TIMWORK-inc/kds-kcs-standards huggingface dataset:
· 어류 비오톱에 송사리, 버들치, 붕어 등과 같은 담수어류를 방사하면 생태계의 먹이사슬 연계성의 차원에서 다양한 생물이 하나의 소공간에서 서로 상호공존하며 생활하게 됨으로 생물 다양성의 증가를 유발할 수 있다(양서류, 곤충, 어류).
(마) 조류 서식환경조성
㉮ 서식지 복원을 위한 목표종 선정
· 서식지를 복원할 때, 모든 종을 위해 서식지를 복원하는 것보다는 대상지역에 적절하며 적은 비용으로 최대의 효과를 기대할 수 있는 종을 목표로 복원하는 것이 바람직하다.
㉯ 서식지 기반조성
· 자갈모래 기반조성 : 자갈모래 언덕은 주로 물떼새류, 알락할미새의 번식장소로 이용된다.
· 저습지 : 저습지는 되도록 담수지에 접하도록 한다. 도요·물떼새류 등이 주로 채식·휴식장소로 이용하기 때문에 전체적으로 평평하게 하면서 20～30cm 凹凸이 있는 지형으로 만들고 미묘한 환경의 변화가 있게 한다. 오리류가 채식하는데 이용토록 하기 위하여 종자식물, 화본과(禾本科)나 마디풀과의 초본을 조성한다. 물가에는 이들 조류가 보행하기 수월하도록 완만한 경사로 한다. 때때로 침수되더라도 무관하다. 지반은 다른 환경과 같이 모래 진흙으로 한다.
㉰ 조류유치전략 (텃새의 정주화) : 계절에 관계없이 생태연못에 항상 야생조류가 모이게 하기 위해서는 야생조류들이 안심하고 찾아들 수 있도록 몇 개종의 텃새를 가금화하여 상주시키는 전략이 요구된다.
③ 수변환경 조성
가. 동물의 이동통로
(가) 동물의 이동통로는 크게 두 가지로 구분할 수 있다.
·수로와 육지를 쉽게 이동할 수 있는 시설
·생태계를 연결시키는 시설 (수로가 갈라놓은 생태환경을 이어주는 것)
㉮ 수로와 육지를 쉽게 이동할 수 있는 시설
·수로와 육지를 오고가는 동물은 주로 곤충류, 양서류, 파충류이며, 완경사의 흙수로에 식생호안으로 설계하는 것이 제일 좋다. 이러한 구조일 경우 별도의 이동통로는 필요 없게 된다. 완경사의 자연석 호안도 같은 결과를 얻을 수 있다.
·그러나 급경사의 수로에서는 식생호안으로는 수로가 유지될 수 없으므로 돌쌓기나 콘크리트 벽체로 호안을 해야 하므로 이때에는 이동통로를 별도로 만들어 주어야 한다.
·이동통로의 구조는 수로의 종방향 또는 횡방향의 완경사 측구, 15cm 미만의 단차로 된 계단형이 있으며, 구형 콘크리트 암거나 관을 완경사로 설치하는 경우 등 여러 종류가 있다.
㉯ 생태계를 연결시키는 시설
·용배수로가 갈라놓은 양쪽 지역을 이어주는 통로는 주로 포유류를 대상으로 하여 설계하는 것이 바람직하다.
·이때는 그 지역에서 서식하는 동물을 파악하고 그들의 습성에 대하여 고려할 필요가 있다. 동물에 따라서는 어둡고 좁은 공간으로 이동하는 습성을 갖는 동물(너구리, 족제비, 담비 등)이 있는가 하면 밝고 넓은 공간을 선호하는 동물(노루, 사슴, 멧돼지 등)이 있기 때문이다.
·설치 간격 또는 위치에 대하여는 동물들이 다니는 길목을 조사하여 설치하고 유도로 또는 유도시설 등의 배려도 필요하다.
·기타 자세한 사항은 「환경친화적 농어촌정비사업 설계지침 농촌도로편」참고.
④ 친수공간 계획
가. 팜폰드 또는 조정지
(가) 팜폰드의 기능이나 필요성에 대한 설명은 필요가 없지만 환경적 측면에서도 이들의 설치가 필요하고 바람직하다는 것을 인지할 필요는 있다. 특히 기왕에 설치 하는 팜폰드를 이용하여 비오톱을 형성하고 이를 발전시켜 생태공원 또는 자연학습장으로 활용하는 방안이 검토될 수 있다.
나. 마을과 가까운 용배수로 주변에 쌈지공원을 설치하여 마을사람들의 대화의 장을 마련하고 문화공간으로 활용한다.
다. 마을로의 진입로 인근에 도로와 용배수로가 교차하는 지점에는 휴게소 또는 대기소를 설치하고, 마을경관을 고려하여 지역에 맞는 식생을 식재하여 휴식공간으로 조성한다.
라. 용수로 둑을 이용한 산책로 또는 자전거도로를 설치하여 유지관리 도로로 활용할 수 있다.
마. 전체 들판을 바라볼 수 있는 곳 또는 아름다운 산과 하천을 바라볼 수 있는 곳에 주민들의 동의를 얻어 전망대(팔각정 등) 설치를 고려한다.
바. 「환경친화적 농어촌정비사업 설계지침 마을정비편」공원 녹지계획 참고.
사. 「환경친화적 농어촌정비사업 설계지침 농촌도로편」농촌가로공원 참고.
(9) 용배수로의 다각적 이용시설
① 용배수로의 다각적 활용방안을 검토하여 이용시설을 계획할 수 있다. 즉 주민생활과 관련된 이용시설, 산업과 관련된 이용시설, 농촌관광, 위락과 관련된 이용시설 및 기타 이용시설을 들을 수 있다.
가. 용배수로의 다각적 이용계획 수립
(가) 용배수로와 주변 토지이용 상황을 고려한 시설이용계획을 수립한다.
㉮ 주민생활과 관련된 이용시설로서 수로변의 농작업장 시설 등
㉯ 산업관련 이용시설로서 수로와 연결된 양어장, 양식장 등
㉰ 농촌관광, 레크리에이션 관련으로는 어린이 고기잡이 체험장, 물놀이장, 성인들을 위한 낚시터, 산책로, 수변 전망대 등
㉱ 기타 관련시설로서 어린이 학습을 위한 곤충 생육장, 자연학습장 등
나. 용배수로의 다각적 이용시설
(가) 용배수로의 이용방법은 다양하게 고려될 수 있다.
㉮ 용배수로 변에 양어장을 만들어 농가수입을 올리게 하고 유료낚시터로 이용하게 하는 방법도 생각할 수 있다 (단, 수질오염에 대한 대책 및 저감방안을 강구하고, 이를 관리하는 주체를 주변 지역주민들을 중심으로 구성하여 관리책임을 위임한다. 만약, 관리주체가 불분명할 경우에는 시설을 설치하지 않을 수도 있다).
㉯ 용배수로에 우회수로(By pass)를 만들고 그곳에서 고기잡이 체험장, 물놀이터 등으로 활용할 수 있다.
(10) 친환경 호안공법
① 친환경 시공재료
가. 콘크리트 화분블록계
(가) 콘크리트 화분블록은 다양한 식생도입이 가능하나 콘크리트 화분의 표면이 노출되고 식생조절이 불가능하며 생태통로의 연결이 불가능 하여 단절되거나 연결에 한계가 있다.
(나) 화분형 어소블록은 물고기 및 수서곤충의 서식공간 확보는 가능하나 식생도입이 불가능하고 생태통로가 단절된다 (「환경친화적 농어촌정비사업 설계지침」친환경 시공재료 참조).
나. 식생계 호안블록
(가) 식재형 호안블록은 부분적인 식생도입이 가능하나 콘크리트 표면이 노출되고 부자유스러운 경관이 나타나고 개방된 공간을 통한 토사유출이 발생할 위험성이 존재한다.
다. 자연석계
(가) 호박돌 보강토형은 자연석으로 표면을 연출하며 사면의 안정성은 확보할 수 있으나 식생도입이 불가능하다.
(나) 돌상자는 다공성의 확보로 수서생물의 서식공간을 확보할 수 있고 유속이 큰 곳에 안정성 확보가 가능하나 돌상자의 두께가 두꺼울수록 식생도입이 어렵고 철망의 노출로 쓰레기가 부착될 우려가 있다.
(다) 나무 돌상자는 수서생물의 서식공간과 친수 접근로의 확보가 가능하나 식물의 정착이 불가능하다.
(라) 콘크리트 돌상자는 흙의 충전을 통한 식생도입이 가능하나 수충부의 식생도입이 어렵고 유속이 큰 곳은 유실 가능성이 크다.
라. 다공성 식생블록
(가) 다공성 식재블록은 전체적인 사면에 식생의 도입이 가능하고 식생의 정착과 배수기능 확보로 사면의 안정성 확보가 가능하나 도입식생에 한계가 있으며 식생이 정착되지 않았을 때 건조에 대한 피해가 발생할 수 있다.
(나) 이형 다공성 식재블록은 복토층을 보호하고 개구부를 통해서만 식생의 도입이 가능하고 배면 토양 유실의 방지 기능이 있으나 수충부의 식생 도입의 한계와 공극의 크기가 작아 도입 식생에 한계가 있다.
(다) 다공성 콘크리트 구는 물고기와 수서생물의 서식공간을 확보할 수 있고 구면체 사이에서의 식생 도입이 가능하며 구면체의 일체화를 통한 안정성을 확보할 수 있다.
(라) 다공성 식재블록은 전체적인 사면에 식생의 도입이 가능하고 공극의 크기를 키워 도입식생의 폭을 넓힐 수 있으나 공극 사이의 충전율을 높여 건조피해가 감소하고 식생의 정착과 배수기능 확보로 사면의 안정성을 확보할 수 있다.
(마) 다공성 옹벽블록은 뿌리가 큰 목본류의 도입이 가능하고 전체의 일체화를 통한 안정성 확보 및 배수성의 확보가 가능하다.
(바) 다공성 어소블록은 물고기와 수서생물의 서식공간을 확보하고 전체의 일체화를 통한 안정성 확보 및 배수성의 확보로 사면의 안정성 확보가 된다.
마. 어소 및 어도블록
(가) 어소블록은 어소공간만의 존재로는 물고기가 이용하기 어렵기 때문에 사용된다.
(나) 어도블록은 층계식 이동통로로 되어있다.
② 친환경 호안공법
가. 친환경 호안공법에는 식생계 호안공법, 목재계 호안공법, 망태(바구니)계 공법, 자연석계 공법, 블록계 호안공법 등이 있다.
4.1.4.4 식생계 호안공법
① 유수에 대한 저항력이 크지 않기 때문에 비탈경사가 완만하고 유속이 느린 구간에서 일반적으로 많이 사용되고 있으며 다른 호안공법들과 병행하는 경우가 많다.
② 비탈면은 식생의 보호를 위하여 토목섬유나 블록매트 등으로 보강하는 공법이 일반적으로 많이 사용된다.
③ 비탈기초의 보호를 위해 사석과 나무말뚝 등의 보강재료가 사용된다.
(2) 천연섬유망과 식생을 이용한 공법
가. 평수위 윗부분의 완경사 비탈면에 천연섬유망(황마망 등)을 핀으로 고정하고 식생을 식재한다. 평수위 아랫부분에는 원통형 천연섬유롤과 나무말뚝을 설치하고 그 앞면에 강자갈이나 사석을 쌓는 방법으로 시공한다.
가. 경사가 작은 절개지로 식생이 활착되면 세굴에 저항할 수 있는 곳에 적용한다.
가. 공사 직후 수로하천(하천)변이 세굴되는 것을 방지하여 자연식생이 잘 활착되며 물가의 서식환경을 조성한다.
(3) 사석쌓기와 갯버들을 이용한 공법
가. 사석을 쌓으면서 틈에 식생을 꺽꽂이 하여 식생들이 활착하도록 하는 공법으로서 돌 뒤로 뻗은 나무뿌리로 배후의 토사를 안정시키고 줄기의 성장에 의하여 돌끼리 결합력을 증가시킨다.
가. 홍수류의 강도가 비교적 큰 곳에 적용한다.
가. 버드나무의 줄기에 의하여 홍수류가 호안부근에서 완화되며 물고기를 비롯한 수생식물에 피난처를 제공하는 특징이 있다.
4.1.4.5 목재계 호안공법
① 목재만을 사용하는 공법은 거의 없고 사석, 자연석등 돌을 보강하는 경우가 일반적이다.
② 완만한 비탈경사와 유속이 크지 않은 곳에 일반적으로 많이 사용되며 직선이 적은 하천에 적용하도록 해야 한다.
③ 다양한 비탈경사에 적용할 수 있는 공법들이 많이 개발되어 있으며, 간벌목 등을 이용하면 경제성을 높일 수 있다.
④ 경관성이 있고 생물의 서식처 제공 등 생태학적으로도 양호한 특성을 가지고 있으므로 일반 하천에 많이 적용한다.
⑤ 식생계 호안 기초부의 세굴 방지 공법으로 널리 이용된다.
(2) 나무방틀과 식생조합 호안
가. 통나무로 틀을 만들고 그 안에 많은 사석을 넣어 조성하는 호안이다.
나. 돌 틈사이에 토사가 채워지면 식생이 활착되고 식생이 성장할수록 더욱 튼튼해진다.
가. 완만한 비탈경사와 유속이 크지 않은 곳에 적용한다.
나. 직선이 적은 하천에 적용한다.
다. 침식이 많이 일어나는 곳에 적용한다.
가. 돌틈에서 미생물과 물고기들이 서식한다.
나. 홍수시 토사가 퇴적되면 식물의 성장기반이 마련된다.
다. 돌망태에 비해 좀 더 자연스러운 경관을 연출한다.
(3) 나무 말뚝 울타리 호안
가. 나무말뚝으로 울타리를 설치하고 깬 잡석으로 채우고, 하상보호를 위해 하상바닥에도 나무방틀 밑다짐공 시공을 한다.
③ 조성사례
4.1.4.6 망태(바구니)계 공법
(1) 철선으로 짜여진 망태(바구니)에 돌을 채우거나 돌무더기를 철망으로 고정하는 방법으로 호안을 하는 공법이다.
(2) 수세가 급하고 석재를 구하기 힘든 곳, 응급 복구 또는 미관이 필요 없는 곳에 적합한 공법으로 소하천등에 많이 이용된다.
(3) 내구성과 굴요성이 크기 때문에 유속이 빠른 하천지역과 수공구조물의 상·하류 지역 등 흐름의 영향을 많이 받는 곳에서 제방과 하상의 보호공으로 적합하다.
(4) 유속이 빠른 수충부에도 적용할 수 있으며 경제적으로도 유리하기 때문에 많이 사용된다.
(5) 철선 부식 및 비닐 등 호안의 미관을 해치는 물질이 많이 걸리기 때문에 도시하천 구간에서는 사용하지 않는 것이 좋다.
4.1.4.7 자연석계 공법
(1) 찰쌓기, 메쌓기 또는 찰붙임, 메붙임 등 비탈면에 돌을 설치하는 방법에 따라 여러 가지 형태가 있으며 크고 작은 자연석을 서로 조화시킴으로서 노출면은 미적으로 아름다운 조경효과를 낼 수 있다.
(2) 내침식성 등 내구성이 크기 때문에 유속이 큰 곳에도 적용 가능하여 소하천 호안공사에 많이 사용되는 공법이다.
(3) 큰 유속 및 소류력에 저항력이 크고 재료의 취득이 용이하기 때문에 하천경사가 급하고 유속변화가 큰 소하천 호안공사에 널리 사용되어 오던 공법이다.
(4) 하상경사가 급하고, 유속의 변화가 큰 소하천 등에서는 가장 많이 사용되고 있는 공법이다.
(5) 호안용 재료로 사용되는 돌은 자연석, 깬돌, 폐석, 가공석 등 다양하며, 제방비탈 돌깔기, 돌쌓기(찰쌓기, 메쌓기), 돌붙임 등 시공방법도 다양하고 적용범위도 넓다.
(6) 일반적으로 돌깔기는 비탈경사가 완만한 곳, 돌쌓기는 비탈경사가 급한 곳에서 적용되는 방법이다.
(7) 어류의 산란 및 서식장소등 양호한 생태환경을 조성하기 위해서는 가급적 모르타르의 사용을 지양하는 것이 바람직하다.
(8) 표층이 양력, 항력, 유수의 충격 및 침식작용에 견딜 수 있는 충분한 강도를 가지고 있다고 하더라도, 기초토양의 포화에 의한 강도의 약화, 표층과 기초토양의 경계면에서 발생하는 한계류 흐름 등의 원인에 의해 기초토양이 유실되고, 표층의 공극을 통해 씻겨 나가게 된다.
(9) 석재계 호안에서 특히 유의하여야 할 사항은 이러한 흡출에 의한 호안하층(제방비탈면)의 토양유실을 방지하는 것이다. 과도한 흡출은 호안을 파괴하게 되고 급기야는 제방의 파괴를 초래하게 되므로, 이러한 흡출에 대한 방지대책이 필요하다. 하천공학에서 주로 사용되는 흡출방지 대책은 토목섬유(지오텍스타일)와 자갈필터이다. 토목섬유나 자갈필터의 수리학적 특성은 유사하기 때문에 재료와 공간의 유용성, 시공의 편리성, 위치 등과 같은 점을 고려하여 선택한다.
4.1.4.8 블록계 호안
(1) 공법에 사용되는 블록은 치수 목적으로 많이 사용되어온 일반 호안블록과 식생, 어류 등 수변·수생 생물의 서식지를 고려한 환경블록 등이 있다.
(2) 환경블록과 식생블록은 식재공간을 두어 식재도 가능하며 큰 유속에도 견딜 수 있으므로 수충부나 수공구조물 상·하류의 제방보호가 필요한 구간에 적용할 수 있어 치수적으로나 경관적으로 양호한 호안형태이다.
(3) 블록자체의 모양을 자연석과 같은 형태로 제작하여 자연석과 같은 경관을 창출하기도 하며 블록사이의 공극에 채워진 객토는 지반과 연결되어 식물, 곤충, 미생물 등 생육가능한 수변생물의 서식공간을 제공한다.
4.1.4.9 자연형 호안공법에 대한 허용유속
(1) 호안공법별 대표유속 기준은 「환경친화적 농어촌정비사업 설계지침」의 부록 11. 참고
4.2 터널
(1) 이 기준은 농업생산기반정비사업의 용·배수의 송수를 주목적으로 하는 수로터널에 적용한다. 이 기준은 내공단면의 직경이 6.0m 미만인 수로터널에 적용되며 그 밖의 특별한 것은 별도의 검토가 필요하다.
(2) 일반적인 굴착공법 및 지보공공법 이외의 특수한 공법에 의할 경우에는 부분적으로 이 기준을 준용할 수 있으나 별도의 검토가 필요하다.
(3) 수로터널설계기준은 “KDS 27 00 00” 터널설계기준, “KDS 51 90 05” 하천터널 설계기준을 참고한다.
4.2.1.1 터널의 정의 및 분류
(1) 터널은 통수나 교통로 등의 목적으로 산, 지하 등에 굴착한 상당한 크기의 내공단 면을 갖는 갱도로서 추도라고도 한다. 수로터널은 크게 수리특성, 지질 등에 따라 분류할 수 있으며 지지공법이나 굴착공법에 의해 분류할 수도 있다.
(2) 터널을 수리특성에 따른 분류하면 계획유량이 자유 수면으로 흐르며 내수압이 작 용하지 않는 무압터널과 계획유량이 만류가 되어 흐르며 내수압이 작용하는 압력 터널이 있다.
(3) 지질에 따른 분류하면 압터널과 토사터널이 있다.
(4) 지보공 공법이나 굴착공법에 따른 분류하면 지보공 공법에 따라 산악터널의 경우 널판공법, 뿜어붙임콘크리트·록 볼트공법 등으로 분류할 수 있으며 굴착공법에 따 라 발파굴착공법, 기계굴착공법, 인력굴착공법 등으로 분류할 수 있다.
4.2.1.2 조사설계의 순서
(1) 조사설계에 있어서 설계의 단계에 따라 필요한 자료의 내용, 범위 및 정도가 다르 므로 설계의 각 단계에 따른 조사항목을 설정하여 적절한 순서와 방법에 따라 조 사 및 설계를 실시한다.
4.2.2 조사
(1) 터널의 계획, 설계, 시공 및 관리에 관한 자료를 얻기 위하여 정확한 조사계획을 수립한다.
(2) 터널의 계획, 설계 및 시공은 지형, 지질환경의 영향을 받으므로 터널의 노선 선정, 구조 설계, 시공법, 보상물건, 가설비 및 유지관리 등에 관한 제반 조사를 실시하여 충분한 기초자료를 수집한다. 지질구조가 복잡한 경우 계획 및 설계의 변경으로 공사비의 증대, 공사기간의 지연 등이 발생할 우려가 크므로 예측하지 못한 재해에 대비하여 충분한 지질조사가 필요하다.
(3) 공사 착수전의 조사만으로는 반드시 충분한 성과를 얻을 수 없으므로 시공 중에도 조사를 계속하여 공사의 안전성과 경제성의 확보에 노력한다. 환경보전을 위한 조사가 충분하지 못하면 공사시행에 중대한 영향을 미칠 수가 있으므로 지질조사와 함께 환경조사도 시행한다.
(4) 터널의 조사는 진척상황에 따라 조사사항, 조사범위, 조사방침, 조사내용 및 조사정도 등이 달라지게 된다. 조사 착수 전에 이들에 대한 충분한 조사계획을 수립한다.
(5) 터널의 조사에는 ①계획상 필요한 조사, ②설계상 필요한 조사, ③시공상 필요한 조사, ④유지· 관리상 필요한 조사, ⑤기타 조사 등이 있다. 조사방법으로는 ①자료수집 및 청문조사, ②답사, ③현지조사, 측량·현지시험·현지관측, ④실내시험, ⑤시험시공 및 시공 후의 관측, ⑥보충조사 등이 있다.
4.2.3 기본설계
4.2.3.1 노선 선정
(1) 터널의 노선은 지형ㆍ지질적, 기술적, 경제적, 사회적 조건 및 환경에 미치는 영향 등을 고려하여 가장 적합하게 위치를 선정해야 한다. 터널은 안전하고 경제적으로 시공되어야 하며 기존시설이나 인근 주민의 생활에 미치는 영향을 최소화해야 한 다. 이를 위해서 노선선정에 있어 다음 사항에 유의하여야 한다.
① 시공 및 구조상 안전을 위하여 지형 및 지질조건이 양호한 노선을 선정 해야 한다.
② 터널은 개수로에 비하여 공사비가 고가이기 때문에 지형, 지질조건을 고려하여 될 수 있는 한 최단거리가 되도록 노선을 선정한다.
③ 노선의 선정은 가능하면 2～3개의 노선을 비교 선정하여 공사비를 적산하고 종합적 으로 검토한 후 가장 적합한 노선을 선정해야 한다.
④ 필요 최소 흙덮이 두께를 고려하여 노선을 선정한다.
⑤ 철도, 기타 중요한 기존시설에 접근시켜 터널을 설치할 경우에는 굴착단면 직경의 5~10배 정도 떨어지게 하는 것이 바람직하다.
4.2.3.2 터널선형
(1) 터널의 선형은 계획노선을 기초로 지형·지질의 조건, 작업 갱, 기존시설 등과의 위치 관계 및 시공법 등을 종합적으로 검토하여 결정하며 지형·지질조건이 허락하는 한 직선 또는 곡률반경이 크게 되도록 설계한다.
4.2.3.3 터널의 형식
(1) 터널의 형식은 지질조건, 지보공 및 라이닝의 종류에 따라 결정한다.
4.2.3.4 터널의 기울기와 단면형
(1) 터널의 기울기와 단면형은 수리·구조 및 시공상의 문제점을 고려하여 적절히 설계한다.
4.2.3.5 갱구의 위치 및 완화공 형식 선정
(1) 터널의 갱구는 개수로 등 다른 공종과의 접속부가 되는 경우와 작업을 위한 갱구(수평갱, 사갱, 수직갱 등)로 구분한다. 갱구는 안정된 원지반이면서 기능상 장해를 받지 않는 위치에 선정하며 다음 사항에 유의한다.
① 터널의 갱구는 토압이 가장 불안정한 장소이므로 퇴적부 같은 곳은 피한다.
② 갱구 부근은 토피가 얇고, 표층 가까운 곳의 강도가 약한 풍화암을 굴착하는 경우가 많아 큰 토압이 작용하거나 갱구 부근의 사면이 불안정하여 붕괴하는 수가 많으므로 지층이 갱구로 향하여 경사진 원지반의 경우에는 특히 주의가 필요하다.
③ 저지대나 계곡부는 용출수가 많고 강우의 영향도 받기 쉽다. 이러한 곳은 호우시 물이 집중되어 토사에 의해 갱구가 막히는 경우도 있다. 또한, 적설지대는 눈사태의 우려가 있는 곳은 피해야 한다.
④ 갱구 부근의 소음이나 진동이 주변환경에 악영향을 미치지 않도록 배려한다.
(2) 터널을 개수로, 암거, 잠관 또는 수로교 등과 같이 단면형이 다른 구조물과 접속시키는 경우에 원활한 물의 흐름을 위하여 원칙적으로 완화공을 설치한다. 일반적으로 수로터널에서 단면형이 다른 구조물과 접속시키는 경우 손실수두를 가능한 한 적게 하여 물의 흐름을 안전하고 원활히 하기 위하여 구조상 접속부를 설치한다. 단 수두에 여유가 있거나 소규모 공사의 경우에는 이에 구애되지 않는다.
4.2.3.6 최소 시공단면
(1) 터널의 시공단면은 안전성과 경제성을 고려하여 시공상 필요한 최소단면을 확보 한다.
(2) 터널단면의 크기는 통수량을 기준으로 결정하는 것을 원칙으로 하지만 통수량이 적어서 터널단면이 현저히 작아질 경우에는 작업환경이 열악하게 되어 작업능률 의 저하와 안전대책상의 문제가 야기되므로 시공법, 터널규모 등을 고려하여 시 공의 안정성과 경제성이 확보되도록 시공상의 최소단면을 결정한다.
(3) 널판공법을 사용하는 경우 최소 시공단면은 시공조건, 사용기계 및 근로자의 안 전규칙을 준수해야 하나 굴착(천공, 버력처리) 및 라이닝(콘크리트 운반 및 치 기)을 기계시공으로 할 경우 최소한 동바리 내폭이 2.0m, 킥업(kick up) 시점부 까지의 동바리 높이가 1.8m정도의 단면이 필요하다. 시공조건이 이와 다른 경우에는 공사규모, 시공법, 안전성 및 경제성 등을 고려하여 적절하게 종합적으로 검토하여 결정한다.
(4) 뿜어붙임 콘크리트·록 볼트공법을 채택하는 경우 작업효율과 안전성이나 작업환 경 측면에서 유압착암기에 의한 천공, 로봇에 의한 뿜어붙임 등 기계화시공이 표준화 되고 있다. 이런 경우 최소 시공단면은 기계의 치수와 작업공간을 고려할 때 굴착완성 직경으로 대략 2.7m이다. 굴착 완성 직경이 3.0m 이하의 경우에는 뿜어붙임의 각도와 거리 등으로 인해 뿜어붙임 콘크리트의 반발량(rebound)이 많아지므로 주의가 필요하다.
4.2.3.7 최소 토피두께
(1) 터널의 토피는 구조상의 안전성, 시공상의 안전성과 경제성 및 유지관리 등에 필 요한 두께를 확보한다. 라이닝의 유무와 재질, 지보공의 종류, 원지반의 지질, 내 수압의 크기 등을 고려하여 필요한 최소 토피두께를 확보한다.
(2) 터널 굴착으로 인하여 지반내부의 응력상태가 변화하여 터널 주변에는 수직토압 을 측면에서 바닥에 전달하려는 그라운드 아치(ground arch)가 형성된다고 판단된다. 이러한 경우 토피가 작으면 터널은 과대한 하중을 받아서 안정이 저해되고 지반의 균형이 깨어져 지표까지 붕괴된다. 이 때문에 원지반 내부응력의 균형을 도모하기 위한 최소한의 토피가 필요하게 된다.
(3) 무압터널의 경우, 최소 토피두께에 대해서는 각종 실험 및 탄성이론에 의한 해석 등에 의하면 일반적으로 터널 굴착단면 직경(De)의 5배 정도로 되어 있으나 이는 원지반의 지질, 라이닝의 유무와 재질, 동바리의 유무에 따라 다르며 다음 <표 4.2-1>의 표준값을 적용하는 것이 좋다.
<표 4.2-1> 터널의 최소 토피두께( Dc )의 표준

구 분

암 터 널

토 사 터 널

비 고

모르터 또는 콘크리트

뿜어붙임 단면

Dc = 10De≥30ｍ

-

무근 콘크리트 라이닝 단면

Dc = 3De ≥6ｍ

Dc = 5De ≥10ｍ

동바리 없음

무근 콘크리트 라이닝 단면

Dc = 2De ≥4ｍ

Dc = 3De ≥6ｍ

동바리 있음

철근 콘크리트 라이닝 단면

Dc = 1.0De≥2ｍ

Dc = 1.5De≥3ｍ

동바리 있음

주) 1. De : 터널 굴착단면의 직경(ｍ)

2. 토피의 두께(Dc)는 터널 본체 상부에서 지표까지의 높이
4.2.4 수리설계
(1) 터널의 수리설계 시에는 계획된 설계유량을 대상으로 하여 설계수위를 확보함은 물론이고 터널의 목적과 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 설계유량 이외의 유량 에 대해서도 검토해야 한다. 검토대상으로는 최소 유량, 기타 터널시설에 지장을 줄 우려가 있는 유량 등이 있다.
(2) 통수량이 감소하는 경우 터널의 상·하류 수로시설에 미치는 영향을 확인할 때는 최소 유량을 사용한다.
(3) 터널의 시설에 상당한 피해가 예상되는 경우, 예를 들면 여유고 검토에서는 수로 에 낙하하는 강우로 인한 유량의 증가 등을 고려하여 수로의 능력을 확인할 뿐 아 니라 시설의 구조와 규모 등을 검토한다.
4.2.4.2 허용유속
(1) 터널내의 유속은 토사가 퇴적을 일으키지 않는 최소 허용유속과 수로내면이 유수 로 인하여 침식되지 않고, 수리적으로 불안전한 유황이 발생하지 않는 최대 허용 유속의 범위 이내로 한다. 터널단면의 결정에는 유속이 가장 중요한 요소가 되며, 최소 허용유속과 최대 허용유속을 고려하여 터널의 기능, 구조 등에 적합한 유속 으로 한다.
(2) 최소 허용유속은 토사가 퇴적을 일으키지 않는 유속으로 한다. 일반적으로 실트 나 실트보다도 큰 입경의 부유토사가 적을 경우 0.45～0.9m/s의 유속이면 부유토 사의 퇴적을 방지할 수 있으므로 유속이 이 값보다 내려가지 않도록 하는 것이 중 요하다.
(3) 터널에 토사가 퇴적되면 통수단면이 작아지고 퇴적된 토사의 배제도 어렵기 때문 에 최소 허용유속은 접속되는 개수로의 유속보다 크게 하되 일반적으로 개수로 유속의 1.3배 이상의 값이 바람직하다.
(4) 최대 허용유속은 수로를 형성하는 재료에 따라 현저히 다르고 불명확하므로 경험 이나 사례를 통하여 판단할 수밖에 없다. 내면의 재질에 따라 대략 아래 <표 4.2-2>와 같은 값을 상한 값으로 하고 있다. 터널 부속시설인 방수로, 여수로 등 일시적으로 물이 흐르는 구조물의 최대 허용유속은 이 값의 1.5배 이내로 한다.
<표 4.2-2> 최대 허용유속

종 류

유 속 (m/s)

경 암

중 경 암

콘크리트

뿜어붙임 콘크리트

3.00

2.50

3.00

2.00
4.2.4.3 유속 결정시의 유의사항
(1) 수로의 유속 결정시에는 수리특성을 고려한다. 특히 한계상태에 가까운 흐름에서 는 본질적으로 수면이 불안정하기 쉬우며 일단 파가 발생하면 해소가 어려워서 수로의 기능이 저하될 수 있다.
(2) 흐름의 안정성은 유량, 유속, 단면변화와 만곡의 정도 등에 따라 다르지만 유속에 의해 지배되고 있으며 유량이 같을 때는 한계유속의 2/3(프루드 수: 0.54)정도 이 하의 유속이면 일단 안정된 수면을 기대할 수 있다.
4.2.4.4 평균유속 계산
(1) 터널의 평균유속을 계산할 경우 개수로에서는 매닝(Manning)공식을, 관수로에서는 하젠·월리엄즈(Hazen-Williams)공식을 사용하는 것을 원칙으로 한다.
4.2.4.5 부등류의 계산
(1) 수로단면의 변화 또는 보에 의한 배수영향 등으로 흐름의 단면이 일정하지 않는 구간의 유황은 부등류계산에 의하여 해석한다.
4.2.4.6 여유고
터널의 통수단면은 수리상의 안전성을 확보하기 위하여 설계유량에 따라 설계수면 상에 여유고를 더하여 결정한다. 여유고는 설계유량에 대한 수면에서 터널 정부까 지의 높이를 뜻하며 표준적인 여유고 산정법은 다음과 같다.
(1) 일반적인 경우
① 터널의 여유고는 원칙적으로 다음의 식에 의한 계산 결과 중 큰 값을 취한다.
가. 설계유량에 대하여
= 0.80～0.83 (4.2-1)
여기서, : 설계 유량에 대한 수심 (m)
: 터널의 높이(m)
단, ≧ 0.30m
② 홍수를 유입시키는 경우
= 0.90～0.93 (4.2-2)
여기서, : 홍수를 가미한 유량에 대한 수심(m)
: 터널의 높이 (m)
(2) 기타의 경우
① 최소시공단면의 터널과 부등류의 터널 등 특별한 경우의 여유고는 위 식의 값보 다도 큰 값을 취할 수 있다.
② 도수터널과 같이 도중에서 홍수유입이 없는 경우로서 아래 와 같은 조건에서는 d/D=0.90 정도를 취할 수 있다.
가. 유량에 변동이 없고
나. 급한 만곡 등이 없으며 난류가 발생하지 않고
다. 조도계수의 추정이 정확하여 악화의 우려가 없는 경우
③ 일반적으로 원형 또는 표준마제형의 단면에서 최대유속은 d/D=0.80부근에서, 최 대유량은 d/D=0.90～0.93부근에서 발생하기 때문이다. 여기서 d는 설계수위, D는 터널의 높이이다.
④ 터널의 여유고는 규모, 홍수 유입량, 노선의 곡선반경, 최소시공단면 등의 모든 것 을 고려한 후에 조정한다. 배수터널의 경우에는 용수터널에 준하지만 터널 상류 개수로의 여유고를 포함하여 통수능력 이하가 되지 않도록 하며 계획유량 이상의 유량에 대하여는 터널 통수능력이 미치는 피해 등을 감안하여 결정한다.
4.2.5 무압터널
(1) 무압터널은 외압에 대하여 안전한 구조이어야 하고 구조는 지질조사 등으로 추정한 지압, 외수압 등을 고려하여 내구성이 뛰어나고 안전하도록 한다.
(2) 터널에 작용하는 하중의 추정은 지질조건 외에도 터널의 단면, 시공법 등에 따라서 도 현저히 달라지므로 하중을 추정할 때는 지질과 터널공학의 양면에 걸쳐 광범위 한 지식과 경험을 가진 기술자가 필요하다.
(3) 무압터널설계기준은 “KDS 27 00 00” 터널설계기준, “KDS 51 90 05” 하천터널 설계기준을 참고한다.
4.2.6 압력터널
(1) 압력터널은 내수압과 외압 등에 안전하고 수밀성 및 내구성에 뛰어난 구조이어야 한다.
(2) 압력터널의 굴착에 대해서는 무압터널과 같으므로 지질조건과 지보공의 종류 등은 무압터널의 경우와 동일하게 취급한다.
4.3 암거
(1) 암거를 계획할 때는 지형, 공사비, 시공성, 유지관리 등을 종합 검토하여 터널과 비 교 판단해야 한다. 일반적으로 흙깎기 높이가 1∼10m 범위 내이면 공사비면에서는 암거로 계획하는 경우가 많으나 토질분포상태, 작업조건 등을 고려하여 결정하여야 한다.
4.3.1 적용범위
(1) 이 기준은 농업용수 및 농지배수를 위하여 수로, 제방, 도로 및 철도 등을 횡단하 는 경우 설치하는 암거에 적용한다.
(2) 자세한 설계기준은 농지배수 (KDS 67 45 00)을 참고한다. 그리고 기초지반에 관한 내용은 “KDS 11 00 00”지반설계기준을 참고한다.
4.3.2 암거의 분류
(1) 사용목적에 따른 분류
① 용수암거
가. 용수의 송수를 위해 계획되는 모든 암거를 총칭하며 용수로 계획 시 자유수면의 기울기를 가지고 물을 통과하도록 설치한다.
② 배수암거
가. 용수암거와 같이 자유수면의 기울기를 가지고 배수시키는 구조물로서 배수를 위 하여 계획되는 모든 암거를 총칭한다.
③ 용·배수겸용암거
가. 지형 및 기타의 관계로부터 용·배수 겸용의 목적으로 설치하는 형식이다.
(2) 단면형에 의한 분류
① 원형암거
가. 특별한 경우를 제외하고는 공장에서 제작된 관을 사용하며 관종은 철근콘크리트관, 원심력철근콘크리트관, 무근콘크리트관, 롤전압철근콘크리트관, 프리스트레스트콘크리트관 등의 강성관과, 변형성이 좋은 파형관(이하 파형암거라 한다) 등, 많은 기성제품이 사용되고 있으며 공사기간이 짧을 때 채택하며 시공이 편리한 경우가 많다.
② 박스형 암거
가. 단면형상이 정방형이나 직사각형으로 1련(連)으로부터 2련(連) 또는 수련(數連)의 경우도 있으며 일반적으로 현장 콘크리트 타설로 제작하므로 규모의 제한을 받지 않는 특성이 있다. 최근 박스형암거를 공장 콘크리트제품으로 조립화되는 추세에 있으며 이 경우 수밀성에 대한 충분한 대책이 필요하다.
③ 마제형 암거
가. 이 형식은 일반적으로 대형단면이나 지형적 특수성 또는 터널과 연결되는 부분에서 사용되며 상부는 반원형의 아치로 하며 측벽은 직선 또는 곡선으로 한다. 마제형 암거는 직사각형 암거보다 흙덮이 두께가 클 때에 경제적이며 일반적으로 흙덮이 두께 3.0m 이상일 때가 많으며 길이가 길어 철제형틀을 사용하면 경제적으로 될 때가 있다. 따라서 터널 전후에 연결되는 장경간의 암거 등에서 많이 사용된다.
4.3.3 평면형상
(1) 암거의 계획은 도로 또는 수로의 상황에 적합하고, 본선과 평면교차각은 되도록 직각이 되게 계획한다. 사각을 이루는 경우 한쪽면만 토압의 영향을 받아 부재에 생기는 응력이 직각의 경우보다 커지며 이 영향은 연약지반에 설치하는 암거의 경우 현저하다.
4.3.4 암거단면 형식의 결정
(1) 암거의 단면형식은 역학적 특성, 관종, 시공방법 등을 고려하여 결정해야 하며 각각의 단면형식에 따라 장단점이 있으므로 어떤 형식을 채택할 것인가는 다음 사항을 고려하여 결정하여야 한다.
① 계획수량 및 통수능력을 고려하여 수리학상 유리한 형식일 것
② 구조적으로 안전하고 경제적인 형식일 것
③ 시공성이 좋고 공사비가 저렴할 것
④ 주변환경 등을 고려하여 현지상황에 적응되고 유지관리가 용이할 것
(2) 암거단면의 형상은 원형, 박스형, 마제형, 계란형, 포물선형 등 여러 형태가 있으나일반적인 형태는 원형, 박스형, 마제형이다.
4.3.5 수리설계
(1) 암거의 수리계산은 상·하류의 수위, 출입구의 접속수로형태 등에 따라 다르며 허용최대유속은 3～4m/s, 허용최소유속은 0.7m/s를 기준으로 한다. 일반적으로 사용되는 수리공식은 개수로 등과 같이 매닝(Manning) 공식을 사용한다.
① 암거의 수리계산
가. 암거의 수리형태
(가)암거의 수리 형태는 그림 4.3-1과 같이 6가지로 분류할 수 있다. 그림 4.3-1에서 ①과 ②는 수로의 흐름이고 기타는 개수로의 흐름이다. 또 ③은 오리피스 역할을 하고, ④는 관체 전부가 상류로 흐르고, ⑥은 사류로 흐르며 조절단면(control section)이 입구에서 일어난다. 일반적인 경우 용수암거의 흐름은 ⑤의 흐름을, 배수암거의 흐름은 ④, ⑤, ⑥의 흐름을 보인다.
(나) 이 가운데 ①, ②, ③의 흐름은 수리학적으로 불리할 뿐만 아니라 상류측에 담수하여 세굴, 침투, 제방월류 등 악영향이 발생할 수 있으므로 설계에서 피해야 한다.
나. 허용유속
(가) 일반적으로 콘크리트 암거의 허용최대유속은 3～4 m/s로 하며 그 이상일 경우는 출구에 배플드 아웃렛(baffled outlet)을 설치하여 유속을 조절한다. 또한 부유물의 침전 등으로 통수단면이 축소되는 것을 방지하기 위해 암거의 최소유속을 0.7m/s 이상으로 하며 통수시 잠관작용의 우려가 있는 곳에서는 0.8～1.0m/s 이상의 유속을 취한다.
다. 단면결정
(가) 암거의 단면은 유량 및 유속에 따라 정한다. 일반적인 경우 자유수면을 갖는 등류로 가정하여 개수로 체계의 수리계산과 같이 계획한다. 원형암거의 경우 수심은 관경의 0.8배로 함을 원칙으로 하며 최소단면은 1개소의 길이가 20m 미만인 경우 D=0.6m, 20m 이상인 경우는 D=0.8m 이상을 사용한다. 박스형 암거의 최소단면은 시공성 등을 감안하여 높이 및 나비를 1.0m로 한다.
(나) 단면의 여유고는 지형조건에 따라 충분한 검토가 필요하며 특히 단기간에 급격하게 유출량이 증가하는 배수암거나 상류부로부터 토사유입량이 많아 단면이 매몰될 우려가 있는 곳에서는 암거입구에 침사지를 설치하지 않는 한 단면상에 충분한 여유를 주어야 한다.
라. 손실수두계산
(가) 마찰손실수두
㉮ 관암거의 마찰손실수 두 계산을 위한 마찰손실계수 f는 다음과 같다.
여기서, : 마찰손실수두(m), : 조도계수
: 관경(m), : 마찰손실계수
<그림 4.3-1> 암거의 수리형태
(나) 유입손실수두
㉮유입손실수두 계산 및 유입손실계수는 그림 3.2.3에 따른다.
(다) 유출손실수두
㉮ 여기서, 유출구의 모양이 급변하는 접속이면 f o=1.0 이고 종구형(bell mouth)이면 f o=0.2 로 적용한다.
(라) 단(段)에 의한 손실수두
여기서, f s는 단(段)의 모양에 따른 손실수두계수로서
(1) 둥근 경우
(1) 조금 둥근 경우
(1) 아주 둥근 경우
<그림 4.3-2> 단의 모양
(2) 모가 진 경우는 표 4.3-1와 같다.
<표 4.3-1> 단(段)에 의한 손실계수 ()
마. 오리피스형의 수리계산
(가) 오리피스로 되는 용수암거 또는 배수암거는 암거입구의 수위가 암거정부보다 위에 있는 경우로서 일종의 오리피스가 되고 이때의 수리계산은 식 (4.3-4)에 의한다.
여기서, D: 원관의 직경
H: 상류수위 (접근유속이 있는 경우는 을 계산함)
C: 유량계수로 0.81～0.91의 범위
② 완화공의 수리계산
가. 완화공은 단면이 변화되는 구간에서 발생하는 수두손실 및 수류(水流)의 흐트러짐 현상을 완화시키기 위하여 설치하는 것으로 상하류 수로단면과 암거단면에서의 수면 중에 연결하는 직선과 중심선 사이의 각은 12°30′～25°00′가 되도록 완화공의 길이를 결정한다.
(가) 완화공의 종류
㉮ 완화공의 형태는 종구형, 유선형과 직선형으로 대별되며 종구형과 직선형의 절충식인 개량직선형도 사용된다. 양수장 지구와 같이 손실수두의 절약이 필요한 경우나 대형수로에서는 종구형을 채택한다.
(나) 완화공의 길이계산
㉮완화공의 길이는 완화공의 수면과 중심선이 이루는 각이 유입부에서는 27°30′, 유출부에서는 22°30′을 초과하지 않는 범위 내에서 식 (4.3-5)에 의해 결정하며
여기서, : 완화공 길이 (m), : 지면폭 또는 수면폭 (m),
: 수면폭 (m), : 접속각 (12.5·····25·)
<그림 4.3-3(a)> 완화공
완화공의 유입부 및 유출부 바닥의 최대기울기는 각각 1:4 및 1:6보다 완만하도록 계획한다.
<그림 4.3-3(b)> 완화공
(다) 단면변화에 의한 손실 및 수면저하량
㉮ 단면변화에 의한 손실 및 수면저하량 계산은 3.2.3 다.항을 참조한다.
③ 세굴방지공 (Scouring Protection)
가. 수로공작물 상하류에서 유수의 에너지는 완화공으로 제거되고도 상당히 남아서 접속수로를 세굴하기 쉬우므로 완화공에 접속시켜 장석 또는 콘크리트 블록 등의 세굴 방지공을 설치해야 하며 그 규격과 길이는 그 지점에서의 유속과 수심 및 공작물의 중요도 등에 의하여 결정된다. 세굴방지공은 다음 표 4.4.5와 같이 4개형으로 구분되며 배수횡단공작물을 제외하고는 유속이 1.5m/s가 넘는 곳에서는 수심에 관계없이 최소 3형의 방지공을 사용해야 한다.
<표 4.3-2> 장석보호공(Riprap protection)의 종류
나. 표 4.3-2는 최소규격을 표시하므로 공작물 설치지점의 조건과 운영관리조건 등이 불리할 경우에는 수정, 적용해야 한다.
(가) 수심이 3.0m가 넘을 경우에는 별도설계를 한다.
(나) 유속이 0.75m/s 이하인 수로에서는 유입부의 세굴방지공을 생략할 수 있다.
(다) 유량이 17m3/s를 초과하는 배수횡단공작물은 별도 설계한다.
(라) 관로기울기가 급하여 관로말단에서 유속이 4.5m/s를 초과하는 경우 에는 등급 큰 형을 채택하되 최소 3형을 사용한다.
(마) 세굴방지공의 길이는 유입부에서는 ℓ=d(수심: 1.0m)
유출부에서는 ℓ=2.5d>1.5m 및 문비나 빈지판(stop log) 등으로 난류가 일어나는 유출부에서는 ℓ=4d를 원칙으로 하며 길이는 상기 수치를 최소치로 하여 0.5m 단위로 정리한다.
4.4 잠관
(1) 잠관은 도로·철도 또는 하천이나 계곡과 같은 凹부 혹은 장애물을 횡단해야 할 경우, 낮은 곳에 만류 관수로를 설치하여 상·하류의 수두차로 필요수량을 흐르게 하는 구조물이다. 설계는 해당 지점의 지형·지질·하천상황·시공조건 등을 검토하고,관체 내에 발생하는 내수압을 고려하여 수리·구조적으로 안전하고 경제적이어야한다.
(2) 잠관 관체에는 자유수면의 높이와 관체의 위치와의 낙차에 상응하는 내수압이 작용하는데, 이 내수압에 견딜 수 있도록 구조적으로 안정성이 있어야 하고 또 누수가 생기지 않도록 하는 구조가 필요하다. 역 사이펀은 관이 만류되어 내압인 상태로 흐르도록 설계된 폐쇄 관수로 이므로 설계용량으로 흐를 경우 잉여 수두 없이잘 흘러야 한다. 역 사이펀은 경제적으로 만들어 물 흐름을 원활히 할 수 있는 방법의 하나이며 정상적인 경우 사이펀 말단에서 흙수로와 접속되는 부분에 완화공구조물을 설치하여 침식을 방지 한다.
4.4.2 수리계산
(1) 통수량·관의 길이·낙차·관 단면적 등의 관계를 통하여 통수로·관내유속 및 손실수두를 계산해야 한다.
4.4.2.1 최소단면과 유속
(1) 최소단면: 원형 D=0.8m, Box형 h=1.0m 이상
① 유속
가. 허용최대유속
㉮ 현장타설 콘크리트: 2.0m/s
㉯ 철근콘크리트관: 2.5m/s
㉰ 철관: 4.5m/s
나. 최소평균유속: 1.3m/s 이상
다. 표준유속: 1.5∼2.5m/s (개수로 유속의 1.5∼2.0배)
㉮ 배수로의 잠관에서는 콘크리트관에서 최대 4.0m/s, 최소 0.75m/s를 사용하며 보통 1.20∼1.30m/s가 되도록 한다.
4.4.2.2 수리계산
(1) 잠관은 일반적으로 통수량(Ｑ), 관의 길이(L), 허용낙차(H)를 정하고 관의 단면을구 하는 경우와, 낙차를 자유로이 취할 수 있는 곳에서는 Q·L·D(D: 관의 내경)를미리 정하고 필요한 낙차를 구하는 경우가 있다. 즉 수리계산은 관내유속·손실수두 등에 대한 것은 관수로의 수리설계를 참조하고, 잠관의 수리계산은 Q·L·H가 주어졌을 때 다음과 같이 계산한다.
① 유입구 개방완화공
가. 마찰손실수두 :
나. 단면축소 손실수두 :
여기서, : 유입구의 단면축소에 의한 손실계수로서 직선형의 경우 : 0.2, 유선형의 경우 : 0.1
② 유입구 폐쇄완화공
여기서, 2D: 폐쇄 완화공의 길이, D: 관의 내경
③ 관체
가. 마찰손실수두:
나. 굴곡손실수두:
④ 유출구 폐쇄완화공
⑤ 유출구 개방완화공
나. 단면확대손실수두:
여기서, K 2 : 유출구의 단면확대에 의한 손실계수로 직선형인 경우: 0.3, 유선형인 경우: 0.2
⑥ 스크린에 의한 손실수두 및 수면저하량
가. KDS 67 20 10의 설계규정을 참조한다.
⑦ 총 손실수두
가. 총손실수두는 계산값의 10%를 안전율로 고려하여 가산된 값으로 한다. 또한 앞에 설명한 손실 합계가 소요낙차가 된다.
4.4.2.3 단면변화에 의한 손실수두 및 수면저하량
(1) 여러 가지 경우와 형식에 따라 단면변화에 의한 손실수두 및 수면저하량을 고려할수 있다.
4.4.3 구조설계
(1) 역 사이펀은 완화부와 관체부로 구성되며, 에너지 손실 및 배수현상(背水現象)이완충될 수 있고, 수면의 불연속으로 배수(背水)가 생기지 않도록 실(sill)표고를 계획하여야 한다.
① 암거구조의 결정
가. 암거는 유량, 입지조건, 사회적조건 및 공사기간 등을 종합 검토하여 가장 경제적인 구조로 하여야 한다.
나. 일반적으로 대유량의 경우에는 현장타설 철근콘크리트 구조, 소유량의 경우에는 콘크리트 공장제품 등이 사용되고 있으나 어느 것이 경제적인가는 각종의 설계조건에 따라 다르므로, 시공성과 유지관리 등도 포함하여 충분히 비교 검토해야 한다.
가. 암거를 설계할 때 고려해야 할 하중의 종류는 토압, 노면하중, 궤도하중, 암거자중, 관내수하중 및 수압, 기초반력, 기타 하중 등이 있다. 그러나 이와 같은 하중이 동시에 작용하는 것은 아니며 지형 등의 제 조건과 구조 등을 고려하여 적절히 조합하는 것이 타당하다.
(가) 토압
㉮ 암거에 대한 토압은 여러 가지 이론적 연구가 있겠으나 일반적으로, 상부상판에는 그 폭만큼의 연직토압, 측벽에는 그 높이에 대한 수평토압, 하부상판에는 그 폭만큼의 지반반력이 작용한다. 토압은 시공 중에 되메움 직후의 자연침하시 순간토압이 발생되는 것을 감안하여 검토되어야 한다.
(나) 노면하중
㉮ 노면하중은 군집하중과 자동차하중을 고려한다. 이들의 노면하중에 의하여 매설암거에 연직하중과 수평하중이 작용하지만 일반적으로 강성관 및 180° 이상의 고정받침이나 소구경의 연성관인 경우는 수평토압을 무시하는 것이 보통이다.
· 군집하중
(1) 국도 및 지정 지방도의 횡단: 4.9 kN/m2
(2) 지방도 및 읍면도 등: 3.92 kN/m2
(3) 경작도: 2.94 kN/m2
· 자동차하중
일반적으로 도로설계기준에 따르되 국도 및 지정 지방도에 있어서는 주무관청의 도로구조에 관한 세칙에 의하며, 하중의 적용구분은 도로의 현황 혹은 계획의 폭, 시공시의 사용중기 등에 따라 정하고 하중계산시 사용되는 충격계수는 표 3.3.3과 같다.
(다) 궤도하중
· 3.3.2 의 아.항 참조
(라) 자중, 물의 무게
㉮ 원형암거
· 관의 횡단방향의 설계에 있어서 매설관의 자중 및 관내 물의 무게는 연직토압이나 노면하중에 비하여 경미하므로 보통의 경우는 무시하여도 된다.
· 그러나 연직토압이나 노면하중이 작을 때는 자중 및 물의 무게를 고려할 필요가 있으며 관의 종단방향의 검토에 있어서는 당연히 자중 및 관내 물무게를 고려하여야 한다.
㉯ 박스형 암거
· 1련의 암거에 대하여는 양측벽의 자중, 상부상판의 자중 및 내부의 물무게가 저판에 전달되어반력으로 작용되며 2련 또는 수련(數連)의 것은 측벽과 중간벽 및 상부 상판, 내부 물무게의 합계량이 저판에 전달되는 것으로 본다.
· 대형의 박스형 암거일 경우 측면에 작용하는 내수압을 고려하여 수평토압과 상쇄된다고 볼 수도 있다.
(마) 기초반력
㉮ 기초에 생기는 반력은 기초의 지지상태에 따라 변화하지만 일반적으로 기초면에 균등분포하는 것으로 생각한다. 그러나 관거의 경우는 어느 범위(관체의 지지각내)에만 등분포하는 것으로 보는 스팽글러(Spangler)설을 채택한다.
(바) 기타의 하중
㉮ 기타의 하중으로는 온도와 부력 등을 고려한다. 일반적으로 암거는 매설하는 것이 원칙이므로 특별한 경우를 제외하고는 온도변화에 의한 영향은 무시하는 것이 보통이나 지상에 노출되었거나 시공 중 온도의 변화가 크게 발생될 우려가 있는 경우 등 은 온도변화에 대한 영향을 고려한다.
㉯ 부력은 특히 하천 또는 하천부근 지대의 사력지반을 통과하는 암거에서 고려할 사항으로 암거 본체가 비었을 때 부상치 않도록 설계하여야 한다. 부력을 방지하는 수단으로는 흙쌓기의 증가, 자중의 증가, 암거의 양단에 푸팅(footing)을 부치는 방법이 있다.
㉰ 공사 중 시공장비의 도입이나 현지여건 또는 시공시의 부주의로 시공장비가 하중으로 작용되는 경우가 있는 점 등을 감안하여 결정해야 한다.
③ 횡단방향의 설계
가. 매설암거의 횡방향 단면설계는 원형과 박스형으로 구분하여 암거내외에 동시에 작용하는 하중에 대하여 안전하게 견딜 수 있게 설계하여야 한다. 부재에 발생하는 응력은 원형암거 및 박스형 암거 모두 부정정구조로 해석하여야 한다.
(가) 원형암거
㉮ 관거의 횡단방향의 계산을 할 때 가장 중요한 것은 기초의 지지조건으로 하중상태 및 기초지반의 양부에 따라 기초를 설치하지 않는 경우와 모래나 콘크리트 기초를 하는 경우로 구분하여 각각에 따라 집중하중 또는 등분포하중을 받는지 여부를 판단하여 기초의 두께, 관종의 선정 등을 하여야 한다. 관거의 횡단방향 설계에 대한 상세한 내용은 4.11 관수로에 준한다.
(나) 박스형 암거
㉮ 철근콘크리트 박스형 암거는 관거가 제품의 치수에 따라 그 규모가 제약되는데 반하여 어떠한 크기로도 만들 수 있는 특징이 있다. 길이가 긴 암거로서 종방향의 강도를 필요로 하는 경우, 관거에 있어서는 단면형상도 불리하고 공사비면에서도 불리한 수가 있다.
㉯ 현장타설 콘크리트 박스형 암거는 내부의 거푸집조립 및 제거 등 시공성을 감안하여 최소내측면의 높이를 1.0m 이상으로 제한한다. 박스형암거의 응력계산은 부정정의 산식에 의한다. 기초가 견고한 암반이거나 또는 상판의 두께가 정판(頂板)과 측벽에 비해 현저하게 두꺼운 경우에는 문형(門型) 라멘으로 계산한다. 각부의 소요두께는 경간의 크기에 비례하여 근사적으로 정하고 높이에 비해 폭이 넓은 경우에는 중간에 격벽을 설치하여 2련 이상으로 계획하는 것이 1련 박스형으로 계획하는 것보다 경제적일 수 있다.
(다) 석조 아치 또는 콘크리트 아치 암거
㉮ 부근에서 양질의 석재를 용이하게 염가로 구할 수 있을 때나 철근콘크리트 아치보다 다소 단면이 커져도 현장여건상 유리한 경우에 석조 아치를 채택하는데 석조 아치의 각 단면에 인장응력이 발생되지 않는 것으로 가정한다. 철근콘크리트 아치 암거는 일반적으로 터널과의 접합수로에서 수리현상의 원활을 기하기 위한 경우에 계획된다.
㉯ 일반적으로 아치형 암거가 안정하려면 다음 여러 조건을 만족시켜야한다.
· 분할된 각 단면에 있어서 압력선은 중앙 1/3에 들어갈 것 (석조 또는 콘크리트 블록 아치)
· 중앙 1/3을 벗어날 때라도 아치의 구축재료의 허용인장력을 넘지 않을 것
· 각 단면에 일어나는 압축응력이 구축재료의 허용압축응력 이내에 있을 것
· 석조 및 콘크리트 블록 아치의 경우에는 추력(thrust) 아치환(環)의 이음방향 분력이 환(ring) 상호의 마찰력을 넘지 않을 것 (돌 상호간 또는 돌과 콘크리트, 콘크리트 상호간의 마찰계수는 0.6으로 한다)
· 아치형 암거에 의한 지반반력이 그 지반의 내압력(耐壓力) 이내에 있을 것
④ 종단방향의 설계
가. 암반이나 굳게 다져진 자갈층과 같이 비압축성지반 위에 암거를 설치할 때는 횡방향의 검토만으로충분하나 연약지반을 횡단하거나 하천제방을 횡단하는 경우와 같이 상부재하하중이나 기초반력이 일정하지 못할 때는 종방향에 대해서도 검토하여야 한다.
나. 하중은 암거위의 토사의 중량과 암거의 자중이다. 교통에 의한 하중은 종방향인 경우 무시해도 좋다.
다. 암거의 자중은 전길이에 걸쳐 동일하다고 생각하고 단일길이에 대해 q인 것으로 한다. 토사의 중량은 피복토의 두께가 변화할 때마다 그림 4.4.8의 굵은 선과 같이 된다.
라. 이 하중상태는 계산을 간단히 하기 위하여 직선이라고 가정 한다. 세선(細線)을 암거의 폭과 동일한 폭의 토사의 중량이 작용하는 것으로 볼 때의 하중을 나타낸다. B를 암거의 나비라 하고 q 1, q 0 , q 2를 각 A, B～C구간, D점의 암거에 걸리는 토사의 단위폭당의 중량이라고 하면,
p 1= q + Bq 1, p 0= q + Bq 0, p 2= q + Bq 2 (4.4-1)
<그림 4.4-1> 피복토의 중량