2016년도 설계실무자료집

배 수 공 04

4-1 유지관리 최소화를 위한 중분대 및 길어깨 집수정 개선 (설계처-2049, 2016.07.08)

4-2 성토부 다이크 집수거 구간 개선 (설계처-3809, 2016.12.13)

빈 면

(쪽맞춤용)

설계행정

배수공 ❙ 103

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

41

배 수 공

유지관리 최소화를 위한 중분대 및 길어깨 집수정 개선 설계처-2049

(2016.07.08)

1 검토배경

□ 중분대 및 깎기부 길어깨 집수정은 토사 퇴적공간(높이

10~14cm)이 적어 청소 미흡 시 노면배수 지연으로 인한

물고임 발생으로 교통안전에 취약

□ 또한, 동절기 제설재 사용환경에 노출됨에 따라 장기 공용

노선에서 콘크리트 열화 피해 발생

※ 홍천양양건설사업단 종합감사 처분 요구 (감사실-1031호(2016. 6. 2))

콘크리트 강도 상향조정 대상에서 누락된 중앙분리대 집수

정과 L형 측구 집수정을 제설제로 인한 열화가 발생하지

않도록 강도 상향 등 설계기준을 마련하시기 바람

2 추진경위

□ 중앙분리대용 집수정 배수능력 향상 (1998.11, 설계처)

o 집수정 규격 확대 : 600×1,300×1,260 → 750×1,000×1,430

o 종ㆍ횡배수관 규격 상향 : φ 300mm → φ 450mm

□ 콘크리트 소구조물 설계기준 개선 (2013. 8, 설계처)

o 기계타설 소구조물 전체 설계기준 압축강도 상향 : 24～30 → 30MPa

o 콘크리트 내구성 향상을 위해 폐유리 혼입 콘크리트 시범 적용 (다이크)

104 ❙ 배수공

□ 폐유리 혼입 콘크리트 최적배합 개발 및 품질기준 수립

(2015. 6, 도로교통연구원)

o 기계타설 소구조물(압축강도 30, 35MPa) 배합설계 개발 및 품질기준(안) 수립

□ 염해저감을 위한 소구조물 설계기준 개선 (2016. 5, 설계처)

o 소구조물 폐유리 혼입 콘크리트 확대 적용

- 적용대상 : 다이크, L형측구, 중분대, 방호벽, 방음벽 기초

o 제설제 노출환경을 고려한 압축강도 적용으로 내염성능 향상

- 압축강도 : 무근콘크리트 30MPa, 철근콘크리트 35MPa

3 설계기준

□ 도로 배수시설 설계 및 관리지침 (국토교통부, 2012)

o [ 5장. 노면배수 ]

- 도로 노면 우수는 지체없이 집수정을 통하여 배제하며, 이때

이물질에 의한 막힘이 없도록 한다.

- 집수정 설치간격은 수리계산 결과에 따라 설치하며, 시공성

및 관리를 고려하여 5m 이상, 30m 이하로 한다.

- (중분대) 침전물이 배수관으로 유입되는 것을 방지하기 위해

집수정 저부에서 15cm 이상의 위치에 배수관을 위치한다.

설계행정

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교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

□ 집수정 표준도 (도공, 2016) (단위 : mm)

구 분 중앙분리대

깎기부 길어깨

일반구간 횡배수관 연결부

종배수관 450 450 또는 600

횡배수관 450 - 600, 800, 1,000

단 면 도

퇴적공간

퇴적공간

퇴적공간

침 전 물

퇴적공간*

140 100 100

콘크리트

압축강도

24Mpa 24Mpa 24Mpa

* 침전물 퇴적공간 : 집수정 저부에서 배수관 까지 높이 (100∼140mm)

* 도로 배수시설 설계 및 관리지침(국토부, 2012년)에는 침전물이 배수관으로

유입되는 것을 방지하기 위해 150mm 이상 확보하도록 규정됨

4 현실태 및 문제점

□ 집수정 토사 퇴적공간 부족으로 잦은 정비(청소) 필요

o 집수정은 청소(정비) 후 1~2년 내에 종ㆍ횡배수관 용량 저하 발생

- 집수정 내 토사 퇴적량은 年10cm 내외로 분석됨

집수정 토사 퇴적 종배수관 토사 유입 집수정 기능 상실 (노면 물고임 발생)

☞ 적기 정비 미흡 시 배수기능 저하로 주행 안전성 저하

106 ❙ 배수공

※ 유지관리현장 조사 결과

◎ 퇴적량 실측결과, 중분대 측이 길어깨 측 보다 1.5배 정도 많이 쌓임

- 토사 퇴적량(15개 지사 평균) : 중분대 12.3cm/年, 길어깨 8.3cm/年

집수정 연간 토사 퇴적량(cm)

중분대 : 12.3cm/年

길어깨 : 8.3cm/年

평균 퇴적량

□ 장기 공용노선은 집수정 전체 부분에서 열화 발생

o 집수정 열화는 공용연수에 비례하여 증가하며, 받침부에서 시작

되어 바닥 및 벽체부로 확산되는 양상을 보이고 있음

열화발생 부위 ① 커버 받침부 ② 집수정 벽체 ③ 집수정 바닥

염화물 피해

①

②

③

※ 유지관리현장 조사 결과

공용연수

열화상태

양 호 받침부 열화 받침부, 벽체, 바닥 열화

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교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

5 개선방안

o 배수시설 기능 유지를 위한 충분한 토사 퇴적공간 확보

o 제설제 노출환경을 고려한 재료 적용으로 내염성능 향상

1. 토사 퇴적량을 고려한 집수정 규격 조정

□ 공용노선 조사 및 의견수렴 결과 반영

o 토사 퇴적량(평균 8~12cm/년), 현재 보수주기(3년 내외) 등을 고려하여

별도 정비 없이 배수기능을 유지할 수 있는 있는 퇴적공간 적용

※ 유지관리부서(지역본부) 의견

√ 집수정 내 적정 퇴적공간은 대부분 30cm 이상(최대 50cm)으로 제시

√ 중분대 측은 교통차단 등이 필요하므로 보다 많은 퇴적공간 확보

√ 집수정의 청소(정비) 주기는 3년 정도가 적정함

□ 집수정 적정 규격 검토

정비(청소)없이 3년이상 배수기능 유지가 가능한 시설규격 적용

구 분 현 재 개 선

정비주기 1~3년 3~5년

퇴적공간

(집수정 바닥 ~

종ㆍ횡배수관)

중분대 14cm 50cm

길어깨 10cm 30cm

단면도

(중분대)

공사비

(천원/개소)

중분대 323 (형식-1) 381 (증 58)

길어깨 679 (형식-2) 761 (증 82)

☞ 파주~포천 고속도로(L=24.8km, 484개) 적용 시 48백만원 증액

108 ❙ 배수공

2. 장기 내구성이 우수한 집수정 검토

가. 집수정 재료(형상) 검토

구 분 제1안 제2안

재 료

내염 콘크리트

(폐유리 혼입)

GFRP

(유리섬유강화플라스틱)

콘크리트

압축강도

35Mpa

35Mpa

(상부 및 하부)

형 상

직육면체 원주형(기성제품)

특 징

ㆍ염해 저항성 양호

- 염화물확산속도 : 일반콘크리트의 49%

ㆍ경제성 우수

ㆍ배수성능 확보

ㆍ염해 저항성 우수

ㆍ경제성 불리

ㆍ배수성능 확보를 위해 상부구조

변경 필요

공사비

(천원/개소)

381 1,264

(예 상)

내구연수

50년 내외 50년 이상

검토(안)

아직까지 내구성 및 경제성 측면에서 콘크리트 집수정을 대체할

수 있는 재료는 찾기 어려움. 따라서, 내염 성능이 우수하고

폐유리 혼입 내염 콘크리트(제1안) 적용

설계행정

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교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

나. 내염 콘크리트 적용방안

□ 콘크리트 압축강도 상향 및 폐유리 혼입

o 적용대상 : 중앙분리대 및 깎기부 길어깨 집수정

- 노면 집수정은 제설제가 집수정으로 모인 후 장기간 존치되는 환경

이며, 공용노선에서 열화가 발견되고 있으므로 염화물 노출환경 적용

※ 유지관리부서(지역본부) 의견

√ 집수정 열화방지 대책으로 콘크리트 강도 상향이 필요함

o 압축강도 조정

구 분 기 존 변 경 비 고

압축강도 24Mpa 35Mpa

W/B* 50% 이하 40% 이하

W/B : 물-결합재 비

B : 시멘트 +폐유리분말

※ 염화물 노출환경 적용시 시방기준

구 분

콘크리트

표준시방서(2009)

콘크리트

구조기준(2012)

도로교

설계기준(2015)

비 고

최 소

압축강도

35Mpa 35Mpa 30∼35Mpa

최대W/B 0.4 0.4 -

o 폐유리 혼입 콘크리트 적용기준

- ‘염해저감을 위한 소구조물 설계기준 개선(2016.5, 설계처)’ 방침 준용

* 단, 폐유리 혼입 콘크리트 도입 초기임을 감안하여 재재 수급, B/P 변경

여건 등을 고려하여 시공 중 변경 가능

110 ❙ 배수공

6 적용방안

□ 설계 중 노선 : 본 방침 적용

□ 공사(유지관리) 노선 : 현장여건을 판단하여 적용

[ 별 첨 ]

1. 집수정 토사 퇴적량 조사결과

2. 공사비 비교

3. 표준도 변경(안)

* 전체 중 일부만 수록(2017년도 표준도 참조)

설계행정

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교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

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설계행정

배수공 ❙ 113

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

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