대절토부 조사, 설계기준 검토(한국도로공사 설계일16210-380)

1. 검토목적

현행 대절토부 비탈면 설계시 적용하고 있는 토질조사 방법 및 설계기준을 보완 정립하고 비탈면 보호공의 적용기준을 제시하여 비탈면 붕괴를 사전에 예방하고 설계의 신뢰성을 제고코자 함

 

2. 추진경위

- '92. 1. 18. 설계기 16210-392호 실시설계 토질조사 기준

- '94. 12. 30. 설 일 16210-226호 대절토사면 안정 검토를 위한지침

- '95. 12. 13. 설계일 16210-307호 대절토부 붕괴예방을 위한 조사·설계기준 검토

- '96. 3. 25. 설계이 16210- 90호 토질조사 기준 개선

 

3. 대절토부 설계대상 구간

절토사면 높이 20m 이상 구간을 대상으로 하되 다음의 경우는 20m 이하에서도 현장조건에 따라 비탈면 설계시행

- 구성지반이 붕적토 또는 퇴적층인 경우

- 현재까지 붕괴이력이 있고 불안정한 상태에 있는 지반의 경우

- 지하수위가 높고 용수가 많은 곳

- 주변의 기존 구조물(철탑 등)에 나쁜 영향을 미칠 것으로 예상되는 경우

 

4. 비탈면 설계과정

 

5. 설계요소

가. 토사층 및 파쇄가 심한 풍화암

1) 한계 평형식에 의한 사면안정 해석

- 단위중량, 점착력, 내부마찰각, 지하수위

- 시추조사(NX), 지하수위, 실내 토질시험

 

나. 암반

1) 1차 해석 : 평사투영법에 의한 개략적인 안정성 평가

2) 2차 해석 : 1차 해석후 파괴발생 또는 잠재적 파괴 가능성을 가진 사면에 대해 한계 평형식에 의한 사면 안정 해석

- 강도정수(c, \( \phi \))

- 암석시험, 지하수위, 지표지질조사, 탄성파 탐사

 

6. 토질조사 및 시험기준

가. 기 시행 기준의 문제점

- 시추조사 위주로 시행하여 암분류에 치중

- 절토면의 절리특성에 대한 조사 불충분

- 설계입력 변수인 토질정수에 대한 신뢰성 부족

 

나. 개선사항

- 지표 지질조사 : 지표 지질조사 Map 작성 및 활용 의무화

- 시추조사 기준 : 절토부 개소당 2개소 이상(빈도기준: 별첨)

- 탄성파 탐사(대절토부) : 탄성파 굴절법 탐사를 설계 반영

- 불확실한 지반상태(풍화정도, 파쇄정도)의 연속적인 변화특성 파악 → 합리적인 암선 추정

- 암석시험(대절토부) : 개소당 1회 설계반영

- 시험항목 : 일축 압축강도, 절리면 전단강도, 단위중량 → 강도정수의 신뢰성 확보

 

7. 설계기준

가. 기존 설계방법

- 토사, 리핑, 발파 분류에 의한 표준구배 적용

- 토사 1:1.2 (H < 5.0) 1:1.5 (H > 5.0)

- 리핑 1:1.0 ~ 1.2

- 발파 1:0.5 ~ 1.0

 

나. 문제점

- 암반 사면에 미치는 불연속면의 영향에 대한 합리적인 고려 미흡

- 암반의 파쇄정도 고려 미흡

 

다. 개선방안

- 지표 지질조사, 보링조사 및 탄성파 탐사결과로 얻어진 자료를 충분히 반영하여 각 절취사면의 특성에 맞는 사면설계 시행(평사 투영해석, 한계평형해석) : 『대절토부 사면안정 검토를 위한 지침』(설일 16210-226호, '94.12.30)에 의함.

- 비탈면 구배를 완만하게 처리하는 것이 경제적, 지형적으로 불합리한 경우 사면 안정 해석을 통해 적합한 『구조물에 의한 보강공법』 선정

- 절토사면의 토질 및 시공여건, 경제성, 미관 등을 고려한 적합한 『식생에 의한 보호공』 또는 『식생과 구조물 보호공법을 혼용』

 

8. 비탈면 보호공 적용기준 검토

가. 현 설계기준

1) 식생공을 원칙으로 함

- 토사부 : 평때

- 리핑부 : 씨앗뿜어 붙이기공(Seed Spray)

- 발파암중 미관이 요구되는 I.C, 터널 갱구부 등 암사면 : 암절개면 보호식재공

 

2) 구조물에 의한 방법

- 식생공 적용이 곤란한 경우

- 식생만으로는 비탈면의 안정을 유지할 수 없는 경우

 

나. 문제점

- 절토사면의 토질특성에 따른 적절한 식생공의 적용 미흡

- 구조물에 의한 보강방법 적용에 일관성 미흡

 

다. 식생공 적용기준 검토

(1) 적용현황

현재까지 고속도로에서 시공된 녹화공법은 약 22개 공법으로 주로 씨앗뿜어 붙이기(Seed Spray)공법, 볏짚거적덮기공법, 평때붙이기 공법 순으로 적용

 

(2) 주요공법 비교

 

(3) 적용기준

절토사면의 토질특성에 따라 적절한 식생공 적용

- 양질의 토사 : 평때

- 사질 또는 마사토 : 거적덮기 공법

- 풍화암 : 씨앗뿜어 붙이기공

- 사질토·마사토·풍화암충으로 확실한 식생이 요구되는 구간 : Net공

- 연암·경암구간으로 녹화가 요구되는 구간(터널 입·출구부, I.C 절토부) : 암절개면 보호식재공

 

라. 구조물에 의한 보강공법 적용기준

- 사면구배 조정을 통하여 사면안정 구배를 선정함을 원칙

- 비탈면 구배를 완만하게 처리하는 것이 경제적, 지형적으로 불합리한 경우 사면안정해석을 통해 적합한 구조물 보강공법 적용(록볼트, 록앵커, 콘크리트 힘줄박기 등)

- 쐐기형 파괴 예상지역은 구조물에 의한 국부보강법 적용

 

9. 종합의견

- 토질조사 및 시험을 충분히 실시하여 강도 정수 등 입력변수의 신뢰성 확보

- 대절토부 사면안정 검토를 위한 지침 (설일 16210-226호, '94.12.30)에 의거 최적 사면구배 산정

- 비탈면 구배를 완만하게 처리 하는 것이 경제적, 지형적으로 불합리한 경우 사면 안정해석을 통해 적합한 『구조물에 의한 보강공법』 선정

- 절토사면의 토질 및 시공여건, 경제성, 미관 등을 고려하여 적합한 『식생에 의한 보호공』 적용

- 사면 설계시 적용한 설계요소와 해석과정 및 시공시 예상되는 문제점별 해결방안을 구체적으로 제시하여 시공시 Feed Back 수행을 위한 충분한 자료를 제공

* 시공시는 설계단계에서 가정한 지반조건이 최종 굴착면의 상태와 일치하는지 여부를 재확인(Face mapping)하여 설계시 제시한 사면의 적정성을 평가하고 사면조정 또는 보완대책을 수립함으로써 사면 붕과를 예방토록 조치

 

대절토부 조사, 설계기준 검토(한국도로공사 설계일16210-380).pdf

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