제 4 편 배 수 공

 

 

제 1 장 일반사항

제 2 장 수리 · 수문

제 3 장 표면배수

제 4 장 지하배수

제 5 장 횡단배수

제 6 장 구조물 배수

제 7 장 산지부 배수

 

 

 

제 1 장 일 반 사 항

 

1.1 적용범위

(1) 이 지침서는 도로의 구조 · 시설기준에 관한 규칙 등에 규정된 도로 배수시설과 관련된 계획

    및 조사, 설계 등에 적용한다.

(2) 이 지침서는 도로법 제8조에서 정하고 있는 도로중 고속국도에 적용함을 원칙으로 한다.

 

1.2 배수시설의 목적

(1) 이 지침서는 도로를 신설하거나 개량하는 경우, 도로 배수시설의 설계와 관련된 기준과 방법

    을 제시함으로써,

(2) 원활한 도로 기능을 유지하여 이용자의 편의와 안전한 도로환경을 조성하는데 목적이 있다.

 

 

1.3 배수시설의 구분 및 종류

 

1.3.1 배수시설의 구분

(1) 도로의 배수시설은 <그림 1.3.1>과 같이 표면 배수(노면 배수, 비탈면 배수, 측도 및 인접지

     배수), 지하 배수, 횡단 배수 등으로 구분할 수 있다.

(2) 표면 배수에는 노면 배수, 비탈면 배수, 측도 및 인접지 배수 등이 포함된다.

 

<그림 1.3.1> 배수시설의 구분

 

1.3.2 배수시설의 종류

 

<그림 1.3.2> 배수시설의 종류

 

(1) 노면 배수

① 노면에 내린 우수를 원활히 처리하여 강우시 교통안전을 도모하기 위해 설치한다.

② 노면배수시설은 측구, 쌓기부 다이크, 집수정, 배수관, 배수구(우수받이, 홈통) 등이 있다.

 

(2) 비탈면 배수

① 도로 비탈면에 내린 우수 및 비탈면으로 유입되는 우수를 노면 또는 도로 인접 배수시설로

    처리하기 위해 설치한다.

② 비탈면 배수시설에는 측구(산마루측구, 소단측구, 토사측구, U형측구 등) 및 도수로(땅깎기

    부 · 흙쌓기부 도수로, 집수거 등), 집수정, 소단배수시설 등의 시설이 있다.

 

(3) 측도 및 인접지 배수

① 측도의 노면이나 비탈면 및 인접 지역의 배수를 위해 설치한다.

② 종류 : 배수구, 집수정, 관거 등이 있다.

 

(4) 지하 배수

① 지하수위가 높아져 노상, 노체 등에 침투수가 스며들어 발생하는 지지력 약화, 포장 파손

    등을 방지하기 위해 지하수위를 낮추고 침투수를 배수하기 위해 설치한다.

② 지하배수시설에는 맹암거, 유공배수관, 배수층 등이 있다.

 

(5) 횡단 배수

① 도로 인접지역에 내린 우수 등을 배수할 목적으로 도로를 횡단하는 하천, 수로등에 설치한다.

② 횡단배수시설에는 배수관, 암거, 교량 등이 있다.

 

 

1.4 배수시설 계획 및 설계시 고려조건

 

1.4.1 배수시설의 계획시 고려조건

(1) 도로의 안전을 유지하기 위해 필요한 배수능력은 계획도로의 종류, 규격, 교통량, 배수시설의

    종류, 주변 배수시설 등을 고려하여 선정한다.

(2) 각각의 배수시설에 대해서도 배수목적, 배수시설의 입지조건, 계획유량을 초과하는 경우는 주

     변지역에 미치는 영향 정도, 경제성, 지형 및 지질, 과거 홍수이력, 나뭇가지 · 토석류 등 이물

     질에 의한 배수시설 막힘 등을 고려하여 배수시설 규모를 결정해야 한다.

(3) 특히 산지계곡부의 경우 나뭇가지, 토사, 토석 등의 유송잡물에 의한 배수시설 통수능력 저하

    현상을 고려하여 일반부의 시설규모보다 큰 시설을 결정한다.

 

1.4.2 배수시설의 설계시 고려조건

(1) 설계조건 : 현장조건, 장래계획, 기존 배수시설물과의 연계성 등을 조사하여 반영한다.

(2) 시공조건 : 현지 조사를 통해 시공계획을 작성하고 현지 조건에 적합한 방안을 선정하여야 한다.

(3) 유지관리조건 : 도로 공용후 원활한 유지관리가 이루어질 수 있도록 설계시 계획을 수립하여

                       야 한다.

 

 

1.5 배수시설 계획 ⋅ 설계를 위한 사전 조사

 

1.5.1 일반사항

(1) 도로 배수시설의 적절한 계획, 설계를 위해서는 사전에 다음 사항에 대하여 조사가 필요하다.

① 지형(집수면적) 및 지표면의 피복상황

② 기상, 강우

③ 토질, 지질, 투수성

④ 지하수면의 위치와 용수의 유무

⑤ 기존 도로의 배수설비

⑥ 수문조사, 과거 홍수이력 등

⑦ 지역주민 및 관계기관 탐문조사

⑧ 배수유역의 장래 토지사용계획 등

 

(2) 조사의 주요 목적

① 선정 노선의 설계 · 시공, 재해상의 문제점 유무 검토

② 배수 시설 · 구조물의 형식 선정

③ 선정한 배수시설 구조물의 설계 및 시공

④ 공용후 도로 배수구조물의 보수에 필요한 자료 획득

 

(3) 조사시 특별한 주의가 요구되는 경우

① 표면수가 국부적으로 집중하여 흐르는 장소

② 비탈면으로부터 용출수와 침투수가 많은 장소

③ 애추지역

④ 상습 침수지역

⑤ 나뭇가지, 토석류 등 유송잡물의 영향

 

1.5.2 조사항목

(1) 조사항목별 조사목적

조사 항목 조사 목적

표면수 및 침투수 집수면적, 우수량의 결정

기상 유출량의 결정, 시공시의 배수대책, 동결대책, 융설대책

지형 및 지표면의 상황 유출량의 결정, 지하침투수 예측, 나뭇가지, 토석류 등

토질과 지하수 동결대책, 시공시의 배수대책, 지하배수의 결정, 비탈면배수의 결정

 

(2) 표면수에 대한 조사

① 도로시설에 피해를 줄 수 있는 요인에 대해 수행한다.

② 강우기록, 유역상황(집수면적), 주변지형 등을 조사한다.

 

(3) 침투수에 대한 조사

① 흙쌓기 구조물, 지하배수공, 구조물배수 등의 안정성 확보를 위해 수행한다.

② 지층 구성, 지하수 상황 등을 조사한다.

 

(4) 기상조사

① 해당지역의 기상대, 지방자치단체 등의 과거 기상자료를 수집한다.

② 배수시설 계획의 가장 중요한 요소이고, 배수시설의 구조 · 규모를 결정하는 기본적인 조사

    항목이다.

 

(5) 지형 및 지표조사

① 현지 답사를 실시하여 상세한 자료를 수집한다.

② 비탈면배수, 지하배수를 위해서는 산사태, 붕괴 유무, 비탈면의 침식상황, 식생상황 등을 조

    사하는 것이 중요하다.

 

(6) 토질 및 지하수 조사

① 예비조사, 현지답사를 통해 개략적인 상황을 먼저 파악한다.

② 필요한 경우 보링, 샘플링 등으로 토질 및 지층, 지질상태 등을 조사한다.

 

1.5.3 수문조사

(1) 배수유역

① 배수유역(또는 배수면적)의 규모는 강우량으로부터 홍수유출량을 산정하는 방법과 관계가

    있다.

② 국토지리정보원에서 발간되는 지형도와 현장조사를 통해 결정한다.

 

(2) 하천의 특성

① 자연하천과 수로의 변동사항은 유출량과 유출률에 영향을 미친다.

② 도로계획 및 배수계획시 검토하여야 한다.

 

(3) 범람원의 특성

① 배수계획시 범람원은 하천이나 수로보다 더 많은 영향을 줄 수 있다.

② 현장조사를 실시하여 범람원의 유로 방향 및 유출량을 검토한다.

 

(4) 수문자료

① 축척 1/5,000∼1/25,000 지형도를 이용하여 유역면적과 구조물의 설치예정 위치별로 유량

    을 추정한 후 현지조사를 실시한다.

② 과거의 최고 홍수위, 기존 구조물의 규격 및 기타 필요한 자료를 수집한다.

 

 

 

제 2 장 수리 · 수문

 

 

2.1 설계빈도

 

2.1.1 설계빈도의 선정

(1) 설계빈도는 배수시설의 중요도, 설계홍수량 이상의 유출량이 발생하였을 때의 위험도, 경제성

    등을 고려하여 정한다.

 

(2) 구조물별 설계빈도의 적용

 

구 분 설계빈도

교 량

하천정비기본계획상의 계획빈도를 따른다. 단, 하천정비

기본계획이 미수립된 경우에 는 하천 관련기관과 협의하

여 결정하거나 하천설계기준에 따라 적용한다.

암거 및 배수관

(도심지, 집단가옥 등)

25년

(50년)

노면 및 쌓기부 · 깎기부 비탈면

배수시설

10년

측도 및 도로 인접지 배수시설 10년

집수정 등 배수구조물간 접속부 접속하는 시설물 중 빈도가 큰 값 적용

※ 산지, 계곡부 등 집중호우 발생 예상지역은 필요에 따라 설계빈도를 발주처와 협의하여 결정할 수 있다.

 

(3) 단, 중요 배수시설은 관계기관 및 감독관과 협의하여 설계빈도를 결정한다.

 

(4) 하천 중요도에 따른 설계빈도

 

하천중요도 적용하천 범위 설계빈도 관리자

A 국가하천의 중요구간 200년 빈도 이상 국토해양부

B 국가하천 100∼200년 빈도 국토해양부

C 지방 1급 하천 80∼200년 빈도 광역단체

D 지방 2급 하천 50∼200년 빈도 광역단체

E 소하천1) 30∼200년 빈도 기초단체

    주) 소하천은 행정안전부의 소하천 정비법의 적용을 받는 하천

 

(5) 설계빈도의 특성1)

① 설계 발생빈도를 상향시에 강우강도(I) 및 설계강우량(Qd)이 각 단계별로 13~18%정도 증가된다.

    1) 배수설계 발생빈도 검토(설계일 13201-6, 2001.1.15)

② 서울지역의 경우

 

가. 50년시의 강우강도 : 25년시의 강우강도의 1.18배

나. 100년시의 강우강도 : 50년시의 강우강도의 1.11배

 

③ 부산지역의 경우

 

가. 50년시의 강우강도 : 25년시의 강우강도의 1.16배

나. 100년시의 강우강도 : 50년시의 강우강도의 1.13배

 

2.1.2 산지부의 설계빈도 선정2)

(1) 비탈면 유실, 하천 범람 등의 피해를 예방하기위해 산지부의 설계강우 발생빈도를 상향 조정한다.

(2) 산지부 설계강우 발생빈도

 

[표 2.1.1] 설계강우 발생빈도

 

구 분 빈도

산

지

암거 및 배수관 100년

노면 및 비탈면 배수시설 20년

측도 및 도로인접지 배수시설 20년

평

지

암거 및 배수관 (도심지, 집단가옥 등) 25년 (50년)

노면 및 비탈면 배수시설 10년

측도 및 도로 인접지 배수시설 10년

 

2.2 설계홍수량

(1) 유역크기에 따라 소규모, 중규모, 대규모 유역으로 분류하고 각각의 유출 특성에 맞는 설계홍

    수량 산정방법을 적용한다.

(2) 충분한 관측 유출량 자료가 있는 경우는 빈도해석을 이용하여 직접 산정한다.

(3) 자료가 불충분한 경우에 유역면적이 4㎢ 이하이거나 유역 또는 하도의 저류효과를 기대할 수

    없는 경우 합리식을 적용한다.

(4) 40㎢ 이하인 중규모인 경우는 지표면 유출결과를 바탕으로 하천유출량을 산정하는 방식을 사

    용하며, 이 때 하천설계기준의 설계홍수량 산정방법을 적용한다.

    2) 수해예방을 위한 산지부 도로설계기준 개선(설계처-3394, 2007.11.28)

 

<그림 2.2.1> 설계 홍수량 산정 흐름도

 

2.2.1 유역크기에 따른 분류

(1) 소규모 유역(small watershed)

① 정의

가. 설계강우 지속시간동안 강우강도가 비교적 일정하고 강우의 공간분포도 균일한 유역을

    말한다.

나. 지표면 유출이 지배적인 유역 또는 하도의 저류효과를 무시할 수 있는 유역 등의 기준을

    만족시키는 유역이다.

 

다. 유역면적 : 4㎢ 이하

② 설계홍수량 산정 : 합리식을 적용하여 산정한다.

 

(2) 중규모 유역(mid-size watershed)

① 정의

 

가. 설계강우 지속기간동안 강우강도가 시간에 따라 변화하나 강우의 공간 분포가 비교적 균

    일한 유역을 말한다.

나. 유출이 지표면 유출과 하도 유출로 구성되는 유역 또는 하도의 저류효과를 무시할 수 있

    는 유역 등의 기준을 만족하는 유역이다.

다. 유역면적 : 4~250㎢ 이하

 

② 설계홍수량 산정 : 합성단위도 방법을 적용하여 산정한다.

 

(3) 대규모 유역(large watershed)

① 정의

 

가. 설계강우 지속기간동안 강우강도가 시간에 따라 변화하며, 강우의 공간적 변화가 심한

    유역을 말한다.

나. 하도의 저류효과가 커서 유출계산에서 이를 무시할 수 없는 유역 등의 기준을 만족하는

    유역이다.

다. 유역면적 : 250㎢ 보다 큰 경우

 

② 설계홍수량 산정 : 중규모 유역에 대한 유출 계산과 하도홍수 추적 및 합성 등으로 설계홍

    수량을 산정한다.

 

(1) 자연유역

① 유역 특성

 

가. 식생피복에 따른 증발산, 침투가 활발한 유역이다.

나. 자연유역은 지표면을 따라 흐르는 유출 유속을 저감시켜 도달시간을 지연시키는 효과가

    있다.

다. 하상의 자갈, 모래 등으로 인해 하천의 유속도 느리므로 도시하천에 비해 통수능이 낮다.

 

② 설계홍수량 산정

 

가. 소규모 유역은 합리식을 사용한다.

나. 중규모 유역은 유출량 자료가 존재하는 경우와 존재하지 않는 경우를 구분하여 유역특성

    에 적합한 방법을 적용한다.

 

(2) 도시유역

① 유역 특성

 

가. 도시화로 인한 불투수면의 증가, 토양 침투량이 감소되어 유출량과 유출율이 증가된다.

나. 증가된 유량과 정비된 우수관거로 인해 유출속도도 빨라진다.

다. 호우의 경우 자연유역에 비해 더 많은 양, 더 빠른 속도로 하류로 집결된다.

 

② 설계홍수량 산정 : 자연구역과 동일한 방법을 적용하여 산정한다.

 

2.2.3 설계홍수량 산정방법

(1) 강우량과 유출량 자료가 충분할 경우

① 빈도해석을 이용하여 직접 산정

 

(2) 강우량과 유출량 자료 활용이 어렵고 간접적인 방법으로 산정할 경우

① 소규모 유역(유역면적 4㎢ 이하) : 합리식을 사용

② 중규모 유역(유역면적 250㎢ 이하) : 합성단위유량도법을 사용

 

(3) 중규모이면서 강우량과 유출량 자료가 다수 존재하는 경우

① 단위유량도법을 사용

 

2.2.4 직접적 빈도해석방법을 이용한 홍수량 산정방법

 

유출량 자료의 수집 전국 각지의 유량관측소

↓

확률분포형 적용

⋅ 정규분포 ⋅ 2변수 대수정규분포 ⋅ 3변수 대수정규분포

↓

매개변수 추정

⋅ 모멘트법 ⋅ 최우도법 ⋅ 확률가중모멘트법 ⋅ L-모멘트법 등

↓

적합도 결정

⋅ K-S 검정 ⋅ CVM 검정 ⋅ PPCC 검정

↓

적정 확률분포형 선정

↓

설계홍수량 산정

 

<그림 2.2.2> 직접 빈도해석 절차

 

2.2.5 소규모 유역의 설계홍수량 산정

(1) 유출량 자료의 활용이 어려워 간접적인 방법으로 설계홍수량 산정시 합리식을 이용하여 산정한다.

(2) 합리식 : 일정 강우강도를 가지는 유역의 설계홍수량 산정시 널리 이용된다.

 

①     ⋅  ⋅  [식 2.2.1]

여기서, Qd : 유역출구에서의 첨두 유량(㎥/sec)

C : 유출계수

I : 지속시간이 t인 강우강도(㎜/hr)

A : 유역면적(㎢)

 

② 합리식의 전제조건

 

가. 강우강도 I의 강우에 의한 홍수량 Qd는 그 강도의 강우가 유역의 도달시간과 같거나 더

    큰 시간동안 계속될 때 최대치에 도달한다.

나. 강우의 지속시간이 유역의 도달시간과 같거나 길 때 강우강도 I인 강우에 의한 첨두홍수

    량 Qd는 강우강도 I와 직선적 관계를 가진다.

다. 첨두홍수량의 발생확률은 주어진 도달시간에 대응하는 강우강도의 발생확률과 동일하다.

라. 유출계수 C는 각각 다른 발생확률을 가지는 강우유출사상((rainfall event)에 관계없이

    동일하다.

 

(3) 합리식에 이용되는 매개변수

① 유출계수

 

가. 유출계수는 토지이용의 함수로 주어진다.

나. 상이한 피복상태로 구성되는 복합 토지이용인 경우 가중평균 유출계수를 구한다.

다. 가중평균 유출계수(C)

 

    

  

 [식 2.2.2]

 

여기서, C : 가중평균 유출계수

Ai : 상이한 피복상태의 면적

Ci : 상이한 피복상태의 유출계수

라. 일반적으로 사용되는 유출계수의 값

구 분 유출계수(C) 구 분 유출계수(C)

포장면 0.9 도시지역 0.7

가파른산지 및 비탈면 0.8 잡지 0.6

가파른계속 경작지 0.8 경작하는 평계속 0.6

논 0.8 경작하는 평작지 0.5

완만한 산지 0.7 수림 0.3

완만한 경작지 0.7 밀림수림과 덤불숲 0.2

마. 지표 상황에 따른 유출계수의 보정

지표상황 보정치(가감량)

나 지 경사 ＜ 5% : - 0.05

초 지 경사 ＞ 10% : + 0.05

경작지 재현기간 ＜ 20년 : - 0.05

삼 림

재현기간 ＞ 50년 : + 0.05

연평균강수량 ＜ 600㎜ : - 0.03

연평균강수량 ＞ 900㎜ : + 0.03

    주) 하천설계기준(한국수자원학회, 2005)

바. 토지이용도에 따른 유출계수 범위

토 지 이 용 C 토 지 이 용 C

상업

지역

도심지역

근린지역

0.70∼0.95

0.50∼0.70

도 로

아스팔트

콘크리트

벽 돌

0.70∼0.95

0.80∼0.95

0.70∼0.85

주거

지역

단독주택

독립주택단지

연립주택단지

교외지역

아파트

0.30∼0.50

0.40∼0.60

0.60∼0.75

0.25∼0.40

0.50∼0.70

공원, 묘역 0.10∼0.25

운 동 장 0.20∼0.35

철 로 0.20∼0.40

미개발 지역 0.10∼0.30

산업

지역

산재지역

밀집지역

0.50∼0.80

0.60∼0.90

차도 및 보도 0.75∼0.85

    주) 하천설계기준(한국수자원학회, 2005)

 

② 강우강도

가. 유역의 도달시간 tc를 강우의 지속기간 t로 가정,

나. 설계하고자 하는 소규모 수공구조물의 목적과 중요도에 따라 강우의 설계 재현기간을 선택,

다. 강우강도-지속기간-재현기간 곡선(I.D.F 곡선) 또는 강우강도공식으로부터 결정한다.

 

10 100 1000 10000

1

10

100

1000

2hr 3hr 4hr 6hr 9hr 12hr 15hr18hr 24hr

강우강도(mm/hr)

지속기간(분)

서 울

빈도

500

300

200

100

80

70

50

30

20

10

532

 

<그림 2.2.3> 서울지점의 강우강도-지속기간-빈도 곡선

 

라. 따라서, 합리식의 홍수량 Qd는 설계 강우강도 I와 동일한 재현기간을 가지도록 나타난다.

마. 공식(건설교통부, 2000, 중앙하천관리위원회 심의 의결)

 

     

   ln 



 

   ln 





[식 2.2.3]

 

여기서, T : 재현기간(년)

t : 강우지속기간(분)

a, b, c, d : 지점별로 결정되는 지역상수

 

③ 도달시간

가. 배수(집수)구역의 가장 멀리 떨어진 지점에서부터 홍수량 산정지점까지 강우가 도달하는

    시간을 의미한다.

나. 강우지속시간이라고도 한다.

다. 유입시간과 유하시간의 합으로 표시된다.

 

2.2.6 중규모 유역의 설계홍수량 산정

(1) 단위유량도법

① 유역의 강우량 자료와 유출량 자료가 다수 존재해야 한다.

② 관측된 유출량 자료를 바탕으로 한 유역의 대표단위도가 존재하는 경우에 한하여 사용한다.

 

(2) 합성단위유량도법

① 유출량 자료가 존재하지 않는 미계측 유역에서의 사용을 원칙으로 한다.

② 대표단위도 작성이 어려운 경우 합성단위유량도를 작성하여 사용한다.

③ 합성단위유량도 이용시 주의사항

 

가. 유출모형의 선정은 각각의 지역 특성과 유역의 수문학적 특성을 고려하여 선정되어야 한다.

나. 매개변수는 각 유역에 맞게 설정되어야 신뢰성 있는 유출량 산정결과를 얻을 수 있으므

    로 유역에 적합한 매개변수 추정식을 이용하여야 한다.

다. 특정 합성단위유량도를 이용한 유출량 산정 결과를 이용하기보다는 3개 이상의 유출량

    산정결과를 토대로 하여 비교하여 보고 유역 특성에 맞는 최적의 유출량 산정을 선택하

    는 것이 바람직하다.

 

2.3 개수로

(1) 홍수 흐름의 구분

① 관수로 흐름

 

가. 수로 단면에서의 흐름

나. 위치수두, 압력수두, 속도수두의 수두인자로 구성된다.

② 개수로 흐름

 

가. 자유 수면을 갖는 흐름

나. 개수로 흐름은 자유 수면으로 압력수두가 없다.

 

(2) 도로 배수시설의 흐름

① 단면 형상에 관계없이 자유 수면이 존재하는 개수로의 상태가 일반적이다.

② 개수로의 수리조건과 도로 배수시설과의 관계를 파악하는 것이 중요하다.

 

2.3.1 개수로 흐름상태

(1) 정상류와 비정상류

① 정상류(steady flow) : 개수로 내에서 수심이 시간에 따라 변하지 않고 일정한 흐름

② 비정상류(부정류, unsteady flow) : 개수로 내에서 수심이 시시각각 변하는 흐름

③ 개수로의 흐름상태 분석

 

가. 일반적으로 정상류 상태로 분석

나. 홍수류와 같이 시간에 따라 급변하는 흐름은 비정상류 조건의 분석이 필요

다. 개수로 흐름이 정상류인 경우의 유량은 연속방정식으로부터 유도

 

         · · ·    [식 2.3.1]

 

여기서, Q : 개수로 내 유량(㎥/sec)

An : 임의 지점에서 수로 단면적(㎡)

Vn : 임의 지점에서 유속(m/sec)

 

(2) 등류와 비등류

① 등류(uniform flow) : 개수로내 모든 공간에서 수심이 동일한 흐름

② 비등류(varied flow) : 개수로내 수심이 변하는 흐름

 

(3) 상류와 사류

① 상류와 사류의 구분

 

가. 상류 : 한계수심 이하로 흐르는 흐름

나. 사류 : 한계수심 이상으로 흐르는 흐름

다. 한계수심(dc) : 비에너지가 최소가 되는 수심

라. 일반적으로 사류는 급류, 상류는 완속류 상태로 규정한다.

 

② 비에너지

 

가. 수로바닥을 기준으로 측정한 단위 무게의 물이 갖는 흐름의 에너지를 말한다.

나. 개소내의 임의의 한 점에서 물이 갖는 비에너지 식

 

    

 

[식 2.3.2]

 

여기서, E : 비에너지(specific energy)

d : 수심(m), α : 에너지 보정계수

V : 평균유속(m/sec) g : 중력가속도(9.8m/sec2)

 

다. 비에너지가 최소가 되는 조건 : Fr (Froude수)가 1인 경우

 



 



    

 



  

   [식 2.3.3]

 

여기서, Q : 유량

Tc : 한계수심으로 흐를 때 개수로의 수면폭(m)

Ac : 한계수심으로 흐를 때 유수의 단면적(㎡)

Vc : 한계유속(m/sec)

g : 중력가속도(9.8m/sec2)

Fr : Froude수(사류 : Fr＞1, 상류 : Fr＜1)

 

라. 비에너지 최소조건으로부터의 최소비에너지, 한계수심, 한계유속의 계산

 min  



 [식 2.3.4]

 

    ·  [식 2.3.5]

 

여기서, Emin : 최소 비에너지(m)

dc : 한계수심(m)

g : 중력가속도(m/sec2)

Vc : 한계유속(m/sec)

 

<그림 2.3.1> 비에너지와 수심의 관계

 

2.3.2 유량과 유속

(1) 개수로 유량은 Manning 공식을 사용하여 산정한다.

(2) Chezy의 공식

 

①    · [식 2.3.6]

 

여기서, Q : 유량(㎥), A : 유수단면적(㎡), 흐름과 직각

V : 평균유속(m/sec)

 

②    ·  [식 2.3.7]

여기서, C : 수로의 표면특성에 따른 조도계수

R : 동수반경(m, 여기서 R=A/P, P : 수로의 윤변)

 

(3) Manning 공식

① Chezy 공식에서 C 값을   

 







로 제시

 

②   



· 





· 





[식 2.3.8]

 

여기서, V : 평균속도(m/sec)

n : 조도계수

R : 동수반경(m)

S : 수로경사(m/m)

 

③ Manning 평균유속공식에서의 유량

   ·    · 















[식 2.3.9]

 

[표 2.3.1] Manning 조도계수 n 값

 

수 로 상 태

n 값

양 호 보 통

폐 수 로

콘크리트 파이프 0.013 0.015

강 관 0.011 -

콘크리트 수로 0.015 0.017

개수로

콘크리트 수로

바닥에 자갈 산재 0.015 0.017

양호한 단면 0.016 0.019

아스팔트 수로

매 끈 함 0.013 -

거 칠 음 0.016 -

고속

도로

수로

콘크리트 수로

매끈한 표면처리 0.013

거친 표면처리 0.015

아스팔트 수로

매끈한 표면처리 0.013

거친 표면처리 0.016

콘크리트 포장 수로 미장 마감 0.014

[자료 : 도로부대시설, 1998, 건설교통부]

 

2.3.3 경제적인 수로단면

(1) 통수능

① Manning의 유량공식은    · 

 





로 표현할 수 있다.

 

② K는 통수단면의 형상과 조도계수에만 관계되는 식으로 이를 수로의 통수능(conveyance)이

    라 한다.

 

  



·  · 





 





 







[식 2.3.10]

 

여기서, K : 수로의 통수능

R : 동수반경(A/P, P=수로의 윤변)

n : 조도계수

 

③ 통수능(K)은 수로의 윤변이 작을수록 커지며

④ 통수능이 커질수록 처리할 수 있는 유량은 커지게 된다.

⑤ 수리적으로 유리한 단면 즉, 경제적인 수로단면이 된다.

 

(2) 대표 형상별 경제적인 수로 단면

 

[표 2.3.2] 경제적인 수로 단면

 

구 분 단면도 경제적인 단면의 조건

직사각형 수로   

사다리형 수로

  

  



·  · 

원형 수로   

 

 

 

제 3 장 표 면 배 수

 

 

3.1 노면배수

 

3.1.1 노면배수의 일반사항

(1) 노면배수시설 설계의 흐름

<설계 흐름> <고려사항>

노면배수시설의 위치 결정

주위 지형(집수가 잘 되는 곳)

유송잡물의 영향이 적은곳

유지관리가 용이한 곳

노면배수시설의 종류 결정

경제적이고 친환경적인 구조물

시공이 용이한 구조물

설계유량(Q) 산정

집수면적의 결정

집수유역의 유출계수 산정

배수시설물의 평균유속

노면배수시설의 규모 결정

통수단면 및 통수량 산정

종ㆍ횡단 경사 결정

 

<그림 3.1.1> 노면배수시설의 설계 흐름

 

(2) 위치 결정

① 설계에 앞서 토질조사 및 수문조사 자료와 현장답사를 실시한다.

② 집수 및 배수를 가장 효율적으로 할 수 있는 설치위치를 결정한다.

③ 유송잡물에 의한 영향이 적고, 원활한 배수가 이루어l질 수 있는 곳을 선정한다.

④ 도로 공용후 유지관리가 용이하게 이루어질 수 있는 곳으로 선정한다.

⑤ 위치 결정 후에 경제적이고 친환경적이며 시공이 용이한 측구, 도수로 등의 노면배수 시설

    물을 결정한다.

 

(3) 종류 결정

 

<그림 3.1.2> 노면배수의 종류

 

(4) 설계유량산정

① 설계유량(Q)은 제2장 수리 · 수문의 방법에 의해 산정한다.

 

(5) 규모 결정

① 설계홍수량 산정 후 전문 기술자에 의해 노면배수 시설물의 크기를 결정한다.

② 이 때 통수단면 및 통수량, 배수구조물의 종단 · 횡단 경사 등을 고려해야 한다.

③ 특히, 산악지 구간의 도로는 지형특성을 고려하여 수해예방을 위한 산지부 도로설계기준(한

    국도로공사)에 준하여 결정한다.

 

3.1.2 노면배수설계의 기본사항

(1) 도로의 경사

① 횡단경사

 

가. 노면 횡단경사

(가) 강우 혹은 융설에 의한 노면상의 물을 측구로 유도하기 위해 설치한다.

(나) 일반적으로 기상, 선형, 종단경사, 노면의 종류 등을 고려하여 결정한다.

(다) 시멘트 콘크리트 포장 및 아스팔트 콘크리트 포장 : 일반적으로 1.5~2.0%

(라) 그 외의 노면 : 3~5%를 표준으로 한다.

 

나. 길어깨 횡단경사

(가) 길어깨는 배수시설의 병용이 가능하다.

(나) 보ㆍ차도가 구별된 도로는 차량교통에 지장이 없는 한 크게 두는 편이 유리하다.

(다) 길어깨에 잦은 통행이 예상되는 지역은 길어깨 포장 개선방안(설계처-1653)에 따라

     추가 검토한다.

 

(라) 고속도로 등에서 길어깨를 넓게 시공하는 경우는 보통 4%로 설치한다.

(마) 차도와 동등한 포장구조이거나 길어깨 폭이 협소한 구간일 경우 차도와 동일한 경사

     의 적용이 가능하다.

 

② 종단경사

 

가. 종단경사의 완급이 미치는 영향

(가) 우수의 유달시간에 영향을 미친다.

(나) 배수시설로 우수를 배제하는 도로에서는 배수시설의 낙하율에도 영향을 미친다.

 

나. 우수의 유달시간

(가) 종단경사가 급할수록 단축된다.

(나) 종단경사가 큰 경우 설계강우강도가 증가된다.

(다) 배수시설 규모도 증가한다.

 

다. 종단경사가 급할 경우

(가) 우수는 노면의 종단방향으로 흐름이 발생한다.

(나) 배수시설로 노면수가 처리되지 않는다.

(다) 측구 및 배수시설의 규모, 배치 등에 주의해야 한다.

 

(2) 측구의 종류

① V형 측구

 

가. 흙쌓기부 비탈면 끝에 설치하여 도로 표면수를 자연수로로 연결시킨다.

나. L형 측구와 토사 측구의 연결 부근(절성경계부) 또는

다. 땅깎기 · 흙쌓기부에서 비탈면과 단차가 커서 침식될 가능성이 많은 곳에 설치한다.

 

120

120

150

 

<그림 3.1.4> V형 측구 예

 

② 산마루 측구

 

가. 땅깎기부 비탈면의 정상 끝단에서 2m 벗어난 지점에 설치한다.

나. 자연경사면에서 도로의 땅깎기 법면으로 유하하는 우수를 집수한다.

다. 기존 자연수로측이나 땅깎기부 도수로를 통하여 배수한다.

 

120 120

150

 

<그림 3-1-5> 산마루 측구

 

③ L형 측구

 

가. 노면 및 땅깎기한 비탈면의 배수 및 도로 보호의 목적으로 설치한다.

나. L형 측구만으로 배수량이 과다한 경우

 

(가) L형 측구 밑으로 종방향 배수관, U형 측구를 설치하는 방법으로 처리한다.

(나) 통수 단면을 확대한다.

 

④ U형 측구

 

가. 인터체인지나 분리차로, 녹지대 및 부체도로에 지형여건을 감안하여 설치해야 한다.

나. 각 형식별 적용 기준

 

(가) 형식-1 : 영업소, 휴게소 광장부 등에 설치

(나) 형식-2~4 : 시가지 구간 높이에 따라 설치

(다) 형식-5 : 부체도로에 설치

(라) 형식-6 : 인터체인지 및 분리구간 녹지대에 설치

 

<그림 3.1.6> U형 측구

 

⑤ 조립식 측구

가. 콘크리트 현장 타설로 시공되고 있는 측구(V형 측구, 산마루 측구)의 대안으로 적용할

    수 있다.

나. 조립식 측구 설계 적용 기준

(가) 양호한 지형여건에 설치되는 V형 측구, 산마루 측구에 선별적으로 적용

(나) 공사 시행시 현장여건에 따라 가능한 공법으로 변경 적용

 

3.1.3 흙쌓기 구간의 길어깨 배수

(1) 다이크

① 비탈면이 유실되는 것을 방지하기 위하여 설치한다.

② 설계 발생빈도는 평지 10년, 산지 20년을 적용한다.

③ 단, 설계 발생빈도는 지역적 여건을 고려하여 관계기관과 협의하여 적용이 가능하다,

④ 길어깨를 통수단면으로 사용할 경우

 

가. 통수폭은 원칙적으로 연석(다이크)로부터 포장 끝선(측대)까지로 한다.

나. 다만, 도시부 등에서 길어깨를 축소, 생략한 경우에는 측대도 통수폭으로 포함 시킬 수 있다.

 

⑤ 일반적으로 길어깨 폭이 좁은 도로나 시가지 구간 등에는 L형 측구로 대체한다.

⑥ 다이크 설치 높이를 검토하고 다이크 끝 부분을 도수로 등에 연결시킨다.

⑦ 종단선형 조건에 따라

 

가. 오목구간에는 T형(양방향 집수형태)

나. 일반구간에는 L형(일방향 집수형태)으로 계획

 

(2) 흙쌓기부 도수로

① 현장타설로 함을 원칙으로 하며, 도수로의 주변은 콘크리트로 또는 흙으로 보호해야 한다.

② 도수로 설치장소

 

가. 유량이 길어깨 또는 길어깨 측구의 허용 통수량과 같게 되는 곳

나. 길어깨 또는 길어깨 측구의 가장 심한 요철부

다. 교량 시점부

라. 교량 고가구간 및 연약지반

마. 높은 흙쌓기 구간의 장기 성토침하에 의해 길어깨 배수에 지장을 준다고 예상 되는 곳

바. 설계시에는 지형, 비탈면의 상태 그리고 연결되는 배수시설(중앙 분리대의 맨홀, 측구의

    집수정 등의 위치)을 고려해서 가장 효과적인 위치에 도수로를 설치한다.

 

③ 배수, 용수를 위한 도수로 : 관의 규격에 따라 H=0.4~0.6m

④ 노면 배수용 도수로 : H=0.35m, 견고한 구조물이 되도록 해야 한다.

⑤ 미관에 대한 고려가 필요한 곳

 

가. 인터체인지 구간(녹지대 측면부 제외), 도시부 시가지 통과 구간

나. 미관을 고려하여 지중 매설관(Ø 300㎜ 이상)으로 설치

 

<그림 3.1.7> 흙쌓기부 도로수 예

 

(3) 흙쌓기부 도수로 간격 결정

 

  × ×

 ×  ×

 

[식 3.1.1]

 

여기서, S : 흙쌓기부 도수로의 간격(m)

Q : 길어깨의 효율을 고려한 허용통수량(㎥/sec)

C : 유출계수

I : 설계강우강도(㎜/hr)

W : 집수폭(m)

 

<그림 3.1.8> 흙쌓기부 도수로 간격 결정을 위한 집수폭 개념도(편도 2차로)

 

(4) 흙쌓기부 다이크 및 도수로 개선1)

① 다이크 높이 조정

 

가. 일반구간 : 기존 기준과 동일, h=150㎜

나. 다이크 높이 조정 : h=200㎜

 

(가) 종단곡선 오목부 (L=300m)

    1) 성토부 다이크 및 도수로 개선방안 검토(설심이 15201-2121, 1998.09.12)

(나) 아스팔트 콘크리트 포장(덧씌우기) 구간

 

② 도수로 설치간격 조정

 

가. 일반구간, 곡선부 내측구간 : 최대 100m

나. 곡선부 외측구간 : 최대 200m

다. 종단곡선 오목구간 저점부 전후(20~30m)에 추가 설치

 

③ 종단곡선 저점부(오목부) 도수로 규격 확대

 

가. 규격 : 600×500㎜

 

<그림 3.1.11> 종단곡선 저점부 단면도

 

④ 집수거 개선

가. 집수거 유입부(1m)를 주변 길어깨보다 낮게 설치

나. 집수거 면벽 높이 상향조정(h=50㎜ 이상) 및 저판폭 확대(B=300㎜)

 

(5) 횡단배수관의 통수유량에 따른 성토부 도수로의 적정 단면 2)

① 도수로의 적정 단면

 

가. 비경제적인 단면은 규격을 축소한다.

나. 부족한 단면은 경제적인 수로 단면을 고려하여 규격을 상향, 조정한다.

다. 방수로 부분은 시공성 및 유속 등을 고려하여 수로보호공을 침전조로 변경한다.

라. 2단 성토부 도수로 단면은 1단 도수로 단면으로 수용이 가능하다.

마. 따라서 1단 성토부 도수로 단면과 2단 성토부 도수로 단면은 동일한 규격으로 설치하는

    것이 타당하다.

    2) 성토부 도수로 규격 검토(설계기 16210-71, 1994.04.27)

 

② 성토부 도수로 변경 규격

 

[표 3.1.1] 도수로 변경 규격

 

관경

(㎜)

당초 도수로 규격(m) 변경규격(m)

1단, 2단 흙쌓기1단 흙쌓기부 2단 흙쌓기부 부

300 0.6 × 0.5 0.62 × 0.5 0.50 × 0.30

600 0.6 × 0.5 0.96 × 0.5 0.80 × 0.40

800 0.6 × 0.5 1.20 × 0.5 1.10 × 0.40

1,000 0.6 × 0.5 1.44 × 0.5 1.30 × 0.50

1,200 0.6 × 0.5 1.68 × 0.5 1.50 × 0.60

 

(6) 길어깨 통수단면 여유를 고려할 경우의 도수로 최대설치간격3)

① 길어깨 통수단면에 여유를 줄 경우 도수로 설치간격 (4차로, 단위:m)

 

종단경사

길어깨

횡단경사

0.5

%

1.0

%

1.5

%

2.0

%

2.5

%

3.0

%

비고

4.0 %

100%(현행) 217 276 299 312 321 327

․표준구간 ․설계강우

강도

125 ㎜/hr

80% 174 231 254 267 275 281

70% 152 207 229 242 251 257

설치결정 150 150 150 150 150 150

5.0 %

100%(현행) 314 386 414 431 441 449

80% 252 324 353 369 379 387

70% 220 291 320 336 346 354

설치결정 150 150 150 150 150 150

6.0 %

100%(현행) 424 512 547 566 580 589

80% 344 432 466 486 499 508

70% 301 389 423 443 455 465

설치결정 150 150 150 150 150 150

    3) 성토부 도수로 설계기준검토(설계도 13201-13, 2004.01.20)

 

<그림 3.1.12> 길어깨 통수 단면도

 

(7) 흙쌓기부 도수로의 지중 매설4)

① 비탈면에 노출된 도수로를 지중매설관으로 대체한다.

② 시공시 미관 및 주변 경관과의 조화를 고려해야 하는 경우가 해당된다.

③ 해당 구간 : 인터체인지(녹지대 측면은 제외) 구간, 도시부 시가지 통과구간 등

 

3.1.4 땅깎기 구간의 길어깨 배수

(1) 땅깎기부 집수정

① 길어깨에 흐르는 우수를 배제할 목적으로 설치한다.

② 집수정 설치장소

 

가. 대규모 땅깎기 구간이 연속될 경우

나. L형 측구만으로 노면 및 법면수 배수량을 감당하기 어려워 유량이 길어깨의 허용 통수량

    과 같게 되는 곳

다. 땅깎기부의 비탈면 도수로 또는 종단배수관과 연결되는 곳

라. 지하배수관 또는 종단배수관의 단면이 변화하는 곳

마. 종단상 최저 오목부의 L형 측구 상단 및 하단

 

(2) 집수정 간격

① 집수정의 간격은 청소와 유지관리를 고려할 때 : 최대 50m 정도

② 시공성을 고려할 때 : 최소 5m 정도가 바람직

③ 계산결과 집수정 간격이 최소값 이하인 경우

 

가. 길어깨에 설치된 측구의 형태를 재검토

나. 단, 우수의 흐름으로 물이 한 곳으로 모이는 오목한 부분은 설치 가능

 

       

 ×  ×

[식 3.1.6]

 

여기서 S : 집수정 간격(m), I : 설계강우강도(㎜/hr)

C1 : 유출계수(포장부 0.9), C2 : 유출계수

W1 : 집수폭 (포장부), W2 : 집수폭 (절개부)

Q : 허용통수량(㎥/sec)

    4) 흙쌓기부 도수로 지중매설방안 검토(설일 16210-298, 1994.11.11)

 

(3) L형 측구5)

① 노면과 땅깎기 비탈면의 배수, 도로 보호 목적으로 설치

② L형 측구는 땅깎기 구간 길어깨용의 대표적 측구

 

가. 형식별 기준은 사용 편의를 위한 구분

나. 지형여건, 측구의 연장, 시공성과 미관, 토질조건을 고려하여 선정

 

③ L형 측구 저판 삭제

가. 미관 및 시공성 확보 및 비상차량 주행안전성 확보를 위해 저판 삭제

나. L형 측구 저판을 삭제하고, 길어깨포장 시공 폭원을 확대 적용

 

(가) L형 측구 설치단면 (단위 : ㎜)

구 분 설치단면

횡단

면도

L1

L2

L3

 

④ 설계 발생빈도

 

가. 10년을 적용(산지부 20년 적용)

나. 지역적 여건을 고려하여 관계기관과 협의하여 적용 가능

 

⑤ L형 측구만으로 배수량이 과다한 경우

 

가. L형 측구 밑으로 종방향 배수관이나 U형 측구를 설치하는 방법으로 처리

나. 절토부 길어깨 조정 횡단경사

    5) 길어깨 포장 개선방안(설계처-1653, 2008.06.23)

 

본선 횡단경사(%) L형 측구 저판 제외시 길어깨 횡단경사(%)

-4～+3 -5

-5 -6

-6 -7

+6 -2

+5 -3

+4 -4

 

다. 성토부와 접속처리 : 접속구간길이 6.00m 적용

 

<그림 3.1.13> 성토부와의 접속처리

 

(4) V형 측구의 설치기준6)

① L형 측구와 토사 측구의 연결부분과 땅깎기, 흙쌓기부에서 흙쌓기 비탈면에 단차가 커서 세

    굴될 가능성이 많은 곳에 설치한다.

② 용지경계를 명확히 할 필요가 있는 곳에 설치한다.

③ 퇴적토에 의한 배수불량으로 민원발생이 우려되는 곳 등 유지관리상 필요한 구간에 설치한다.

④ V형 측구 가로지지보를 삭제하고,7) 바닥 및 벽체 연결부 결속철근 설치 : D13, L=300㎜,

    CTC 300㎜

③ 규격 세분화8)

 

가. V형 측구와 산마루 측구의 세분화 규격으로써 H=0.80m 규격을 적용

나. 측구 규격별 제원

    6) V형 측구 설치기준 검토(설심이, 15212-865, 1998.07.01)

    7) V형 측구 가로지지보 개선(설심이, 13201-573, 1999.06.16)

    8) V형 측구 ⋅ 산마루 측구 규격 세분화 검토결과(기술의, 10410-217, 2004.01.17)

 

[표 3.1.4] 측구 규격별 제원

 

규격 비 고

Type-1 H=0.45m

Type-2 H=0.60m

Type-3-1 H=0.80m (신규)

Type-3-2 H=1.00m

 

(5) 조립식 측구의 적용9)

① 양호한 지형여건에 설치되는 V형 측구, 산마루 측구에 선별적으로 적용

② 공사시행시 현장여건에 따라 가능한 공법으로 변경 적용

 

[표 3.1.5] 조립식 측구적용 기준

 

구 분 조립식 측구

V형 측구 ⋅ 지반이 양호한 구간

(농경지, 습지, 지반이 연약한 구간, 상시 유수가 있는 구간 제외)

산마루 측구(깎기부) ⋅ 지반이 토사구간이며 양호한 경사를 이루고 있는 구간

 

(6) 땅깎기부 도수로

① 산마루 측구 및 소단 측구에 흐르는 물을 배수하기 위해 설치

② 설계 발생빈도 : 10년을 적용(산지부 20년 적용)

③ 소단 연장이 100m 이하 : 산마루 측구를 이용

④ 소단 연장이 100m를 넘을 경우

 

가. 유량계산에 의해 도수로의 위치를 결정

나. 최대 간격은 l00m를 한도로 하며,

다. 현지여건에 따라 소단배수로 형태를 조정하여 적용

 

⑤ 도수로는 원칙적으로 현장타설 콘크리트로 시공

⑥ 도수로가 다른 수로와 합류하는 곳, 흐름의 방향이나 경사가 갑자기 변하는 곳 : 원칙적으

    로 집수정을 설치

 

[표 3.1.6] 흙깎기부 도수로의 적용기준

규격(㎜) 유량 Q(㎥/sec) 면적 A(㎢) 유역면적(㎡)

300×250 0.210 0.0099 10,000 미만

400×350 0.392 0.0186 10,000∼18,000

500×450 0.630 0.0299 18,000∼30,000

600×500 0.840 0.0399 30,000∼40,000

    9) 조립식 측구 적용성 검토(설계처-804, 2007.03.22)

 

<그림 3.1.14> 흙깎기부 도수로 (예)

 

(7) 종배수관 및 횡배수관

① 종배수관

 

가. 최소 규격 : 450㎜ 이상 적용이 표준

나. 도로의 등급, 폭원에 따라 노면수 처리에 충분한 규격으로 결정

 

② 횡배수관

 

가. 최소 1,000㎜ 이상 적용

나. 파손시 도로에 미치는 영항과 유지관리 편의를 고려

 

(8) 노면배수(길어깨부) 물고임 구간 처리10)

① 원인별 물고임 구간 처리

 

가. 흙쌓기부 ↗ 땅깎기부(오르막경사)

(가) 발생원인 : 땅깎기부와 흙쌓기부 경계부 단차(60㎜)에 의한 물고임 발생

(나) 처리방안 : 절 · 성 경계부에 노면수 유출을 위한 V형 측구 설치

 

나. 흙쌓기부 ↘ 교량(내리막 경사)

(가) 발생원인 : 접속부 횡단경사 차이로 인한 단차(50㎜), 물고임 발생

(나) 처리방안 : 아스콘 포장용 교량 접속슬래브의 경우 날개벽 또는 날개옹벽 끝

(다) 단, 콘크리트 포장용의 경우 접속슬래브 끝단에 도수로를 설치하여 노면수를 유출

 

다. 땅깎기부 ↘ 장대교량(내리막 경사)

(가) 발생원인 : 횡단경사 차이로 인한 단차(150㎜)와 집수폭의 축소(B=1.0m)로 인한 물

고임 발생

(나) 처리방안 :

- 장대교량 전후구간의 L형 측구 저판폭(B=1.0m)은 길어깨 폭에 포함

- 교대전면 뒷채움 등 일부 성토구간이 위치하므로 교대전면 접속슬래브 끝지점까지 L

  형 측구를 연장하여 설치

- L형 측구가 끝나는 지점에 흙쌓기 도수로 또는 V형 측구를 설치하여 노면수 및 법면

  수를 유출시킨다.

10) 노면배수(길어깨부) 처리방안 검토(설계기 16210-227, 1997.06.30)

 

라. 땅깎기부 ↘ 소교량(내리막 경사)

(가) 발생원인 : 땅깎기부와 교량부 길어깨 접속부의 횡단경사 차이로 단차 발생(110㎜)

(나) 처리방안

- L형 측구가 끝나는 지점에 V형 측구 또는 흙쌓기부 도수로 설치로 노면수 및 법면수

  를 유출시킨다.

- L형 측구가 끝나는 지점 : 접속슬래브 끝단에서 단차해소를 위한 횡단경사 조정구간

  을 더한 지점

- 현지 여건을 감안 L형 측구를 연장 설치하여 아스팔트 콘크리트 포장의 경우 날개벽

  또는 날개 옹벽 끝단, 시멘트 콘크리트 포장의 경우 교량 접속 슬래브 끝단에 도수

  로를 설치한다.

 

마. 땅깎기부 ↘ 터널(내리막 경사)

(가) 발생원인 : 접속부 도로 끝단 단차(157㎜)와 집수폭의 축소차이로 인한 물고임 발생

(나) 처리방안 : 터널 전후구간은 L헝 측구 저판폭(B=1.0m)을 길어깨 폭에 포함시키지 않

                   으므로 측구 저판에 집수정을 설치하여 노면수 및 법면수를 유출시킨다.

 

② 길어깨 횡단경사 변화구간 단차조정

 

가. 기본식

   ×  × 



[식 3.1.7]

 

여기서, Ls : 횡단경사 접속설치 길이(m)

B : 단차조정구간 집수폭(m)

Δi : 길어깨 접속부 횡단경사의 차이

q : 접속설치율(1/250)

 

나. 구간별 단차조정 연장 산정

구 분 횡단경사

단차조정

집수폭(B)

단차조정

연장산정

(Ls)

비 고

흙쌓기

↔

땅깎기

흙쌓기부횡단경사: 4%

절토부측구저판 : 10%

1.0m 15m

절 · 성 경계지점 기준

성토부 길어깨를 15.0m 이내에서

횡단경사 조정

흙쌓기

↔

교량

흙쌓기부횡단경사: 4%

교량부횡단경사 : 2%

2.5m 12.5m

콘크리트포장의 경우 교량접속 슬래

브 끝단(교량시점에서 10 m 이내)

에서, 아스콘포장의 경우 교량 날개

벽 끝지점에서 성토부 길어깨를

12.5m이내에서 횡단경사조정

땅깎기

↔

장대교

땅깎기부횡단경사: 4%

교량부횡단경사 : 2%

2.5m 12.5m

절토부 길어깨를 교량 접속슬래브

끝단(교량시점에서 10m 이내)에서

12.5m 이내로 횡단경사 조정

땅깎기

↔

소교량

땅깎기부횡단경사: 4%

절토부측구저판 : 10%

교대인접땅깎기부: 4%

교량부횡단경사 : 2%

1.0m

2.5m

15m

12.5m

V형측구 설치지점기준 교량시점 방

향 길어깨를 27.5m이내에서 횡단경

사 조정

땅깎기

↔

터널

땅깎기부횡단경사: 4%

터널부횡단경사 : 2%

2.5m 12.5m

터널시점 기준 절토부 어깨를

12.5m 이내로 횡단경사 조정

다. 노면수의 원활한 처리를 위하여 배수시설물을 반드시 설치하여야 하는 경우

배수취약 예상구간 설치 배수 시설물 설치위치

성토↗절토

(오르막경사)

V형 측구, U형 측구,

지중매설관 등

절 · 성 경계지점

성토↘교량

(내리막경사)

집수거+도수로

집수거+배수관+도수로

교량 접속슬래브 또는

날개벽 옹벽 끝단

절토↘장대교량

(내리막경사)

V형 측구, U형 측구,

집수정 설치 등

교량 접속슬래브 또는

날개벽 옹벽 끝단

절토↘소교량

(내리막경사)

V형 측구, U형 측구,

집수정 설치 등

교량 접속슬래브 또는

날개벽 옹벽 끝단

절토↘터널

(내리막경사)

집수정+종배수관

집수정+횡배수관+

집수정+종배수관등

터널 입구 절토부측

길어깨 끝단

 

라. 단차 해소를 위한 길어깨 횡단경사를 조정해야 하는 경우

(가) 절토↔소교량의 경우에만 30m 이내에서 횡단경사 조정구간을 두고

(나) 기타 상이한 횡단경사의 길어깨 접속시 15m 이내에서 횡단경사 조정구간을 둔다.

 

(9) Grating Cover 설계기준11)

구 분 설계 기준

재 질 SS400(허용응력 :1400㎏/㎠)

형 식 Flat-Bar Type

하중재하

DB-24(후륜하중 9.6T)을 그레이팅 카바

중앙부에 차량 진행방향을 재하

해석방법

지지점의 중심간 거리를 지간으로 단순

보 해석(주보:차량방향에 직각으로 배치)

규격의

경우

표준도에 제시되지 않은 설계기준과 상이한 조건인 경우(설치위치, 규격, 하중재

하, 주보방향, 보도상 설치, 통로암거 입출구 바닥에 설치 등)시에는 별도 검토

11) Grating Cover 형식 및 규격 검토(설계일 13201-149, 2000.04.15)

 

3.1.5 중앙분리대의 배수

(1) 일반사항

① 중앙분리대 배수시설은 곡선구간의 본선 노면수를 배수하기 위해 설치

② 중앙분리대측에 집수정을 설치하여 외부로 배수

③ 중앙분리대가 설치된 도로의 곡선부

 

가. 노면수가 중앙분리대로 집수

나. 집수정과 종배수관, 횡배수관을 설치하여 노면수를 배수

다. 침전물의 배수관 유입방지를 위해 집수정 저부에서 150㎜ 이상의 위치에 배수관을 위치

    시킨다.

 

(2) 중앙분리대의 집수정 간격

① 집수정 간격은 최대 30m, 최소 5m 이내로 되도록 등간격으로 배치

② 집수정의 설계 발생빈도는 10년을 적용

③ 단, 설계 발생빈도는 지역적 여건을 고려하여 관계기관과 협의하여 적용 가능

④ 동일구간에서 간격을 달리할 경우에 설치간격이 너무 크게 변화하지 않게

 

   × ×

 ×  × × 

[식 3.1.8]

 

여기서, S : 집수정간격(m), C : 유출계수(0.9)

I : 평균강우강도(㎜/hr), Q : 측대의 배수용량(㎥/sec)

W : 집수폭(m) α: 보정계수

 

<그림 3.1.15> 중앙분리대 집수정 간격결정을 위한 집수폭 개념도(편도 2차로)

 

(3) 곡선부 내측(중분대) 집수정 설치간격 조정12)

① 기존의 기준(최소 20m, 최대 30m 간격) : 신속한 노면배수처리 곤란

② 집수정 설치간격 조정

 

가. 0~6m 미만 : 5m

나. 6~20m 미만 : 10m

다. 20~30m 미만 : 20m

라. 30m 이상 : 30m로 하여 도로설계요령과 부합되게

12) 곡선부 내측(중분대) 노면 배수처리 개선방안(설계일 16210-604, 1997.11.06)

 

(4) 종배수관 및 횡배수관

① 종배수관

 

가. 종배수관의 규격 : 450㎜를 표준으로 한다.

나. 최대연장 : 청소 및 관 막힘을 고려하여 300~500m로 제한하여 횡배수 처리

 

② 횡배수관

 

가. 횡배수관은 포장층 내에 위치하는 경우가 많으므로 콘크리트로 보강한다.

나. 최소 450㎜ 이상을 적용한다.

다. 횡배수관의 유출구는 도수로 또는 방수거에 연결한다.

라. 유출구를 제한적인 배수계통에 연결하는 경우

 

(가) 흙깎기 구간의 집수정에 연결하는 경우가 해당

(나) 연결 집수정의 수위 이상으로 횡배수관을 접속

 

(5) 도로 종배수용 강관의 중분대 종배수관 적용13)

① 현장여건에 따라 기존 콘크리트 흄관과 병행 사용한다.

 

(6) 중앙분리대 집수정 규격14)

① 중분대용 집수정 규격

 

구 분 규 격 비 고

규 격 750×1,000×1,430

집수정을 노면계획고보다 20㎜

낮게 시공

 

② 중분대 횡배수관 설치간격 확장 : 종배수관 통수단면 확대로 설치간격 확장 조정

 

구 분 규 격 비 고

횡배수관 규격 ∅450㎜

설치 간격 530m

종단경사 0.3%,

편도 2차로, 편경사 2%

 

(7) 중앙분리대측 배수능력 향상을 위한 경사 조정15)

① 중분대측 경사 조정

 

가. 중분대 기초 경사 : LEVEL ⇒ 편경사 6%로 변경

나. 배수처리능력 극대화 및 주행차량의 안전성 확보 등을 고려시 고정 편경사 설치안이 바

    람직하다.

 

② 적용 구간

가. 편경사 변화구간 시점~최대편경사구간~편경사 변화구간 종점까지 포함

    : 곡선구간 전체 적용

나. 일반구간과 접속처리는 중분대 집수정 위치에서 조정한다.

    13) 종배수관 재질 다양화 및 콘크리트 측구단면 슬림화 검토 (설계처-5860, 2009.11.26)

    14) 중앙분리대용 집수정 배수능력 향상(설심일 15212-1599, 1998.11.16)

    15) 중앙분리대측 배수능력 향상방안(설계처-3694, 2007.12.24)

 

(단면 A-A, B-B)

(단면 C-C)

 

<그림 3.1.16> 배수성능 향상방안 적용구간 및 단면

 

 

 

3.1.6 배수구조물 접합부 처리

(1) 현장 여건을 고려하여 배수구조물간 접속부

① 접합부의 시공여부에 따라 통수능의 많은 차이 존재

② 정교하게 접속 처리

 

(2) 배수구조물 선형이 곡선인 경우

① 유로가 급하게 변환되는 경우 월류 발생 가능

② 월류방지를 위해 외측 벽체부 등의 높이를 증가시켜 시공

 

<그림 3.1.17> L형 측구와 V형 측구 접합(예)

 

<그림 3.1.18> 계곡부 V형 측구 접합(예)

 

<그림 3.1.19> 쌓기부 도수로와 V형 측구 접합(예)(자연수로가 있는 경우)

 

<그림 3.1.20> 쌓기부 도수로와 V형 측구 접합(예)

 

 

3.2 비탈면 배수

 

3.2.1 일반사항

(1) 비탈면 배수란 도로 비탈면에 내린 우수 및 비탈면으로 유입되는 우수를 배수처리하기 위해

    설치하는 것을 말한다.

(2) 비탈면 및 비탈면 끝에 설치되는 배수시설을 이용하여 우수를 기존 배수로 또는 하천으로 배

    수한다.

(3) 비탈면 표면배수공의 종류 및 기능

 

[표 3.2.1] 비탈면 배수공의 종류 및 기능

 

목 적 배수공의 종류 기 능

표면배수

(노면, 인접지,

비탈면의 배수)

ㆍ산마루 측구

ㆍ종배수구

ㆍ소단배수구

- 비탈면의 표면수 유하를 막는다.

- 비탈면의 빗물을 종배수구로 유도 한다.

- 산마루 측구, 소단 배수구의 물을 비탈끝으로 유도한다.

 

<그림 3.2.1> 비탈면 배수시설

 

3.2.2 비탈면 배수의 계획

(1) 일반사항

① 토사 등의 소규모 흐름을 고려하여 배수경사를 0.3% 이상 확보하는 것이 바람직하다.

② 적정한 배수경사 확보가 어려운 경우 배수량을 계산하여 필요한 배수공 단면과 경사를 결정

    해야 한다.

③ 유지관리를 위해 깎기부 소단은 폭 3.0m를 최소 단면으로 한다.

④ 급류가 발생하는 곳과 유속이 급격히 감소하는 곳에는 우수 홈통 등을 설치한다.

⑤ 배수구 설치를 위해 지반을 굴착할 경우 여굴이 발생되지 않게 해야 한다.

⑥ 특히, 시공 연결부를 정밀하게 시공해야 한다.

 

(2) 땅깎기 비탈면의 계획

① 표면수와 지하수를 고려하여 측구, 수평배수공 등의 시설물을 설치한다.

② 땅깎기면과 접속하는 자연 비탈면에서도 표면수가 유입되지 않게 한다.

③ 장대비탈면은 표면수로 인한 침식을 막기 위해 소단에 측구를 설치한다.

④ 용수, 강우시 용수발생 우려지점에는 미리 수평배수공, 비탈면 보호공 등으로 안정을 확보해

    야 한다.

⑤ 특히, 시공중 땅깎기 면을 지속적으로 관찰, 필요한 배수시설의 추가 시공이 중요하다.

 

(3) 흙쌓기 비탈면의 계획

① 빗물이 집중하는 지점

 

가. 곡선부의 흙쌓기에서는 노면의 횡단경사가 편경사로 구성

나. 곡선부의 노면수 집중

 

(가) 그림 A, B 지점에 노면수가 집중

(나) A, B에 설치된 집수구의 배수 능력을 초과

(다) 노선 밖으로 표면수가 유출하여 비탈면을 침식하는 경우 발생

(라) 완성 후의 노면수의 흐름을 검토

(마) 측구 연석의 간격, 위치, 용량에 대해 충분한 여유를 가지도록 결정

 

<그림 3.2.2> 곡선부의 노면수 집중

 

② 편절편성부

 

가. 편절편성부에서 땅깎기측 자연 지반의 빗물이 비탈끝 측구로 배제되게 한다.

나. 배제되지 않은 경우 그대로 노면을 횡단하여 흙쌓기부 비탈면을 유하, 세굴하는 경우 발

    생될 수 있다.

다. 자연 비탈면으로부터의 유출량을 적절하게 고려해야 한다.

라. 토사 퇴적을 충분히 고려한 여유 있는 단면의 비탈끝 측구를 사용하는 것이 중요하다.

 

3.2.3 비탈면에 미치는 물의 작용

(1) 비탈면 배수와 비탈면의 안정

① 자연비탈면의 깎기 또는 쌓기

 

가. 지하수위가 변동되거나 침투수가 지하수위를 상승시킴

나. 비탈면의 안정성을 위협

 

② 침투류가 있는 경우 비탈면의 안정성을 확보하기 위하여 안정분석을 수행

 

가. 비탈면 안정분석에 필요한 지하수위 저하량과 수평배수공 등을 검토

나. 비탈면 안정계획을 수립

 

(2) 비탈면의 유하하는 우수에 의한 침식

① 상부 비탈면과 비탈면에 내리는 우수는 침투능력을 초과하면 비탈면을 따라 유하

② 그 물은 분산작용과 운반작용에 의해 비탈면을 침식

③ 침투량 또는 침투능

 

가. 강우강도와 토질, 함수상태, 지하수위, 지표면 경사, 식생 정도 등에 따라 변화

나. 일반적으로 사질토가 크고 점성토는 작다.

 

(3) 비탈면의 용출수

① 비탈면 용출수의 원인

 

가. 지하수와 지중에 침투한 우수가 원인

나. 흙쌓기 비탈면은 노면과 원지반에서 흙쌓기부에 침투한 물이 원인

 

② 비탈면 용출수 유무, 양의 평가

 

가. 지하수위 위치, 침투층이 땅깎기 비탈면에 나올 가능성 유무와 그 경사를 조사

나. 사전조사에 의한 지하수 상태의 완전한 파악은 곤란

다. 시공중 면밀한 조사 및 적절한 공법을 선정하여 공사를 시행

 

③ 비탈면에서의 용출수 배수시설

 

가. 편책, 돌망태공, 지하배수공, 수평배수층, 수평배수공 등

 

<그림 3.2.3> 비탈면에서의 용출수 배수시설(예)

 

3.2.4 비탈면 배수시설의 설계

(1) 일반사항

① 단면 여유는 토사 등의 퇴적을 고려하여 20% 정도로 한다.

② 호우시 다량의 토사유출 우려가 있는 자연비탈면은 관계자와 협의하여 충분한 여유를 확보해야 한다.

 

(2) 비탈어깨 배수시설

① 일반파기 배수구

 

가. 물의 침투가 쉽고 침투한 물이 비탈면 붕괴 원인이 될 우려가 있는 경우 적용

나. 시멘트 콘크리트 또는 시멘트 모르타르를 이용하거나 철근콘크리트 U형 등을 설치

 

② 철근 콘크리트 U

 

가. 배수구에 모인 수량이 많고, 연장도 길어지는 경우 적용하는 것이 바람직

나. 집수면적, 지표면 상태에 따라 배수구의 크기를 결정

다. 300×300㎜의 프리캐스트 철근콘크리트 U형을 많이 사용

 

<그림 3.2.6> 프리캐스트 제품에 의한 비탈어깨 배수시설

 

③ 현장타설 콘크리트 측구

가. 산마루 측구에서 떼붙임, 콘크리트 뿜어붙이기, 프리캐스트 제품 등을 사용시 하자가 우

    려될 경우 적용

나. 시공시 콘크리트 타설은 곤란

다. 유지관리, 기능면에서는 효과적

라. 현장여건에 따라 적용 가능

 

(3) 도수로

① 현장타설 콘크리트

가. 원칙적으로 현장타설 콘크리트로 설치

나. 도수로의 주변은 콘크리트로 보호

다. 세굴이나 이물질 등의 유입에 의한 통수능 저하를 방지

라. 한랭지에서 동결위험이 있을 때는 붙임 콘크리트 밑에 기초재료 등으로 시공

 

② 철근콘크리트 관 등

가. 적용되는 경우

(가) 비탈면 경사가 급하고 연장이 긴 경우

(나) 유량 · 유속과 도수가 커지는 경우에 종종 적용

 

나. 개거 구조에 비해 유지관리가 곤란

다. 적당한 간격으로 홈통을 설치

라. 다른 수로와의 합류점, 경사 변화점, 흐름방향 변화점에도 홈통을 설치

 

(4) 소단 배수시설

① 폭이 3m 이상 넓은 소단에 설치

② 비탈면 침식의 위험성이 작다고 판단될 때는 미설치 가능

③ 토질이 암반인 경우는 <그림 3.2.7>과 같이 소단에 10% 정도의 경사로 콘크리트 라이닝

    을 시공한 구조도 가능

④ 소단 측구의 횡단경사 변경(4%⇒10%) 및 유출방지턱 설치

⑤ 소단 측구 설치시 상부비탈면에서서 내려온 우수가 월류하여 하부 비탈면이세굴되지 않도록

    유출방지턱의 설계 및 시공에 주의를 기울여야 한다.16)

 

<그림 3.2.7> 땅깎기부의 소단 배수로

 

(5) 비탈끝 배수시설

① 땅깎기부 비탈끝 배수는 길어깨 배수시설이 겸하고 있음

② 비탈끝 배수시설의 적용을 검토하는 경우

 

가. 비탈면 용출수가 많은 장소

나. 콘크리트 뿜어붙이기를 시공한 특수조건의 비탈면

다. 소단배수시설이 없는 대규모 비탈면

 

(6) 비탈면에서 용출수 등의 처리

① 침투수 및 용출수는 지하배수구, 돌망태기, 수평배수공 등을 사용하여 신속하게 배제

 

(7) 땅깎기부 배수시설 규격 17)

① 경제적 설계를 감안하여 유출량에 따라 규격을 세분하여 적용한다.

 

[표 3.2.2] 유출량에 따른 땅깎기부 배수시설 규격

 

규 격 Q

(㎥/sec)

A

(㎢)

L*H

(M*M)

적용기준

(유역면적:당 초 변 경 ㎡)

600*500

TYPE-1(300*250)

TYPE-2(400*350)

TYPE-3(500*450)

TYPE-4(600*500)

0.210

0.392

0.630

0.840

0.0099

0.0186

0.0299

0.0399

100*100

137*137

173*173

200*200

10,000이하

10,000~18,000

18,000~30,000

30,000~40,000

 

② 절토부 집수정과 연결되는 횡단배수관의 규격을 ∅800㎜ → ∅1200㎜로 확대, 침전턱을

    100㎜ 설치한다.

③ 집수정 벽체두께는 200㎜ → 150㎜로 변경하며, 철근을 보강한다.

④ L2 측구 집수정은 상단 집수정에 횡배수관을 연결하는 형식을 추가, 유지관리를 고려하여

    계단철근을 설치한다.

⑤ 집수정 연결 배수 Pipe는 L형 측구 및 집수정 형식에 따라 원형 또는 구형으로 선택 적용

    한다.

    16) 깎기비탈면 설계개선 검토(설계처-3648, 2005.12.16)

    17) 절토사면의 배수시설 규격 개선(설일 16210-223, 1994.12.30)

⑥ Grating cover는 구조적 안정성을 고려 현행 I-BAR 규격을 FLAT-BAR 규격으로 변경

 

(8) 땅깎기부 초기집수정 설치위치 선정18)

① 초기 집수정 설치 위치

 

초기집수정설치위치 = 단위길이당유량

길어깨최대통수량        

 ×  ×

 

[식 3.2.1]

 

C1 : 포장부 유출계수, C2 : 절개부 유출계수, W1 : 포장부 집수폭(m),

W2 : 절개부 집수폭(m). ϒ : 설계강우강도(㎜/h),

Q : 길어깨에 집수되는 총유량(㎥/sec)

 

② 절개부 집수폭

 

가. 절개부 집수폭(W2)은 순차적 반복 계산법에 의한 평균집수폭을 적용한다.

나. 흙깎기부 초기집수정은 누적 측점별(20m간격)로 절개부 평균집수폭(W2)을 적용하여 길

    어깨의 허용통수량과 같게 되는곳에 위치를 선정한다.

다. 흙깎기부 집수정 설치간격 결정을 위한 절개부 집수폭(W2)은 초기집수정 설치 이후 절개

    부 구간의 최대 절개부 집수폭을 적용한다.

    18) 흙깎기부 초기집수정 설치위치 검토(설계처-1334, 2005.05.19)

 

 

 

3.3 도로 인접지 배수

 

3.3.1 일반사항

(1) 현지상황을 충분히 조사하고 효과적이고 경제적인 구조로 설계한다.

(2) 가능한한 이미 설치된 것을 이용한다.

 

3.3.2 도로 인접지 배수시설의 설계

(1) 도로를 횡단하는 배수관을 설치해야 하는 경우

① 최소 직경 1,000㎜ 이상의 것을 사용해야 한다.

 

(2) 배수로의 유출구가 경작지, 하수도나 하천으로 연결되는 경우

① 배수로의 관리주체와 사전 협의, 다른 시설에 지장이 없도록 구조를 결정한다.

② 해당 경위를 유지관리 측면에서 확실하게 인계하는 것이 중요하다.

③ 하류로 배수되는 경우 기존 구조물이나 배수용량이 충분히 감당할 수 있게 한다.

 

(3) 계산된 관경에 관계없이 관의 지름이 큰 것을 사용할 수 있는 경우

① 인터체인지 주변 등에서 관의 길이가 긴 경우

② 토사가 퇴적하기 쉬운 장소

 

(4) 본선을 횡단하는 계곡수를 처리하기 위해 유출관거를 설치하는 경우

① 유입부에서의 비탈면 붕괴로 인한 매몰현상의 발생이 가능해진다.

② 이에 대한 각별한 주의가 필요하다.

③ 유입부의 유속은 3m/sec 이내가 되도록 적절하게 처리한다.

 

(5) 수로이설을 고려해야하는 경우

① 수로이설시 구조물의 개소 및 연장이 최소화 되게 한다.

② 가장 가까운 경로를 선정하되 침식과 침전에 대해 검토한다.

③ 도로 침식방지를 위해 보호공을 설치, 수로가 안정화되도록 설계한다.

 

(6) 녹지대

① 도로의 경관미를 이용자에게 제공하기 위해 설치한다.

② 유량이 많은 곳은 U형 측구를 사용한다.

 

(7) 기존도로와 병행하여 신설되는 구간

① 기존수로의 일정부분을 과업범위에 포함하여 개수해야 한다.

 

3.3.3 부체도로 배수로19)

(1) 반월형 ⇒ L형(현장 타설 콘크리트) 측구로 대체 적용

(2) L형 측구 통수량 : 0.061 ㎥/sec

    19) 부체도로 배수로 개선방안 검토(설일 16203-30, 1995.02.16)

 

 

3.4 비점오염원 관리

 

3.4.1 비점오염원 일반사항

(1) 정의

① 비점오염원(非點汚染源)이라 함은 도시, 도로, 농지, 산지, 공사장 등으로서 불특정장소에서

    불특정하게 수질오염물질을 배출하는 배출원을 말한다. (수질환경보전법 제2조 제2호)

 

(2) 특징

① 오염물질의 유출 및 배출 경로가 명확하게 구분되지 않아 수집이 어렵다.

② 발생량․배출량이 강수량 등의 기상조건에 의해 크게 좌우된다.

③ 처리시설의 설계 및 유지관리가 어렵다.

 

[표 3.4.1] 점오염원과 비점오염원의 특성 비교

 

구 분 점오염원 비점오염원

배출원 ⋅ 공장, 가정하수, 분뇨처리장

축산농가 등

⋅ 대지, 도로, 논, 밭, 임야,

대기 중의 오염물질 등

특 징

⋅ 인위적 ⋅ 배출지점이 특정, 명확 ⋅ 관거를 통해 한 지점(주로처리장)으로

집중적 배출 ⋅자연적 요인에 영향을 적게 받아 연중

배출량의 차이가 일정함 ⋅ 모으기 용이하고 처리효율이 높음

⋅ 인위적 및 자연적 ⋅ 배출지점이 불특정, 불명확 ⋅ 희석, 확산되면서 넓은 지역으로 배출됨, ⋅ 강우 등 자연적 요인에 따른 배출량의 변

화가 심하여 예측이 곤란함 ⋅ 모으기 어렵고, 처리효율이 일정치 않음

 

(3) 비점오염의 영향

① 토지계 오염

가. 토지계 오염이 비점오염의 대부분을 차지한다.

나. 토지계 오염이 수질에 미치는 영향은 권역별로 30∼35%를 차지(2003년 기준, 물환경관

    리기본계획)한다.

② 비점오염부하량 산정시 토지계 이외에 하수관거누수, 미처리 가축분뇨의 영향 등을 포함할

    경우

 

가. 그 비중은 권역별로 2003년 현재 42~69%

나. 2015년에는 65~70%까지 증가할 것으로 예상

 

③ 수질 오염

가. 비점오염원에서 강우와 더불어 유출되는 토사 등 오염물질은 수집․처리가 어려워 특별한

    처리 없이 바로 하천으로 유입됨으로써 수질을 오염시킨다.

나. 도시화․산업화의 진전으로 불투수층 면적이 늘어나 하천․호소의 수질에 미치는 영향도 커

    진다.

 

(가) 강우시 토양으로 흡수되거나 증발되지 않고 하천으로 배출되는 빗물 양이 증가

(나) 홍수의 위험이 높아지고 지하수 함량이 감소

(다) 평시에 하천의 건천화(乾川化)의 유발요인

 

3.4.2 노면 오염수 저감시설20)

(1) 설치지역

① 각종법령에 의해 수질 보호 및 개선이 요구되는 하천 및 호소 인근지역(수질오염총량관리제

    대상지역, 특별대책지역, 상수원 보호구역, 수변구역 및 호소수질 보전구역 등)

② 강우시 노면에서 수계로 비점오염물질이 직접 유입되어 수질오염의 원인으로 작용하는 지역

③ 비점오염원에 의한 수질오염 민원 및 분쟁이 발생하는 지역

④ 상수원보호구역과 수변구역 경계에서 1㎞ 이내 지역

⑤ 환경영향평가, 관계기관, 지역주민 등과 협의 지역

 

(2) 설치형식

① 노면수량, 처리효율, 유지관리 등을 고려하여 자연형의 형식으로 적용한다.

② 저류형은 설치개소가 최소화 되도록 통합체계 배수계획을 수립한다.

③ 장치형은 자연형 설치 및 오염수 처리효율확보가 곤란할 경우 적용한다.

    식생형(식생수로-1) 식생형(식생수로-2)

    식생형(여과수로)

    20) 노면오염수 저감시설 잠정지침수립(설계처-2491, 2007.08.30)

 

B+(2× H× 1.0)

B

A+(2×H× 1.0)

A

1.0m

깬 잡 석

기초잡석

0.3m

T=30cm

침투형(침투도랑) 저류형(저류지)

 

<그림 3.4.1> 노면오염수 처리시설(자연형)

 

(3) 용량산정

① 자연형(저류형, 침투형, 식생형 등)

 

          ×   ×   [식 3.4.1]

 

여기서, PI : 초기우수(㎜), Rv : 유출계수, A : 배수면적(㎡)

 

가. 초기우수(PI)는 80% 확률강우사상, 최소 7.4㎜를 적용한다.

나. 유출계수(Rv)는 "하수도 시설기준의 토지이용별 기초 유출계수ʻ의 도로 표면형태 0.9를

    적용한다.

 

② 장치형

 (계획 우수유출량, ㎥/초) =   ·  ·  [식 3.4.2]

 

여기서, C : 유출계수, I : 초기우수(㎜/h), A : 배수면적(ha)

 

가. 초기우수(I)는 80% 확률강우강도, 유달시간(t) 내의 평균강우강도(㎜/h), 최소 5㎜/h를 적

    용한다.

나. 유출계수는 ʻ하수도 시설기준의 토지이용별 기초 유출계수ʼ의 도로 표면형태 0.9를 적용

    한다.

다. 여유율은 적용하지 않는다.

 

 

3.5 친환경 배수구조물21)

 

3.5.1 친환경 배수구조물 적용방안

(1) 배수 소구조물(V형, U형, 산마루 측구)

① 통수단면이 작아 생태계 단절에 영향이 없다.

② 강우시의 원활한 배수기능과 경제성을 고려하여 콘크리트 배수구조물을 적용한다.

③ 소형동물의 이동이 잦은 구간은 이동 경사로를 설치한다.

    21) 친환경 배수구조물 적용방안 검토(설계처-3780, 2007.12.28)

 

(2) 하천(국가 하천, 지방 1 · 2급 하천)

① 자연형 하천공법 적용(제방부 호안, 저수호안) : 자연형 하천공사 방안 검토

② 하천 관리기관과 협의하여 하천정비계획에 명시된 공법을 적용한다.

③ 전 · 후 구간의 하천정비계획이 수립되어 있지 않은 구간은 주변 여건을 감안하여 관계기관

    과 협의 후 자연형 하천공법을 적용한다.

 

(3) 소하천, 수로이설구간, 통수단면이 큰 배수로

① 환경 및 미관을 고려하여 자연형 수로공법 적용성을 검토한다.

 

가. 지형여건을 고려하여 대상구간 선정

나. 환경, 미관, 경제성, 가용재료 등을 고려 적정 공법 적용

다. 종류 : 식생호안블럭, 자연석 계단, GABION, 식생매트 등

 

② 자연형 수로공법 적용 검토시 설계서에 특정제품을 명시하지 않고 일반적인 공법 종류로 표

    기해야 한다.(예 : 식생호안블럭, 식생매트 등)

 

(4) 인터체인지, 분기점 녹지대구간 내에 미관 및 친수공간 확보, 비점오염물질 자연정화를 위해

    생태연못 또는 생태습지 설치

① 지형여건, 배수체계, 지반조건 등을 조사하여 환경전문가와 협의하여 적용 대상구간을 선정한다.

② 조경 및 생태전문가의 자문을 받아 적용 공법 및 규모 등 세부 설계를 시행한다.

③ 인터체인지 및 분기점 녹지대 외의 잔여부지 및 가용부지에도 적용성을 검토한다.

 

3.5.2 자연형 수로 공법

(1) 식생호안블럭

① 일정 유속에 견디어 하천 사면의 보호기능을 제공한다.

② 블럭간 공극형성으로 식생이 활착된다.

③ 하천의 지형변화에 따라 형상변경이 가능하다.

④ 시간이 경과하며 토사를 퇴적시킴으로써 제방은 안정되며, 식생이 활착되면 더욱 안정하게

    된다.

 

<그림 3.5.1> 식생호안블럭의 개념도

 

<그림 3.5.2> 식생호안블럭의 단면도

 

(2) 자연석 계단 형식

① 호안 사면이 거의 수직에 가까운 곳에서 하천사면의 보호기능을 제공한다.

② 다공질 공간구조로서 식생 활착에 유리하다.

③ 수변경관을 증진시키고, 친수성이 용이하다.

 

<그림 3.5.3> 자연석 계단의 개념도

 

<그림 3.5.4> 자연석 계단의 단면도

 

(3) GABION 형식

① 하상부의 세굴 저감효과와 다공질 공간을 확보, 수변 식생 정착이 가능하다.

② 갈대, 키버들 등의 식재가 가능하다.

③ 식생이 정착되고 환경이 안정화되면 많은 식생의 자연발생이 가능하다.

④ 생물에 의한 양호하고 다양한 서식환경이 조성될 수 있다.

 

<그림 3.5.5> GABION 개념도

 

<그림 3.5.6> GABION 단면도

 

 

 

제 4 장 지 하 배 수

 

 

4.1 일반사항

 

4.1.1 지하배수시설의 설치목적

(1) 노면수의 지하수위를 저하시켜 포장체의 지지력을 확보하고,

(2) 도로에 근접한 비탈면, 옹벽 등의 손상을 방지하기 위해 설치한다.

 

4.1.2 지하배수시설의 분류

(1) 일반적인 분류

① 처리목적에 따른 지하수원에 의한 분류

② 처리기능에 의한 분류

③ 처리시설의 위치와 형식에 따른 분류

 

(2) 본 장에서는 처리시설의 위치와 형식에 따라 분류하였다.

지하배수시설

종방향 배수 횡단 및 평면배수 배수층에 의한 배수

맹암거, 집수용

PIPE, 보호

필터층 등

유공관, PIPE 등 평면배수층 등

 

<그림 4.1.1> 지하배수시설의 분류

 

4.1.3 설계 및 해석에 필요한 자료

(1) 유수영역의 지형적 특성

① 도로설계자료

 

가. 종단경사, 횡단경사(편경사), 포장 ⋅ 길어깨 및 기층 ⋅ 보조기층 ⋅ 동상방지층 자료, 땅깎기

    ⋅ 흙쌓기 높이, 땅깎기 ⋅ 흙쌓기 비탈면 경사, 측구 및 노면배수와 관련된 사항들

나. 지하수의 유선장과 유로방향, 유량 등을 판단하는 기초자료가 된다.

다. 도로하부의 지형조건을 파악하여 유사사례로부터 지하배수처리 여부를 예측할 수 있다.

 

② 지반구조

 

가. 물의 흐름 발생지역의 환경과 한계 즉, 지하배수영역에 대한 자료가 된다.

나. 지질조사 및 분석을 통해 토층과 불투수층, 지하수위상태, 투수계수 등을 파악 한다.

다. 현재의 지하배수상태를 파악하는데는 우기중 또는 우기직후의 현장조사가 매우 효과적이다.

 

(가) 건기에 알 수 없는 용출에 대한 자료수집 가능

(나) 간헐적인 침투에 대한 자료수집 가능

 

라. 해당 지역의 식물생장 환경으로부터 토사와 지하수에 대한 자료를 얻을 수 있다.

 

(가) 높은 지하수위가 필요한 수목이나 식물이 있는 경우 : 잠재된 지하수위의 판단 근거

 

(2) 재료의 특성

① 재료의 분류상 특성

 

가. 지하배수에 영향을 미치는 재료 특성

    (가) 입자의 크기

    (나) 소성특성(atterberg 한계)

    (다) 토사분류(구분) 등

나. 유수영역내의 자연토와 사용재료(포장재, 배수용 필터 등)에 대한 입도분석을 수행하여

    자료를 수집한다.

    (가) 입도분포분석으로부터 세립토사의 유실 또는 파이핑 방지용 보호필터층 필요 조건을

    예측할 수 있다.

    (나) 입도분포에 따른 소성한계로부터 흙의 거동특성, 흙의 분류가 가능하다.

다. 일반적으로 흙의 투수성, 모세관 현상, 동결 등은 흙의 특성과 밀접한 관계가 있다.

라. 통일분류법(unified classification)으로 토사를 분류하고 자료를 축적한다.

 

② 수리학적 특성

가. 지하배수량과 배수시설을 결정할 기초자료로서 특성을 나타내는 대표적인 인자

 

(가) 투수계수 : k

(나) 유효간극율 : n

(다) 재료의 동결에 대한 민감성 등

 

나. 투수계수에 영향을 미치는 재료 특성

 

(가) 입도분포

(나) 간극(건조밀도, 간극비, 간극율)

(다) 토사의 광물학적 특성

(라) 투수성

(마) 포화도 등

(바) 특히 모세관 현상과 배수한계용량(yield capacity)이 투수성을 좌우한다.

 

다. 투수계수 측정방법

 

(가) 가장 적합한 방법 : 현장투수시험

(나) 현장투수시험이 어려운 경우 실내시험을 이용하여 측정한다.

(다) 투수계수의 일반적 특성

- 입자 크기가 작은 토사는 투수계수가 작다.

- 입도가 좋은 토사는 균일한 토사보다 투수계수가 작다.

- 밀도의 경우 건조밀도가 높을수록 투수계수가 높게 나타난다.

 

(3) 기상자료

① 강우

가. 지하수위의 변동은 강우량과 상관관계를 갖는다.

나. 포장체 속으로 침투하는 침투량은 강우강도나 강우빈도보다 강우지속시간에 더 큰 영향

    을 받는다.

다. 포장체 속으로 침투하는 침투량은 포장체의 균열과 직접적인 관계가 있다.

 

② 동결심도

가. 동상에 의한 포장파손을 막기 위해 설치하는 차단 배수층 설계의 중요인자로서 중요하다.

나. 관련자료를 참조하여 동결심도를 구한다.

 

 

4.2 지하배수시설의 종류

 

4.2.1 종방향 배수시설

(1) 종방향 배수시설은 노선을 따라 종단방향으로 적당한 깊이, 규격으로 설치되는 배수시설을 말

    한다.

(2) 지하수위 상승 억제, 지하수 유입차단, 포장층내 침투수 배제 등의 기능을 수행한다.

(3) 일반적인 종방향 배수시설

 

① 종방향 차단 배수

 

<그림 4.2.1> 종방향 차단 배수

 

② 지하수위 강하를 위한 대칭형 종방향 배수

 

<그림 4.2.2> 지하수위 강하를 위한 대칭형 종방향 배수

 

③ 포장층내 침투수 배제를 위한 종방향 배수

 

<그림 4.2.3> 포장층내 침투수 배제를 위한 종방향 배수

 

4.2.2 횡방향 및 평면 배수

(1) 횡방향 지하배수시설

① 포장층내 또는 포장층과 접하여 하부에 도로 중심선과 직각 또는 경사방향으로 설치한다.

② 보통 종방향 배수시설과 조합하여 지하 배수망을 형성한다.

③ 도로가 기존 등고선의 수직방향으로 절토되는 경우

 

가. 지하수 흐름방향이 도로 선형방향으로 발생된다.

나. 횡방향 배수가 종방향 배수보다 지하수 차단에 더 효과적 기능이 발휘된다.

 

④ 동결심도가 깊은 지역의 광폭도로의 경우

 

가. 횡단배수시설이 설치되지 않은 경우 동상(Frost Heaving)이 종종 발생

나. 동상방지층 이 외에 유공관을 포함한 횡방향 배수시설을 설치하는 것이 포장 내구성 증

    대에 효과적이다.

 

(2) 평면배수시설

① 지하수 용출을 차단하거나 간극수압을 감소시키기 위해 설치한다.

② 땅깎기 ⋅ 흙깎기 비탈면에 수평으로 구멍을 뚫어 설치하는 파이프로 이루어진다.

③ 외부로 노출된 배수 파이프로 유출되는 유수는 측구를 통해 배수된다.

④ 유량이 많은 경우 비탈면에 소단 ⋅ 집수 ⋅ 도수 시설을 설치하여 측구로 배수한다.

 

4.2.3 배수층(drainage blanket)

(1) 포장체, 땅깎기 비탈면, 흙쌓기부 원지반 등에 층상으로 설치되는 배수시설이다.

(2) 흙쌓기 지역 하부 및 땅깎기부의 지하수 처리에 매우 효과적이다.

 

(3) 땅깎기부에 설치되는 배수층

① 종방향 배수로와 연결한다.

② 지하배수는 물론 활동에 저항하여 비탈면 안정에 기여한다.

 

(4) 흙쌓기부에 설치되는 배수층

① 우기시 원지반의 활동을 방지

② 경사면의 간극수압을 감소시켜 흙쌓기 비탈면 안정에 기여한다.

 

 

4.3 지하배수시설의 설계

 

4.3.1 지하배수구의 기능

(1) 지하배수구는 지하수를 집수하여 외부로 배출하는데 이용된다.

(2) 종방향 ⋅ 횡방향 배수시설은 물론이고 평면배수, 배수층 배수의 집수 및 배수 기능을 갖는다.

 

(3) 설치시 고려사항

① 종방향 및 횡방향 집수위치와 깊이

② 유공관의 규격과 경사

③ 토사유출 방지 필터

④ 배수구 자체의 규격과 재료 등

 

4.3.2 지하배수구의 깊이

(1) 배수관의 최소 매설깊이

① 노상의 불량부분에 대한 치환두께와 노상면에서 지하수위를 고려한 계산치 중에서 큰 값으

    로 한다.

② 이 깊이가 600㎜ 이하일 경우는 600㎜로 한다.

③ 설치 깊이보다도 얕은 위치에 불투수층이 있을 때에는 현장조건을 고려하여 조정한다.

④ 노면이 심하게 한 쪽으로 기울어 있거나 지하수면이 경사져 있을 때에도 현장조건을 고려하

    여 조정한다.

 

(2) 지하배수관 최소 매설깊이 산정

① 산정식

  

    

       [식 4.3.1]

 

여기서, H : 배수관의 최소 매설깊이(m)

Sw : 지하수면의 최소경사도

S : 노면의 경사(%)

h : 배수관 부근의 지하수위

B : 배수관의 간격(m)

Dw : 노상에서 지하수위까지의 깊이, 원칙적으로 0.6m로 한다.

hp : 노면과 노상과의 높이 차(m)

 

[표 4.3.1] 지하수면의 최소경사 및 수위

 

흙의 종류 최소 경사도 Sw(%) 지하수위 h(m)

모 래

사질토

점성토

1

2

3

0.05

0.10

0.15

 

② [식 4.3.1]은 토질조건이 일정하고 지하수위가 전면에 걸쳐 높을 때 적용된다.

③ [표 4.3.1]의 값은 해당지역에서 조사한 자료를 활용하는 것이 바람직하다.

④ 단, 조사자료가 없을 경우 시공중 수위측정을 통해 보완할 수 있도록 시방서 등에 명시한다.

 

(3) 지하배수구의 배치

① 지하수량이 많거나 지하수위가 높을 경우는 격자형 배치, 화살날개모양 배치, 필터 등을 병

    용해야 한다.

② 도로의 횡방향으로 설치하는 맹암거는 유공관을 두지 않는 것으로 하며, 도로중심선과 60˚

    의 각도로 설치하는 것을 표준으로 한다.

③ 도로의 종단경사가 완만한 경우 직각으로 설치한다.

④ 격자형 맹암거 상호간격은 점토질 지반의 경우 9m, 사질토 지반의 경우 30m까지 배치할

    수 있다.

 

4.3.3 지하배수구의 구조

(1) 지하배수구의 구성 및 단면 결정

① 유공배수관과 필터재로 구성된 구조를 원칙으로 한다.

② 배수량이 적을 때는 필터재만 사용 가능하다.

③ 배수관 단면의 결정은 지하배수관의 소요 통수단면(A)에 의한다.

 

  



 

  ·  · 

[식 4.3.2]

 

여기서, Q : 통수유량(㎥/sec)

q : 배수관 1m 당의 배수량(㎥/sec)

L : 유공배수관의 길이(m)

V : 유공관 내의 평균유속(m/sec)

Fs : 안전율, 보통 3으로 한다.

 

(2) 맹암거의 설치위치

① 땅깎기부의 길어깨

② 편절편성 및 절성경계부

③ 용수다발지역

④ 기타 필요한 곳

 

(3) 땅깎기부 비탈면에 설치하는 맹암거

① 비탈면에 용수가 있을 때 설치한다.

② 부직포를 사용하지 않는 맹암거로 한다.

 

(4) 도로 횡방향으로 설치하는 맹암거

① 유공관을 두지 않는 것으로 한다.

② 도로 중심선과 60˚의 각도로 설치한다.

 

(5) 도로 종방향으로 설치하는 맹암거

① 유공관을 두지 않는 것을 원칙으로 한다.

② 암반구간(리핑암과 발파암)에는 부직포를 두지 않는다.

 

(6) 맹암거에 매설되는 유공관의 내경

① 내경은 200㎜를 표준으로 한다.

② 유공관 구멍의 직경은 12∼20㎜를 표준으로 한다.

 

(7) 유공관의 경사 : 0.5% 이상이 바람직, 최소 0.2% 이상으로 한다.

 

(8) 맹암거의 형식 및 적용기준

 

[표 4.3.2] 맹암거 형식 및 적용기준

 

구 분 적 용 기 준

유공관

사용여부

부직포

사용여부

비 고

형식-1 땅깎기부 L형측구 아래에 설치(토사구간) ○ ○

형식-2

땅깎기부 L형측구 아래에 설치

(리핑암, 발파암 구간)

○ ×

형식-3

⋅ 편절, 편성구간 및 절ㆍ성경계구간에 설

치 (토사구간) ⋅ 땅깎기부 비탈면 통수부에 설치(토사구간) ⋅ 기존 포장 확장부(토사구간), 방음벽

기초하단부(토사구간)

× ○

중분대쪽 맹암거

유출부는 도로중심선과

60°각도로 100m마다

설치하며, 곡선구간은

40m 마다 설치

형식-4 형식-3과 동일 (리핑암, 발파암 구간) × ×

형식-5 지하수 용출 및 용수 다발지역에 설치

다발

판넬사용

×

 

4.3.4 횡단 지하배수구

(1) 횡단 지하배수구는 도로의 직각방향으로 설치하는 것을 원칙으로 한다.

(2) 보통의 경우는 집수관을 매설하지만 직접 모래 등을 채우는 경우도 있다.

(3) 횡단 지하배수구는 노면측의 지하배수구로 연결된다.

 

<그림 4.3.3> 횡단 지하배수구

 

<그림 4.3.4> 횡단지하배수구의 설치 예

 

4.3.5 중앙분리대 지하배수시설

(1) 설치목적

① 중앙분리대 지하배수구는 분리대 내에 침투한 빗물 배수를 위해 설치한다.

② 분리대 바닥에 차량의 진행방향으로 설치한다.

③ 땅깎기 구간에서 지하수위가 높은 곳은 지하수의 배수를 겸할수도 있으므로 유공관을 사용

    한다.

④ 표면이 불투수성 재료로 피복되어 있어도 피복의 균열 등으로 침투수가 발생하므로 지하배

    수구의 설치는 필요하다.

⑤ 노상재료가 투수성이 양호하여 우수 침입을 허용해도 지장이 없는 경우는 설치하지 않을 수

    도 있다.

 

(2) 중앙분리대 배수구 설치위치

① 지하배수구 윗부분을 상부 노상면에 맞추어야 한다.

② 중앙분리대에는 전기통신시설 등이 매설되어 있으므로 주의해야 한다.

③ 양쪽 높이가 다를 경우 낮은 쪽의 상부 노상면에 중앙분리대 지하배수구의 상부를 맞춘다.

 

<그림 4.3.5> 중앙분리대의 지하배수구

 

<그림 4.3.6> 중앙분리대 양쪽 높이가 다를 경우

 

(4) 횡단 지하배수관을 길어깨 집수정에 연결할 경우

① 집수정에 들어간 물이 횡단 지하배수관에 역류하지 않도록 해야 한다.

② 대규모 땅깎기부에서는 역류할 수 있으므로 유공관을 설치할 수 있다.

 

(5) 기타 시설의 지하배수구의 구조

① 기타시설 : 인터체인지, 휴게시설, 간이휴게소 및 버스 정류장 등

② 기타시설의 배수구 등에서 흘러 들어온 빗물이 포장체에 침입할 경우는 중앙분리대와 같이

    지하배수구를 설치한다.

③ 설치구조는 중앙분리대에 준한다.

 

 

4.4 기타사항

 

4.4.1 필터재료의 선정

(1) 필터재료는 다음의 조건을 만족시키는 입도배합의 것을 원칙으로 한다.

① 필터재료가 주변의 흙에 의하여 막히지 않기 위한 조건 :

 



 주변의흙

  필터재료 ＜ [식 4.4.1]

 

② 필터재료가 주변의 흙에 비하여 충분한 투수성을 갖기 위한 조건 :

 



 주변의흙

  필터재료 ＞ [식 4.4.2]

 

③ 유공관의 구멍과 이음 부분이 필터재료로 막히지 않기 위한 조건 :

 

  





필터재료

＞



[식 4.4.3]

 

여기서, D15, D85 : 입경가적곡선에 있어서 통과백분율이 각각 15%, 85%에 해당하는 입경(㎜)

d : 유공관의 직경 또는 관의 이음 간격(㎜)

 

(2) 필터재료의 입도곡선

① 주변의 흙이 막자갈을 함유한 경우 입경이 25㎜ 이하의 재료에 대한 입도곡선을 만들어 필

    터재료를 선정한다.

② 필터재료는 0.08㎜ 이하의 입자를 5% 이상 함유해서는 안되며, 점착성이 있어서도 안된다.

③ 노상토가 막자갈을 함유했을 때 그 가운데 5.0㎜ 이하의 입자만 고려한다.

 

<그림 4.4.1> 필터재료의 입도곡선

 

(3) 유공관

① 원심력 철근 콘크리트관(KS F 4409) 또는 경질 염화비닐관(KS M 3404)에 소정의 간격으로

    구멍을 뚫은 것을 사용한다.

② 구멍의 지름은 12∼20㎜를 표준으로 한다.

③ 하중의 영향이 큰 장소에 설치할 경우 관의 강도를 검토해야 한다.

 

4.4.2 배수구 굴착

(1) 배수구의 굴착 형상

① 굴착형상은 지하수 및 토질조건과 굴착기계의 종류, 시공법 등에 따라 변화된다.

② 시공이 용이하게 이루어질 수 있도록 계획을 수립해야 한다.

③ 단면은 보통 배수관의 외경보다 약 15∼200㎜ 정도 크게 할 수 있다.

④ 굴착 벽면은 토공량 감소를 위해 가능한 한 수직으로 굴착한다.

⑤ 기능발휘를 위해서는 위치 및 경사가 정확하게 시공되어야 한다.

 

(2) 땅깎기부 지하배수 설치시 다음과 같은 점을 주의해야 한다.

① 굴착의 기계시공

② 지하에 매설되는 구조물과의 관계

③ 노상 또는 국부적인 불량부분 치환장소의 지하배수(유공관을 사용하지 않는 것)와의 관계

④ 노면 및 비탈면 배수시설 등과의 관계

⑤ 비탈면 끝에 접한 배수구 터파기시 비탈면의 활동

 

4.4.3 지하배수구조물 접합부 처리

(1) 현장시공 여건을 고려하여 접속부를 정교하게 접속처리해야 한다.

(2) 배수구조물이 곡선으로 설치되는 경우 월류방지를 위해 외측 벽체부 등의 높이를 증가시켜 설

    치한다.

 

 

 

제 5 장 횡 단 배 수

 

 

5.1 일반사항

 

5.1.1 암거의 단면 및 크기

(1) 원형관 또는 박스 형태가 일반적이다.

(2) 암거의 크기, 경사, 유출입부의 수심 등의 조건에 따라 유입부 조절 또는 유출부 조절을 받는

    흐름의 특성을 갖는다.

 

5.1.2 암거의 일반적인 설계흐름

 

수리해석 ㆍ설계홍수량

↓

자료조사

ㆍ지형, 지질

ㆍ주변구조물

ㆍ시공조건

↓

암거설계

ㆍ암거형식

ㆍ단면, 경사 등

↓

표 준도 yes

적 용

↓no ↓

세부설계 표준도 적용

↓←

종합검토

 

<그림 5.1.1> 암거의 설계 흐름

 

5.1.3 유송잡물로 인한 배수시설 손상 및 주변피해가 있다고 판단되는 경우

(1) 교량과 같은 형식으로 유송잡물을 통과시키도록 한다.

(2) 유송잡물이 원활히 빠져나가도록 유입구의 폭을 가능한 한 수로폭과 일치하도록 한다.

 

 

5.2 도로 암거의 설계

 

5.2.1 도로 암거 설계시 일반적 고려사항

(1) 유입구와 유출구의 부가시설은 흐름의 모든 단계에서 물, 소류표사, 부유물을 알맞게 처리해야 한다.

(2) 암거는 불필요한 특성을 갖거나 암거가 가져야 할 특성이 지나치게 손상되어서는 안된다.

(3) 구조물의 상 · 하부에 설치되는 암거는 구조물에 피해를 발생시키지 않도록 흐름의 변화없이

    유출수를 운반해야 한다.

(4) 장래의 수로와 도로 개량에 대해 원활하게 대처할 수 있도록 설계해야 한다.

(5) 흙이 다져진 후에 적절하게 기능을 발휘할 수 있도록 설계해야 한다.

(6) 모기 등 해충이 번식할 수 있는 정체된 웅덩이가 없어야 한다.

(7) 토지개발에 의해 발생되는 증가된 유출수가 잘 처리될 수 있도록 미래에 대한 사용성을 고려

    하여 설계한다.

(8) 암거는 수리학적으로는 설계유출량을 적절하게 다룰 수 있어야 하고, 구조적으로는 영구성과

    유지관리가 편리하도록 축조되어 경제성을 보장할 수 있어야 한다.

(9) 암거는 유입구의 정체가 발생되지 않도록 설계해야 한다.

(10) 유출구는 세굴과 유실에 저항할 수 있도록 설계해야 한다.

(11) 우리나라의 경우 대부분 산지부로서 횡단배수 암거의 경우 유속이 불가피하게 커지므로 유속

      에 따른 유속조절방안 및 세굴대책을 세워야 한다.

(12) 토사 퇴적 ⋅ 침전에 의한 단면의 축소 등을 고려하여 20%의 단면적 여유를 두어야 한다.

 

(13) 배수구조물의 침식을 방지해야 한다.

① 침식방지를 위한 유속의 범위 : 0.6∼2.5m/sec

② 부득이하게 유속이 2.5m/sec 이상인 경우 유입유출부에 수로보호공 및 감쇄공 등을 설치한다.

③ 유입부

 

가. 유속 2.5m/sec 초과시 침식방지용 수로보호공을 설치해야 한다.

나. 바닥은 콘크리트로 T=200㎜ 이상, L=3D 이상으로 한다.

 

④ 유출부

 

가. 2.5m/sec＜V＜4.0m/sec : 콘크리트 바닥을 포함하여 배수구조물 높이의 3배 이상 설치

나. 4.0m/sec＜V＜6.0m/sec : 배수구조물 높이의 3배 이상이 되도록 하고 감쇄공 설치

다. 6.0m/sec<V : 침전조를 설치, 유지관리를 고려하여 가급적 지양

라. 바닥은 콘크리트 원칙 T=200㎜ 이상

 

(14) 주변 지형이 계곡부, 유송잡물에 의해 피해가 예상되는 지역

① 유송잡물에 의한 피해가 발생하지 않도록 한다.

② 암거 설치 이전에 충분한 현지조사와 피해 가능성을 조사

 

(15) 통로암거 설계기준1)

구조물 규격(m) 적 용 기 준

4.5 × 4.5 현재 대형차량이 통행하고 있거나, 장차 통행 가능성이 있는 곳

4.0 × 4.0 위의 규정에서 부득이 축소해야 할 경우

3.5 × 3.5

산간지대에서 차량통행이 없는 곳, 또는 위의 기준에 만족하는 우회도로가

있는 곳

3.0 × 3.0 위의 기준 외에 부득이한 곳

※ 양방향 차량통행 등이 요구되는 지역에서는 민원 및 관계기관 협의에 의해 6.0m × 4.5m 규격으로 설치할

수 있다.

 

5.2.2 산지부 도로의 암거 설계2)

(1) 설계강우강도

① 최근 5년간 국지성 집중호우 발생빈도 검토결과 100년 빈도 이상의 호우가 다수 발생되고

    있다.

② 비탈면 유실, 하천범람 등의 피해 예방이 필요하다.

③ 산지부 설계 강우 발생빈도를 상향 조정한다.

 

[표 5.2.1] 설계강우강도

 

구 분 빈도

평지

암거및 배수관 (도심지, 집단가옥 등) 25년 (50년)

노면 및 비탈면 배수시설 10년

측도 및 도로인접지 배수시설 10년

산지

암거 및 배수관 100년

노면 및 비탈면 배수시설 20년

측도 및 도로인접지 배수시설 20년

 

(2) 수리계산

① 일반사항

 

가. 유송잡물에 의한 우수흐름 지체와 도로 월류로 인하여 도로가 침수되거나 유실되는 피해

    를 방지하고자 배수구조물 수리계산시 유송잡물 및 토사퇴적을 고려한다.

나. 토사퇴적 및 유송잡물을 고려한 수리계산은 『도로배수시설 설계 및 유지관리 지침』(건

    교부,‘03.12)에 의한다.

 

② 적용범위 및 조사항목

 

가. 토사퇴적 및 유송잡물이 횡단배수구조물 유입부를 막아 유수의 흐름을 방해할 우려가 있

        1) 암거 확장요구 민원 대처방안 검토(구조계 11101-50, 2003.12.01)

        2) 수해예방을 위한 산지부 도로설계기준 개선(설계처-3394, 2007.11.28)

    는 지역에 한한다.

나. 유송잡물 및 토사퇴적을 고려한 배수구조물 수리계산 여부를 판단하기 위해 아래의 항목

     을 조사하여야 한다.

 

[표 5.2.2] 조사항목

 

구 분 조사항목

자료조사

⋅ 지형 및 지질 ⋅ 과거 홍수이력 ⋅ 배수 유역 ⋅ 기상강우 이력, 수문자료 ⋅ 유역상황 (하천정비계획 수립여부 등) ⋅ 지역주민 및 관계기관 탐문조사 ⋅ 기존 배수시설

  유송잡물 확인 ⋅ 지표면 피복상황(식생) ⋅ 유송잡물의 영향 ⋅ 입출구부 수로상태와 단면형상

  적정성 검토 ⋅ 기존 배수시설과의 접합 ⋅ 배수유역의 장래토지이용계획 ⋅ 최종 배수 유출점 파악 ⋅ 수로범람 발생 가능성

 

③ α₂

 

가. 암거의 높이 결정시 국지성 집중호우로 인한 토석류 및 유송잡물에 대한 충분한 통수단

    면 확보가 필요하다.

나. 상시 토사 퇴적율(20%) 외에 α2 를 적용한다.

 

(가) 암거 높이 : D

D ≥ (1+α1+α2)ㆍh [식 5.2.1]

h : 수심

α1 : 통상의 토사퇴적에 의한 통수단면 축소를 고려한 여유(20% 적용)

α2 : 호우시에 대량의 토사․유목 등이 유입할 우려가 있는 경우

(단면도)

(평면도)

기준선

단 면 1 2 2 2

노 면

h1 컬버트 상면

z1

h2

z2

(S 1)

L (=D)

컬버트 저면(S ) 2-3

(S 4)

h3 h4

D

H

z 4 (-)

상류측

단 면

컬버트

유입구

컬버트

유출구

하류측

단 면

B1 B2 B3 B4

 

[그림 5.2.1] 유송잡물을 고려한 암거의 흐름 제원

 

 

여기서, h : 수심

z : 기준선에서 측정한 하상의 높이

h +z : 수위

B : 수로(또는 암거)의 폭

D : 암거의 높이(또는 직경)

H : 노면의 높이

S : 수로(또는 암거)의 종단경사

(나)   



      ×  [식 5.2.2]

 

여기서    : 토석류의 피크 유량 (㎥/sec),

  : 설계유량 (㎥/sec)

    

   

 

  [식 5.2.3]

 

여기서,   : 계곡 바닥 퇴적토사의 용적토사 농도 (=1-n, n: 간극율)

  : 유입되는 토석류의 농도

     tanø  tan

tan

[식 5.2.4]

 

여기서,  : 사력의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥)), (계략치 18kN/㎥)

 : 물의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥))

ø : 계곡 바닥 퇴적 토사의 전단 저항각 (도)

 : 기존수로의 경사(기존수로의 평균경사)

 

(다) 지하수위 이상에 있는 토석류의 단위중량( ) 및 토질별 전단 저항각(ø)

 

종 류 상 태 단위중량 전단저항각

자갈

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것 20 40

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것 18 35

자갈섞인

모래

조밀한 것 21 40

조밀하지 않은 것 19 35

모래

조밀한 것 20 35

조밀하지 않은 것 18 30

사질토

조밀한 것 19 30

조밀하지 않은 것 17 25

점성토

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 18 25

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 17 10

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 16 15

점토 및

실트

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 17 20

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 16 15

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 14 10

 

(3) 횡단배수 구조물 규격

① 지형여건을 감안 교량설치를 원칙으로 하며, 도로의 기하구조상 불가피한 경우 암거를 설치

    하고 유송잡물 및 토석류에 대한 대책을 수립한다.

② 암거의 최소규격은 시공성을 감안하여 2.0×2.0 을 적용한다.

③ 산지 계곡부 수로와 직접 연결되는 횡단배수시설의 유입부 폭은 가능한한 수로폭과 일치시킨다.

 

 

5.3 횡단 배수시설의 설계

 

5.3.1 암거

(1) 수로 암거 최소 규격3)

① Pipe 적용 기준

 

가. 규격 : 1,000㎜, 2@1,000㎜, 1,200㎜, 2@1,200㎜

나. 설계유량을 검토하여 해당 규격을 적용한다.

 

② Box 적용 기준

 

가. 규격 : 2.0×2.0

나. 2@1,200㎜ 유량을 초과하는 경우는 최소 규격으로 적용한다.

다. 급경사 지역이거나 산림지역으로서 우기시 나뭇가지 등으로 입구가 막힐 우려가 있는 경

     우는 유량에 관계없이 2.0×2.0 적용이 가능하다.

 

(2) 암거 날개벽4)

① 사각 60°이상의 경우 : 지형여건상 평행식으로 설치가 불합리한 경우 외에는 평행날개벽을

    개선 적용한다.

② 사각 60° 미만의 경우 : 현장 여건에 맞추어 평행날개벽이나 기존의 옹벽식 날개벽중 선택

    하여 적용한다.

③ 수로 암거는 공사시행중인 구간의 시험시공을 실시하여 적용성을 검토한다.

④ 날개벽 연결철근5)

 

가. 수로 암거 날개벽(옹벽)을 연결하는 철근의 정착길이 산정(자체 감사지적사항, 감사실

    -1524호, 05.10.5)

(가) 철근 정착길이 산정은 계산식에 의한 방법으로 산출한다.

(나) 수로 암거 날개벽 연결철근의 정착길이는 계산식에 의한 방법을 적용한다.

    3) 수로암거 최소 규격(설계도 13201-175, 2002.04.22)

    4) 암거 날개벽 개선 검토(설계삼 16201-146, 1997.05.08)

    5) 수로암거 날개벽 연결철근 검토(설계처-2777, 2006.10.27)

나. 설계 기준(설심일 13201-117호, 2000.06.22)

(가) 고속도로 설계의 철근 정착길이 산정은 도로교설계기준 중 계산식에 의한 방법 적용

    을 원칙으로 한다.

(나) 계산식에 의한 방법

 

ℓd ＝ fck

dbfy



db

c＋Ktr 

 

αβγλ [식 5.3.1]

 

여기서, db

c＋Ktr 는 2.5 이하

γ : 철근 또는 철선의 크기계수

c : 철근간격 또는 피복두께에 관련된 치수

Ktr : 횡방향 철근지수 ＝sn

Atr fyt

 

다. 계산식에 따른 계산 결과

구 분 정착장(㎜)

D13 300

D16 300

D19 340

D22 490

D25 560

D29 640

D32 710

 

라. 설계기준 정착길이

날개벽(암거) 높이 철근 규격 계산에 따른 정착장(개선) 건교부 암거표준도(현행)

H=3.05m(1.5m) D13 300㎜ 750㎜

H=3.65m(2.0m) D13 300㎜ 1,000㎜

H=4.25m(2.5m) D16 300㎜ 1,000㎜

H=4.85m(3.0m) D19 340㎜ 1,000㎜(1,500㎜)

H=5.40m(3.5m) D22 490㎜ 1,000㎜(1,500㎜)

H=6.00m(4.0m) D25 560㎜ 1,000㎜(1,500㎜)

H=6.65m(4.5m) D25 560㎜ 1,000㎜(1,500㎜)

 

(3) 암거 보강 슬래브 설계기준6)

① 단순보로 해석

 

가. 상부 사하중 및 활하중을 재하하여 중앙부에 최대 정모멘트가 발생하는 것으로 한다.

나. 설계 및 시공의 일관성, 단순화를 도모한다.

 

② 적용 기준

 

가. con'c : σck = 24㎫

나. 철근 : D22@250 (차량진행방향 상단기준)

다. 상면이 포장층내에 위치하는 암거와 피토고가 1.5m 이내인 지중 라멘교에 시멘트 콘크

    리트 포장 및 아스팔트 콘크리트 포장 구분없이 개선방안을 적용한다.

 

(4) 암거 신축이음부7)

① 지수판 규격 확대 : 폭 200㎜, 두께 5㎜ ⇒ 폭 230㎜, 두께 9.5㎜

② 지중수 유입 차단

 

가. 신축이음 단부 슬래브에 지중수 유입방지를 위한 유입방지턱(100×100㎜)을 설치한다.

나. 신축이음 외부에는 실런트 처리를 한다.

 

<그림 5.3.1> 암거 신축이음부

 

③ 연약지반상 암거 팽창죠인트 설치방안8)

 

가. 연약지반 암거 죠인트의 파손 방지방안

 

(가) 신축이음은 구조물의 연성기능 확보를 위해 최대응력 집중부위를 피해야 한다.

(나) 150~300㎜ 간격으로 설치한다.

(다) 신축이음부 보강

ㆍ잔류침하량, 부등침하, 성토고 등의 현장 여건에 따라 설계한다.

ㆍ일반적인 연약지반의 경우

- 암거 상부 성토고 5m 미만의 경우 : 죠인트 바로 보강한다.

    6) 암거 보강 슬래브 설계기준 검토(설계일 16210-268, 1996.08.23)

    7) 암거 신축이음부 누수방지방안 검토(설계개 16210-440, 1996.12.28)

    8) 연약지반상 암거 팽창죠인트 설치방안 검토(설일 16210-210, 1994.12.27)

 

- 성토고가 5m 이상의 경우 : 콘크리트 보강 받침을 설치한다.

 

나. 죠인트 바 보강

(가) 암거 저판에 보강철근 삽입

(나) 지반조건

- 잔류침하량에 대한 더올림 시공을 실시한다.

- 암거 상부의 성토높이가 5m 미만인 경우 사용한다.

 

<그림 5.3.2> 죠인트바 보강 

 

<그림 5.3.3> 콘크리트 받침 설치

 

다. 콘크리트 받침 설치

(가) 이음부 하부에 콘크리트 받침 설치

(나) 지반조건

- 잔류침하량에 대한 더올림 시공을 실시한다.

- 암거 상부 성토높이에 관계없이 사용이 가능하다.

 

(5) 유출입부 접속저판 및 차수벽9)

① 통로암거

 

가. 암거 구체와 접속저판 사이에 Tie Bar(D16, L=600, C.T.C 300, 단철근)를 설치한다.

나. 접속저판 콘크리트를 포장 콘크리트(인력 포설)로 변경한다.

    : 3종 콘크리트(fck=21㎫) ⇒ 포장 콘크리트(fck=4.5㎫)

다. 접속저판 하부에 접속도로 포장과 동일한 두께의 선택재료층(T=200㎜)을 부설한다.

 

② 수로암거

가. 레벨링 콘크리트 타설시 1:0.5 경사의 채움 콘크리트를 동시에 타설한다.

나. 채움 콘크리트 : 5종, fck=15㎫

 

③ 통로 및 수로 암거 바닥 콘크리트

가. 차륜접지 및 유수세굴 등에 따른 마모, 침식을 고려해야 한다.

나. 현장 시공시 가급적 저(低) 슬럼프의 콘크리트로 시공하는 것이 바람직하다.

 

④ 차수벽10)

가. 차수벽의 기능

(가) 유입․유출구부 지반의 세굴을 방지한다.

(나) 침투수의 유입을 차단한다.

    9) Box 구조물 보강방안 검토(유출입부 접속저판 및 차수벽)(설계기 16210-133, 1995.05.10)

    10) 수로 암거 및 배수관의 차수벽 설치방안 검토(설계처-63, 2007.01.09)

 

나. 차수벽의 설치 기준

 

[표 5.3.1] 차수벽 설치 기준

 

구 분 횡단 배수 구조물 연결수로 형식

차수벽 미설치 ⋅ 유입 · 유출구부가 콘크리트 측구(V형, U형, 개거수로)로 연결된 구간

차수벽 설치 ⋅ 유입 · 출구부가 토사 측구로 연결된 구간 ⋅ 소하천, 구거, 경작지 용배수로 등 토사 수로로 연결된 구간

 

5.3.2 횡단배수관

 

(1) 횡단 배수관 규격11)

① 배수구조물내 퇴적방지조건(토사+자갈)

 

가. 적정 유속 : 1.5m/sec 이상

나. 배수구조물 경사 1.0% 이상 유지 필요

(관련근거 : 배수구조물 설계법, 1987. 한국도로공사)

 

② 다음의 경우 횡단배수관의 최소직경을 1,000㎜ 이상으로 시행한다.

 

가. 배수관 경사가 1% 이하인 경우

나. 연장이 60m 이상인 경우(장래 확장계획 감안)

다. 연약지반에 위치한 경우

라. 평지부에 위치하여 장기적으로 유입 ⋅ 유출부 접속수로의 퇴적에 의한 배수불량 우려가

    있는 지역 등

 

(2) 횡단 배수관 재질 및 설치방법12)

① 기성제품 흄관(사용가능 성토고 3~4m) 고속도로용 횡배수관 용도로 사용이 곤란

② 높은 성토고에도 구조적 안전성을 확보할 수 있도록 흄관에 콘크리트(3종 40㎜, σck=21㎫)

    를 보강(surrounding)하여 최적의 단면을 선정

③ 흄관 보강단면 제원

 

[표 5.3.2] 흄관 보강 단면 제원

 

구 분 D T Bt A B W Wt

성

토

고

H= 5m

800 66

150 466 250 1,332 1,232

H=10m 150 466 250 1,332 1,232

H=15m 150 466 250 1,332 1,232

H=20m 170 466 250 1,352 1,272

    11) 횡단배수관 규격 검토(설계개 16210-207, 1997.06.19)

    12) 횡단배수관 재질 및 설치방법 개선(설일 16210-84, 1995.04.25)

 

H= 5m

1000 82

150 582 250 1,564 1,464

H=10m 150 582 250 1,564 1,464

H=15m 170 582 250 1,584 1,504

H=20m 200 582 300 1,664 1,564

H= 5m

1200 95

170 695 300 1,860 1,730

H=10m 170 695 300 1,860 1,730

H=15m 200 695 300 1,890 1,790

H=20m 250 695 300 1,940 1,890

 

<그림 5.3.4> 흄관 단면 제원

 

(3) 배수 관거 유출입부 수로보호공13)

① 배수구조물(box, pipe 등)의 유출부 유속은 가급적 2.5m/sec 이하가 되도록 설계한다.

 

가. 원지반 수로 경사에 맞추어 계획하는 것이 원칙

나. 수로보호 시설규모를 최소화하는 방안을 강구

다. 산지부 계곡부 등 급경사 구간은 수리단면변화가 없는 범위내에서 유입부에 집수정, 유

    출부에 도수로를 설치

 

② 유속이 2.5 m/sec를 초과할 경우 다음 기준에 의거 수로보호시설을 설치한다.

    13) 배수관거 유ㆍ출입부 수로보호공 설계기준(설계일 13202-460, 1999.05.15)

 

유출부 유속

(m/sec)

수로보호시설

2.5<V≤4.0

⋅ 수로보호공 설치범위 : 접속슬래브와 콘크리트 바닥을 포함하여 배수구조물 높

  이의 3배 이상이 되도록 설치 ⋅ 콘크리트 바닥 : 3종 - 21㎫(t=200㎜)

4.0<V≤6.0

⋅ 수로보호공 설치범위 : 접속슬래브와 콘크리트 바닥을 포함하여 배수구조물 높

  이의 3배 이상이 되도록 하고 감쇄공을 설치 ⋅ 콘크리트 바닥 : 3종 - 21㎫(t=200㎜)

  6.0<V ⋅ 침전조 설치 ⋅ 유지관리를 고려하여 가급적 유속 6.0m/sec 이하로 설치

 

<그림 5.3.5> 수로보호공 설치

 

③ 배수구조물(Box, Pipe)이 토사 측구, V형 측구, 용수 개거 등과 평행하지 않게 교차 접속될 때

 

가. 월류 방지대책 필요

나. 측구 높이를 300㎜ 이상 보정하여 조치

 

④ 유속이 2.5m/sec 초과시 배수구조물 유입부

 

가. 수로보호시설을 설치

나. L=3D 이상, t=200㎜

 

5.3.3 파형 강판 암거

(1) 일반사항14)

① 기본 이론

 

가. 하중분산으로 캔이 저항

나. 파형(골) 형성으로 휨강성 증가

다. 위의 두 원리에 의해 상당히 큰 하중을 지지

    14) 파형강판 현장 적용성 검토(건설계 10308-110, 2002.10.28)

 

② 파형강판 설계 순서

현장별 설계단면 선정

최소 토피고 검토

다짐밀도에 따른 하중계수(K) 흙강성계수(K) 산정

구조물에 작용하는 설계하중 산정

구조물 벽면에 작용하는 단면력 산정

허용 압축응력 검토

판두께 검토

최소 취급 강성 검토

 

<그림 5.3.6> 파형강판의 설계 순서

 

③ 최소 토피고 이상의 구간에서 합성형 수로암거를 다음과 같이 적용한다.15)

 

가. 자연수로의 폭원 유지가 가능하도록 기초옹벽을 설치한다.

나. 기초 옹벽 벽체높이는 0.5~1.1m로 유지한다.

다. 축력구조의 반원형 단면을 적용하되 2련 암거는 토피고를 감안하여 낮은 아치형 의 적

    용이 가능하다.

라. 상기 암거 이외의 단면 또는 토피고 10m를 초과하는 경우는 수리 및 구조계산을 수행

    하여 적정 단면을 결정한 후 적용해야 한다.

마. 최소토피고가 확보되지 않은 경우 보강슬래브나 토목섬유 보강재 등 적정한 보강 대책을

    수립한 후 적용한다.(도연기 18204 ⋅ 30106, 2002.1.26.)

바. 시공후 장래 물에 의한 침수시 지지력 확보가 곤란하거나 장기간 부등침하가 우려되는

    구간 및 연약지반 구간은 폐단면인 원형 지중강판 구조물 등 타공법 설치를 검토한다.

사. 염분이 함유된 물 또는 폐수 등이 흐르는 수로에서는 부식의 우려가 있으므로 내부 코팅

    처리 등 방식방안과 철근콘크리트 암거를 비교하여 적용토록 한다.

아. 수로바닥은 바닥 콘크리트 타설을 원칙으로 하되 유속이 빠르거나 급경사의 경우 마모

    등이 예상되므로 현지여건을 고려하여 대비책을 강구(단면보강 또는 기 초표면 에폭시

    코팅 등)하여야 한다.

    15) 지중강판을 이용한 합성형 수로암거 적용방안(기술의 10410-208, 2002.12.23)

자. 기초옹벽과 지중강판 접속부 지수 처리 상세도

 

연결부 상세

 

<그림 5.3.7> 수로암거 지수처리 상세도

 

(2) 결함 유형별 조치사항16)

① 결함 원인 및 대책

결함 유형 원 인 대책 방안

합성형 암거 옹벽

및 기초부 균열

⋅ 수화열, 기온변화, 건조수축 등 ⋅ 수평방향 철근량 부족

⋅ 날개옹벽은 최소철근비 기준 만족 ⋅ 기초벽체는 최소철근비에 맞도록 철근량을 증

 가하여 배근 필요

 파형강판 암거내

 포장부 균열

⋅ 건조수축 구속에 의한 인장응

 력 발생

⋅ 종․횡방향 줄눈설치 ⋅ 콘크리트 포장은 옹벽과 분리설치

 합성형

 암거

 내부

 포장

 솟음

 옹벽

 기초

 침하

⋅ 지반 지지력(N값 30 이상)

 부족 ⋅ 수평전단저항력 부족 ⋅ 기초활동 검토시 N값=30

 적용

⋅ 수로암거 설계시 시추조사 실시하여 지반지지

 력 평가 ⋅ 통로암거 지지력 산정시 토질정수는 내부마찰

 각 25° 적용 ⋅ 수평전단저항력이 뒤채움 및 성토 다짐시 작용

 되는 수평토압보다 작은 경우 활동방지벽(key)

 적용 검토

 기초

 수평

 변형

 백태 및 녹발생 ⋅ 유수부의 토석류 흐름 ⋅ 유속 감쇄공 및 침전조 설치 ⋅ 원형파형강판 내부 보강 (철근콘크리트 보호공)

    16) 파형강판 암거 설계조치사항 검토(설계처-2117, 2007.07.23)

 

 

② 설계 적용방안

 

구 분 적용방안

옹벽 및 기초부 균열 ⋅ 기초벽체는 최소철근비에 맞도록 철근량을 증가하여 표준도 개정

포장부 균열

⋅ 종방향 줄눈설치 : 폭원 5.0m 이상 구간 ⋅ 횡방향 줄눈설치 : 길이 5.0m 간격 ⋅ 줄눈형식 : 컷팅후 실런트 처리(설계처 ⋅ 1481호, '06. 6.14) ⋅ 콘크리트 포장과 기초옹벽 사이 스티로폼 반영

암거 내부

포장 솟음

⋅ 수로암거 설계시 암반노출지반을 제외하고 시추조사

(표준관입시험 포함) 실시후 지지력 평가 ⋅ 소요지지력이 부족한 지반은 지반치환 등 별도대책 검토 ⋅ 통로암거 지지력 산정시 토질정수 내부마찰각 25° 적용 ⋅ 수평저항력 부족구간 활동방지벽 설치 또는 기초규격 확대

암거 백태

및 녹발생

⋅ 원형파형강판 암거 적용 제외 ⋅ 합성형 수로암거 적용시 산악지 및 유속이 빠르거나 급경사인 구간

토석류 유입에 따른 내부손상 발생우려로 적용 제외

 

(3) 방수공법17)

① 볼트 이음부

 

가. 통로 및 통 · 수로 겸용 암거

(가) 부틸혼입고무캡 방수공법을 적용한다.

(나) 흙과 접하는 강판 단부는 실런트로 처리한다.

 

<그림 5.3.8> 부틸 혼합 고무캡 방수공법

    17) 지중강판 합성형 암거 방수공법개선(안)(기술심사실-1331, 2005.09.01)

 

나. 수로 암거

(가) 아스팔트 방수공법의 효과가 미흡하다.

(나) 기능상 상시 물과 접해 있는 점을 감안하여 아스팔트 방수공법을 삭제한다.

 

② 기초 접합부

 

가. 통로 및 통 · 수로 겸용 암거

(가) Base channel 내부에 몰탈 채움을 실시한다.

(나) 배수파이프를 설치한다.

 

뒷채움

베이스 찬넬

지중강판

방수몰탈

배수파이프

몰탈

뒷채움

베이스 찬넬

지중강판

방수몰탈

 

<그림 5.3.9> 통로암거 기초접합부 방수공법 <그림 5.3.10> 수로암거 기초접합부 방수공법

 

나. 수로 암거

(가) Base Channel 내부에 몰탈채움은 실시하되

(나) 도막방수는 효과가 미흡하므로 삭제한다.

 

(4) 적용 단면18)

① 적용 단면의 세분화 효과

 

가. 세분화 검토결과 공사비 절감효과 발생

나. 기존 철근콘크리트 암거대비 20~37% 절감

다. 기적용단면 대비 11~25% 절감

    18) 지중강판 합성형 통로암거 적용단면 세분화 검토(기술의 10410-143, 2003.09.22)

 

② 최소 토피고 이상 구간에서의 적용 단면

 

[표 5.3.3] 토피고 이상구간에서의 적용 단면

 

구 분 합성형 통로암거 적용 단면

규 격

D=4.25m, H=3.525m

5.00m

4.00m

1.50m

D=5.0m, H=4.0m

D=5.75m, H=4.675m

6.50m

5.25m

2.00m

D=6.50m, H=5.25m

 

③ 상기 암거 이외의 단면 또는 토피고 10m를 초과하는 경우에는 구조적 안정성, 시공성, 경제성

    등을 감안한 적정 단면을 별도로 검토한 후 적용한다.

 

(4) 지중강판 통로암거 형상19)

① 파라펫과 옹벽 접합부의 단부 형상 개선

 

[횡단면] [접합부]

 

<그림 5.3.11> 개선 암거의 파라펫과 접합부

    19) 지중강판을 이용한 통로암거 개선(안)(기술의 10410-49, 2003.03.29)

 

② 토피고에 따른 저판 폭원 및 저판 두께

 

[표 5.3.4] 암거의 토피고에 따른 저판 폭원 및 저판 두께

 

구 분

적용(안)

저판 폭원(㎜) 저판 두께(㎜)

3m 2,000 400

4m 2,200 400

5m 2,600 500

6m 2,700 500

8m 3,100 600

10m 3,600 700

 

<그림 5.3.12> 단면 예시, 토피 3m

 

 

 

제 6 장 구조물 배수

 

 

6.1 교량 · 고가 구조물의 배수

 

6.1.1 배수 홈통

(1) 배수 홈통 간격

① 20m 이하로 하는 것이 바람직하다.

② 종단경사가 오목한 구간에서는 그 저부에 반드시 1개, 그 양측에 각각 3~5m 정도 떨어져

    설치한다.

③ 단, 간격이 너무 좁을 경우 상판과 유지관리상 악영향을 미칠 수 있으므로 주의를 요한다.

 

(2) 배수 홈통 설치위치

① 신축장치 근처에 설치하여 신축장치로의 유입량을 최대한 줄이는 배수구조가 바람직하다.

② 종단경사 중 움푹 패인 구간 중심에 신축장치를 설치하는 경우에는 그 양측에 1.5m 정도

    떨어뜨려 설치하는 것이 좋다.

③ 완화곡선구간 혹은 S자 곡선 구간의 변곡점 부근에 발생하는 횡단경사가 수평인지 여부를 판

    단하며, 수평에 가까운 구간은 종단경사도 고려하여 배수홈통의 설치위치를 검토해야 한다.

④ 배수 홈통면은 교량슬래브면과 일치되게 설치한다.(Latex Modified Concrete 포장의 경우)

⑤ 배수 홈통 설치를 위해 상판 등의 철근을 부득이하게 절단할 경우 절단한 철근에 상당하는

    보강철근을 배수 홈통의 주위에 배치해야 한다.

 

<그림 6.1.1> 배수 홈통 보강철근 예

 

⑥ 콘크리트 타설, 포장 시공시 배수홈통에 콘크리트 등이 들어가지 않도록 사전에 충분한 조

    치를 취해야 한다.

 

(3) 배수구 설계기준1)

① 배수구 간격은 집수구 통수능력에 따른 수리검토 실시 후 적용한다.

② 배수관 형태는 배수의 효율성을 감안하여 사각형 집수구를 적용한다.

 

가. 사각형 집수구의 배수관(스테인레스) 연결부는 원형으로 한다.

나. 사각 집수구 설치간격

 

[표 6.1.1] 사각 집수구 배수구 설치간격

 

집수구 형태

배수구 설치간격

최대간격 일반구간 Clothoid Sag부

사각집수구

(250×250㎜)

20m

10m ⋅ 20m

(5m 단위로)

3m ⋅ 10m

(정수 단위로)

 

③ 배수관 설치경사는 4차로 3% 이상, 6차로 4% 이상, 8차로 6% 이상을 적용한다.

④ 배수 집수구 재질2)

 

가. 재질 : 주철재에서 스테인레스 강 재질로 개선

나. 강재 두께

 

(가) 교면 배수 집수구의 경우 재하중이 거의 없음

(나) 집수구 단면확대 기대효과를 감안하여 스테인레스강(판) 6㎜ 두께를 적용한다.

 

다. 기타

(가) 집수구 설치위치 : 교면포장 침투수 배수를 고려하여 교면방수 시공면과 일치시켜 설

     치해야 한다.

(나) 하천용 교면배수관 : 집수구와 배수관 연결이 용이하고 유입쓰레기 퇴적을 방지하기

     위해 고리형 연결구로 설치한다.

 

(4) 곡선부 교량의 교면 배수구 설치기준3)

① 배수구 설계기준

 

가. 분리대 구간 경사를 차도와 동일한 경사로 설계한다.

나. 분리대내 집수구 규격은 신속한 배수처리 및 경제성을 고려하여 250×500㎜으로 확대

    적용한다.

다. 집수구 주철근 절단율을 고려하여 집수구 장변을 교축직각방향으로 설치한다.

라. 현 배수시설 설계기준을 고려하여 집수구 간격을 3~20m로 적용하되, 배수계산결과 집

    수구 간격이 3m 미만인 교량에 대해서는 수리검토 결과를 토대로 집수구 간격을 조정

    한다.

마. 토공구간과 교량구간의 접속부 방호시설(중앙분리대 및 방호벽) 높이차를 조정 한다.

 

(가) 중앙분리대 : 교량 구간 내에서 하단부 바닥판 높이로 단차 조정

    1) 교면배수구 설계기준 검토(설계일 16210-222, 1997.06.27)

    2) 교면배수 집수구 재질 개선(설계일 16210-602, 1997.11.06)

    3) 교면배수구 설계기준 개선 검토(설계처-573, 2005.03.07)

(나) 방호벽 : 접속슬라브 구간 내에서 단차 조정

 

<그림 6.1.2> 배수 단면

 

 

6.1.2 배수관

(1) 배수관은 원칙적으로 유지보수가 용이한 첨가방식으로 한다.

(2) 내경은 150㎜ 이상으로 하며, 장래 유지보수가 용이하도록 설치한다.

(3) 배수관의 경사는 원칙적으로 3% 이상으로 하고 부득이한 경우에는 2% 이상으로 한다.

(4) 상판의 신축과 상대신축량을 고려하여 10m에 1개소를 표준으로 하여 신축이음을 설치한다.

(5) 횡관이 2개 이상의 배수구와 직결되는 경우에는 <그림 6.1.3〉와 같이 그 중간에 1개의 신축

    이음을 설치한다.

 

<그림 6.1.3> 배수관 설치

 

(6) 배수관 경로에서 상부공과 하부공과의 접속부에는 <그림 6.1.4>와 같이 받침관을 두어 상하

    부를 연결한다.

(7) 배수관 배치를 위한 철물은 부식방지처리를 해야 한다.

(8) 경질염화비닐관을 사용하는 경우에는 관에 작용하는 온도응력의 영향을 충분히 고려하여 이에

    대해 안전하도록 설계하여야 한다.

(9) 한랭지에서는 관의 끝단에서 배수된 물이 얼어붙어 배수기능이 저하되는 일이 많으므로 배수

    관 끝단의 설치높이를 지표면에서 최소 500㎜ 떨어지도록 하고, 가능하면 1m 이상 떨어지도

    록 시공하는 것이 바람직하다.

(10) 하천용 배수관의 경우 배수관의 유출부의 우수가 비산되어 교각의 교좌장치에 영향이 가지

    않도록 유출구의 위치를 고려해야 한다.

(11) 교량배수관 재질은 설치방법에 따라 경제성, 시공성, 유지관리 등을 고려하여 적합한 재질을

     선정하여야 한다.4)

 

6.1.3 주변 피해 방지를 위한 교량배수시설의 설치5)

(1) 하천용 배수관의 설치로 피해가 예상되는 경우에는 가급적 육교용을 적용하는 것으로 하며 대

    상은 다음과 같이 정한다.

① 도로 및 철도 횡단구간

② 농경지 통과구간

③ 강풍시 비산으로 인해 인접 가옥에 피해가 우려되는 경우

④ 하천 제방 등에 직접 낙수되어 세굴이 우려되는 경우

⑤ 하천구간중 수질보호를 위해 직접 낙수하는 것이 바람직하지 않다고 판단되는 경우

⑥ 기타 설계자가 필요하다고 판단하는 구간

 

(2) 교량용 배수관 하부 지반의 세굴방지대책

① 육교용 배수관의 하단부에는 필요한 경우 유도수로(토사 또는 콘크리트 측구)를 설치하여

    배수관을 인접 수로에 연결한다.

② 지형여건상 유도수로가 불필요한 경우 또는 설치가 곤란한 경우에는 콘크리트 물받이를 설

    치한다.

 

(3) 배수관 굴곡부 막힘방지대책

① 종배수관은 각각에 대해 별도로 적용 가능한 경사를 검토하되 거더의 높이를 고려하여 가급

    적 큰 경사를 적용한다.

② 종배수관의 규격은 계획된 종배수관의 종단경사에 따라 별도의 용량검토를 시행하여 결정하

    되 최소 150㎜ 이상을 적용한다.

    4) 교량배수시설 설치기준 개선(설계처-3779, 2007.12.28)

    5) 교량배수시설 설치기준 검토(설계구 10201-477, 2003.12.03)

 

<그림 6.1.4> 유도수로

 

6.1.4 교면 내부 침투수 처리방법6)(교면포장이 아스팔트 콘크리트 포장인 경우)

 

(1) 배수로용 집수구

① 집수구 250×250㎜, 배수관 ∅150㎜, t=8~15㎜, 22.964㎏

② 재질 : 스테인레스 주강

③ 형상 : 집수구와 배수관을 분리

④ 집수구 측면(4면)에 배수구멍(10×30㎜) 설치

⑤ 시공높이 : 바닥판 상면보다 ≒ 45㎜ 높게 설치

 

(2) 교량의 배수처리

① 유공관

 

가. 배수경사 유지를 위한 난간 근접부에 바닥판 凹형 홈을 형성(기존)한 후

나. 또는 ⍽형 성형재 설치(신설 및 확장)후 삽입, 설치하고

다. 관 상부면에 아연도금 철망을 일정 폭으로 설치한다.

 

② 교면 내부 침투수 배수관

 

가. 내부침투수 조기 배수효과 증대를 위해 집수구와 집수구 사이(≒5m 내외 간격)에 설치

    한다.

나. 유공관 및 개선 집수구를 상호 연결하여 설치한다.

 

③ 교면 내부 침투수 배수처리방법7)

 

가. 드레인 파이프

(가) 내부 침투수 처리용 드레인 파이프를 노출식으로 반영한다.

    6) 교량포장 및 바닥판 손상방지를 위한 교면 내부침투수 배수처리 방법개선(안) 확대 시행방안

    (도로진 18811-30519, 2001.06.05)

    7) 교면내부 침투수 배수처리방법 개선(안)(설계처-3447, 2007.12.04)

(나) 드레인 파이프는 아스팔트 포설전 고정토록 설계단가에 적용한다.

 

나. 내부 침투수 배수관을 연장하여 주 배수관에 연결 또는 별도 종배수관을 설치

(가) 내부 침투수의 노면낙수 및 결빙으로 의한 안전사고를 예방해야 한다.

(나) 배수방식에 따라 적용토록 조치한다.

(다) 적용구간

- 하부도로가 있는 구간내 설치되는 배수관을 대상으로 한다.

- 기타 구간은 별도 배수관 처리를 하지 않는다.

(라) 세부 처리방안

- 처리방안 1 : 별도 종배수관을 설치 및 주 배수관에 연결

- 처리방안 2 : 주 배수관 천공 → 내부침투수 배수관 연결 → 실런트

마감처리

 

<그림 6.1.5> 일반적인 배수방법의 예시

 

 

6.2 터널의 배수

 

6.2.1 배수 형식

(1) 완전 배수형 : 터널 배수의 전주면으로 허용하는 형식

(2) 부분 배수형 : 쾌적한 공간을 제공할 목적으로 터널 천단과 측벽에만 방수막을 설치하여 유입

    수를 한곳으로 유도하여 배수하는 형식

(3) 외부 배수형 : 유해 지하수로부터 터널 내부 시설물이나 콘크리트 라이닝을 보호하기 위하여 콘

    크리트 라이닝 외부 전체를 방수막으로 둘러싸고 그 밖으로 배수로를 설치하여 배수하는 형식

 

<그림 6.2.1> 배수형 터널의 개념도 

 

<그림 6.2.2> 외부 배수형 터널의 개념도

 

6.2.2 터널배수의 종류

(1) 노면배수

① 터널내 표면수를 처리하는 배수시설을 말한다.

② 표면수 : 터널 내부로부터 유입되는 노면수, 터널내 청소 또는 소화설비로부터 발생된다.

③ 오 · 폐수 혼합, 분리 여부에 따라 배수구 또는 별도의 배수관으로 배수한다.

 

(2) 배면배수

① 방수막 배면으로 유도되는 용출수 처리를 위한 배수시설로서 터널 구조물 안전에 중요한 영

    향을 미친다.

② 측벽 하단에 종방향 유공관을 설치하여 배면의 용출수를 유도한다.

③ 유공관을 적정 간격으로 배수구에 연결시킴으로써 최종적으로 배수구를 통해 처리하게 된다.

 

(3) 저면배수

① 터널 인버트부 지반으로부터의 용출수를 대상으로 한 배수를 말한다.

② 터널 전장에 걸쳐 양측에 설치하고 노반 및 용출수의 배수를 원활히 할 수 있도록 설치하여

    야 한다.

 

6.2.3 터널 배수관

(1) 터널 종배수관 재질8)

① 연장 2,000m 이하 터널은 스파이럴씸닥트관(∅300㎜)을 적용한다.

② 연장 2,000m 이상 및 특수한 경우

 

가. 배수용량 계산시 ∅300㎜로 부족할 경우 재질은 스파이럴씸닥트관을 적용하고 규격은

    계산 값을 적용한다.

 

(2) 터널 측방 배수관9)

① P.V.C 유공관(poly vinyl cholid)을 고밀도 파형 폴리에틸렌 유공관(high density polyethylene)

    으로 대체하여 적용한다.

    8) 터널 종배수관 재질 개선 검토(설심이 13201-400, 1999.04.28)

    9) 터널 측방배수관 재질 개선 검토(설계처-3417, 2005.11.30)

② 대상 : 터널 측방 배수관 (유공관 ∅100㎜)

 

(3) 터널내 종 · 횡 배수관 결빙방지대책10)

① 결빙방지대책이 필요한 터널

 

가. 수정동결지수가 700℃ㆍ일 이상이고

나. 터널방향 N50°E ~ N45°W 인 터널

 

② 결빙방지 대책

 

가. 터널 입구로부터 200m 구간에 단열재를 삽입 및 부착한다.

 

(4) 터널 맹암거 규격 기준11)

① 설계시

 

가. 일반적으로 연장 1㎞ 이내의 2~3차로 터널 : 150㎜ 유공관 맹암거를 적용한다.

나. 기타조건의 터널 : 별도 검토후 적용하되 200㎜ 유공관 맹암거 적용을 표준으로 한다.

 

② 시공시에는 실제 용 · 배수량에 따라 규격을 조정 시행한다.

 

(5) 터널 맹암거 유공관 설계기준12)

① 터널 맹암거 유공관 규격

 

가. 설계시 연장 1㎞이내 터널(2~3차로)에서 150㎜를 적용

나. 기타조건의 터널에서는 200㎜를 적용

다. 시공시 실제 용․배수량에 따라 조정 · 시행(설계도10201-259호, 2003. 07. 21 참조)

 

② 터널 맹암거 유공관 표준도

 

<그림 6.2.3 유공관 표준도>

 

6.2.4 터널배수용량 산정

(1) 오폐수 혼합 · 분리 시스템을 고려하여 각각의 배수계통에 따라 노면 배수량과 배면 배수량을

    처리하도록 설계한다.

    10) 터널내 배수시설 결빙방지대책 검토(설계처-3293, 2006.12.14)

    11) 터널 맹암거 규격 적용 기준 검토(설계도 10210-259, 2003.07.21)

    12) 터널 맹암거 유공관 설계기준 검토(설계처-3076, 2007.10.31)

 

 

(2) 설계시 검토 항목

① 터널 내로 유입되는 우수, 측벽 유입수, 차량 유입수, 벽면 세정수, 수분무용수 및 화재시의

    소화용수 등이 있다.

② 소화 용수 및 수분무 용수 등은 방재설비의 종류 등에 따라 다르므로 터널별로 별도로 검토

    하여야 한다.

 

(3) 대상 수량

① 터널내 유입 우수

 

가. 국내의 경우 시가지 터널을 제외한 도로터널은 대부분 산악을 통과한다.

나. 터널 구간은 凸형 곡선의 정점부에 위치하여 터널 내부로의 우수유입은 없다.

다. 차량경사로에 터널이 위치하는 경우는 배수시스템 연결을 계획해야 한다.

라. 이 때 터널로 유입되는 수량은 일반도로의 측구, U형 측구 등의 처리수량과 동일하게 산

    출한다.

마. 강우에 의한 배수량 결정을 위한 고려사항은 강우강도, 발생빈도와 강우지속시간이다.

 

② 측벽 유입수

 

가. 용출수량의 변화가 심하여 측벽 유입수의 정량적인 평가는 곤란하다.

나. 영향 요인 : 터널심도, 터널연장 및 지반의 투수계수, 파쇄정도 등

다. 대부분의 경우 국내에서는 서울지하철 실측 자료를 기준으로 하고 있다.

라. 보통의 암반상태에서 유입수량이 1㎞당 0.5~1.5㎥/min 정도인 산악터널에는 적합하지

    않다.

마. 대부분의 산악도로 터널에서는 이에 준하는 값을 적용하고 있다.

바. 최근의 설계에서는 이론적 해석과 수치해석적 방법을 함께 이용해 유입수량을 평가하고

    있다.

 

③ 벽면 세정수

 

가. 도로 터널의 경우 일정주기로 물청소가 이루어지며 세척과 씻어내는 2단계로 구분하여

    청소한다.

나. 터널 세정수량의 일례(한국도로공사) : 단위 세정수 발생량을 15ℓ/m, 1.0㎞/h로 검토하

     고 있다.

 

④ 소화 용수

 

가. 소화작업 역시 배수 시스템에 비교적 많은 양의 물을 제공한다.

나. 소화용수량은 이미 설치된 소화방재 시스템의 용량안에서 소화작업동안 터널내로 펌프할

     수 있는 물의 최대유출율을 산정하여 결정한다.

 

⑤ 차량 유입수

 

가. 차량에 의한 유입수량은 미량이다.

나. 배수시스템이 상기의 모든 양을 처리하도록 설계된 경우 차량유입수는 충분히 처리될 수

     있다.

 

6.2.5 터널 유출수 관리대책13)

 

(1) 터널 폐수 처리시설

① 규모 산정 기준(폐수 발생량 원단위)

가. 기준 : 0.3 ㎥/㎞/min/행선

나. 설계중 터널 조사 및 건설 중 터널 굴착 이후 유출수량(지하수+작업수)에 따라 처리시설

     규모 변경

 

② 터널 폐수 처리시설 적정 운영비용 반영

 

[표 6.2.1} 단위 유출수량 당 원단위

 

구 분

약 품 투 입 량

슬러지

발생량

운전동력

사용량

NaOH

(가성소다

98%)

H2SO4

(황산

98%)

Al2(SO4)3

(황산알루미늄

17%)

polymer

(고분자

화학응집제)

원단위

0.0067

kg/㎥

0.0630

kg/㎥

0.0367

kg/㎥

0.00227

kg/㎥

0.177

kg/㎥

0.136

kW/㎥

③ 환경기술인 적정 배치

 

가. 터널 폐수 처리시설 규모에 맞는 환경기술인 자격기준 적용 배치

나. 환경기술인 배치에 따른 소요 인건비 설계 반영

 

④ 터널 폐수처리시설 운영기간

 

가. 전체 운영기간에 대한 소요 비용 설계반영

나. 운영기간 기준 : 수질기준 만족시까지

 

⑤ pH 안정화 이전 터널폐수처리시설 철거시의 대책

 

가. 별도의 pH 저감시설 설치․운영 및 소요비용 설계반영

    (가) 터널 유출수 pH가 배출허용기준을 만족시까지 운영

    (나) 필요시 지속적 pH 관리가 가능토록 유지관리책임기관에 시설물 인계

나. 설치규모는 우기철 실측 최대 터널 유출수량을 기준으로 산정

다. 설치위치는 교량하부를 기준(부득이한 경우 별도부지 확보)

 

⑥ 터널 유출수의 pH관리

 

가. 터널 폐수처리 시설의 pH 모니터링 및 관리 실시

나. 모니터링 주기 : 1회/일 이상(허용 기준 준수토록 조치)

다. 폐수처리시설의 운영에 관한 사항 기록․보존 : 유출량, 약품 ․ 슬러지 ․ 전력량, 오염물질,

    시설운전상태 등

 

(2) 타일 세척수 관리

① 터널 공동구 배수관로 체계

 

가. 타일 세척수와 지하수 배수관로를 구분하여 터널 타일 세척수 별도 집수처리

나. 공동구 연결배수관과 스파이어럴심닥트 분리

    13) 터널유출수 종합관리대책(건설환경실-2409, 2007. 11. 28)

다. 타일 세척수 배수관로를 세척수 처리시설에 직접 연결

 

② 터널 타일 세척수 처리시설 설치

가. 건설공사 준공전 설치완료 후 유지관리기관 인계

나. 타일 청소시의 세척수 사용량을 기준으로 소요규모 산정 설치

다. 설치 위치는 교량 하부를 기준(부득이한 경우 별도 부지 확보)

라. 터널 유출수 pH 저감시설 설치대상 터널은 설치 불필요

 

 

6.3 옹벽의 배수

 

6.3.1 일반사항

(1) 옹벽배수의 구분

 

① 지표면 배수와 뒤채움 배수로 구분한다.

② 지표면 배수

 

가. 지표면 배수는 우수 등의 지표면수가 뒤채움 흙 속에 침투하는 것을 방지하는 배수공을

    말한다.

나. 식생공, 블록 등의 불투수층을 마련하여 배수구로 집수시킨다.

 

③ 뒤채움 배수

 

가. 뒤채움 배수는 뒤채움 내부로 침투한 물을 신속하게 배제하기 위한 배수공을 말한다.

나. 간이 배수공

 

(가) 각 배수구멍 위치에 쇄석과 자갈 등 두께 500㎜ 정도의 수평 배수층을 벽체 전길이

      에 걸쳐 설치하는 것을 말한다.

(나) 뒤채움 흙이 사질토 등으로 투수성이 좋은 경우에 이용하고 있다.

(다) 용출수량이 특히 많은 경우에는 구멍 뚫린 배수관을 병용하는 것이 좋다.

 

<그림 6.3.1> 간이 배수공

 

다. 원형 배수공

(가) 벽체 하단 부근에서 배수구멍을 통해 용이하게 배수할 수 있는 높이의 위치에 벽체

      전 길이에 걸쳐 쇄석, 자갈 등으로 두께 500㎜ 정도의 수평한 배수층을 설치한다.

(나) 동시에 벽체배면을 따라 옹벽상부 부근까지 두께 300㎜ 이상의 연직배수층을 최소

      4.5m 간격으로 설치한다.

(다) 투수성이 좋지 않은 뒤채움재를 이용하는 경우와 옹벽이 집수지역에 위치하는 경우

     등에 이용하면 좋다.

(라) 벽체의 배수구멍은 적어도 연직배수층과 수평배수층과의 각 교점마다 설치할 필요가

     있다.

 

<그림 6.3.2> 원형 배수공

 

라. 연속배면 배수공

(가) 벽체배면의 전면에 걸쳐 쇄석 등으로 두께 300㎜ 이상의 배수층을 설치하여 이 층의

     전면에서 집수하고, 배수층 하단 및 벽체에 적당히 배치한 배수구멍을 통해 배수하는

     방법이다.

(나) 연속배면 배수공은 주로 블록쌓기옹벽에 사용되고 있다.

(다) 원형 배수공과 마찬가지로 배면흙쌓기재가 점성토처럼 투수성이 나쁘고 옹벽이 집수

     지역에 위치하는 경우 등에 이용하면 좋다.

마. 기타 배수공

(가) 뒤채움재가 팽창성 점토인 경우

- 침투수에 의해 흙이 팽창될 수 있다.

- 부득이하게 사용할 경우는 이중의 블랭킷 배수시설을 설치한다.

 

<그림 6.3.3> 이중 블랭킷 배수시설

 

(나) 특수한 배수공 : 땅깎기부의 배수와 용출수가 있는 장소의 배수공

 

<그림 6.3.4> 땅깎기부에서의 배수공 <그림 6.3.5> 용출수가 있는 경우의 배수공

 

(2) 배수 구멍

① 배수 구멍은 옹벽 배면에 모인 물을 배수하기 위한 것이다.

② 콘크리트 옹벽에서는 옹벽 전면에 용이하게 배수할 수 있는 높이로 5m이내의 간격으로 설

    치한다.

③ 부벽식 옹벽에는 각 판넬마다 적어도 1개의 배수구멍을 설치한다.

④ 블럭쌓기 옹벽과 비자립형 옹벽에서는 뒤채움 배수에 특히 주의해야 하며, 배수구멍은 전면

    의 배수구보다 상부에서 2~4㎡에 1개의 비율로 설치하는 것이 바람직하다.

⑤ 배수 구멍은 내경 60~100㎜ 정도의 경질염화비닐 등의 재료를 배수 방향에 적당한 경사로

    벽체 내에 묻어 설치한다.

⑥ 배수 구멍 입구에 흡출방지재와 구멍지름보다 큰 자갈과 쇄석을 설치하여 배수 구멍을 통해

    뒤채움 흙이 유출되지 않도록 배려할 필요가 있다.

 

(3) 배수재

① 배수층의 재료로는 자갈과 쇄석 등의 석재를 많이 사용하고 있다.

② 최근에는 옹벽배수용 토목섬유 배수재(예, 지오텍스타일복합체)도 사용하고 있다.

③ 토목섬유 배수재

 

가. 경량으로 취급과 시공이 용이하다는 특징을 가지고 있다.

나. 투수층으로서의 성능, 내구성, 환경조건, 설계시공법, 옹벽 종류 등을 충분히 검토한 후

    에 이용한다.

다. 다만, 블록쌓기 옹벽은 구조안정상 뒤채움재에 자갈과 쇄석을 이용하는 것을 전제로 하

    고 있기 때문에 그 대체물로 토목섬유 배수재를 이용해서는 안 된다.

 

6.3.2 드레인 보드를 이용한 배면 배수14)

(1) 옹벽 배면에 드레인 보드(drain board, 폴리스틸렌 일면 배수재)를 부착시킨다.

(2) 부직포로 드레인 보드를 덮은 후 양질의 토사로 뒤채움을 실시한다.

    14) 옹벽 뒷채움부 배수처리 개선 검토(설계기 16210-302, 1996.09.12)

(3) 배면 토압의 증가를 억제하고 뒤채움 흙의 동상과 동결에 따른 수축 팽창을 방지할 수 있다.

(4) 뒤채움재로 점성토를 사용하는 경우에는 배수공이 뒤채움 흙에 의해 막히지 않도록 쇄석과 자

    갈, 토목섬유 배수재 등으로 의해 지하배수층을 설치하는 것이 바람직하다.

 

<그림 6.3.3> 드레인 보드를 이용한 배면 배수

 

 

 

제 7 장 산지부 배수1)

 

 

7.1 산지부 기준

 

7.1.1 산지부 기준이 적용되는 지역

(1) 산림청의 산사태 위험지도상 1, 2등급으로 분류되는 지역

 

[표 7.1.1] 산림청의 산사태 위험지 등급 구분

 

구 분 내 용

1등급 지역 산사태 발생가능성이 대단히 높은 지역

2등급 지역 산사태 발생가능성이 높은 지역

 

(2) 표고 400m 이상 산지를 접한 계곡 등 영향권내의 지역

① 도로가 산악지역의 계곡부를 통과함에 따라 땅깎기 및 흙쌓기 비탈면이 연속적으로 발생되

    는 구간

② 백두대간 및 주요 산맥을 통과하는 구간

 

(3) 산사태 및 토석류 등으로 피해가 발생한 지역

(4) 산악지를 통과하는 지역으로 건설기술관리법 제5조의 2의 규정에 의한 도로, 수리․수문, 토질

    및 기초, 구조, 지질 및 지반 분야의 전문가로 구성된 설계자문위원회에서 현행 설계기준보다

    배수규격 확대 등 특별히 설계기준 강화가 필요하다고 판단되는 지역

 

7.1.2 산지부 조사

(1) 일반사항

① 산지부의 정의 : 표고 400m 이상 산지를 접한 계곡 등 영향권 내의 지역을 말한다.

② 산사태 발생이력이 있거나 토석류(土石流, debris flow)가 발생한 지역은 산림청의 산사태

    위험지도를 통해 산사태 발생위험지 여부를 확인해야 한다.

    1) 수해예방을 위한 산지부 도로설계기준 개선(설계처-3394, 2007. 11. 28)

 

<그림 7.1.1> 산사태 위험지도

 

③ 위성사진 및 지형도 등을 이용한 지형조사와 지표지질조사 및 현장지형조사를 수행하여야

    한다.

 

④ 산지부 기준이 적용되는 지역

    가. 산림청의 산사태 위험지도상 1, 2등급으로 분류되는 지역

 

[표 7.1.2] 산림청의 산사태 위험지 등급 구분

 

구 분 내 용

1등급 지역 산사태 발생가능성이 대단히 높은 지역

2등급 지역 산사태 발생가능성이 높은 지역

 

나. 표고 400m 이상 산지를 접한 계곡 등 영향권내의 지역

(가) 도로가 산악지역의 계곡부를 통과함에 따라 땅깎기 및 흙쌓기 비탈면이 연속적으로

      발생되는 구간

(나) 백두대간 및 주요 산맥을 통과하는 구간

 

다. 산사태 및 토석류 등으로 피해가 발생한 지역

라. 산악지를 통과하는 지역으로 건설기술관리법 제5조의 2의 규정에 의한 도로, 수리․수문,

     토질 및 기초, 구조, 지질 및 지반 분야의 전문가로 구성된 설계자문위원회에서 현행 설

     계기준보다 배수규격 확대 등 특별히 설계기준 강화가 필요하다고 판단되는 지역

 

⑤ 산사태 발생 위험지역

 

가. 풍화토층에 점성이 없어 토양의 응집력이 약한 곳

나. 풍화토층의 입자가 크고 느슨하여 우수가 침입하기 쉬운 곳

다. 토층중에 다량의 암편이 혼합되어 있는 곳

라. 풍화토층과 하부 암반의 경계가 매우 확실한 곳

 

(2) 조사범위

① 산사태 및 토석류 발생 위험지역은 산 정상부에서부터 사업대상지역 하단부 약 100~150m

    까지 조사한다.

 

산

사

태

조

사

범

위

 

<그림 7.1.2> 산사태 및 토석류 발생 조사 범위도

 

(3) 조사내용 및 방법

① 산사태 및 토석류 발생 위험지역은 위성사진 및 지형도 등을 이용한 지형조사와 지표지질조

    사 및 현장지형조사를 실시한다.

② 이를 설계 자료로 활용하고 산림청, 지자체 등 관련기관과의 피해방지시설 시행방안과 유지

    관리 주체 협의시 활용될 수 있도록 하여야 한다.

③ 세부 조사내용과 방법은 『건설공사 비탈면 설계기준, 2006, 건설교통부』 제3장 지반조사

    를 준용한다.

 

 

7.2 산지부 배수시설 및 수리계산

 

7.2.1 일반사항

(1) 유송잡물에 의한 우수 흐름 지체와 도로 월류로 인하여 도로가 침수되거나 유실되는 피해를

    방지하고자 배수구조물 수리계산시 유송잡물 및 토사퇴적을 고려한다.

(2) 토사퇴적 및 유송잡물을 고려한 수리계산은 『도로배수시설 설계 및 유지관리 지침』(건교부,

    03.12)에 의한다.

 

7.2.2 적용범위 및 조사항목

(1) 토사퇴적 및 유송잡물이 횡단배수구조물 유입부를 막아 유수의 흐름을 방해할 우려가 있는 지

    역에 한한다

(2) 유송잡물 및 토사퇴적을 고려한 배수구조물 수리계산 여부를 판단하기 위해 아래의 항목을 조

    사하여야 한다.

 

자 료 조 사

횡단배수구조물설계

유송잡물

여부

수 리 계 산

단 면 결 정

적정성

검토

설 계 적 용

유송잡물을

고려한 수리계산

ㆍ배수유역

ㆍ기상,강우이력,수문자료

ㆍ유역상황

(하천정비계획수립여부등)

ㆍ지역주민 및 관계기관

탐문조사

ㆍ기존배수시설

ㆍ지표면 피복상황(식생)

ㆍ유송잡물의 영향

ㆍ입출구부의 수로상태와

단면형상

ㆍ기존배수시설과의 접합

ㆍ배수유역의

장래토지이용계획

ㆍ최종배수 유출점 파악

ㆍ수로범람발생 가능성

Y ES

Y ES

NO

NO

 

<그림 7.2.1> 횡단배수 설계흐름 및 조사항목

 

7.2.3 

(1) 암거의 높이 결정시 국지성 집중호우로 인한 토석류 및 유송잡물에 대한 충분한 통수단면을

    확보해야 한다.

(2) 상시 토사 퇴적율(20%) 외에 α2를 적용한다.

(2) 암거 높이(D)

    배수구조물 높이(D) ≥ (1+α₁+α₂)․h [식 7.2.1]

 

h : 수심

α₁: 통상의 토사퇴적에 의한 통수단면 축소를 고려한 여유(20% 적용)

α₂: 호우시에 대량의 토사․유목 등이 유입할 우려가 있는 경우

 

  



      ×  [식 7.2.2]

 

여기서    : 토석류의 피크 유량 (㎥/sec),

  : 설계유량 (㎥/sec)

    

   

 

  [식 7.2.3]

 

여기서,   : 계곡 바닥 퇴적토사의 용적토사 농도 (=1-n, n: 간극율)

  : 유입되는 토석류의 농도

     tanø  tan

tan

 

[식 7.2.4]

 

여기서,  : 사력의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥)), (계략치 18kN/㎥)

 : 물의 단위 체적 중량 (kN/㎥(tf/㎥))

ø : 계곡 바닥 퇴적 토사의 전단 저항각 (도)

 : 기존수로의 경사(기존수로의 평균경사)

 

[표 7.2.1] 지하수위 이상에 있는 토석류의 단위중량( ) 및 토질별 전단 저항각(∅)

 

종 류 상 태 단위중량 전단저항각

자 갈

조밀한 것 또는 입도가 좋은 것 20 40

조밀하지 않은 것 또는 입도가 나쁜 것 18 35

자갈섞인

모 래

조밀한 것 21 40

조밀하지 않은 것 19 35

모 래

조밀한 것 20 35

조밀하지 않은 것 18 30

사질토

조밀한 것 19 30

조밀하지 않은 것 17 25

점성토

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 18 25

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 17 10

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 16 15

점토 및

실트

단단한 것 (손가락으로 눌러 약간 들어감) 17 20

약간 연한 것 (손가락으로 보통 힘으로 눌러 들어감) 16 15

연한 것 (손가락이 쉽게 들어감) 14 10

 

7.2.4 횡단배수구조물 규격

 

(1) 지형여건을 감안 교량설치를 원칙으로 하며, 도로 기하구조상 불가피한 경우는 암거를 설치하

    고 유송잡물 및 토석류에 대한 대책을 수립한다.

(2) 암거의 최소규격은 시공성을 감안하여 2.0×2.0을 적용한다.

 

7.2.5 유입부 및 유출부 처리

(1) 산지 계곡부 수로와 직접 연결되는 횡단배수시설의 유입부 폭은 가능한한 수로폭과 일치시킨다.

(2) 깎기비탈면 도수로에서 연결되는 집수정은 규격을 확대 적용한다.

    (집중호우시 집수정에서의 월류현상 방지 및 유지보수 유리)

 

집수정 규격

- 연결 배수구 규격 : ∅600㎜

- 집수정 규격 900㎜

- 도수로 소단제거로 월류 방지

- 집수정 규격 900㎜

- 도수로 소단제거로 월류 방지

 

<그림 7.2.2> 연결 배수구 및 집수정 규격 확대

 

(3) 깎기부 비탈면 상단 계곡부

① 도로내 유입지점 유량을 산정하여 도수로 규격을 결정한다.

② 집중호우에 의해 토석을 포함한 우수가 직접 도로에 흘러들어갈 우려가 있으므로 집수구역

    내 지형, 지질, 지표상태 등을 잘 조사해야 한다.

③ 콘트리트, 돌쌓기, 돌망태 등을 설치하고 유하수의 유속을 떨어뜨린다.

④ 토사유출 방지를 위하여 수로보호공 및 집수정(침사지)을 설치한다.

 

개

념

도

산마루측구

수로보호공

산마루측구

깎기부도수로

 

※ 설치 예로 계곡부 조사결과에 따라 이격거리 및 집수정(침사지) 규격 결정

 

단

면

1:1.5

1:1.2

1,002,000 VAR. 0

용지경계

1,000

VAR 1,900

⋅ 오목부에 집수정을 설치하여 월류로 의한 세굴방지 및 비탈면안정 확보 ⋅ 기존수로 세굴로 인한 토석류 유입방지를 위해 수로보호공 설치 ⋅ 도수로의

  소단부분을 곡선처리

 

<그림 7.2.3> 깎기부 비탈면 집수정

 

(4) 깎기부 비탈면 상단 오목부

① 지하수위 상승으로 토체내 자중으로 슬라이딩이 발생되지 않도록 맹암거 및 관정을 설치한다.

 

오목부

관정

 

<그림 7.2.4> 깎기 비탈면 오목부 배수시설

 

(5) 유출부 배수시설

① 횡단배수시설과 연결되는 쌓기비탈면의 도수로 폭을 횡단배수시설물 폭과 일치토록 한다.

② 횡단배수구조물 유출부와 접속되는 기존 배수로 용량을 검토하여 용량이 부족한 경우 유지

    관리기관과 협의하여 기존 배수로 개량에 대한 시행방안을 수립한다.

 

7.2.6 노면 및 지하배수시설

(1) 쌓기부 도수로 최대 설치간격

 

[표 7.2.2] 도로별 도수로 최대 설치간격

 

구 분 일반 도로 산지부 도로

간 격 150m 70m

 

(2) 맹암거 설치규격

 

구 분 일반 도로 산지부 도로

규 격

⋅ 하단, 상단, 높이

: 400×500×600 ⋅ 유공관 : 200㎜

⋅ 하단, 상단, 높이 :

600×n×800 ⋅ 유공관 : 400㎜

 

※ 기타 산지부 도로의 배수설계와 관련 세부내용은 『산악지 도로설계 매뉴얼, ʼ07. 7. 건설교통부』 제6장 산

 

악지 도로배수를 준용한다.

 

<그림 7.2.5> 산지부 맹암거 설치규격

 

 

7.3 토석류 조사 및 대책

 

7.3.1 적용 범위

(1) 본 내용은 산지에 인접하여 통과하는 고속도로 구간에 대하여 인접 산지의 계곡부에서 토석류

    가 발생하여 고속도로에 피해를 발생할 우려가 있는 구간에 대한 조사와 대책 방안을 수립하

    는데 적용한다.

(2) 본 내용에서 대상으로 하는 토석류는 유역면적이 4㎢ 이하의 소유역에서 발생하는 것으로서

    거석 또는 유목을 포함하는 흐름이다.

 

7.3.2 대책의 범위와 계획

(1) 대책의 범위는 도로관리 경계 외부와 내부로 구분하여 대책수립과정을 달리한다.

(2) 관리범위 외부에 대해 수립하는 경우는 해당지역 관리주체(지자체, 산림청 등)와 협의하여 대

    책을 수립한다.

 

<그림 7.3.1> 토석류 대책 수립의 순서

 

(3) 토석류 대책의 계획은 토석류가 발생할 것으로 예상되는 유역에 대하여 도로와 인접한 유역의

    유출지점 또는 유역내 대책수립이 효과적일 것으로 판단되는 지점을 기준으로 수립한다.

 

<그림 7.3.2> 고속도로 토석류 대책의 기준 지점

(4) 토석류 대책의 계획은 도로와 도로시설물에 피해가 발생하지 않는 것을 목표로 한다.

(5) 토석류 대책의 종류와 계획규모는 기준 지점에서 예상되는 토석류의 규모와 도로 시설물의 피

    해 가능성을 고려하여 결정한다.

 

(6) 토석류 대책의 목표는 토석의 도로 유입을 방지하여 도로의 기능을 유지하는데 있다.

① 계곡부에서 유출되는 토석의 방어

② 횡단배수구조물의 기능 유지를 세부 목표로 설정

 

(7) 토석류 대책은 토석류에 포함되는 재료의 종류에 따라 효과적으로 이를 방어할 수 있도록 수

    립하여야 한다.

 

7.3.3 토석류 조사

(1) 조사범위와 방법

① 토석류 조사는 도로로 향하는 계곡부를 포함하는 유역과 계곡의 특성을 조사한다.

② 조사범위 : 4㎢ 미만의 유역면적을 갖는 구간에 대해서 산지의 능선을 따른 유역 경계 내부

    를 대상으로 한다.

③ 조사방법

 

가. 사전조사

(가) 지형도, 지질도, 항공사진 및 과거 토석류 발생 이력 등의 자료분석

(나) 계곡입구와 도로와의 상관성 조사를 포함한다.

 

나. 상세조사

(가) 상세조사는 기본조사를 토대로 토석류 발생가능 계곡을 따라 현장 답사를 수행한다.

(나) 유역과 계곡의 현장 특징을 조사한다.

 

④ 지형조사

가. 유역면적, 유역의 경사분포, 계곡의 발달상황, 계곡의 길이, 계곡의 경사도 등을 조사 · 

    분석한다.

나. 지질도에서는 유역 내의 주요 지질구조와 기반암의 종류에 대한 정보를 얻을 수 있다.

다. 항공사진은 해당지역의 산림 피복상태, 가옥 · 구조물 · 시설물 위치, 과거에 발생한 파괴

     흔적을 조사하는데 이용할 수 있다.

 

⑤ 계곡 입구와 도로의 상관성 조사

가. 도로하부의 배수구조물 여부, 규격, 계곡입구와 도로의 고저차, 이격거리, 토석저장 가능

     용량 등을 조사한다.

 

⑥ 현장조사

가. 유역 유출지점(계곡입구)에서 물이 흐르는 계곡을 따라 접근이 가능한 구간까지 조사한다.

나. 계곡의 폭, 계곡의 경사, 계곡바닥의 노출상태, 퇴적물의 종류와 크기 분포, 계곡의 깊이,

     침식가능두께 추정, 계곡의 굽은 정도 그리고 주변의 수목 종류와 분포 등을 조사한다.

 

(2) 토석류 발생과 피해여부 판단

① 유역내의 지형경사, 유역면적, 계곡바닥의 경사, 도로와 계곡사이의 거리 등으로부터 직 · 간

    접적으로 판단한다.

② 단순 판단방법

 

가. 토석류 발생 가능성이 있는 것으로 판단하는 경우

    (가) 유역면적이 0.04㎢(약 200m×200m) 이상이고 유역 내에 30~48°정도 범위의 지

        형경사를 갖는 구간

    (나) 계곡입구부터 유역의 능선부까지 평균경사가 15°이상인 지형인 경우

 

나. 도로에 피해 가능성이 있는 것으로 판단하는 경우

    (가) 계곡입구가 도로보다 상대적으로 높은 위치에 있거나

    (나) 낮은 위치에 있더라도 계곡입구가 경사가 급하고 여유 공간이 없는 경우

 

<그림 7.3.3> 절토부 사이의 도수로 구간

 

<그림 7.3.4> 횡단배수로가 위치한 계곡부

 

<그림 7.3.5> 소하천이 위치한 계곡부

 

③ 최근의 판단방법

가. 최근에는 지리정보시스템(GIS)을 통한 산사태 위험지를 통계적, 역학적으로 분석하여 판

    별하는 방법이 적용되기도 한다.

나. 지형특성과 수문특성을 반영한 수리학적 모델을 이용하여 토석류의 흐름경로와 퇴적지의

    위치 및 범위를 판단할 수 있는 방법이 개발되고 있다.

 

7.3.4 토석류 대책을 위한 설계 변수 산정

(1) 설계토석량(design debris flow)

① 설계토석량은 대응구조물의 위치 또는 피해가능 위치에서 발생 가능한 최대 토석의 부피로

    정의한다.

② 설계토석량 산정은 현장조사결과를 바탕으로 다음의 방법을 이용한다.

 

가. 과거 토석류 발생한 기록에서 추정한 토석의 부피로 산정

나. 임의 위치에서의 총토석량의 개념적인 산정

 

           [식 7.3.1]

 

여기서, Vt : 임의 지점에서의 토석의 총부피(total volume)

Vi : 초기 파괴지역의 부피(initial volume)

Ve : 계곡부에서 포함되는 토석부피(entrainment)

Vd : 계곡부에서 퇴적되는 토석부피(deposition)

 

다. 계곡길이, 계곡에서의 침식 · 퇴적 심도, 계곡단면적을 이용한 산정

(가) 전체 계곡에 걸쳐 계곡길이와 계곡 폭을 아는 경우 적용

(나) 계곡의 위치별 침식두께와 퇴적두께를 찾아내는 것이 중요 변수

 

        ×   ×      ×  ×   [식 7.3.2]

 

여기서, Li : 계곡의 단위 길이(m)

Bi : 계곡의 폭(m)

Yi : 계곡의 침식두께(m)

Di : 계곡의 퇴적두께(m)

 

<그림 7.3.6> 계곡의 평균 폭과 침식심도

 

라. 유역면적 또는 유역내 계곡의 연장과 토석부피의 경험적 상관관계

 

(가) 유역면적과 토석부피의 관계

 

     [식 7.3.3]

 

(나) 계곡길이와 토석부피의 관계

 

    [식 7.3.4]

 

여기서, Vt : 도로에 발생 가능한 총토석부피(㎥)

L : 계곡의 길이(m)

AB : 유역면적(㎡)

 

마. 토석부피와 토석류 첨두유량과의 경험적 상관관계

(가) 별도의 자료가 없는 경우 적용

(나) 토석류 첨두유량과 토석 부피의 경험적 관계로부터 토석부피의 추정이 가능

(다) 경험식은 참고적인 값으로 이용하는 것이 권장된다.

 

[표 7.3.1] 토석부피와 토석류 첨두유량의 관계(Rickemann, 1999)

 

공 식 제안자 비 고

Qp=0.135V0.78 Mizuyama et al(1992) granular debris flow

Qp=0.019V0.78 Mizuyama et al(1992) muddy debris flow

Qp=0.006V0.78 Jitousono et al(1996) volcanic debris flow

Qp=0.04V0.78 Bovis and Jakob(1999) granular debris flow

Qp=0.003V0.78 Bovis and Jakob(1999) volcanic debris flow

Qp=0.293V0.78 Costa(1988)

Qp=0.016V0.78 Costa(1988)

Qp=0.1V0.78 Rickenmann(1999)

 

(2) 첨두토석유량(peak debris discharge)

① 첨두토석유량은 기준위치에서 단위시간당 통과하는 토석의 부피(㎥/s)로 정의한다.

② 첨두토석유량의 산정은 현장조사결과를 바탕으로 다음의 방법을 이용한다.

 

가. 임의 위치를 통과하는 유속과 수로 단면적으로부터 추정하는 방법

 

    [식 7.3.5]

 

여기서, Qp : 토석류 최대유량(㎥/s)

v : 토석류의 평균 유속(m/s)

A : 계곡부 수로의 단면적(㎡)

 

나. 유역의 홍수유량과 토석의 추정농도로부터 산정하는 방법

   

   

 

  [식 7.3.6]

 

여기서, Qp : 토석류 첨두유량(㎥/s)

Qw : 홍수유량(㎥/s)

Co : 토석류 발생전 계곡바닥지반의 용적 농도(=Vs/V=1-n)

Cd : 흙과 물이 섞인 토석류의 평균용적농도

Vs : 흙의 부피(㎥)

V : 단위부피(㎥)

n : 간극률

 

(가) 흙과 물이 섞인 토석류의 평균용적농도(Cd)

      tan  tan 

 tan

[식 7.3.7]

 

여기서, ρs : 흙의 밀도(ton/㎥, 약 2.6 내외)

ρw : 물의 밀도(ton/㎥, 약 1.0~1.2 내외)

θ : 계곡의 경사(계획지점에서 상류 200m까지의 평균경사이용)

∅ : 계곡바닥지반의 잔류 내부마찰각(20~30°이용)

 

다. 토석부피와 토석류 첨두유량과의 경험적 상관관계

(가) 첨두토석유량 산정을 위한 적절한 자료가 없는 경우는 경험적 상관관계를 이용하여

    산정할 수 있다.

(나) [표 7.3.1 (Rickemann, 1999)]를 참고한다.

 

(3) 평균유속(mean velocity)

① 토석류 평균유속은 임의 위치에서 토석류의 수심에 따른 평균유속으로 정의한다.

② 현장조사결과를 바탕으로 다음의 방법을 이용한다.

 

가. 기존 문헌의 자료를 이용

나. 이론적인 흐름모델로부터 유도된 공식을 이용

 

[표 7.3.2] 이론적 흐름 모델

 

공 식 제안자 흐름 모델 비고

  

  Newtonian laminar flow

층류

흐름

  













 Takahashi

(1981)

Dilatant granular flow

토석류

흐름

  













 Japan PWRI

(1988)

Newtonian Turbulent

flow:Manning-Strickler equation

토석류

흐름

  













 Newtonian Turbulent

flow:Chezy equation

개수로

   

  Rickenmann

(1999)

경험적 관계식

토석류

흐름

 

여기서, v : 평균유속(m/s)

γ : 토석류의 단위중량(kN/㎥)

H : 토석류의 흐름심도(m)

S : 계곡바닥의 경사(=tanθ)

k : 단면형상계수(k=3 사각형수로, k=5 사다리꼴, k=반원단면)

μ: 점성계수(dynamic viscocity, ≒ 3.0kPa ⋅ s)

ξ: 토석류의 부피농도와 관련된 차원계수(≒ 3.25 m-1/28-1)

n : 조도계수(토석류 유량 및 흐름특성과 관계 있음)

 

(4) 토석류 흐름심도(flow depth)

① 토석류 흐름심도는 첨두유량시 토석류 횡단면에서의 평균적인 수심으로 정의하며, 토석류

    선단파의 최대 흐름심도를 의미하지는 않는다.

 

<그림 7.3.7> 토석류의 흐름단면과 평균수심

 

② 실제 현장조사를 통하여 계곡부 측면에 나타난 흔적 또는 계곡단면으로부터 수심을 측정하

    거나 또는 최대유량과 계곡폭으로부터 다음 식을 이용하여 산정한다.

 

  



  

  [식 7.3.8]

 

여기서, Qp : 토석류 최대유량(㎥/s)

v : 토석류의 평균유속(m/s)

A : 계곡을 흐르는 토석류의 단면적(㎡)

B : 계곡의 폭(m)

 

(5) 구조물에 가해지는 하중(동적하중, dynamic thrust)

① 토석류의 가해지는 동적하중의 구분

 

가. 토석전체의 질량이 갖는 동적추력(dynamic thrust force)과

나. 토석류 또는 토석류 내에 포함된 거석이 구조물과 부딪힐 때 구조물에 전달되는 동적충

    격하중(dynamic impact force)으로 구분한다.

② 동적추력(dynamic thrust force)

 

가. 동적추력은 계곡단면을 가득 채운 토석에 의해 가해지는 전체적인 하중으로 간주 한다.

(가) 토석류가 계곡의 전단면적에 가득차서 흐른다고 가정할 때 토석류가 구조물에 가하는

     최대하중을 의미한다.

(나) 기둥과 같이 계곡단면의 일부분에만 방어구조물을 설치하는 경우

- 동적추력을 계곡 단면적으로 나누어 단위면적당 동적추력으로 환산한 후,

- 구조물의 단면적을 곱하면 구조물에만 가해지는 총하중 계산이 가능

 

나. 모멘텀 방적식으로 유도하며 다음 식을 이용하여 산정한다.

(가) 토석류 선단파의 종단면을 삼각형으로 가정하고,

(나) 토석류 선단파가 일정한 속도로 이동한다고 가정하면 모멘텀 방정식을 이용하여 유도

      가 가능하다.

 

- 모멘텀 :   

- 추 력 :   



- 선단파의 질량 :       

- 동적추력 :   



 

   · 

     

 

<그림 7.3.8> 토석류 흐름 단면의 가정

 

(다) 토석류 진행방향이 구조물 설치방향과 θ만큼 경사진 경우

 

   sin or      [식 7.3.9]

 

여기서, F : 동적추력((dynamic thrust, kN)

ρ : 토석류의 밀도(㎏/㎥)

A : 토석이 흐르는 수로의 단면적(㎡)

v : 흐름의 평균유속(m/s)

Q : 흐름의 최대유량(㎥/s)

β : 방어구조물과 계곡의 각도(°)

 

③ 동적충격하중(dynamic impact force)

 

가. 토석류 또는 거석이 구조물에 부딪히면서 가하는 하중을 말한다.

나. 충격 후 구조물에 발생하는 변위와의 상관성을 고려하여 산정할 수 있으며 다음 식을 이

    용하여 산정한다.

 

(가) 구조물에 부딪힌 암괴가 감속하면서 구조물의 변형을 야기하는 것으로 가정하여 유도

      한다.

 

- 암괴의 질량 : m

- 암괴의 가속도 : a

- 구조물과의 접촉시간 : Δt

- 암괴의 속도 : v=a ⋅ Δt

- 발생하는 변위 ; d=v ⋅ Δt

- 작용하중 :    ·    · 

 



  ⋅ 



 

[식 7.3.10]

 

(나) 구조물에서 발생하는 변위를 모르는 경우 : 구조물의 강성계수 이용 가능

- 구조물의 강성 :    ·  [식 7.3.11]

- 작용하중 :    [식 7.3.12]

 

여기서, F : 동적충격하중(dynamic impact force, kN)

m : 거석의 질량(㎏)

v : 흐름의 평균유속(m/s)

d : 충돌 후 구조물에 발생하는 변위(m)

K : 구조물의 강성(kN/m, 단순빔인 경우 K=48EI/L3)

(※ K는 구조물 전체의 하중-변위 관계로부터 구함, 재료강성과는 다름)

- 구조물에 가해지는 충격력의 감소를 위해서는 변위를 많이 허용하는 것이 유리하다.

- 콘크리트 구조물과 같이 변위를 허용하지 않는 구조물에 적용하면 매우 큰 하중이 계산되

  므로 비현실적이다.

- 이 때는 암괘 파쇄를 고려하여 약 1/10 정도로 감소시킨다.

 

(6) 토석의 퇴적경사(deposition angle)

① 토석의 퇴적경사는 지형경사가 완만하거나 장애물이 있을 때 토석이 퇴적되어 쌓이는 부분

    의 평균적인 경사로 정의한다.

② 최소 퇴적 경사는 4°, 최대 퇴적 경사는 10°를 적용하며, 설계에서 퇴적경사를 고려하는

    경우는 구조물에 안전측 결과가 나오는 값을 적용한다.

③ 일반적으로 퇴적되는 지점에서 평균적인 계곡바닥경사의 2/3를 사용한다.

 

7.3.5 대책방안의 선정

(1) 고속도로 토석류 대책공법의 적용

① 계곡입구와 도로와의 상대적인 위치를 감안하여 도로에 피해 가능성이 있거나 또는 배수구

    조물의 입구가 막힐 우려가 있는 경우에 적용한다.

② 대책공법

 

가. 토석류의 방어를 위한 구조물

나. 배수구조물의 기능유지를 위한 구조물 등

 

(2) 대책공법의 선정 및 설치시 고려사항

 

① 설계 토석의 규모

② 설계 토석의 유량

③ 계곡입구와 도로와의 상대적인 위치

④ 기존 배수로의 처리 용량

⑤ 토석류 대책의 목표(파쇄, 방어, 퇴적, 여과, 다른 곳으로 유도)

⑥ 계곡입구와 도로 사이의 토석퇴적이 가능한 공간의 유무

⑦ 토석류를 구성하는 재료의 종류와 형태(모래 · 자갈, 거석, 유목)

⑧ 장비접근성 등 시공의 용이성

⑨ 퇴적된 토석의 제거를 위한 접근성 및 작업성

⑩ 경사가 완만한 구간의 유무

 

(3) 토석류 방어를 위한 공법

① 토석류 규모와 구성 물질에 따라 계곡입구부에 단독으로 설치하거나 또는 계곡을 따라 여러

    종류의 구조물을 단계적 · 복합적으로 적용한다.

② 공법의 종류

 

가. 토석류 파쇄

나. 토석류 사방댐

다. 토석류 슬릿댐

라. 토석류 슬롯댐

마. 네트공법

바. debris rake

사. debris frame

아. debris grill

 

(4) 배수구조물 기능유지를 위한 공법

① 토석류 규모와 구성물질의 종류에 따라 배수구조물 입구에 설치한다.

② 공법의 종류

 

가. Debris Deflector

나. Debris Rack

다. Debris Fin

라. Debris Riser

 

7.3.6 대책공법의 설계

(1) 방어구조물 설계

① 방어구조물의 설계목표

 

가. 설계 토석량에 의한 충격을 견딜 수 있어야 한다.

나. 평소의 홍수유량은 쉽게 통과할 수 있어야 한다.

다. 구조물 측면, 하부의 세굴이 발생하지 않아야 한다.

라. 유지관리를 위한 작업이 용이하여야 한다.

 

② 설계시 검토사항

 

가. 단일 구조물이 퇴적 또는 방어할 수 있는 토석량

나. 방어구조물의 설치위치, 구조형식과 규격

다. 홍수유량시 및 토석류 발생시의 배수 구조 형식

라. 토석의 충격력에 대한 내ㆍ외적 구조 안정성 확보

마. 구조물 좌 · 우 측면으로의 월류 여부 및 측면 세굴 방지방안

바. 구조물 물받이 하부의 세굴 방지

사. 퇴적토의 제거방법

 

(2) 배수구조물 기능유지를 위한 시설 설계

① 배수구조물 기능유지를 위한 시설의 목표

 

가. 배수구조물 입구가 막히지 않아야 한다.

나. 평소의 홍수유량은 쉽게 통과할 수 있어야 한다.

다. 유지관리를 위한 작업이 용이하여야 한다.

 

② 설계시 검토사항

 

가. 시설물이 차단시킬 수 있는 토석, 유목의 종류

나. 시설물의 설치위치, 구조형식과 규격

다. 홍수유량시 토석류 발생시 배수 계획

라. 퇴적토의 제거방법

 

7.3.7 간략 적용 예제

 

[예제] 다음 자료를 이용하여 토석류 대책공법 설계

□ 유역면적 : 0.18㎢

□ 유역내의 최대경사 : 42°

□ 계곡길이

- 총연장 : 470m

- 15°이상 연장 : 330m(평균 계곡 폭 : 6m)

- 10°미만 연장 : 90m(평균 계곡 폭 : 9m)

□ 계곡 입구의 폭 : 평균 폭 11m, 평균경사 : 6°

□ 도로와의 상관성

- 여유공간 적음.

- 배수암거(∅1000, 최대통수능력 : 7㎥/s)

□ 토석재료 : 최대입경 900㎜, 유목포함(D=150㎜, L=10m)

 

[해설]

(1단계) 토석류의 발생여부 결정

- 유역면적과 유역내 경사에 의한 기준 : 토석류 발생 가능

⋅ 유역면적 0.18㎢ > 0.05㎢

⋅ 유역내 최대경사 42°∈ {30, 48}

(2단계) 설계토석량의 계산

- 계곡침식량 계산

     ×  ×    ×  ×  ×    ㎥

- 초기발생량

  = 초기침식량의 10% 가정 = 2376㎥

- 퇴적토량의 계산

     ×  ×    ×  ×  ×    ㎥

- 최종발생량

                  ㎥

(3단계) 설계변수의 결정

- 첨두유량의 결정

    



  ×    ㎥

- 토석유량이 배수로의 통수능력을 초과하므로 방어구조물 설계

통수능력 : 7.0 ㎥/s < 33.1 ㎥/s

- 유속의 결정

    

  ×  × tan    

- 수심의 결정

      

   ×    

- 충격력의 계산

   sin

  ㎥×  ×   ×  × sin 

= tonf

(4단계) 대책공법의 선정

- 대책공법 선정기준에 따라 방어구조물 설치

- 총토석량 115.6㎥, 여유공간 없음, 충격력 158 tonf

⇒ 1차적으로 초기충격력을 파쇄시켜 거석을 퇴적시키고 2차적으로 토석의 퇴적을 유도하

는 슬릿댐 설치

⇒ 배수구조물 입구에는 배수구의 직경(∅1,000)의 1/3 이상되는 재료를 거르기 위한

Debris Rack 또는 Debris Deflector 설치

(5단계) 대책공법의 설계

- Debris Breaker + Debris Slit Dam + Debris Rack(or Debris Deflector)

- Debris Breaker의 설계

∘ 초기충격력 158 ton에 대하여 계곡부에 3개의 Breaker를 설치하여 초기충격력 완화

∘ 초기충격력을 등분포하중으로 환산하여 Breaker에 작용시키고 Breaker의 구조계산 실시

  (지지력, 활동, 전도)

∘ Debris Slit Dam의 설계

∘ 수로단면적에 대한 Breaker의 단면적 비율을 제외한 토석류가 Breaker를 통과하는 것으

  로 가정하고 위의 토석유량, 속도, 수심, 토석충격량 재산정

∘ 산정된 충격력에 대하여 구조계산(지지력, 활동, 전도) 실시

- Breaker와 Slit Dam 사이에 퇴적이 발생할 수 있도록 여유공간 둘 것. 이 때 퇴적 경사각

  을 고려하여 여유공간의 간격 결정

 

- Debris Rack의 설계