제5편 암반구간 및 터널 내 포장

설계 ·························· 187

제1장 포장단면 설계 ··········· 191

제2장 포장재료 ···················· 217

Ⅴ편 도로포장 설계 요령

 

/ 제 1장 /

포장단면 설계

1.1 일반사항 ·········································································· 191

1.2 포장단면 구성 ································································· 193

1.3 요철층의 보정 ································································· 197

1.4 단면설계 ·········································································· 197

1.5 암반구간 포장 설계 고려사항 ········································ 201

1.6 터널 내 포장 설계 고려사항 ·········································· 209

 

- 191 -

1.1 일반사항

1.1.1 암반구간 포장

노상이 풍화암을 제외한 양질의 암반으로 구성된 경우 포장설계방법은 토공부와는 다르게 적

용한다.

【해 설】

암반구간은 노상면이 풍화암을 제외한 양질의 암반으로 구성된 구간을 의미하며, 일반적

으로 암반구간이라 함은 발파암으로 판정된 구간을 말한다. 노상이 암반인 경우에는 토공

부에 비하여 노상의 지지력이 커서 포장단면 설계 시 포장단면이 감소될 수 있는 유리한

특성을 가지고 있다. 반면에 암반구간이 대부분 절토 구간에 위치하므로 경우에 따라 지하

수위대의 존재로 인하여 용출수를 처리하여야 하는 특성을 가지고 있다.

일반적인 포장단면 설계방법은 토공부를 기준으로 노상이 흙인 경우를 전제하여 만든 설

계법이므로 암반구간에서는 이러한 포장설계 방법을 적용할 수 없다. 따라서 암반구간에서

의 포장단면설계는 역학적 방법으로 포장단면 특성을 분석하여 포장단면 설계방법을 적용

하는 것이 합리적이다.

암반구간은 그 연장이 짧거나 반복적으로 존재하기도 하며, 흙쌓기 땅깍기 접속부(편절

편성) 구간에 존재하는 등 다양한 형태로 존재할 수 있으므로 암반구간의 포장 단면설계

적용은 시공성과 경제성 및 현장여건을 반영하여 적용하여야 하며, 일반적으로 암반구간이

라 함은 암반의 연장이 50m 이상인 구간으로 정의한다.

암반구간 및 토공구간의 접속부는 단차로 인하여 부등침하가 발생할 수 있으므로, 이러

한 접속부에서는 암반구간에 층따기 시공 등의 대책을 사용하여 부등침하를 최소화하기 위

한 노력이 필요하다.

제1장 포장단면 설계

- 192 -

1.1.2 터널내 포장

터널내 포장은 터널 전후 토공부 포장과의 연속성, 유지관리, 시공성, 소음특성, 조명효과 등

을 고려하여 적절한 형식을 선정한다.

【해 설】

터널내에서는 일반적으로 측방여유폭이 적고, 환기설비 등의 부대설비가 필요하므로, 운

전자의 시야확보를 위하여 터널내를 밝게하는 것이 필요하다. 또한, 일반적으로 대체도로가

적고 내부 포장구조체가 인버트역할을 담당할 수 있도록 내구성이 높은 포장구조가 요구된

다. 따라서, 이와같은 점을 고려하여 터널내 포장은 시멘트콘크리트 포장(이하 콘크리트 포

장이라 함)을 원칙으로 한다. 그러나 터널연장이 500m이하로 짧은 경우에는 지역여건과

시공성을 고려하여 터널 전후구간의 포장형식과 동일하게 적용하여도 좋다.

터널은 본선구간보다 교통용량이 작은 관계로 유지보수시 교통정체가 발생할 수 있다.

이와 같이 터널내 포장은 파손 발생시 유지관리가 어려운 문제가 있으므로 포장의 내구성

을 증대시킬 필요가 있다.

특히, 콘크리트포장에서는 줄눈부에서 파손이 가장 많이 발생하므로, 줄눈부에서의 내구

성을 증대시킬 필요가 있다. 또한, 터널내에서는 차량의 소음이 많이 발생하고, 특히 터널

내 포장에서 많은 부분을 차지하고 있는 콘크리트포장은 아스팔트 콘크리트포장(이하 아스

팔트 포장이라 함)보다 소음이 더욱 크게 발생하므로 투수성 콘크리트포장 등 저소음포장

기술의 연구개발이 필요하다.

- 193 -

1.2 포장단면 구성

암반구간에서는 포장단면 설계 시 보조기층 및 동상방지층을 생략하고, 그 대신 침투수의 배

수를 위한 필터층 또는 시멘트 안정처리 필터층을 설치한다.

콘크리트 포장은 콘크리트 슬래브 표층과 하부층에 시멘트 안정처리 필터층, 필터층을 적용할

수 있다. 아스팔트 포장은 아스팔트 혼합물로 이루어진 표층과 기층을 본선과 동일하게 시공

하며, 하부층에 필터층을 적용한다.

【해 설】

암반구간 및 터널내 포장의 형식 모두 하부층의 처리가 중요하다고 할 수 있다. 이는

암반이 가지고 있는 특수성으로 인하여 노상이 주로 암으로 구성되어 있고, 지지력의 측면

에서는 양호하나, 용출수가 많을 경우 이에 대한 처리가 매우 어렵기 때문이다. 그러므로

암반구간 및 터널내 포장의 상부형식은 물론 하부형식에 있어서도 이러한 문제점을 간과해

서는 안된다.

콘크리트 포장은 <그림 1-1>과 같이 콘크리트 슬래브와 하부층에 시멘트 안정처리 필터

층 또는 필터층을 적용하며, 불투수성의 린콘크리트 기층을 적용할 경우에는 용출수나 침

투수의 배수를 위하여 반드시 하부에 필터층을 설치하여야 한다.

암반구간의 노상에서 발생되는 용출수는 필터층을 따라 유공관으로 배수를 한다. 이 때,

필터층이 투수 역할을 제대로 하지 못하면 용출수는 유공관으로 빠져 나가지 못하고, 콘크

리트 슬래브의 줄눈부로 용출되는 펌핑현상이 발생된다. 이러한 펌핑현상을 방지하기 위하

여 투수성 입도의 필터층 또는 시멘트 안정처리 필터층을 설치한다. 시멘트 안정처리 필터

층을 설치하는 이유는 펌핑현상 발생 시 필터층의 침식을 방지하며, 필터층의 내구성을 증

대시키기 위함이다.

- 194 -

콘크리트 슬래브

시멘트 안정처리 필터층

<그림 1-1> 암반위의 콘크리트포장 단면

아스팔트 포장은 <그림 1-2>와 같이 아스팔트 혼합물로 이루어진 표층(중간층 포함)과

기층을 본선 토공부와 동일하게 시공하고, 보조기층은 생략하는 대신 필터층을 적용한다.

그 이유는 하중분산 구조로 이루어진 아스팔트 포장에서 보조기층은 일정부분 하중지지 역

할분담을 하도록 되어 있으나, 암반구간내 포장은 노상이 암반으로 구성되어 있기 때문에

별도의 하중지지 역할은 필요없다. 그러나 노상으로 침투된 용출수의 배수가 필요하므로

배수 및 여굴에 따른 조정층의 역할을 하는 필터층의 설치가 요구된다.

아스팔트 표층

아스팔트 기층

필터층

<그림 1-2> 암반위의 아스팔트포장 단면

- 195 -

<그림 1-3>은 암반구간에서 용출수가 배수되지 못하여 포장체와 길어깨 사이로 분출됨

과 동시에 포장이 융기된 모습이다.

<그림 1-3> 용출수에 의한 포장의 융기

<그림 1-4> 콘크리트포장의 구성

- 196 -

<그림 1-5> 배수관 및 유공관의 구성

아스팔트 포장은 <그림 1-6>과 같이 아스팔트 혼합물로 이루어진 표층(중간층 포함)과

기층을 본선 토공부와 동일하게 시공하고, 보조기층은 생략하는 대신 필터층을 적용한다.

그 이유는 하중분산 구조로 이루어진 아스팔트 포장에서 보조기층은 일정부분 하중지지 역

할분담을 하도록 되어 있으나, 터널내 포장은 노상이 암반으로 구성되어 있기 때문에 하중

지지 역할은 필요없다. 그러나 노상으로 침투된 용출수의 배수가 필요하므로 배수 및 여굴

에 따른 조정층의 역할을 하는 필터층의 설치가 요구된다.

아스팔트 표층

아스팔트 기층

필터층

<그림 1-6> 아스팔트포장의 구성

- 197 -

1.3 요철층의 보정

암반구간 굴착 시 여굴에 따른 노상의 요철은 시멘트 안정처리 필터층, 필터층 재료 등으로

보정한다.

【해 설】

암반구간 및 터널 굴착 시 노상면은 여굴에 따라 요철이 발생되며, 요철 부분을 보정한

후에 필터층이 시공되어야 한다. 노상면의 요철부를 보정하는 방법은 시멘트 안정처리 필

터층 재료로 보정을 하거나 필터층 재료로 보정을 하는 방법이 있다.

용출수가 많은 구간에는 시멘트 안정처리 필터층으로 요철보정을 하는 것이 필요하고,

그렇지 않은 경우에는 필터층으로 보정한다. 바닥면의 요철보정을 위한 면고르기 두께는

일반적으로 5～10cm를 기준으로 하며 <표 1-1>은 필터층 및 요철보정 재료를 나타낸 것

이다.

<표 1-1> 필터층 및 요철 보정 재료

구 분 기 준 아스팔트 포장

필터층 시멘트 안정처리 필터층 필터층

요철 보정 시멘트 안정처리 필터층, 필터층,

보조기층 재료

시멘트 안정처리 필터층 필터층,

보조기층 재료

1.4 단면설계

암반구간 및 터널내 포장의 단면설계시 콘크리트 포장의 경우, 슬래브의 두께는 본선포장과

동일하게 적용한다. 아스팔트 포장의 경우, 아스팔트 혼합물층의 두께는 본선포장과 동일하게

적용하며 보조기층대신 투수를 위한 필터층을 설치한다.

- 198 -

【해 설】

암반구간에서는 노상이 암반으로 구성되어 있으며, 지지력이 큰 특성을 가지고 있어서

포장두께 설계에 대한 검토가 이루어져야 한다. 암반구간의 지지력 특성을 살펴보기 위하

여 구조해석을 실시한 결과, 암반구간은 토공구간에 비하여 노상의 지지력이 양호하므로

아스팔트층 하단의 인장변형률이 감소되어 피로수명이 증가되는 것으로 나타났다.

암반구간에서 보조기층의 두께 증가에 따른 아스팔트층 하단의 인장변형률 분석에서는

보조기층의 두께를 증가시킬수록 토공부와는 반대로 아스팔트층의 하단 인장변형률이 증가

되어 포장의 피로수명은 감소되는 것으로 나타났다. 이는 입상재료 보조기층의 지지력이

암반의 지지력보다 작기 때문이다. 그러므로, 암반구간에서는 보조기층의 두께를 최소화하

는 것이 역학적으로 유리한 것으로 나타났다. 그러나 보조기층을 완전히 제거하게 되면 절

토구간에서 암반의 틈 사이로 용출되는 용출수를 배수시킬 수 없게 되므로 용출수의 배수

층으로써 필터층이 필요하게 된다.

암반구간에서의 용출수 등의 취약조건을 고려하여야 하므로, 아스팔트 혼합물층의 두께

는 본선 토공부와 동일하게 설계하는 것을 원칙으로 한다.

아스팔트 포장에서 아스팔트 혼합물층은 토공부 포장과 동일하게 시공하며 <그림 1-7>

과 같이 보조기층은 설치할 필요가 없다. 그 이유는 아스팔트 포장에서 보조기층이 하중분

산 역할을 하도록 되어 있으나, 터널내 포장의 경우 노상이 암반으로 이루어져 있어서 하

중지지역할이 크므로 보조기층을 설치할 필요가 없기 때문이다. 그 대신 배수층으로써의

역할이 필요하므로 필터층을 실치하며 필터층의 두께는 용수량에 따라 달라질 수 있다. 필

터층은 설계시 용출수량을 파악하기 어려우므로 필터층의 두께는 설계시 최소값인 15cm

를 적용하고 시공시 <표 1-2>와 같이 용출수량의 정도에 따라 조정할 필요가 있다.

<그림 1-7> 터널내 포장단면(아스팔트 포장)

- 199 -

터널내 노상은 주로 암반으로 구성되어 있으며, 지지력이 큰 특성을 가지고 있어서 포장

두께 설계에 대한 검토가 이루어져야 한다. 터널내 포장은 콘크리트 포장을 원칙으로 하고

있으며, 콘크리트 포장 두께설계를 위하여 실제 터널 내의 지지력 조사를 실시하였다. 이

지지력을 입력변수로 하여 콘크리트포장의 두께설계를 실시하였으나 설계에는 큰 영향을

미치지 않는 것으로 나타났다. 따라서, 터널내 포장은 별도의 단면설계를 하지 않고 슬래

브 두께를 본선포장과 동일하게 적용하는 것이 효율적이다.

터널, 인접부 및 일반구간 콘크리트포장에 대한 중앙 처짐을 조사한 결과, <표 1-2>에

서 터널내부, 진입부, 토공부의 순서로 작은 처짐과 큰 동적지지력을 나타내었다.

현재 사용되는 '81AASHTO 설계지침의 콘크리트포장 두께설계 공식을 사용하여 지지력

의 변화에 따른 두께의 변화를 조사한 결과 지지력이 두께에 미치는 영향은 크지 않은 것

으로 나타났다.

그러므로, 노상지지력이 양호한 조건에도 불구하고 슬래브의 두께가 아스팔트포장만큼

감소되지는 않는다. 그렇지만, 토공부의 하부층이 린콘크리트와 동상방지층, 노상으로 구성

되어 구하여진 합성지지력보다 노상인 암반과 필터층으로 구성된 합성지지력이 크므로 린

콘크리트 기층을 생략할 수 있다.

<표 1-2> 터널포장의 처짐 특성

구 분

중앙부

최대처짐(um)

(9000lb환산)

하중전달율(%)

줄눈부

최대처짐(um)

(9000lb환산)

처짐비

줄눈부/중앙부

임고터널

터널부 22 81.1 43 1.95

진입부 38 69.8 32 0.85

절토부 55 73.7 45 0.82

성토부 53 85.2 55 1.04

죽령터널 터널부 19 76.1 109 5.74

진입부 41 85.2 79 1.93

육십령터널

터널부 20 84.4 54 2.70

절토부 46 71.1 128 2.78

성토부 50 79.2 121 2.42

웅천터널 터널부 21 78.8 53 2.52

진입부 76 92.2 115 1.51

진부터널 터널부 45 85.8 60 1.33

- 200 -

그러나, 린콘크리트 기층은 구조적인 기능을 하는 외에도, 펌핑시 공동을 방지하는 역할

을 하고, 선택층은 투수에 의해 펌핑을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 터널내 포장에서는

침식방지와 투수역할을 할 수 있는 층이 필요하므로 투수성 입도의 시멘트 안정처리 필터

층이 이 기능을 담당할 수 있다.

터널포장의 하부구조형식은 토공부 포장과는 전혀 다른 특성을 가지고 있으므로 이에 대

한 검토가 이루어져야 한다. 터널이 용출수의 문제가 없다면 노상 위에 콘크리트 슬래브

또는 아스팔트포장을 시공할 수 있으나, 용출수가 많은 터널에서는 용출수가 포장위로 나

오는 펌핑현상이 발생하므로 용출수를 배제할 수 있는 필터층이 필요하다.

터널내 콘크리트 포장의 하부구조 형식은 <표 1-3>과 같이 나누어 질 수 있다. 시멘트

안정처리 필터층은 설계시 용출수량을 파악하기 어려우므로 시멘트 안정처리 필터층의 두

께는 설계시 최소값인 15cm를 적용하고 시공시 <표 1-4>와 같이 용출수량의 정도에 따

라 조정할 필요가 있다.

<표 1-3> 터널내 포장단면(콘크리트 포장)

구 분 포장단면

I 콘크리트 슬래브

시멘트안정처리 필터층(15~25)cm

II 콘크리트 슬래브

필터층(15cm)

주) Ⅰ: 용출수에 의해 펌핑 및 침식의 우려가 있는 경우

Ⅱ : 용출수가 없고, 펌핑 및 침식의 우려가 없는 경우

<표 1-4> 용수량에 따른 필터층 두께

용수량(m3/분/km) 필터층 두께(cm)

0.5 미만 15

0.5 ~ 1.5 20

1.5 초과 25

- 201 -

1.5 암반구간 포장 설계 고려사항

1.5.1 필터층의 설계

필터층의 설계 시 필터층이 포화된 상태에서 50% 배수가 진행되는데 소요되는 시간을 2시간

이내로 설계한다.

【해 설】

노면배수와 포장체의 침투수 배수는 도로의 종단경사 및 횡단경사와 같이 도로의 기하구

조와 밀접한 관계가 있다. 도로 노면은 강우 시 우수의 체류를 방지하기 위하여 <그림

1-8>과 같이 노면의 횡단경사 및 종단경사를 설치한다. 이 때, 횡단경사 및 종단경사의

합성벡타를 노면의 합성경사로 정의한다.

<그림 1-8> 노면의 경사

<그림 1-8>에서 SR과 LR은 다음과 같이 계산할 수 있다.

- 202 -

도로 노면의 합성경사는 항상 변화하며, 노면배수 및 포장체 침투수의 배수가 원활하게

되기 위해서는 합성경사가 0이 되어서는 안된다. AASHTO에서는 횡단경사를 정상적인 조

건에서는 0.02m/m, 강우가 많은 지역에서는 0.025m/m를 추천하고 있다.

그러나 이러한 최소한의 합성경사조건을 만족시키지 못하는 경우가 있는데, 그 첫째로

<그림 1-9>와 같이 오목형 종단곡선의 저점부에서 종단경사가 0인 경우이다.

<그림 1-9> 오목형 종단곡선

두 번째의 경우는 <그림 1-10>과 같이 횡단경사 구간에서 편경사 구간으로 변화하는

편경사 변화구간에서 노면수 및 침투수의 체류현상이 발생할 가능성이 있으며, 종단경사가

0에 가까울 경우 그 가능성은 더욱 높아진다.

   

 

   

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

 

여기서,

SR : 필터층의 합성경사

S : 노면의 종단경사

Sx : 노면의 횡단경사

LR : 필터층의 합성 배수길이(m)

W : 포장의 횡단폭(m)

- 203 -

<그림 1-10> 편경사 변화구간

이러한 구간에서는 특히 노면에서 우수가 체류하게 되며, 체류되는 우수는 포장체 내부

로 침투할 가능성이 높아진다. 포장체 내부로 침투되는 침투수나 암반구간의 틈으로 용출

되는 용출수는 포장체를 연약화시켜 포장체의 수명을 감소시킨다.

그러므로, 포장체 내부로 침투하는 침투수와 암반구간의 틈에서 용출되는 용출수를 신속

하게 배수하기 위해서는 침투수의 배수층으로써 필터층을 설치하여야 한다.

노상이 암반구간으로 불투수성인 경우 침투수의 배수는 필터층을 통하여 측구 또는 길어깨

아래에 설치된 유공배수관을 통하여 배수를 시킨다. 필터층이 포화된 상태에서 배수가 50%

진행되기까지의 시간을 t50이라 하며 t50은 <표 1-5>에서와 같이 배수의 특성을 결정한다.

<표 1-5>에서 주요 간선도로의 경우 t50을 2시간 이내로 필터층을 설계하는 것이 합리

적이다. 필터층의 시공성을 위하여 필터층의 최소두께는 15cm로 한다.

<표 1-5> 포화상태에서 50% 배수되는데 소요되는 시간(FHWA 1994)

배수특성 배수시간

매우 양호 2시간

양 호 1일

보 통 7일

불 량 1개월

매우 불량 배수되지 않음

- 204 -

포장체 내부로 침투하는 침투수가 포화상태에서 50% 배수되는데 소요되는 시간을 계산

하기 위해서는 다음 식으로 계산하면 된다.

시간계수 T를 결정하기 위한 도표는 <그림 1-11>과 같다. 노면의 경사계수 S1는 다음

과 같이 구한다.

<그림 1-11>에서 50%배수에 소요되는 시간계수만을 구하는 경우가 대부분이므로 이런

경우에는 <그림 1-12>와 같이 50%배수에 소요되는 시간계수 곡선을 이용하면 시간계수

를 쉽게 구할 수 있다.

t = T × m × 24

여기서,

t : 50%배수에 소요되는 시간

T : 시간계수

m : 배수계수

  



여기서,

S1 : 경사계수

H : 필터층의 두께(m)

LR : 필터층의 합성 배수길이(m)

SR : 필터층의 합성경사(m/m)

- 205 -

<그림 1-11> 배수시간 계수

<그림 1-12> 시간 계수(50% 배수)

배수계수 m은 다음 식에 의하여 계산 할 수 있다.

- 206 -

유효 공극률을 구하는 공식은 다음과 같다.

골재 입도에 따른 투수계수 등의 특성은 <표 1-6>과 같다

<표 1-6> 골재의 입도와 투수계수의 관계

골재구분 D10

(mm)

D30

(mm)

D60

(mm) Cu Cz

k

(m/day)

A 0.15 0.37 0.91 6.07 1.00 27.4

B 0.1 0.91 4.26 45.97 1.39 1.22

C 1.91 3.64 9.45 4.72 0.63 427

D 3.3 5.41 8.27 2.75 0.94 670

E 5.78 7.17 12.06 2.14 1.02 1.585

F 6.01 9.45 15.33 2.57 1.12 2.072

필터층의 투수계수는 직접 투수시험에 의하여 구할 수 있으며, <표 1-6>의 시험결과를

토대로 통계분석을 실시하면 투수계수와 가장 밀접한 관계가 있는 물성치는 D30인 것으로

   





여기서,

Ne : 유효공극률, 필터층의 유효 공극률은 일반적으로 0.25를 적용

LR : 필터층의 합성 배수길이(m)

k : 필터층의 투수계수(m/day)

H : 필터층의 두께(m)

Ne = N × WLF

여기서,

Ne : 유효 공극률

N : 공극률

WLF : 수분 손실계수, 필터층 재료의 손실계수는 일반적으로 0.8을 적용

- 207 -

나타났다. 따라서, D30과 투수계수의 관계는 <그림 1-13>과 같이 나타낼 수 있다. <그림

1-13>에서 필터층의 골재입도곡선에서 가적통과율 30%에 해당하는 입경 D30을 구하면

투수계수를 간접적으로 구할 수 있다.

<그림 1-13> D30과 투수계수의 관계

1.5.2 배수시설의 설계

필터층에서 배수되는 침투수는 유공관을 통하여 배수구로 배수되어야 한다.

【해 설】

필터층에서 배수되는 침투수는 유공관을 통하여 배수구로 배수되어야 하며, 배수시설은

필터재료와 유공관, 토목섬유(지오텍스타일)로 구성된다. 각 배수시설은 <그림 1-14>와 같

이 배수구 방향으로 갈수록 배수용량이 커져야 한다.

<그림 1-14> 침투수의 배수개념

- 208 -

유공관의 위치는 필터층의 바닥면보다 최소한 50mm 아래에 유공관의 상면이 위치하여

야 한다. 침투수 배수에 사용하는 유공관은 폴리에틸렌 또는 PVC관의 사용을 추천한다.

토목섬유는 토목섬유 위의 재료가 혼합되는 것을 방지하고 본질적으로는 분리재로써의

역할을 한다. 토목섬유를 도로 하부의 전체 폭에 걸쳐 설치하는 방법으로 포장 구조의 일

부, 혹은 그 이상의 부분이 상당한 투수성을 가지고 있다면 배수능력을 증대시킬 수 있다.

필터재료는 다음의 조건을 만족시키는 입도 배합의 것을 원칙으로 한다.

암반구간의 포장에서 포장체 내부로 침투하는 물은 크게 포장 표면으로 침투하는 우수와

암반의 틈에서 용출되는 용출수의 두 가지로 나눌 수 있다. 이러한 침투수는 1차적으로

필터층에서 배수되어진다.

필터층에서 배수되는 침투수는 유공관을 통하여 배수구로 유도되어야 한다. 유공관의 배

수유량 산정은 다음과 같이 구할 수 있다.

• 필터재료가 주변의 흙에 의하여 막히지 않기 위한 조건 :



 주변의흙

 필터재료

≺ 

• 필터재료가 주변의 흙에 비하여 충분한 투수성을 갖기 위한 조건 :



 주변의흙

 필터재료

≻ 

• 유공관의 구멍과 관의 이음 부분이 필터재료로 막히지 않기 위한 조건 :



 필터재료

≻ 

여기서,

D 15 , D 85 : 입경가적곡선에 있어서 통과백분율이 각각 15%, 85%에 해당하는 입경

(mm)

d : 유공관의 직경, 또는 관의 이음 간격 (mm)

- 209 -

1.6 터널 내 포장 설계 고려사항

1.6.1 동상방지층 설치

터널내 포장의 동상방지층 설치는 갱구 입구부로부터 50m까지 설치하고, 출구부는 기후환경

여건을 고려하여 동상방지층을 설치하지 않을 수 있다. 단, 상하행이 분리되지 않은 터널의

경우 양쪽 갱구부 모두 동상방지층을 설치한다.

【해 설】

터널내의 노상은 일반적으로 암반으로 구성되어 동상을 쉽게 일으키는 토질이 아니며, 터널내

부는 외부와 달리 온도변화가 적어 일반적으로 동상의 영향이 적다. 그러나, 터널내의 암반의

균열로부터 용수의 발생과 발파로 인한 요철면에 물이 고임에 따라 동상의 원인을 제공할 수

있다. 그리고, 발파면의 요철에 따른 배수처리 불량으로 암반의 풍화에 따른 지지력약화를 가져

올 수 있고, 암반에 존재하는 절리, 층리 및 단층대의 존재는 동상을 줄 수 있는 요인이다.

동결의 영향을 고려하는 지역에서는 터널 입출구부 일정구간을 제외하고는 터널내부 온

도가 터널외부 온도보다 높아서 동결관입효과가 상당히 감소된다. 그렇지만 터널 갱구부에

서는 터널바닥의 요철면에 물고임에 의한 포장층에 대한 동결융해 작용과 펌핑현상을 배제

하기 위한 동상방지층 설치가 필요하다.

  



여기서,

qd : 설계 배수량(㎥/day/m)

W : 필터층의 폭(m)

H : 필터층의 두께(m)

Ne : 유효공극률

U : 배수도

td : 50% 배수에 소요되는 시간(hr)

- 210 -

일반적으로 동결지수가 100℃․일 이하이면 동결심도가 포장층이하가 되므로 동상방지층

을 설치할 필요가 없게 된다. 그러므로 동결지수가 100℃․일에 해당하는 동절기 일평균 기

온은 0℃로 나타난다.

따라서, 동절기 일평균기온이 0℃가 되는 지점까지 동상방지층을 설치하면 된다. <그림

1-15>와 <그림 1-16>은 온도 평균치를 그래프로 나타낸 것이다.

터널 입구부로부터 동절기 일평균기온이 0℃가 되는 지점은 <그림 1-15>에서 입구부로

부터 50m지점이고, 터널 출구부에서는 동절기 일평균 기온이 <그림 1-16>에서 0℃이상

이 되므로 동상방지층을 설치할 필요가 없게 된다. 이는 터널내부의 보온효과와 자동차의

배기가스 등으로 인하여 따뜻해진 공기가 터널출구로 배출되는 지점이므로 터널외부의 찬

공기가 영향을 미치지 않기 때문이다.

다만 상․하행이 분리되지 않은 터널의 경우에는 터널 입구부의 조건에 해당하므로 갱구

부 양쪽 모두 동상방지층을 설치하여야 한다.

<그림 1-15> 입구부 깊이별 공기온도

<그림 1-16> 출구부 깊이별 공기온도

- 211 -

1.6.2 터널 입출구부의 결빙보완대책

터널 입출구부에서 일조량이 적어 결빙 등이 발생하는 경우는 보완대책을 검토하여야 한다.

【해 설】

터널 입출구부는 일조량이 적어 동결에 의한 교통사고가 발생할 가능성이 높다. 그러므

로 일조량이 적은 경우에는 제설 및 융설시스템 등의 결빙보완 대책을 검토하여야 한다.

터널 입출구부 결빙보완 여부를 결정하기 위해서는 주변 기상 자료와 터널 갱구부의 위

치를 고려하여 겨울철 노면 결빙 가능성을 판단한다. 그래서, 위험구간에 대하여 결빙보완

시스템의 대안 선정을 통하여 도로 사용자의 안전을 확보하여야 한다.

터널 내외의 교통사고 분석 결과에 의하면 인명 상해 사고 비율이 결빙시와 노면의 서

리 맺힘 현상 발생시 가장 높은 것으로 나타났다.

터널은 산악지형을 통과하기 때문에 강설에 의한 결빙 빈도가 높고 인접 산지의 영향으

로 음영 발생 구간이 많으며, 종단경사가 높은 경우가 많아 결빙시 교통사고 및 교통지체

가 발생할 수 있다. 그러므로 결빙 취약부에는 사용자의 안전과 원활한 교통 소통을 위하

여 융설시스템 등의 결빙보완대책 적용을 검토하여야 한다.

우리나라의 최근 5년간 적설일수에 대한 통계를 살펴보면 <표 1-7>과 같고 <그림

1-17>은 적설일수를 순위별로 나타낸 것이다.

<표 1-7> 적설 통계분석 결과

구분 관측치 평균값(일) 표준편차(일) 최대치(일) 최소치(일)

통계값 446 19.3 17.3 103 0

<그림 1-17>에서 446개의 관측치중에서 년간 적설일수가 25~30일 부근에서 변곡점을

이룬다. 이는 25~30일 이상인 지역에서는 적설일수가 매우 많아짐을 뜻한다.

- 212 -

<그림 1-17> 순위별 적설일수

따라서 연간 적설일수가 25일이상이면 일영분석 등을 통하여 결빙 보완대책 설치여부를

반드시 검토하여야 한다.

결빙보완대책으로는 적설량이 적을 경우에 적용하는 종방향 그루빙과 적설량이 많을 경

우에 적용하는 융설시스템 등이 있다. 종방향 그루빙은 결빙노면의 불연속 작용과 제설작

업시 살포된 염화칼슘의 잔류효과로 인하여 결빙을 감소시킬 수 있다. 단, 아스팔트 포장

의 경우는 홈 주위에서 변형이 발생하므로 사용에 신중을 기하여야 한다.

종방향 그루빙의 규격은 <표 1-8>과 같고 종방향 그루빙의 시공방법은 <그림 1-18>과 같

다.

<표 1-8> 종방향 그루빙 규격

구분 폭(mm) 깊이(mm) 간격

그루빙 9 4~6 50mm

배수홈 36~60 5~10 20~40m

- 213 -

<그림 1-18> 종방향 그루빙 시공방법

융설시스템은 적설 및 노면 결빙으로 인한 교통안전 문제를 해소하기 위하여 노면에 결

빙된 눈/얼음의 융해를 목적으로 하며, 설치 방식은 <그림 1-19>와 같이 전기 절연선 포

설방식, 융설액 분사방식, 열배관방식, 기상정보 시스템을 이용한 제설작업방식 등이 있다.

전기 전열선 포설방식은 발열선을 콘크리트나 아스팔트포장 하부에 매설하여 전기 저항

열을 이용하여 융설하는 방식이며, 융설액 분사방식은 저장탱크에 융설액을 저장하여 도로

면에 분사노즐 설비를 설치하고, 결빙전 또는 강설초기에 기상관측장비의 감지를 통하여

제빙액을 분사하여 결빙을 방지 또는 융설하는 방식이다.

(a) 전기 절연선 포설방식 (b) 융설액 분사방식

(c) 열배관방식 (d) 기상정보시스템

<그림 1-19> 융설시스템 방식

융설액 분사방식은 동절기 결빙이 우려되는 지점에 설치하며, 결빙의 우려가 있을 때 융

설액을 분사하여 미끄럼에 의한 교통사고를 예방하는 역할을 하며, 일반적으로 온도차가

많이 발생하는 터널 입․출구부 및 교량과 경사면 및 그늘진 곳에 설치한다.

열배관 방식은 외부열원의 공급으로 작동액의 열에너지를 이용한 발열로 결빙 방지하는

방식이며, 기상정보시스템을 이용한 제설작업방식은 기상정보시스템의 강설 또는 결빙 경

보시 인력과 장비를 투입하여 도로에 융설제를 도포하여 결빙을 방지하는 방식이다.

이와 같이 융설시스템 설치시에는 해발고도, 동절기 노면결빙 및 적설 빈도, 연평균 강

설․서리일수, 동절기 평균기온, 일평균기온 0℃이하 일수, 터널 및 도로의 선형, 융설작업

의 횟수 등을 고려하여야 한다.

<표 1-9> 융설시스템의 특징

종 류 특 징

응설액

분사방식

Ÿ 동계이후 용액제거를 위한 부수장비(탱크, 펌프 배관)의 유지관리 필요

Ÿ 염화갈슘 수용액 사용에 의한 환경오염 및 차량부식 발생

Ÿ 시공비 및 유지관리비 저렴

Ÿ 유지보수시 포장체 손상 없음

Ÿ 아스팔트포장은 응설액에 손상 없음.

Ÿ 염화물계 응설액 사용으로 터널 진출입로에 설치시 터널내 콘크리트

포장이 부식에 의한 피해가 우려됨.

전열선 방식

Ÿ 시스템에 장애시 확인이 어려움.

Ÿ 많은 전력소모로 인한 운영비 과다

Ÿ 아스팔트포장에 적용시 전열선 주변에서 혼합물의 국부적인 노화 유발

Ÿ 전열선 또는 보장 중 한 가지만 유지보수가 필요해도 두 가지 모두

재시공 필요

열배관 방식

Ÿ 열원의 시공비 및 운영비 과다

Ÿ 시스템에 장애시 확인이 어려움.

Ÿ 도로에 설치시 열원에서부터 수요지까지의 거리가 길어져 비효율적

Ÿ 열배관 또는 포장 중 한 가지만 유지보수가 필요해도 두 가지 모두

재시공 필요

Ÿ 운영중 포장체의 손상은 없음

기상정보

시스템과

제설작업

Ÿ 제설제 도포를 위한 다수의 인력과 장비가 필요함.

Ÿ 작업에 따른 교통 정체 유발

Ÿ 제설작업시 삽날에 의한 표면 손상