2.02 설계요령

1. 관련기준 

(1) KDS 11 70 00 비탈면 설계기준(국토교통부)

(2) KDS 11 70 05 쌓기?깎기 설계기준(국토교통부)

(3) KDS 11 70 10 비탈면 보호공법 설계기준(국토교통부)

(4) KDS 11 70 15 비탈면 보강공법 설계기준 (국토교통부)

(5) KDS 11 70 25 비탈면 배수시설 설계기준 (국토교통부)

(6) KDS 11 90 00 비탈면 내진 설계기준 (국토교통부)

(7) 도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침 (국토해양부, 2009.6) 

2. 비탈면 경사 및 안정검토

1) 흙깎기 비탈면 경사

(1) 흙깎기 구간의 비탈면 경사는 지질, 토질, 암반특성 등을 합리적으로 고려하며, 이때 탄성파탐사, 시추조사, 코아회수율, 암반절리, 풍화정도 조사와 시험을 실시하고, 그 결과를 고려하여 결정하는 것을 원칙으로 한다. 특히 비탈면이 다음과 같은 경우에는 비탈면 안정 대책을 검토하여 반영한다.

① 지반이 두꺼운 붕적층 또는 퇴적층으로 구성되어 불안정한 상태를 나타내는 구간

② 붕괴력이 있고 비탈면 붕괴 발생 가능성이 있는 구간

③ 지하수위가 높고 용출수가 많은 구간

④ 갈라진 틈이 있고 지반의 활동 가능성이 있는 구간

⑤ 액상화 발생이 예측되는 지반

⑥ 비탈면 부근에 기존구조물이 위치하는 구간

⑦ 기타 흙깎기 비탈면의 불안정 요인이 있는 것으로 판단되는 구간

(2) 흙깎기 비탈면의 경사는 별도의 안정해석을 실시하여 결정하는 것이 원칙이나 풍화암 이하의 강도를 갖는 비탈면의 경우, 지반분야 책임기술자의 판단에 따라 아래 표와 같이 표준경사를 적용할 수 있다. 

<흙깎기 표준경사>

 

토  질  조  건

비탈면 높이(m)

경   사

비    고

모래

 

1:1.5 이상

SW, SP

사질토

밀실한 것

5 이하

1:0.8 ～ 1:1.0

SM, SP

5～10

1:1.0 ～ 1:1.2

밀실하지 않고 입도분포가 나쁨

5 이하

1:1.0 ～ 1:1.2

5～10

1:1.2 ～ 1:1.5

자갈또는 암괴 섞인 사질토

밀실하고 입도분포가 좋음

10 이하

1:0.8 ～ 1:1.0

SM, SC

10～15

1:1.0 ～ 1:1.2

밀실하지 않거나 입도분포가 나쁨

10 이하

1:1.0 ～ 1:1.2

10～15

1:1.2 ～ 1:1.5

점성토

0～10

1:0.8 ～ 1:1.2

ML, MH, CL, CH

암괴 또는 호박돌 섞인 점성토

5 이하

1:1.0 ～ 1:1.2

GM, GC

5～10

1:1.2 ～ 1:1.5

풍화암

-

1:1.0 ～ 1:1.2

시편이 형성되지 않는 암

주) 1. 실트는 점성토로 간주. 표에 표시한 토질 이외에 대해서는 별도로 고려한다.

    2. 위 표의 경사는 소단을 포함하지 않는 단일 비탈면의 경사이다.

 

① 연암 이상 암반비탈면의 경사는 암반내에 발달하는 단층 및 주요 불연속면의 경사 및 방향을 이용한 평사투영해석을 실시하고 발생 가능한 파괴형태에 대한 안정해석을 실시하여 비탈면의 경사를 결정한다.

② 깎기비탈면의 높이가 10m 이상인 비탈면에서는 비탈면 유지관리를 위한 점검, 배수시설의 설치공간으로 활용하기 위하여 원칙적으로 소단을 설치하며, 비탈면 중간에 5～20m 높이마다 폭은 1～3m의 소단을 설치한다. 장비 진입 등과 같은 작업공간의 확보가 필요한 경우에는 소단 폭을 여건에 맞게 조정할 수 있다.

(3) 리핑암 및 토사구간에서는 H=5.0m 마다 소단을 설치하고, 소단은 일정한 높이(5의 배수)에 설치하는 것이 바람직하며, 미관 및 현장여건을 고려하여 설치한다.

(4) 소단과 소단사이에 토사와 리핑암의 구분선이 발생할 경우에는 많은 쪽 비탈면의 경사 적용을 원칙으로 하며, 미관 및 현장 시공여건을 고려하여 조정 설치한다.

(5) 흙깎기구간의 평면도상 종방향으로 암과 토사 등이 불규칙하게 분포되어 경관을 훼손할 경우 주변미관 및 비탈면안정 검토에 의한 안정경사로 완화하여 조정할 수있다.

※ 이 경우 비탈면안정 검토는 토사구간을 기준으로 검토하고 검토결과에 의한 안정경사는 암구간에 대하여도 동일하게 적용한다.

(6) 지반이 치밀하지 못하고 지하수의 통로역할을 하는 경우가 많아 지속적인 문제가 발생하는 붕적토 지반에서의 깎기비탈면은 안정해석을 통하여 경사를 결정하는 것이 원칙이지만, 과거실적을 바탕으로 안정성이 확보되는 경사로서 아래표와 같은 경험적인 경사기준을 사용할 수 있다.

 

<붕적토층 지반의 흙깎기 표준경사>

 

지하수 조건

경   사

강우시에 지하수위가 깎기 바닥면보다 낮은 경우

1:1.2

강우시에 지하수위가 깎기 바닥면보다 높아질 경우

1:1.5

평상시 지하수위가 깎기 바닥면보다 높은 경우

1:1.8～1:2.0

 

 

2) 흙깎기 비탈면 안정 검토

(1) 안전율

    비탈면의 안전율은 피해의 정도와 경제성에 따라 선택되며, 도로의 깎기비탈면 붕괴시 재산의 피해가 크게 예상되므로 영구적인 안전을 도모하기 위해 아래와 같은 기준으로 적용한다.

 

구분

기준안전율

참           조

장기

건기

FS > 1.5

?지하수가 없는 것으로 해석

우기

FS > 1.2

또는

FS > 1.3

?연암 및 경암 등으로 구성된 암반비탈면의 경우 인장균열 내 지하수 포화 높이나 활동면을 따라 지하수로 포화된 비탈면 높이의 1/2심도까지 지하수를 위치시키고 해석을 수행하며 이 경우 FS=1.2적용

?토층 및 풍화암으로 구성된 비탈면의 안정해석은 지하수위를 결정하여 해석하는 방법 또는 강우의 침투를 고려한 방법 사용 가능

?지하수위를 결정하여 해석하는 경우에는 현장 지반조사 결과, 지형조건 및 배수조건 등을 종합적으로 고려하여 지하수위를 결정하고 안정해석을 수행하며, 지하수위를 결정한 근거를 명확히 기술(FS=1.2적용)

?강우의 침투를 고려한 안정해석을 실시하는 경우에는 현장 지반조사 결과, 지형조건, 배수조건과 설계계획빈도에 따른 해당지역의 강우강도, 강우지속시간 등을 고려하여 안정해석을 실시하며, 해석시 적용한 설계정수와 해석방법을 명확히 기술(FS=1.3적용)

지진시

FS > 1.1

?지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용시킴

?지하수위는 실제측정 또는 평상시의 지하수위 적용

단기

FS > 1.1

?1년 미만의 단기적인 비탈면의 안정성(시공중 포함)

?지하수위는 실제측정 또는 평상시의 지하수위 적용

  * 비탈면 상부 파괴범위내에 1, 2종 시설물의 기초가 있는 경우 : 별도 검토

 

 

(2) 분석과정

① 초기의 비탈면 설계단계에서는 국부적인 암반의 안정성을 판단하기보다는 전체적인 암반의 해석이 중요하므로 여러 단계의 조사에 의해 나온 결과를 가지고 대표적인 불연속면의 공학적인 특성을 고려하여 평사투영법을 시행한다.

② 평사투영법에 의해 불안정한 것으로 판단된 비탈면에 대해 한계평형식을 이용하여 안정성 분석을 시행한다.

 

③ 토층 및 풍화암층에 대해서는 한계평형식에 의한 수치해석 프로그램을 사용하여 복합적으로 비탈면경사의 안정해석을 수행한다. 

④ 강우시 원호활동이 아닌 평면적인 얇은 지표면 포화대를 따라 발생하는 얕은 파괴에 대한 안정검토를 수행한다. 

 ?대상 지반

   - 비탈면 높이에 비해 활동면 깊이가 작은 경우, 토층이 얇은 경우, 느슨한 사질토, 화강풍화토 구간 

 ?침투해석 수행 방법 

   - 함수비와 모관흡수력사이의 함수특성곡선을 사용

   - 강우조건은 과거 50년 동안 해당지역 최대 강우기록의 가장 불리한 48시간 범위의 강우기록을 적용하나, 지표침투율 이상의 강우강도 값은 지표침투율 값 적용

   - 강우에 의한 지표면 침투 범위 파악으로 파괴면을 예상하나, 강우침투범위 산정 곤란시 지표면에서 깊이 3m구간을 포화로 가정 

   - 집중호우시 지표면부터 포화(0.5～3.0m)되면 지반정수가 감소되므로 비탈면의 취약한 지점을 중심으로 무한병진활동 검토로 얕은 파괴 가능여부 판단 

⑤ 현재 사용되는 비탈면 경사의 설계기준은 경험에 의한 일반적인 경사로 암반의 지질 및 절리상태에 따라 과다 및 과소한 경사가 될 수 있으므로 비탈면 안정 계산시 가장 경제적인 경사에서 비탈면 자체안정성을 최대로 확보한 최적의 경사를 찾아 비탈면을 설계하고 이를 설계보고서에 수록한다. 

   다만, 무한사면 발생, 지장물에 의한 경사완화가 불가한 경우 등 최적의 경사로 적용이 곤란한 경우는 그 사유를 설계보고서에 수록하도록 한다.

 ※ 가장 경제적인 경사분석은 비탈면 안정성 확보를 위해 필요한 토지매입비와 각 공종별(토공, 비탈면 보강공 등) 소요 공사비를 합산한 금액으로 분석한다.

⑥ 대규모 흙깎기부의 경우 탄성파탐사 또는 지질조사를 반드시 시행하여 파쇄대등 불연속면의 존재를 사전에 확인하므로서 공사중이나, 유지관리 시 대규모 비탈면 파괴 등이 발생되지 않도록 한다.

   - 설계시 지반조사를 수행하지 못한 구간은 그 사유와 필요한 조사항목 및 수량을 공사 시방서 및 설계서에 조사비 및 비탈면 안정 검토비를 반영한다.

- 흙깎기 비탈면 녹화전 현황도(Cut Slope, Face-Map)를 작성하고, 흙깎기 비탈면 현황도 작성에 따른 소요예산을 설계서에 반영한다. (비탈면 높이 5.0m이상)

- 대규모 흙깎기의 경우 필요에 따라 시공단계별(토질별, 소단별등)로 비탈면 안정성을 검토하여 대규모 비탈면 파괴 등이 발생되지 않도록 한다.

 

3) 흙쌓기 비탈면 경사

(1) 흙쌓기 비탈면의 경사는 별도의 비탈면 안정해석을 통해 결정하는 것이 원칙이나, 높이 10m 미만일 경우에는 지반분야 책임기술자의 판단에 따라 아래표의 표준경사를 적용할 수 있다. 

<흙쌓기 비탈면 표준경사>

 

쌓기재료

비탈면 높이(m)

비탈면 상하부에 고정 시설물이 없는 경우

(도로, 철도 등)

비탈면 상하부에 고정 시설물이 있는 경우

(주택, 건물 등)

입도분포가 좋은 양질의 모래, 모래자갈, 암괴, 암버럭

0 ～ 5

1 : 1.5

1 : 1.5

5 ～ 10

1 : 1.8

1 : 1.8 ～ 1 : 2.0

10초과

별도검토

별도검토

입도분포가 나쁜 모래, 점토질 사질토, 점성토

0 ～ 5

1 : 1.8

1 : 1.8

5 ～ 10

1 : 1.8 ～ 1 : 2.0

1 : 2.0

10초과

별도검토

별도검토

* 1) 상기표는 기초지반의 지지력이 충분한 경우에 적용함 

  2) 비탈면높이는 비탈어깨에서 비탈끝까지 수직높이임

 

 

(2) 비탈면 높이가 5m 이상인 비탈면에서는 비탈면 유지관리를 위한 점검, 배수시설의 설치공간으로 활용하기 위하여 원칙적으로 소단을 설치하며, 비탈면 중간에 5～10m 높이에 폭 1～3m의 소단을 설치한다. 장비진입 등과 같은 작업공간의 확보가 필요한 경우에는 소단폭을 여건에 맞게 조정할 수 있다. 

 

4) 흙쌓기 비탈면 안정 검토 

<일반 흙쌓기 비탈면 안정해석시 적용하는 기준안전율> 

 

구분

기준안전율

참           조

장기

건기

FS > 1.5

?쌓기체 내에 지하수가 없는 것으로 해석

우기

FS > 1.3

?지하수 조건은 지반조사 결과, 지형조건 및 배수조건 등을 종합적으로 판단하여 안정성에 가장 불리한 상태가 발생하는 조건에 대하여 수행

?한쪽쌓기 한쪽깎기 비탈면에서는 상기조건에 따라 산정한 지하수위 또는 침투해석을 통한 지하수위를 이용하여 해석

?쌓기 표면에 강우침투가 발생하는 경우에는 설계계획빈도에 따른 해당지역의 강우강도, 강우지속시간 등을 고려하여 강우침투를 고려한 해석 실시

지진시

FS > 1.1

?지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용시킴

?지하수위는 실제측정 또는 평상시의 지하수위 적용

단기

FS > 1.1

?1년 미만의 단기적인 비탈면의 안정성(시공중 포함)

?지하수위는 실제측정 또는 평상시의 지하수위 적용

 * 비탈면 상부 파괴범위내에 1, 2종 시설물의 기초가 있는 경우 : 별도 검토

 

<연약지반 흙쌓기 비탈면 안정해석시 적용하는 기준안전율> 

 

구분

기준안전율

참           조

장기

건기

FS > 1.3

?쌓기체 내에 지하수가 없는 것으로 해석

우기

FS > 1.2

?지하수 조건은 지반조사 결과, 지형조건 및 배수조건 등을 종합적으로 판단하여 안정성에 가장 불리한 상태가 발생하는 조건에 대하여 수행

?한쪽쌓기, 한쪽깎기 비탈면에서는 상기조건에 따라 산정한 지하수위 또는 침투해석을 통한 지하수위를 이용하여 해석

?쌓기 표면에 강우침투가 발생하는 경우에는 설계계획빈도에 따른 해당지역의 강우강도, 강우지속시간 등을 고려하여 강우침투를 고려한 해석 실시

지진시

FS > 1.1

?지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용시킴

?지하수위는 우기시 조건과 동일하게 적용

단기

FS > 1.1

?1년 미만의 단기적인 비탈면의 안정성(시공중 포함)

?지하수위는 실제측정 또는 평상시의 지하수위 적용

 

 

3. 비탈면 조사 및 시험

 

구   분

비탈면 조사 및 시험내용

비 고

지 표 지 질

조       사

 ?? 암반의 풍화상태, 절리의 방향성, 연속성, 간격 및 거칠기 등

 ?? 충진물의 분포상태        ?? 단층선 등의 구조대 발달여부

 

시 추 조 사

 ?? 지층분포상태              ?? 절리면의 발달상태(절리간격 및 경사각)

 ?? 파쇄구간의 존재여부       ?? 암석코아의 강도 및 R.Q.D, T.C.R 

 

 ?? 깎기높이 20m 이상인 비탈면구간 2개소 이상(연장 200m마다 1개소씩 추가)

 - 깎기높이 20m 미만인 비탈면구간 1개소(연장 200m마다 1개소씩 추가)

 - 불안정 요인을 갖는 비탈면으로써 횡단 지층상태 변화가 심할 것으로 예상되는 구간은 개소당 횡단방향으로 1개소씩 추가, 필요시 2개소씩 추가  

탄   성  파

탐       사

 ?? 탄성파속도의 분포에 의해 지하지질구조 및 파쇄대의 존재여부 파악

 - 깎기높이 20m이상, 연장 200m 이상 구간에 실시하는 것을 기본으로 하고 그 이하 규모일지라도 불안정 요인을 내포할 가능성이 예상될 때에는 추가 수행할 수 있음 

 

 ?? 필요시 전기비저항탐사 실시

현 장 시 험

 ?? Schmidt Hammer Test              ?? Point Load Test

 ?? Profile Gauge Measurement          ?? Tilt Test

 

 ?? 화상정보시험(Bips) 및 시추공 전단시험

 ?? 시험굴조사 : 200m마다

실 내 시 험

 ?? 토질시험 : 함수비, 비중, 입도 및 액?소성한계, 직접전단   시험 등

 ?? 암석시험 : 단위중량, 일축압축강도, 절리면전단시험 등

 

성 과 분 석

 ?? 주절리군의 방향성

 ?? 암반의 공학적 특성 : 강도 정수 산출

 ?? 암반비탈면의 경사결정 : 예상파괴 형태 및 구간별 안정성 검토

 ?? 대책공법 선정

 

 

4. 비탈면 안정 분석과정

 

조

사

단

계

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

예비자료 수집

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

지형도, 지질도, 노선현황

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

예비 해석대상 및 대표비탈면 선정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

조사등급 및 조사항목 검토

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

지반조사

 

 

-지표지질조사

-물리탐사

-시추조사 및 시추공화상정보시험

-현장 및 실내시험

 

 

 

 

-지질현황(지층구성 및 암질)

-불연속면 특성

-강도정수(점착력, 마찰각 등)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

설

계

단

계

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

해석구간 및 대표비탈면 결정

 

 

-시추조사 및 물리탐사

-현장 및 실내시험

-시공시 확인조사 항목 검토

 

 

 

 

-지층조건, 토질 및 암질상태 고려

-불안정요인, 대표성을 갖는 단면선정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비탈면 안정성 검토

 

-안정성검토시 시공시 확인조사 결과와 상호비교가 되도록 지반조사결과, 해석구간 선정사유, 해석입력자료를 충분히 수록

-지반정수 불확실성을 고려하여 지반정수 변화에 따른 안정성 검토수행

-설계시 절리자료 획득방법과 주절리특성에 대해 평가 및 수록

-시공시 확인조사결과에 따른 설계조건 변화에 대한 조치사항 제시

-불확실한 부분 및 특이사항 등 시공시 유의사항 상세하게 수록

 

 

 

1) 토사 및 풍화암 비탈면 해석

 

 

 

 

- 지하수위 검토(필요시 침투류해석)

 ? 지표면 포화 또는 침투해석에 의해 결정

- 원호파괴 검토(Slope/w, Talren 등 )

 ? 지형 및 지층조건

 ? 지반정수 및 지하수위 입력

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2) 암반 비탈면 해석

 

 

 

 

- 평사투영해석

 ? 절리면 전단강도, 방향성, 경사 입력

 ? 발생가능 파괴유형 파악

- 한계평형해석

 ? 파괴가능 절리특성, 비탈면 제원 입력

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비탈면이 안정한가?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

예

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

아니오

 

 

 

 

 

 

 

 

 

깎기경사 변경 및 보강대책 검토

 

 

-경사완화, 쏘일네일링, 영구앵커, 락볼트

 보강옹벽 등 

-대절취 발생유무

-지장물 저촉여부

 

 

 

 

-시공성, 경제성, 안정성, 환경성 검토

-적정 보강공법 선정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

보강비탈면 안정성 검토

 

 

-비탈면 안정성 검토 방법과 동일하게 수행

-무보강 한계높이 검토

-보강제원 수록(보강도면 미수록, 시공중 재검토)

-확인시험 수록

 

 

 

 

-한계평형해석 수행

-적정 보강량 검토

-보강범위 검토

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

보강공법 적정 및 안정한가?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

아니오

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

예

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

비탈면 경사 및 보강공법 결정

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. 비탈면 안정 해석

1) 일반 비탈면안정 해석

(1) 토사 및 풍화암을 대상으로 한계평형이론을 이용하여 안정해석을 실시한다.

(2) 한계평형이론은 아래와 같다. (Bishop Method, Fellenius Method, Janbu Method)

 

     

(3) 비탈면안정에 사용되는 강도정수는 각종시험 및 문헌을 참고하여 산정한다.

2) 암반의 비탈면안정 해석

(1) 평사투영법 및 한계 평형식을 이용하여 안정해석을 실시한다.

(2) 평사투영법 : 불연속면과 같은 3차원적인 형태를 2차원적인 평면상에 투영하는 방법

  - 해석방법 : 대원(GREAT CIRCLE)과 극점(POLE) 투영 방법

  - 안정성평가 : 원형파괴, 평면파괴, 쐐기파괴, 전도파괴에 대한 안정성 평가

 

(3) 한계 평형식 : 미끄러짐을 유발하는 힘에 대한 미끄러짐에 저항하는 힘의 비

    평면파괴와 쐐기파괴 해석을 통한 안정성을 평가하여야 한다.

  - 평면파괴 안전율 :

  - 쐐기파괴 안전율 :

6. 비탈면 보호공

1) 식생 보호공

(1) 개 요 

① 현지 비탈면의 지형 및 지질, 토양조건, 경사, 방향, 강우량, 시공조건, 경제성 등을 종합적으로 고려하여 다수의 공법을 선정, 시험시공을 실시하여 현지에 잘 부합하는 비탈면 녹화공법을 선정하는 것을 원칙으로 한다. 

② 비탈면 녹화공법은 다음과 같은 선정절차에 따라 선정한다. 단, 아래에 제시한 공법은 토질과 경사도에 따른 일반적인 녹화공법의 예시이며, 전문가의 의견을 수렴하고 다양한 녹화공법을 검토하여 현지 여건에 맞는 녹화공법을 선정하여야 한다. 

 <비탈면 녹화공법 선정절차> 

      

※ 1) 상기공법은 일반적인 공법을 예시한 것이며 이외에도 식생매트, 식생네트, 자생종묘식재+식생기반재 뿜어붙이기 등 다양한 녹화공법이 있다. 

   2) 건조 척박한 토양(경질토사, 화강풍화토 등) 및 세굴이 예상되는 구간에서는 발아율이 좋은 얇은 식생기반재 뿜어붙이기를 적용한다. 

 

③ 깎기부 발파암 구간 중 미관이 요구되는 주요 경관지역은 발주처와 협의 후 별도의 비탈면보호를 실시한다. 

④ 식생만으로 비탈면의 안정을 확보할 수 없는 경우에는 지질, 경사안정성, 경제성, 미관, 유지관리, 기타 현지여건을 검토하여 대상지역에 적합한 보호공법을 선정하여야 한다. 

⑤ 깎기 비탈면의 토질 특성에 따라 적절한 식생 보호공법을 적용하여야 한다. 

 

⑥ 식생보호공은 시험시공 모니터링을 수행하여 비탈면 녹화공법을 평가하여야 하며, 녹화공법 평가 일정은 다음과 같다. 

 

파종

3～5월 파종

6～8월 파종

9～11월 파종

평가

시기

?여름 전과 여름 후에 1차 및 2차 평가

?11월 전에 최종평가

?여름 후 9월경 1차 평가

?이듬해 4～5월 2차 평가

?이듬해 8～9월 최종평가

?11월 중 1차 평가

?이듬해 여름 직전 2차 평가

?이듬해 9～10월 최종평가

 

 ※ 공사의 긴급성 등을 감안해서 평가목적을 달성 할 수 있는 범위 내에서 평가기간을 단축할 수 있다. 또한, 공사 준공 일정에 따라 긴급이 요구되는 상황에서는 발주자와 상의하여 평가횟수를 줄일 수 있다. 

⑦「도로비탈면 녹화공사의 설계 및 시공지침(국토해양부, 2009.6)」을 참조하여 공법을 적용하여야 한다. 

 

2) 구조물 보호공

(1) 개요

① 비탈면 경사조정을 통하여 비탈면 안정 경사를 선정함을 원칙으로 한다.

② 식생에 의한 보호공만으로 비탈면의 안정이 유지될 수 없을 경우에 적용한다.

③ 비탈면의 경사를 급하게 해서 깎기 면적을 줄이고 자연환경의 훼손을 최소화 시켜 비탈면의 안정을 확보하고자 할 경우에 적용한다. 

④ 쐐기형파괴 예상지역은 구조물에 의한 국부보강공법을 적용한다. 

 

(2) 적용가능한 비탈면보호공

 

구      분

보 호 공

비    고

흙쌓기 비탈면

비탈면 돌망태공

토사가 유출할 위험성이 있을 경우

보강토공법, 보강토 옹벽공법, 개비온옹벽 등

지형적 제약을 받아서 흙쌓기 안정 비탈면 경사를 확보할 수 없는 경우

흙깎기 비탈면

콘크리트 블록 격자공, 모르타르 뿜어 붙이기공, 블록 붙임공, 돌붙임공, 기대기 옹벽공 등

비탈표면의 풍화 침식 및 동상 등의 방지

현장타설 콘크리트 격자공, 콘크리트 붙임공, 비탈면 앵커공, 쏘일네일링공, 비탈면 록볼트공 등

비탈표면부의 붕락방지, 약간의 토압을 받는 흙막이

비탈면 돌망태공, 콘크리트 블록 정형공 등

용수가 많은 곳, 부등침하가 예상되는 곳

 

① 콘크리트 블록 격자공

   콘크리트의 직육면체 블럭을 비탈면상에 격자상으로 조립하여 그 골조에 의하여 비탈면의 붕괴나 세굴 등을 방지하고, 격자틀 내에 흙의 표면을 유수의 세굴로부터 보호하기 위하여 식생공법을 병행하는 것이 보통이다. 

② 모르타르 뿜어 붙이기공

   비탈면에 전체적으로 용수가 없고 풍화를 받기 쉬운 암질, 풍화하여 붕괴할 위험이 있는 암질, 균열 및 절리가 많아 낙석의 위험성이 있는 암질과 식생에 부적합한 지역 등에 사용한다. 모르타르 뿜어 붙이기공에서는 5～10cm, 콘크리트 뿜어 붙이기공에서는 10～20cm 두께를 표준으로 한다.

③ 현장타설 콘크리트 격자공

   본 격자공은 자갈섞인 토사, 풍화암 및 풍화되기 쉬운 혹은 절리나 균열이 많은 연암에 용수가 있고, 장대 비탈면이며 장기간 안정이 어렵다고 판단되는 비탈면에 콘크리트 블럭 격자공 등에서 붕괴 가능성내지 안정이 우려될 때 사용한다.  현장타설 철근콘크리트 격자공은 격자의 교점이 일체화되어 있기 때문에 콘크리트 블럭 격자공에 비하여 경사 및 전단면의 강도가 크므로 표층 붕괴에 대해 어느정도 억지력을 기대할 수 있다. 이 격자공은 철근콘크리트보의 교점 등에 앵커나 록 볼트를 병용하는 경우가 많고 충분한 시공관리가 필요하다.

④ 블럭 붙임공, 돌 붙임공

   비탈면의 풍화 및 침식 등의 방지를 주목적으로 해서 1:1 이상의 완경사 비탈면에 점착력이 없는 토사 및 허무러지기 쉬운 비탈면에 적용한다. 

⑤ 비탈면 앵커공

   경암 또는 연암의 비탈면에 있어서 암반의 절리 등이 있어 붕괴할 염려가 있는 경우나 불안정한 암반 비탈면의 안정을 꾀할 경우에 사용한다. 앵커공은 단독으로 사용하는 것보다 현장타설 철근 콘크리트 격자공, 옹벽, 말뚝공 등과 병용시키는 경우가 많다. 앵커와 지반의 정착방식에 따라 다음과 같이 크게 3종류로 대별된다. 

 

종   류

정    착    방    식

마 찰 형

앵커 주변면과 기초와의 마찰저항에 의해 앵커 인발력을 지반에 전달한다.

지 압 형

앵커의 일부 혹은 대부분을 크게 넓혀 뚫고 앵커체 수동토압으로 앵커 인발력에 저항한다. 

복 합 형

마찰형 및 지압형의 복합형 

 

⑥ 쏘일 네일링공

   지반의 전단 또는 활동 저항력을 증대시키기 위한 방법으로 원지반 자체 강도를 증가시키기 공법이다. 철근이나 강봉을 가상파괴면보다 깊게 비탈면내에 삽입하여 비탈면의 안정효과를 갖는 공법으로 최근 많이 사용되고 있는 공법중의 하나이다. 이 공법의 장점으로는 억지말뚝과는 정반대로 시공장비가 소규모라는 점을 들 수 있다. 그러나, 비탈면의 지하수위가 높이 존재할 시에는 효과가 불확실하므로 배수공을 특히 주의하여 시공해야 한다. 

⑦ 비탈면 록볼트공

   Rock Bolt는 암반과 보강공과의 일체화 혹은 불연속면을 경계로 하여 암반이 일체화 되도록 보강하는 것을 목적으로 사용한다. Rock Bolt의 작용효과는 부재의 전단강도나 원지반과의 인발저항에 의한 직접적인 원지반의 보강 뿐만 아니라 간접적인 원지반의 물성을 강화하는 효과도 있으므로 보강토공법과도 유사하다. 일반적으로 Rock Bolt를 사용하는 경우에는 비탈면표면의 얕은 위치에 견고한 암반이 존재하여야 하며 정착력을 정확히 추정하는 것은 곤란한 경우가 많기 때문에 사전에 인발시험을 실시하여 정착력을 확인하는 것이 중요하다.  록볼트공은 일반적으로 암반 보강 기구에 의한 분류에서는 a.접속식, b.전면 접착식, a 및 b의 병용식으로 나누어진다. 비탈면에 사용하는 경우는 전면 시멘트 접착형이나 전면 수지 접착형 등의 접착제를 사용하는 것이 광범위한 지질에 적용할 수 있다. 

⑧ 비탈면 돌망태공

   비탈면에 용수가 있어서 토사가 유출할 위험성이 있는 경우 또 붕괴한 곳을 복구할 경우, 동상으로 비탈면이 붕괴할 위험성이 있는 경우, 흙쌓기 비탈면이 수로와 접하는 경우에 적용한다.

⑨ 기대기 옹벽공

   부분적으로 불안정한 깎기비탈면 표면을 보호하기 위한 목적으로 콘크리트 벽체를 설치하여 지지시키는 옹벽으로 합벽식과 계단식이 있다. 합벽식 옹벽은 깎기비탈면 중간부분 또는 상부에 대규모 절리나 파쇄대로 인하여 길게 파괴되는 구간 또는 표면의 풍화진행으로 인하여 공간이 발생하였을 때 주변 암반부의 추가파괴 또는 암반의 이탈을 방지하기 위한 목적으로 설치되는 옹벽이다. 계단식 옹벽은 비탈면 전체적으로 소규모의 파괴가 가능한 구간이나 이미 파괴가 발생한 구간에서 추가파괴가 예상되는 경우 표면의 풍화로 인한 암괴이탈의 우려가 있는 경우에 옹벽의 자중으로 이탈하는 암괴를 지지시키고 추가파괴를 방지하기 위한 목적으로 설치되는 옹벽이다. 

   기대기 옹벽 적용시 대규모 지질구조에 의한 파괴가 예상되는 구간은 반드시 활동방지를 위한 보강공법과 병행하여 적용하여야 한다. 

 

 피암터널

   도로 인근에 여유폭이 없고 낙석 발생의 가능성이 있는 급경사 절개면 지역이나, 낙석 규모가 커서 낙석 울타리나 옹벽으로 막을 수 없는 지역에 적용한다.

⑪ 깎기부 수평배수공

   수평배수공은 다음과 같은 지반조건에 계획한다.

- 투수층과 불투수층의 경계부로서 용수가 예상되는 구간 

- 토층, 붕적층, 풍화암, 암반으로 이루어진 비탈면에서 용수가 심할 것으로 예상되는 지반

- 산사태나 대규모의 비탈면붕괴와 같은 지반활동의 이력이 있는 지질조건을 갖는 비탈면 

- 시추조사시 평상시 지하수위가 높게 형성되는 지역에 비탈면이 계획되는 경우

- 비탈면 상부가 집수지형을 형성하는 지형

- 사방지로 지정된 지역

- 비탈면 유실로 구조물 보강이 적용된 구간에 절성토 경계면과 같은 취약부로의 표면수 유입 방지가 요구되는 지역 

- 네일, FRP공법, 록볼트, 앵커 등과 같은 비탈면 보강공법이 적용되는 비탈면에는 반드시 수평배수공을 설계에 반영할 필요가 없으며 지반조건, 지형 상으로 용수가 예상되는 경우에만 배수공에 대한 계획을 반영해야 한다. 

⑫ 토석류 대책시설

   토석류로 인한 시설물의 피해를 방지 또는 저감시키기 위한 대책의 설계에 적용한다. 토석류 대책시설은 발생 억제시설, 흐름완화 및 제어시설, 퇴적 및 유도시설로 나눌 수 있다. 

     - 발생 억제시설 : 계곡막이 등 

     - 흐름완화 및 제어시설 : 사방댐, 토석류 포획망, 유로보강시설 등

     - 퇴적 및 유도시설 : 퇴적지, 토석류 흐름 유도를 위한 제방 등 

 

   토석류 발생 억제시설 중 계곡막이는 경사완화구간의 범위, 단수, 단의높이, 단의경사, 길이 등을 검토한다. 토석류 흐름완화 및 제어시설은 설치위치의 토석류 특성을 고려하여 대책시설의 종류, 규모, 구조적 안정성 등을 검토한다. 토석류 퇴적 및 유도시설은 퇴적부 경사, 저사용량, 수로단면의 규모 및 안정성을 검토한다.

 ※ 구조물에 의한 비탈면 보호 적용공법은 상기 공법외 다수 있으므로 설계 및 시공시 발주처와 협의하여 공법을 적용한다. 

7. 비탈면 내진설계

1) 설계 일반사항

(1) 비탈면이 속한 주구조물이 활성단층이 지나가는 구역, 활성단층 인접지역, 지진시 액상화 또는 과다한 침하가 예상되는 지역에 있고 비탈면에도 그 영향이 있는 경우에는 지반을 보강 또는 개량하여 비탈면의 붕괴가능성을 감소시켜야 한다.

(2) 비탈면의 내진설계는 설계 지반가속도에 대하여 내진성능수준을 만족시키도록 설계하여야 한다. (「KDS 17 10 00 내진설계 기준(국토교통부)」참조) 

(3) 비탈면의 내진설계는 다음의 항목에 대하여 검토한다.

① 비탈면 기초지반의 액상화 가능성

② 비탈면 자체의 활동에 대한 안정성

 

2) 비탈면의 내진등급 

(1) 비탈면의 내진등급은 상위개념 내진설계기준을 준용하여 비탈면이 속해있는 주구조물의 내진등급에 따라 Ⅰ등급, Ⅱ등급으로 구분한다. 

① 비탈면의 붕괴가 주구조물의 구조적 안정성에 직접적인 영향을 미치는 경우에는 비탈면의 내진등급은 주구조물의 내진등급을 적용한다.

② 비탈면의 붕괴가 주구조물의 구조적 안정성에 직접적인 영향을 미치지는 않지만, 주구조물의 기능 또는 정상적 운영상에 상당한 영향을 미치는 경우에는 주구조물 보다 한 등급 아래의 내진등급을 적용한다.

③ 비탈면의 붕괴가 주구조물의 구조적 안정성에 직접적인 영향을 미치지 않으며, 주구조물의 정상적인 운영이 가능한 상태에서 비탈면의 복구가 가능한 경우에는 내진설계 여부를 발주처와 협의하여 결정한다.

(2) 비탈면의 붕괴로 인하여 비탈면 상부 또는 하부의 영향범위 내에 주구조물이 없어 영향을 받지 않는 경우는 비탈면 내진설계를 적용하지 않는다.

 

3) 내진설계 절차 

(1) 비탈면의 내진설계는 비탈면과 비탈면 하부 기초지반의 지반조건에 따라 우선적으로 액상화 발생가능성을 검토하고 비탈면 안정성 검토를 수행한다. 

(2) 액상화 평가방법 및 기준안전율은 「KDS 17 10 00 내진설계 기준, 4.7 액상화 (국토교통부)」을 따른다. 

(3) 지진하중을 고려한 비탈면 활동에 대한 기준안전율은 다음과 같다. 

 

구    분

기준안전율

참          조

지진시 안정해석

FS > 1.1

?지진관성력은 파괴토체의 중심에 수평방향으로 작용

?지하수위는 실제 측정 또는 평사시의 지하수위 적용

 

(4) 안정성 해석은 「KDS 11 90 00 비탈면 내진 설계기준(국토교통부)」에 준용하여 수행한다. 

8. 비탈면 계측 

1) 깎기 비탈면의 계측 

(1) 계측계획 수립 

① 깎기비탈면 계측은 비탈면 표면의 이동, 지층의 이동, 기상과 지하수위의 변화 등을 측정하고 이로부터 설계 시 예측한 거동이 적절했는지를 확인하여 구체적인 설계를 하거나, 기 설계된 내용을 보완하거나 향후 유지관리를 고려하여 계획한다.

② 설계단계에서는 예상되는 비탈면 거동을 확인하기 위하여 계측방법, 계측항목, 계측위치, 계측수량, 계측빈도 등에 대한 구체적인 계획을 사전에 수립하여야 하며, 계측 중에 예상치 못한 거동이 관측된 경우에 계측범위, 계측위치 및 빈도를 조절할 수 있도록 하여야 한다.

③ 계측계획은 설계자와 계측기기의 작동원리 및 적용성에 대한 지식을 가진 전문가와 협의하여 수립하여야 한다.

④ 시공단계에서는 비탈면의 변형이나 붕괴형태를 사전에 예상하고 계측목적에 부합하는 계측기 선정이나 배치, 계측방법, 관리기준치 설정 등을 검토하여 계측계획을 작성하여야 한다.

 

(2) 계측기준

① 비탈면의 시공상의 안전과 품질 검증을 위하여 현장 계측을 수행할 수 있으며 비탈면 거동을 잘 파악하기 위하여 지반조건, 주변환경, 계측기위치 등 다양한 조건에 대하여 충분한 검토가 이뤄져야 한다.

② 계측항목은 비탈면의 거동을 파악하기 위하여 필요한 직간접적인 인자를 계측하는데 필요한 항목으로서 파괴면의 형태, 범위 등 비탈면 거동을 가장 잘 파악하기 위한 종류를 우선적으로 고려하며 계측기의 내구성, 배치 형태, 빈도 등을 종합적으로 고려하여 결정하여야 한다.

③ 계측기의 배치는 비탈면의 붕괴 및 활동 특성, 지형적 위치, 계측기 설치 편의성, 계측기의 관리 편의성, 비용 등을 고려하여야 하며, 비탈면의 변동 상황을 최소한의 계측기로 효과적으로 파악할 수 있도록 배치하여야 한다.

④ 계측기간과 빈도는 측정하고자 하는 계측 값의 변화정도와 변화의 지속시간과 관련되며 비탈면의 파괴속도가 빠른 경우 또는 변화가 있는 경우에는 측정빈도를 높여 측정하여야 하고 변화가 장기간 지속되는 경우에는 측정기간도 이에 맞춰 측정하여야 한다.

⑤ 깎기 비탈면의 계측기 설치위치는 비탈면 자체 및 불연속면 등에 의해 이완된 암반의 거동을 충분히 고려하고 유사한 조건하에서 계측 예를 참고로 하여 선정하여야 한다. 

 

2) 쌓기 비탈면의 계측 

(1) 계측계획 수립 

① 쌓기비탈면 계측은 비탈면 표면의 이동, 지층의 이동, 기상과 지하수위의 변화 등을 측정하고 이로부터 설계시 예측한 거동이 적절했는지를 확인하여 구체적인 설계를 하거나, 기 설계된 내용을 보완하거나 향후 유지관리를 고려하여 계획한다. 

② 설계단계에서는 예상되는 비탈면 거동을 확인하기 위하여 계측항목, 계측위치, 계측수량, 계측빈도 등에 대한 구체적인 계획을 사전에 수립하여야 하며, 계측 중에 예상치 못한 거동이 관측된 경우에 계측범위, 계측위치 및 빈도를 조절할 수 있도록 하여야 한다.

③ 계측계획은 설계자와 계측기기의 작동원리 및 적용성에 대한 지식을 가진 전문가와 협의하여 수립하여야 한다. 

④ 시공단계에서는 비탈면의 변형이나 붕괴형태를 사전에 예상하고 계측목적에 부합하는 계측기 선정이나 배치, 계측방법, 관리기준치 설정 등을 검토하여 계측계획을 작성하여야 한다. 

(2) 계측기준

① 비탈면의 시공상의 안전과 품질 검증을 위하여 현장 계측을 수행 할 수 있으며 비탈면 거동을 잘 파악하기 위하여 지반조건, 주변환경, 계측기위치 등 다양한 조건에 대하여 충분한 검토가 이루어져야 한다.

② 계측항목은 비탈면의 거동을 파악하기 위하여 필요한 직간접적인 인자를 계측하는데 필요한 항목으로서 침하거동 특성, 파괴면의 형태, 범위 등 비탈면 거동을 가장 잘 파악하기 위한 종류를 우선적으로 고려하며 계측기의 내구성, 배치 형태, 빈도 등을 종합적으로 고려하여 결정하여야 한다.

③ 계측기의 배치는 비탈면의 붕괴 및 활동 특성, 지형적 위치, 계측기 설치 편의성, 계측기의 관리 편의성, 비용 등을 고려하여야 하며, 비탈면의 변동 상황을 최소한의 계측기로 효과적으로 파악할 수 있도록 배치하여야 한다.

④ 계측기간과 빈도는 측정하고자 하는 계측 값의 변화정도와 변화의 지속시간과 관련되며 비탈면의 파괴속도가 빠른 경우 또는 변화가 있는 경우에는 측정빈도를 높여 측정하여야 하고 변화가 장기간 지속되는 경우에는 측정기간도 이에 맞춰 측정하여야 한다.

⑤ 흙쌓기 비탈면의 계측기 매설위치는 비탈면 자체 및 원지반이나 인접구조물의 거동을 충분히 고려하고 유사한 조건하에서 계측 예를 참고로 하여 선정하여야 한다.

⑥ 연약지반 비탈면에 대한 계측관리는 대표지역에 대한 중점관리 구간과 기타 일상관리 구간으로 나누어 관리하도록 설계에 반영하여야 한다.