2016년도 설계실무자료집

토 공 03

3-1 깎기 비탈면 안정성 증대를 위한 소단 설계기준 개선 (설계처-1784, 2016.06.17)

빈 면

(쪽맞춤용)

설계행정

토 공 ❙ 67

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

31

토 공

깎기 비탈면 안정성 증대를 위한 소단 설계기준 개선 설계처-1784

(2016.06.17)

1 검토배경

□ 깎기비탈면은 그동안 붕괴저항력 강화 노력에도 불구하고

피해가 지속되고 있어 안정성 증대 방안 마련 요구

1) 붕괴저항력(안전율) 강화 노력

구 분 2006년 이전 2006년 이후 2014년 이후* 비 고

안전율(FS) 1.1 1.2 (10%↑) 1.3 (20%↑) 우기 시

* 비탈면 위험도 평가 결과, 매우 불안정한 경우 적용

2) 깎기비탈면 피해 현황 (2008~2013)

ㆍ깎기비탈면 피해유형 중 표면유실이

높은 비율을 차지

* 공용중 비탈면 피해의 80%

□ 시특법 개정(‘14.7.15)에 따른 2종 시설물(비탈면) 증가 및

비탈면 전담조직 구축에 따른 관리 여건 개선 필요

1) 2종 비탈면 기준(현황)

구 분 기 존 변 경 비 고

기 준

높이 50m 이상 &

연장 200m 이상

높이 30m 이상 &

연장 100m 이상

현 황 166개소 1,664개소 (약 10배 ↑)

2) 비탈면 전담조직 구축 [비탈면 유지관리 선진화 방안(2014.2, 도로처)]

구 분 현 재 장 기 비 고

본 사 사면관리팀 5명 + 사면관리팀 1명

본 부 - + 사면파트 2명

지 사 비탈면점검원 1명 + 사면담당 1명

68 ❙ 토 공

2 추진경과

□ 대절토부 소단 폭원 검토 (1994. 6, 설계처)

o 낙반사고 예방 및 원활한 유지관리를 위해 폭원 3m 설치 (대절토부)

□ 깎기비탈면 설계 개선 검토 (2005.12, 설계처)

o 소단측구 횡단경사 변경(4→10%) 및 유출방지턱 설치(H=0.1m)

3 설계기준

경제성측면에서최소 설계기준(소단 폭 1m, 소단배수 無)을 적용 중이나,

국내ㆍ외 다수 기관에서 소단 폭 1.5m 이상, 소단 배수 처리

□ 소단 설치 목적

o 유지관리 단계에서 점검 보수용 통로

o 비탈면 침식방지를 위한 배수시설 설치공간

o 낙석 및 붕락설 방지공간 확보

o 비탈면 경사 완화 효과로 깎기비탈면 안정 도모

□ 건설공사 비탈면 설계기준 (2011, 국토부)

o 깎기비탈면 높이가 10m 이상인 비탈면에는 소단 설치

o 비탈면 중간에 5~20m 높이 마다 1~3m 폭의 소단 설치

설계행정

토 공 ❙ 69

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

□ 도로설계요령 (2009, 한국도로공사)

o 설치대상 : 깎기비탈면 높이 10m 이상 비탈면

o 설치기준

- (토사, 리핑암) 비탈면 높이 5m 마다 표준 1m 폭의 소단 설치

- (발파암, 연암ㆍ보통암) 비탈면 높이 10m 마다 1~2m 폭의 소단 설치

- (발파암, 경암) 비탈면 높이 20m 마다 3m 폭의 소단 설치

※ 최하단 기준 비탈면 높이 20m 마다 3m 폭의 소단 및 소단측구 설치

□ 국내ㆍ외 사례

구 분 설 계 기 준

국

내

철도설계기준

(2013)

[철도시설공단]

o (토사,리핑암) 높이 5m 마다 1.5m 폭의 소단 설치

o (발파암) 높이 10m 또는 20m 마다 1.5m 폭의 소단 설치

o 소단에는 측구 설치 (단, 암석등비탈면침식위험이낮은경우예외)

토목공사설계지침

(2011)

[토지주택공사]

o 비탈면 높이 5m 마다 토사 1~1.5m, 암법면 1.5m 이상

폭의 소단 설치

o 필요시 비탈면 높이 10m 마다 1.5m 이상 폭의 소단 설치

국

외

일 본

(도로공단)

o 비탈면 높이 7m 마다 경암은 1m, 연암ㆍ토사는 1.5m 폭의

소단 설치

일 본

(국토교통성)

o 비탈면 높이 7m 마다 1.5m 폭의 소단 설치

o 비탈면높이20m 이상대절토부는 3m 정도 폭의소단설치

- 3단 이상의 경우, 최하단을 폭넓은 소단으로 설치

(점검 보수용 계단으로 활용, 낙석이나 토사를 막는 역할)

o 연암ㆍ토사는 소단배수 시설 설치, 경암은 소단배수 없음

미 국

(2010)

(오하이오주)

o (Rock Slope Design Criteria) 소단폭은 비탈면 높이의

0.5~1.0배의 규격으로 설치 (낙석 차단 목적)

프랑스

(2007, Setra)

o 소단에 대한 별도 규정은 없으며, 현장여건에 따라

지반조사 결과를 기초로 엔지니어가 비탈면의 안정성이

확보되는 비탈면 경사, 높이 및 소단 폭원 등 결정

- 고속도로 사례 : 경사 1:2, 높이 6m 마다 3m 폭의 소단 설치

70 ❙ 토 공

4 현실태 및 문제점

□ 발파암 구간 소단 설치기준 불합리

o 시추조사 결과에 따라 높이 10m 소단 설치유무를 결정하고

있으나, 點(점) 조사(시추) 만으로 비탈면 전체 상태 판단 곤란

⇒ 비탈면 피해는 취약부에서 발생하므로 보수적인 설계 필요

※ 암반특성에 따른 표준비탈면 (도로설계요령(도공, 2009))

암반구분

암반 파쇄 상태 굴착

난이도

NX 시추 시 경사 소단설치 비고

TCR(%) RQD(%)

풍화암 또는

연ㆍ경암으로

파쇄가극심한경우

20% 이하 10% 이하 리핑암

1:1.0~

1:1.2

H=5m 마다

1m 폭

강한 풍화암으로

파쇄가거의없는

경우와 대부분의

연ㆍ경암

20~40% 10~25%

발파암

(연 암)

1:0.8~

1:1.0 H=10m 마다

1~2m 폭

40~60% 25~50%

발파암

(보통암)

1:0.7

60% 이상 50% 이상

발파암

(경 암)

1:0.5

H=20m 마다

3m 폭

□ 최소 소단 폭(B=1.0m) 적용으로 안정성 및 유지관리 불리

o (안 정 성) 경제성 위주의 소단 폭 적용으로 안정성 불리

⇒ 소단 폭 증가 시 비탈면 안정성 향상 및 낙석 위험 감소

※ 소단 폭 확대시 비탈면 안정성 향상 (대한토목학회, 2003.10)

구 분

비탈면 안전율

소단 미설치 소단폭 1m 소단폭 2m 소단폭 3m

건조시 1.09 1.17 1.31 1.47

포화시 0.45 0.50 0.59 0.80

* 조건 : 절토사면 높이 20m, 경사 1:0.7, 소단 높이 사거리 6m

설계행정

토 공 ❙ 71

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

※ 일정 폭 이상의 소단 설치 시 낙석 위험성 경감 (한국암반공학회, 2010.02)

- 소단 너비( )에 대한 낙석의 크기( )의 비( / )가 0.071 이하 시

소단에 충돌현상 2회 이상 발생하여 에너지증감율이 더욱 저감됨

소단폭( ) 0m 1.0m 1.4m 1.6m 2.0m 3.0m 비 고

 /비 - 0.1 0.071 0.063 0.050 0.033

에너지증감율(%) 188 122 56 -16 -46 -72

o (유지관리) 소단 폭이 협소하고 위험하여 유지관리 불리

소단 하부 세굴 소단 폭 협소 수목 성장

※ 도로설계요령 (도공, 2009)

소단 폭은 빗물 등으로 침식되기 쉬운 토질이나 풍화가 빠른 암석 등에서 소단

어깨 등이 무너질 위험이 있는 경우는 현지의 상황에 따라서 넓게 하여도 좋다.

□ 소단배수 미실시로 공용 시(공사 중) 표면유실 피해 빈번

o 우수가 경사면을 따라 흘러내려 표면유실(세굴) 발생 및 가속화

공사중 표면유실(세굴) 공용 시 표면유실

비탈면 상부보다 소단 및 소단 하부에 세굴 집중

⇒ 세굴(풍화)되기쉬운지반(토사,리핑암,퇴적암,변성암 등)은유수흐름차단필요

※ 영암~순천선 준공(2012. 6) 이후 깎기비탈면 표면유실 피해 : 26건

72 ❙ 토 공

5 개선방안

ㅇ 지반조사 불확실성을 고려한 발파암 구간 소단 설계기준 개선

ㅇ 소단 폭원 증대를 통한 비탈면 안정성 향상 및 관리여건 개선

ㅇ 소단 배수시설 적용으로 공사 및 공용 시 표면유실 예방

1. 발파암 구간 소단 설계기준 개선

현 재 개 선

점(點) 조사(시추) 결과에 따라

비탈면 높이 10m 소단 유무 결정

모든 발파암 구간에서

비탈면 높이 10m 소단 설치

(취약지반 누락 가능성 존재) (지반조사의 불확실성 해소)

◈ 現설계기준 : 시추조사 결과에 따라 소단 설치 유무 결정

구 분 Case 1 Case 2

시추결과 TCR〈60%, RQD〈50% TCR ≥ 60%, RQD ≥ 50%

소단유무 비탈면 높이 10m, 소단 설치 비탈면 높이 10m, 소단 미설치

단면도

설계행정

토 공 ❙ 73

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

2. 소단 폭원 증대 검토

□ 개 요

구 분 현 재 개 선 비 고

발파암

ㆍ높이 10m마다 1m소단

※ TCR≥60%, RQD≥50%: 소단 미설치

ㆍ높이 10m마다 3.0m소단

및 소단배수(L5) 원칙

토 사

리핑암

ㆍ높이 5m마다 1m소단

ㆍ높이 5m마다 1.5m소단

및 소단배수(L5-1)

* 단, 높이 10m 발파암 연결구간은

3.0m 소단 및 소단배수(L5)

공 통 ㆍ높이 20m마다 3m소단 설치 및 소단배수(L5)

* 특수한 경우(지반조건, 지장물, 무한사면 발생 등) 발파암 구간 등의 소단 폭은

1~3m 범위에서 조정 가능하며, 소단 폭 조정 시 낙석방지시설은 별도 검토 후 적용

□ 안전성 검토

구 분 현 재 개 선 비 고

안

전

율

case1 1.310 1.570 (증 0.260, 19.8%↑) 우기(암반)

case2 1.213 1.452 (증 0.239, 19.7%↑) 우기

case3 0.832 0.893 (증 0.061, 7.3%↑) 우기

* case1 : 발파암 20m 내외 + 리핑암 5m 내외 + 토사 5m 내외

* case2 : 발파암 10m 내외 + 리핑암 10m 내외 + 토사 5m 내외

* case3 : 리핑암 20m 내외 + 토사 5m 내외

□ 경제성 검토 (단위 : 백만원)

구 분 현 재 개 선 비 고

계 4,104 4,275 (증 171, 4.2%↑)

깎 기 2,963 3,059 (증 96) 깎기,녹화,

면고르기

녹 화 1,106 1,075 (감 31)

배 수 35 141 (증 106) L형 측구

* 경제성은 파주~포천 제2공구 깎기비탈면(7개 구간) 적용 결과임

소단 폭원 증대(1.0→1.5, 3.0m) 시 공사비는 다소 증가(4~5% 내외↑)하나

깎기비탈면 안전율 증가 (토사, 리핑 5~20%↑, 암반 20% 내외↑)

74 ❙ 토 공

3. 소단 배수시설 적용 검토

□ 소단배수 적용대상 검토

o 발파암 구간 : 소단배수 적용 (L5)

- 국내ㆍ외 조사결과 발파암(연암) 까지 소단배수를 적용하고

있으나

- 토질조사(시추)의 불확실성 및 유지관리 편의*를 고려 모든

발파암 구간에 소단배수 적용

* 점검ㆍ보수용 공간, 낙석(토사) 차단, 녹생토 유실 방지, 주변 배수시설 연계

o 토사, 리핑암 구간 : 소단배수 적용 (L5-1)

- 소단어깨 등이 무너질 위험이 높고, 유로길이가 길어 소단

하부 비탈면의 세굴이 발생되고 있어 유수흐름 차단 필요

구 분 제 1 안 제 2 안

개 요 여유폭 설치(B=50cm) 여유폭 미설치

단면도

특

징

시 공 성 양호 (작업공간 확보) 불리 (작업공간 부족)

안 전 성 보통 (여유공간 확보) 불리 (여유공간 없음)

경 제 성 양호 (22,063원/m) 불리 (25,052원/m)

통수단면 양호 (0.163㎡) 우수 (0.285㎡)

배수용량* 양호 (최대길이 890m) 우수 (최대길이 1,820m)

측 구 폭 보통 (폭원 0.9m) 양호 (폭원 1.4m)

검토(안)

여유폭 적용으로 공사시 시공성 및 안전성 확보가 가능

하고, 경제성 측면에서 유리한 제1안으로 적용

* 배수용량 : 서울지역(설계빈도 20년, 강우강도 209.6mm), 종단경사 1% 적용 시

설계행정

토 공 ❙ 75

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

□ 소단배수 처리 방법

o 소단 종단경사

현 재 개 선

본선경사(i%)

본선경사(i%) 원칙

(단, 깎기부 시ㆍ종점 부터 발파암 구간 까지 본선 역 경사 적용)

- 내리막 구간 : 시점~발파암 구간 0.5% 본선 역 경사

- 오르막 구간 : 종점~발파암 구간 0.5% 본선 역 경사

※ 소단배수 예시 (내리막 구간) [ 리핑암 : , 발파암 : ]

← i %

← i %

← i % ← i %

← i %

← i %

5m

5m

5m

5m

0.5 % →

0.5 % →

0.5 % →

0.5 % →

3.0m 소단

1.5m 소단

3.0m 소단

1.5m 소단

3.0m 소단

o 깎기비탈면 배수설계 시 유역면적 적용

구 분 현 재 개 선

초 기

집수정

깎기비탈면 전체

및 포장부

깎기비탈면 소단배수 하부

및 포장부

산마루

측 구

산마루 측구 상부 소단배수 상부

개념도

76 ❙ 토 공

4. 낙석방지시설 적용성 검토

□ 검토조건

o 낙석방지울타리를 현재와 같이 설치한 상태(울타리 후면 1.5m 이격,

울타리 높이 2.0~2.5m)에서 낙석방지시설(망 및 울타리) 필요성 검토

- 낙석조건 : 원형, 중량 500kg, 직경 72cm, 단위중량 2.65톤/㎥

□ 검토내용

o 발파암 높이 30m, 20m, 10m에서 낙석에너지 및 낙석도약높이 확인

- 낙석발생 시 낙석방지울타리 통과 여부 (낙석에너지 ≥ 50kJ 시 통과)

- 낙석 도약으로 인해 도로 유입 여부 (낙석도약높이 ≥ 2.0m 시 유입)

□ 검토결과

o 발파암 높이 10m 위치의 소단폭을 1.5m와 2.0m로 증가시키는 경우,

낙석피해가 발생되는 것으로 분석됨

o 발파암 높이 10m 위치의 소단폭을 3.0m로 증가시키는 경우, 낙석발생

높이 20m 이하에서는 낙석에너지 및 낙석도약높이 기준 만족하나,

o 시공오차* 및 안전성**을 고려 발파암 높이 10m 위치의 소단

이하 구간에 대하여 낙석방지망 삭제

* 낙석방지울타리 후면 여유공간 1.5m 미만, ** 규격 이상 낙석 발생 가능성

(단, 발파암의 균열, 절리가 심해 낙석발생이 우려되는 경우는 검토 후 적용 가능)

낙석에너지 낙석도약높이

낙석에너지 (kJ)

10m 높이 소단폭

낙석발생높이

· 30m : ■

· 20m : ■

· 10m : ■

50kJ

낙석도약높이 (m)

10m 높이 소단폭

2.5m

낙석발생높이

· 30m : ■

· 20m : ■

· 10m : ■

* 낙석 도약높이 및 에너지는 임의 낙석(1,000개) 중 가장 불리한 값(큰 값) 적용

설계행정

토 공 ❙ 77

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

6 검토결론

□ 깎기비탈면 소단 설계기준 개선

o 소단 폭원 및 배수처리

구 분 현 재 개 선 비 고

발파암 ㆍ높이 10m마다 1m 소단

※ TCR≥60%, RQD≥50%: 소단 미설치

ㆍ높이 10m마다 3.0m소단

및 소단배수(L5) 원칙

토 사

리핑암

ㆍ높이 5m 마다 1m 소단

ㆍ높이 5m마다 1.5m소단

및 소단배수(L5-1)

* 단, 높이 10m 발파암 연결구간은

3.0m 소단 및 소단배수(L5)

공 통 ㆍ높이 20m마다 3m 소단 설치 & 소단배수 (L5)

* 특수한 경우(지반조건, 지장물, 무한사면 발생 등) 발파암 구간 등의 소단 폭은

1~3m 범위에서 조정 가능하며, 소단 폭 조정 시 낙석방지시설은 별도 검토 후 적용

L5 L5-1

o 소단 종단경사

현 재 개 선

본선경사(i%)

본선경사(i%) 원칙

(단, 깎기부 시ㆍ종점 부터 발파암 구간 까지 본선 역 경사 적용)

- 내리막 구간 : 시점~발파암 구간 0.5% 본선 역 경사

- 오르막 구간 : 종점~발파암 구간 0.5% 본선 역 경사

□ 깎기비탈면 배수설계 시 유역면적 적용

구 분 현 재 개 선 비 고

초 기

집수정

깎기비탈면 전체

및 포장부

깎기비탈면 소단배수 하부

및 포장부

산마루

측 구

산마루 측구 상부 소단배수 상부

78 ❙ 토 공

□ 낙석방지망 설치위치

현 재 개 선

ㆍ발파암층이 10m 이상 분포하는

절토부

ㆍ낙석이 우려되는 절토부의 리핑암

및 발파암부

ㆍ발파암층이 10m 이상 분포하는

절토부 중 발파암 높이 10m 위치의

소단 상부의 리핑암 및 발파암부

ㆍ낙석이 우려되는 절토부의 리핑암

및 발파암부

* ‘소단부 낙석방지 울타리 상단부와 리핑암만으로 구성된 절토부, 발파암

높이가 10m 미만인 절토부’에서는 낙석방지망 설치를 생략하되 균열

ㆍ절리가 심해 낙석발생이 우려되는 경우는 검토 후 적용

7 적용방안 및 기대효과

□ 적용방안

o 설계 중 노선 : 본 방침 적용

o 공사(유지관리) 노선 : 현장여건을 판단하여 적용

□ 기대효과

o 소단 폭원 증대를 통한 비탈면 안정성 향상 및 관리여건 개선

- 안 전 율 : 토사, 리핑암 구간 5∼20%↑, 발파암 구간 20% 내외↑

- 관리여건 : 점검보수용 공간, 낙석(토사)차단, 녹생토 유실방지, 우수흐름 차단

o 소단부 배수시설 적용으로 공사(공용)중 표면유실 예방

설계행정

토 공 ❙ 79

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

80 ❙ 토 공

별첨3 소단측구 형식별 공사비 검토

구 분 검토1안 검토2안

단면도

공종 단위 단가 수량 공사비 수량 공사비

무근콘크리트

타설

㎥ 2,718 0.153 416 0.222 603

철근가공 및

조립

(시공이음)

ton 319,994 0.00078 250 0.00078 250

매끈한마감

(합판3회)

㎡ 30,558 0.583 17815 0.639 19539

신축이음 ㎡ 2,810 0.009 24 0.012 35

수축줄눈설치 ㎡ 4,588 0.300 1376 0.383 1757

비닐깔기 ㎡ 654 1.500 981 2.000 1308

콘크리트생산 ㎥ 5,196 0.153 795 0.222 1154

연강 ton 520,000 0.00078 406 0.00078 406

합 계 22,063 25,052

설계행정

토 공 ❙ 81

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

별첨4 표준도 변경 (당초/변경) [ 표준비탈면 경사 / L형측구 ]

82 ❙ 토 공

설계행정

토 공 ❙ 83

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

84 ❙ 토 공

설계행정

토 공 ❙ 85

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

별첨5 소단배수 계획 적용방법

□ 일반적인 경우

☞ 토사, 리핑암구간 소단이 소멸되는 곳에 도수로 설치를 배제토록 본선

경사의 역방향으로 S=0.5%를 적용하여 소단배수 계획

단, 역경사구간의 시점~종점부까지의 계획높이 단차는 1.0m 이내로 함

□ 발파암 구간이 매우 짧은 경우

☞ 발파암 높이 10m구간의 소단은 토사, 리핑암 구간과의 연속성을 고려

하여 소단배수(L5-1) 계획하고, 소단폭 조정 시 낙석방지시설은 검토

후 적용

86 ❙ 토 공

별첨6 소단측구 접속부 상세도

□ 역경사구간 상세도

☞ 역경사와 본선경사 접속부 지점에 신축이음 설치

□ 소단측구와 산마루측구 접속부 상세도

☞ 산마루측구와 소단측구 접속시 산마루측구 벽체 상부에 소단측구를

접속하여 이음부의 부등침하에 의한 침투수 발생을 배제

설계행정

토 공 ❙ 87

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

별첨7 수리검토 (소단측구, 초기집수정)

□ 소단측구 폭원 B=1.0m

(1) 통수량계산

* 측구경사 10%일때

유량(Q) = 0.8 × A × (1/n) × R⅔ × I½) = 2.077× I½

유수단면적(A) = 0.163

유수의 윤변(P) = 1.396

경심(R) = A ÷ P = 0.163÷1.396 = 0.11679

R⅔ = 0.238923553

조도계수(n) = 0.015

(2) 종단경사에 따른 통수량(Q)

㎥/sec

구분

횡단

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10% 0.114 0.147 0.174 0.208 0.254 0.294 0.328 0.360 0.415 0.466

(3) 소단측구 도수로 간격 계산

1) 설계빈도(서울기점) : 209.6 mm/hr

* 절개부 폭원이 5.0m인 경우 (W=5.0m)

S =

3.6 × 106 ×Q

= 4293.89Q

0.8 X 209.6 X 5.0

설치계산/설치결정(단위:m)

종단

경사

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10%

488 631 746 892 1092 1261 1410 1544 1784 1994

480 630 740 890 1090 1260 1410 1540 1780 1990

2) 설계빈도(서울기점) : 209.6 mm/hr

* 절개부 폭원이 10.0m인 경우 (W=11.0m)

S =

3.6 × 106 ×Q

= 2174.86Q

0.8 X 209.6 X 11.0

설치계산/설치결정(단위:m)

종단

경사

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10%

247 319 378 452 553 639 714 782 903 1010

240 310 370 450 550 630 710 780 900 1010

88 ❙ 토 공

□ 소단측구 폭원 B=1.5m

(1) 통수량계산

* 측구경사 10%일때

유량(Q) = 0.8 × A × (1/n) × R⅔ × I½) = 4.2565× I½

유수단면적(A) = 0.285

유수의 윤변(P) = 1.923

경심(R) = A ÷ P = 0.285÷1.923 = 0.14819

R⅔ = 0.280032677

조도계수(n) = 0.015

(2) 종단경사에 따른 통수량(Q)

㎥/sec

구분

횡단

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10% 0.233 0.301 0.356 0.426 0.521 0.602 0.673 0.737 0.851 0.952

(3) 소단측구 도수로 간격 계산

1) 설계빈도(서울기점) : 209.6 mm/hr

* 절개부 폭원이 5.0m인 경우 (W=5.0m)

S =

3.6 × 106 ×Q

= 4293.89Q

0.8 X 209.6 X 5.0

설치계산/설치결정(단위:m)

종단

경사

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10%

1001 1292 1529 1828 2238 2585 2889 3166 3655 4087

1000 1290 1520 1820 2230 2580 2880 3160 3650 4080

2) 설계빈도(서울기점) : 209.6 mm/hr

* 절개부 폭원이 10.0m인 경우 (W=11.0m)

S =

3.6 × 106 ×Q

= 2174.86Q

0.8 X 209.6 X 11.0

설치계산/설치결정(단위:m)

종단

경사

0.3

(%)

0.5

(%)

0.7

(%)

1.0

(%)

1.5

(%)

2.0

(%)

2.5

(%)

3.0

(%)

4.0

(%)

5.0

(%)

10%

507 655 775 926 1134 1309 1464 1603 1851 2070

500 650 770 920 1130 1300 1460 1600 1850 2060

설계행정

토 공 ❙ 89

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

□ L형 측구 초기 집수정 수리계산

(1) 횡단경사에 따른 L형측구 통수량

유량(Q) = A × (1/n) × R⅔ × I½

(2) L형측구 초기집수정 설치위치 계산

S =

3.6 × 106 × Q

r × (0.9W1+0.8W2)

설계빈도 = 20년

강우강도(r) = 209.6mm(서울기점)

조도계수(n) = 0.015

(3)  결정

  = 1.000

(4) Eo 결정

  = 1 - ( 1 - W/T)2.67

W = 집수정 폭 - 0.7m(본선외측, 분기점, 나들목구간)

T = 수 로 폭 - 2.5m(본선외측, 분기점구간)

본선, 분기점 = 1-(1-0.7/2.5)2.67 = 0.584

(5)  결정

 = 1/(1+(1.273V1.8/15.373×S×L2.3))

V = 길어깨 유속 (m/sec)

Sx = 수로 횡경사

집수구길이(L) = 1.2m (본선외측, 분기점, 나들목구간)

(6) 유출량( ) 결정



= Q ×[   +  (1 -  )]

(7) 단 면

직선 및 곡선부 내측단면 곡선부 외측단면

90 ❙ 토 공

□ L형 측구 초기집수정 수리계산 비교표

구 분 현 재 변 경 비 고

개 념 도

개 요

토 사

리핑암

ㆍ높이 5m마다 1.0m 소단

※ 소단배수 시설 無

ㆍ높이 5m마다 1.5m 소단 &

소단 배수(L형)

* 단, 높이 10m 발파암 연결구간은 3.0m 소단

발파암

ㆍ높이 10m마다 1.0m 소단

※ TCR≥60%, RQD≥50%

이상 시 소단 미설치

ㆍ높이 10m마다 3m소단 (전구간)

& 소단 배수(L형)

공 통 ㆍ높이 20m마다 3m소단 설치 및 소단배수 (L5)

NO 구 간

직선 및 곡선부 내측구간(W1=11.235m) 곡선부 외측구간(W1=3.035)

현 재 변 경 현 재 변 경

W2

(m)

설치계산

(m)

설치지점

S

W2

(m)

설치계산

(m)

설치지점

S

W2

(m)

설치계산

(m)

설치지점

S

W2

(m)

설치계산

(m)

설치지점

S

1 0+000~0+020 4.8 152.42 미설치 4.1 158.80 미설치 4.8 323.60 미설치 4.1 353.75 미설치

2 0+000~0+040 6.6 138.16 미설치 4.6 154.19 미설치 6.6 265.44 미설치 4.6 331.68 미설치

3 0+000~0+060 8.1 128.17 미설치 4.8 152.42 미설치 8.1 230.86 미설치 4.8 323.60 미설치

4 0+000~0+080 10.2 116.39 미설치 4.9 151.55 미설치 10.2 195.25 미설치 4.9 319.71 미설치

5 0+000~0+100 13.2 102.87 미설치 4.9 151.55 미설치 13.2 159.99 미설치 4.9 319.71 미설치

6 0+000~0+120 16.5 91.22 0+091.2 6.0 142.61 미설치 16.5 133.48 미설치 6.0 282.35 미설치

7 0+000~0+140 19.2 83.49 0+083.5 6.8 136.74 0+136.7 19.2 117.54 0+117.5 6.8 260.24 미설치

8 0+000~0+160 21.2 78.55 0+078.6 7.4 132.65 0+132.6 21.2 107.99 0+108.0 7.4 245.80 미설치

9 0+000~0+180 22.5 75.65 0+075.6 7.9 129.42 0+129.4 22.5 102.58 0+102.6 7.9 234.94 미설치

10 0+000~0+200 23.1 74.38 0+074.4 7.9 129.42 0+129.4 23.1 100.25 0+100.3 7.9 234.94 미설치

11 0+000~0+220 23.0 74.59 0+074.6 7.7 130.69 0+130.7 23.0 100.63 0+100.6 7.7 239.17 미설치

12 0+000~0+240 22.5 75.65 0+075.6 7.5 131.99 0+132.0 22.5 102.58 0+102.6 7.5 243.55 미설치

13 0+000~0+260 21.8 77.18 0+077.2 7.3 133.31 0+133.3 21.8 105.42 0+105.4 7.3 248.09 0+248.1

14 0+000~0+280 21.0 79.02 0+079.0 7.1 134.66 0+134.7 21.0 108.88 0+108.9 7.1 252.81 0+252.8

15 0+000~0+300 19.9 81.69 0+081.7 6.9 136.04 0+136.0 19.9 114.01 0+114.0 6.9 257.72 0+257.7

1) 직선 및 곡선부 내측구간 W1=11.235 : 측대(0.5)+차도(7.2)+측대(0.5)+길어깨(2.5)+측구(0.535)

2) 곡선부 외측구간 W1= 3.035 : 길어깨(2.5)+측구(0.535)

☞ 직선 및 곡선부 내측구간은 비탈면에 비해 차도부 집수폭이 상대적으로 커서 초기

설치지점의 연장차가 크게 발생하지 않았으나 곡선부 외측구간의 경우 차도부 집수

폭원이 상대적으로 적어 초기 설치지점의 연장이 2배 정도 증가함

설계행정

토 공 ❙ 91

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

92 ❙ 토 공

설계행정

토 공 ❙ 93

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

94 ❙ 토 공

설계행정

토 공 ❙ 95

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

별첨8 낙석방지시설 적용성 검토 결과

1. 발파암 높이 30m 위치에서 낙석이 낙하하는 경우

암반

조건

사면

경사

사면

상태

낙하

높이

(m)

소단조건

(발파암 높이

10m에서

소단폭)

사면하단위치에서 이격거리(m)에 따른

낙석에너지 (kJ) 낙석도약높이 (m)

0 1.5 2.0 3.0 5.0 0 1.5 2.0 3.0 5.0

발파암

(경암)

1:0.5

거침 30

- 114.0 107.5 111.5 49.2 47.9 3.4 1.7 0.9 0.8 0.5

1.5m 65.9 62.6 63.3 69.1 20.5 7.9 6.0 5.0 3.3 0.5

2.0m 84.2 94.3 88.2 76.3 79.5 7.2 5.6 4.8 3.3 0.5

3.0m 61.3 74.9 74.7 74.8 40.9 4.6 2.1 0.7 0.5 0.1

발파암

(보통암)

1:0.7

1.0m 82.4 64.6 69.8 69.1 71.7 7.4 6.2 5.5 4.3 1.4

3.0m 64.9 69.8 72.2 74.1 21.1 5.7 3.9 3.1 1.6 0.5

발파암

(연암)

1:0.8

1.0m 65.7 67.7 71.4 71.2 20.0 5.4 3.1 2.1 0.5 0.4

3.0m 68.4 70.8 72.3 27.6 17.5 3.8 1.6 0.6 0.4 0.4

리핑암 1:1.0 1.0m 7.5 1.7 1.6 1.5 1.6 0.2 0 0 0 0

* 낙석방지울타리 설치위치는 1.5m를 기준으로 함.

구 분

10m 높이

소단 폭

(소단경사)

해석단면 해석결과

발파암

(1:0.5)

-

1.5m

(10%, ↙)

2.0m

(10%, ↙)

3.0m

(10%, ↙)

96 ❙ 토 공

구 분

10m 높이

소단 폭

(소단경사)

해석단면 해석결과

보통암

(1:0.7)

1.0m

( - )

3.0m

(10%, ↙)

연암

(1:0.8)

1.0m

( - )

3.0m

(10%, ↙)

리핑암

(1:1.0)

5m마다

1.0m

( - )

설계행정

토 공 ❙ 97

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

2. 발파암 높이 20m 위치에서 낙석이 낙하하는 경우

암반

조건

사면

경사

사면

상태

낙하

높이

(m)

소단조건

(발파암 높이

10m에서

소단폭)

사면하단위치에서 이격거리(m)에 따른

낙석에너지 (kJ) 낙석도약높이 (m)

0 1.5 2.0 3.0 5.0 0 1.5 2.0 3.0 5.0

발파암

(경암)

1:0.5

거침 20

- 99.4 69.5 76.2 78.0 35.1 6.2 4.0 2.9 0.9 0.5

1.5m 55.8 61.9 61.3 62.6 10.7 7.1 4.5 3.1 0.6 0.4

2.0m 61.6 63.3 63.9 19.6 11.9 5.6 2.8 1.4 0.5 0.3

3.0m 47.9 17.2 17.1 17.7 7.4 1.6 0.4 0.3 0.2 0.0

발파암

(보통암)

1:0.7

1.0m 61.0 67.7 72.3 73.6 18.8 5.3 3.4 2.4 0.7 0.5

3.0m 59.7 21.2 21.3 21.9 13.1 1.2 0.4 0.5 0.2 0.0

발파암

(연암)

1:0.8

1.0m 76.3 78.0 72.3 28.0 23.2 3.5 1.3 0.5 0.5 0.4

3.0m 61.4 44.4 24.4 21.8 13.8 1.7 0.7 0.3 0.2 0.0

구 분

10m 높이

소단 폭

(소단경사)

해석단면 해석결과

경 암

(1:0.5)

-

1.5m

(10%, ↙)

2.0m

(10%, ↙)

3.0m

(10%, ↙)

98 ❙ 토 공

구 분

10m 높이

소단 폭

(소단경사)

해석단면 해석결과

보통암

(1:0.7)

1.0m

( - )

3.0m

(10%, ↙)

연암

(1:0.8)

1.0m

( - )

3.0m

(10%, ↙)

설계행정

토 공 ❙ 99

교통 및

기하구조

토 공

배수공

구조물공

포장공

터널공

부대공

기 타

3. 발파암 높이 10m 위치에서 낙석이 낙하하는 경우

암반

조건

사면

경사

사면

상태

낙하

높이

(m)

소단조건

사면하단위치에서 이격거리(m)에 따른

낙석에너지 (kJ) 낙석도약높이 (m)

0 1.5 2.0 3.0 5.0 0 1.5 2.0 3.0 5.0

발파암

(경암)

1:0.5

거침 10

해당없음 37.2 16.9 17.0 17.6 7.3 1.2 0.2 0.3 0.1 0.0

발파암

(보통암)

1:0.7 해당없음 37.6 13.8 13.6 14.5 8.2 1.1 0.3 0.2 0.1 0.0

발파암

(연 암)

1:0.8 해당없음 42.0 18.8 15.1 9.9 8.1 0.3 0.3 0.2 0.0 0.0

구 분

10m 높이

소단 폭

(소단경사)

해석단면 해석결과

발파암

(1:0.5)

해당없음

보통암

(1:0.7)

해당없음

연 암

(1:0.8)

해당없음

100 ❙ 토 공