기술사 공부하는 자료 공유

Ⅰ. 개 요

1. 노상지지력계수(SSV)란,

- 노상의 지지강도 or 지지 용량을 표시하는 가상적 척도로서,

- 포장설계 기본식의 주요 입력변수중의 하나이다.

2. AASHTO 도로시험을 통해서 개발된 지표이며,

CBR값, R값, 군지수, 동타성계수(MR)와 같은 강도정수와 상관시켜서 결정해야 한다.

Ⅱ. SSV 산정

1. 평가기준점

가. 평가 기준점(SSV=3.0)

: AASHTO 도로시험에서 노상조건이 평균CBR(2.89), 다짐밀도(80%) 이고, SN=2.98, Pt=2.0일때,

8.2톤 단축하중을 2.5회/일(20년동안 0회) 통과시킬 수 있는 지지용량을 가질 때

나. 평가기준점(SSV=10.0)

: AASHTO 도로시험에서 포장층에 대한 노상의 영향을 극소화시킬 수 있는 상당한 두께의 쇄석기층을 가지고,

SN=1.98, Pt=2.0일때, 8.2톤 단축하중을 1000회/1일(20년동안 0회) 통과시킬 수 있는 지지용량을 가질 때

2. 관계식

: SSV(3.0)과 SSV(10.0)사이에서 log직선관계가 성립한다고 가정

W8.2t : 8.2톤 등가단축하중 통과 횟수

3. SSV 산정방법

가. 관계도표 이용

1) CBR 시험

2) 설계CBR 산출

3) CBR-SSV 관계도표 이용하여 SSV값 결정

나. 관계식 이용

SSV = 3.8log CBR + 1.3

여기서, CBR : 설계 CBR이용

Ⅲ. SSV 적용상 문제점

가. 노상지지력계수(SSV)값은 시험에 의해 직접 산정되는 값이 아니고, 토질특성치를 이용하여 산정된 값이므로 정확성, 객관성 미흡

나. 우리나라 CBR 측정법과 미국 Utha주의 CBR측정법에 있어서 다짐방법의 차이로 「CBR-SSV 관계도표」적용상 불합리

다. 1988년 국립건설시험소에서 연구를 시행하였으나, CBR과는 상당한 차이가 있고, 검증결과를 거치지 않아 불확실함.

Ⅳ. 개선방안

가. 가장 합리적인 관계식은 없으며,

나. AASHTO의 CBR-SSV관계 도표의 사용은 CBR시험시 다짐방법의 차이로 불합리하므로 KSF 2320 다짐시험에 의한 SSV 결정 필요.

다. 또한 노상토지지력계수(SSV) 산정은, CBR값, R값, 군지수, 동타성 계수(MR)와 같은 강도 정수와 상관시켜서 결정해야 함.

Ⅰ. 개 요

1. 도로의 배수처리는 도로구조의 기능보존과 교통안전에 매우 중요하며 배수불량은 포장의 파손 및 도로재해의 원인이 됨

2. 도로배수의 목적은

- 강우, 강설로 노면이나 인접지대에서 도로 각 부근에 유입되는 지표수,

- 인접지대로 부터 침투해오는 지하수,

- 지하수면에서 상승하는 물들로 인한 도로의 연약화를 방지하고 우수로 인한 사면의 세굴붕괴를 방지하는데 있다.

3. 여기서는 도로배수의 종류와 목적, 처리계획에 대해 기술코자 한다.

Ⅱ. 도로배수시설의 종류

Ⅲ. 배수시설별 설계개념

1. 계획홍수량 산정

1) 유역면적이 4㎢미만이거나 유역 또는 하도의 저류효과를 기대할수 없는 소하천

2) 유역면적이 4~40㎢이고 수문자료가 미흡한 중소하천

3) 유역면적이 40㎢이상인 장대하천

- 수문곡선(Enveloke Modified Hydrograph Curve) 사용하여 직접유량 산출

2. 수리검토가 필요한 사항

1) 하천교량

① 설계발생빈도 : 하천정비계획의 계획빈도 적용

② 설계유량 산정

∘ 교량부 설계유량계산시는 유역면적에 따라 합리식, 표준유출법, 수문곡선 추정법을 사용 비교 산정한 유량과 경사 - 유역 면적법으로 구한 유량중 큰 값을 사용함.

③ 교량부 수로의 수리설계

ㄱ) 평균유속 = 설계유량과 최고수위에 있어서의 횡단면의 총차의 관계에서 구해지는 유속

ㄴ) 동수에너지계수

ㄷ) 구획별 전달되는 유량

ㄹ) 교량개폐율

ㅁ) 교량역류율 관계 도표에서 구함

ㅂ) 교량부 통과유속

ㅅ) 교량역류계산

④ 교량계획고 결정

ㄱ) 교량의 계획고는 제방고보다 낮아서는 안됨.

교량의 계획고란 교각이나 교대에서 교량상부구조를 받치고 있는 교좌장치 하단부의 높이를 뜻하며 교좌장치가 콘크리트에 묻혀 있을 경우에는 콘크리트 상단높이를 말한다. 또한 교대와 교각이 여러 개일 경우 이들 중 가장 낮은 지점의 높이를 취한다.

ㄴ) 최고수위로부터 여유고를 감안 교량의 계획고를 산정함.

⑤ 교량의 경간장 결정

ㄱ) 경간장은 산간협곡이라든지 그 밖의 하천의 상황, 지형의 상황 등에 의해 결정되는데 치수상 지장이 없다면 다음 식에서 구한 값 이상으로 한다. 단 그 값이 70m을 넘는 경우에는 70m로 한다.

ㄴ) 예외규정

(1) 계획홍수량이 500㎥/sec 미만이고 하천폭이 30m미만인 하천일 경우 12.5m이상

(2) 계획홍수량이 500㎥/sec 미만이고 하천폭이 30m이상인 하천일 경우 15m이상

(3) 계획홍수량이 500㎥/sec ~ 2000㎥/sec인 하천일 경우 20m이상

(4) 주운을 고려해야 할 경우는 주운에 필요한 최소 경간장 이상

2) 암거 및 배수관

① 설계발생빈도 : 25년

② 계획홍수량 산정

ㄱ) 유역면적이 4.0㎦ 이하

합리식 사용 

ㄴ) 유역면적이 4.0㎦이상 40㎦이하

표준유출식 사용   

ㄷ) 유역면적이 40.0㎦이상

유역면적에 대하여 수문곡선 추적법을 사용

③ 암거 및 배수관 규격결정

ㄱ) HW(Headwater depth = 수두) 산출

(1) 횡단구조물의 시산크기와 형태결정

(2) 유입부 수두, 유출부 수두 계산 →조정수두(HW)결정 유출부 유속(Vo)산출

④ 허용수두는 다음값보다 작은값으로 한다.

ㄱ) HW = 2.2D

ㄴ) 도로의 낮은 노견보다 0.3m아래의 높이이하

⑤ 최고수위는 다음과 같은사항에 대해가 없는 높이로함.

ㄱ) 가옥 또는 인접 시설물

ㄴ) 식생 또는 경작지

ㄷ) 사람, 동물, 식물

⑥ 최대 유출부 유속(Vo)에 대한 수로 보호

ㄱ) 침식방제시설 필요없음 = 2.5m / sec.

ㄴ) Rip-rap, 거리 3D = 4.0m / sec.

ㄷ) Rip-rap과 물막이턱(end sill) = 6.0m / sec.

ㄹ) 침전조 건설 〉6.0m / sec.

3) 측구

① 토사측구

ㄱ) 설계발생빈도 : 5년

ㄴ) 계획홍수량 : 

ㄷ) 통 수 량 : 

ㄹ) 계획홍수량 및 수로의 종단구배의 방향에따라 토사 측구의 높이(H)를 조정하여 설치한다.

② V형, U형 및 산마루 측구

ㄱ) 설계발생빈도 : 5년

ㄴ) 계획홍수량 : 

ㄷ) 통 수 량 : 

ㄹ) 계획홍수량 및 측구의 구배에따라 필요한 통수단면을 산정하여 V형, U형측구 및 산마루측구의 규격을 결정함.

③ L형 측구

ㄱ) 설계발생빈도 : 5년

ㄴ) 집수정 간격 (L형측구로 배수가능한 최대연장)

4) 도수로(성토부, 절토부)

① 성토부 도수로

ㄱ) 도수로의 적용기준

ㄴ) 도수로의 간격결정

(1)

(2) 길어깨 또는 길어깨 측구의 호용통수량

(3) 간격결정

② 절토부 도수로

(도수로의 적용기준)

5) 집수정

① 성토부 집수정

ㄱ) 설계발생빈도 : 25년

ㄴ) 유출량 : 

ㄷ) 통수량 : 

ㄹ) 유출량(계획홍수량) 및 배수관의 관경 및 종단구배에 따라 집수정의 집수량이 달라질 수 있으므로 집수정의 통수량을 검토후 설치한다.

② 절토부 집수정

ㄱ) 설계발생빈도 : 3년

ㄴ) 집수정 간격 : S

ㄷ) 설치되는 L형측구의 길이가 길거나 절토법면이 커서 계획 홍수량이 허용 통수량보다 클 경우에는 집수정을 설치하여 횡배수관으로 우수를 배제하고, 횡배수관을 설치할 수 없을 경우 첫 번째 집수정은 위의 식으로 계산되는 설치 결정 위치에 설치하고, 그 이후는 청소등의 편의를 위하여 50m간격으로 집수정을 설치하여 종방향 배수관

(D = 600m/m이상)을 통해 우수를 배제한다.

③ 중앙분리대용 집수정

ㄱ) 설계발생빈도 : 3년

ㄴ) 집수정 간격 : S

α : 연석에 의한 집수정인 경우에 적용(방호벽형 이외는 α=1.0)

W : 집수폭(m)

ㄷ) 집수정의 간격은 가능한 한 등 간격으로 배치하고 동일구간에서 집수정의 간격을 달리할 경우는 너무심한 변화가 되지 않게 한다. 또한 집수정과 집수정의 최대간격은 30m, 최소간격은 5m로 한다.

④ 암거 집수정

ㄱ) 설계발생빈도 : 25년

ㄴ) 유출량 : 

ㄷ) 통수량 : 

ㄹ) 유출량(계획홍수량) 및 배수관의 관경 및 종단구배에 따라 집수정의 집수량이 달라질수 있으므로 집수정의 통수량을 검토후 설치한다.

⑤ 우수받이

ㄱ) 설계발생빈도 : 3년 

ㄴ) 집수정 간격 : 

Q : 측대의 허용 통수량(㎥/sec)

α : 연석에 의한 우수받이인 경우에 적용(방호벽형 이외는 a = 1.0)

W : 집수폭(m)

ㄷ) 우수받이의 간격은 가능한 한 등 간격으로 배치하고, 동일구간에서 우수받이의 간격을 달리할 경우는 너무 심한 변화가 되지 않게 한다. 또한 우수받이와 우수받이의 최대간격은 30m, 최소간격은 5m로 한다.

Ⅳ. 문제점 및 개선대책

1. 합리식 적용시 확률 강우강도(Ⅰ)값의 채택

1) 문제점

노면배수시설물의 유출량 산출에 적용되는 권역별 확률 강우 강도식은 간이식으로써, 지점별 강우자료의 동질성을 고려치않아, 권역별 대표값과 지점별 강우강도값간에 오차가 발생함.

2) 개선대책

노면배수시설물 및 배수구조물의 유출량 산출은 건설부가 1988년도에 「한국확률강우량도의 작성」이라는 연구에서 제시한 개정IDF(강우강도-지속기간-재현기간, Rainfall-Intensity- Duration-Freguency) Curve를 사용토록하되

- 측우소가 있는 지역은 지점별 강우강도표를 적용하고

- 측우소가 없는 지역은 최인접 측후소의 강우강도표를 사용하되, 계획대상지점의 확율 강우량도를 이용하여 강우강도표를 작성한 값과, 최인접 측후소의 강우강도표와 비교후 큰 값을 적용함.

2. 합리식 적용시 유출계수 C값의 채택

1) 문제점

∘합리식을 적용할수 있는 유역면적의 크기가 대략 4㎢이하라도 적지않은 면적인데, 1시간에 내리는 강우량이 강우가 끝나자마자 전량 유출할수 없으며 유역면적내의 토질이나 지표상태, 경사도등의 완급등에 따라 유출속도와 시간이 상이함. 따라서 이와같은 차이를 보정하기 위한 계수로서 유출계수C를 곱하여 이론유량을 구하여 실지에 일치시킨 것이 합리식임.

∘특히 합리식에서 유출계수값의 채택은 공사시의 상황에 대한 것이 아니고 공사준공후 이용시의 상황을 고려해야 되기 때문에 개수시점에서 예상되는 개발계획등을 충분히 고려해야 되나 조사시점을 기준으로 토지이용도에 따른 C값등 관련문헌에서 제안하고 있는 C값을 적용하므로서 불합리한 C값 채택.

2) 개선대책

∘工種의 차이에 의한 유출계수를 각 공종별 배수면적이라는 장래 가중치를 고려하여 편의상 정하여 구한다음 합성하고 장래에 변화될 상황을 충분히 고려한 C값 채택.

∘공종별 기초 유출계수의 합성

Ⅴ. 결 론

수리검토는 축척 1:25,000, 1:50,000 지형도상의 최적노선에 대하여 유역면적과 구조물 예정위치별 유량을 추정한 후 현지조사를 실시하여 과거의 최고홍수위, 기존 구조물의 규격 및 기타 필요한 정보를 수집한다.

∙ 현지 주민에게 탐문하거나 관할관청의 담당자로부터 신뢰할수 있는 자료를 조사하여 최고홍수위를 종합적으로 판단한다.

∙ 계획된 구조물의 설치지점 상ㆍ하류 부근에 있는 기존 구조물의 규격, 연장, 범람여부 조사

∙ 상류에 저수지가 있을 경우 Back Water의 영향유무, 관개수로의 경우는 저수지 관리운영에 대한 조사

∙ 하천상류의 침식상태, 기존교량, 하상상태, 제방고등을 조사

∙ 특히 대하천에 구조물을 시설할 경우는 수리모형실험을 실시하여 보다 정확한 자료에의한 구조물을 시설하여야 할것으로 사료됨.

Ⅰ. 차단층

1. 개요

1) 차단층은 배수층 역할을 하는 입상재료 기층과 보조기층 또는 집수 시스템(맹암거, 지하 배수구 등)이 노상토 침입에 의하여 막히는 것을 보호하고, 지하수위를 낮추기 위한 수단으로서 적정 입도와 투수성을 가지는 15～30cm두께의 선별 입상 재료 또는 토목섬유(geotextile)을 사용하여 보조기층과 노상면 사이에 설치한다.

2) 차단층 재료는 투수성이 좋아야 하며 세립토사를 통과시키지 않는 것이라야 한다. 적용재료로는 굵은 모래나 막자갈이 많이 사용되는데, 입경은 다음 조건을 만족해야 한다.

2. 차단층의 재료조건

1) 차단층 재료보다 세립한 노상토가 배수기능의 입상층으로 이동하거나 용출(piping)되어 막히는 것을 방지하기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.

2) 차단층 재료가 노상토에 비해 충분한 투수성을 가져서 저항 없이 물을 통과시키기 위해서는 다음 조건을 만족해야 한다.

D15 , D85 입도 누가곡선에서 통과 백분율이 각각 15%, 85%에 해당하는 입경(mm) 또한 , 차단층 재료의 절감과 보다 효율적인 차단 효과를 얻기 위해서 입상재료와 토목섬유의 재료를 병행하여 사용할 수 있다.

3) 토목섬유 재료가 노상토에 의해서 막히지 않기 위한 조건

4) 토목섬유 재료가 노상토에 비해서 충분한 투수성을 가지기 위한 조건

여기서, De = 토목섬유의 유효 구멍크기

Kg = 노상토의 수직 투수계수(m/sec)

Ks = 토목섬유의 수직 투수계수(m/sec)

Ⅱ. 동상방지층

1. 개요

1) 동상방지층은 포장을 동결(凍結)로부터 보호해야 하며, 따라서 그 재료는 자갈 또는 모래와 같은 비동결 재료로서 동결에 의한 분리현상이 생기지 않는 것이어야 한다.

2) 동상방지층은 투수성이 있어 빙막의 형성을 방지하여야 하므로 사용재료는 다음의 요건에 맞는 것이어야 한다.

2. 동상방지층의 재료조건

1) 최대입경 : 동상방지층에 사용될 골재의 최대 입경은 100mm를 초과할 수 없다.

2) 세립토 함유량 : 동상방지층에 사용될 재료는 직경 0.02mm 이하의 세립토 함유량이 3%이하여야 하며, 0.074(No. 200)체를 통과한 재료의 함유량이 15%이어야 한다.

3) 모래 당량 시험값은 20%이상이어야 한다.

Ⅳ. 결론

1. 동결영향과 지하배수를 동시에 고려할 지역인 경우 차단층과 동상방지층 기능을 동시에 가지는 선택층(Selected material layer)으로 설계한다.

2. 선택층 재료의 품질은 부순돌, 하상골재, 슬래그 또는 감독원이 승인한 재료 또는 혼합물로서 이토, 실트, 유기불순물 등을 포함하지 않은 비동결 재료이어야 하며, 다음 규정에 맞는 것이어야 한다.

Ⅰ. 개 요

1. 대기의 온도가 0℃ 이하로 내려가면 지표면의 물이 얼기 시작하고 추위가 심하면 땅이 어는 깊이가 깊어진다. 이와 같이 땅이 얼어 지표면이 부불어 오르는 현상을 동상(Frost Heave)라 한다.

2. 도로 건설후 동상에 대한 고려가 미흡한 경우 포장체의 균열이 발생되며 해빙기 융해(Frost Boil)가 발생될 경우 포장체의 강도저하로 포장의 서비스능력이 저하되어 공용기간의 확보가 어렵게 된다.

3. 따라서 이에 대한 충분한 검토 설계가 필요하다.

Ⅱ. 동상 및 융해의 발생원인

1. 동상의 원인

1) 0℃ 이하의 온도가 상당기간 지속될 때 지표에 가까운 물이 얼어 서릿발

(Icelense)이 발생

2) 지층에 지하수위가 존재하고 토질이 모관수를 발생시키는 조건일 때 서릿발의 체적이 증가

3) 위 영향으로 노면이 융기되어 포장체의 균열이 발생

동상 메케니즘의 개요도

동결․융해 과정에 따른 노상의 강성도 변화 개념도

2. 융해의 원인

1) 해빙기 지중의 서릿발이 상부에서부터 녹기 시작한다.

2) 이때 하부층은 동결상태로 상부층의 융해수의 배수를 방해

3) 위 영향으로 상부층 지지력이 약화되어 중교통량에 의해 국부적인 침하와 균열발생

Ⅲ. 동상의 지배요소

1. 토질조건

1) 모관수 발생이 쉬운 실트질

2) 토립자가 0.02㎜체 통과량이 3%이상 토질

2. 기온의 영향

1) 0℃ 이하의 온도가 지속

2) 흙의 배열 및 열전도율의 영향

3. 물의 영향

1) 아이스렌스(Ice Lense)를 형성할 수 있는 물의 공급

2) 지하수위가 높고 함수비가 큰 경우

Ⅳ. 동상 방지대책

1. 차단공법

1) 지하수위의 저하, 성토고 조정

2) 모관수 차단조치(soil cement, Asphalt 안정처리 등)

2. 단열공법

1) 포장체 밑에 단열재 설치

2) 스치로폴, 기포 콘크리트층

3. 치환공법

1) 동상이 잘 일어나지 않는 재료로 치환

2) 일반적인 재료조건

․모래 : 0.074㎜체 통과분 6% 이하

․막자갈 : 0.074㎜체 통과분이 4.76㎜체 통과분의 9% 이하

․깬자갈 : 0.074㎜체 통과분이 4.76㎜체 통과분의 15% 이하

4. 안정처리공법

1) 동결온도를 낮추기 위한 조치

2) 흙에 등을 섞어 화학적 안정처리

5. 동상을 고려한 설계

1) 개념

① 동결작용에 의한 노면 변위량을 방지 :

포장층과 비동결성 기층의 합계가 동결깊이 보다 두꺼운 깊이로 설계하는 방법

② 동결 시기에 적절한 지지력의 보유 :

지반의 동결을 허용, 동결 및 해빙 기간중 감소되는 지반강도를 예상 기층 두께로 증가시키는 설계 방법

2) 설계방법

Ⅵ. 결 론

1. 동결융해방지를 위해서는 노상 및 포장층에 용수공급을 차단하는 것이 가장 중요한 것으로 판단되므로,

가. 노선선정시 : 햇볕을 많이 받는곳, 배수가 용이한 지형으로 선형계획

나. 설계시 : 배수계획 철저

노면수의 침투 및 지하수의 상승 차단토록 설계 (맹암거 설치)

다. 시공시 동상을 일으킬 수 있는 깊이는 비동결재료로 치환

라. 공용시 배수시설에 대한 도로유지관리를 철저히 시행

마. 단열, 차수, 화학약품처리공법에 대한 지속적인 연구 필요.

2. 또한 단지내 도로, 주차장 등의 포장설계시 동결심도를 감안하지 않는 경우가 빈번함으로 특히, 유의하여 설계할 것

Ⅰ. 개 요

1. 도로의 사면은 강우, 강설, 배수불량 등 외적요인 및 기타 내적요인에 의해 사면붕괴 현상을 일으키며

2. 이러한 사면 붕괴현상은 중력작용에 의해 흙내부의 어느면에서 전단응력이 전단강도 보다 클 때 불안정하여 발생되게 된다.

3. 또한 평상시 안정상태의 비탈면이 우수침투에 의해 지반의 함수비 증가, 점착력과 내부 마찰각이 적어지고, 공극수압의 증대 및 전단강도의 급격한 저하 등의 요인과 상재하중의 작용시 붕괴가 촉진되게 된다.

4. 따라서 도로사면의 보호를 위한 조치를 계획 및 설계시 반영시켜 사면의 안정이 유지되도록 강구되어야 한다.

Ⅱ. 사면 불안정의 요인

1. 외적요인

1) 지형의 기하학적 변화(인위적 토공사, 유수에 의한 침식)

2) 토피 하중의 제거 (침식, 인위적인 절토)

3) 하중의 증가 및 충격․진동

4) 강우․배수 불량

5) 다짐부족, 기초지반처리 불량

2. 내적요인

1) 풍화작용(동결융해, 건조수축)

2) 침식작용

3) 진행성 파괴

Ⅲ. 사면붕괴 형태 및 원인

1. 무한사면

직선활동으로 완만한 사면에서 이동이 서서히 발생

2. 유한사면

① 원호활동

a. 저부붕괴 : 굳은 기반이 깊을 때

b. 사면선 붕괴 : 경사가 급한 경우

c. 사면내 붕괴 : 굳은 기반이 얇은 경우

② 대수나선활동 : 토층의 성상이 불균일한 경우

③ 복합곡선활동 : 얕은 토층이 얕은 곳에 위치할 때

Ⅳ. 사면붕괴 대책(설계, 계획)

1. 사면조사

1) 목적

① 지표 및 붕괴 형태 조사

② 지질구조 및 암질파악

③ 지형 및 단층 파쇄대 파악

④ 사면 안정 검토

2) 예비조사

① 주변 인근의 기존 절토, 성토, 비탈면 실태조사

② 관련 자료 수집

③ 지표 지질 조사(지층구조, 붕괴형태 등)

3) 본조사

① 물리탐사(탄성파 시험, 전기탐사)

② Boring 및 Sounding

③ 토질 및 암석 시험(전단강도, 밀도, 토양 시험)

④ 지하수 조사

⑤ 성토용 재료시험(흙의 다짐, 함수비 변화, 강도 특성)

⑥ 기상 및 흙의 공학적 특성

2. 사면 안정 검토

1) 안전율 : 안정계산시 안전율(Fs)는 1.3이상으로 한다.

2) 해석방법

① 전응력법 : 시공속도가 성토재료나 지반의 압밀속도보다 빠른 경우 비배수 조건하에서 간극수압 미고려시

w : 분할단면의 흙의 중량

c : 점착력

ℓ: 절편저변의 길이

θ: 사면 경사각

ø: 내부 마찰각

② 유효응력법 : 간극수압의 소멸이 많아 배수조건하에서 해석시

c‘ : 흙의 유효점착력(t/㎡)

u : 간극수압(t/㎡)

③ Taylor도표 : 개략적 안정 검토시 사용

3. 절토사면의 안정대책

1) 시공대책

① 경사조정 및 완화 ② 위험부분 제거 혹은 치환

③ 배수시설 설치

2) 사면보호

① 지표수 및 지하수 대책수립(도수로 설치) ② 그라우팅 실시

③ 철망 설치 ④ 숏크리트 타설

3) 사면보강

① 락볼트 및 어스앵커 설치 ② Doweing Bar 설치

③ 옹벽 설치 ④ 말뚝 설치

4) 낙석으로부터 보호

① 펜스설치

② 낙석위험지역을 안전지대로 설정

4. 성토사면의 안정대책

1) 시공시 대책

- 양질의 토사 사용

- 층다짐 및 사면다짐

- 기초지지력 확보 및 지하수 배수 대책 수립

- 사면경사 확보

- 소단설치

- 사면 다짐 실시

- 사면보호공 철저 시공

2) 사면보호공

- 식생에 의한 보호공(떼붙이기공, 식생공, 식수공, 파종공)

- 구조물에 의한 보호공(콘크리트 격자블럭공, 돌쌓기공, 돌붙임공, 뿜어붙이공, 철망)

- 배수대책(지표수 배제공, 지하수 배제 및 차단공, 비탈끝멈춤공)

- Sliding 억제공(배토공, 압성토공)

3) 사면 보강

- 억지말뚝공

- 앵커공, Rock Bolt, Doweling

- 옹벽공

- 보강토, Soil Nailing

Ⅴ. 결 론

1. 사면붕괴를 방지하기 위해 노선 선정시부터 충분한 조사 및 분석을 실시 계획, 설계에 반영

2. 사면보호 공법의 선정은 주변경관을 고려해야 하며, 특히 성토 비탈면의 경우 재료선정에 유의하고 다짐을 철저히 한다.

3. 사면붕괴의 주요인이 배수처리에 관계되는바 용수가 있는 곳의 배수공 설치를 철저히 하고, 비탈면 보호, 보강공을 적기에 해야 한다.

Ⅰ. 개 요

1. 연약지반은 전단강도가 작아 지지력이 부족할 뿐만 아니라 침하, 안정, 측방유동이 문제가 되는 지반으로 지반개량을 통하여 지지력을 확보하여야 한다.

2. 연약지반의 계측관리의 목적은 연약지반내 성토로 인한 변형이나 지지력 변화를 측정하여 대책공법 시행시 설계ㆍ시공에 반영함으로써 효과적인 시공관리를 기하기 위하여 실시한다.

Ⅱ. 연약지반의 계측관리 목표

1. 공사의 안정성 확인 및 Feed Back에 의한 시공관리

2. 경제성 확보

3. 설계이론 및 설계정수의 평가

Ⅲ. 계측관리 계획시 검토사항

1. 지반조건 및 주변환경조건

2. 계측대상 지반의 계측목적

3. 계측범위와 계측위치

4. 계측기의 종류와 수

Ⅳ. 연약지반의 계측

1. 계측항목 및 계측기 설치방법

1) 지중침하 측정

2) 지표변위 측정

3) 지하수위 측정

4) 간극수압 측정

5) 토압 측정

2. 계측항목별 목적

Ⅴ. 결론

1. 연약지반의 대책공법 선정은 경제성, 안전성, 시공성 및 연약지반의 개량특성에 따라 적합한 공법선정이 중요하다.

2. 공법선정은 한가지 공법의 선정보다는 2가지 이상의 공법을 병행시행함이 효과적이며 계측기는 가급적 많이 설치하는 것이 좋다.

3. 계측관리를 위한 계측기기의 국산화와 계측기를 싸게 많이 공급할 수 있는 기술개발이 필요하다.

Ⅰ. 개 요

1. 연약지반은(주로 점성토나 사질토 같은 퇴적층으로 구성) 기초지반의 강도가 낮고 지하수위가 높아 도로건설시 지반파괴 또는 공용중 부등침하가 발생하므로 침하 및 안정성에 대한 검토 필요.

2. 연약지반에 대한 지지력증가, 침하방지 등을 위하여 지반 자체를 탈수, 고결, 치환, 다짐 등 적정공법을 선택하여 처리해야 함.

3. 연약지반은 도로건설단계에서는 지반파괴가, 유지보수단계에서는 잔류침하가 문제.

따라서 시공시에 침하량, 침하속도를 측정하여 지반안정에 대한 지반조건, 도로조건, 시공조건 등을 고려해야 함.

Ⅱ. 연약지반의 정의

1. 연약지반은 성토규모, 구조물 특성에 따라 상대적 의미로 평가됨

2. 강도가 약하고 압축성이 큰 연약토로 구성된 지반

3. 점토나 실트와 같이 미세한 입자가 많고 부드러운 흙, 간극이 큰 유기질토, Peat 및 느슨한 모래

4. 쓰레기로 매립되어 이루어진 지반

Ⅲ. 연약지반의 판정 기준

1. 한국도로공사 발간「도로설계요령(1992)」을 기준으로 한 연약지반 의 판정기준

Ⅳ. 원지반의 검토(조사 및 시험)

=> 예비조사, 현지조사, 본조사 순으로

1. 예비조사 : 자료수집, 지형도 및 항공사진 검토, 기존공사 시공자료 검토

2. 현지조사 : 연약지반의 표층상태, 지표수 및 지하수의 흐름상태, 수량, 인근현장 시공방법 조사

3. 본조사

1) 토질조사 : boring, Sounding, STP, CON관입시험

→ 연약층 두께, 성층상태, 토질종류 등 파악

2) 원위치 시험 : Vane Test → 전단저항 추정, 배수층 분포 파악

3) 실내 시험

① 흙분류 시험 : 함수비, 비중, 액․소성, 입도, 밀도 시험 → 연약층 구분

② 압밀시험 : 압밀계수 등 파악 → 침하 시간 추정

③ 전단시험 : 1축, 3축압축, 직접전단시험으로→지반파괴에 대한 안전성 검토

Ⅴ. 연약지반 처리공법 결정시 고려사항

1) 연약지반 두께

2) 연약지반의 성층상태

3) 연약지반의 토질종류 및 배수조건

4) 도로의 규격, 성토고, 상부구조물의 종류

5) 치환를 위한 재료의 확보 가능성(조건)

6) 개량을 위한 인력, 장비보유

7) 공사 소요기간(교통개방시기)

8) 주변환경에의 영향

9) 지역적 특수성

10) 경제성(비용)

Ⅵ. 대책 공법의 선정

1. 치환공법

1) 연약지반을 사질토등 양질의 재료를 치환하는 것(간단하며 확실한 시공효과)

2) 규모에 의한 분류

① 전면 완전치환법 - 연약층 전부를 기초전면에 걸쳐 치환

② 전두께 부분 치반법 - 연약층 전두께를 부분적 치환

③ 상부완전 제거법 - 연약층 상부를 전면에 걸쳐 치환

3) 시공법

① 굴삭제거법 ② 압출치환법 ③ 폭파에 의한 치환법

4) 장점

① 현장에서 쉽게 이용

② 효과 확실

③ 경제적

6) 단점

① 굴삭토 처리문제 및 개량토 구득여부

② 치반재료를 통상 조립질이므로 성토다짐 관리 철저

2. 압성토 공법

1) 초 연약층에서 주로 발생하는 heaving(용기) 현상 방지

2) 장점 : 가장 간편한 공법

3) 단점 : 압성토를 위한 재료의 구입, 추가 용지확보의 어려움

3. 재하중 공법(Preloading)

1) 구조물 본체축조전에 미리재하하여 압밀을 미리 끝나게 하는 공법

2) 연약층의 두께가 두텁고, 특수계수가 작은 것은 Vertical Draing 공법과 병용하는 것이 유리

3) 도로, 방파제등과 같이 구조물 자체를 재하중으로 이용하는 경우 유리

4. Vertical Drain공법

1) 종류 : Sand Drain. Paper Drain., Pack Drain.

2) 적용 : 절성토 지반에서 연약층의 심도가 깊은 경우 압밀촉진

3) 공법원리 : 연약점성토 지반에 수직의 배수 기둥을 설치하여 수평 배수거리로 단축시켜 압밀촉진

t=압밀소요시간

Cv 압밀계수

H 배수거리

Tv 시간계수

5. Sand compaction Pile공법

1) 개요 : 사질토지반에 진동을 이용하여 파일재료와 원지반을 다져, 파일재료의 압밀효과를 이용하여 증가시킴

2) 효과 : 지지력증가, 압축침하 감소, 지진시의 액상, 수평저항의 증가, 지반의 균일화 도모

3) 적용 : 사질토 연약지반, 점성토 연약지반에서 전단파괴 보완시

6. Vibro flotation

1) 개요 : 수평방법의 진동을 이용하여 연약지반에 다짐 모래 말뚝형성, 다짐밀도증가 시켜 지지력과 전단저항 증대 및 침하감소 효과 얻는 법

2) 적용 : 주로 사질토 지반 개량

7. 폭파다짐 공법

8. 경량성토 공법 : EPS 공법

9. 기타 : 전기화확적 고결, 약액주입공법, 석회안정처리공법, 동결공법, Geotextile를 이용한 공법

Ⅶ. 연약지반 설계시 유의사항

1. 연약지반 사전조사 철저

2. 공법 선정시 현장조건에 맞는 적정공법

3. 사전에 공기, 시공성, 장비투입을 충분히 검토

4. 포장공법 선정시 가요성 포장을 선정

5. 연약지반 처리 후 2차 장기 압밀침하 관리 철저

6. 설계 시공시 정보화 시공(계측관리) 철저히 할 것.

7. 공기가 부적절할 경우 단계건설 검토

Ⅷ. 결 론

1. 연약지반처리공법의 선정은 경제성, 안정성, 공기, 대책공법의 효과등을 고려해서 결정되어야하며

2. 특히 공법의 효과를 높이기 위해서는 단일공법의 시공보다 병행공법이 바람직하다.

3. 또한 시공관리측면에서 계측을 통한 침하관리로 예기치 못한 상황으로부터 성토단면의 파괴가 일어나지 않도록 해야한다.

4. 향후 개선방향으로는

- 과거의 시공 Data의 축적으로 공법 선정 및 개발에 참고

- Vertical Drain 공법의 재료 및 성능 향상 대책

- 다짐공법의 다짐 효율향상, 다짐 에너지 억제 연구

- Geotextile 재료의 성능 개선 연구 등이 필요하다.

5. 각 원리별 예측 기술향상을 연구하여야 한다.

- 압밀공법시 Vertical Drain 재의 교체와 투수성 향상과 연속성 향상대책이 요구됨.

- 압축공법시 다짐효율 향상, 다짐에너지 제어 연구

- 보강공법 : Geotextile 인장력 증대 강구

- 경량성토공법 : Expanded Polyester 활용 검토

Ⅰ. 개 요

도로의 성토설계시는 노면의 교통하중지지에 필요한 제반조건을 고려하여 설계하고 설계시에는 【 기초지반조사 →벌개제근 →기초지반처리 →성토재료선정 →포설-다짐 →비탈면 처리 →품질관리 및 검사 】순으로 검토하여야 하며 주요 공종별 유의사항과 토공 시방서중 성토공과 관련한 주요사항을 기술하면 다음과 같다.

1. 설계시 유의사항

1) 충분한 지지력의 확보

2) 침하방지(특히 부등침하에 유의)

3) 사면안정에 유의

2. 주요 공종

1) 기초지반 처리

2) 성토 부설

3) 구조물과 토공 접속부 처리

4) 편성, 편절 경계부 처리

5) 다짐

6) 사면 처리

3. 시방서 작성 항목

1) 벌개제근 및 지장물 제거

2) 구조물 및 지장물 제거

3) 흙 쌓기

4) 다짐

5) 구조물 터파기 및 뒷채움

6) 토공의 마무리

7) 연약지반 처리

8) 기초 재료 선정

Ⅱ. 공종별 설계시 유의사항

1. 기초지반 처리공

1) 벌개제근 및 표토제거 철저

2) Trafficability를 확보하여 지반성토 작업의 원활

3) 원지반과의 단차 처리로 부등침하 방지

2. 성토 부설공

1) 성토재에 따른 부설두께 산정

2) 성토재료에 따른 최적 함수비 산정

3. 구조물과 토공 접속부 처리공(부등침하 방지)

1) 양질의 뒷채움 재료 사용

2) 다짐 철저(다짐 장비 조합 및 재료에 따른 포설두께)

3) 구조물 뒷채움의 배수시설 설치

4) Approach Slab 설치

4. 편성, 편절 경계부의 처리

1) 경계부에 완화구간 설치(1:4정도)

2) 층따기 시행

3) 절성경계부에 배수를 위한 유공관 설치

4) 비탈 끝에 배수구 설치

5) 시공시 가배수구 설치

5. 다짐공

1) 최적 함수비 결정

2) 다짐 장비 선정

3) 부설 두께 결정

4) 표준 다짐 횟수 결정

6. 사면 처리

1) 성토 비탈면 경사 결정

2) 다짐 장비에 의한 다짐

3) 비탈면 보호 공법 선정

Ⅲ. 성토공에 따른 시방서 작성

본문에서는 시방서 작성에 포함될 주요사항에 대해 적용범위 위주로 약술코자 한다.

1. 벌개제근 및 표토제거

1) 도면 표시 또는 감독원의 지시범위 내의 유해물 제거작업에 적용

(식물, 수목, 폐기물, 기타)

2) 제거 후 소각 또는 처분하는 방안

3) 사용 가능한 물질의 이전 등

2. 구조물 및 지장물 제거

1) 1)항의 범위내에 존재하는 구조물 제거(교량, 옹벽, 배수시설, 관개시설, 하수시, 교통통제시설 등)

2) 지하매설물의 이설(전신, 전력, 상하수Pipe등)

3) 작업결과 발생한 웅덩이, 도랑, 구멍등의 되메우기

3. 흙쌓기

1) 흙쌓기할 장소의 준비

2) 사용재료 및 깔기

3) 다듬기 및 정리

4) 소단 내기

5) 노면 마무리

6) 노면의 유지관리

4. 다짐

1) 함수 상태와 두께에 다른 다짐장비 선정

2) 땅 깍기부 또는 흙쌓기부의 원지반 다짐 포함

5. 구조물 터파기 및 뒷채움

1) 교량, 암거, 배수관, 옹벽 및 기타 구조물의 터파기

2) 터파기 한 자리의 뒷채움 및 발생토 처리

3) 터파기 중의 물빼기, 물푸기 및 가설물막이 설치

4) 부적합 재료의 치환

6. 토공의 마무리

1) 균일한 작업이 되도록 마지막 정리

2) 토공이 완료되고 인접한 배수시설과 구조물 완성후 실시

7. 연약지반 처리

1) 기초지반이 연약하여 상층부를 지지할 수 없을 경우

2) 연약지반 처리후 잔류침하 명시

8. 기초 재료 형성

1) 연약한 지반에 조약돌, 쇄석, 모래등을 부설하여 안정된 지반 형성

2) 상부 구조물의 종류에 따른 포설두께 및 지지력 검토

Ⅳ. 결론

1. 도로 건설시 전공정의 대부분이 토공이라는 점을 감안하여 완전한 도로 설계가 되도록 유의해야 하며

2. 시공시 완벽을 위해서는 일반 시방서 및 특별시방서를 작성하여 현장시공시 완벽한 지침을 제공하여야 한다.