 및 품질조건, 그리고 배합설계는 한국도로공사 제정 ‘고속도로공사

    전문시방서’ 제9장 관련규정을 만족하여야 한다.

③ 입도조정 입상재료의 보조기층 및 기층은 수정 CBR(KSF2320)값을 확보하여야 한다.

④ 가열아스팔트 안정처리기층은 마샬안정도 시험(KSF 2337) 기준값을 확보하여야 한다.

⑤ 시멘트안정처리기층은 7일 양생, 1일 수침 일축압축강도를 30㎏/㎠ 이상 확보하여야 한다.

⑥ 고로슬래그 보조기층용은 수정 CBR(KSF2535) 값이 30 이상이어야 하고, 기층용으로 적용

    하는 경우, 수정 CBR이 80 이상, 14일 양생 일축압축강도가 12㎏/㎠ 이상인 것이어야 한다.

 

(3) 동상방지층

① 차단층은 배수층 역할을 하는 입상재료 기층과 보조기층 또는 집수시스템(맹암거, 지하배수

    구 등)이 노상토 침입에 의하여 막히는 것을 보호하고, 지하수위를 낮추기 위하여 설치한다.

② 적정 입도와 투수성을 가지는 15~30㎝ 두께의 선별 입상재료 또는 지오텍스타일

    (geotextile)을 사용하여 보조기층과 노상면 사이에 설치한다.

③ 동상방지층은 동결융해 작용에 의한 포장층 파손을 방지하기 위하여 빙막형성을 방지할 수

    있는 품질의 재료를 사용한다.

④ 동결영향과 지하배수를 동시에 고려해야 할 지역인 경우 지배적인 영향을 기준으로 차단층

    과 동상방지층 기능을 동시에 가지는 선택층(selected material layer)으로 설계한다.

⑤ 선택층 재료 품질은 ‘고속도로공사 전문시방서’ 제9장을 만족하는 것이어야 한다.

 

(4) 노상

① 포장층의 기초로서 포장에 작용하는 모든 하중을 최종적으로 지지 전달한다.

② 포장의 공용성은 노상토의 상태와 물성에 직접 관계되기 때문에, 적정의 실내시험에 의해서

    얻어지는 노상토의 강도지수(CBR 값, MR치 등)을 기준하여 포장 층두께를 결정한다.

③ 노상토 재료에 대한 품질 및 시공기준은‘고속도로공사 전문시방서’(한국도로공사)와 ‘건

    설공사 품질시험 편람’(한국도로공사) 또는 관련 규정조건을 만족해야 한다.

 

2.2.3 배수계수

(1) 배수계수는 배수조건이 좋을수록 큰 값을 사용한다. AASHTO에서 추천하는 배수계수는 [표2.2.2]와 같다.

(2) [표 2.2.2]는 AASHO 도로시험의 배수계수를 1.0으로 보고 상대적으로 작성된 표이다.

 

[표 2.2.2] 아스팔트포장의 입상기층과 보조기층재료에 대한 배수계수(mi)

 

배수상태

포장체가 물의 포화상태에 있는 시간

1 %이하 1∼5 % 5∼25 % 25 %이상

매우 우수 1.40∼1.35 1.35∼1.30 1.30∼1.20 1.20

우수 1.35∼1.25 1.25∼1.15 1.15∼1.00 1.00

보통 1.25∼1.15 1.15∼1.05 1.00∼0.80 0.80

불량 1.15∼1.05 1.05∼0.80 0.80∼0.60 0.60

매우불량 1.05∼0.95 0.95∼0.75 0.75∼0.40 0.40

 

2.2.4 보조기층 및 동상방지층 스크리닝스 적용1)

 

(1) 개요

① 골재의 입도조정을 위한 세골재로 천연모래를 혼합골재의 중량비로 30%를 사용하고 있다.

② 원가 절감을 위하여 산업 부산물인 스크리닝스를 대체 투입할 수 있다.

 

(2) 반영

① 스크리닝스 발생량 : 골재 중량의 25%

② 사용범위 : 혼합골재 중량의 30%까지 대체

③ 단위중량 1.7t/㎥적용 (할증 6%)

 

2.2.5 동상방지층의 생략2)

(1) 성토고가 노상 최종면을 기준으로 2m이상 구간에서 흙쌓기 재료 품질 기준 만족시 동상방지

    층을 생략할 수 있다

(2) 성토고 2m 이상ㆍ이하 구간 불연속시

 

① 동상방지층 삭제

가. 성토고 2m이상 구간이 50m이상

나. 성토고 2m이상이 많고, 부분적으로 성토고 2m미만 구간 존재 (2m미만구간 연장이 30m미만)

② 동상방지층 설치

가. 성토고 2m미만이 많고, 부분적으로 성토고 2m이상 구간이 존재 (2m이상구간 연장이30m미만)

나. 성토고 2m미만 구간과 성토고 2m이상 구간이 계속 반복되며 각 연장이 30m 미만

 

(3) 편절편성구간 : 동상방지층 설치

1) 보조기층 및 동상방지층 재료용 스크리닝스 적용기준, (도연사 18204-31774, 2000.10.19)

2) 동상방지층 미설치에 대한 포장설계 적용성 검토, (설계처-1458, 2007.5.17)

 

 

2.2.6 암반구간 포장설계지침3)

(1) 노상이 풍화암을 제외한 양질의 암반인 경우 보조기층, 동상방지층 생략 및 침투수의 배수를

    위한 필터층을 설치한다.

(2) 아스팔트 포장의 혼합물층 두께는 본선 포장과 동일하게 적용한다.

(3) 필터층은 포화된 상태에서 50%배수 소요시간을 2시간 이내로 설계 : 필터층에서 배수되는 침

    투수는 유공관을 통하여 배수토록 조치한다.

(4) 편절편성구간은 적용을 제외하고 토공연결부는 층따기 시행한다.

(5) 필터층 맹암거는 저판폭 400㎜, 유공관(폴리에틸렌 적용) 직경 150㎜이상을 적용한다.

(6) 요철층은 암반의 풍화로 인한 지지력 저하방지를 위해 시멘트 안정처리 필터층(H=150㎜)으로

    보정 한다.

 

아스팔트 표층

아스팔트 기층

필터층

 

<그림 2.2.9> 암반구간 아스팔트 포장의 구성

 

 

2.3 콘크리트 포장

 

2.3.1 콘크리트 포장 변수

(1) 노상반력계수(K)

① 노상의 시방규정값과 'CBR과 K값의 상관도표‘에 의한 값중 큰값을 노상의 K값으로 한다.

② 설계노상반력계수는 콘크리트슬래브와 접하고 있는 바로 아래의 보조기층 상단면에서 지지

    능력을 표시한다.

③ 보조기층의 두께와 강성에 의해서 증가 되는 지지능력을 반영한다.

④ 펌핑, 보조기층 부식(erosion), 침하(consolidation)등에 의한 지지력 손실(loss of support

    LS)을 고려하여 결정한다.

⑤ 보조기층효과는 [표 2.3.1]를 적용하여 산정하고 지지력손실효과를 [표 2.3.1]와 <그림

    2.3.1>을 이용하여 고려한다.

 

3) 암반구간 포장설계 잠정지침 적용방안, (설계처 3448, 2007.12.4)

 

[표 2.3.1] 보조기층의 재료에 따른 탄성계수 및 지지력손실 값

 

보조기층 재료 탄성계수(psi) 지지력손실(LS)

시멘트안정처리 1,000,000 ~ 2,000,000 0.0 ~ 1.0

빈배합콘크리트 1,000,000 ~ 3,000,000 0.0 ~ 1.0

아스팔트안정처리 350,000 ~ 1,000,000 0.0 ~ 1.0

석회안정처리 20,000 ~ 70,000 1.0 ~ 3.0

입상재료 15,000 ~ 45,000 1.0 ~ 3.0

자연 노상토 3,000 ~ 40,000 2.0 ~ 3.0

 

⑥ 방정식을 이용할 경우에는 ASSHTO'86에서 제시된 다음식(합성 K 치 산출식)에 의해서 구한다.

 

log∞     × log     × log   × log  × log  

  × log    × log     × log  × log

  

여기서, DSB : 보조기층의 두께 (inch)

ESB : 보조기층의 탄성계수 (psi)

MR : 노상의 동탄성계수 두께 (psi)

유효노상반력계수,K( pci )

5 10 50 100 500 2000

0.1

1

500

1000

수정유효노상반력계수,K( pci )

LS= 0

LS= 1.0

LS= 2.0

LS= 3.0

1000

 

<그림 2.3.1> 보조기층지지력 손실에 대한 설계노상반력계수 산정도표

 

⑦ 복합노상지지력 계수는 <그림 2.3.2>를 이용하여 구할 수도 있다.

⑧ 노상토의 설계 CBR 평가는 아스팔트포장 노상’의 평가 방법을 적용한다.

 

설계노상 지지력계수(K ),kg/cm

노상지지 양호상태

(MR°=500kg/cm 또는 K=8.82kg/cm )

(슬래브 저면에서 노상지지력 보조기층 두께(cm) 지력 계수)

E =250,000

E =75,000 1

1 E =15,000

0

5

10

20

25

30

15

E1 : 보조기층 탄성계수(PSI)

1

1

E =1,000,000

노상지지 보통상태

(6.818)

11.2

8.4

5.6

2.8

C

22.4

16.8

14

노상지지 불량상태

(MR°=200kg/cm 또는 K=3.5kg/cm )

MR(Modulus of Resilience)

=동탄성계수 (kg/cm3 )

3

(MR°=1000kg/cm 또는 K=17.5kg/cm )

3

33.6

28

38.2

3

3

3

3

(14.6)

K=6.818

3

복합 K치(Composite K-Value) 산정 도표

 

<그림 2.3.2> 복합K치 산정도표

 

제2장 포장설계 입력 변수 | 7-2-33

(2) 콘크리트 탄성계수(Ec)

① 콘크리트 탄성계수는 시험에 의해 구하거나 또는 압축강도로부터 다음 식으로 구한다.

    EC kgcm    f EC = 콘크리트 탄성계수(㎏/㎠)

     = 콘크리트 압축강도(㎏/㎠)

(3) 콘크리트 휨강도 (Sc)

① 콘크리트슬래브의 휨강도는 재령 28일에서 KSF 2403(시험실에서 콘크리트의 압축 및 휨강

    도 시험용 공시체 제작․양생방법) 또는 KSF 2408(콘크리트의 휨강도 시험방법 : 단순보의 3

    등분 점하중법)에 의해서 결정한다.

② 조강포틀랜드시멘트를 사용하는 경우 재령 7일 휨강도를, 그리고 중용열포틀랜드시멘트를

    사용하는 경우 재령 91일 휨강도를 기준으로 삼을 수 있다.

(4) 하중전달계수(load transfer factor, J)

① 하중전달계수는 줄눈, 균열 또는 포장과 길어깨 사이 등 콘크리트포장슬래브의 불연속 지점

    에서 하중전달의 능력을 나타낸다

② 하중전달이 잘 될수록 작은 값을 사용한다.

③ 도로교통연구원의 연구결과4)에 따라 추천하는 포장의 형태별 하중전달계수는 [표2.3.2]로

    적용한다. 단, 본 하중전달계수는 현재 개발중인 한국혀 포장설계법이 마련되기까지 한시적

    으로 적용한다.

 

[표 2.3.2] 콘크리트 형식별 포장하중전달계수

 

구 분 아스팔트 길어깨

콘크리트 길어깨

(타이바로 연결)

JCP 또는

JRCP

다우웰바 사용 2.9 2.5~2.8

다우웰바가 없을 경우 3.2 2.9~3.1

CRCP 2.9 2.3~2.8

④ 하중전달계수는 주어진 하중에서 콘크리트에 발생하는 응력에 비례한다.

⑤ 하중전달계수가 클수록 콘크리트응력도 크며, 결과적으로 설계될 슬래브두께는 커진다.

⑥ [표 2.3.2]에서 CRCP의 경우 하중전달계수가 JCP나 JRCP의 경우보다 작으므로 같은 조건에서

    슬래브 두께를 약간 줄일 수 있음을 알 수 있다.

 

4) 콘크리트포장 하중전달계수 개선심의(연구개발실-1649, 2009.4.30)

 

2.3.2 포장층별 재료물성

(1) 콘크리트 슬래브

① 슬래브

가. 콘크리트포장구조에서 콘크리트슬래브는 이것의 휨저항에 의하여 통행 교통 하중을 거의

    모두 지지하는 기능을 가지는 포장층이다.

나. 콘크리트슬래브의 구성재료는 공용기간동안 받게 되는 교통하중과 환경영향에 의한 손상

    을 충분히 지지할 수 있는 강도와 내구성을 가지는 것이어야 한다.

다. 콘크리트재료(시멘트, 물, 잔골재, 굵은 골재, 혼화재)의 소요 입도 및 품질과 배합 시방

    기준은 한국도로공사 제정 ‘고속도로공사 전문시방서’ 또는 건설부 제정 ‘도로공사

    표준시방서 제7장’에 규정된 관련사항을 만족하는 것이어야 한다.

라. 콘크리트슬래브의 강도특성은 소요 시험절차(KSF 2403 또는 KSF 2408)로서 얻어지는

    휨강도를 기준으로 삼는다.

 

② 콘크리트 슬래브 재료특성

가. 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 설계탄성계수는 KSF 2438 또는 이와 동등한 시험절차로 얻

    어지는 것을 기준으로 한다.

나. 콘크리트슬래브 두께산정을 위한 포틀랜드시멘트콘크리트의 설계기준 휨강도는 45㎏/㎠

    (4.5Mpa) 이상을 원칙으로 한다.

다. 설계휨강도는 다음 식에 의해서 구한다

 

   

 

      ․

ft : 설계휨강도

Sc : 소요시험절차로 얻어지는 재령 28일에 대한 파괴 계수의 평균값

Fs : 안전계수(통상 1.33을 적용)

C : 시험결과값에 대한 신뢰수준에 따라 정해지는 계수(<표 2.3.3>)

S : 시험결과값의 표준 편차

 

[표 2.3.3] 휨강도시험 신뢰수준에 따른 계수(C)

 

시험결과의 신뢰수준(%) C

75 0.676

80 0.842

85 1.037

90 1.282

95 1.645

99 2.326

 

③ 보강철근, 하중전달장치, 타이바 및 줄눈재

가. 보강철근

(가) 콘크리트 슬래브 내에 사용되는 보강철근은 충분한 부착력을 발휘할 수 있는 이형표

     면을 가진 이형봉강철근을 사용해야 한다.

(나) 보강철근으로서 철망을 사용하는 경우 원형철망(welded wire fabric : WWF)에서는

     부착력이 용접된 횡방향 철선(welded cross wire)에 의해서 발휘된다.

(다) 이형철망(deformed wire fabric : DWF)에서는 이형 표면과 용접 교차점에 의해서

     부착력이 발휘된다.

(라) 사용철망의 품질은 적정의 품질규격(KSD 7017)에 적합한 것이어야 한다.

 

나. 하중전달 장치(다우웰바)

(가) 설계구조가 간단하고, 설치가 용이하며, 콘크리트 내에 완전삽입이 가능한 것으로 한다.

(나) 이 장치와 접촉되는 부위의 콘크리트에 과잉응력을 발생시키지 않고 재하 하중응력을

     적절히 분산시킬 수 있어야 한다.

(다) 가로줄눈부의 종방향 변위(longitudinal movement)를 구속하지 않아야 한다.

(라) 실제 통과하게 될 윤하중과 그 통과빈도에 대하여 역학적으로 안정한 구조이어야 한다.

(마) 부식이 예상되는 지역에서는 부식에 저항할 수 있는 재료이어야 한다.

(바) 하중전달 장치에는 소요 인장강도이상의 품질을 가진 원형봉강철근을 사용한다.

 

다. 타이바

(가) 타이바는 가로줄눈부에서 하중전달기능이 아니라 인접 슬래브면을 견고하게 연결 접

     속시켜 노상면상의 측방향으로 밀려남을 방지키 위해 설치한다

(나) 최대인장력을 견딜 수 있는 품질의 이형봉강철근을 사용한다.

 

라. 줄눈재

(가) 줄눈재는 줄눈부의 변위를 지탱한다

(나) 한국도로공사 제정 ‘고속도로공사 전문시방서’에 규정된 소요품질기준을 만족해야한다.

(다) 줄눈부의 기능과 형식에 적합하고 설계노선조건에서 예상되는 변형에 반드시 부합되

     는 것을 고려해야 한다.

 

④ 재료특성

가. 콘크리트포장슬래브의 사용되는 가로․세로 방향 보강철근(reinforcement) 또는 철

    망, 하중전달장치의 다우웰바 그리고 타이바의 설계 허용응력은 0.75×철근 항복 강도

    (fy)를 기준으로 한다.

나. 보강철근의 설계열팽창계수는 α=0.9~1.0×10-5을 기준으로 삼는다.

다. 보강철근, 철망, 다우웰바 그리고 타이바의 설계탄성계수는 2.1×106㎏/㎠ (=2.1×105

    MPa)을 기준으로 삼는다.

 

(2) 보조기층

① 보조기층은 콘크리트슬래브를 지지하며, 균열부에서의 펌핑현상을 막는다.

② 한 층 이상의 다져진 입상재료 또는 안정처리재료층으로 이루어진다.

③ 노상과 콘크리트슬래브 사이에 다음과 같은 목적을 위하여 설치한다.

 

가. 균등하고, 안정적이며, 영구적인 지지력 제공

나. 노상반력계수(K)의 증대

다. 동결작용에 의한 손상도 극소화

라. 콘크리트슬래브의 줄눈부, 균열부 그리고 단부에서의 세립토의 펌핑 방지

마. 시공장비의 작업로

 

(3) 노상

① 노상은 포장층(포장슬래브)의 기초가 되는 흙의 부분으로, 노상면 아래의 약 1m 두께의 층

    을 말한다.

② 노상의 지지력은 평판재하시험 또는 CBR시험에 의하여 판정한다.

③ 노상토의 설계CBR이 2 이하인 경우에는 지지력증가를 위해 연약지반처리를 해야 한다.

 

2.3.3 배수계수

(1) 2.2.3 배수계수를 참조한다.

 

2.3.4 보조기층 및 동상방지층 스크리닝스 적용5)

(1) 2.2.4 보조기층 및 동상방지층 스크리닝스 적용을 참조한다.

 

2.3.5 동상방지층의 설치6)

(1) 성토고가 노상 최종면을 기준으로 2m이상 구간에서 동상방지층을 최소두께(15cm)로 노상토

    에 포함하여 적용하고 포장단면 변화구간의 접속비율은 1/200로 설치한다.

(2) 성토고 2m 미만 및 절토(암반 제외)구간에 대해서는 동결심도를 고려한 동상방지층 두께 계

    산결과를 적용한다.

(3) 콘크리트포장은 동상방지층 미설치시에도 대부분 경제성은 확보된다.

 

① 포장 특성상 줄눈부 등에서의 장기적 내구성 손상으로 인한 동결 피해예방 및 시공성 확보

    등 다양한 기능성을 고려할 때, 시험도로 이외에서의 지역적인 특성(특히 서울 이북지역)에

    대한 분석이 필요

② 동상방지층을 일률적으로 생략하기 보다는 지역적인 특성을 고려하여 동상방지층 생략구간

    에 대한 시험시공과 동상 및 배수특성에 대한 추적조사를 실시하여, 내구성을 검토후 추진

 

2.3.6 암반구간 포장설계지침7)

 

(1) 2.2.6 암반구간 아스팔트 포장설계지침을 참조한다.

(2) 콘크리트 포장의 슬래브 두께는 본선 포장과 동일하게 적용한다.

(3) 장기적인 내구성확보를 위해 시멘트안정처리 필터층을 적용한다.

(4) 요철층은 암반의 풍화로 인한 지지력 저하방지를 위해 시멘트 안정처리 필터층(H=150㎜)으로

    보정한다.

5) 보조기층 및 동상방지층 재료용 스크리닝스 적용기준(도연사 18204-31774, 2000.10.19)

6) 콘크리트 포장 슬래브 두께 및 동상방지층 설계적용방안 검토(설계처-3638, 2009.7.10)

7) 암반구간 포장설계 잠정지침 적용방안(설계처-3448, 2007.12.4)

 

콘크리트 슬래브

시멘트안정처리 필터층

 

<그림 2.3.3> 암반구간 콘크리트 포장의 구성

 

 

 

제 3 장 아스팔트 포장

 

 

3.1 아스팔트 포장의 구성요소

 

3.1.1 정의와 기능

(1) 아스팔트 포장구조

표층(마모층 포함)

기 층(중간층 포함) 포 장

보조기층

동상방지층(또는 차단층)

노 상

 

<그림 3.1.1> 아스팔트 포장구조

 

(2) 아스팔트 포장의 역학적 기능

① 포장표면에 재하되는 교통하중과 원활한 접촉상태를 유지하게 한다.

② 노상면에서 충분히 지지할 수 있도록 소요두께로 각각의 특정재료를 적용한 일련의 층을 쌓

    아 놓음으로써 골재의 맞물림 작용, 골재 입자의 마찰력과 접착력으로 포장에 안정성을 준다.

③ 포장표면에 작용하는 분포하중강도를 분산, 감소시키는 다층구조체(Layered System)

    이다.

 

3.1.2 아스팔트 포장의 구성

 

(1) 노상

① 노상은 포장을 설계할 때 기초가 되는 부분을 말한다.

② 포장 밑 약 1m의 부분이 이에 해당된다.

 

(2) 동상방지층

① 포장을 동결로부터 보호하기 위하여 설치하며 주로 자갈과 모래와 같은 비동결 재료를 사용

    하여 동결에 의한 분리현상이 생기지 않도록 한다.

② 터널내 포장의 동상방지층은 갱구 입․출구부로부터 약 50m 까지 설치한다.

 

(3) 보조기층

① 노상 위에 놓이는 층으로 상부에서 전달되는 교통하중을 분산시켜 노상에 전달하는 중요한

    역할을 하는 부분이다.

② 보조기층은 노상의 허용지지력 이하로 저감분포 하기에 충분한 강도와 두께를 갖는 내구성

    이 풍부한 재료를 잘 다진 것이어야 하며 다음과 같은 기능을 유지하여야 한다.

가. 노상토 세립자의 기층침입 방지

나. 동결작용에 의한 손상을 최소화

다. 자유수의 포장 내부 고임 방지

 

(4) 기층 및 중간층

① 기층은 보조기층 위에 있어 표층에 가해지는 하중을 분산시켜 보조기층에 전달한다.

② 기층은 교통하중에 의한 전단에 저항하는 역할을 하는 부분이다.

③ 중간층은 기층위에서 그 요철을 보정한다.

④ 중간층은 표층에 가해지는 하중을 균일하게 기층에 전달하는 역할을 담당하는 부분이다.

 

(5) 프라임코우트(prime coat)

① 보조기층, 입도조정기층 등에 침투시켜 이들 층의 방수성을 높이고, 그 위에 포설하는 아스

    팔트혼합물층과의 부착을 좋게 하기 위해 살포하는 것을 말한다.

② 보조기층 또는 기층 위에 역청재료를 살포한다.

 

(6) 택코우트(tack coat)

① 아스팔트 혼합물 간이나 교량, 고가차도 등의 슬래브와 아스팔트혼합물과의 부착을 좋게 하

    기 위해 살포하는 것을 말한다.

② 표면에 역청재료를 살포한다.

 

(7) 표층

① 표층은 포장의 최상부에서 차량에 의한 마모, 박리, 전단에 저항하는 부분으로서 방수성이

    우수한 것이어야 한다.

② 또한, 표층은 평탄하고 미끄럽지 않은 성상을 갖고 있어야 한다.

 

 

3.2 아스팔트포장 설계절차 및 방법

 

3.2.1 AASHTO 설계방법

차로당 등가단축하중

교통량(W18)산정

SSV산정

Pt 산정

(2.5 2.0)

R(지역계수)산정

설계도표

SN결정

포장단면의 가정

(표층, 기층, 보조기층)

포장단면의

SN* 결정

SN*>SN

포장구조의 결정

Yes

No

각층의 상대강도계수

(ai)

Traffic Analysis

Period

W18 ×DD×DL

동결심도의 검토

W8.2'=W8.2×DD×DL

설계도표 혹은

공용방정식

교통량(W8.2)산정

 

<그림 3.2.1> 아스팔트 포장 설계 흐름도

 

(1) 설계기본식

① 아스팔트 포장 구조설계를 위한 기본 설계식은 다음과 같다.

log10(W8.2) = 9.36 × log10(SN + 1) - 0.20 + Gt

0.4+

1,094

(SN+1) 5.19

- log10( 1

Rf

) + 0.372(SSV - 3.0) [식 3.2.1]

여기서, W8.2 : 설계공용기간 동안의 8.2ton 등가단축하중의 누가통과횟수

Rf : 지역계수(Regional Factor)

SSV : 노상 지지력계수(Soil Support Value)

SN : 소요 전체 포장층의 구조적 강도(Structural Number)를 표시하는 포장두께지

수로서, 아스팔트포장의 구성 각 층 두께와 상대강도계수의 곱의 합으로 표

시된다.

SN = Σai ․ Di

여기서, ai : i번째 층의 상대강도계수

Di : i번째 층의 두께(cm)

 

② Gt = log 10( 4.2-Pt

4.2-1.5 )로 표시되며, 임의시점(최종서비스지수를 가지는 시점)에 이어 Pt

= 1.5인 경우의 최대서비스능력손실량에 대한 서비스능력의 손실량 비율을 나타내는 함수

이다.

 

(2) 층포장 두께개념 설계에 의한 포장두께 산정

① 일반적으로 어느 기준 두께보다도 얇은 표층, 기층 또는 보조기층을 포설하는 것은 비실용

    적이고 비경제적일 수 있다.

② 각 포장층은 <표 3.2.6>에 주어지는 값 이상으로 한다.

 

표 층 SN1 D1

SN2

SN3 기 층 D2

보 조 기 층 D3

노 상

D*

1=

SN1

a 1

SN*

1= a 1D*

1≥SN1

D*

2=

SN2-SN*

1

a 2m2

SN*

1+SN*

2≥ SN2

D*

3≥

SN3-(SN*

1+SN*

2)

a 3m3

주) D*i : 설계두께 SN*i : 설계 SN값 SNi : 소요 SN값

 

<그림 3.2.2> 층 해석방법에 의한 포장층두께 결정순서

 

[표 3.2.1] 포장층별 최소두께

 

층 종 류 두 께 (cm) 비 고

아스팔트콘크리트 표층

아스팔트안정처리기층(보조기층 위)

빈배합콘크리트 보조기층

아스팔트콘크리트 보조기층

입상재료기층

쇄석보조기층

모래/자갈 선택층 위에 부설되는 경우

모래 선택층 위에 부설되는 경우

비선별 모래/자갈 보조기층

슬래그보조기층

시멘트 또는 토사약액처리 보조기층

5

5

15

10

15

15

20

20

20

20

 

(3) 단계건설(stage construction)1)

① 유지보수 현장 여건 및 보수공법 적용 실태와 도로기능 유지 등을 고려하여 일반구간은 초

    기 전단면 건설개념(초기 포장구조 설계시 해석기간(20년)적용)으로 포장구조설계를 시행한다.

② 연약지반구간은 공용중 잔류침하를 고려하여 단계건설 개념(초기포장구조설계시 공용기간

    (10년)적용, 10년후 덧씌우기)으로 포장구조설계 시행한다.

 

일 반 구 간 연약 지반 구간

표 층

중 간 층

기 층

보 조 기 층

동 상 방 지 층

OVER LAY

표 층

중 간 층

기 층

보 조 기 층

동 상 방 지 층

1) 아스팔트포장 설계기준 검토(설계도 10201-372, 2004. 11)

 

3.3 설계 예(1)

(1) 지방부 양방향 4차로 고속도로의 아스팔트포장구조를 설계

자료 : 노상토 설계 CBR = 15.4

최종서비스지수 (Pt) = 2.5

지역계수(Rf) = 2.0

동결심도 = 100cm

교통량 = 공용후 10년 : 29,111대/일

공용후 20년 : 34,373대/일

 

(2) 설계 차로당 누가 등가환산 교통량 산정

년도 일교통량 W8.2 DD DL W'8.2

공용후10년 29,111 30.6167x 106 0.5 0.8 12.2467x 106

공용후20년 34,373 66.3649x 106 · 0.5 0.8 26.5459x 106

W'8.2 = W8.2 × DD × DL

여기서 W'8.2 : 설계차로당 누가 등가환산 교통량

W8.2 : 양방향 누가 8.2ton 등가단축하중 교통량

DD : 방향별 분배계수 DL : 차로별 분배계수

 

※차로분배계수선정

 

방향차로수 차로분포율 적용

1 100 1.0

2 80 ~ 100 0.8

3 60 ~ 80 0.6

4이상 50 ~ 75 0.5

 

(3) 노상지지력 계수 산정

① 일반구간

S=3.8 × Log(CBR) + 1.3

구 분 노상지지력계수(SSV) 설계 CBR(합성CBR) 산출근거 비 고

보조기층 7.8 50.0 3.8× Log(50) + 1.3

노 상 6.0 17.55 3.8× Log(17.55) + 1.3

 

※ 노상지지력의 보정(동상방지층 지지력을 감안한 노상지지력 보정)

 

- 동상방지층 지지력을 감안한 노상지지력보정 <도로설계편람(2000, 국토해양부) 참조>

- 합성지지력 산정

 

합성CBR

동상방지층(CBR=20) 49

100 = (

49×20 1/3+51×(15.4) 1/3

100

) 3= 17.55

노상(CBR=15.4) 51

 

② 연약지반 구간

 

S=3.8 × Log(CBR) + 1.3

구 분 노상지지력계수(SSV) 설계 CBR(합성CBR) 산출근거 비 고

보조기층 7.8 50.0 3.8× Log(50) + 1.3

노 상 6.1 17.88 3.8× Log(17.88) + 1.3

합성CBR

동상방지층(CBR=20) 56

100 = (

56×20 1/3+44×(15.4) 1/3

100

) 3= 17.88

노상(CBR=15.4) 44

 

(4) 포장재료의 상대 강도계수 선정2)

 

층 별 공법․재료 품 질 규 격

상대강도계수

(cm 당)

표 층 일반 밀입도 마샬안정도 750kg 이상 0.157

표층(중간층) SMA, CRM, 배수성포장 동적안정도 2,000회/mm이상 0.157

기 층 아스팔트 콘크리트 마샬안정도 600kg 이상 0.145

보조기층

아스팔트 안정처리 마샬안정도 500kg 이상 0.11

막자갈 (강모래+자갈)

석산쇄석

석산쇄석

CBR 30 이상

CBR 50 이상

CBR 80이상

0.043

0.048

0.051

(5) 공용식에 의한 소요 SN 산정

log 10W8.2= 9.36 ×log 10(SN+1) - 0.20 +

G t

0.4 +

1094

(SN+1) 5.19

-log 10(

1

R f

) + 0.372(SSV - 3.0)

W8.2 : 설계 공용기간 동안의 8.2톤 등가단축하중의 누가통과 횟수

SN : 포장층의 구조적 강도를 표시하는 포장두께지수

Rf : 지역계수(기타지역 = 2.0) SSV : 노상지지력계수

Gt = log 10( 4.2-Pt

4.2-1.5 ) Pt : 서비스지수(2.5)

 

① 일반구간

    공용후20년 누가환산교통량(W18kips)= 26.5459 × 10^6 Log(W8.2) = 7.4240

    (보조기층) SN2 = 3.8600 Log(W8.2) = 7.4240

    (노상) SN3 = 4.8812 Log(W8.2) = 7.4240

② 연약지반 구간

    공용후10년 누가환산교통량(W18kips)= 12.2467 × 10^6 Log(W8.2) = 7.0880

    (보조기층) SN2 = 3.4048 Log(W8.2) = 7.0880

    (노상) SN3 = 4.2951 Log(W8.2) = 7.0880

 

2) 아스팔트포장 단면설계의 상대강도계수 적용기준(연구개발실-2076, 2005.6.28)

 

(6) 포장두께 산출

① 일반구간(공용후 20년)

포장층구분 소요SN 상대강도계수 계산근거 적용두께(cm) 설계SN

표층 0.157 0.157 × 5cm = 0.785 5.00 cm 0.785

중간층 0.145 0.145 × 7cm = 1.015 7.00 cm 1.015

아스콘기층 0.110

(3.86-0.785-1.015) / 0.11 =

18.7=19cm

19.00 cm 2.090

소계(SN2) 3.8600 3.86 < 3.89 ∴ OK 31.00 cm 3.890

보조기층 0.051

(4.8812 - 3.89) / 0.051 = 19.4 =

20cm

20.00 cm 1.020

계(SN3) 4.8812 4.8812 < 4.91 ∴ OK 51.00 cm 4.91

동상방지층 100 cm - 44 cm =56 cm 49.00 cm

 

② 연약지반 구간(공용후 10년)

포장층구분 소요SN 상대강도계수 계산근거 적용두께(cm) 설계SN

표층 0.157 0.157 × 5cm = 0.785 5.00 cm 0.785

중간층 0.145 0.145 × 7cm = 1.015 7.00 cm 1.015

아스콘기층 0.110

(3.4048-0.785-1.015) / 0.11 =

14.6=15cm

15.00 cm 1.650

소계(SN2) 3.4048 3.4048 < 3.45 ∴ OK 27.00 cm 3.45

보조기층 0.051

(4.2951 - 3.45) / 0.051 = 16.6 =

17cm

17.00 cm 0.867

계(SN3) 4.2951 4.2951 < 4.317 ∴ OK 44.00 cm 4.317

동상방지층 100 cm - 44 cm =56 cm 56.00 cm

일반구간일 경우 연약지반구간일 경우

100

5 표 층

7 중 간 층

19 기 층

20 보 조 기 층

49 동 상 방 지 층

100

5 OVER LAY

5 표 층

7 중 간 층

15 기 층

17 보 조 기 층

56 동 상 방 지 층

- 표 층

- 중 간 층

- 기 층

- 보 조 기 층

- 동 상 방 지 층

: 5cm

: 7cm

: 19cm

: 20cm

: 49cm

- O V E R L A Y

- 표 층

- 중 간 층

- 기 층

- 보 조 기 층

- 동 상 방 지 층

: (5cm)

: 5cm

: 7cm

: 15cm

: 17cm

: 56cm

계 : 100cm 계

: 100cm

(105cm)

 

 

 

제 4 장 콘크리트 포장

 

 

4.1 콘크리트 포장의 구성 요소

 

4.1.1 콘크리트 포장의 개요

① 콘크리트 포장은 표층에 작용하는 하중의 대부분을 콘크리트 슬래브의 휨 저항에 의해 지지하

    는 포장이다.

② 슬래브의 두께는 하중에 충분히 저항할 수 있도록 하여야 한다.

③ 균열은 콘크리트 포장에서 필연적으로 발생하므로 줄눈의 설치로 균열이 발생하는 위치를 인위

    적으로 조절하고 줄눈부위를 다우웰바나 타이바로 보강할 필요가 있다.

 

4.1.2 콘크리트포장의 종류

(1) 무근 콘크리트포장 (JCP, jointed concrete pavement)

① 다우웰바나 타이바를 제외하고는 일체의 보강이 없는 포장 형태를 말한다.

② 일정한 간격으로 줄눈을 둠으로써 균열의 발생 위치를 인위적으로 조절하고, 필요에 따라

    줄눈부에 다우웰바를 사용하여 하중을 전달 한다.

③ JCP에서는 철근보강이 없어 균열방지가 어려우므로 줄눈 이외의 부분에서는 균열발생을 근

    본적으로 허용하지 않는다.

④ 콘크리트슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 설치하여 마찰력을 줄임으로써 온도변화 및 건

    조수축에 의한 콘크리트슬래브의 움직임을 억제하는 구속력을 줄인다.

⑤ 시간이 경과함에 따라 줄눈부위의 파손(단차, 우각부 균열, 펌핑 등)으로 승차감의 저하를

    초래할 수 있다.

⑥ 필연적으로 많은 줄눈을 사용하게 되는데 이러한 줄눈으로 인한 문제점을 감소시키기 위하

    여 고안된 포장의 형태가 JRCP이다.

 

(2) 철근콘크리트포장(JRCP, jointed reinforced concrete pavement)

① 줄눈의 갯수를 감소시키는 대신 줄눈 이외의 부분에서 발생되는 균열을 어느 정도 허용하고

    일정량의 종방향 철근을 사용하여 균열을 통제하는 포장의 형태이다.

② JCP 비하여 줄눈부위에서 발생하는 문제점이 작다.

 

(3) 연속철근콘크리트포장(CRCP, continuously reinforced concrete pavement)

① 횡방향 줄눈을 완전히 제거하여 균열의 발생을 허용하고 콘크리트 단면적의 0.5~0.8%의

    종방향 철근을 사용하여 균열틈의 벌어짐을 억제하는 포장의 형태를 말한다.

② CRCP는 가능한 한 온도변화 및 건조수축에 의한 콘크리트슬래브의 움직임을 막아야 하므

    로 콘크리트슬래브와 보조기층 사이에 분리막을 사용하지 않는다.

③ CRCP는 줄눈이 없으므로 승차감이 좋고 포장수명도 다른 포장형태보다 길다.

 

<그림 4.1.1>은 이상의 콘크리트포장의 유형을 도식화하여 나타낸 것이다.

 

JCP

JRCP

CRCP

횡방향줄눈 종방향줄눈

종방향철근

횡방향철근

 

<그림 4.1.1> 콘크리트포장 구조의 종류

 

(4) 프리스트레스 포장(PCP ; prestressed concrete pavement)

① 콘크리트 포장판에 프리스트레스를 줌으로써 균열의 발생을 방지함과 동시에 가로 줄눈을

    없앨 수가 있다.

② 외부 프리스트레스 : 고정 바트를 만들고 이것을 이용하여 잭 등에 의해 프리스트레스를 준다.

③ 내부 프리스트레스 : 일반적인 PC구조물과 마찬가지로 PC강재를 이용하여 포스트텐션 또는

    프리텐션 방식에 의해 프리스트레스를 준다.

 

(5) 로울러 다짐 콘크리트 포장(RCCP ; roller compacted concrete pavement)

① 종래의 포장용 콘크리트보다도 현저하게 수량을 줄인 틀반죽의 콘크리트를 노반에 아스팔트

    피닛셔로 깔고 이것을 롤러로 전압하여 굳히는 공법이다.

② RCCP공법은 아스팔트포장 기술로 콘크리트 포장의 내구성을 얻을 수 있다

③ 시공속도가 빠르고 시공후 조기 교통소통이 가능하다.

 

4.1.3 콘크리트포장의 구성1)

(1) 콘크리트포장의 횡단면은 <그림 4.1.2>와 같이 콘크리트슬래브, 린콘크리트, 노상으로 이루어져 있다.

 

(2) 콘크리트슬래브와 린콘크리트을 합한 총두께가 동결 깊이보다 작은 경우에는 부족한 만큼 노

    상층의 상부에 동상방지층을 설치하여야 한다.

 

① 성토고 2m 이상의 콘크리트포장 구간에 대해서는 동상방지층을 최소두께(15cm)로 노상토

    에 포함하여 적용하고 포장단면 변화구간의 접속비율은 1/200로 설치

1) 콘크리트 포장 슬래브 두께 및 동상방지층 설계적용방안 검토(설계처-3638, 2009.7.10)

② 성토고 2m 미만 및 절토(암반 제외) 구간에 대해서는 동결심도를 고려한 동상방치층 계산

    결과 두께 적용

 

(3) 배수를 위한 횡단경사는 직선구간의 경우 1.5~2.0%를 표준으로 한다.

콘크리트슬래브

린 콘크리트

노상(약1m)

동결깊이

동상방지층(15cm)

(a) 성토고 H≥2m일 경우

콘크리트슬래브

린 콘크리트

노상(약1m)

동결깊이

동상방지층(VAR)

(b) 성토고 H<2m일 경우

 

<그림 4.1.2> 콘크리트포장의 구성

 

(4) 보조기층의 마무리 폭은 <그림 4.1.3>에서 보는 바와 같이 콘크리트슬래브의 양측으로

    10cm 정도 더 넓게 한다. 그 이유는 아래와 같다.2)

① 포장단부, 측면 거푸집 및 슬립폼페이버를 견고히 지지.

② 팽창성 흙의 사용이나 동상현상에 의해 포장단부에 발생하는 불균일 팽창을 방지.

③ 길어깨포장에 대한 보조기층으로의 역할.

 

<그림 4.1.3> 콘크리트포장의 횡단면구성

 

2) 린콘크리트 포장단면 개선방안 검토, (설계처-3468, 2007.12.5)

 

4.2 콘크리트포장 설계절차 및 방법

전체 혼합

교통량

노상 K값

합성K값 산정

보조기층

두께 가정

시간 제약

설계 해석기간 W8.2 산정

탄성계수(Ec)

탄성계수(Ec)

휨감도(ft)

하중전달계수

(J)

△PSI 산정

설계 도표

슬래브 두께

결정

동결심도의 검토

탄성계수(Ec)

휨강도(Sc')

설계도표 혹은

공용방정식

 

<그림 4.2.1> 콘크리트 포장 설계 흐름도

 

4.2.1 콘크리트 포장의 설계기준

(1) 개 요

① 설계자료의 모든 값은 포장의 공용수명에 영향을 주므로 소요산정 조건을 만족시키고 변동

    성을 고려한 평균값을 사용하여야 한다.

② 아래의 가, 나, 다 사항은 공통입력변수’에 기술된 내용과 동일하게 적용되며, 본 절에서는

    라, 바항에 관련된 사항을 기술한다

 

가. 설계변수

나. 공용성변수

다. 구조설계용 재료의 특성

라. 포장의 구조적 특성

마. 철근보강에 관한 변수

 

4.2.2 콘크리트포장 설계의 적용범위

(1) 콘크리트포장구조 설계절차는 미국의 ‘AASHTO 설계 지침’을 기본으로 하였다.

(2) 설계기간의 총교통량이 50,000 ESAL(8.2톤 등가단축하중) 이상일 경우에는 AASHTO 설계법을

    적용한다.

(3) 교통량이 작거나 구조설계를 필요로 할 경우에는 콘크리트포장요강설계법을 기준으로 하는 것

    이 좋다.

(4) 콘크리트슬래브 두께산정을 위한 기본식은 AASHTO ’81 잠정지침(interim guide)을 토대로 하

    고 입력변수를 일부 조정하여 적용하였다.3)

 

4.2.3 AASHTO 설계법

(1) 콘크리트슬래브두께 설계

① 기본 설계식

가. 여기에서 제시되는 기본설계식은 AASHO 도로시험에서 정립된 서비스능력-공용성 개념

    을 기초로 만들어진 경험적 공용 방정식으로서 다음과 같다.

 

log   × log       

     

 × 

 

     log 

  × ×  





  





 ′×    



 

여기서,

W8.2 : 설계기간 동안의 8.2톤 등가단축하중(ESAL)의 설계차선당 누가 통과 횟수

Pt : 설계최종서비스지수

J : 콘크리트포장형식에 따른 연속성을 반영하는 하중전달계수

EC : 콘크리트슬래브 설계탄성계수(psi)

Kc : 콘크리트슬래브와 접속면에서의 노상반력계수(pci)

D : 포장슬래브두께(inch)

Sc' : 콘크리트슬래브의 설계휨강도(psi)

나. Gt=log



 



  

    

 

로 표시되며, 서비스 능력 손실비율을 나타내는 함수. (최종서비

스 지수(Pt=1.5)를 가지는 시점에서 최대서비스 능력 손실량에 대한 서비스 능력의 손실

량의 비율)

 

다. 본 설계 절차는 크게 콘크리트슬래브의 두께 설계와 보강철근의 설계로 나뉜다.

 

3) 콘크리트 포장 슬래브 두께 산정기준 검토, (설계삼 16210-512, 1997.10.17)

600

500

400

300

250

200

175

150

125

100

80

60

50

K= 설계 노상 반력 계수( psi )

7

5

4

3

6

E= 콘크리트 탄성계수 ( psi x 10 ) 6

전환선 2

13

12

11

10

9

8

7

6

전환선 1

D= 스래브 두께(inch)

ft= 콘크리트 허용응력 ( psi )

200

300

400

500

600

700

1일 ESAL 통과횟수(W /73008.2 )

10

50

100

500

1,000

2,000

3,000

4,000

200,000

100,000

50,000

40,000

30,000

20,000

10,000

5,000

2,000

1,000

500

200

100

6,000

설계차선당 설계 기간 누8.2적 ESAL

통과 회수 ( x 10 ), W 8.2

3

 

그림 3.5 슬래브두께산정 설계노모그래프 (Pt=2.5,J=3.2)

 

<그림 4.2.2> 슬래브두께 산정 설계노모그래프 (Pt=2.5, J=2.9)

 

② 콘크리트슬래브두께 결정

가. 콘크리트슬래브두께(D)는 ‘① 기본설계식’을 이용하여 시산법으로 포장두께 D를 계산하

    거나, <그림 4.2.2>의 설계노모 그래프를 이용하여 결정한다.

 

(2) 보조기층면의 분리막 설계

① 분리막 기능

가. 콘크리트슬래브의 온도변화 또는 습도변화에 따른 슬래브의 팽창작용을 원활하게 하도록

    슬래브바닥과 보조기층면과의 마찰저항을 감소시키기 위하여 설치한다.

나. 콘크리트중의 모르타르가 공극이 많은 보조기층으로 손실됨을 방지한다.

다. 보조기층 표면의 이물질이 콘크리트에 혼입됨을 방지한다.

 

② 분리막 재료

가. 분리막은 취급이 이용하고, 물을 흡수하지 않고, 콘크리트를 치고 다질때 찢어지지 않아

    야 한다.

나. 일반적으로 사용하고 있는 것으로 폴리에틸렌필름(polyethylene film)과 크라프트지

    (kraft paper)가 있으며 보통 폴리에틸렌필름를 사용한다.

다. 필름을 콘크리트 포설전에 설치하거나 타이바(tie bar)를 둔 뒤틀림 줄눈을 두는 무근콘

    크리트포장에서는 120㎛ 두께가 적합하다.

라. 필름에 손상이 없도록 설치되어야 한다. 필름의 겹이음폭은 300㎜, 세로 방향 100㎜ 이

    상이어야 하고, 강우시에도 빗물이 필름 아래로 스며들지 않도록 겹이음 한다.

 

(3) 줄눈의 설계

① 줄눈의 종류

가. 콘크리트포장의 줄눈은 포장의 팽창과 수축을 수용함으로써 온도 및 습도등 환경변화,

    마찰 그리고 시공에 의하여 발생하는 응력을 가능한 한 완화시킨다.

나. 온도변화 등의 피할 수 없는 균열을 규칙적으로 일정한 장소로 유도시키는 목적으로 설

    치한다.

다. 줄눈의 종류와 기능은 다음과 같다

 

(가) 수축줄눈 : 수축줄눈 또는 맹줄눈(dummy joint)은 수분, 온도 그리고 마찰에 의해

    발생하는 긴장력을 완화시켜 균열을 억제하기 위하여 설치한다. 포장의 표층에 불

    규칙한 균열의 발생을 감소시킨다.

(나) 팽창줄눈 : 팽창줄눈의 주요 기능은 포장이 팽창할 수 있는 공간을 설치함으로써 포

    장좌굴 현상의 원인이 될 수 있는 압축 응력의 발생을 방지한다.

(다) 시공줄눈 : 시공줄눈은 시공성을 고려하여 설치하며, 세로줄눈 사이의 간격은 포장장

    비의 폭과 포장두께에 따라 결정한다.

 

② 수축줄눈

가. 횡방향 수축줄눈 또는 맹줄눈(dummy joint)은 수분, 온도 그리고 마찰에 의해 발행하는

    긴장력을 완화시켜 균열을 억제하기 위하여 설치한다.

나. 이러한 수축줄눈을 설치하지 않는다면 포장의 표층에는 불규칙한 균열이 발생하게 된다.

다. 횡방향 수축줄눈

 

(가) 철망을 사용하지 않은 무근 콘크리트 포장에서 가로 수축줄눈 간격은 6m 이하로 한다.

(나) 철망을 사용하는 경우, 가로 수축줄눈 간격을 10m 이하로 한다.

    (슬래브 두께가 20cm 미만의 경우 8m, 25㎝ 이상의 경우 10m)

(다) 철망을 생략하는 경우에는 가로 수축줄눈 간격을 6m 이하로 하되 다웰바를 삽입하

    는 것이 바람직하다.

(라) 연속철근 콘크리트 포장에서는 횡방향 수축줄눈을 생략한다.

(마) 횡방향 수축줄눈의 깊이는 슬래브 두께의 1/4이어야 한다.

 

[표 4.2.1] 횡방향 팽창줄눈 간격의 표준값

 

(단위 : m)

시공시기

슬래브두께(㎝)

10~5월 6~9월

25 이상 120~240 240~480

 

<그림 4.2.3> 가로 수축줄눈 구조설치 예

 

라. 종방향 수축줄눈

(가) 종방향 줄눈은 보통 차로를 구분하는 위치에 설치하고, 시공법도 고려하여 결정한다.

(나) 종방향 줄눈 간격은 4.5m 이하가 좋다.

(다) 가능한 한 차량이 종방향 줄눈부를 주행하지 않게 차로 구획선의 위치 등을 고려하

     여 종방향 줄눈 간격을 결정함이 좋다.

(라) 종방향 줄눈의 폭은 6㎜, 깊이는 단면의 1/3이어야 하며, 채움부의 최소 길이는 10㎜

     이상을 원칙으로 한다.

(마) 종방향 줄눈의 저면에 약 50㎜의 삼각형 목재 또는 L형 플라스틱재 등을 설치해서

     콘크리트 슬래브의 단면을 감소시켜 줄눈의 위치에 균열이 생기도록 유도할 수도 있다.

 

㉮ 2차선 폭으로 시공하는 경우의 횡단면도(단위 : ㎜)

㉯ 1차선 시공의 경우 횡단면도(단위 : ㎜)

 

<그림 4.2.4> 세로줄눈의 설치

 

③ 팽창 줄눈

가. 팽창줄눈의 주된 기능은 슬래브 크기 변화에 의해 발생되는 압축응력으로 인한 손상이

    악화되는 것을 억제하는 것과 인접 구조물로 압력이 전달되는 것을 방지하는데 있다.

나. 횡방향 팽창줄눈

    (가) 횡방향 팽창줄눈은 교량 접속부, 포장구조가 변경되는 위치 그리고 교차 접속부 등에

    설치하며 1일의 포설 연장이나 교량 등의 간격 및 수축줄눈 간격을 고려하여 결정한다.

 

(나) 콘크리트 포장과 아스팔트 포장을 접속시킬경우에는 콘크리트 포장과 아스팔트 포장

     의 접속부에 팽창줄눈을 설치한다.

(다) 팽창줄눈의 설치 개수는 비용, 시공 난이성, 공용성 문제를 고려하여 되도록 최소한

     으로 줄인다.

 

나. 종방향 팽창줄눈

(가) 팽창줄눈은 주입 줄눈재와 줄눈판을 상하에 병용하는 구조로 한다.

(나) 주입 줄눈재는 줄눈의 수밀성을 유지하기 위하여 사용하는 것으로 주입깊이는 10㎜

     정도로 한다.

(다) 팽창줄눈은 다웰바로 보강하여야 한다.

(라) 팽창줄눈의 다웰바는 직경 32㎜, 길이 500㎜의 것을 사용한다.

 

㉮ 본선용

㉯ 아스콘 접속부용

 

<그림 4.2.5> 팽창줄눈 (단위 : ㎜)

 

④ 시공줄눈

가. 시공줄눈이란 1일 포설 종료시나 강우 등에 의해서 시공을 중지할 때에 설치하는 줄눈이다.

나. 시공줄눈의 위치는 수축줄눈의 예정 위치에 설치하는 것이 좋으며 이 경우는 맞댄형의

    수축줄눈이 된다.

다. 강우와 기계고장 등에 따라 수축줄눈의 예정위치에 설치하는 것이 가능하지 않을 때는

    수축줄눈에서 3m 이상 떨어진 위치에 맞댄형의 줄눈구조로 한다.

 

<그림 4.2.6> 강제 거푸집 상세도

 

⑤ 줄눈의 설치4)

 

[표 4.2.8] 줄눈의 형식

 

구 분 설치위치 구 분 설치위치 비 고

A - 본선 2차로

포설 세로줄눈

- 본선,중분대

가로수축줄눈

B - 본선 1차로

포설 세로줄눈

- 중분대기초

가로수축줄눈

C

- 팽창줄눈

D

- 교량접속부

가로수축줄눈

 

 

(5) 다웰바

    가로줄눈부에 설치하는 역학적 하중전달 장치로서 다웰바(dowel bar) 또는 슬립바(slip bar)라 한다.

 

① 다웰바의 특징

가. 설계 구조가 간단하고, 설치가 용이하며, 콘크리트 내에 완전 삽입이 가능한 것으로 한다.

나. 이 장치와 접촉되는 부위의 콘크리트에 과잉 응력을 발생시키지 않고 재하 하중응력을

    적절히 분산시킬 수 있어야 한다.

다. 가로줄눈부의 가로방향 변위(longitudinal movement)를 구속하지 않아야 한다.

라. 실제 통과하게 될 윤하중과 그 통과 빈도에 대하여 역학적으로 안정한 구조이어야 한다.

마. 부식이 예상되는 지역에서는 부식에 저항할 수 있는 재료이어야 한다.

바. 하중 전달 장치에는 소용 인장 강도 이상의 품질을 가진 원형 봉강 철근을 사용한다.

 

② 다웰바의 설치

가. 팽창줄눈의 다웰바는 슬래브의 두께에 따라 직경 25~32㎜, 길이 500㎜의 것을 배치하

    며 끝에 철재(cap)을 씌운다.

나. 도로 중심선에 평행한 위치에 바르게 매설할 수 있도록 체어(chair)로 지지하여야 한다.

다. 체어는 가로줄눈 연단부의 보강을 겸하여 직경 13㎜ 철근을 용접하여 만드는 것으로 시

    공중에 변형되지 않는 구조로 한다.

라. 다웰바는 한쪽을 고정하고, 부착방지 길이는 신축하기 때문에 부착방지재를 씌우거나 역

    청재료로 도포한다.

마. 부착방지 길이는 다웰바 길이의 1/2에서 5㎝를 더한 길이로 한다.

바. 중앙부의 10㎝에는 제작시 방청페인트를 도포한다. 또한 다웰바에 접촉되는 체어철근도

    방청페인트를 도포하는 것이 바람직하다.

    4) 콘크리트 포장 줄눈 표준화 방안 (설계처-3468, 2007.12.4)

사. 주행차량의 포장면내 바퀴 접촉구간을 다웰바로 보강한다.(30㎝간격)5)

 

<그림 4.2.7> 다웰바 설치 간격

 

③ 다웰바 시공방법

가. 다웰바 어셈블리 사용

나. 다웰바 자동삽입기(DBI) 사용6)

 

(6) 타이바

① 타이바는 이형봉강으로 종방향 줄눈에 설치하며 규격과 배치 간격은 포장조건에 따라 다르

    나 일반적으로 φ16㎜, 길이 80㎝의 것을 75㎝ 간격으로 사용한다.

② 타이바 설치 슬래브의 구조다음과 같다.

 

(a) 2차선폭으로 시공하는 경우의 횡단면도

(단위 : ㎜)

(b) 1차선 시공의 경우 횡단면도

 

<그림 4.2.8> 타이바설치 구조 슬래브

 

5) 콘크리트 포장 줄눈 표준화 방안, (설계처-3468 , 2007.12.4)

6) 고속도로 콘크리트 포장관련 다웰바 자동삽입기(DBI) 확대적용 검토(건설관리처-2543, 2009.6.5)

 

③ 종방향 맹줄눈의 저면을 잘라낸 것은 타이바가 강하기 때문에 윗면의 홈(groove)만으로는

    타이바의 위치에서 빗나간 곳에 균열이 발생할 위험성이 있을 것을 고려한 것이다.

④ 상하의 잘라낸 부분을 합하여 슬래브 두께의 30% 정도로 하면 좋다.

⑤ 타이바의 내구성을 높이기 위하여 방청 페인트 등을 중앙 약 10㎝에 칠하는 것이 좋다.

 

4.2.4 보강철근설계

(1) 기본개념

① 보강콘크리트포장에서의 철근의 역할은 균열발생 자체를 방지하기 위해서가 아니라 균열이

    발생할 경우 그 균열이 과도하게 벌어지는 것을 극소화하는데 있다.

② JRCP와 CRCP에 있어서 발생된 균열이 과도하게 벌어지는 경우, 균열을 통하여 물이 침투

    하여 철근의 부식, 노상토의 강도저하, 펌핑 등이 발생할 수 있다.

③ 보통 최대응력은 슬래브의 중앙부에서 발생하며 철근량도 여기에 준하여 계산한다.

 

(2) JRCP의 가로․세로방향 보강철근 설계

① JRCP의 보강철근은 줄눈간격이 4.5m 미만일 경우에는 가로방향균열이 예상되지 않으므로

    철근보강이 필요 없다.

② JRCP의 보강철근량 산정에 필요한 입력변수는 다음과 같다.

 

가. 포장슬래브 길이(L)

(가) 세로방향 철근의 경우 줄눈간격을 사용한다.

(나) 가로방향 철근의 경우 슬래브의 폭을 사용한다.

 

나. 철근유효응력(working stress, Fs)

(가) 철근의 허용응력을 말하며, 일반적으로 항복강도(yield strength)의 75% 값을 사용한다.

(나) 철선 항복강도는 4,500㎏/㎠이고, 유효응력은 3,400㎏/㎠이다.

 

다. 콘크리트슬래브 저면에서 마찰계수(F)

(가) 마찰계수는 슬래브하부와 보조기층상부(보조기층이 없는 경우는 노상면)간의 마찰계수를 말한다.

(나) AASHTO에서 추천한 값들은 <표 4.2.3>과 같다.

 

라. 위의 입력변수들로 다음식을 이용하여 필요한 철근량을 계산 할 수 있다.

 

Ps = 0.23 ×   

 ․

×   

Ps : 필요 철근량(콘크리트슬래브 단위폭당 1m당 소요철근백분율, %)

F : 마찰계수

L : 슬래브길이(가로 또는 세로 방향의 자유단부 사이 거리, m)

Fs : 철근의 사용응력(통상 항복강도 × 0.75, ㎏/㎠)

 

[표 4.2.3] 슬래브 아래의 재료에 따른 마찰계수

 

슬래브 아래의 재료 마찰계수(F)

표면처리

빈배합콘크리트

석회안정처리

아스팔트안정처리

시멘트안정처리

강 자 갈

쇄 석

사암(sand stone)

자연 지반(암반)

2.2

1.9

1.8

1.8

1.8

1.5

1.5

1.2

0.9

 

<계산 예> L=10m, F=1.5, Fs = 3,000㎏/㎠인 경우

 

철근량 Ps =  ×  

 ×   

× 100 = 0.06%

 

(3) CRCP의 세로방향 보강철근설계

① 연속철근콘크리트포장(CRCP)에서 주철근은 포장의 전구간에 걸처 연속되는 세로방향철근

    (longitudinal reinforcement)이다.

② 세로방향철근으로는 철근 또는 이형철망을 이용할 수 있다.

③ 다음은 연속철근콘크리트포장의 세로방향철근설계에 필요한 조건들이다.

 

가. 콘크리트슬래브의 인장강도(ft)

(가) 철근설계에는 두가지 콘크리트 인장강도가 사용된다.

(나) 공시체의 휨시험(3등분 점재하)에서 유도해 낸 파괴계수(또는 휨강도)는 소요 슬래브

     두께를 결정하는데 이용한다.

(다) 보강철근설계에는 AASHTO T198과 ASTM C496 시험에 의한 간접인장시험으로 얻어

     진 인장강도를 기준으로 하여 설계한다.

(라) 간접인장강도를 얻기 어려운 경우 28일 휨강도의 86%에 해당되는 값을 인장강도로

     적용할 수 있다.

 

나. 콘크리트슬래브의 건조수축 계수(Z)

(가) 수축은 강도와 반비례한다.

 

[표 4.2.4] 포틀랜드 시멘트 콘크리트의 간접 인장강도와 건조수축계수의 관계

 

간접 인장강도(㎏/㎠) 건조수축계수(cm/cm)

21 이하

28

35

42

50이상

0.00080

0.00600

0.00045

0.00030

0.00020

 

④ 콘크리트슬래브의 열팽창 계수(αc) : AASHTO에서 추천하는 골재 종류별 PCC 열팽창계수

    값은 [표 4.2.5]과 같다.

 

[표 4.2.5] 골재 종류별 PCC 열팽창 계수

 

굵은골재의 종류 콘크리트 열팽창계수(10-6 cm/cm/℃)

석 영

사 암

자 갈

화 강 암

현 무 암

석 회 암

11.9

11.7

10.8

9.5

8.6

6.8

 

⑤ 사용철근 또는 철선직경(øs) : 일반적으로 CRCP의 세로방향철근에는 ø19㎜의 이형철근이

    주로 이용된다.

⑥ 철근의 열팽창계수 : 보강철근의 열팽창계수는 설계에 있어서 9.0×10-6 cm/cm℃ 값을 사

    용한다.

⑦ 설계온도하강(DTD)

가. 철근보강설계에 이용하는 온도하강은 평균 콘크리트 양생온도와 설계 최저 온도와의 차이이다.

나. 세로방향철근설계에 있어서의 설계 온도하강은 다음 식으로 산출된다.

 

DTD = TH - TL

여기서, DTD : 설계 온도하강(℃)

TH : 포장이 시공되는 달의 예상 일 최고 온도의 평균값(℃)

TL : 연중 가장 추운 달의 예상 일 최저 온도의 평균값(℃)

 

⑧ 철근의 허용응력(fS) : 철근의 허용응력은 콘크리트와 철근 사이의 접착력이 반복 하중에 견

딜 수 있는 정도를 고려하여 결정된다.

 

[표 4.2.6] 철근의 허용응력

 

(단위 : ㎏/㎠)

28일 양생 콘크리트의

간접 인장강도(㎏/㎠)

철 근 직 경(㎜)

ø13 ø16 ø19

21 이하

28

35

42

49

56 이상

4,570

4,710

4,710

4,710

4,710

4,710

4,010

4,220

4,290

4,430

4,570

4,710

3,800

3,870

3,940

4,080

4,150

4,220

 

⑨ 윤하중에 의한 콘크리트슬래브에 발생하는 인장응력

가. 포장 포설 후 초기(15~28일)에 시공장비나 트럭의 재하 윤하중에 의해서 발생되는 인장

    응력을 말한다.

나. 예상 윤하중 크기, 설계 슬래브두께, 그리고 설계노상반력계수를 적용하여 <그림4.2.9>에 의해서 결정한다.

 

예:

D= 24cm

윤하중= 9,100 kg

K= 43.7kg/cm

해: = 16.2kg/cm2

3

w

10

12

14

16

18

20

22

24

25

28

30

32

33

설계 슬래브 두께 D (cm)

2,700

3,600

4,500

5,400

6,400

7,300

8,200

9,100

10,000

10,900

윤하중(kg) 유효노상 반력계수

K(kg/cm ) 3

42

1.4

2.8

1.4

8.4

11.2

14.0

38

34

30

26

22

18

16.2

14

10

윤하중 인장응력 (kg/cm ) w

2 f

f

 

<그림 4.2.9> 윤하중 인장응력 산정 도표

 

⑩ 제한기준

가. 세로방향철근설계에 있어서 예상한 환경과 차량 재하조건에서 포장이 충분한 기능을 유

    지하기 위해서는 균열간격, 균열폭 그리고 철근응력에 대한 제한기준 사항을 고려하여야한다.

나. 균열간격

 

(가) 스폴링의 영향을 최소한으로 줄이기 위해서는 균열간의 최대 간격은 2.4m 정도라야 한다.

(나) 펀치아웃이 발생하지 않도록 설계에 사용할 수 있는 최소 균열간격은 1.0m이다.

 

다. 균열폭

(가) 허용 균열폭은 1㎜ 이내이므로 세로방향 철근비의 최종 결정에 있어서 예상 균열폭

     은 철근비를 크게 하든가 작은 직경의 철근을 사용함으로써 좁힐 수 있다.

 

라. 철근응력

(가) 철근파괴를 최종 인장강도의 75%를 제한 응력으로 설정한다.

(나) 본 설계법에서의 철근 허용응력은 철근의 직경과 콘크리트 강도의 함수로서 <표

     4.2.4>과 같다. 철근 허용응력의 최소값은 CRCP의 세로방향철근에 사용되는 철근

     (항복강도 4,200㎏/㎠)에 대한 것이다.

 

(4) CRCP의 가로방향철근설계

① 가로방향철근은 JRCP나 CRCP에 공통으로 사용한다.

② 온도나 함수의 변화로 인한 토량 변화가 세로방향 균열이 과도하게 벌어지는 것을 방지함으

    로써 최대의 하중전달기능을 발휘하고, 물의 침투를 최소화 하는데 있다.

③ 철근량의 산정방법은 JRCP의 종방향철근량의 설계법과 동일하다.

④ 단, 철근량 계산시 슬래브의 길이 대신 슬래브의 폭을 이용한다. 여기서 슬래브의 폭은 슬

    래브 양쪽의 자유단(free edge)에서 자유단까지의 횡방향 거리를 말하며, 타이바로 연결된

    곳은 자유단에 포함되지 않음에 주의해야 한다.

⑤ 가로방향철근의 철근비는 <그림 4.2.10>을 이용하여 결정하며, 다음 식에 의해 철근 간격

    을 구한다.

 

  

 ․

 

× 

Y : 가로방향철근 간격(cm)

AB : 가로방향철근 1개당 단면적(㎠)

Pt : 가로방향철근비(%)

D : 슬래브두께(cm)

 

<그림 4.2.10> JRCP의 철근설계 도표

 

(5) 타이바의 설계

① 타이바의 주 기능은 세로줄눈부가 과도하게 벌어지는 것을 방지하기 위하여 사용한다.

② 타이바 철근 설치규격은 CRCP 가로 철근 또는 JRCP의 가로․세로 철근설계와 동일한 방법

    으로 결정한다.

③ 타이바는 콘크리트와의 부착력을 높이기 위해 주로 이형철근을 사용하며, 직경을 13㎜ 또는

    16㎜의 긴 것을 주로 사용한다.

④ 타이바 설치 간격 결정의 기본 개념은 횡방향철근량 및 철근 간격 산출 방법과 동일하다.

    단, 횡방향철근량 계산식에서 슬래브의 폭 대신에 가까운 자유단까지 거리의 두배를 사용한다.

⑤ 콘크리트슬래브와 보조기층 간의 마찰계수가 1.5인 경우의 타이바 간격을 구하는도표는

    <그림 4.2.11>와 같다.

 

슬래브 두께 (cm)

최근접 자유단 거리 (m) 최근접 자유단 거리 (m)

슬래브 두께 = 25cm

해 : 간격 = 61cm

예 : 자유단 거리 = 7.5m

(b) 16 mm, SD 30의 철근과 노상 마찰계수 1.5 일때

슬래브 두께 (cm)

최대 타이바 간격 (cm)

예 : 자유단 거리 = 7.5m

슬래브 두께 = 25cm

해 : 간격 = 40cm

(a) 13 mm, SD 30의 철근과 노상 마찰계수 1.5 일때

최대 타이바 간격 (cm)

그림4.12 PCCP의 최대 타이바 간격의 권장값

 

<그림 4.2.11> PCCP의 최대 타이바 간격의 권장값

 

⑥ <그림4.2.11>의 가로축(최근접 자유단 거리) 정해진 값에서 수직으로 선을 그어 ‘4.2.3

    (1)항’ (콘크리트슬래브두께 설계)로부터 구한 포장 두께와 대응되는 선과 연결하고, 다시

    수평으로 선을 그어 세로축과 만나는 점을 타이바 간격의 값으로 한다.

⑦ 이 도표는 항복강도가 2,800㎏/㎠인 철근과 노상 마찰계수 1.5에 대하여 작성된 것이다.

    (설계 예) 슬래브 폭 = 7.2m, 슬래브와 슬래브 아래 층 간의 마찰계수 = 1.5, 철근의

    허용응력 = 2,100㎏/㎠, 철근의 직경 = 16㎜, 슬래브두께 = 30cm인 경우

    가로방향철근량     × 

       

    × 100 = 0.06%

    철근의 간격   

    

         

    

      

    × 100 = 111.7cm

(6) CRCP 콘크리트슬래브 세로방향 자유단부 설계7)

 

① 개요

가. 포장슬래브의 줄눈부 또는 균열부 속으로 이물질이 침입하고, 온도가 올라가면 슬래브

    내에 내력이 형성되어 슬래브가 늘어나면서 줄눈부를 밀폐시켜서 줄눈재를 튀어나오게

    하거나, 교대벽(avutment wall)에 손상을 주고, 기타 다른 구조물과 접속되는 경우 바람

    직하지 못한 압력을 주게 된다.

나. CRCP의 경우 가로방향 줄눈은 시공줄눈 이외에는 줄눈이 전혀 없기 때문에 이와 같은

    포장길이 증가 또는 수축․팽창을 적절히 처리하는 단부구조로 설계하여야 한다.

다. 효과적인 방법으로서 단부 신축줄눈부 또는 자유단부 정착구를 설치하거나 이 두가지 개

    념을 혼합한 구조를 설치하는 것이 바람직하다.

 

② 단부 신축줄눈부(terminal joint 또는 expansion provision)

가. CRCP의 자유단부에서 유동을 팽창줄눈을 통하여 수용하는 개념이다.

나. JCP에서 적용하는 다우웰바가 설치되는 팽창줄눈(doweled expansion joint)을 연속적

    으로 설치하는 방법으로서, CRCP가 JCP와 연결되는 곳에서 많이 채택되며, 비용면에서

    가장 경제적이다.

다. 적용되는 줄눈개수와 간격은 경험적 또는 공학적 판단기준에 의해서 결정되며, 일반적으

    로 6~12m 간격으로 25㎜ 폭의 줄눈부를 사용한다.

라. 줄눈부에서 심한 스폴링(spalling)이 발생하기 쉽기 때문에 중차량 통행이 많거나 계절적

    온도 차가 큰 경우 적합하지 않다.

마. 와이드플랜지보단부 줄눈형식(wide flange beam joint assembly)으로서, 이 구조에서

    와이드플랜지보는 줄눈부에서 연속성을 제공할 수 있도록 철근콘크리트의 지지슬래브

    (RC sleeper slab)을 이것 아래에 설치하고 그 속에 삽입시킨다.

바. 이 와이드 플랜지 보가 설치되는 위치의 줄눈부와 접속되는 것이 교량의 접속판인 경우

    <그림 4.2.12>㉮에서와 같이 이 사이에 두세개의 팽창줄눈부를 설치하고, JCP인 경우

    에는 <그림 4.2.12>㉯와 같이 한 개의 팽창줄눈만을 설치할 수 도 있다.

7) 연속철근콘크리트포장 확대적용 방안 검토(설계처-1424, 2009.3.16)

 

200~250mm

3.05m(10'.00")

W12x58

접착감소재

1개 이상의 표준 다웰을 사용한

팽창줄눈(5~12cm)

1" or 2" (25 or 50mm)

(e.g.,polystrene)팽창재료

연속포장(CRCP) (가로수축줄눈이 있는 포장)

 

㉮

연속철근콘크리트포장(단위:m)

4.5 6.0 4.5

 

㉯

<그림 4.2.12> 와이드 플랜지 보 단부 줄눈 설계 예

 

③ 자유단부 정착구(end anchors)

가. CRCP의 자유단부에서 발생하는 전체유동량을 완전구속 시키기 위한 개념이다.

나. 한 개의 정착구(anchor)를 자유단부 설치하거나 자유단부에 인접한 CRCP의 슬래브 일

    점의 유동구간(active length)에 연하여 5~12m 간격으로 2~6개를 분포시키는 형식을

    적용한다.

다. 정착구는 포장슬래브 저면에 강결시키는 콘크리트파일 또는 횡방향포장슬래브 전폭에

    설치되는 trench lug 형식이 채택되며, 후자의 경우가 가장 많이 적용된다.

 

4.3 설계 예(1)

(1) 설계방법

① 포장의 설계구조는 이론적인 방법으로부터 경제적, 통계적 방법에 이르기까지 많은 설계방

    법이 제안되고 있으며, 이들 중 사용빈도가 높은 포장설계법은 다음과 같다.

 

콘 크 리 트 포 장

1) P.C.A 법

2) AASHTO 설계법

- interim Guide (1981)

- ‘86 개정판

② 상기 방법중 AASHTO interim Guide Method가 이론 및 경험적 근거가 풍부하고 설계가

    간편하여 국내에서 보편적으로 사용

③ 도로포장설계 시공지침(국토부, 1991)에 제시된바와 같이 AASHTO interim Guide Method

    식에 1986년 개정판의 일부입력변수를 조정하여 적용

 

(2). 콘크리트 포장두께 산정방법 검토

① 개요

가. 콘크리트 슬래브 두께산정은 “콘크리트 포장 슬래브 두께 및 동상방지층 설계적용방안

    검토(설계처-3638, 2009.7.10)”의 설계요소 산정방법을 정립하여 설계에 적용

 

(3) 동결심도

① 동결심도 산정방법 : 동결심도는 포장구조가 동결작용에 의한 피해를 받지 않도록 산정 되

    어지며 그 방법은 미공병단 기술편람 (TM5-818-2)의 “동결조건하에서의 포장설계”와

    건설부 국립건설연구소 발행 “우리나라 각 지방의 동결깊이 조사 보고서”에 의하였다.

 

가. 완전방지법 (Complete Protection Method)

나. 노상동결관입허용법 (Limited Subgrade Frost Penetration Method)

다. 감소노상강도법 (Reduced Subgrade Strength Method)

 

② 본 예제에서는 노상의 동결을 어느정도 허용하지만 동결지수가 직접함수이며 타 방법에 비

    하여 경제적인 포장단면을 구성할 수 있어 보편적으로 많이 사용되고 있는“노상동결 관입

    허용법”을 적용

 

구 분 완 전 방 지 법 노상동결관입허용법 감소노상강도법

특 징

동결작용에 의한 표면변위량을

제거하기 위해 충분한 두께의

비동결 재료층을 설치하여 포

장융기와 지반 약화를 감소 또

는 억제하는 방법

노상상태가 수평방향으로 심하

게 변하지 않거나 흙이 균질한

경우의 설계방법으로 동결깊이

가 노상으로 얼마쯤 관입되어

도 동상으로 인한 융기량이 포

장파괴를 일으킬만한 량이 아

니라면 노상의 동결을 어느정

도 허용하는 경제적 방법

해빙 기간중에 일어나는 노상

강도 감소를 근거로 동결에 대

비한 포장두께를 결정하는 방

법으로 동결지수가 직접함수가

아니므로 통상적으로 적용하지

않음

적 용 ○

 

③ 수정동결지수의 산정 : 동결지수는 지역적인 특성에 따라 이천 측후소 자료를 이용하였다.

 

◦ 수정동결지수(°Fday) = 동결지수 ± 0.9 × 동결기간 ×

표고차

= 919.8 + 0.9 × 89×

  

= 924.5°F․Day

◦ 표고차 = 설계노선 최대계획고(m) - 측후소 지반고(m)

= 74.4 - 68.5 = + 5.9

구 간 적용측후소 지반고(m)

최대계획고

(m)

동결지수

(°F․day)

동결기간

(일)

수정동결

지수

(°F․day)

이 천 68.5 74.4 919.8 89 924.5

* 두께가 30cm이상인 콘크리트 포장의 경우에는 30cm를 초과하는 두께 2.5cm마다 10℉․

일 만큼의 설계동결지수를 빼서 설계동결지수를 결정

 

③ 설계동결심도

가. 완전방지법

(가) 완전방지법은 동결작용으로 인한 포장표면의 변형을 완전히 방지하기 위한 방법이다.

(나) 동결심도는 수정 Berggren식에 의거하여 작성한 도표로부터 구한다.

(다) 비동상층 재료의 건조 단위중량과 함수비(%)는 「아스팔트 포장설계의 표준화연구

     (한국도로공사 도로연구소)」에서 통계분석한 결과를 적용하였다.

 

적 용 측 후 소

수정동결지수

(°F․day)

동 결 심 도(a) 비 고

이 천 924.5 131.0 cm

◦ 함 수 비 W = 7.0% ◦ 건조단위중량 rd = 2.16ton/m3

 

나. 노상동결 관입허용법

(가) 노상동결 관입허용법은 동결이 노상내에 어느정도 발생되어도 동상으로 인한 포장파

     괴를 일으키지 않는 한도내에서 노상동결을 허용하는 방법이다.

(나) 콘크리트 표층두께(P)를 30cm로 아래표에서처럼 가정하여 도표로부터 설계 비동결

     성 재료층 두께 (b)를 산정하였다.

 

a = 콘크리트 표층두께(P) + 비동상재료층두께(C)

적용측후소 a p c b p+b 동결심도 비 고

이 천 131.0 30.0 101.0 67.3 97.3 98.0

 

다. 국립건설 연구소식 (동결심도 조사보고서 (‘89. 12. 건설부 국립건설시험소))

◦ D = 14 × F0.33 = 14 × 5140.33 = 109.8cm

◦ F = 수정동결지수(℃ ․ 일) = [수정동결지수(℉ ․ 일)]×



= 924.5 ×



= 514(℃ ․ 일)

 

라. 설계동결심도

(가) 본 설계구간의 산정방식별 동결심도는 아래와 같다.

(나) 본 구간의 설계동결심도는 노상동결 관입허용법에 의해 산정된 값을 적용하였다.

 

적용

측후소

완전

방지법

노상동결

관입허용법

국립건설

연구소식

설계적용

동결심도

비 고

이 천 131.0cm 98.0cm 109.8cm 98.0cm

측후소 및 농업 기상관측분실 동결지수 및 동결기간 현황

측후소 지반고

(m)

동결지수

(˚F일)

동결기간

(일) 측후소 지반고

(m)

동결지수

(˚F일)

동결기간

(일)

속초 17.6 327 66 합천 32.1 347 62

대관령 842.0 1573 127 거창 224.9 501 74

춘천 74.0 970 92 영천 91.3 428 64

강릉 26.0 301 57 구미 45.5 501 76

서울 85.5 686 80 의성 73.0 765 78

인천 68.9 638 78 영덕 40.5 250 57

원주 149.8 1103 94 문경 172.1 503 55

울릉도 221.1 233 32 영주 208.0 752 57

수원 36.9 843 79 성산포 17.5 - -

충주 69.4 951 89 고흥 60.0 150 49

서산 26.4 564 76 해남 22.1 185 49

울진 49.5 219 57 장흥 43.0 234 52

청주 59.0 741 78 순천 74.0 324 64

대전 67.2 572 68 남원 89.6 490 67

추풍령 245.9 547 78 정읍 40.5 403 61

포항 2.5 177 52 임실 244.0 757 86

군산 26.3 351 61 부안 7.0 440 61

대구 57.8 290 54 금산 170.7 671 77

전주 51.2 420 61 부여 16.0 594 74

울산 31.5 150 46 보령 15.1 459 76

광주 73.9 255 55 천안 24.5 730 78

부산 69.2 89 27 보은 170.0 831 76

통영 25.0 67 27 제천 264.4 1098 91

목포 36.5 136 33 홍천 141.0 1144 98

여수 67.0 112 31 인제 199.7 1106 91

완도 37.5 69 26 이천 68.5 920 89

제주 22.0 7 3 양평 49.0 1115 91

남해 49.8 268 38 강화 46.4 875 89

거제 41.5 94 39 진주 21.5 239 51

산청 141.8 255 49 서귀포 51.9 - -

밀양 12.5 324 62

전 국 동 결 지 수 도

설계 동결지수도(℉․일)

노상동결관입 허용법에 의한 설계비동결성재료층 두께 결정 도표

 

④ 설계교통하중

가. 18Kips 등가 단축하중 환산계수(최종서비스지수 Pt=2.5)

(가) 본 과업 적용 8.2ton 단축하중 환산계수 (콘크리트 포장 슬래브 두께 산정기준 검토,

    설계삼 16210-512, ‘97.10.17)

    차종구분 승 용 차

    버 스 트 럭

    비 고

    소 형 대 형 소 형 중 형 대 형

    콘크리트 0.0001 0.0004 1.043 0.015 0.795 2.516

    D=288.8~

    291.4㎜
(나) 상기 18Kips 단축하중 환산계수에 의해 산정되어진 18Kips 누가 등가단축 하중은

    <8.2ton 등가 단위하중 누가교통량(강성)>표와 같으며 설계 목적을 위한 설계차로

    교통하중을 아래와 같이 선정하였다.

 

나. 설계차로 교통하중

    DTN = W18×DD×DL

    여기서 DTN = 설계차로 교통하중

    W18 = 누가 18Kips 등가단축 하중 교통량

    DD = 방향별 분포계수(0.50)

    DL = 차로별 분포계수(0.80)

 

(가) 방향별 분포계수(DD) : 방향별 분포계수 설정에 있어서 도로의 용량 검토시에는 도로

    시설 규모 산정을 위하여 시간별 peak특성을 고려한 0.55를 적용하는 것이 바람직

    하며 포장계산시에는 공용기간(20년) 누계교통량으로서 시간별 peak 특성을 적용하

    지 않으므로 방향별 분배계수(DD)는 0.5를 적용하였다.

(나) 차로별 분포계수(DL)

일방향차로수

분 배 계 수(%)

적 용 비 고

현 행 AASHTO

1 100 100 100

2 80 80~100 80 본선적용

3 60 60~80 60

4 50 50~75 50

(다) 차로당 환산누계 교통량 산정결과-구간별 교통하중 (공용개시후 20년)

구 간 포장형태 계획년도

일교통량

(대/일)

환산누계

교통량(106)

설계차로

교통 하중 PTN

(106)

비 고

이천1

~이천2

콘크리트 2,032 66,495 133.356 53.342 4차로

▨ 이천1～이천2 구간 교통량 (단위:대/일)

구 분 승용차

버 스 화 물 차

특 수 총 계 비 고

소 형 대 형 소 계 소 형 보 통 대 형

2013 25,627 3,146 1,998 5,144 86 10,381 1,621 442 43,301 개통년도

2014 26,635 3,220 2,027 5,247 89 10,697 1,651 450 44,769

2015 27,682 3,296 2,056 5,352 92 11,023 1,682 458 46,289

2016 28,770 3,374 2,085 5,459 95 11,359 1,713 466 47,862

2017 29,901 3,454 2,115 5,569 98 11,704 1,745 475 49,492

2018 30,740 3,498 2,126 5,624 99 11,932 1,760 479 50,634

2019 31,603 3,542 2,137 5,679 100 12,164 1,775 483 51,804

2020 32,490 3,587 2,148 5,735 101 12,401 1,790 487 53,004

2021 33,402 3,632 2,159 5,791 102 12,642 1,805 491 54,233

2022 34,339 3,678 2,170 5,848 105 12,888 1,821 496 55,497 공용10년

2023 35,190 3,711 2,176 5,887 106 13,098 1,833 499 56,613

2024 36,062 3,744 2,182 5,926 107 13,311 1,846 502 57,754

2025 36,956 3,778 2,188 5,966 108 13,528 1,859 505 58,922

2026 37,872 3,812 2,194 6,006 109 13,748 1,872 508 60,115

2027 38,811 3,846 2,202 6,048 108 13,972 1,884 513 61,336 공용15년

2028 39,578 3,874 2,207 6,081 108 14,154 1,894 516 62,331

2029 40,361 3,902 2,212 6,114 108 14,338 1,904 519 63,344

2030 41,159 3,930 2,217 6,147 108 14,524 1,914 522 64,374

2031 41,973 3,958 2,222 6,180 108 14,713 1,924 525 65,423

2032 42,803 3,987 2,228 6,215 110 14,904 1,935 528 66,495 목표년도

▨ 8.2ton 등가 단위하중 누가교통량(강성)

구 분 승용차

버 스 화 물 차

특수

계

년간환

산

교통량

x 106

년간환산

누가

교통량

x 106

누가

설계차

로

교통량

x 106

소형 대형 소형 보통 대형

ESALF 0.0001 0.0004 1.0430 0.0150 0.7950 2.5160 2.4820

2013 3 1 2,084 1 8,253 4,078 1,097 15,517 5.664 5.664 2.266

2014 3 1 2,114 1 8,504 4,154 1,117 15,894 5.802 11.465 4.586

2015 3 1 2,144 1 8,763 4,232 1,137 16,282 5.943 17.408 6.963

2016 3 1 2,175 1 9,030 4,310 1,157 16,677 6.087 23.496 9.398

2017 3 1 2,206 2 9,305 4,390 1,179 17,086 6.236 29.732 11.893

2018 3 1 2,217 2 9,486 4,428 1,189 17,326 6.324 36.056 14.422

2019 3 1 2,229 2 9,670 4,466 1,199 17,570 6.413 42.469 16.988

2020 3 1 2,240 2 9,859 4,504 1,209 17,818 6.503 48.973 19.589

2021 3 2 2,252 2 10,050 4,541 1,219 18,069 6.595 55.568 22.227

2022 3 2 2,263 2 10,246 4,582 1,231 18,329 6.690 62.257 24.903

2023 4 2 2,270 2 10,413 4,612 1,239 18,539 6.767 69.024 27.610

2024 4 2 2,276 2 10,582 4,645 1,246 18,755 6.846 75.870 30.348

2025 4 2 2,282 2 10,755 4,677 1,253 18,974 6.926 82.796 33.118

2026 4 2 2,288 2 10,930 4,710 1,261 19,196 7.007 89.802 35.921

2027 4 2 2,297 2 11,108 4,740 1,273 19,425 7.090 96.892 38.757

2028 4 2 2,302 2 11,252 4,765 1,281 19,607 7.157 104.049 41.620

2029 4 2 2,307 2 11,399 4,791 1,288 19,792 7.224 111.273 44.509

2030 4 2 2,312 2 11,547 4,816 1,296 19,977 7.292 118.565 47.426

2031 4 2 2,318 2 11,697 4,841 1,303 20,166 7.360 125.925 50.370

2032 4 2 2,324 2 11,849 4,869 1,311 20,359 7.431 133.356 53.342

 

⑤ 설계 C.B.R 및 노상지지력

가. 포장구조의 설계인자인 노상 반력 계수는 시험굴 조사시에 채취된 시료에 대한 실내

    C.B.R 시험(KSF 2320)에 의해 산정한다.

나. 조사 C.B.R을 이용하여 설계 CBR 및 노상지지력 계수를 구하였다.

    (가) 콘크리트 포장 : 설계 C.B.R → 노상 지지력계수, Kc

    (나) 아스팔트 포장 : 설계 C.B.R → 노상 지지력계수, S

다. 조사 C.B.R

    번호 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 평균 비고

    C.B.R 11.9 10.3 13.0 9.5 9.0 8.0 - - - - - - 10.3

라. 조사된 CBR치 사용여부 판정 : 상기 값으로부터 설계 C.B.R 값의 사용 여부 판정은 다음과 같다.

    개수(m) 3 4 5 6 7 8 9 10이상

    γ 0.941 0.765 0.642 0.560 0.507 0.468 0.437 0.412

 

(가) 최대치에 의한 판정

판정식 γ = 

   

      

구 분 계 산 판 정

이천 r =    

  

= 0.220 < 0.560 O.K

 

(나) 최소치에 의한 판정

판정식 γ = 

   

    

구 분 계 산 판 정

이천 r =    

  

= 0.200 < 0.560 O.K

 

(다) 설계 CBR 산정

설계 CBR 계산용 계수

개수(n) 2 3 4 5 6 7 8 9 10이상

d2 1.41 1.91 2.24 2.48 2.67 2.83 2.96 3.08 3.18

설계 CBR = 평균 CBR - 

최대치  최소치

구 분 계 산 설계CBR

이천 설계CBR = 10.3 -  

  

= 8.42%

10.00

(시방서 기준값 적용)

 

라. 합성 노상지지력계수 (K) : '86 AASHTO에 제시된 기초 방정식을 이용하여 흙쌓기(다짐

    도 95% 이상)와 동상방지층, 동상방지층과 린콘크리트 각각의 복합 K치를 구하여 산정

    한다.

 

(가) 동상방지층 상단의 K값 산정

- 흙쌓기(다짐도 95% 이상)의 K값 결정 : 흙쌓기(다짐도 95% 이상)의 시방 규정값과

    「CBR과 K값의 상관도표」에 의한 값 중 큰 값을 노상의 K값으로 한다.

◦ 시방 규정값

K30=15㎏f/㎤이상

   



×     

◦ 「C.B.R과 K값의 상관도표」

C.B.R 10.0 일 때 K=5.6㎏/㎤=202PCI

◦ K값의 결정

∴ K = 246 PCI

- 흙쌓기(다짐도 95% 이상)의 동탄성 계수(MR)

◦ AASHTO Guide 에서는 K값과 MR과의 관계식을 다음과 같이 추정

  하였다.

K=MR/24.0

◦ 따라서, MR = 246×24.0 = 5,904 PSI

- 동상방지층 상단의 합성K값 : 지지력계수(합성 K)를 구하기 위하여 ’86 AASHTO에

    서는 다음과 같은 기초방정식을 제시하였다.

In = - 2.807 + 0.1253 × (In DSB)2 + 1.062 × In MR

+ 0.1282 × In DSB × In ESB - 0.4114 × In DSB

- 0.0581 × In ESB - 0.1317 × In DSB × In MR

◦ 동상방지층 상단의 합성 K값

구 분

흙쌓기(다짐도 95%

이상) 반력계수(K)

흙쌓기

(다짐도 95%

이상)의 MR

DSB

(동상방지층의 두께)

ESB

(동상방지층의

탄성계수)

비

고

246PCI 5,904PSI 20.87inch (53cm) 15,000PSI

In k = -2.807 + 0.1253 × (ln 20.87)2 + 1.062 × ln 5,904

+ 0.1282 × ln 20.87 × ln 15,000 - 0.4114 × ln 20.87

- 0.0581 × ln 15,000 - 0.1317 × ln 20.87 × ln 5,904

= 6.034

∴ K = e6.034 = 417 PCI

- 린콘크리트 상단의 K값

◦ 동상방지층 상단의 합성 K값

K = 417PCI

◦ 동상방지층 동탄성계수

MR = K × 24 = 417 × 24 = 10,008PSI

◦ 린콘크리트 상단의 합성 K치

구 분

동상방지층의

반력계수(K)

동상방지층의

동탄성계수(MR)

DSB

(린콘크리트의 두께)

ESB

(린콘크리트의

탄성계수)

비고

417PCI 10,008PSI 5.91 inch (15cm) 2.0 x 106PSI

In k = -2.807 + 0.1253 × (ln 5.91)2 + 1.062 × ln 10,008

+ 0.1282 × ln 5.91 × ln 2,000,000 - 0.4114 × ln 5.91

- 0.0581 × ln 2,000,000 - 0.1317 × ln 5.91 × ln 10,008

= 6.946

∴ K = e6.946 = 1,039 PCI

- 결과요약

구 분

노상반력

계수(K)

동탄성계수

(MR)

재료층두께

(DSB)

탄성계수

(ESB)

합 성

KC 값

비 고

동상방지층 246PCI 5,904PSI

20.87inch

(53cm)

15,000PSI 417PCI

노상+

동상방지층

린콘크리트 417PCI 10,008PSI

5.91inch

(15cm)

2.0×106 PSI 1,039PCI

동상방지층+

린콘크리트

토질분류와 노상 반력계수 상관관계

Ⅱ구간:6.8

4.8 5.2

Ⅰ구간:8.4

 

⑥ 포장단면설계 : 시멘트 콘크리트 포장의 단면 설계는 공용기간을 20년으로 하여 콘크리트

    포장 슬래브 두께 산정표를 이용하는 방법과 경험적 공용방정식에 의하여 산출하는 방법을

    비교하여 인접 공구의 포장단면의 연계성 및 시공성, 유지관리의 효율성을 고려하여 결정하

    였다.

 

가. 콘크리트 포장설계 요소

(가) 설계차로 교통 하중 w'18

W'18 = 53.342×106(2032년 기준)

(나) 콘크리트의 휨강도 Sc = 640PSI

(다) 콘크리트 허용응력 S'c = 640×0.75 = 480PSI(안전율 C=75%)

- 콘크리트의 탄성계수 Ec=4.0×106PSI

- 최종 서비스 지수 Pt = 2.5

- 하중 전달 계수 J = 2.9

- 린콘크리트 상단의 합성 K치 : 1,039PCI

 

나. 경험적 공용방정식에 의한 방법

log(W'18) =  × log       

     

 × 

 

      × log

 



 × ×











  

 

  

 









 ′ ×     

 

 

여기서,

W'18 : 설계차로에 대한 18Kips 누가 등가단축하중 교통량

Pt : 최종 서비스 지수 (2.5 적용)

J : 하중전달계수 (2.9 적용)

Ec : 콘크리트의 탄성계수 (PSI) (2.8×105㎏/㎠=4.0×106PSI 적용)

kc : 린콘크리트 상단의 합성 K치

D : 포장슬래브 두께(inch)

S'c : 콘크리트의 허용응력 (PSI) (640×0.75=480PSI 적용)

Gt : log ( 4.5-Pt

4.5-1.5 )

- 두께산정

구 분 2032년 비 고

단 축 하 중 환 산

교 통 량 (×106)

53.342 설계차로 교통하중

log10W8.2 7.727

Kc(Pci) 1,039

슬 래 브 두 께 30cm 11.01inch

- 2032년

◦ log  log ×    

◦    × log       

     

 × 

 

    ×   × log 

 ×  ×    

  

  







 ×    



∴ D = 11.01 in ≒ 27.97 cm

 

다. 포장두께 산정

(가) 콘크리트 포장 슬래브 두께 산정결과 경험적 공용 방정식에 의한 두께가 27.97cm로 산정

(나) 콘크리트 슬래브 두께는「콘크리트 포장 슬래브 두께 및 동상방지층 설계적용방안 검

    토」(한국도로공사, 2009. 6)의 결과를 적용하여 본 과업 구간의 콘크리트 슬래브

    두께를 30.0cm로 결정

 

범 위 적 용 (cm) 비 고

11inch(27.9cm) 이하 28

11inch(27.9cm) ~

12inch(30.5cm)

30 적 용

12inch(30.5cm) 초과 33

 

라. 결 론

(가) 포장설계 현황

구 분 포장현황 비 고

연 장(km) 5km

동 결 심 도(cm) 98

적 용 측 후 소 이 천

장래교통량 (양방향․대/일) 66,495 2032년 기준

포 장 두 께

(cm)

콘크리트슬래브 30

린콘크리트 15

동상방지층 53

계 98

 

(나) 포장단면 구성

 

 

 

제 5 장 특수개소 포장

 

 

5.1 교면포장

 

5.1.1 교면포장의 구성재료 요건

(1) 균열 또는 이탈작용(debonding), 교량상판의 수축․팽창 작용을 수용할 수 있는 충분한 연성

    (ductility)을 가져야 한다.

(2) 상판에의 반복 휨거동에 의한 균열작용에 저항할 수 있는 충분한 피로강도를 가져야 한다.

(3) 바퀴자국 패임, 표면밀림(shoving), 그리고 마모작용에 저항할 수 있는 내구성(durability)을 가

    져야 한다.

(4) 표층면에 떨어지는 빗물, 자동차 연료 또는 기름에 대한 불투수성이어야 한다.

(5) 제설용 염화물 또는 통행차량에서 떨어진 기름 등과의 화학적 작용에 의한 손상에 저항할 수

    있어야 한다.

(6) 염화물 사용과 관계없이 전지역 교량에 고성능 콘크리트(30MPa) 노출바닥판을 적용하되, 평

    탄성․내구성 확보 등을 고려하여 콘크리트계 또는 아스팔트계 교면포장을 병행적용한다.

 

5.1.2 아스팔트 교면포장의 적용 및 구성1)

(1) 아스팔트 교면포장은 일반교량을 제외한 강상판형교와 소음민원이 예상되는 교량, 아스팔트

    포장이 연속되어 쾌적성 확보 및 안전고려시 필요한 교량에 적용한다.2)

(2) 그 구성은 그림<5.1.1>과 같이 마모층(표층), 택코트, 하부층(레벨링층), 방수층 및 접착층으

    로 구성된다.

 

교량상판

구조물 줄눈 표면처리층

마모층

텍코우트

레벨링층

방수층

접착층

배수판

 

<그림 5.1.1> 교면포장의 구성

 

1) 교면포장 품질관리 매뉴얼(국토해양부, 2007.3)

2) 고성능 콘크리트 노출바닥판 및 교면포장 적용기준 검토(설계처-2452, 2009.4.30)

 

(3) 마모표층

① 차량의 쾌적한 주행성의 확보, 제동에 대한 미끄럼 저항성의 유지 등의 기능을 한다.

② 하계 소성변형에 대한 고온안전성, 동계의 타이어 체인에 의한 마모나 균열에 의한 피로저

    항성 등 높은 내구성이 요구된다.

③ 마모표층 재료는 좋은 품질의 골재, 좀더 경도 높은 아스팔트결합재(stiffer binder), 그리고

    내박리제(anti-stripping agent)를 사용하는 특수 배합설계를 통한 밀도가 높고 공극률이

    낮은 아스팔트 혼합물을 사용하여야 한다.

 

(4) 레벨링층

① 레벨링층은 콘크리트상판 표면이 평탄성이 불량하거나, 강상판 표면에 돌출된 볼트와 리벳

    등으로 인한 마모표층 두께의 불균등을 조정한다.

② 레벨링 층 위에 설치되는 마모표층의 평탄성을 확보하고, 필요에 따라서는 방수기능도 확보

    하기 위해 설치되는 층이다.

③ 강상판의 경우 마모표층보다 5~10㎜를 더 두껍게 설치하는 경우가 많다.

④ 유동저항성을 고려하여 경질 아스팔트를 사용하고 마모표층에 비해서 조골재량을 크게 하는

    경우도 있다.

⑤ 해외시공사례는 다음과 같다.

가. 미국에서는 에폭시 또는 고무를 함유한 아스팔트혼합물을 사용하여 교면포장을 2층구조

    (동일 재료의 마모표층 + 레벨링층)로 시공.

나. 영국에서는 mastic아스팔트 혼합물을 사용해서 레벨링층을 두지 않는 1층 시공.

다. 독일에서는 구스아스팔트 혼합물로 2층 시공.

라. 기타 유럽국가에서는 마스틱 아스팔트 혼합물을 많이 사용.

 

(5) 방수층(waterproofing membrane)3)

① 방수층은 포장으로부터 침투되는 물과 염화물에 의한 바닥판 콘크리트의 열화 및 철근의 부

    식을 방지하여 교면의 내구성 향상을 도모한다.

② 방수재의 분류 및 특징

    공법에 따라 시트식, 도막식, 복합식, 침투식으로 구분되고 각 공법별 특징은 표 5.1.1과 같다.

3) 콘크리트 교면 방수재의 설계․시공 및 품질관리 지침(한국도로공사, 2002.9)

 

항목

종류

시트식

도막식

복합식 합성 침투식

고무계

고무

아스팔트계

합성

수지계

두께 및 침투깊이(mm) 2.0~4.0 0.7~1.5 1~2.5 0.7~2.5 3~4 1.0~10

바닥판과의 접착성 보통 양호 양호 양호 양호 양호

포장재와의 접착성 양호 양호 보통 보통 양호 양호

불투수성 양호 보통 보통 보통 양호 보통

균열 추종성 양호 양호 양호 보통 양호 불량

기포 발생 가능성 높음 높음 보통 낮음 낮음 없음

바닥판면 요철에 대한

시공성

불량 보통 양호 양호 양호 양호

시공후의 양생기간 없음 장시간 없음 없음 없음 없음

작업성 불량 양호 보통 보통 불량 양호

포설시 방수층 손상

가능성

낮음 보통 보통 높음 낮음 없음

보수시 적용성 가능 어려움 어려움 가능 가능 가능

 

[표 5.1.1] 교면 방수재의 종류 및 특징

 

가. 시트식

(가) 시트방수는 부직포 또는 직포에 합성고무나 수지, 플라스틱, 아스팔트 등을 주원료로

     해서 함침․적층 성형한 두께 2.0~4.0mm, 폭 1m, 길이 10m 정도의 시트에 광물질

     분말을 도포하여 롤 상으로 감은 것으로 접착제나 토치를 사용하여 모체에 방수층을

     형성한다.

(나) 시트방수재 중심기재는 컴파운드 중간에 삽입하여 치수 안정성을 확보하고 인장 및

     압축저항성을 개선하며 방수기능을 향상하기 위해 사용하는 것으로, 주로 폴리

     프로필렌 및 폴리에스터 섬유 직포나 부직포, 프로필렌 에틸렌 공중합체 필름

     등이 사용된다.

(다) 함침한 아스팔트는 스트레이트 아스팔트에 스티렌부타디엔 고무(SBR), 스티렌 부타디

     엔스틸렌 고무(SBS) 등의 합성 고무를 5~30% 첨가한 고무혼합 아스팔트와 블로운

     아스팔트 등이 있다.

 

나. 도막식

(가) 도막식 방수 공법은 불연속적인 방수막 형성과 바닥판의 표면 요철의 영향, 접착력

     등의 결점을 개선하고, 방수층의 두께는 0.5~2.5mm 정도이다.

(나) 구성성분에 따라 크게 3가지로 구분되는데, 합성고무계는 상온식과 가열식이 있고,

     고무아스팔트계는 주로 가열식이고 수지계는 반응형으로 1액형과 2액형이 있다.

 

다. 복합식

(가) 복합식 방수재는 융착형 시트식 방수재의의 문제점인 토오치 가열에 의한 방수재의

     물성변화를 방지하고, 접착성 및 바닥판 요철에 따른 시공성을 해결하며, 도막식 방

     수재의 문제점인 양생기간, 도막두께의 불균일 등을 해결하기 위해 개발된 공법으로

     두가지 공법을 합성시킨 방식이다.

(나) 접착 프라이머, 개질 열가소성 고무아스팔트 및 특수 첨가재를 혼합한 도막식 방수재

     를 도포한 후, 폭 1m, 길이 2.5m, 두께 1mm정도의 시트류(보호재)를 밀착시켜 모

     체에 접착하는 공법이다.

(다) 시공 두께는 3.5mm 이상이고 이중방수 효과를 기대할 수 있으며 양생기간이 짧아

     보수공법에도 적용할 수 있는 재료이다.

 

라. 침투식

(가) 침투식 방수재는 삼투성을 응용한 것으로 방수재가 석회 및 수분과 화합하여 삼투압

     에 의해 콘크리트의 모세관을 따라 침투하여 콘크리트 조직 속의 석회 및 수분과

     화합하여 콘크리트 중의 수산화칼슘(calcium hydroxides)과 화학반응하여 불용성

     침상 결정체인 규산질칼슘(calcium silicate hydrate) 방수막 겔을 형성하거나 유기

     질계 활성결정체를 형성한다.

(나) 크게 무기질계와 유기질계로 분류할 수 있다.

 

③ 방수층의 구성

 

일반적인 교면방수층 구성은 그림 5.1.2와 같다.

아스팔트 포장층

택코트

방수재

프라이머 및 접착제

콘크리트 슬래브

 

<그림 5.1.2> 일반적인 교면방수 시스템의 구성도

 

④ 교량 구조형식별 방수공법 적용 기준은 표 5.1.2와 같다.

 

[표 5.1.2] 교량 구조형식별 방수공법 적용 기준

 

방수공법

교량형식

방수막 형식

침투식

바닥판 콘크리트

설계기준강도

(kgf/cm시트식 도막식 복합식 2)

RC 라멘교(현장타설) ○ ◎ 270

RC 슬래브교(현장타설) ○ ○ ◎ 270

PSC 슬래브교 ◎ ◎ 400

PSC Beam교(현장타설) ◎ 270

Preflex Beam교(프리캐스트) ◎ 270

S.T Plate교(현장타설) ○ ◎ ◎ 270

S.T Box GR교(현장타설) ○ ◎ ◎ 270

PSC Box GR교

현장타설 ◎ ◎ 450

프리캐스트 ◎ ○ ○ 450

 

(6) 택코트

① 포장의 상부층과 하부층을 접착시키고 주로 상판의 변형이나 주행차량의 제동 등에 의

    해 유발된 전단응력에 충분히 저항할 수 있어야 한다.

② 일반적으로 아스팔트 유제나 고무 혼입 아스팔트 유제를 이용한다.

③ 특히, 강상판 교량의 특성상 상, 하부층의 접착을 견고히 하기 위하여 고무 혼입 아스팔트

    유제를 사용하는 것이 좋다.

 

(7) 줄눈

① 방수성을 확보하기 위해 신축장치부 외에 연석이나 배수구 등 포장과 구조물의 접촉부에 줄

    눈을 설치한다.

② 구조물과 포장이 포설 당시에는 충분히 접착되어 있다고 해도 포장과 상판의 팽창계수의 차

    이에 의해 맞댄 상태에서는 간극이 발생하므로 줄눈재에 의해 그 변위차를 없애기 위한 것

    이다.

② 주입줄눈의 두께는 10㎜를 표준으로 한다.

 

(8) 접착층

① 접착층은 교량상판과 방수층 또는 포장과 부착시켜 일체화시켜 주도록 설치하는 층이다.

② 일반적으로 콘크리트상판에서 방수층이 아스팔트계인 경우에는 역청고무계 용제형, 고무계

    인 경우에는 고무계 용제형을 이용한다.

③ 또한, 강상판에서는 하부층이 구스아스팔트 혼합물이거나 아스팔트계의 방수재인 경우에는

    역청 고무계 용제형을 이용한다.

 

5.1.3 교면배수시설

(1) 교면포장은 토공부 포장과 달리 포장체 내부로 침투한 우수의 신속한 배제가 어려우므로 침투

    수의 체류 등의 원인에 의하여 포트홀이 발생한다.

(2) 교면포장에서 포트홀을 저감시키기 위해서는 포장체 내부로 침투한 우수가 신속히 배수될 수

    있도록 하여야 한다.

(3) 침투수의 배수를 위하여 횡단 배수시설을 설치할 필요가 있다.

(4) 횡단배수시설은 지름 10㎜의 드래인 파이프(노출식 반영)로 하며, 방향은 레벨을 고려하여 유

    수방향으로 설치하고, 배수구 간격대로 설치한다.

(5) 종방향 드래인파이프만으로는 배수기능에 한계가 있으므로 교면포장 내부로 침투한 물의 신속

    한 배수를 위하여 종단 및 횡단 배수시설을 설치한다.

(6) 특히 다차로 구간에서는 종단 배수시설을 표 5.2와 같이 추가로 설치한다.

(7) 레벨이 가장 낮은 곳의 신축이음장치 부근에서는 횡단배수시설을 설치하여 외부로 배수될 수

    있도록 <그림 5.1.3>과 같이 배수구를 설치한다.

    편도 차로수(갓길 포함) 종단배수시설(Ⅰ) 종단배수시설(Ⅱ)

    4 2차로와 3차로 사이 -

    5 2차로와 3차로 사이 4차로와 5차로 사이

 

[표 5.1.3] 종방향 배수시설위치

: 드래인 파이프 : 배수구

1차로

2차로

3차로

4차로

4차로

3차로

2차로

1차로

갓 길

5차로

5차로

갓 길

배수구 설치

배수구 설치

-1.8% 경사

-3% 경사

신축이음장치 난간

중분대

난간

신축이음장치

 

<그림 5.1.3> 종횡방향 배수시설 설치예

 

(8) 내부침투수의 노면 낙수 및 결빙으로 인한 안전사고 예방을 위하여 <그림 5.1.4>과 같이 하

    부도로가 있는 구간은 내부침투수 배수관을 연장하여 주배수관에 연결 또는 별도 종배수관을

    설치한다.4)

 

<그림 5.1.4> 하부도로 통과구간의 배수방식

 

※ 주배수관 연결 처리 세부 적용 방안

○ 별도 종배수관 설치 및 주배수관에 연결

○ 주배수관 천공후 내부침투수 배수관을 연결(실런트 마감)

4) 교면내부침투수 배수처리 방법 개선(안)(설계처 -3447, 2007.12.4)

 

5.1.4 아스팔트 교면포장의 종류

(1) 가열아스팔트포장

① 교량슬래브의 요철을 고려하여 두께는 80㎜이상 적용한다.

② 요철이 큰 경우에는 레벨링층의 평균 두께 30~40㎜로 적용한다.

③ 레벨링층에는 토페카, 수정토페카, 밀입도 아스팔트혼합물, 구스아스팔트혼합물 등이 사용된다.

④ 강슬래브 등에서 여름철 재료의 선택, 배합 등에 충분한 주의를 하여야 한다.

⑤ 포장이 얇을 경우 : 슬래브와의 부착이 특히 중요하므로 택코우트에는 고무혼입 유화아스팔

    트를 0.3ℓ/㎡ 정도 사용한다.

 

(2) 구스아스팔트포장

① 고온에서 구스아스팔트 혼합물을 유입시키므로 온도저하에 의한 체적수축을 수반하여 구조

    물과의 접촉면에 간격이 생기기 쉬우므로 이 부분에는 미리 간격을 두었다가 줄눈재를 주

    입하든가 블로운아스팔트, 모래, 석분의 혼합물 등을 채워 넣어야 한다.

 

35mm

구스 아스팔트 또는

밀입도 아스팔트 콘크리트

40mm

구스 아스팔트

강슬래브(리벳) 택코우트

25mm

구스 아스팔트

강슬래브(전용접) 택코우트

25mm

구스아스팔트

25mm

수정토페카

콘크리트 슬래브 택코우트

 

<그림 5.1.5> 구스아스팔트 교면포장의 시공 예

 

(3) 고무혼입아스팔트 포장

① 고무와 슬래브와의 부착성과 마모 및 변형에 대한 저항성을 기대하는 포장이다.

② 고무의 혼합 및 포설조건만이 다르고 나머지는 가열 혼합식 아스팔트 포장과 동일하다.

③ 첨가재료 SBS, SBR 등의 개질재가 사용된다.

 

(4) 에폭시수지 포장

① 일반적으로 5~10㎜ 두께로 시공한다.

② 슬래브와의 부착성에 대해서 충분히 주의하여야 한다.

③ 강슬래브는 특히 기름이나 녹을 충분히 닦아내야 하므로 희산(稀酸), 중성세제로 씻거나 샌

    드브라이트나 와이어 브러쉬에 의한 브러싱을 해야 한다.

④ 콘크리트슬래브와의 부착에는 염화비닐 양생피막이나 레이탄스를 충분히 제거한다.

⑤ 에폭시수지는 3~12시간 정도에서 경화한다.

⑥ 에폭시수지 교면포장 시공 예는 <그림 5.1.6>와 같다.

5~10mm

에폭시 수지 혼합물(탈에폭시)

택코우트

에폭시 수지 혼합물 5mm

에폭시 수지 혼합물(탈에폭시) 5mm

택코우트

강슬래브(전용접)

강슬래브(리벳)

 

<그림 5.1.6> 에폭시 수지 포장의 시공 예

 

(5) 쇄석 매스틱 아스팔트(S.M.A)포장

① 아스팔트는 침입도 등급60~70의 것을 사용하며 KS M 2201 규격에 적합 하여야 한다.

② 잔골재 중 자연모래는 사용치 않는 것을 원칙으로 한다.

③ 채움재는 KS F 3501(포장용 채움재)에 적합하여야 하며, 사용시에는 충분히 건조된 것이어

    야 하며 덩어리 상태로 있어서는 안된다.

④ 섬유첨가제는 섬유에 일정량의 아스팔트를 첨가하여 낱알 형태로 생산된 것을 원칙적으로

    사용한다.

 

[표 5.1.4] SMA 혼합물의 종류별 사용 장소

 

SMA 혼합물 종류 사용장소 비고

19㎜ 공항 포장용, 기층용

13㎜ 고속도로 토공부, 100m 이하의 단교량 상부층

10㎜ 고속도로 토공부, 교면포장용

8㎜ 고속도로 토공부, 교면포장용

5㎜ 강상판 교면포장의 하부 레벨링 층

 

5.1.5 아스팔트 교면포장 설계법5)

 

(1) 교면포장 설계는 반드시 2층 개념으로 설계한다.

(2) 교면포장 혼합물의 적용시 내유동성 및 내구성을 확보하기 위하여 다음 기준으로 적용한다.

 

5) 교면포장설계방법개선, 1999. 2, 도연관 19303-225

 

혼합물

층구분

일반 혼합물 SMA 혼합물

중소교량 및 장대교량 중소교량 장대교량 및 특수교량

상부

19㎜ 혼합물 또는 13㎜

혼합물

13㎜ SMA

(또는 10㎜ SMA)

10㎜ SMA

(또는 8㎜ SMA)

하부 13㎜ 혼합물 10㎜ SMA

8㎜ SMA

(또는 5㎜ SMA)

비고

내유동성 확보를 위하여

개질재 적용가능

( )혼합물이 내구성

측면에서 유리

( )혼합물이 내구성

측면에서 유리

 

(3) 교면포장 설계시 부득이 1개층으로 설계하여야 하는 경우 혼합물은 상기 (2)항의 하부층 혼합

    물 선정한다.

(4) 중소교량으로 교면 포장용 혼합물 사용 물량이 적은 경우 아래와 같이 설계한다

① 상부 및 하부 혼합물을 동일 혼합물로 설계. 이때 상기2)항의 하부층 혼합물을 선정

② 진동이 심하지 않은 단교량인 경우는 일반 토공부 혼합물과 동일한 혼합물을 선정

③ 진동이 심하여 반드시 교면포장 혼합물을 설계에 반영해야 하는 경우는 평탄성 및 시공성

    확보를 위해 교량구간 시작 50~100m 전방의 일반 토공부부터 교면 포장용 혼합물 적용

 

5.1.6 콘크리트 교면포장6)

(1) 일반교량중 평탄성 · 시공성 및 내구성 확보가 불리한 교량(신축이음장치 간격 150m 이상교

    량, 종단 또는 편경사가 3%이상교량, 편도3차로 이상 교량)과 PC박스 및 특수교량, 콘크리트

    패널 교량에 적용한다.

(2) 염화물 피해를 방지할 수 있는 바닥판 내구성 향상을 위해 콘크리트 강도를 상향 적용한다.

    - 강도(fck) : 30MPa 이상, W/B : 40% 이하 (W/B : 물-결합재비)

6) 고성능 콘크리트 노출바닥판 및 교면포장 적용기준 검토(설계처-2452, 2009.4.30)

 

5.2 터널내 포장

 

5.2.1 터널내 포장 설계시 고려사항

(1) 터널내의 포장형식은 터널 전후의 토공부 포장과의 연속성, 건설후 유지관리, 시공성, 저소음

    특성 등을 고려하여 적정의 포장형식을 선택하는 것이 바람직하다.

(2) 터널내의 노상은 일반적으로 암반으로 구성되어 동상을 쉽게 일으키는 토질이 아니고 치환재

    료의 동상방지층재에 비하여 지지력이 충분하여 터널내부는 외부와 달리 온도의 변화가 적어

    일반적으로 동상의 영향이 적다.

(3) 터널내 포장 설계에서 고려할 사항은 다음과 같다.

 

① 터널내 포장은 터널 출입부의 일정구간을 제외하고 계절적 온도변화를 적게 받는다.

② 포장층 내 함수비가 높으므로 내수성 재료가 요구된다.

③ 동절기에 포장 표면의 마모 작용이 크다.

④ 차량 주행 안전성을 위한 명색화 표면이 요구된다.

(4) 터널 바닥의 凹凸면의 물고임에 대한 배수처리를 위한 적정두께의 배수층 설치를 반드시 고려

    하여야 한다.7)

(5) 터널포장줄눈설치는 다음과 같이 적용한다.

① 터널내 포장 줄눈간격은 세로수축줄눈의 경우 일반 토공부와 가급적 일치시킨다.

② 터널부의 특성을 고려하여 주행차로와 추월차로 경계부에만 설치한다.

③ 가로 수축 줄눈의 경우 토공부와 동일한 6m 간격 적용한다.

④ 다우웰바 어셈불리 설치는 추월차로용으로 폭 3.775m, 주행차로용으로는 노면부를 제외한

    4.175m로 설치한다.

 

7) 터널포장줄눈검토(설계이 13201-263, 2000.7.5)

 

5.2.2 터널내 포장 설계법8)

(1) 포장형식 선정방법 : 포장형식의 획일적 적용을 지양하고 노선별 특성을 고려하여 선정(포장형

    식 선정기준 검토 : ʹ02.4)

(2) 포장구성

    콘크리트 포장 아스팔트 포장

(3) 단면설계 : 하부형식은 콘크리트 포장의 경우 시멘트안정처리 필터층을 아스팔트 포장의 경

    우 필터층을 적용하고 그 두께는 시공시 용수량에 따라 적용:설계시에는 20cm를 적용

 

<표 5.2.1> 용수량에 따른 필터두께

 

용수량(m/분/km) 필터층(㎜)

0.5 미만 150

0.5~1.5 200

1.5 초과 250

 

(4) 요철층 보정 : 시멘트 안정처리 필터층 100㎜ 적용

 

(공동구 하부 : 5종 콘크리트 100㎜)

(8) 터널내 포장설계기준검토(설계처-1336, 2006.5.29)

(5) 포장재료기준

 

① 필터층

가. 입도

호칭치수(mm) 체통과 중량백분율(%)

50

40

20

5

2

0.4

0.08

100

80~100

50~99

30~65

20~50

5~25

0~4

나. 다짐도 : 최대 건조밀도 95%이상

 

② 시멘트 안정처리 필터층

가. 입도 : 필터층과 동일

나. 일축압축강도 : 30㎏/㎠

다. 배합설계 : 시멘트 안정처리 기층과 동일

 

(6) 동상방지층 설치연장 : 입출구부 50m

 

5.3 연결로 포장

5.3.1 연결로 포장 고려사항

(1) 연결로의 본체 부분 <그림 5.3.1>의 차도와 측대 포장은 차량 안전성, 포장 시공성과 경제성

    을 고려하여 적정한 포장형식을 선택한다.

(2) 인터체인지, 휴게시설, 주차장 등과 접속되는 연결로 접속구간의 연장이 50m미만인 경우

    이 부분의 기능과 시공성을 고려하여 적정의 포장형식을 선택한다.

 

도색 노즈(painted nose)

고어 노즈(gore nose)

연결로 접속부(변속차선+테이퍼) 연결로 본체(ramp proper)

연 결 로

Z

시설대 노즈(physical nose)

연결로 좌측 길어깨

본선차도부

본선우측길어깨

 

<그림 5.3.1> 연결로의 표준 구성

 

(3) 유출 연결로인 경우에는 본선 포장과 접속되는 연결로 접속부(ramp terminal)의 포장

    은 다음 사항을 고려해야 한다.

① 대형 연결 차량의 회전에 필요한 확폭이 고려될 때는 차도부 포장을 연결로 확폭량만큼 연

    장시켜야 한다.

② 중차량 통행이 큰 연결로 접속부 포장은 유지관리, 시공성 그리고 경제성을 고려하되, 본선

    포장형식이 아스팔트포장일지라도 가능한 콘크리트포장으로 하는 것이 바람직하다.

 

<그림 5.3.2> 포장접속부 보강

 

③ 유출연결로 부분을 통과한 본선의 우측길어깨 부분은 본선 차도부 포장을 길어깨 단부까지

    20m 연장시켜야 한다.<그림 5.3.2>

④ 본선 포장의 측대 단부와 연결로 접속부와의 연결 접촉면은 단차없이 연속성을 확보할 수

    있도록 적정의 구조를 가져야 한다.

⑤ 특히 본선과 연결로 접속부를 콘크리트 포장으로 설계하는 경우 도색 노즈(painted nose)

    부분은 상하부에 적정의 보강 철근과 철망(와이어메쉬)으로 보강한다

 

5.3.2 연결로 포장 단면설계

(1) 연결로 포장시 고려사항

① 본선포장이 콘크리트포장인 경우 연결로와 접속부의 포장형식을 CRCP 또는 JCP로 선택할

    때 본선콘크리트포장과 연결로포장이 모두 JCP인 경우 접속되는 시공 줄눈부에 연하여 타

    이바를 설치하는 것이 바람직하다.

② 연결로 접속부가 50~60m 이하인 경우에는 타이바를 생략할 수 있다.

③ 본선과 연결로를 모두 CRCP로 설계한 경우, 본선 CRCP포장의 횡방향철근을 연결로 접속

    부까지 연장설치한다.

④ 본선은 CRCP로 설계하고 연결로를 JCP로 하는 경우에는 연결로 접속부를 본선포장과 동일

    한 CRCP로 한다.

⑤ 연결로 포장형식이 콘크리트 포장이고 이것과 접속되는 다른 도로가 콘크리트 포장인 경우

    에는 다우웰바를 가지는 팽창줄눈을 설치한다.

⑥ 연결로 포장형식이 아스팔트포장인 경우에는 시공 맞댄줄눈을 통해서 인접 아스팔트포장을

    연결하도록 콘크리트 단부를 차단시킨다.

⑦ 아스팔트포장과 콘크리트포장 경계부에서 단차가 발생되지 않도록 “3.4.8 콘크리트포장 교

    차부 설계”의 사항을 적용한다.

 

(2) 콘크리트포장의 연결로의 곡선반지름이 작은 경우

① 평면 곡선반지름이 작은 구간

가. 곡선반지름이 100m 이하의 곡선구간의 세로방향 줄눈은 <그림 5.3.2>와 같이 곡선구

    간을 4등분한다.

나. 전 길이의 1/2에 상당하는 중앙 1/2은 통상의 1/2간격으로 타이바를 설치한다.

다. 곡선의 처음 및 끝부분의 1/4구간은 타이바를 사용하지 않는다. 또한, 이 경우 팽창줄눈

    은 곡선구간 내에는 설치하지 않는다.

② 종단 곡선반지름이 작은 구간

가. 곡선반지름이 대략 300m 이하의 곡선구간을 포함한 경우는 팽창줄눈 간격을 80~120m

    로 한다.

 

타이바 50cm 간격

타이바 생략

타이바 생략

타이바 100cm 간격

1/4

1/4

1/4

1/4

 

<그림 5.3.3> 곡선부에서의 타이바 설치 예

 

(3) 연결로 포장 설계법9)

 

① 연결로 포장 설계 개요

가. 연결로 교통 특성을 고려한다.

(가) 연결로 구간의 기하구조 특성(작은 곡선반지름, 급한 종단경사)을 고려한다.

(나) 통행특성(빈번한 차로 변경 및 제동)을 고려한다.

(다) 환경적, 구조적 특성(유류 누출에 따른 오염, 슬래브의 거동)을 고려한다.

 

② 단면 변경시 조정 단면

가. 단차구간 : 연결로와 변속차로 접속부(B=4.6~7.6m)

나. 단면변경 : 본선포장과 나란히 시공되는 변속(변이)차로는 본선포장과 동일한 두께로 적

                 용한다,

다. 본선과 연결로의 포장단면이 상이할 경우 단면조정은 본선포장과 분리되는 노즈 시 ․ 종

    점부에서 포장두께를 변화한다.

 

인력포설

본 선

기 계 포 설

B B

인력포설

노즈시 · 종점부

노즈부

변속차로구간 변이구간

A A

(현설계기준)

(개선안)

9) 아스팔트포장 연결로 포장두께 적용방안 검토(설계처-5633, 2009.11.12)

 

A-A 단면 B-B 단면

 

<그림 5.3.4> 노즈시-종점부

 

③ 연결로(나들목구간)의 포장두께는 나들목 주방향 교통량에 따라 차등적용을 원칙으로 한다.

④ 콘크리트 포장슬래브 두께는 본선 포장 두께와 같이 최소두께를 280mm, 최대 두께를 300

    ㎜로 반영한다.

⑤ 아스팔트 콘크리트 포장두께는 최소 370mm이상 확보한다.

    (표층 : 5cm, 중간층 : 7cm, 기층 : 10cm, 보조기층 : 15cm → 포장층별 최소두께 적용)

⑥ 본선․연결로 포장단면 변화는 노즈부(A-A)에서 조정하며 오목부 등 배수불량구간 발생시 배

수처리를 보완토록 해야 한다.

인력포설

본 선

기 계 포 설

A A

인력포설

변이구간시점

노즈

변이구간 변속차로구간

A-A단면

 

<그림5.3.5> 아스팔트포장구간 경우

 

 

5.4 저소음 ․ 배수성 포장10)

 

5.4.1 개 요

(1) 저소음․배수성 포장은 공극률이 높은(20%)이상 다공성의 혼합물을 사용하여 포장체 내부공극

    으로 배수하는 포장형식이다.

(2) 도심지 구간 소음관련 민원 및 강우시 노면 미끄러짐 등에 의한 사고발생을 줄이기 위해 사용한다.

(3) 방음벽 설치비용 및 사고발생 감소에 따른 절감비용을 고려하면 경제적인 포장이다.

 

5.4.2 적용방안

(1) 저소음 아스팔트포장

① 표층두께 : 4cm

② 굵은골재최대치수 : 13mm

③ 적용구간

가. 공동주택 밀집지역 등 도심지 구간

나. 방음벽 설치가 곤란하거나 방음벽으로 소음규제기준 초과지역

 

(2) 배수성 아스팔트포장

① 표층두께 : 5cm

② 굵은골재최대치수 : 19mm

③ 적용구간

완화구간과 종단곡선 저점부가 중복되는 구간 등

 

※ 배수성 아스팔트포장은 시험시공 등을 통하여 확대시행여부 검토후 적용필요

 

(저소음 아스팔트포장위주로 우선적용)

10) 저소음․배수성포장 적용방안(설계처-4010, 2009.7.30)

 

 

 

제 6 장 부대시설 등의 포장

 

 

6.1 영업소 포장

 

6.1.1 영업소 광장부 포장공법1)

(1) 포장공법

① 축중기차로, 광장 중앙부(36m, 아일랜드 구간)는 줄눈이 있는 철근 콘크리트 포장으로 한다.

② 광장부 및 테이퍼부는 줄눈이 있는 무근콘크리트 포장으로 한다.

③ 테이퍼 시종점부 30m 길어깨 포장은 본선포장과 동일하게 보강한다.

 

(2) 줄눈설치

① 본선과 테이퍼부, 테이퍼부와 광장부 사이에 팽창줄눈을 설치한다.

② 광장 중앙부(36m,아일랜드 구간)는 9m 간격으로, 광장부와 테이퍼부는 6m 간격으로 가로

    수축줄눈을 설치한다.

(3) 콘크리트 포설은 시공성과 품질확보를 위해 기계타설을 원칙으로 한다.

    (단, 영업소 포장의 테이퍼 변화폭구간은 인력포설로 한다.)

(4) 영업소 광장부 차로확장 설계시 무근콘크리트포장의 연결은 다음과 같이 적용한다.2)

 

① 영업소 차로확장 공사시 기존의 철근 콘크리트포장에 무근 콘크리트포장을 단순 연결할 경

    우 접속부 응력발생으로 인해 포장의 공용성에 영향우려가 있다.

② 영업소 차로확장시 기존 광장부의 철근 콘크리트포장과 확장부 무근 콘크리트포장의 연결

    은 아래와 같이 교차부의 타이바를 제거하는 방안을 적용한다.

1) 영업소 광장부 포장공법 개선(설계도 10201-30346, 2004.6.3)

2) 영업소 광장부 차로확장공사의 무근콘크리트포장 연결방안검토(도로처-4430, 2006.12.26)

 

기존(철근콘크리트)

확장(무근콘크리트)

 

6.2 휴게소 포장3)

 

(1) 휴게소 포장공법

① 대형차 주차장과 주행로는 무근콘크리트 포장(T=250㎜)을 적용한다.

② 소형차 주차장과 주행로는 칼라 아스콘 포장 적용을 원칙으로 한다.

- 적설량이 적거나 칼라아스콘 재료 구득이 곤란한 경우: ILP 공법 또는 무근콘크리트

- 노선이 상수원보호구역이나 수변구역을 통과하여 환경친화적인 포장공법이 요구 되는 경

  우: 잔디블럭 포장.

 

(2) 휴게소 광장 포장 계획도 예시

 

<그림 6.2.1> 포장계획도

 

3) 휴게소 포장공법 검토 설계도 10201-441, 2003.11.10

(3) 칼라 아스콘 포장과 무근콘크리트 연결부 상세도

 

<그림 6.2.2> 칼라아스콘 포장과 무근콘크리트 연결부 상세도

 

(4) 휴게소 포장 두께 산출 예 (소형차구역-칼라아스콘 포장)

기본자료 : 설계 CBR = 9.7

휴게소 이용교통량 = 2,583대/일

동결심도 = 55cm

 

① 교통량 산정

-설계기준이 되는 대형차의 1일 1방향 휴게소 이용교통량을 추정하여 적용

 구 분 추정 교통량(대/일) 교통량의 구분

 편측교통량 2,583 C

 

② TA와 두께의 계산

TA와 포장층 두께의 목표치

설 계

CBR

목 표 로 하 는 값 (cm)

L 교 통 A 교 통 B 교 통 C 교 통 D 교 통

TA 두 께 TA 두 께 TA 두 께 TA 두 께 TA 두 께

2 17 52 21 61 29 74 39 90 51 105

3 15 41 19 48 26 58 35 70 45 83

4 14 35 18 41 24 49 32 59 41 70

6 12 27 16 32 21 38 28 47 37 55

8 11 23 14 27 19 32 26 39 34 46

12 - - 13 21 17 26 23 31 30 36

20이상 - - - - - - 20 23 26 27

표층 중간층의 최소두께

교 통 량 의 구 분

대 형 차 교 통 량

(대/일/1방향)

표층 +중간층의 최소두께 (cm)

L , A 100 ~ 250 미만 5

B 250 ~ 1000 미만 10 (5)

C 1000 ~ 3000 미만 15 (10)

D 3000 이상 20 (15)

 

※ ( )안은 기층에 역청 안정처리를 사용할 경우의 최소 두께

 

TA의 계산에 사용하는 등치환산 계수

사 용 하 는

위 치

공 법 재 료 조 건

등치환산계

수(ai)

표 층

중 간 층

표층, 중간층용 가열

아스팔트 혼합율

500Kg 이상 1.00

기 층

역 청 안 정 처 리

안정도 350kg 0.80

안정도 250~350kg 이상 0.65

시 멘 트 안 정 처 리 일축 압축강도 30kg/cm2 0.55

입 도 조 정 수정 CBR 80 이상 0.35

침 투 식 0.55

머 캐 덤 0.35

고 로 슬 래 그 입도조정 고로슬래그 부순돌 (MS) 0.35

고 로 슬 래 그 수경성 고로슬래그 부순돌 (HMS) 0.55

보 조 기 층

막부순돌, 자갈모래, 모래

등

수정 CBR 30 이상 0.25

수정 CBR 20~30 0.25

시 멘 트 안 정 처 리 일축압축강도(7일), 10kg/cm2 0.25

석 회 안 정 처 리 일축압축강도(10일), 7kg/cm2 0.25

고 로 슬 래 그 고로슬래그, 크러셔런 (CS) 0.25

○ 역청안정처리 기층 적용

○ 표층 : 5cm, 중간층 :7cm, 기층 : 10cm, 보조기층 15cm 적용

- TA = (5+7) × 1.0 + 10 × 0.8 + 15 × 0.25 = 23.75 > 23 ∴ OK

- H = 5 + 7 + 10 + 15 = 37 cm > 31 cm ∴ O.K

 

③ 설계적용단면

구 분 소 형 주 차 장

포장형식 칼라 아스콘 포장

포장단면

칼 라 아 스 콘 표 층

아 스 콘 기 층

보 조 기 층

동 상 방 지 층

중 간 층

550 50

70

100

180 150

 

제 7 장 포장세부

7.1 측대 및 길어깨 포장

(1) 측대는 차도부 포장과 동일한 구조와 두께로서 일체 구조로 한다.

① 측대는 차도와의 경계를 일정폭으로 명확하게 나타내어 차도부 통행차량 운전자의 시선을

    유도하여 안전성을 증대시킨다.

② 측대는 차도부의 효용을 유지시키기 위한 기능제공 목적으로 설치되기 때문에 부주의로 차

    도부 이탈차량에 대한 측방여유폭 일부를 확보한다.

 

(2) 길어깨포장의 표층 또는 콘크리트슬래브 아래의 기층 또는 보조기층의 재료는 차도부 포장과

    동일한 재료를 적용한다.1)

① 길어깨를 아스팔트 포장구조로 하는 경우, SN=2.5~3.5(또는 TA=150~200㎜) 표층두

    께 750㎜, 쇄석기층 150㎜ 이상 적용한다.

② 길어깨를 콘크리트 포장구조로 하는 경우, 슬래브두께를 150㎜, 쇄석기층 150㎜이상 적용한다.

    아스콘포장 콘크리트포장

 

<그림 7.1.1> 길어깨 포장 단면

 

1) 길어깨포장 개선방안(설계처-1653, 2008.6)

(3) 길어깨보강 포장2)

    아래와 같은 길어깨 포장구간은 본선구간과 동일하게 보강한다.

① 곡선반경 R≦100m이하 연결로 좌ㆍ우 길어깨 전구간

    (단곡선과 접속되는 완화곡선 구간 적용)

② 유출연결로 좌ㆍ우 길어깨 전구간

③ 연결로 유출부 노즈부터 본선구간 길어깨 20m

④ 가 · 감속차선 테이퍼 시 · 종점부 길어깨 30m,

⑤ 영업소 테이퍼 시 · 종점부 길어깨 30m

⑥ 유출부 예각부 30m 끝단에서 본선구간 측으로 2km(수도권 및 광역시도 지역)

 

※2km 보강이 필요한 지역

부산광역시

수도권

대구광역시

대전광역시

광주광역시

울산광역시

 

<길어깨보강 예-트럼펫 IC의 경우>

 

2) 길어깨포장 개선방안(설계처-1653, 2008.6)

 

7.1.1 노면요철포장(Rumble Strips)3)

(1) 설치목적 및 적용방안

① 고속도로 주행시 졸음운전, 야간 및 이상기후시 차로 시인성 불량 등으로 발생할 수 있는

    차량의 차로 이탈사고를 미연에 방지하는 목적으로 설치 적용한다.

② 대형사고 예방과 사고감소 등 주행자의 안전성 확보를 위하여 다음 구간을 제외한 고속도로

    전구간에 노면요철포장을 적용한다.

 

※ 설치대상 제외구간

- 소음, 진동에 의한 주민생활환경피해를 고려하여 방음벽 전후 100m구간

- 출입시설 구간은 길어깨 주행가능성을 고려하여 진입연결로 및 진출연결로 전후 200m 구간

- 구조물(터널, 교량) 구간

- 지방부 고속도로 일반구간에 적용(도시부 고속도로는 가급적 적용제외)

 

3) 노면요철포장 적정성 검토(설계처-2632, 2007.9.12)

 

(2) 형식별 세부 설치 방법4)

중앙분리대

우측 길어깨

상세"A"

차로이탈 인식시설

300(250)

노면요철포장

 

① 콘크리트 포장

․ 설치형식 : 전압형

․ 설치위치 : 길어깨차선 우측끝에서 100㎜이격

․ 설치길이 : 250㎜

․ 설치폭 : 100㎜

․ 최대 홈깊이 :10㎜

․ 중심간격 : 200㎜

 

② 아스팔트 포장

․ 설치형식 : 절삭형

․ 설치위치 : 길어깨차선 우측끝에서 100㎜이격

․ 설치길이 : 300㎜

․ 설치폭 : 180㎜

․ 최대 홈깊이 :13㎜

․ 중심간격 : 300㎜

 

4) 콘크리트포장 구간에서의 노면요철포장(Rumble strips)개선방안 검토(설계처-2195, 2008.8.20)

7.2 단부의 구조

(1) 시공상 필요한 포장단부의 구조는 다음 사항을 고려하여 설계한다.

① 아스팔트 포장의 경우는 시공상의 여유폭으로서 아스팔트 콘크리트, 아스팔트 안정처리 혼

    합물을 사용하는 공정에서는 100㎜, 그 이외의 공정에서는 150㎜ 정도를 고려한다.

② 표층에서 단부로 연석이 설치될 경우에는 연석 설치에 필요한 폭 250㎜ 정도를 고려해야 한다.

③ 콘크리트포장의 경우 콘크리트포장판에는 시공 여유폭을 설치하지 않는 것으로 하고, 길어

    깨부의 아스팔트 포장의 단부는 위에 기술한 ①에 준한다.

④ 포장 단부의 마찰구배는 아스팔트콘크리트, 아스팔트 안정처리 혼합물을 사용할 경우에는

    1:1, 그 이외의 공정에서는 1:1.8 정도가 바람직하다.

⑤ 연석 및 배수구를 설치할 경우의 구조는 위에 기술한 ①에 준하기로 한다.

⑥ 포장 단부로부터 물이 침수하여 노상, 기층(또는 보조기층)이 있을 경우에는 단부를 역청재

    등으로 방부 처리한다.

⑦ 포장 단부의 역청처리는 3회 완성을 표준으로 한다. 또, 실제로 사용하는 역청재의 살포량

    은 시험시공을 하여 결정한다.

(2) <그림 7.2> (a)~(c)는 단부처리 시공예이다.

(a) 성토부

(b) 절토부

(c) 중앙분리대

 

<그림 7.2.1> 단부처리 시공예(단위 : ㎜)

 

 

7.3 중앙분리대5)

 

7.3.1 중앙분리대 기초부

(1) 기초콘크리트(fck=270㎏f/㎠, T=300㎜) 적용

(2) 중앙분리대 기초부 설계단면

◦직선부

5) 중앙분리대 기초부 설계기준 변경(설계처-3031, 2006.11.23)

◦곡선부 (고정편경사 S=6.0% 적용)

<그림 7.4.1> 중앙분리대 기초부

- 적용구간 : 곡선구간 전체

(편경사 변화구간시점+최대편경사구간+편경사 변화구간 종점)

 

7.3.2 중앙분리대 개구부 포장단면6)

 

(1) 중앙분리대 개구부는 아래와 같은 형식으로 적용한다.

구분 형 식 1 형 식 2

기능

교통 우회용

(반대행선 이동 및 U턴용)

긴급 우회용

(U 턴 전용)

설치

6) 긴급용 개구부 설치방안 검토(설계설10202-129, 2004.5.6)

- 포장단면

① 중분대기초콘크리트 T=300㎜(fck=45㎏f/㎠)

② 린콘크리트 T=150㎜

③ 동상방지층

 

7.4 터널 입출구 개구부 포장7)

 

(1) 터널의 설치로 선형이 분리되는 경우 아래와 같은 단면을 적용한다.

터널

터널

중분대 개구부

(81.3~121.3m)

분리구간 합류부

- 포장단면

① 중분대기초콘크리트 T=300㎜(fck=45㎏f/㎠)

② 린콘크리트 T=150㎜

③ 동상방지층

 

(2) 터널과 터널․장대교량의 연속설치로 선형이 완전 분리된 경우 아래와 같은 단면을 적용한다.

80.0

R1=VAR

터널

20(30)

터널

10.0

추월차선

20(10.0 30) 29.6

추월차선

- 포장단면

① 아스콘 표층 T=75㎜

② 보조기층

③ 동상방지층

7) 긴급용 개구부 설치방안 검토(설계설10202-129, 2004.5.6)

 

7.5 긴급 및 제설 작업용 간이 진출 ․ 입 시설 포장8)

(1) 긴급 및 제설 작업용 간이 진출입 시설은 아래 형식으로 적용한다.

500 750 3.250

5.000

1.000 500

< 횡단구성 >

보조기층 : T = 20cm

동상방지층: T = VAR

표 층 : T = 5cm

기 층 : T = 10cm 노 상

노 체

- 포장단면

① 표층 T=50㎜

② 기층 T=100㎜

③ 보조기층 T=200㎜

④ 동상방지층

(Case 1) 하부도로가 있는 경우

가드레일 설치 본선차도

길어깨

10.0m 5.05.0m m

<개구부 형상>

5.0m

R=15m

(Case 2) 하부도로가 없는 경우

<개구부 형상>

5.0m

R=15m

가드레일 설치 본선차도

길어깨

5.0m 10.0m 5.0m

5.0m

R=15m

가드레일 설치 본선차도

길어깨

5.0m 10.0m 5.0m

8) 긴급용 개구부 설치방안 검토(설계설10202-129, 2004.5.6)

 

7.6 콘크리트 슬래브의 보강

 

7.6.1 일반사항

(1) 콘크리트슬래브는 가로 ․ 세로방향 줄눈에 의해서 구분되고 다른 구조물과 접속되기 때문에 그

    구조적 강도는 슬래브의 위치에 따라서 서로 다르다.

(2) 콘크리트슬래브의 경우 연단부와 우각부는 일반적으로 중앙부보다 약하고, 다른 구조물과

    접속되는 위치 즉 교량과 접속부, 도로 횡단구조물 상에서 또는 절․성 경계부에서는 부

    등침하 등이 예상되어 포장슬래브 지지력 손실을 가져온다.

(3) 이와 같은 포장슬래브의 취약부위들에 대하여 구조설계에서는 콘크리트슬래브 자체를 보강하

    거나 소요지지력을 확보할 수 있도록 포장슬래브 하부를 적절히 보강하는 방안을 고려해야 한다.

 

7.6.2 포장슬래브를 교대에 접속하는 경우9)

(1) 일반 콘크리트슬래브와 접속슬래브 사이에는 완충슬래브를 설치한다.

(2) 완충슬래브와 포장 콘크리트슬래브와는 팽창줄눈을 설치하고 또 완층슬래브와 접속슬래브와는

    수축줄눈으로 한다.

(3) 완충슬래브의 길이는 6m를 표준으로 하며, 뒷채움한 범위밖까지 충분히 포함할 수 있어야 한다.

(4) 완층슬래브의 길이는 <그림 3.30>(a)와 같이 통상의 수축줄눈 간격과 같이 하고, 접속 슬래

    브 및 포장슬래브에 접한 끝부분의 두께는 접속슬래브와 같은 두께로 한다.

(5) 접속슬래브의 길이는 교대 뒷채움선 끝단에서 1.0m를 더한 값까지로 하고 최소6.0m, 최대

    10.0m를 적용한다.

(6) 교대가 도로중심선에 대하여 사각인 경우 접속슬래브의 길이는 6~10m 결정하며 교량 사각별

    접속슬래브 평면은 <그림 3.30>과 같다.

 

구 분 평 면 도

1) θ=90 °

2) 45 °≤θ < 90 °일 경우

접속슬래브(VAR) +

완충슬래브(6.0)

(a) 접속 슬래브 평면도

9) 시멘트 콘크리트 포장 교량 접속부 설계기준 검토(설계일 16210-350, 1995.12.29)

θ 45° 50° 55° 60° 65°

a 21.675 19.796 18.175 16.741 15.444

θ 70° 75° 80° 85° 90°

a 14.249 13.128 12.059 11.021 10.000

(b) 평면치수표

 

<그림 7.6.1> 접속 슬래브 평면

 

(7) 접속슬래브와 완충슬래브 사이의 가로수축줄눈(<그림 7.6.2>)과 완충슬래브와 포장슬래브 사

    이의 팽창줄눈 (<그림 7.6.3>)에서 φ32㎜, 길이 500㎜의 다우웰바를 300~450㎜간격으로

    설치한다.

 

<그림 7.6.2> 교량 접속부용 수축 줄눈

 

<그림 7.6.3> 교량 접속부용 팽창 줄눈

 

(8) 미끄럼방지를 위한 고정철근은 ø25㎜, 길이 600㎜의 것을 400㎜간격으로 설치한다.

(9) 고정철근의 두부에는 마스틱형 역청질 진충재를 넣은 ø60㎜ 철재파이프를 끼우고, ø16㎜의

    나선철근(spiral)으로 고정철근 주위를 보강한다.

 

7.6.3 암거 보강부

(1) 암거가 포장층두께(동상방지층 포함)안에 포함되어 있을 때 암거 보강슬래브를 설치한다.

(2) 설치길이는 암거의 양선단에서 6m씩 설치한다.

(3) 동상방지층과 린콘크리트 사이가 150㎜ 미만인 경우는 레벨링 콘크리트를 포설한다.

(4) 철근으로 보강한 콘크리트 슬래브 단부의 줄눈은 수축줄눈으로 하고, 그 예각부는 그림 7.6.4

    와 같이 와이어메쉬로 보강을 해준다.

    (단, 8차로 이상의 경우는 70°로 하고 보강을 한다.)

 

가로줄눈

세로줄눈

약 2,000

D6 (2중)

약 2,000

 

<그림 7.6.4> 와이어메쉬 보강(단위 : ㎜)

 

<그림 7.6.5> 양방향 4차로의 암거보강 설치도

 

7.7 교량접속슬래브 설치구간 포장균열 억제방안10)

(1) 노면노출 ‧ 라멘교 및 암거에서 교대와 접속부 사이의 줄눈부에서 포장균열을 억제하기 위하여

    줄눈용 스티로폴의 두께를 20mm에서 5mm로 축소조정하며 상단을 지오그리드로 보강한다.

    (지오그리드 시공폭 : 죠인트를 경계로 하여 양쪽을 30cm)

 

아스팔트혼합물 1층

아스팔트혼합물 2층

스티로폴(t=5mm)

다우웰바

교 대

접속슬래브

지오그리드

 

<그림 7.7.1> 줄눈폭 5mm, 지오그리드 보강

10) 교량 접속 슬래브 설치구간 포장균열 억제를 위한 적용방안 검토(설계도 13202-637, 2001.12.7)

 

(2) 접속슬래브 위에 보조기층 재료가 포설되는 경우 및 신축이음장치가 설치되는 일반교량의 경

    우에는 줄눈용 스티로폴의 두께를 20mm에서 5mm로 축소조정하며 지오그리드 보강은 불필요 하다.

 

보조기층

스치로폴(t=5mm)

다우웰바

교 대

접속슬래브

 

<그림 7.7.2> 줄눈폭 5mm, 지오그리드 보강 불필요

 

7.8 절성 경계부 포장11)

(1) 절 ‧ 성경계부는 자연상태의 지반과 인공다짐으로 조성된 지반 사이의 지지력 차이로 인해 부

    등침하가 발생한다.

(2) 이로 인한 시멘트 콘크리트포장 슬래브의 파손방지를 위하여 절 ‧ 성경계부에는 보강슬래브를

    설치해야하며 설계기준은 다음과 같이 적용한다.

 

<그림 7.8.1> 보강슬래브 설계검토 단면 개요

 

11) 절성경계 보강슬래브 설계기준 개선방안 통보(설심이 13201-30049, 2001.3.30)

 

아스팔트혼합물 1층

아스팔트혼합물 2층

 

① 설계개념은 다음과 같다.

 

가. 경계부에서 천이구간 역할(연성)을 한다.

나. 지반특성 고려한다.

 

② 보강범위는 20m (절토부 5m, 성토부 15m)이다.

③ 보강슬래브 폭원은 포장 포설 위치와의 시공오차 등을 감안하여 포장슬래브 측대와 같

    이 포장계획 폭원에 좌․우측 각 500㎜를 추가한 폭원으로 설정한다.

 

구 분 n (차로) B (m) W (m)

양방향 4차로 2 7.2 9.2

양방향 6차로 3 10.8 12.8

양방향 8차로 4 14.4 16.4

 

④ 보강슬래브 설치길이는 아래와 같이 결정한다.

 

TYPE-1

(θ≥65°)

Q

TYPE-2

(θ＜65°) U

U

b

Q b

 

⑤ 보강위치는 포장슬래브 하부 (동상방지층)이다.

⑥ 보강두께는 250㎜를 적용한다.

⑦ 구조계는 켄틸레버(상면 인장)이다.

⑧ 한계성토고는 8m 이상을 적용한다.(기울기 1 : 2 이상)

 

 

제 8 장 확장설계시 기존도로의 포장 보수․보강방안

 

8.1 일반사항

(1) 도로포장은 지반의 특성, 지세, 강우, 기온의 변화, 강우량 등의 환경적 요인과 교통량, 중차량

    구성비 등 교통 특성에 따라 매우 다양한 파손이 발생되며 이에 따라 다양한 문제를 유발시킨다.

(2) 도로 이용자에게 쾌적하고 안전한 도로를 지속적으로 제공하기 위해서는 도로포장의 유지관리

    가 중요시된다.

(3) 도로포장의 유지관리가 효율적으로 이루어지기 위해서는 파손원인을 파악하고, 파손원인에 따

    라 적절한 보수를 적절한 시기에 수행하여 포장의 상태를 양호하게 유지해야 한다.

 

 

8.2 포장관리 손상별 공법 분류

 

8.2.1 아스팔트 포장

 

[표 8.2.1] 아스팔트 포장 손상별 공법 분류

손상종류

공법종류

균 열

시공이음

손상

블리딩

노면변형

포트홀

종방향 횡방향 반사 블럭 피로

소성

변형

쇼빙 밀림

씰링

에멀젼 ⊙ ⊙ ⊙ ○ × ⊙ × × × × ×

러 버 ⊙ ⊙ ⊙ ○ × ⊙ × × × × ×

폴리머 ⊙ ⊙ ⊙ ○ × ⊙ × × × × ×

포그씰 × × × ○ ○ × × × × × ×

패 칭 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ × ⊙ ⊙ ⊙

슬러리씰

매크로씰 × × × ○ ○ × ○ × × × ×

파이브로맥 × × × ○ ○ × ○ × × × ×

칩씰 × × × ○ ○ × ⊙ × × × ×

박층 덧씌우기 × × × ○ ○ × ○ ○ × × ×

노면절삭 × × × × × × × ○ ○ ○ ×

표층

덧씌우기

일반 × × ○ ○ ○ × ○ ○ × × ○

SMA × × ○ ⊙ ⊙ × ○ ⊙ × × ○

PMA × × ○ ⊙ ⊙ × ○ ⊙ × × ○

CRM × × ○ ⊙ ⊙ × ○ ⊙ × × ○

배수성 × × ○ ⊙ ⊙ × ○ ⊙ × × ○

재활용 × × ○ ○ ○ × ○ ○ × × ○

⊙ : 적합 ○ : 선택적 적용 × : 부적합

 

(1) 패칭

① 공법개요 : 아스팔트 포장의 포트홀, 단차, 부분적인 균열과 침하등과 같은 손상이 발견되었

    을 때 포장재료로 채우는 응급적인 수선유지공법

② 공법의 적용

가. 전두께(Full Depth)는 국부적인 거북등 균열, 포트홀 보수에 적용한다.

나. 부분두께(Partical Depth)는 아래층과의 접착력 부족으로 인한 미끄럼 균열이나 밀림 및

    코루게이션에 주로 적용한다.

③ 사용재료는 가열아스팔트혼합물, 상온아스팔트혼합물을 적용한다.

④ 기대수명 : 1~2년

 

<사진 8.2.1> 패칭공법

 

(2) 균열씰링

① 공법개요 : 아스팔트 포장의 반사균열 등 선상 단순균열 및 시공이음부의 균열부에 우수 및

    이물질의 침투방지를 위하여 시행한다.

② 사용재료는 스트레이트 및 유화아스팔트, 고무 개질아스팔트 또는 실런트르 적용한다.

③ 기대수명: 3~5년

 

<사진 8.2.2> 균열씰링 공법

 

(3) 표면처리 (칩실)

① 공법개요 : 아스팔트 포장의 표면에 부분적인 균열, 변형, 마모와 같은 손상이 발생한 경우

    포장표면에 역청재를 살포후 모래와 부순돌(碎石)을 부착시키는 공법이다.

    

② 공법의 적용

가. 노면마모가 심한 구간에 적용한다.

나. 초기 거북등균열에 적용한다.

다. 노면의 마찰저항을 향상시키기 위한 구간에 적용한다.

라. 균열 등으로 우수의 침투가 예상되는 구간에 적용한다.

③ 사용재료 중 역청재는 유화/커트백 아스팔트, 골재는 쇄석골재(2.5~13㎜)를 사용한다.

④ 기대수명: 3~8년

 

<사진 8.2.3> 표면처리 (침실) 공법

 

(4) 표면처리 (포그실)

① 공법개요 : 아스팔트의 산화 및 노화로 인한 포장파손을 사전에 예방하고 미세균열이 발생

    한 구간의 균열진전 방지를 위하여 실시, 완속경화형 유화 아스팔트를 얇게 살포하여 미세

    균열이나 표면의 공극을 채우는 공법이다.

② 공법의 적용

가. 교통량이 적은 균열발생 구간에 적용한다.

나. 교통량이 적은 라벨링 구간에 적용한다.

다. 노면의 공극이 두드러진 구간에 적용한다.

③ 사용재료는 유화아스팔트를 물로 희석시켜 사용한다.

④ 기대수명:1~4년

 

<사진 8.2.4> 표면처리(포그실)

 

(5) 표면처리(슬러리실)

① 공법개요 : 상온에서 유화아스팔트, 잔골재, 석분과 물을 혼합한 슬러리(유동체)를 특수트럭

    에 상차되어 있는 연속혼합기에서 혼합하여 스프레더 박스(spreader box)에 공급하고 이

    슬러리를 6~12㎜정도로 포장면에 얇게 포설하는 공법이다.

② 공법의 적용

 

가. 전면적인 균열발생 구간에 적용한다.

나. 방수처리를 요하는 구간에 적용한다.

다. 표층 혼합물의 산화 및 노화가 심하거나 심화가 예상되는 구간에 적용한다.

라. 미끄럼 방지 구간에 적용한다.

마. 교면포장 구간에 적용한다.

바. 신속한 교통개방이 요구되는 구간에 적용한다.

 

③ 사용재료는 유화아스팔트, 잔골재, 석분, 물 등을 사용한다.

④ 기대수명: 3~8년

 

<사진 8.2.5> 표면처리(슬러리실)

 

(6) 절삭

① 공법개요 : 아스팔트 포장 표면에 연속적 또는 단속적으로 발생한 요철변형으로 평탄성 불

    량 및 안전운행에 지장이 있는 구간에 기계로 절삭하여 노면의 평탄성과 미끄럼저항성을 회

    복시키는 공법이다.

② 공법의 적용 : 소성변형, 융기, 손상된 표면물질, 전단변형 혹은 박리현상을 보이는 전체층

    을 제거하는데 적용한다.

③ 기대수명: 1~4년

 

<사진 8.2.6> 절삭공법

 

(7) 그루빙

① 공법개요 : 도로 포장면에 입체적인 홈을 형성하여, 타이어 패턴과 같은 효과를 내는 미끄

    럼 방지 도로 안전기술로 수막현상 방지 및 배수성 향상에 따른 미끄럼 방지, 결빙억제 및

    주행안전성 향상, 소음감소 대책 등을 위하여 적용한다.

② 사용재료는 그루빙 장비를 이용하여 시공한다.

③ 기대수명: 5~10년

 

<그림 8.2.7> 그루빙 공법

 

(8) 덧씌우기

① 공법개요 : 기존 포장의 구조 능력을 보충하는 것 외에 노면의 마모, 노화 및 평탄성 개선,

    균열을 통해 빗물이 침투하는 것을 방지하는 목적으로 높이의 상승과 공사비 등을 고려하여

    50㎜ 두께를 시공

② 사용재료는 일반 아스팔트 혼합물, 개질 아스팔트 혼합물을 사용한다.

③ 기대수명: 5~8년

 

<사진 8.2.8> 덧씌우기 공법

 

(9) 절삭 덧씌우기

① 공법개요 : 포장의 파손이 진행되어 표면처리와 같은 유지공법으로서는 노면을 유지할 수

    없다고 판단될 경우, 인접지, 보도, 배수시설 등의 높이 문제로 덧씌우기가 적합하지 않다고

    판단될 때에 사용

② 공법의 적용

가. 소성변형의 지속 변형이 예상되는 구간에 적용한다.

나. 덧씌우기로 배수가 곤란한 지역에 적용한다.

다. 덧씌우기로 도로의 통과높이부족 및 건축한계에 저촉될 때 적용한다.

라. 교면 및 터널내 포장 보수에 적용한다.

③ 기대수명: 5~8년

 

<사진 8.2.9> 절삭덧씌우기 공법

 

8.2.2 시멘트 콘크리트

 

[표 8.2.2] 콘크리트 포장 손상별 공법 분류

 

구 분

줄눈재

손상

종방향

균열

횡방향

균열

우각부

균열

내구성

균열

스폴링 ASR

스케일

링

펀치아

웃

단차발

생

미끄럼

불량

마모

줄눈재보수 ⊙ × × × × × × × × × × ×

균열씰링 × ○ ○ × × ○ × × × × × ×

부분단면보수 × ○ ○ × × ⊙ × ○ ⊙ × ○ ○

전단면보수 × ○ ○ ⊙ × × × × ○ × × ○

그라인딩/그루빙 × × × × × × × ⊙ × ⊙ ⊙ ⊙

다웰바 재설치 × × ⊙ × × × × × × × × ×

스티칭 × ⊙ ⊙ × × × × × × × × ×

슬래브재킹 × × ○ × × × × × × ⊙ × ×

HMA

O/L

무처리 × × × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

Crack & Seat × × × × ⊙ ○ ○ ○ ○ × ○ ○

Rub & Seat × × × × ⊙ ○ ⊙ ○ ○ × ○ ○

BCO × × × × ○ ○ ○ ○ ○ × ○ ○

UBCO × × × × ⊙ ○ ⊙ ○ ○ × ○ ○

⊙ : 적합 ○ : 선택적 적용 × : 부적합

 

 

(1) 줄눈재 보수

 

① 공법개요 : 줄눈에 채운 주입줄눈재가 탈락, 노화, 균열, 박리(剝離) 등을 일으켰거나 콘크리

    트 슬래브에 균열이 발생한 경우 줄눈이나 균열로 빗물이 침투하는 것을 방지할 목적으로

    씰링재를 주입한다.

② 공법의 적용

 

가. 가로방향(수축, 팽창, 시공)줄눈부의 줄눈재 파손시 적용한다.

나. 세로방향(중앙차선, 본선, 길어깨)줄눈부의 줄눈재 파손시 적용한다.

 

③ 사용재료는 실리콘, 변성실리콘, 폴리설파이드를 사용한다.

④ 기대수명: 4~7년

 

<사진 8.2.10> 줄눈재 보수공법

 

(2) 균열씰링

① 공법개요 : 가로균열, 세로균열 등 균열의 발생으로 우수나 이물질의 침투가 우려되는 부분

    에 대하여 균열씰링 실시

② 사용재료는 에폭시계, 폴리에스테르계, 고무아스팔트계, 혼화제가 포함된 시멘트계를 사용한다.

③ 기대수명: 4~7년

 

<사진 8.2.11> 균열씰링 공법

 

(3) 부분단면보수(현장타설 콘크리트)

① 공법개요 : 파손상태가 슬래브 저부에 미치지 않고 포장 슬래브 표면에서만 발생하는 경우

    로 이러한 파손상태의 보수는 포장 슬래브의 상부만을 보수

② 공법의 적용

 

가. 줄눈부 파손

(가) 파손정도가 경미한 스폴링

(나) 파손정도가 경미한 우각부 균열

 

나. 포장파손

(가) 굵은 골재 탈리

(나) 균열이 슬래브 전깊이로 발전하지 않은 경우

 

③ 사용재료는 보수후 교통개방 시기에 따라 초조강, 조강, 일반 시멘트콘크리트를 사용하며 긴

    급 보수시는 아스팔트 콘크리트를 사용한다.

④ 기대수명: 5~10년

 

<사진 8.2.12> 부분단면보수(현장타설 콘크리트) 공법

 

(4) 전단면보수

① 공법개요 : 포장 슬래브 전단면 보수는 블로우업과 같이 줄눈부 파손이 심한 경우나 다수의

    균열이 복합적으로 발생한 경우 또는 노면결함이 심한경우에 적용하는 보수공법으로 포장

    전 슬래브 깊이까지 제거하고 보수실시를 한다.

② 공법의 적용

 

가. 파손정도가 심한 스폴링, D균열, 블로우업

나. 파손정도가 경미한 우각부 균열

다. 단면보수부의 재파손

 

③ 사용재료는 보수 후 교통개방 시기에 따라 초조강, 조강, 일반 시멘트콘크리트를 사용

④ 기대수명: 10~15년

 

<사진 8.2.13> 전단면보수 공법

 

(5) 표면처리공법(다이아몬드 그라인딩)

① 공법개요 : 콘크리트 슬래브에 굵은골재 탈리, 스케일링, 마모, 미세균열, 경미한 단차 등이

    발생한 경우 콘크리트 슬래브 표면을 그라인딩함으로써, 미끄럼 저항성, 평탄성 등을 회복

    하는 공법

② 공법의 적용

 

가. 포장 파손

(가) 노면 마모에 적용한다.

(나) 재료분리 및 스케일링에 적용한다.

(다) 평탄성이 고르지 않은 노면에 적용한다.

 

나. 포장 침하 : 줄눈 및 균열부의 경미한 단차에 적용한다.

 

③ 사용재료는 그라인딩 장비를 사용하여 시공한다.

④ 기대수명: 8~12년

 

<사진 8.2.14> 표면처리공법 (다이아몬드 그라인딩)

 

(6) 그루빙

① 공법개요 : 콘크리트 슬래브의 마모로 인하여 미끄럼 저항이 저하된 구간 및 선형불량으로

    인한 배수문제 등이 있는 구간에 시공하여 미끄럼 저항성을 높이고 배수기능을 증진한다.

② 공법의 적용

 

가. 노면 마모 지점에 적용한다.

나. 미끄럼으로 인한 사고 다발지점에 적용한다.

다. 자동차 전용도로에서 속도를 감속 시킬 필요 개소(영업소, 계측장소등)에 적용한다.

 

③ 사용재료는 그루빙 장비를 이용하여 시공한다.

④ 기대수명: 8~12년

 

<사진 8.2.15> 그루빙 공법

 

(7) 아스팔트 덧씌우기

① 공법개요 : 아스팔트 콘크리트 덧씌우기는 기 시공 실적이 많으나 반사균열 등의 문제로 인

    하여 조기에 파손되는 사례가 빈번하므로 이에 대해 충분히 고려하여 시공하여야 한다.

② 공법의 적용

가. 광범위한 재료분리 및 스케일링에 적용한다.

나. 광범위한 노면마모에 적용한다.

다. 포장 노후화로 인한 전반적인 승차감 불량 구간에 적용한다.

③ 사용재료는 개질 아스팔트 혼합물을 사용한다.

④ 기대수명: 5~8년

(8) 접착식 콘크리트 덧씌우기 (BCO, Bonded Concrete Overlay)

① 공법개요 : 손상된 콘크리트를 밀링 등으로 표면을 절삭하고 기존 포장표면에 시멘트

    그라우트 등의 접착제를 살포한 후 50~100㎜ 정도의 얇은 콘크리트로 덧씌우기 하

    여 기존 콘크리트 슬래브와 일체가 되도록 하는 공법이다.

 

② 공법의 적용

 

가. 광범위한 재료분리 및 스케일링에 적용한다.

나. 광범위한 노면마모에 적용한다.

 

③ 사용재료는 무근 및 연속철근 콘크리트 포장 재료와 동일한 재료에 섬유, 강섬유 등으로 재

    료강성을 보강 또는 초조강, 조강, 폴리머시멘트 등 양생기간을 조정하는 재료를 사용한다.

④ 기대수명: 12~25년

 

PCC Overlay

Existing PCC Pavement

Subbase

Bonded Interface

 

<그림 8.2.1> 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법

 

(9) 비접착 콘크리트 덧씌우기(UBCO, Unbonded Concrete Overlay)

① 공법개요 : 기존 포장층과 덧씌우기층이 완전히 분리되어 개별적으로 거동시키기 위하여 기

    존 포장면 위에 두께 50㎜이내의 아스팔트 콘크리트층을 분리층으로 시공한 뒤 시멘트 콘

    크리트를 200~300㎜ 두께로 덧씌우기 하는 방법이다.

 

② 공법의 적용

가. 기존 포장층의 상태가 매우 열악한 경우에 적용한다.

나. 기존 포장층에 구조적 결함이 있을 경우에 적용한다.

다. 과도한 축하중이 예상되는 경우에 적용한다.

③ 기대수명: 20~30년

PCC Overlay

Existing PCC Pavement

Subbase

Interlayer

 

<그림 8.2.2> 비접착식 콘크리트 덧씌우기 공법

 

(10) 언더씰링

① 공법개요 : 언더씰링은 서브씰링, 고압 그라우팅, 슬래브 안정화로 불리우며 펌핑이나 단차

    가 발생한 부위에 유동 물질을 압력으로 투입하는 공법이다.

② 공법의 적용

가. 균열발생이 없는 경우 침하경사도 1/250 미만인 경미한 단차에 적용한다.

나. 균열발생이 있는 경우 침하경사도 1/250 미만에 적용한다.

다. 펌핑이 있는 곳에 적용한다.

③ 사용재료는 시멘트를 주재료로 사용

④ 기대수명: 10~15년

 

<사진 8.2.16> 언더씰링 공법

 

(11) 슬래브 재킹

① 공법개요 : 절성토부와 암거 및 교량 뒷채움부의 침하 부위 보수에 주로 사용하는 방법으로

    써 슬래브 또는 보조기층 하부에 시멘트 주입을 고압으로 펌핑하여 주입압에 의해 침하된

    슬래브를 소정의 높이까지 들어 올리는 방법이다.

 

② 공법의 적용

가. 침하경사도가 1/250 이상인 균열발생이 없는 포장침하부에 적용한다.

나. 구조물 뒷채움부에 적용한다.

 

③ 사용재료는 시멘트 주입공법과 동일하나 자체 실정에 맞게 조정 배합하여 사용할 수 있음.

④ 기대수명: 10~15년

 

(12) 하중전달장치 재설치(다웰바 설치)

① 공법개요 : 기존 하중전달장치의 시공불량 및 노후로 인하여 추가적인 파손이 발생할 우려

    가 있는 경우 하중전달장치를 재보수하여 하중전달률 증진 및 단차발생 방지를 한다.

② 공법의 적용

 

가. 다우웰 바 작동 불량으로 인한 파손에 적용한다.

나. 단차발생에 부분 적용한다.

다. 펌핑발생에 부분 적용한다.

라. 균열발생에 부분 적용한다.

 

③ 기대수명: 10~15년

 

<사진 8.2.17> 하중전달장치 재설치(다우웰 바 설치)공법

 

(13) 스티칭

① 공법개요 :　스티칭은 비활동성 균열부에 대하여 움직임을 최소화하고 하중전달률을 향상시

    키기 위해 적용한다. 약 35o 정도의 각도로 균열부를 관통하도록 천공하고 철근의 삽입후

    그라우팅 처리한다.

② 공법의 적용

 

가. 스티칭은 전단면보수를 대신하여 비활동성 균열부에 적용한다.

나. 차륜부에 발생한 종방향 균열에 대해서는 적용이 불가하다.

다. 재료관련 손상이나 우각부 균열 발생부 적용이 불가하다.

 

③ 기대수명: 10~15년

 

<그림 8.2.3> 스티칭 공법

 

 

8.3 재생포장

 

8.3.1 개 요

 

폐아스팔트와 폐콘크리트를 활용한 재생포장공법에 대하여 공법상 개요는 다음과 같다.

 

8.3.2 재생 아스팔트포장의 분류

(1) 표면 재생 공법(surface recycling)

① 기존 아스팔트 포장의 표면을 현장에서 깎아 내거나 분쇄(milled) 또는 가열(heated)

    하여 재활용하는 방법이다.

② 가열하는 방식의 경우에는 포장체를 긁어 일으켜(scarifies) 재혼합한 후 포설하여 다짐을

    하는 방법이다.

③ 이 과정에서 필요로 하는 혼합물을 만들기 위하여 새로운 아스팔트나 새로운 골재등을 첨가

    할 수도 있다.

④ 이렇게 하여 생산된 최종 혼합물은 아스팔트 포장의 표층이나 아스팔트 덧씌우기에 사용된다.

⑤ 표면재활용은 250㎜ 두께 전, 후의 포장구조물의 결함을 바로잡는데 사용되는데, 이들 중

    몇몇 방법들은 결함이 있는 표면재료를 제거한 후 이들을 다른 장소에 재사용하거나 재활용

    하기도 한다.

 

1차 예열기

2차 예열기

히터/노면파쇄기

페이버

롤러

 

<사진 8.3.1> 현장가열재생공법 : 표면 재생공법

 

⑥ 포설된지 1년에서 13년이 경과한 여러 아스팔트도로에서 직경 150㎜의 코어를 채취하여

    이들을 6㎜ 두께로 잘라서 각 조각마다의 아스팔트 특성을 조사한 결과 다음과 같은 결론

    을 얻었다.

 

가. 노화의 정도를 나타내는 아스팔트의 점도는 맨 윗 부분의 경우는 두 번째 부분과 비교하

    였을 때 약 50%가 증가하였다.

나. 점도의 변화가 가장 크게 일어나는 부분은 표면 바로 아랫부분이었다.

다. 포장 표면에서 180㎜ 까지가 나머지 부분보다 훨씬 더 많이 재령의 영향을 받았다.

라. 430㎜이하 부분의 아스팔트는 재령의 영향을 받지 않았다.

 

⑦ 표면 재생방법은 재령(aged)이나 아스팔트의 산화와 관련된 표면결함의 처리에 가장 적합

    하다고 할 수 있다.

⑧ 포장의 표면 부분을 제거하거나 회복시킴으로서 거의 원래의 결합재의 특성을 복원시킬 수

    있다는 것이다.

⑨ 이 작업을 수행하는데는 heater-planers, heater-scarifies, hot-millers 등의 기계가 사

    용된다.

 

(2) 플랜트 재생공법(central plant recycling)

① 플랜트 재생방법은 아스팔트 포장재료를 제거하여 이 폐기재료들을 고정된 플랜트로 운반하

    여 회수된 재료들을 가열 혼합하는 과정에서 새로운 재료들을 첨가하는 방법이다.

② 재생된 혼합물은 기존의 포설장비를 이용하여 다시 포설된다.

③ 기층과 보조기층을 아스팔트 포장재료들이 제거된 후에 다시 건설할 수도 있기 때문에 기존

    포장의 근본적인 결함도 해결할 수 있다.

 

<사진 8.3.2> 재생혼합을 위한 배치플랜트와 드럼플랜트

 

(3) 현장 재생공법(in-place surface and base recycling)

① 이 방법은 노후된 도로를 노면에서 250㎜ 이상의 두께로 분쇄하여 재생한 후 다시 포설하

    여 다짐을 하는 방법이다.

 

밀링머신

크러셔

믹서-페이버

 

<그림 8.3.3> 현장 상온 재활용 공법

 

8.3.3 폐콘크리트 재생 방법 및 용도

(1) 건설폐재 처리

① 정의 : 건설폐기물중 폐토사, 폐 콘크리트(폐벽돌, 폐기와 포함), 폐 아스팔트 콘크리트, 폐

    석재 등을 말한다.

② 재활용기준

    가. 관련법령 : 폐기물관리법 시행규칙 제6조 1항 별표4(ʹ99.8.9 개정)

 

나. 내 용 : 건설폐재류를 재활용하고자 하는 경우에는 「자원의 절약과 재활용 촉진」에

    관한 법률 제12조의 규정에 의한 재활용 목적에 적합하게 처리하여야 한다. 다만, 건설폐

    재류를 성토재 ‧ 보조기층재 ‧ 도로기층재 또는 복토재로 재활용하고자 하는 경우에는 그 최대

    직경이 100㎜ 이하이고, 이물질 함유량이 부피기준으로 1% 이하가 되도록 하여야 한다.

 

 

③ 건설폐제 처리 방법1)

가. 무근Con'c, 철근 Con'c, 아스팔트포장깨기 등 1차 파쇄한다.

나. 이동식 크라셔로 φ100㎜ 이하로 2차 파쇄한다.

 

(2) 건설폐재 활용2)

① 품질기준상 대체 사용이 가능한 잡석을 주 자재로 사용하는 L형 측구 뒷채움재, 기초잡석

    등으로 활용한다.

② SB-1또는 SB-2를 주자재로하는 보조기층재, 암거 뒷채움재등으로는 현재 도로연구소에서

    실용화 연구중에 있으므로 시방 및 품질기준의 재정립, 공용성 평가등이 완료된 후 재활용

    을 추진한다.

 

 

8.4 콘크리트포장의 린콘크리트 유용3)

 

8.4.1 개 요

 

확장공사 구간의 기존 콘크리트 포장에 아스콘 포장 접속시 아스콘 포장 하부의 린콘크리트를

유용하여 경제성 및 시공성 향상

 

8.4.2 포장방법

 

콘크리트 포장에 아스콘 포장으로 접속시 가열아스팔트 안정처리 기층과 유용된 린콘크리트의

조합으로 포장 단차 발생 최소화 및 노면수 침투 방지로 포장 내구성 증대

0 . 5 m

확 기 존 포 장 장 포 장

( 콘 크 리 트 ) ( 아 스 콘 )

동 상 방 지 층 보 조 기 층

1) 건설폐재류 처리방안검토(설계환 13304-511, 2000.12.22)

2) 고속도로 확장공사구간 폐콘크리트 활용방안 검토(건설기 10105-102, 2002.7.25)

3) 콘크리트포장과 아스콘포장 접속시 콘크피트포장의 린콘크리트 유용(건설관리처-3979, 2009.8.26)

 

 

제 9 장 기타포장

 

9.1 교통우회용 가도포장1)

(1) 공사기간에 일정구간을 한시적으로 공용한다.

(2) 공용이후 기존 포장구조가 기능을 상실하거나 철거한다.

(3) 교통조건은 접속부 전후 조건과 동일하다.

 

※ 간이포장 : 포장재료, 교통, 노상조건 등 포장의 기능적, 구조적 공용성 개념에 의하지 않고

    간이한 구조로서 보통 표층, 기층 및 보조기층으로 구성한 포장(도로포장-설계 ‧ 시공지침, 건

    교부, ʹ91)

 

(4) 설계기준

① 교통량은 가도 공용중 본선교통량을 사용한다.

② 설계법은 현행과 같이 AASHTO 포장구조 설계를 적용한다.

③ 최종 서비스지수(Pt)를 2.0으로 하여 적용한다.

④ 동상으로 인한 포장층의 파괴가능성이 적으므로, 동상방지층을 설치하지 않는다.

 

[표 9.1.1] 설계적용 예

 

구 분 (Pt = 2.0) 비 고

교통량(18kips ESAL)

가도 공용중

본선 교통량

설계 SN SN1 = 3.2

SN2 = 4.5

(설계 가정조건)

W8.2 = 10,000 × 103

지역계수 = 2.0

노상지지력계수(SSV) = 5

보조기층(SSV) = 7.8

a : 상대강도계수

* 20년 해석기간에 대한 AASHTO

아스팔트포장구조 설계도 이용

※ ( ) : SN치

에 의한 계

산값

표층

a1=0.145

50㎜

기층

a2=0.11

250㎜

(225)

보조기층

a3=0.051

200㎜

(200)

1) 교통우회용 가도포장 설계기준 검토(설심일 15212-1789, 1998.12.15)

 

 

9.2 부체도로 포장

9.2.1 일반사항

(1) 평면교차로가 자주 발생하게 되거나 농로 등 기존 부락을 연결하는 도로의 두절을 방지하고

    주도로의 접근관리(access control)를 위해 부체도로를 설치한다.

(2) 기존 도로측면의 농지 진입을 위해 부체도로를 설치하고 통행을 제한하기도 한다.

(3) 부체도로 개설시 가급적 기존 도로의 폐도를 이용하도록 한다.

(4) 콘크리트 포장의 줄눈(컷팅후 실런트 주입 : 컷팅+백업재+충진재)간격은 5m로 한다.2)

(5) 부체도로포장형식은 기존도로 포장형식, 접속도로의 현장여건(시공성), 주민의견등을 고려하여

    결정한다.

(6) 본선계획고보다 높게 위치한 부체도로의 경우 가급적 콘크리트 포장이나, 아스팔트 포장을 적

    용한다.

 

9.2.2 부체도로 폭원

(1) 콘크리트 포장(아스팔트포장)

① 총폭원(B=6.0m)

 

가. 주이용 농기계 : 대형트럭(6ton 이상), 콤바인(대형)

나. 적용기준

 

(가) 마을진입로, 농로로 기존도로가 포장되어 있는 도로(B=4.0m이상)

(나) 통로암거 기준 4.5X4.5, 4.0X4.0 이상 규격과 접속

(다) 레미콘, 버스통행이 있거나 예상되는 곳

 

② 총폭원(B=4.0m)

가. 주이용 농기계 : 승용트렉터(30ps급), 경운기

나. 적용기준

 

(가) 마을진입로, 농로로 기존도로가 포장되어 있는 도로(B=4.0m미만)

(나) 통로암거 기준 3.5X3.5 이하 규격과 접속

 

(2) 골재다집 포장

① 총폭원(B=3.5m)

 

가. 주이용 농기계 : 소형트럭, 경운기

나. 적용기준

 

(가) 기존도로가 사리도, 소로(오솔길)인 경우(B=4.0m미만)

(나) 통로암거 기준 3.5X3.5 이하 규격과 접속

(다) 산지와 연결되어 통행량이 적은 도로

2) 부체도로 포장줄눈 설계기준 검토(설계처-1481, 2006.6.14)

 

9.2.3 부체도로 포장형식별 두께

(1) 콘크리트 포장 : 콘크리트(T=200㎜)+SB-1(T=200㎜)

① 총폭원 6m

② 총폭원 4m

 

(2) 아스팔트 포장: 표층(50㎜)+기층(100㎜)+보조기층(200㎜)

① 총폭원 6m

② 총폭원 4m

 

(3) 골재다짐 포장(총폭원 3.5m) : SB-1(200㎜)

 

9.3 일반도로와의 평면접속부 포장3)

(1) 고속도로 종점부, 진출연결로 평면접속부 일정구간에 시멘트 콘크리트 포장을 적용한다.

(2) 포장 범위 및 연장( )은 아래 그림과 같이 적용하되 적용 연장은 시공성, 영업소 광장부와의

    이격거리 등 여건에 따라 조정하여 적용한다.

(3) 우회전 차로는 원칙적으로 제외하되 현지 여건을 고려하여 적용 여부를 판단한다.

 

(4) 시멘트 콘크리트 포장 적용길이( ) 산정

① 각 접근로에서의 적색신호동안 발생하는 최대 대기길이를 구하여 적용 연장으로 한다.

②    차량의평균길이 ×  [식 9.3.1]

 

여기서   : 최대 대기길이(m) - 콘크리트 포장 적용연장

 : 최대 대기차량 대수(대) - 수식이나 프로그램을 이용하여 산정

3) 소성변형방지를 위한 나들목(I.C) 평면접속부 포장 개선(기술심사처-2695, 2008.12.04)

 

 

 

<그림 9.3.1> 평면접속부 포장 범위 및 연장

 

 

9.4 확장구간 포장용 B/P 운영기준4)

 

(1) 고속도로 건설공사시 콘크리트의 원활한 수급, 품질관리 및 경제성을 위하여 콘크리트 B/P를

    설치, 운영한다.

(2) 콘크리트 B/P 운영기준은 다음과 같다.

 

① 규격 : 120 ㎥/hr

② 콘크리트 생산능력 : 54 ㎥/hr

③ 부지면적 : 3,600 ㎡

④ 부지임대기간 : 설치(2개월) + 생산기간/2 + 0.45 * 공사기간

⑤ 사용료 : 중기손료에 의거 생산량 기준으로 적용

 

9.5 플라이애시를 사용한 콘크리트포장5)

(1) 알카리-실리카 반응억제를 위하여 시멘트 콘크리트 포장시 플라이애시를 첨가하여 콘크리트

    를 생산한다.

(2) 적용방안

 

① 품질확보 및 경제적인 설계를 위하여 시멘트 콘크리트 포장 전구간에 플라이애시를 적용한다.

② 혼합방법은 플랜트혼합방법을 적용한다.(현장여건에 따라 시공자 부담으로 프리믹스 방법 적용가능)

 

4) 확장구간 포장용 B/P 운영기간 검토(설계도10201-41, 2004.3.22)

5) 플라이애시 콘크리트포장 배합설계 적용방안 검토(설계처-2690, 2009.5.19)