Ⅲ 도시지역 도로배수시설

제 1 장 개 요

제 2 장 배수 계획 및 조사

제 3 장 도로 배수의 수문 설계

제 4 장 노면 배수

제 5 장 종·횡단배수

제 6 장 도시부 지하차도 배수

제 7 장 비탈면 배수 및 토석류 대책시설

제 8 장 도로저류시설

제 9 장 도시부 도로배수 관리

 

Ⅲ- 44

제 5 장 종ㆍ횡단 배수

5.1 일반사항

도시부 도로 하부의 종ㆍ횡단 배수는 도로 측구와 우수받이를 통해 차집된

우수를 도로하부의 배수관을 통해 배제시키는 시설로서 하수도시설로 연계

처리한다.

【해 설】

도로 배수관거와 하수도시설의 연결관은 파손의 위험이 크기 때문에 내구성,

내식성 및 수밀성이 있는 재질을 사용하며 다음의 사항을 고려한다.

(1) 재질은 철근콘크리트관, 경질염화비닐관 또는 이것과 동등 이상의 강도 및

내구성이 있는 재질을 사용한다.

(2) 연결관의 경사는 부유물질 등의 침전 및 퇴적이 생기지 않도록 하기 위하

여 1% 이상으로 하고, 연결위치는 본관의 중심선보다 위쪽으로 한다.

(3) 본관이 덕타일주철관이나 철근콘크리트관 등 강성관인 경우는 지관 또는

가지달린관을 사용하고, 한편 파형강관이나, 합성수지관 등 연성관인 경우

는 접속용 이형관, 분기관 등을 주로 사용하나 본관과 연결관의 재질, 현

장여건, 시공의 편리성 등에 따라 다양한 연결방식을 사용한다.

(4) 관리를 위하여 종단면배치상의 내각은 120°이상이 바람직하며, 연결관 평

면배치 연장이 20m 이상이거나 굴곡부 등은 연결관 관경이상의 점검구를

설치한다.

경사가 없는 경우는 물이 역류하는 문제점이 발생할 수 있기 때문에 유의한다.

또한 최초 설계 시 도로폭 확장에 대한 계획을 고려하며, 확장시 수리계산을

통해 재검토한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 45

<그림 5.1.1> 관연결도의 예

관거의 단면은 원형관 또는 박스형태가 일반적이며 관거의 크기, 경사, 유·출

입부의 수심 등의 조건에 따라 유입부 조절 또는 유출부 조절을 받는 흐름을

만든다. <그림 5.1.2>는 관거의 일반적인 설계흐름을 나타낸다.

<그림 5.1.2> 관거의 설계 흐름

Ⅲ- 46

부유물로 인한 관거 등 도로 배수시설의 손상이 있을 것으로 판단되는 경우,

교량과 같은 형식으로 토사퇴적 및 부유물을 통과시키도록 한다. 상류에 계곡

부 및 산지부가 위치한 관거 등의 횡단 배수시설은 수로의 상류로부터 발생하

는 나무류, 토석류 등 부유물이 원활히 빠져나가도록 하기 위하여 유입구의

폭을 가능한 수로폭과 일치하도록 한다.

5.2 관거 수리설계

5.2.1 관거내 흐름의 분류

도로 배수시설로 설치되는 암거(BOX), 혹은 관(PIPE)에서 관거 내 흐름은

Class-Ⅰ, Class-Ⅱ 두 가지로 분류할 수 있다.

【해 설】

도로 배수시설로 사용되는 관거의 흐름은 <표 5.2.1>과 같이 크게 두 가지로

분류할 수 있다.

Class-I과 Class-II의 ①은 자유수면을 가지는 개수로 흐름이라 하고,

Class-Ⅱ의 ②는 관수로 흐름이라 한다. 일반적으로 산지부에서 유출되는 유

량을 기존수로로 방류시킬 경우 Class-Ⅰ, Class-Ⅱ의 ①처럼 개수로 흐름으

로 설계하는 것이 적합하지만, 지형적인 요건으로 인해 큰 규격의 관을 설치

하지 못하는 경우에는 Class-Ⅱ의 ②처럼 관수로의 흐름으로 설계할 수 있다.

도로 배수는 우수의 완전배제가 원칙이므로 가급적 관수로의 흐름은 피해야

하지만, 관거의 수리 형상에 따라 일부 구간에서 관수로의 흐름으로 도로관거

를 설계할 수 있다.

도로관거의 흐름조건은 8가지 유형으로 분류가 가능하며, 각각의 흐름에 대한

수리 특성은『제8장 횡단 배수』를 따른다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 47

<그림 5.2.1> 흐름 형식 개념도

Class-Ⅰ HW ≤ 1.2 D

·관거의 유입부 및 유출부가

·잠수되지 않은상태

·개수로의 흐름

Class-Ⅱ

① HW〉1.2 D

그리고 TW 〈 D

·관거의 유입부는 잠수된 상태

·관거의 유출부는 잠수되지 않은상태

·웨어의 수리특성(개수로의 흐름)

② HW〉1.2 D

그리고 TW 〉 D

·관거의 유입부는 잠수된 상태

·관거의 유출부도 잠수된 상태

·관수로의 수리특성

<표 5.2.1> 관거흐름의 분류

5.2.2 관거 내 흐름의 수리특성

관거 내 흐름의 수리특성은 크게 사류(비교적 급경사)와 상류(완만한 경사)로

분류된다.

【해 설】

가. 흐름상태에 따른 수로경사 분류 및 특성치 관계

개수로 내의 흐름은 수로 경사의 가장 큰 영향을 받으며, 개수로의 수리계산을

위해서는 설치될 관경과 홍수량(Q)에 따른 등류수심(Dn)을 구하여 관거내의

수리형상을 파악한다.

개수로내 등류수심(dn)이 한계수심(dc)과 동일하게 유지되었을 때의 수로경사

를 한계경사(Sc)라 하고 이때의 흐름을 한계등류(Critical Uniform flow)또는

한계류라 한다. 따라서 임의 수로의 한계경사는 Manning공식으로부터 다음과

같이 나타낸다.

Ⅲ- 48

  



 

 



  (식 5.2.1)

여기서, Sc : 한계경사

Rc : 한계수심일때의 동수반경

Dc : 한계수심일때의 수리평균심

개수로에서 흐름의 상태를 조절하는 단면을 지배단면이라고 하며, 유입부 지배

단면과 유출부 지배단면으로 구분한다.

나. 유입부 지배단면

한계경사보다 큰 수로경사에 등류가 흐르면 흐름의 등류수심(dn)은 한계수심

(dc)보다 작아지며, 흐름은 사류(Supercritical flow)가 되고 지배단면은 유입

부가 된다.

유입부가 지배단면인 경우는 유입부가 배수관거 내의 흐름을 지배하고, 유입부

수심(HW), 관경, 날개벽의 유무에 영향을 받는다.

유출부의 모든 상황 즉, 손실수두(ho), 위치수두(h), 수로경사(So) 수로연장

(L) 등은 HW산정에 영향을 미치지 않는다.

다. 유출부 지배단면

유량이 일정할 때 한계경사(Sc)보다 작은 수로경사(So)를 가지는 수로상에 등

류가 흐르면, 등류수심(dn)은 한계수심(dc)보다 커져 상류(Subcritical flow)

가 되고 지배단면은 유출부가 된다.

유출부가 지배단면인 경우는 유출부가 설치될 배수관거 내의 흐름을 지배하고,

마찰손실수두(Hf), 유입손실수두(Ce), 수로경사(So), 수로길이(L) 등이 유입

부 수심(HW)을 결정한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 49

흐름의

상태 수로경사 흐름의 형상 평균유속 지배단면

한계류 한계경사 dc = dn Vn = Vc -

사 류 급경사 dc

dn dc 〉dn Vn < Vc 유 입 부

상 류 완경사 dn

dc dc〈 dn Vn > Vc 유 출 부

<표 5.2.2> 흐름 상태에 따른 수로경사의 분류 및 특성치 관계

5.2.3 도로 관거의 수리설계

도로 관거의 수리설계 방법은 도표를 이용한 반복시산에 의한 방법, 도식에

의한 방법, 부유물 및 퇴적토사를 고려한 수리계산 방법 등이 있다.

【해 설】

가. 도표를 이용한 반복시산에 의한 방법

도표를 이용한 반복시산에 의한 방법은 관거 하류부 수심(TW) 또는 상류부

수심(HW)이 사전조사되어 예측이 가능한 경우에 적용한다.

사전조사에 의해 관거 하류부 수심(TW) 또는 상류부 수심(HW)이 8가지 수

리모형중 하나로 예측이 가능한 경우 적용하는 것이 적절하며 이러한 수리형

태를 예측하기 위해 여러 수리 모형과의 관계를 이용하여 반복시산에 의해 관

거 유입부수심(HW)을 산출한다.

나. 도식에 의한 방법

방정식과 수리학적 공식에 의한 방법은 기존유입부와 유출부의 수두 및 수리

형상을 알 수 없거나 설계홍수량의 상황을 추적하는 방법으로 유입부수심

(HW)을 구하는 방법이다.

Ⅲ- 50

다. 토사퇴적을 고려한 수리계산

토사퇴적을 고려한 수리계산은 기존의 관거 수리계산방법과 다르다. 관거 전후

의 흐름 상황이 급격하게 변화하는 경우는 등류조건에 적합한 Manning식 설

계계산법을 적용하기 어려우며, 태풍 피해조사 등에서 부유물 및 토사퇴적을

고려하여야 한다.

상세한 수리계산 설계절차는『8.3.3 토사 퇴적을 고려한 수리계산』을 따른다.

5.2.4 도로 관거의 수리설계 고려사항

도로 관거는 도로가 홍수의 피해를 받지 않도록 수리학적으로 안정하고, 경

제적인 단면으로 설계한다.

【해 설】

주어진 여건(유입부 형상, 기존수로의 폭, 지배단면위치 등)에 대해 설계조건

을 만족하는 관거내 흐름조건은 여러 유형이 될 수 있으므로 가능한 설계흐름

의 조건중 경제성을 고려하여 설계한다.

도로관거의 설계는 다음의 사항을 고려한다.

(1) 관거의 유입구와 유출구의 부가시설은 흐름의 모든 단계에서 물, 소류사,

부유물을 알맞게 처리한다.

(2) 지중 구조물의 상·하부에 설치되는 관거는 구조물에 피해를 발생시키지

않도록 관거 내의 흐름 상태를 변화시키지 않고 유입수를 통과시킨다.

(3) 장래의 수로와 도로 개량에 대해 원활하게 대처할 수 있도록 설계한다.

(4) 모기들이 번식할 수 있는 정체된 웅덩이가 없어야 한다.

(5) 토지개발에 의해 발생되는 유출수의 증가를 처리하도록 미래에 대한 계획

을 고려한다.

(6) 관거는 수리학적으로는 설계유출량을 적절하게 다룰 수 있어야 하고 구조

적으로는 관리가 편리하도록 건설되고, 시공시 경제성이 보장되어야 한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 51

(7) 관거는 재료손상 및 관거 막힘을 유발하는 유입구의 정체를 방지할 수 있

도록 설계한다.

(8) 관거의 유입구에는 관거의 기능을 저하시키는 이물질이 흐르지 못하도록

스크린을 설치한다.

(9) 유출구는 세굴과 유실에 저항 할 수 있도록 설계한다.

(10) 토사 퇴적·침전에 의한 단면의 축소 등을 고려하여 20%의 단면적의 여

유를 둔다.

(11) 주변 지형이 계곡부이거나 토사퇴적에 의해 피해가 예상되는 지역에는 관

거 설치 이전에 충분한 현지조사와 피해가능성 등을 조사하여 토사퇴적

에 의한 피해가 발생하지 않도록 한다.

5.3 배수관거 및 맨홀

5.3.1 단면 및 최소관경

도로 배수관거는 원형 또는 직사각형의 단면 형상을 사용하며, 최소관경은

450mm 로 한다.

【해 설】

도로 배수관거의 단면형상은 원형, 직사각형(정사각형도 포함) 등이 있으며,

가장 일반적으로 사용되는 것은 원형이다. 어떤 형상을 선정하더라도 다음 사

항을 고려하여 결정한다.

(1) 수리학적으로 유리할 것

(2) 하중에 대해 안전할 것

(3) 시공비가 저렴할 것

(4) 관리가 용이할 것

(5) 시공 장소의 상황에 잘 적응될 것

Ⅲ- 52

5.3.2 도로 배수관거의 유속과 경사

설계홍수량에 대한 유속은 0.8 m/sec ~ 3.0 m/sec 의 범위로 한다.

【해 설】

유속이 느리면 도로 배수관거의 저부에 오물이 침전하여 준설작업이 필요하며,

반대로 유속이 너무 빠르면 도로 배수관거를 손상시키므로, 도로 배수관거의

경사는 도로경사를 반영하되 경제성을 고려한다.

급경사지에서 유속이 빠르면 도로 배수관거의 손상뿐만 아니라 우수의 도달시

간이 단축되어 하류지점에서 유량이 크게 되므로 단차 및 계단을 두어 경사를

완만하게 하여 유속을 느리게 한다.

기존 도시부 하수관망에 도로 배수관거를 연결시 유속 차이에 의한 월류가 발

생하지 않도록 상호간 유속을 확인한다.

배수구조물의 침식을 방지하기 위해 유속이 0.8~3.0 m/sec 범위가 되도록 하

고, 부득이한 경우 유속이 3.0 m/sec 이상일 때 유입·출부에 수로보호공 및

감쇄공 등을 설치한다.

5.3.3 도로 배수관거의 매설위치 및 깊이

도로 배수관거의 최소 피복 두께는 1m 를 원칙으로 하며, 연결관, 노면하중,

노반두께 및 다른 매설물의 관계, 동결심도, 기타 도로점용조건을 고려하여

결정한다.

【해 설】

도로 배수관거는 특별한 사정이 없는 한 매설부지의 소유권분쟁방지 및 관리

를 위하여 도로상에 매설한다. 하수관거와 연결할 경우 그 매설위치 및 깊이

에 관해서는 기존 하수도와의 접속과 연결을 고려하여 우수의 원활한 흐름을

유지할 수 있도록 하되 하수도시설 관리자와 협의하여 정한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 53

지형 및 기타의 불가피한 이유로 도로 배수관거를 사유지에 매설할 수밖에 없

는 경우는 해당 토지의 소유자와 협의해 관리에 지장을 주지 않도록 지상권

설정 및 협의서 등의 필요한 조치를 한다.

도로 내에 매설하는 하수도관거에 대해서는 도로법 시행령을 따라서 하수관거

에서 도로 노면까지의 깊이를 3m 이상으로 하며, 부득이한 경우에는 1m 이상

으로 한다.

차량의 통행이 많은 간선도로, 윤하중이나 진동의 영향을 받는 궤도부 또는 부

득이하게 흙두께가 얇은 경우는 도로 배수관거의 안전성을 확인하고 동시에

고강도관의 적용이나 적절한 방호공을 검토한다.

<그림 5.3.1> 계획표준도의 참고 예(분류식1)

<그림 5.3.2> 계획표준도의 참고 예(분류식2)

Ⅲ- 54

<그림 5.3.3> 계획표준도의 참고 예(합류식1)

<그림 5.3.4> 계획표준도의 참고 예(합류식2)

5.3.4 도로 배수관거의 접합

관거의 방향, 경사, 관경 등이 변화하는 장소 및 관거가 합류하는 장소는 맨

홀을 사용하여 접합한다.

【해 설】

관거의 방향, 경사 등이 변화하는 장소 및 관거가 합류하는 장소는 맨홀을 사

용하여 접합하며, 흐르는 물이 충돌이나 와류, 난류 등을 일으켜 유하능력이

저하되고 맨홀로부터 우수가 분출하는 등의 사고가 발생하지 않도록 한다.

관거의 접합은 다음 사항을 고려하여 정한다.

(1) 관경이 변화하는 경우나 2개의 관거가 합류하는 경우의 접합은 원칙적으

로 수면접합 또는 관정접합을 한다.

(2) 지표의 경사가 급한 경우는 지표의 경사에 따라서 단차접합 또는 계단접

합을 한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 55

(3) 2개의 관거가 합류하는 경우의 중심교각은 60°이하로 하고 곡선을 갖고

합류하는 경우의 곡률반경은 내경의 5배 이상으로 한다.

가. 관거의 접합종류

일반적으로 관거의 접합은 수면접합, 관정접합, 관중심접합, 관저접합을 사

용한다. 이러한 접합방법은 각각의 특성을 가지고 있으므로 배수구역내 노

면의 종단경사, 다른 매설물, 방류하천의 수위 및 관거의 매설깊이를 고려

하여 가장 적합한 방법을 선정한다. 특별한 경우를 제외하고는 원칙적으로

수면접합 또는 관정접합으로 하는 것이 좋다. 각 접합방법의 특징은 다음과

같다.

(1) 수면 접합

수리학적으로 계획수위를 일치시켜 접합시키는 방법이다.

(2) 관정 접합

관정을 일치시켜 접합하는 방법으로 유수는 원활한 흐름이 되지만 굴착 깊

이가 증가됨으로 공사비가 증대되고 펌프로 배수하는 지역에서는 양정이

높게 되는 단점이 있다.

(3) 관중심 접합

관중심을 일치시키는 방법으로 수면접합과 관정접합의 중간적인 방법이다.

이 접합 방법은 계획하수량에 대응하는 수위를 산출할 필요가 없으므로 수

면접합에 준용되는 경우가 있다.

(4) 관저 접합

관거의 내면 바닥이 일치되도록 접합하는 방법이다. 이 방법은 굴착깊이를

얕게 함으로 공사비용을 줄일 수 있으며, 수위상승을 방지하고 양정고를 줄

일 수 있어 펌프로 배수하는 지역에 적합하다. 그러나 상류부에서는 동수경

사선이 관정보다 높이 올라 갈 우려가 있다.

Ⅲ- 56

(a) 수면접합 (b) 관정접합

(c) 관중심접합 (d) 관저접합

<그림 5.3.5> 관거의 접합

나. 접합부의 경사가 급한 경우의 접합

지면 또는 도로의 경사가 급하거나, 도로 배수관과 하수본관이 표고 차이가

발생하여 접합관내의 유속 조정 등이 필요한 경우는 맨홀을 이용한 단차접

합을 한다.

단차접합은 도로 배수관과 하수본관 사이에 맨홀을 설치하여 접합하는 방법

으로 맨홀 1개소당 단차는 1.5m 이내로 한다.

지형 및 현장상황에 따라서 단차접합이 곤란한 경우 유속의 억제를 목적으

로 하는 감세공을 설치할 수 있으며, 고낙차에서 관거를 접합 할 필요가 있

는 경우는 맨홀 저부의 세굴방지를 목적으로 드롭 샤프트 등의 설치를 검토

한다.

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 57

<그림 5.3.6> 단차접합

(a) 감세공 사례 (b) 드롭(drop) 샤프트 사례

<그림 5.3.7> 접합부의 경사가 급한 경우의 접합

다. 관거 합류에 의한 접합

대구경 관거에 소구경 관거가 합류하는 경우는 유속이 적은 소구경 관거의

물의 흐름이 대구경 관거의 큰 유속에 지장을 받아 소구경 관거 상류부에서

정체가 발생할 수 있으므로 작은 중심교각을 갖도록 합류시킨다.

중심교각은 30。~ 45。가 이상적이지만 도로의 폭, 그 밖의 장애물과의 관

계를 고려하면 60。이하로 하는 것이 바람직하다. 단, 소구경 관거의 지름

이 대구경관거 지름의 1/2 이하이고, 수면접합 혹은 관정접합으로 붙이는

경우는 중심교각을 90。까지 하는 것이 가능하다.

곡선을 갖고 접합하는 현장타설 철근콘크리트관거 등의 경우는 내경 5배

이상의 곡률반경으로 접합한다.

Ⅲ- 58

소구경관거가 합류하는 경우의 곡률반경은 보통 맨홀로 대처되지만 대구경

관거가 합류하는 경우의 곡률반경은 특수맨홀 또는 현장타설 철근콘크리트

관거를 설치해야만 부착되는 경우가 많다.

<그림 5.3.8> 관거의 합류

반대방향의 관거가 곡절하는 경우나 관거가 예각으로 곡절하는 경우의 접합

에서는 이상적으로는 2단계로 곡절하는 것이 바람직하되 도로폭, 매설물 등

으로 흐름이 역방향인 관에 접합 할 경우 90。이하로 접합하는 것도 가능

하다.

<그림 5.3.9> 관거의 곡절

도로 배수시설 설계 및 관리 지침 Ⅲ- 59

5.3.5 맨홀

맨홀은 관거 내의 점검, 청소 및 장애물의 제거, 보수를 위한 기계 및 사람의

출입을 가능하게 하고, 도로 배수관과 하수관거를 연결하기 위하여 사용한다.

【해 설】

도로 배수관거를 기존의 맨홀에 접속시키지만 단차가 심하거나 맨홀이 없는

경우와 맨홀 규격 등은『하수도시설기준』을 따른다.

맨홀은 다음 사항을 고려하여 설치한다.

(1) 맨홀은 관거의 기점, 방향, 경사 및 관경 등이 변하는 곳, 단차가 발생하

는 곳, 관거가 합류하는 곳, 관거의 관리상 필요한 장소에 설치한다.

(2) 맨홀은 중간맨홀과 합류맨홀로 구분할 수 있으며, 중간맨홀은 1개의 유입

관과 1개의 유출관이 일직선상으로 위치하는 맨홀이며, 합류맨홀은 유입관

과 유출관이 일직선상으로 위치하지 않거나 2개 이상의 관이 유입되는 형

태의 맨홀을 말한다.

맨홀 관경 맨홀최대 간격

600mm 이하 75m

600mm ~ 1,000mm 100m

1,000mm ~ 1,500mm 150m

1650mm 이상 200m

<표 5.3.1> 관경별 맨홀의 최대간격