TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
(1) 이 기준은 농어촌정비법에 근거한 농업생산기반정비사업으로 축조 또는 개수하는 농업용 필댐(이하 ‘필댐’이라 한다.)의 설계에 있어 필요 및 준수해야 할 기술사항을 규정하는 것을 목적으로 한다.
(2) 이 기준은 농업용수를 안정적으로 확보하기 위한 필댐의 설계에 필요한 체계적인 기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.
(1) 이 기준은 댐높이 15 m 이상의 필댐 및 그 부속 수리구조물 설계에 적용하며, 이보다 필댐 높이가 낮은 경우에도 이 기준을 준용할 수 있다. 단, 높이 15m 미만이거나 총저수용량 100만m3 미만인 소규모 필댐의 설계에 대해서는 환경부 소규모 댐규정(KDS 54 90 00)을 적용할 수 있다.
(2) 이 기준은 설계시 반영하여야 할 최소한의 내용을 규정한 것으로 이용 가능한 선택범위를 제시하는데 있다. 실제 적용시에는 축적된 설계수준의 정도와 개별 필댐 지점의 현장여건을 감안하여 탄력적으로 적용하여야 한다.
(3) 이 기준에서 제시되지 않은 사항은 국가건설기준으로 제정된 타 설계기준을 인용할 수 있다.
(4) 기후변화 등 미래 환경변화에 대한 고려가 필요한 경우에는 기후변화대응 기술개발 촉진법에 근거한 기본계획과 시행계획에서 제시된 새로운 기술과 권고기준을 적용할 수 있다.
·KCS 14 00 00 구조재료공사
·KCS 54 50 05 댐공사
·댐높이 : 댐마루의 상류단을 통과하는 연직면과 기초면이 교차하는 최저기초지반의 표고차를 말한다. 기초지반에 지수벽의 저폭이 10 m 이상일 때는 지수벽 직하류의 기초지반을 최저기초지반으로 취한다.
·여유고 : 설계최고수위와 댐마루의 표고차를 말한다. 설계최고수위는 일반적으로 설계홍수위를 말하며, 게이트식 물넘이를 가진 댐에서는 평상시 만수위 또는 홍수조절시 만수위가 설계홍수위보다도 높을 경우는 높은 수위를 취한다. 댐마루에서 덧쌓기 높이는 포함하지 않으며 파라페트(parapet)월 높이가 3 m 이상일 경우는 여유고에 포함시킨다.
·댐길이 : 댐마루에서 댐의 종단방향 총길이를 말한다. 양안 접속부의 굴착부분을 포함한다. 댐체에 접속해서 물넘이나 발전소 건물 등이 있을 경우는 이를 포함한 길이로 한다.
·댐부피 : 댐 전체부피를 말하며 상류비탈면의 사석공, 불투수성 블랭킷(blanket), 하류 비탈끝 드레인(toe drain) 등 제체에 접속된 부분의 인공구조물체적은 모두 포함된다.
·덧쌓기 : 댐을 완성한 시점에서 댐 설계단면을 초과하는 부분을 말한다. 따라서 댐 완성시까지 이미 침하한 부분은 덧쌓기 중에 포함되지 않는다.
·비탈면기울기 : 비탈면의 수평길이와 수직높이의 비를 “할”로 나타낸 것을 말한다. 상․하류 비탈면의 평균기울기는 댐마루 상(하)류의 비탈머리와 상․하류 비탈끝의 수평차/표고차를 “할”로 나타낸 것을 말한다. 이 때 압성토가 있을 경우는 이를 포함시키며, 불투수성 블랭킷은 제외한다.
·파라페트월 : 제체의 파랑으로 인한 월류 방지 또는 댐 축조량, 기초굴착량, 차수벽 면적 등을 줄이기 위하여 댐마루 폭에 설치하는 구조물
·필댐 : 암석, 자갈, 토사 등의 천연재료를 층다짐을 하면서 쌓아 올려 축조한 부분을 주체로 하는 댐
·내진설계와 관련된 용어정의는 KDS 17 10 00(1.4) 에 따른다.
· : 물결의 높이를 포함한 파랑고(m)
(1) 설계는 안전하고 경제적이며 친환경적이고, 사용과 기능 목적에 적합하게 모든 조건을 조합적으로 고려한다.
(2) 설계는 기후변화를 고려한 중장기적 지속가능성을 고려한다.
(1) 필댐은 농업의 생산성과 안전성을 높일 수 있도록 한다.
(2) 물리적, 사회적 지형여건 및 경제여건에 맞는 설계를 한다.
(3) 기후변화, 영농변화, 향후 관개 특성 변화 등 지속가능성을 고려한다.
(4) 재해에 취약한 지역일 경우 재해예방을 고려해야 한다.
(5) 필댐규모와 지형지질 조건을 고려한다.
(6) 공사용 재료의 채취 가능한 여부와 자연환경적 조화를 고려한다.
(7) 공사기간 및 경제성, 유지관리성 등을 전체적으로 고려한다.
(1) 구조설계도서는 이 기준에 따라 안전하고 사용과 기능 목적에 적합하도록 작성한다.
(2) 구조설계도서 작성 시 이 기준에 기술되지 않은 사항은 1.2(3)을 따른다.
(1) 필댐의 조사는 KDS 67 10 15에 따른다.
(2) 필댐의 계획은 KDS 67 10 10에 따른다.
3.1 축제재료 선정원칙
(1) 축제재료는 취득 가능한 모든 재료의 성질을 최대한 활용하여 필댐의 소요기능을 만족하는 범위 내에서 경제적인 재료를 선정하여야 한다.
3.1.1 축제재료의 분류
(1) 축제재료의 분류
① 필댐의 축제재료 토질재료와 암질재료로 분류하고, 암질재료는 사력(sand gravel) 및 록(rock), 토질재료는 통일 분류법과 입경에 따라서 구분한다.
② 필댐의 축제재료는 다짐 후의 투수성에 따라 불투수성 재료, 투수성 재료로 분류하며, 일반적으로 토질재료는 불투수성 재료이며 사력 및 록 재료는 투수성 재료로 사용한다. 여기서, 불투수성이란 다짐한 재료의 투수계수가 1×10-5 ㎝/s 보다 적은 것, 투수성이란 다짐한 재료의 투수계수가 1×10-3 ㎝/s보다 큰 재료이다.
③ 필댐은 물을 막는 불투수성부와 필댐체의 안정을 유지할 투수성부, 그리고 이 두 요소의 경계에는 이행부(transition zone)를 두어 재료의 급변에 의한 사고를 방지하도록 설계해야 한다. 그러나 이들 각각의 성질이 필댐 전체로서 기능을 잘 발휘하도록 설치하는 것이 중요하다. 특히, 기초암반하고 접하는 차수 존의 토질재료는 함수비 및 최대 입경이 일반 차수재료와는 달라야 하므로 특별한 고려가 필요하다.
(2) 축제재료의 선별
① 필댐의 축제재료로서 흙의 투수성, 강도, 압축성 등을 고려하여 각 부분의 재료를 선정해야 하는데, 개략적인 방법은 입도곡선에 의하는 것이다. 그러나 보다 정확한 방법은 관련 시험을 실시하여 선정한다
① 필댐 축제재료의 성질을 개선하기 위해서 재료를 혼합하여 사용 할 수 있다.
3.2 축제재료의 성질
3.2.1 흙재료
(1) 흙재료의 일반적 성질
① 흙재료는 필댐 안정에 미치는 팽창 및 압축(수축)성이 적고, 수용성 물질이나 유기물을 포함하지 않은 재료를 사용하여야 한다.
② 흙재료는 다짐이 용이하고, 시공 시 간극수압의 발생량이 적은 재료로서 다진 상태에서 소요의 투수계수와 전단강도를 만족시켜야 한다.
③ 흙재료의 다짐상태에서의 투수계수 및 전단강도는 재료의 종류 및 입도에 따라 다르고 함수비 및 건조단위중량에 따라 크게 영향을 받는다.
④ 동일 흙재료는 건조단위중량이 클수록 전단강도가 크고 투수계수 및 변형량은 적은 경향이 있다.
(2) 흙재료의 투수계수
① 투수계수는 세립분을 많이 함유하는 흙 일수록 작다.
② 동일재료가 건조단위중량이 커지면 투수계수는 일반적으로 작아진다.
③ 동일재료를 일정한 다짐에너지로 다짐하였을 때 최적함수비보다 약간 습윤 측에서 투수계수는 최소가 된다.
(3) 흙재료의 전단강도
① 흙재료의 전단강도는 점착력과 내부마찰각의 강도정수로 표시한다. 이들 정수는 배수조건에 따라서 유효응력과 전응력의 2종으로 구분된다.
② 건조단위중량이 커지면 전단강도도 커진다.
③ 전응력(비압밀 비배수) 조건일 때, 강도정수는 포화도, 함수비 및 구속압에 큰 영향을 받는다. 따라서 건설단계에서 성토작업 시 혹은 성토완료 직후에 함수비가 높고 투수성이 낮은 재료일수록 과잉간극수압이 크게 발생할 수 있어 안정해석에 주의해야 한다.
④ 유효응력의 조건에서는 강도정수에 미치는 포화도의 영향이 적고 동일 재료, 동일 건조단위중량이면 거의 일정한 강도정수를 나타내는 것이 일반적이다. 그러나 상류 저류 수위가 급강하 하는 경우에도 제체 내에 간극수압의 급격한 변화로 전단강도에 크게 영향을 주기 때문에 안정해석에 주의해야 한다.
⑤ 조립분 함유량이 많은 재료일수록 점착력이 작고 내부마찰각은 큰 것이 일반적이다.
(4) 흙재료의 다짐
① 일반적으로 조립분을 많이 함유하는 재료일수록 다짐이 용이하며, 최적함수비 부근에서 다짐이 더욱 용이하다.
② 찰흙과 같은 고함수비 점성토는 자연함수비가 최적함수비보다 상당히 높고 실제 시공이 어려울 뿐 아니라 다짐에 의한 뒤섞임(이김질, kneading) 영향으로 전단강도가 저하되는 일이 많다.
③ 자연함수비가 최적함수비보다 적은 토질재료도 있다. 따라서 다짐에너지에 특히 유의하여야 하며 필요 시 함수비를 조정해야 한다.
(5) 흙재료의 변형량
① 흙재료 중 조립분을 많이 함유하고 건조밀도가 클수록 다짐 후의 변형량은 적다. 조립분을 많이 함유한 재료는 압축변형이 주가 된다.
② 세립분을 많이 함유한 재료는 포화조건에서 압밀변형이 크게 발생할 수 있으며, 압밀완료 시까지 많은 시간이 필요하고 성토완료 후까지 계속되기 때문에 제체의 변형을 될 수 있는 대로 작게 한다.
(6) 유기물
① 흙재료 중 유기물은 화학변화에 의하여 재료의 성질을 변화시킬 수 있기 때문에 함유량이 적어야 한다,
② 흙재료 중 나무뿌리, 풀 종류는 제거해야 한다. 재료 중의 유기물 함유량이 2~4 % 정도가 되면 전단강도나 압축성에 영향을 미치기 때문에 이러한 재료는 사용하지 않는다.
3.2.2 사력재료
(1) 사력재료의 일반적 성질
① 사력재료는 단단하고 입도가 양호하며 건조단위중량이 큰 재료로서 다짐이 용이하고 변형량이 적은 재료가 바람직하다.
② 사력재료의 전단강도는 재료가 단단하며 입도가 좋고 건조단위중량이 클수록 크다. 투수성은 입도에 따라 특히 세립분 함유량에 따라 현저하게 다르다.
③ 동일재료에서는 건조단위중량이 클수록 투수계수는 작다. 다짐은 일반적으로 입도가 양호할수록 쉽고 큰 건조단위중량을 얻을 수 있다. 변형량은 건조단위중량이 클수록 적다.
(2) 사력재료의 전단강도
① 사력재료의 전단강도는 일반적으로 마찰력 성분에 의하여 크게 영향을 받으며, 흙보다 록재료에 가까운 경향을 나타낸다. 그러나 투수성이 낮은 사력재료에서는 시공 중의 과잉 간극수압이나 수위급강하시의 잔류간극수압에 대하여 검토하는 것이 필요하다. 다짐정도는 최적함수비나 최대건조단위중량이 뚜렷하지 않으므로 상대밀도로 나타내는 경우가 있다.
3.2.3 록재료
(1) 록재료의 일반적 성질
① 록재료는 평균입경이 15 cm 이상인 암과 암석을 말한다.
② 록재료는 다짐 후 소요의 전단강도와 투수성(투수계수는 일반적으로 1×10-3 cm/s 보다 클 것)을 가져야 한다.
③ 록재료는 단단하고 물이나 기상작용에 대한 내구성이 크고 변형이 적어야 한다. 그리고 될수록 크고 모난 것이 좋고 얇은 조각으로 깨지는 것은 좋지 않다. 화성암, 변성암은 좋으나 퇴적암은 그대로 록재료로서 쓰지 못할 경우도 있다.
④ 록재료에는 파쇄나 발파 중에 파쇄되어 세립화하는 재료나 풍화할 우려가 있는 재료도 있어 이들 재료를 사용할 때는 주의해야 한다.
⑤ 록재료의 전단강도는 재료가 굳은 것, 입도가 좋고 밀도가 클수록 전단강도는 크고 축제 후의 변형량도 적다. 점토 셰일은 일반적으로 무르고 다짐에 의하여 파쇄되거나 슬래킹(slaking)되는 성질이 있다. 축제재료로서 사용하고자 할 경우에는 암의 역학적, 화학적 성질을 상세히 파악해서 적부를 검토할 필요가 있다.
(2) 록재료의 전단강도
① 록재료의 전단강도는 사력재료와 같이 전단 저항각이 지배하며 다짐정도도 상대밀도로 나타내는 일이 많다.
(3) 록재료의 투수성
① 록재료의 투수성을 지배하는 요인은 입도와 단위중량이 있다. 입도 중에서도 종류와 세립분 함유량은 투수성에 큰 영향을 끼친다.
(4) 록재료의 내구성
① 록재료는 물 및 기상작용에 대한 내구성이 큰 것이 요망되나 부득이 시공 중에 파쇄되어 세립화되는 재료나 풍화의 염려가 있는 재료를 쓸 때는 설계 값의 선정을 신중히 함은 물론 존의 배치에 있어 물 및 기상작용에 대하여 영향을 적게 받도록 충분히 고려한다.
② 재료의 내구성에 관하여 황산나트륨법에 의한 손실중량이 15 % 이상일 때나 밀도가 2.5g/mm3 이상이고 흡수량이 3 % 이하의 재료일 때는 내구성이 좋다고 판단한다. 록재료 풍화에 대한 안정성을 평가하는 적절한 기준이 없는 경우에는 콘크리트 골재의 품질평가 방법 등을 참조하여 내구성을 판단한다.
(5) 록재료의 화학적 성질
① 록재료가 굴착, 성토작업에 의해서 대기나 물의 작용을 받아 화학반응이 촉진되어 유해물질이 발생해서 오염원이 되는 것에 유의할 필요가 있다. 이러한 암의 화학적 성질에 관한 표준시험 방법은 전문가와 협의하에 조사 할 필요가 있다.
3.2.4 이행부 재료
(1) 이행부(transition zone)의 설치목적은 투수성존과 불투수성존의 중간에 배치하여 그 사이 입도의 급격한 변화를 피함으로서 양측의 투수성, 응력 및 변형의 영향을 완화하는데 있다. 따라서 이행부 재료는 필터재료에 비하여 품질이 떨어지는 입도 조건으로 사용할 수가 있다. 일반적으로 사력재료가 사용되나 때에 따라서는 자갈이나 암석 또는 반투수성의 범위를 벗어날 수 있는 정도의 조립재료를 쓸 수도 있다.
(2) 필터에 비하여 이행부의 폭은 넓으므로 제체의 역학적 안정에 충분한 전단강도를 가진 재료를 선정하는 것이 좋다.
3.2.5 시험쌓기
(1) 시험쌓기는 착공 초기에 하는 것이나 필요하면 설계 중에 실시하기도 한다. 이 시험의 주안점은 굴착, 다지기의 가장 좋은 방법을 선정하려는 데 있다. 즉, 다짐두께, 함수비, 다짐기계, 다짐횟수 등을 정하고 특수한 문제점(재료와 혼합법, 큰 자갈의 분리법, 토량계수의 결정)을 찾아내어 현장에서의 투수계수, 전단강도와 실내시험의 값들을 비교하는 것이 큰 목적이다. 다음과 같은 경우에는 반드시 시험쌓기를 해서 확인해야 한다.
① 소량의 세립분을 함유한 재료를 코어로 쓸 때의 투수성, 분리여부
② 두 가지의 다른 재료를 혼합하는 가장 좋은 방법
③ 시공 가능한 강우량 한계, 함수비가 큰 흙의 건조속도 등
④ 록필의 시험성토는 층상으로 해서 다짐가능 여부, 살수의 가부 및 수량 등
⑤ 연암 사용시 시험성토를 해서 다짐할 때의 파쇄도와 불투수도, 크러셔에 넣었을 때의 파쇄도 등
⑥ 토취장은 깊이에 따라 깊이와 견고도와의 관계 확인
3.3 필터재료
(1) 입도가 크게 다른 두 재료를 서로 인접시켜 놓을 때 그 경계에 일정한 조건을 만족시키는 입도의 필터를 넣어 세립분의 유출이 없고 침투수가 안전하게 투과하도록 해야 한다.
(2) 필터의 역할 및 중요성
① 필터(filter)는 토공 구조물에서 침투수의 침투를 촉진하면서 흙입자의 유동을 방지하기 위하여 설치한 것을 말한다.
② 필터재료는 투수성이 크게 다른 두 가지 재료(불투수성 존과 투수성 존)의 중간에 위치하여 투수성에 의한 불투수성 재료의 유출을 방지하고 침투수를 완전히 배출 유하시켜 파이핑 등에 의한 침투파괴를 방지할 수 있는 사력재료를 사용해야 한다.
(3) 필터의 조건
① 필터재료는 필터로 보호되는 재료보다 투수성이 커야 하며, 일반적으로 다음 조건을 만족시켜야 한다.
· 식 (3.3.-1)
· 식 (3.3.-2)
② 필터재료의 입도곡선은 보호되는 재료의 입도곡선과 거의 평행인 것이 좋다.
③ 필터로 보호되는 재료가 조립재료를 함유할 때는 재료의 25 mm 이하의 부분에 대하여 식(3.3.-1) 및 식(3.3.-2)를 적용한다.
④ 필터재료는 점착성이 없는 것으로 0.074 mm 이하의 세립분 함유량은 원칙적으로 5 % 이하로 하는 것이 좋다.
⑤ 필터재료의 최대치수는 보호되는 층이 흙이나 모래일 때 75 mm로 하는 것이 좋다.
⑥ 필터재료는 보호되는 재료보다 10~100배의 투수성을 가지는 것이 좋다. 상기에서 식(3.3.-1)은 파이핑 방지를 확실히 하기 위한 것이고 식 (3.3.-2)은 필터의 투수성이 보호되는 재료의 투수성보다 크게 되도록 정한 것이다.
3.4 사석재료
(1) 상․하류면의 보호 및 안정을 위하여 비탈면 보호공을 설치하며, 여기에 사용되는 사석은 요구되는 강도 및 내구성을 가져야 한다.
① 보호공
가. 일반적으로 필댐에서 암석, 호박돌 이외의 재료로 이루어진 상류비탈면은 파랑에 의한 침식, 저수위 급저하시나 진동에 의한 유출 및 기상작용에 의한 풍화 등을 방지하기 위하여 보호공을 설치한다. 또는 저수위 급강하 시에는 그 침투압에 의해 상류비탈면에서 토립자가 유출되는 것을 방지하기 위하여 설치한다.
나. 파랑에 의한 침식은 저수가 있는 한 항상 계속적으로 작용하여 특히 풍우시에는 비탈면 전체가 연화상태에서 큰 파랑이 작용하기 때문에 비탈면이 크게 침식된다. 파랑침식은 비점성토가 점성토보다 크게 침식된다.
다. 기타 동결, 한해에 의한 균열 등 자연의 기상작용에 의한 풍화가 발생한다. 이들 여러 가지 비탈면파괴 작용으로부터 제체(접속부 혹은 원지반에 시공된 블랭킷 등의 쌓기공)을 포함한 상류비탈면을 보호해야 한다.
② 사석의 크기와 두께
가. 사석의 크기와 두께는 각각의 돌이 파랑에 의하여 움직이지 않고 제체의 흙의 흡출작용에 의하여 유출되지 않을 것 등의 조건을 만족해야 한다.
나. 일반적으로 보호공으로 사용되는 사석재는 비중은 2.5 이상, 흡수율은 3 % 이하, 압축강도는 40 MPa정도를 가져야 하며, 2.5 cm 이하의 입자까지 포함된 배합이 좋은 재료이다. 따라서 이보다 불량한 암석재료는 다시 사석 두께에 안전치를 둘 필요가 있으며, 사석두께는 사석최대 입경의 2배 이상으로 하되 최소 1.0 m 이상이 좋다.
3.5 차수벽 재료
3.5.1 재료일반
(1) 양질의 불투수성 재료를 취득할 수 없는 경우에는 차수벽 형식을 적용하며, 차수벽 재료는 소요의 차수성, 강도 및 내구성을 가지고, 필댐의 안정에 영향을 미치지 않아야 한다. 따라서, 차수벽에 사용되는 재료는 충분한 시험을 통하여 소요의 조건을 만족하는 재료를 선정하여 사용한다.
(2) 차수벽 재료는 아스팔트 콘크리트와 철근 콘크리트가 주로 사용된다. 재료로서 성질의 장점이나 신뢰성 등에서 아스팔트 콘크리트를 이용하는 경우가 많으며, 기타의 조건이나 기술의 진보 등에 의하여 철근 콘크리트를 사용하거나 고분자계 재료, 프리팩트 콘크리트 등 다른 대체 재료의 사용도 고려할 수 있다.
(3) 철근콘크리트를 차수벽재료로 사용하는 경우에는 KDS 67 10 25의 기준을 참조한다.
3.5.2 아스팔트 콘크리트
3.5.2.1 재료의 성질
(1) 아스팔트 콘크리트는 투수성, 강도, 기능성, 비탈면에서의 안정성 및 내구성이 아스팔트, 골재, 필러 등 재료의 종류, 입도 및 혼합물 배합에 따라 크게 영향을 받으므로 구성재료의 선정에 있어서는 신중히 검토하여야 한다.
(2) 특히 온도변화나 반복하중에 의한 영향도 크기 때문에 충분한 주의가 필요하다. 차수벽 재료에 쓰이는 아스팔트 콘크리트는 일반적으로 아스팔트, 골재, 필러로 구성되고 보호막을 형성하는 아스팔트 매스틱(mastic)은 아스팔트와 필러로 이루어지나 어느 것이든 가열 처리하여 포설하는 혼합물로 사용목적에 따라 첨가물을 혼입하는 때가 있다.
3.5.2.2 아스팔트
(1) 아스팔트는 기상상황, 비탈면경사 및 시공조건을 고려하여 설계조건에 적합한 성질을 가지고 있는 것을 사용한다.
3.5.2.3 골재
(1) 굵은골재는 일반적으로 천연골재, 파쇄골재 및 슬래그 등으로 그 성상은 깨끗하고 단단하며 내구적이고 적당한 입도를 가지고 가열에 의한 품질의 변화 및 다짐에 의한 파쇄를 일으키지 않고 얇은 암편, 세장석편, 유기물 및 석분 등의 유해량을 함유하지 않은 것으로 한다.
(2) 잔골재는 천연모래, 파쇄모래 및 슬래그 등으로 그 성상은 깨끗하고 단단하며 내구적이고 가열에 의하여 품질의 변화를 일으키지 않으며 점토, 실트, 유기물 등의 유해량을 함유하지 않은 것으로 한다.
3.5.2.4 필러
(1) 일반적으로 시멘트, 석회석분말, 소석회 분말, 기타의 광물질분말을 사용하나 먼지, 흙 등을 함유하지 않고 덩어리가 없는 것으로 한다.
3.5.3 철근 콘크리트
(1) 철근 콘크리트는 소요의 수밀성, 강도 및 내구성을 가지는 것으로 하며 KDS 67 10 25의 기준을 참조한다.
4.1 기초설계
(1) 필댐의 기초는 지질적으로는 토질기초와 암반기초로 구분할 수 있으며, 토질기초는 다음과 같이 4종류로 분류할 수 있다. 그러나 실제로는 이와 같이 명확히 구분되기보다는 오히려 이들의 조합에 의해 구성된 경우가 많다. 따라서 기초설계 및 처리 시에는 지질적 특징을 명확히 하여야 한다.
① 투수성지반 기초(모래, 사력 등)
② 불투수성지반 기초(실트, 점토 등)
③ 연약지반 기초
④ 미 고결층 지반 기초 등
(2) 필댐의 기초는 기초로서의 조건을 만족시켜야 하며, 제체 및 원지반의 특성에 따라 설계한다. 저수기능 유지의 관점에서 볼 때 제체와 기초는 일체이며, 기초의 특성에 따른 제체 설계가 필요하다. 기초설계의 적부는 기초처리 뿐만 아니라 제체 설계, 건설비 및 공기에 영향을 미친다. 이를 위하여 합리적이고 적절한 조사를 하고 기초 상태를 충분히 파악하여 많은 대책방법을 종합적으로 비교 검토하여 최적의 설계를 해야 한다.
(3) 기초 상태는 지질과 입도조성에 따라 다르고 기초처리 대책도 기초 상태에 따라 달라져야 한다. 필댐은 견고한 지반뿐만 아니라 연약한 지질의 지반에도 건설이 가능하므로 일률적인 구조로 된 것은 비교적 적고 기초지반의 지질에 따라 필댐 형식이 정해지며, 필댐의 규모나 사용목적에 따라서 기초처리를 하게 된다.
(4) 기초는 다음의 조건들을 만족시켜야 한다.
① 충분한 전단강도를 가질 것
② 변형 및 침하량이 적을 것
③ 침투수량이 충분히 적을 것
④ 침투파괴(파이핑)를 일으키지 않을 것
⑤ 지진 시 액상화 현상을 일으키지 않을 것
(5) 상기 조건을 만족하지 않는 경우에는 원칙적으로 조건에 맞는 지반이 노출될 때까지 터파기를 해야 한다. 기초 원지반과 성토재료와의 접촉부가 단단하게 접합하도록 성토하여야 하며, 장래에 부식에 의하여 전단강도가 저하될 것으로 생각되는 초목뿌리 등 유기물을 함유한 표토, 소요전단강도를 얻을 수 없는 점토나 실트층, 파이핑의 원인이 되는 암반의 균열과 모래 부스러기 등을 제거하여야 한다.
(6) 규모에 비하여 굴착 깊이가 너무 깊은 경우, 소규모 필댐인 경우 및 적당한 처리에 의하여 상기 (4)항의 조건을 만족시킬 수 있는 경우에도 기초처리를 실시 해야 한다. 기초처리 방법은 필댐의 규모, 하중뿐만 아니라 토질조사, 암반조사 등 충분한 조사결과를 바탕으로 설계하여야 한다.
4.1.2 암반기초
(1) 암반기초는 필댐 기초로서 충분한 지지력을 가지나, 차수부에 존재하는 풍화암 등 취약부분을 제거하고 그라우팅 등 기초처리를 해야 한다. 암반과 축제재료와의 접착성을 증대시켜 접촉면을 통한 누수를 감소시켜야 하며, 접촉면과 층상지반을 통한 활동에 대하여 검토한다.
(1) 암반기초에는 어느 형식의 필댐이라도 건설이 가능하다. 그러나 절리, 균열, 단층 등으로부터의 누수대책을 고려하는 것이 좋다.
(2) 풍화된 암반, 층리, 균열 등이 일정 방향으로 발달하여 있는 퇴적암, 예를 들면 셰일, 점판암, 이암, 실트암 등 및 풍화된 편암 특히 운모를 많이 함유한 경우에는 필댐 기초의 원지반이 활동하는 경우가 있으므로 활동에 대한 검토가 필요하다.
4.1.2.2 필댐부지 굴착
(1) 필댐 부지의 굴착은 제체 각 존에 대해서 안전성(활동, 변형) 및 시공성을 고려하여 적당한 깊이까지 실시해야 한다. 제체 각 존에 관하여 지지력을 중심으로 검토함과 아울러 일반적으로 표토 및 암반이 많이 풍화된 부분, 균열이 많은 부분 등을 제거하여야 한다.
(2) 굴착 도중에 용출수, 공동, 가스분출 등을 만날 경우가 있다. 이와 같은 우려가 있는 경우에는 굴착에 앞서 그라우팅 처리를 하는 것을 고려할 수도 있으나, 이는 설계자가 조사설계 단계에 이에 관하여 충분히 검토하여 그 범위가 최소가 되도록 한다.
4.1.2.3 암반기초의 터파기 깊이
(1) 암반기초는 일반적으로 깊이가 깊어질수록 투수계수가 작아지므로 터파기를 깊게 하는 것이 좋으나, 암반기초 터파기 깊이는 원칙적으로 표면의 풍화부분만을 제거하는 것이 좋다.
(2) 터파기의 깊이는 주로 탄성파 속도, 투수단면도, RQD 등을 바탕으로 결정하며, 저속도층이나 투수층이 얕은 경우에는 그 층을 제거하며 깊은 경우에는 지반개량을 하는 것이 일반적이다.
4.1.2.4 바닥 터파기(지수 트렌치)
(1) 제체 차수부(코어)의 기초부분의 굴착을 바닥 터파기라 하고 굴착에 의해 이루어진 부분을 지수 트렌치라 한다.
(2) 바닥 터파기를 하는 이유는 첫째, 기초지반의 표층 중에서 풍화된 부분, 균열이 발달된 부분을 제거하여 지수효과와 충분한 지지력을 확보하고, 제체 차수부와의 접착도를 높이기 위한 것이고, 둘째 차수부의 종단방향의 부등침하를 적게하기 위한 것 등이다.
(3) 지수 트렌치의 형상 설계 시에는 차수부 내부에 침하에 따른 균열이 발생되지 않는 지형, 지질, 저수압, 차수재료의 물리적, 역학적 특성 등에 대하여 종합적으로 검토한다.
(4) 지수 트렌치의 계획깊이는 일반적으로 시추주상도, 탄성파속도의 분포, 투수단면도 및 RQD 등으로부터 결정한다. 저속도층이나 투수층이 얕은 경우(10cm정도)에는 그 층을 제거하고, 깊은 경우에는 지반개량이 가능한 깊이까지 굴착하는 것으로 계획한다.
(5) 축제재료와의 접착이 어려운 암반일수록 터파기 폭을 넓게 한다. 그러나 차수부 폭은 안전상 얇게 하는 것이 좋으나 접촉부만은 폭을 넓게 하는 예도 있다. 부득이 터파기 폭을 좁게 할 경우에는 파이핑 현상이 생기지 않도록 필터를 암반과의 접촉면의 하류부측에 배치하는 것이 좋다.
4.1.2.5 암반의 종류에 따른 기초의 설계
(1) 암반 종류에 따라 기초의 설계를 달리하여 충분한 안전성을 가질 수 있도록 한다. 특히, 풍화되기 쉬운 암반이나 균열성의 암반, 층상 퇴적암 암반, 용암성 암반, 화성암 암반 등의 특성을 파악하여 기초를 설계한다.
① 풍화되기 쉬운 암반기초 및 균열성의 암반기초
가. 셰일, 점판암, 이암, 실트암 등은 일반적으로 대기에 노출되면 풍화되기 쉽다. 이와 같은 종류의 암반에 대하여는 풍화 방지대책이 필요하다. 균열이 많은 암반에는 후술하는 블랭킷 그라우팅이 필요할 때도 있다.
나. 일차굴착, 마무리굴착의 2단계 굴착법이 있고 마무리 굴착면은 장기간 대기에 노출되지 않도록 해야 한다. 이 종류의 암반은 일반화약을 사용하지 않고도 굴착가능하며, 그라우팅 종료 후에 큰 해머 등에 의하여 마무리 굴착을 할 수 있다.
다. 그라우팅에 의하여 표면피복을 한다. 기초지반면이 1.0~1.5 m 깊이에서 평면적 구멍간격을 1 m 전후로 하여 수많은 그라우팅 공법으로 기초 지반면에 페이스트가유출하는 것을 기대하는 것이다. 그라우트 페이스트를 암반면에 누출시키기 때문에 암반면은 피복 보호되어 풍화방지의 역할을 한다.
라. 아스팔트유제나 우레탄 고무액을 암반표면에 살포하여 불투수 피막을 형성한다. 이와 같은 종류의 재료에 의해 처리한 경우에는 축제 시에 이를 제거하지 않고 성토를 할 수 있다. 풍화방지용으로서 모르타르를 뿜어 붙이는 수도 있다.
마. 주입심도는 지형, 지질, 절리, 파쇄대의 발달방향, 필댐의 규모 등 여러 가지 조건을 충분히 고려하여야 하며, 심도 결정을 위한 투수시험은 필댐 기초의 평탄부나 경사부에서 최소한 최대 수심의 1/2정도까지 하여야 한다. 또한 여러 가지 시험을 실시하거나 기존 자료를 검토하여 그라우팅으로 지반개량이 가능한 범위를 확인하고 결정하여야 한다.
② 층상 퇴적암반기초(제3기층)
가. 제3기의 이암 및 사암이 호층으로 구성된 기초는 그 지층의 경계면에 지하수경로(파이핑 공)가 형성되는 사례가 있으므로 지수대책에 충분한 주의가 필요하다. 지수대책은 저수지전역에 걸친 수리지질도를 작성하여 지수처리 및 양압력의 감쇄를 필요로 하는 부분 등에 대해서 종합적으로 검토하여 필댐 형식과 관련시켜 대책을 강구해야한다.
나. 기초지반이 층상으로 된 퇴적암일 때 경사가 활동하기 쉬운 방향으로 기울어진 경우, 침투수에 의한 간극수압 때문에 전단저항이 저하하여 활동하기 쉬우므로 설계 시에는 이와 같은 종류의 검토도 필요하다.
③ 화성암기초
가. 화강암, 안산암 등의 기초는 풍화대와 신선한 암반과의 경계면과 절리면이 침투 및 활동에 대하여 약점이 되기 쉬우므로 암반의 경사를 충분히 검토할 필요가 있다. 이 종류의 암반에는 관입암맥의 방향에 의하여 심부까지 풍화를 받아서 점토화되는 경우가 많으므로 단층처리와 같은 처리를 필요로 하는 경우도 있다.
④ 용암성 암반기초
가. 이 종류의 암반 내에는 균열이나 공동이 존재하는 수가 있으므로 침투수에 대하여는 필댐의 기초이외의 주변 산지부에 대해서도 충분한 검토가 필요하다.
나. 지층이 복잡한 것도 이 암반의 특징으로 표층이 암반이라고 하여도 그 하부에는 연약한 점토층이 퇴적되어 있는 경우도 있어 활동에 대한 검토나 대책뿐만 아니라 변형에 관한 검토 및 대책도 필요할 때가 있다. 저수지 내에서 용출수가 있는 곳이 많다고 인정될 경우 기초전체의 그라우트에 의한 처리는 경제적으로 곤란한 경우가 많다. 이 같은 경우에는 점토 블랭킷과 그라우팅을 병용하는 등 방법을 고려할 수 있다.
4.1.2.6 배수공
(1) 그라우팅으로 암반 내의 누수를 막는 것이 공사비 및 시공 속도면으로 보아 곤란한 경우에는 그라우팅 대신에 약간 하류부에 배수공을 설치하는 것이 좋다. 이것은 누수량이 필댐의 경제성으로 보아 허용할 수 없는 정도의 경우를 제외하고는 하류측의 양압력을 감소시키는 역할을 한다.
(2) 이 방법은 높이가 큰 필댐의 예정부지 기초지반이 퇴적암인 경우에 효과적이다.
(3) 배수공의 지름은 5.1~7.6 cm이면 충분하고, 그 위치는 ① 필댐 제체 내에도 좋고, ② 비탈 끝도 좋다. ③ 경사끝에서 경사진 방향으로 파면 ①, ②경우의 장점을 병용할 수 있다. ①의 경우는 제체 안정상 유리하고 ②의 경우는 누수량을 결정할 수 있어 편리하다.
4.1.3 미고결층 기초
(1) 하상의 모래층 또는 사력층과 같은 투수성 지반 위에 필댐을 축조할 경우에는 제체나 기초를 통하여 흐르는 투수량이 허용범위 내에 있도록 설계한다. 동시에 침투수를 안전하게 필댐 밖으로 흘려보내기 위한 적절한 조치를 강구하여 침투수에 의한 제체나 기초의 파이핑에 대하여 충분한 안정성을 갖도록 한다.
(1) 투수성 지반 위에 필댐을 축조하는 경우에는 기초지반으로 누수가 되더라도 요구되는 저수량을 만족시킬 수 있고, 안정상의 문제가 없다면 필댐의 건설이 가능하다.
(2) 흙 지반을 지질학적으로 분류하면 다음과 같은 3종류가 있다.
① 비교적 새로이 퇴적한 것으로써 사질점토를 주체로 한 충적층
② 제3기 또는 홍적세의 사력 및 점토층
③ 풍화잔류토 등
(3) 충적층은 하상부 등의 한정된 범위로 두껍게 퇴적하여 투수성이나 지지력면에서 문제가 되는 경우가 많다. 이에 반해서 제3기층이나 홍적층은 성층상태가 좋으며 투수층이 호층을 이루고 있는 특징이 있다.
(4) 실트와 점토가 층상으로 퇴적되어 있지 않은 한 사질층은 잘 다져지므로 활동이나 변형이 문제되는 경우는 적다.
(5) 이 때문에 필댐 기초로서의 검토 및 대책은 ① 누수량을 허용범위로 감소시키는 것, ② 침투수에 의하여 생기는 간극수압을 안전하게 처리하는 것 등이 있다.
4.1.3.2 침투수 억제대책
(1) 침투수량이 과다하여 요구되는 저수량을 만족시킬 수 없는 경우에는 침투수 억제 방법을 사용하여 침투수량을 줄이고 필댐의 안정성을 확보하여야 한다.
(2) 침투수량을 허용치 이내로 감소시켜서 제체의 안정을 확보하려면 투수층의 두께, 입도분포, 기초의 지질구조 등에 따라 적합한 공법을 선택한다. 물론 두 가지 이상을 혼용할 수도 있다.
① 넓은 코어
가. 코어 밑의 투수성 기초를 불투수층에 도달할 때까지 굴착하고 코어용 흙으로 되묻고 다지는 방법이다. 파는 깊이가 깊으면 지하수 배제나 굴착량 증대 등으로 비용이 많이 든다. 굴착된 재료는 다른 부분에 유용하는 것이 경제적이다.
나. 지하수 배제에는 자갈 또는 난투수성 지반 이외의 경우 웰포인트(well point) 공법이 유효하다. 펌프 양수일 때에는 직립관을 세우고 그 속에 자갈을 채우면서 수면을 흙쌓기 면보다 항상 3 m 정도 낮게 하면서 올려 간다. 이 자갈층에는 나중에 그라우팅해도 좋고 그냥 두어도 좋다.
② 널말뚝
가. 균질기초일 때에는 효과가 있고 일시적으로 대량의 누수를 방지할 필요가 있을 때 또는 실트기초의 액상화 현상을 막을 목적을 겸할 때는 좋은 방법이다. 널말뚝이 불투수층까지 도달하지 않을 때에는 차수효과가 감소된다.
나. 널말뚝의 관입깊이가 불투수층 두께의 50 %일 때 누수량은 3/4이고, 80 % 깊이에서 누수량은 1/2밖에 안된다. 상당한 차수효과를 올리려면 투수층 두께의 95 % 이상 관입해야 한다.
4.1.3.5 주입(그라우팅) 공법
(1) 필댐은 미고결지층을 터파기한 후 암반위에 축조되는 것이 가장 바람직하다.
(2) 부득이 미고결 토사층 위에 필댐을 축조하여야 하는 경우에는 미고결층에 대해 많은 시료를 채취하여 입도분석을 하고, 손쉽게 구할 수 있는 시멘트계열의 입도분석 자료와 비교하여 적정한 주입재료를 선정한다.
(3) 토사층에서 주입재 침투는 토사 공극을 채우는 충전(impregnation or permeation), 지반의 약한 부분을 파괴하면서 맥상으로 침투하는 할렬(fracturing) 및 할렬-충전(fracturing permeation) 등 세가지 유형으로 분류할 수 있다.
(4) 주입재료의 기본성질 중 가장 중요한 요소는 미세립이어야 한다.
(5) 용액형 그라우트의 대표적 약액인 물 유리는 주입 후 용탈현상에 의해 내구성이 현격하게 저하되며 지하수와 토양을 오염시키는 등 환경적인 측면에서 문제가 있어 부득이한 경우를 제외하고는 사용하면 안된다.
4.1.3.6 연속지수벽 공법
(1) 기초지반에 좁은 트렌치를 굴착하여 지수벽을 설치하는 공법이다. 되메우기 하는 재료로서는 무다짐 점토, 콘크리트 또는 아스팔트 등을 사용한다.
(2) 이 공법은 지진시의 거동이 이론적으로 명확하게 밝혀져 있지 않음은 물론 연속벽과 제체의 진동주기의 상이에 따라 양자의 접합부에 틈이 생기거나 균열이 발생하는 위험성이 있으므로 제체부와 떨어져 설치하는 것이 바람직하다.
4.1.3.7 지하연속벽
(1) 굴착면의 붕괴와 지하수의 침투를 방지하기 위해 일정폭의 트랜치(trench)에 안정액을 공급하면서 원하는 깊이까지 트랜치를 굴착한 후 지중에 무근 또는 철근 콘크리트의 벽체를 조성하고 이러한 각각의 패널(panel)을 연속적인 벽체로 형성시키는 공법이다.
(2) 이 공법은 저진동, 저소음으로 근입 및 수밀성이 좋아 지하수 과다, 전석층, 연약지반 등의 악조건에도 강성이 큰 안전한 벽체를 형성할 수 있는 장점이 있지만, 장비가 대형이므로 넓은 공간이 필요하며 자갈층 및 전석층에서는 굴착속도가 느리고 공사비가 많이 드는 단점이 있다.
4.1.3.8 압성토
(1) 침투수의 양압력에 의하여 제체 비탈면이 활동하지 않도록 하는 것이 목적이다. 그러나 누수방지역할은 거의 못하므로 기초지반을 통과하는 누수량이 그대로 허용되는 경우에만 사용한다. 다만, 이 경우에도 동수경사가 1/25 이하로 되도록 불투수성부의 밑면을 깊게 해야 한다.
4.1.3.9 압력감소용 우물
(1) 수평 블랭킷을 적용해도 제방부지에 작용하는 침투수압을 추가로 다시 저하시킬 필요가 있는 경우에는 제체 하류 비탈끝에 압력감소용 우물을 설치하여 배수할 수 있다.
(2) 지표면을 덮고 있는 불투수층이 두꺼울 때 또는 층상으로 되어 있을 때는 압력감소용 우물이 좋다. 압력감소용 우물은 침투수의 침투로 길이를 감소시켜 침투수량을 증가시키는 결점이 있으므로 처음에는 개소수를 적게 하고 필요에 따라 신설하는 것이 좋다.
(3) 기초의 투수성 및 지수 트렌치 바닥의 투수성이 비교적 낮고, 제체 불투수성부와의 접촉이 충분한 경우에는 시공상 필요한 최소한으로 채용해야 한다.
4.1.3.10 배수도랑
(1) 배수도랑은 투수성 기초 또는 제체로부터의 침투수를 안전하게 필댐 밖으로 배수하기 위한 시설을 말한다. 이것은 비탈끝 배수도랑과 수평 배수도랑으로 나눌 수 있다.
(2) 비탈끝 배수도랑은 반드시 설계에 병용해야 한다. 이 수압을 없애는 가장 간단한 방법이 비탈끝 배수도랑이다.
(3) 투수성 지반의 차수방법이 완전하지 않을 때에는 수평 배수도랑을 병용하는 것이 좋다. 수평 배수도랑에는 필댐체 단면저부의 하류측에서부터 약 1/3범위 내에서 전면적으로 설치하는 수평 블랭킷 식과 줄모양으로 설치하는 스트라이프식(stripe)이 있다. 어느 것이나 기초지반과 필댐체와의 경계면에 설치하는 것이므로 파이핑을 일으키지 않도록 필터조건에 맞는 재료라야 한다.
4.1.3.11 불투수성 블랭킷
(1) 블랭킷은 기초지반의 침투수 억제뿐만 아니라 필댐 기초 원지반의 투수층에서의 침투억제에 대하여도 효과적이다. 이를 경사 블랭킷 또는 원지반 블랭킷이라 부른다.
(2) 두께는 수압의 1/10을 표준으로 하며, 일반적으로 1~3 m가 많고 제체 부근일수록 두껍게 상류로 감에 따라 얇게 한다. 투수성 지반의 바로 위에 얇은 불투수성 지표가 덮혀 있을 때는 표면을 긁어서 구멍을 메우고 다시 다짐하는 정도로 충분하다.
(3) 수평방향 투수계수가 큰 지반에서는 효과가 낮아질 수 있다.
① 자연 블랭킷
투수성 기초의 표층에 불투수성 흙이 퇴적하여 자연 블랭킷을 형성하고 있을 경우, 블랭킷에 의하여 생기는 유효 침투로 길이를 (m) 이라고 하면, 수평 침투수량(m³/sec)는 다음식으로 나타낼 수 있다.
= h․d --------- 식(4.1.1)
여기서, 는 기초의 투수계수(m/sec), h는 저수위와 하류수위와의 차(m), d는 기초의 두께(m)를 나타낸다. 그리고 은 다음 식으로 구한다.
--------- 식(4.1.2)
여기서, t는 블랭킷의 두께(m), 은 블랭킷의 연직방향 투수계수(m/sec)이다.
② 인공 블랭킷
기초지반에 비하여 어느 정도 불투수성 재료가 얻어질 경우에는 상류측은 불투수성 수평 블랭킷을 연장하는 편이 불완전한 차수벽보다도 유효하다. 블랭킷의 소요길이 ()와 그 때의 기초지반을 통과하는 침투수량()은 다음 방법으로써 계산할 수 있다.
블랭킷의 길이는
(m) --------- 식(4.1.3)
기초 침투수량은
(㎥/s/m) --------- 식(4.1.4)
여기서, h는 블랭킷 위의 전 수두(m), t는 블랭킷의 두께, d는 투수성 기초의 깊이, b는 필댐 불투수성 부분의 아래 폭, 는 투수성 기초의 수평방향의 평균 투수계수, 은 블랭킷의 수직방향 평균투수계수(m/s)이다.
4.1.3.12 전면포장
(1) 수자원이 매우 귀하거나 부족하여 필댐 및 기초의 투수계수가 1×10-7 cm/s 이하를 요구하는 경우에는 전면포장으로 설계할 필요가 있다. 포장재료로서는 아스팔트계 재료, 프린트코트 콘크리트, 벤토나이트계 재료, 플라스틱 등이 있다.
4.1.3.13 파이프의 매설
(1) 필댐 바닥부분에 파이프를 넣는 것은 누수량 배제가 효율적이고 경제적이며 투수량이 정확히 측정되는 이점이 있는 반면 필터가 불충분하면 파이핑의 원인이 되고 파이프 자체가 파괴되거나 막히는 위험이 있어 미국 공병단에서는 하류 비탈끝 배수도랑에도 유공관 사용을 금지하고 있다.
(2) 파이프 매설의 조건은 ① 파이프는 두께 30 cm 이상의 필터로 감아 쌀 것 ② 유공관 지름은 필터의 85 % 입경의 반 이하로 할 것 등이다.
4.1.3.14 기타의 차수공법
(1) 상기의 차수공법 외에 부분 치환공법, 특수 약액주입에 의한 차수공법이 있다. 그러나 이와 같은 공법은 지수의 신뢰성이 적으므로 제고 30 m 이하의 낮은 필댐이나 차수를 위한 보조수단으로 사용하는데 지나지 않는다. 특수 고압 그라우트에 의한 공법도 사용되고 있다. 약액 주입 시에는 사람이나 가축에 대한 위해가 있을 수도 있으므로 공법 채용에는 신중한 검토가 필요하다.
4.1.3.15 양압력의 처리대책
(1) 투수성 지반 위에 건설된 필댐은 완전한 지수를 유지할 수 없기 때문에 누수에 의한 양압력이 발생하게 된다. 이러한 양압력은 제체의 비탈끝 부분의 퀵샌드나 파이핑의 원인이 되어 결국 제체의 붕괴를 유발하게 되므로 기초지반의 지질구조 및 투수성을 고려하여 적절한 공법을 강구하여 안전성을 확보한다.
(2) 균일한 투수성기초인 경우에는 수평 드레인으로 처리하는 것이 일반적이다. 투수량에 따라서 단면을 결정하지만 그 양에 따라서 드레인 말단을 필터 구조로해서 하류 비탈면끝 드레인에 접속시킨다.
(3) 투수, 불투수의 층이 호층으로 존재하는 경우에는 콘크리트 연속벽 등으로 완전지수를 하고 블랭킷 공법, 그라우트 공법 등에 의하여 지수하는 경우는 대부분 기초지반 내에 압력감소용 우물 또는 트렌치형 드레인을 함께 설치한다.
(4) 블랭킷에 의하여 지수하는 경우에는 침투로 길이를 연장하여 침투량을 억제한다. 이 경우 제체 하부의 불투수부는 가장 유효한 침투로 길이로 사용된다.
(5) 전면포장인 때에는 포장기초를 투수재료로 조성하고 포장면을 통과한 지하수나 저수지 주변의 강우가 포장면 배면에서 양압력으로 작용하지 않도록 외제로 배제하여야 한다. 포장재료로서는 주로 아스팔트계, 고무시트계 재료가 사용된다.
4.1.4 연약지반 기초
(1) 점토, 실트, 유기물 등으로 구성되어 연약하고 소성이 큰 예민성 지반 또는 연약 지반 위에 필댐을 축조할 경우에는 활동파괴와 압밀침하에 대하여 충분한 안전율을 고려하여 설계한다.
(1) 점토, 실트, 유기질로 이루어진 연약지반인 때에는 특히 진행성 파괴, 과대한 침하 또는 변형이 생기므로 설계 시 이를 충분히 고려해야 한다.
(2) 한정된 토질시험으로서 설계단계에서 성토작업에 따른 압밀의 진행과 그에 따른 강도증가 또는 변형을 올바르게 예측하는 것은 상당히 어려우므로 설계에서 압밀의 진행상황 파악을 위한 계측장비를 반영하면서 시공을 진행할 필요가 있다.
4.1.4.2 완성 전․후의 진행성 파괴
(1) 기초지반이 연약하고 소성이 큰 예민성 점토 또는 유기질토인 경우에는 반드시 진행성 파괴에 대하여 검토한다. 안전율은 다른 때보다 세심한 주의를 기울여 정해야 하고 과잉간극수압의 거동에 유의해야 한다.
(2) 제체재료가 점토질인 경우, 시공과정 중 점증하중과 완성 후 장기에 걸쳐 반복되는 저수위 변동에 따른 침투수나 간극수압의 변동에 따라 안전율이 감소할 수 있다.
(3) 특히 시추주상도에 나타나지 않는 정도의 얇은 연약층이 있는 경우에는 이를 제거하거나 치환하여 완속 파괴에 대하여 대책을 강구한다.
4.1.4.3 압밀 침하량
(1) 연약지반에 건설되는 필댐인 경우에는 필댐 높이, 여유고 등에 압밀침하량을 고려하여야 한다.
(2) 압밀침하량 및 압밀시간 산정에 대한 자세한 내용은 KDS 11 30 05 연약지반 설계일반, 3.1 (1), (2)을 참고한다.
4.1.4.4 연약지반 처리공법
(1) 적절한 연약지반 처리공법의 선정을 위해서는 KDS 11 30 05 연약지반 설계일반, 3.2를 참고 한다.
4.1.4.5 압성토 공법
(1) 연약지반 처리공법 중에서 압성토 쌓기가 필요한 경우에는 안정계산에 의하여 높이를 결정하는 것이 원칙이나 높이가 낮거나 중요도가 낮은 필댐인 경우에는 개략적인 방법으로도 구할 수 있다.
(2) 압성토로 사용하는 재료는 중량이 무거울수록 높은 효과를 기대할 수 있다.
4.1.5 액상화 현상
(1) 기초지반이 저소성이고 단일 입경의 고운 모래 등으로 되어 상대밀도가 작은 느슨한 지반에 필댐을 축조할 경우에는 액상화에 의한 파괴를 방지하기 위한 적절한 조치를 강구해야 한다.
(2) 액상화 평가에 대한 자세한 내용은 4.4.4.2 내진설계, (5) 액상화와 KDS 17 10 00 내진설계 일반, 4.7 액상화를 참고한다.
4.1.5.1 일반사항
(1) 지반이 느슨하고 포화된 실트 또는 가는 모래가 균등한 입도를 가진 경우에는 액상화에 대한 검토를 해야 한다. 특히, 지진 등 횡하중에 의한 파괴 시 큰 피해가 예상되는 곳에서는 반드시 안정성을 검토해야 한다. 상대밀도를 이용하거나 한계간극비를 사용하여 개략적으로 액상화의 가능성을 판단할 수 있다.
(2) 일반적으로 거칠고 입도가 좋은 모래일수록 액상화 가능성은 적어진다. 상대밀도가 50 % 이상의 모래는 입도에 관계없이 액상화 현상이 생기기 어렵다.
4.1.5.2 액상화 방지대책
(1) 액상화 방지대책으로서는 느슨한 재료를 제거하고 좋은 재료로 치환하는 방법과 상대밀도를 증가시키는 방법이 있는데, 현장의 여건과 재료의 구득 가능성, 공사비, 공사기간 등을 고려하여 적당한 공법을 선정한다.
(2) 상대밀도를 증가시키는 방법은 다음과 같다.
① 느슨한 재료를 파내서 그대로 다시 다짐하는 방법
② 소량의 발파에 의하여 다지는 방법
③ 말뚝박기법
④ 진동기초법 등
(3) 자세한 공법관련 사항은 KDS 11 30 00 연약지반 설계일반, 3.2를 참고 한다.
4.1.6 그라우팅 설계
4.1.6.1 그라우팅의 종류
(1) 시험 그라우팅
① 대개의 경우 주입공의 설계는 이미 완성한 필댐의 실적이나 설계의 기준에 의해 정하는 것이 일반적이다. 그러나 대규모 또는 중요한 현장에서는 시공 전 계획을 수립하기 위해 반드시 시험(pilot) 그라우팅의 과정을 거쳐 결정해야 한다.
② 기초암반의 상태에 따라 주입재의 확산범위는 차이가 있으므로 시험구간을 정하여 시험주입한 후 수압시험(lugeon test) 등으로 주입효과를 판정하여 공 간격과 주입량을 결정한다.
③ 시험주입은 정해진 방법이 있는 것은 아니지만 중간내삽법, 정삼각형 중앙내삽법, 2열 정삼각형 중앙내삽법, 정사각형 중앙내삽법 등이 있다.
(2) 컨솔리데이션 그라우팅
① 필댐체와 접하는 암반이 이완되어 담수 후 침투류 발생과 필댐체의 하중에 기초변형이 일어날 우려가 있는 부분에는 암반의 변형성 개량과 지지력 증가효과가 있다. 특히 균열․파쇄대 등의 틈이 많은 부분과 단층구간에 대하여 중점적으로 설계한다.
(3) 커튼 그라우팅
① 필댐 기초에서 누수되는 물을 최대한 차단하여 양압력을 줄이고 파이핑 발생을 방지하기 위해서 기초 암반의 깊은 심도까지 커튼 그라우팅을 설계한다.
(4) 블랭킷 그라우팅
① 침투로 장을 길게 할 목적으로 커튼 그라우팅에 연접하여 설계한다.
② 풍화되거나 파쇄된 암석 또는 수평의 층상 암석층에서 커튼 그라우팅만으로는 지수․보강효과를 거둘 수 없을 때 함께 연접 설치한다.
4.1.6.2 천공계획
① 회전식 시추기는 BX 구경으로 150 m 이상 천공 할 수 있는 능력이어야 하고 동력은 20 HP 이상, 회전수는 1,200 rpm 이상이어야 한다.
② 충격식 장비로 컨솔리데이션 주입공 또는 커튼 주입공을 천공토록 설계한 경우에는 설계심도를 무리없이 천공할 수 있는 능력이어야 하며, 암분의 비산과 슬라임의 원활한 배제를 위해 습식으로 천공할 수 있는 구조이어야 한다.
③ 천공기는 작업장의 조건, 지질여건, 천공심도, 천공구경, 작업내용 등을 고려하여 선정한다. 롯드의 연결․절단이 신속하여야 하고 360°임의의 각도로 천공할 수 있어야 하며 이동이 자주식이어야 할 뿐 아니라 암질에 따라 빗트의 회전속도를 조정할 수 있어야 한다.
④ 안전사고가 발생이 적은 제품을 선정하고 천공의 편차발생을 줄일 수 있는 부대장치가 확보되어야 한다.
(2) 천공 구경
① 토사층의 천공구경은 BX, 암반층은 AX로 설계하나 암반층의 조사공과 검사공은 BX로 계획하는 것을 원칙으로 한다. 그러나 주입재의 침투상태를 확인코자하는 경우는 NX 이상의 구경으로 설계한다.
② 천공장비의 성능, 스라임의 효과적인 배제, 주입직전의 공내세척의 용이성, 패커사용 여부, 공내 붕락가능성, 암석 상태, 천공경사각, 천공심도 등을 고려하여 정한다.
③ 특히 검사공에서 절리, 균열 등에 주입된 주입재의 상태를 확인하고자 할 때는 최소 NX로 천공한다. 그러나 천공수의 압력 분사와 코어바렐의 진동으로 인해 주입재가 제거되어 확인이 어려울 때가 많다. 개보수나 성토과정에서 그라우팅을 할 때는 점토층은 BX구경 이상으로 하여야 하며, 자갈이나 호박돌이 많은 경우에는 케이싱타입 및 주입관 설치를 위해 최소 NX구경으로 하여야 하며 때로는 150 ㎜ 구경 이상으로 천공을 해야 할 때도 많다.
(3) 천공방향
① 커튼 그라우팅의 천공방향과 천공각도는 절리계의 방향과 경사 그리고 실제 가능한 시공성에 의해 정한다.
② 주입공은 절리를 직각으로 절단하는 방향이 바람직하다. 그러나 절리계가 여러 방향성을 가질 때 각각의 절리를 이상적으로 절단할 수가 없으므로 각 절리의 중요도, 투수성, 시공성을 감안한 절충방향을 택해야 한다.
③ 현장에서 단순한 절리계 일 때는 숙련된 기술자는 적정한 경사 방향과 경사도를 결정할 수 있으나 복잡한 절리계 일 때는 스테레오네트(stereo net) 또는 하반구등면적투영법으로 작성하여 이를 정한다.
④ 컨솔리데이션․블랭킷 그라우팅에서는 특별한 사유가 없는 한 수직천공을 한다. 수직공을 천공할 때는 적절한 보조장치를 이용하여 수직도를 유지해야 한다.
⑤ 절리의 경사가 30~60°범위일 때는 수직천공으로 쉽게 절단되어서 주입재 확산 효과가 좋으며, 수평절리나 수직절리보다 들림현상도 거의 없다.
⑥ 수직절리가 발달된 곳에서는 경사천공으로 설계해야 한다.
4.1.7 투수시험
4.1.7.1 일반사항
① 토사층에서는 변수위시험법이나 패커투수시험법 적용을 원칙으로 하며, 암반층의 투수시험은 패커투수시험법이나 수압시험법으로 하며 하향식으로 싱글패커를 사용해야 한다. 시험구간(stage)은 지층이 변할 때마다 1회씩 함을 원칙으로 하고, 동일 지층에서 2~5m 범위(심도상) 마다 시험토록 한다.
(2) 펌프, 수량계, 압력계의 규격
① 펌프는 시험방법에 따라 다르나 기본조사․실시설계 조사공의 투수시험과 시험 그라우팅 때는 100~200 L/min 이상의 송수능력이 있어야 하고 여러 단의 기어가 장착되거나 엔진의 속도조절로 송수량이 조절되어야 한다.
② 수량계는 흡입․배출구경이 25~40 ㎜이고 200 L/min 이상을 측정할 수 있는 “디지털” 형태이어야 한다. 압력계는 눈금단위가 0.01 MPa인 것을 사용하고 오일을 충전한 안전장치(gauge saver)가 부착되어야 한다. 이때 수량계와 압력계는 나란히 배열되어야 하고 지면에서 1 m 정도 높게 설치한다.
(3) 시험압력과 시간