흙구조물

1. 용어의 정의
(1) 강화노반 : 상부노반의 일부를 입도 조정 부순 골재, 슬래그 등의 재료로 조성한 것.
(2) 깎기 : 원지반을 깎아 시공기면을 형성하는 작업.
(3) 노반(路盤) : Road Bed
(4) 다지기 : 흙쌓기 재료를 소정의 두께로 편 후에 정적압축, 진동 또는 이 두 가지의 혼합방식으로 소요 다짐도를 얻을 때까지 흙을 다지는 작업.
(5) 돌망태(Gabion) : 와이어메쉬로 구성된 격자망 속에 쇄석이나 자갈을 넣어 지반의 침식을 방지하거나 토류구조물을 형성하는 공법.
(6) 땅깎기 : 원지반면을 제거하여 확정된 선형, 기울기 및 치수나 공사시방서의 규정에 부합되도록 땅을 깎아 시공기면을 형성하는 작업.
(7) 땅깎기 비탈면 : 땅깎기에 의해 조성된 비탈면.
(8) 비탈끝 : 비탈면의 아래 쪽 끝부분.
(9) 비탈면 : 지반의 경사진 면을 말하며 형성 기원에 따라 쌓기 또는 깎기로 만들어진 인공비탈면과 원래 지형이 경사진 자연비탈면으로 구분.
(10) 비탈어깨 : 비탈면의 최상부.
(11) 비화(Slakinjg) : 건조한 점성토의 덩어리를 급속히 수중에 가라앉히면 내부에 갇힌 공기가 빠져나가 흙덩어리가 부서지는 현상.
(12) 사토 : 깎기 작업에서 발생한 지반 재료 중 쌓기에 부적합한 재료이거나 유용하고 남은 재료.
(13) 상부노반 : 시공기면으로부터 일정한 깊이(고속철도 3.0m, 일반철도 1.5m) 까지.
(14) 샘플러 : 흙시료를 채취하는 기구의 총칭
(15) 선로중심 : 임의의 위치에서 철도노선의 중심위치이며 시공기면폭의 중심위치.
(16) 소단 : 비탈면의 점검 및 유지관리를 위하여 비탈면 가운데 일정한 높이 간격으로 설치하는 수평단.
(17) 시공기면 : 철도노반 마무리면상 철도중심선의 연직방향 위치로, 일반적으로 설계도면에서 높이 기준면.
(18) 시굴 : 토질조사를 위해 구멍과 도랑을 파는 것
(19) 시추 : 지질조사나 광상의 탐사등을 위해 땅속 깊이 구멍을 파는 일
(20) 원위치 시험 : 흙의 물리적, 역학적 성질을 샘플링하지 않고 지반 중에서 직접 알아보는 시험의 총칭
(21) 원지반 : 원래의 흐트러지지 않은 자연지반.
(22) 원지반면 : 원지반의 표면.
(23) 유용 흙쌓기 : 땅깎기, 측구파기, 구조물 터파기, 터널 굴착 등에서 발생한 재료를 쌓는 작업.
(24) 유용표토 : 설계에 명시된 깊이로 제거된 표토를 말하며 그 재료가 공사에 유용될 때까지 임시쌓기로 현장에 존치되는 것을 포함.
(25) 절리 : 갈라진 틈, 암석에서 볼 수 있는 비교적 일정한 방향성을 갖는 불연속면.
(26) 층리 : 퇴적암을 이루는 퇴적물의 겹쳐진 상태.
(27) 토사 비탈면 : 비탈면이 흙으로 이루어진 것으로, 통상 흙쌓기 비탈면과 땅깎기 비탈면으로 나뉨.
(28) 팽윤 : 흙이 물을 흡인하여 그 체적이 증가하는 현상.
(29) 하부노반 : 시공기면으로부터 상부노반을 제외한 아래 부분
(30) 변형계수 : 일축압축시험과 삼축압축시험으로 얻어진 축변형률-축응력 곡선의 기울기
(31) 보호공 : 흙쌓기 비탈면과 땅깎기 비탈면을 안정되게 조성하고, 보전하기 위한 각종 보호공법 또는 보수보강공법.
(32) 본바닥 : 쌓기 및 깎기를 하지 않고 원지반이 그대로 상부노반이 되는 상태.
(33) 잔류 침하량 : 연약지반에서 부지 사용개시 또는 교통개방 후에 향후 발생되는 침하량

 

 

2. 흙구조물 동상대책
(1) 흙구조물 동상대책에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.1.4)를 따른다.
(2) 원지반 또는 동상이 발생할 수 있는 토질로 구성된 노반의 경우에는 동결깊이까지 동상이 발생하지 않는 재료로 치환해야 하며 횡단구조물 상부에 위치한 노반의 경우 구조물 내부로 통과한 냉기류로 인한 동상의 우려가 있는 경우에는 동상방지 재료 사용  및 구조물에 배수기울기(양방향 2%)를 설치하는 등 동상대책을 마련해야 한다.

(3) 콘크리트궤도에서의 동결깊이는 보조도상콘크리트층(Hydraulically Stabilized Base)의 양쪽 측면에 토사 또는 자갈을 포설할 경우에는 그 상면으로 부터의 깊이로 하고, 보조도상 콘크리트층이 상부노반 상면 위에 있을 경우는 상부노반 상면으로 부터의
깊이로 한다. 다만, 기온변화가 심하고 지형적으로 동상에 노출될 우려가 있다고 판단될 경우에는 보조도상콘크리트층(Hydraulically Stabilized Base)의 양쪽 측면에 토사 또는 자갈을 포설하는 경우라 하더라도 동결깊이를 상부노반 상면으로부터 할 수 있다.

 

 

3. 쌓기
가. 일반사항
(1) 쌓기 일반사항은 KDS 47 10 25(4.2.1)을 따른다.
(2) 다짐 일반사항은 다음의 항목을 따른다.
① 상부노반 및 하부노반 다짐은 각각 규정된 다짐 재료 및 다짐 요구조건에 만족하도록 설계하여야 한다.
② 쌓기 다짐은 시공기면과 쌓기 비탈면을 고르게 다짐이 되도록 설계하여야 한다.
③ 종방향 및 횡방향의 깎기와 쌓기 접속부 등도 고르게 다짐하도록 설계하여야 한다.
④ 건조단위체적중량을 기준으로 상대다짐도를 규정할 경우에는 반드시 현장 및 실내 다짐시험을 시행하도록 설계하고 사용재료와 다짐도는 쌓기 조건에 따라 적합하게 하여야 한다.
⑤ 현장에서 적절한 쌓기 시공에 필요한 작업기준을 결정하기 위해서는 시공에 앞서 시험다짐 시공을 수행하도록 설계하여야 한다.
(3) 쌓기와 구조물 접속부
① 작용토압 저감이 필요한 경우 재료품질 및 구조적 안정성 등을 고려하여 토압분리형 또는 경량혼합토 접속부를 적용할 수 있다.

 

나. 접속부 지반 처리
(1) 접속부 지반 처리에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.2.2)를 따른다.

다. 강화노반
(1) 강화노반에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.2.3)를 따른다.

라. 쌓기 구간의 원지반

(1) 쌓기 구간의 원지반에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.2.4)를 따른다.

마. 쌓기 비탈면 보호공법
(1) 일반내용
① 쌓기 비탈면에는 표면의 침식 방지와 표토 강화를 위해 비탈면 보호공법을 설치해야 한다.
② 비탈면 보호공법의 선정은 쌓기 재료, 비탈의 규모, 기타의 조건을 고려하여 최적의 공법을 선정해야 한다.
③ 쌓기 비탈면 설계 시 고려사항은 KDS 11 70 05(1.6.4) (2)항을 따른다.
(2) 비탈면 녹화공법
① 비탈면 녹화공법은 비탈면의 침식방지와 표면붕괴 방지를 위해 설치하며 생육기반의 안정을 확보하는 것으로 선정해야 한다.
② 비탈면 녹화공법은 원칙적으로 안정성이 확보된 비탈면에 적용하며 쌓기 재료, 기상조건, 시공시기, 식생종류 등을 고려하여 선정해야 한다.
③ 비탈면 녹화공법은 잔디식재, 거적덮기+종자뿜어붙이기공법, 식생기반재 뿜어붙이기, 식생매트공법, 식생포대공법 등이 있다.
④ 비탈면 녹화에 대하여 KDS 11 70 10(4.3)을 따른다.
(3) 돌붙여깔기공법에 사용하는 암은 경암으로 한다.
(4) 돌(블록) 붙이기공법
① 돌붙여깔기공법 및 비탈면 녹화공법이 적당하지 않은 쌓기 재료를 사용한 비탈면에는 돌(블록)붙이기 공법으로 설계한다.
② 돌(블록) 붙이기공법에는 찰붙임과 메붙임이 있으며 찰붙임은 비탈면으로부터의 빗물의 침투를 방지하고 메붙임은 쌓기 내의 침투수를 배제할 수 있는 특징을 가지고 있다. 신설 쌓기 비탈면에서는 침하의 영향을 받는 것이 많기 때문에 메붙임으로 설계하는 것을 원칙으로 한다.
③ 높이가 3.0m 이상인 경우 격자블록공법과 돌붙임공법을 조합하는 등의 공법을 설계한다.
(5) 격자블록 및 기타
① 쌓기 비탈면에 사용하는 격자블록은 일반적으로 프리캐스트 격자블록공법으로 설계한다.
② 격자블록은 비탈면에 유수 및 간극수압의 영향이 있을 경우에 설계한다.
③ 비탈표면의 침식 방지를 위해서는 비탈면 녹화공법, 돌붙임공법, 막돌공법 등과의 조합을 검토하고 가장 유효한 공법을 사용해야 한다.
④ 기타의 비탈면 보호공법은 돌망태공법, 편책공법 등으로 설계할 수 있다.
(6) 전철주 기초 주변의 비탈보호

① 전철주 기초 주변의 비탈보호에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.2.5)를 따른다.
(7) 쌓기 비탈면의 배수대책
① 쌓기토체의 파괴 및 붕괴는 강우에 의한 침투수, 비탈면에서의 용수, 지표수 배수시설의 불량에 기인한 누수 등에 의해 발생하는 경우가 많다. 쌓기비탈면의 장기적인 안정을 도모하기 위해서는 쌓기토체 하부, 내부 및 표면에 지하수 배수시설과 지표 수 배수시설을 설치하여 침투수 및 용수를 적절히 배수시킬 수 있도록 설계하여야 한다.
② 쌓기비탈면의 배수시설 설계빈도와 배수시설의 설계 시 고려사항은 KDS 11 70 25 를 따른다.
③ 우수가 침투하기 쉽고 우수에 의한 강도저하가 심한 토질이나 높은 함수비의 원지반에 높은 흙쌓기를 하여야 할 때는 흙쌓기 비탈면 내에 배수층을 만들어 비탈면의 안정을 도모하여야 하며, 배수층은 투수성이 좋은 모래나 자갈 등을 사용하여야 한다.
④ 흙쌓기부의 지하배수구는 흙쌓기 및 비탈면의 안정과 함께 쌓기부의 압밀 침하를 고려하여 설계하여야 한다.
⑤ 산간부 도로에서 흙쌓기로 소류지 또는 늪을 막는 경우, 규모가 작다 하더라도 맹암거 등 지하수를 배제할 수 있는 시설을 설치하여야 한다.

 

4. 깎기
가. 일반사항
(1) 깎기 비탈면 기울기
① 깎기 비탈면 기울기는 지반조사 및 시험성과, 시추조사 시 코아회수율(TCR) 및 암질지수(RQD), 불연속면의 특성, 풍화 정도 등을 고려하여 구간별로 안정성 해석을실시하여 결정해야 한다.
② 깎기 비탈면 기울기는 <표>의 값을 기준으로 하여 안정성 해석을 실시하여 변경 할 수 있다.

 

깎기 비탈면 기울기 표준

토질		깎기 높이	기울기		비고
			절리 방향	절리직각방향
암괴, 호박돌을 함유한 점성토		5 m 이하	1 : 1.0 ~ 1.2		GM, GC
		5 m ~ 10 m	1 : 1.2 ~ 1.5
점성토		0 m ~ 5 m	1 : 1.0 ~ 1.5		ML, MH, CL, OL, CH
자갈	조밀하고 입도가 양호한 경우	10 m 이하	1 : 1.0		GW, GM, GC, GP
		10 m ~ 15 m	1 : 1.0 ~ 1.2
	조밀하지 못하고 입도가 불량한 경우	10 m 이하	1 : 1.0 ~ 1.2
		10 m ~ 15 m	1 : 1.2 ~ 1.5
세립분이 함유된 모래	조밀한 경우	5 m 이하	1 : 1.0		SM, SC
		5 m ~ 10 m	1 : 1.0 ~ 1.2
	조밀하지 않은 경우	5 m 이하	1 : 1.0 ~ 1.2
		5 m ~ 10 m	1 : 1.2 ~ 1.5
모 래			1 : 1.5 이상		SW, SP
풍화암			1:1.0 ~ 1.2		시편 미형성 암
연 암			1 : 1.2	1 : 1.0
경 암			1 : 0.8	1 : 0.5

③ 연암 이상 암반비탈면의 경사는 암반 내에 발달하는 단층 및 주요 불연속면의 경사 및 방향, 충진물 상태를 이용한 평사투영해석을 실시하고 발생가능한 파괴형태에 대한 안정해석을 실시하여 비탈면의 경사를 결정하여야 한다. 다만, 해당 구간 불연속 면 등의 암반특성을 정확히 파악할 수 없을 경우 NX 규격 이상의 시추조사에 의해 파악된 암반특성(TCR, RQD 등)을 고려하여 암반비탈면의 경사를 결정할 수 있으나 반드시 시공중 지반조사 및 비탈면 현황도(Face Mapping)를 작성하고 이를 반영한 안정해석을 통해 안정성을 확인하여야 한다.

(2) 사토처리
① 깎기에서 발생한 재료는 그 재료의 사용 가능성 여부를 판단하기 위한 토질시험을 수행한 후 최대한 활용하도록 한다.
② 깎기에서 발생하는 사토 및 잔토는 적절히 처리될 수 있도록 해야 하며 사토 작업이 완료된 구간의 사토 비탈면은 1:2보다 완만한 기울기로 한다.
③ 사토장은 우수로 인한 토사유출 및 붕괴 위험 방지를 위해 비탈면 배수, 기존 수로에 대한 대책, 옹벽 등의 보호공사 및 환경영향을 고려한 방재대책을 검토하여 사토장이 안정하도록 해야 한다.
(3) 이외의 깎기 일반사항은 KDS 47 10 25(4.3.1)을 따른다.

나. 깎기 및 본바닥
(1) 깎기 및 본바닥에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.3.2)를 따른다.

다. 깎기 비탈면 보호공법

1) 일반사항
(1) 깎기 비탈면에는 표면의 침식방지, 표층토의 강화, 암석의 풍화방지, 토사 및 암반 비탈면의 보호 등을 위하여 비탈면 보호공법을 실시해야 한다.
(2) 비탈면 보호공법은 비탈면이 우수나 침식 등에 의해 지표가 열화 되는 것을 방지하거나 부분 열화되어도 표면유실이 발생하는 것을 방지하기 위해 식생이나 구조물로 보호하는 공법이며 원지반의 토질, 시공지, 시공시기 등을 고려하여 선정해야 한다.
2) 비탈면 보호공법
(1) 비탈면 보호공법에는 비탈면 녹화공법, 콘크리트붙임공법, 돌(블록)붙임공법, 격자블록공법, 콘크리트 뿜어붙이기(숏크리트)공법 등이 있다. 비탈면 보호공법의 선택에 있어서는 본바닥의 지질, 비탈면의 규모, 기울기 등을 고려하여 가장 적절한 것을 선정해야 한다.
(2) 흙 비탈면에 사용하는 비탈면 보호공법의 종류에는 비탈면 녹화공법, 콘크리트붙임 공법, 돌(블록)붙이기공법, 격자블록공법 등이 있다.
(3) 암반 비탈면의 비탈면 보호공법은 암석의 풍화방지와 균열의 확대 등에 의한 암석의 붕락방지를 목적으로 설치한다. 암반 비탈면에 유효한 비탈면 보호공법의 종류에는 콘크리트붙임공법, 콘크리트 뿜어붙이기(숏크리트)공법 및 현장타설 격자블록 공법이
있다.
(4) 시공 후 암반 비탈면 거동, 붕괴 시 절리방향성 파악 등을 위한 경우는 비탈면이 보이게 철망 또는 담쟁이넝쿨 등을 고려 할 수 있다.
3) 비탈면 보호공법의 선정
(1) 비탈면 보호공법의 선정은 통상 기본설계, 실시설계, 시공 등 각 시점에서 검토해야 한다.
(2) 동일 비탈면 내에도 토질이나 용수의 상태가 반드시 일정치 않은 경우가 많아서 각각의 조건에 적합한 공종을 선택해야 하지만 가능한 한 유사한 공종을 선정해야 한다.
(3) 비탈면 보호공법의 공종을 결정함에 있어서 시험시공으로 사전에 동일 지질의 비탈에 여러 가지 보호공법을 실시하여 그 결과를 가지고 보호공법을 선정해야 한다.
(4) 이외의 비탈면 보호공법 관련기준은 KDS 11 70 10에 따른다.

라. 비탈면 보강공법
1) 비탈면 돌망태공법(Gabion)
(1) 비탈면 돌망태공법은 비탈면에 용수가 있어서 토사가 유출할 위험성이 있는 경우, 또는 붕괴한 곳을 복구할 경우, 동상으로 비탈면이 붕괴할 위험이 있는 경우, 비탈면이 수로와 접하는 경우에 사용한다.
(2) 안정상 상당한 중량을 필요로 하는 경우는 방석망태가 좋다

2) 암반 비탈면 보강공법
(1) 암반 비탈면에서 암반의 층리(Bedding Plane), 절리(Joint) 및 엽리(Foliation) 등으로 탈락(Rock Fall), 전도(Toppling) 및 활동(Sliding) 등이 유발될 수 있는 곳에는 암반비탈면의 안정성을 높이기 위하여 보강공법을 실시한다. 보강공법의 종류에는 록볼트
(Rock Bolt)공법, 록앵커(Rock Anchor)공법 등이 있다.
(2) 록앵커공법
① 앵커공법은 단독으로 사용하는 것보다 현장타설 콘크리트 격자틀공법, 옹벽, 말뚝공법 등과 병용하는 것이 바람직하다.
② 앵커공법의 설계에서는 다음 조건을 만족해야 한다.
가. 설계 앵커력은 극한 인발력을 다음에 표시한 안전율로 제한한 값 이하이어야 한다.
(가) 2년 미만의 가설앵커 : 1.5
(나) 2년 이상의 영구앵커(평상시) : 2.5
(다) 2년 이상의 영구앵커(지진시) : 1.5∼2.0
나. 극한 인발력은 주로 지반 조건에 좌우되며 파괴가 유발되는 힘을 말한다.
다. 안전율은 크리프 변형이 문제가 되는 지반이나, 반복하중을 받는 경우에는 지질 조건을 충분히 검토하여 결정해야 한다.
라. 인장재와 주입재와의 부착응력이 허용부착응력 이상이어야 한다. 허용부착응력은 철근 콘크리트의 부착강도를 고려하는 방법을 따르고, 이 경우 PS강선 등은 이형 철근으로, 보통의 PS강봉 등은 환강에 준하는 것으로 해야 한다.

바. 앵커의 총 길이는 설계 길이(자유 길이+정착 길이)에 긴장 및 정착을 위한 여유장(1m)을 고려해야 한다.
③ 앵커가 영구적으로 설치되는 경우에는 인장강재 및 앵커머리에 방청 대책을 고려해야 한다.
④ 앵커체의 그라우트가 소정의 강도에 달한 후에 앵커 총 개수의 5% 이상, 또는 3개 이상에 대하여 인장시험을, 또 잔여 전 개수에 대해서 확인시험을 해야 한다. 인장 시험은 설계 앵커력의 1.2∼1.3배의 하중을, 또 확인시험에서 1.0∼1.2배의 하중을 최대하중으로 해야 한다.
(3) 록볼트 공법
① 록볼트는 암반과 기반암의 일체화, 혹은 불연속면을 갖는 여러 암반층을 일체화하여보강하는 것을 목적으로 사용해야 한다.
② 록볼트는 부식하기 쉽고, 강산성 토양 지반이나 변전소 부근 등 지중으로 흐르는 전류가 발생하기 쉬운 곳에서의 사용은 피해야 한다.
③ 록볼트를 사용하는 경우에는 비탈면 표면의 얕은 위치에 견고한 암반이 존재해야한다.
④ 록볼트의 정착력을 정확히 추정하는 것은 곤란한 경우가 많기 때문에 시공 시 인발 시험을 실시하여 정착범위를 확인해야 한다.
(4) 이외의 비탈면 보강공법 관련기준은 KDS 11 70 15에 따른다.

 

5. 연약지반
1) 일반사항
(1) 연약지반에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.4.1)를 따른다.
(2) 연약지반의 판정
① 연약지반 유무판단은 시추조사와 병행하여 실시하는 원위치 조사인 표준관입시험 등으로부터 개략적인 판단을 실시한 후 콘관입시험 등을 통해 판단해야 한다.② 연약지반의 잠재성을 내포하고 있는 지반의 판정기준은 점성토 지반과 사질토 지반
으로 나누어 판단한다.
③ 판정기준
가. 절대적 판정기준은 곤란하나 실무적 견지에서 판정기준은 필요하다. 점성토인 경우 N≦4∼6의 기준이 일반적이며 설계사례 등에 의하면 N≦10으로 적용한다.
사질토의 경우 자갈 궤도는 일반적으로 N≦10의 기준을 적용하나, 콘크리트 궤도는 유지보수성을 고려하여 N≦15로 적용해야 한다.
* 시추 구경 규격은 NX 규격 기준

 

2) 연약지반의 조사 및 시험
(1) 연약지반의 조사 및 시험에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.4.2)를 따른다.
(2) 연약지반의 특성을 평가하기 위해서는 일정한 조사 목과 시험이 요구되며, 시험 종목에 대해 심도별 응력 이력과 전단강도 분포의 추이를 구하기 위해서는 동일 지반 정수에 대해 최소한 회귀분석이 가능한 시험 수량을 확보해야 하며, 이를 토대로 안정적이고 경제적인 설계를 해야 한다.
(3) 계측관리
① 연약지반 처리공법의 설계는 복잡한 토층 및 토질특성을 단순화, 설계 시 추정치와 지반조사 자료의 부족 및 불확실성을 감안하여 시공 중 현장관리 과정에서 계측을 통하여 관리․검토되어야 한다.
② 계측관리를 통하여 다음 단계에서 발생할 수 있는 지반거동을 사전에 파악해야 하며, 이를 토대로 당초 설계의 적합성 파악 및 대책이 강구되어야 한다.
③ 지반이 복잡하고 주요 구조물이 축조된 경우 집중관리의 대상으로서 보다 철저하고 많은 계측기를 설치해야 하며, 이때 연약지반의 쌓기 재하시 지반거동을 고려하여 야 한다.
④ 목적에 맞는 계측기를 선정하여 배치해야 하고, 위치 선정은 측정 대상물의 규모나 주변 구조물의 영향 정도를 고려하여 결정해야 하며, 측정개소의 지형, 지질, 토질 특성등을 검토하여 판단하여야 한다.
(4) 여기서 언급하지 않은 내용은 KDS 11 10 10을 따른다.

 

6. 본선부속
1) 길내기
(1) 길내기에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.5.1)을 따른다.

2) 개천내기
(1) 개천내기에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.5.2)를 따른다.
3) 방음벽
(1) 방음벽에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.5.3)을 따른다.
(2) 토공 구간의 방음벽은 전차선로 전철주와의 간섭, 전철주 유지보수 시 점검자의 안전 등을 고려하여 전철주 외측으로 설치하여야 한다.
4) 낙석방지공
(1) 낙석방지공에 관한 사항은 KDS 47 10 25(4.5.4)를 따른다.

 

철도설계 지침 및 편람 KR C-04010