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사방시설 설계 시방서
1. 일반사항
1.1 목적
사방시설은 토사 생산 및 유출로 인한 토사 재해를 방지하고, 자체 붕괴로 인한 피해를 최소화하는 구조물입니다.
1.2 적용 범위
- 유역의 토사 생산 및 유출에 의한 토사 재해를 방지하는 사방시설 설계에 적용됩니다.
- 사방시설은 토사량 결정 지점인 계획 기준점 상류에 설치됩니다.
1.3 참고 기준
다음과 같은 관련 기준을 고려하여야 합니다.
- KDS 51 14 10 설계수문량
- KDS 51 14 15 홍수방어
- KDS 51 14 25 유사조절
- KDS 51 40 05 하천보
- KDS 51 50 05 하천제방
- KDS 51 50 10 하천호안
- KDS 51 50 20 하천하상유지시설
- KDS 54 00 00 댐 설계기준
1.4 용어 정의
- 사방댐: 유역 상류 또는 개발지 토사 유입 예상 지역에 설치하여 모래, 자갈 등을 저류 또는 조절하는 댐
- 호안: 하안 침식 및 붕괴를 방지하기 위해 하안을 따라 설치된 시설
- 하상유지공: 종방향 침식 방지, 하상 안정, 하상 퇴적물 재이동 및 하안 붕괴 방지, 호안 공작물 기초 보호 목적으로 설치하는 시설
- 유로공: 유로 변경에 의한 난류 방지, 종단 기울기 규제, 종방향 및 횡방향 침식 방지, 하상 고정 목적으로 설치하는 시설
- 침사지: 개발 지역에서 유송되는 토사를 침전 및 퇴적시키기 위해 만든 저류 시설물
1.6 시설물의 구성
1.6.1 사방시설의 종류와 기능
사방시설은 사방댐, 호안, 하상유지공, 유로공, 침사지, 산복공 등이 있으며 각각의 기능에 따라 구분됩니다.
1.6.2 구조
사방시설은 계획 토사량을 억제하고 유수에 안전하며 자연 생태계 환경을 보호할 수 있는 구조로 설계되어야 합니다.
2. 조사 및 계획
2.1 조사 및 계획 일반
사방시설은 수리, 수문량, 지형, 하도, 하천 생태 및 주변 환경 변화를 고려하여 계획되어야 합니다.
3. 재료
(내용 없음)
4. 설계
4.1 설계 일반
- 사방시설 설계는 주변 지형 및 하도와 안전하게 조화를 이루며, 발생 토사량을 효과적으로 저감할 수 있도록 설계합니다.
- 하상유지공은 종단 침식 방지를 통해 하상 안정, 하상 퇴적물 유출 방지, 공작물 기초 보호를 목적으로 합니다.
- 유로공은 하상유지공과 호안을 동시에 설치합니다.
- 침사지는 필요에 따라 토석류 발생 방지 공사와 병행하여야 합니다.
- 사방시설은 주변 환경과 조화를 이루고, 자연 환경을 보호할 수 있도록 최대한 고려해야 합니다.
4.2 사방댐
4.2.1 사방댐의 분류
- 산기슭 고정댐, 종침식 방지댐, 하상 퇴적물 유출 방지댐, 토석류 대책댐, 토사 조절 댐, 유목 및 부유물 방지댐 등으로 분류됩니다.
- 사용하는 재료에 따라 콘크리트, 원형 쉘, 철망재, 스크린 사방댐 등으로 분류됩니다.
4.2.2 형식 및 설계 순서
- 댐 설치 위치의 지형, 지질, 목적 적합성, 자연 친화성, 경제성, 안전성 등을 고려하여 댐 형식을 결정합니다.
- 설계 순서는 댐 형식 결정, 물넘이, 본체, 기초, 댐 어깨 순으로 진행합니다.
4.2.3 위치와 높이
- 사방댐 위치는 하류 비탈 끝 세굴 및 양안 침식 방지를 위해 하상 및 양안에 암반이 있는 협착부 지점이 좋습니다.
- 계단식 댐군의 위치는 상류 댐의 계획 퇴사선이 원래의 하상과 접하는 지점으로 합니다.
- 댐 높이는 계류의 사방 기본 계획에서 설정합니다.
4.2.4 방향
사방댐 방향은 하류 유심선에 직각으로 하며, 계단식 댐은 물넘이 중심선이 유심선에 직각으로 합니다.
4.2.5 퇴사량 계산
- 퇴사 경사는 현 하상 경사의 1/2로 합니다.
- 계획 퇴사량(저사량)은 댐 지점 상류의 횡단도를 이용하여 산출합니다.
4.2.6 구조
- 물넘이는 계획 유량이 충분히 흐를 수 있는 단면을 가지며, 상류 및 하류의 지형, 지질, 하안 상태, 유수 방향 등을 고려하여 위치를 정합니다.
- 댐 하류면 비탈 경사는 돌, 콘크리트 댐에서는 1:0.2~0.3, 흙댐에서는 1:1.5~2.0 이상으로 완만하게 합니다.
- 기초는 지지력과 전단 마찰 저항력을 가지며, 침투수에 의해 파괴되지 않도록 보강합니다.
- 댐 마루는 홍수 월류를 방지하고 충분히 견고해야 합니다.
- 배수 암거는 물넘이 높이로부터 2.5m 이상 아래로 설치합니다.
- 물받이는 본 댐 하류면의 세굴 방지를 위해 설치합니다.
- 부댐은 종단적으로 중복되어야 하며, 중복 높이는 본 댐 높이의 1/3~1/4 정도를 표준으로 합니다.
4.2.7 댐 마루폭
댐 마루폭은 하상 구성 재료, 토사 유출 형태, 대상 유량 등을 고려하여 결정합니다.
4.2.8 단면 계산
- 사방댐의 단면 계산은 KDS 54 00 00(댐 설계기준)과 동일한 방법으로 합니다.
- 수압, 퇴사압, 양압력 등의 외력은 댐 형식, 목적별 분류, 설계 조건에 따라 선택합니다.
4.3 호안
4.3.1 위치
호안 위치는 수류 또는 유로의 만곡에 의해 수충부 또는 오목부 하안 산중턱의 붕괴 증대 위험이 있는 경우에 계획합니다.
4.3.2 종류 선택
호안 종류는 돌쌓기 호안, 콘크리트 호안, 콘크리트 블록 호안 중에서 유실에 안전한 자연형 환경 호안을 채택합니다.
4.3.3 마루 높이
호안 마루 높이는 계획 홍수위에 여유고를 더한 높이로 하며, 급경사 계류의 경우는 충분한 여유고를 둡니다.
4.3.4 하상 및 마루 경사
- 하상 경사는 호안 둑마루, 기초의 종단 경사 및 기초 깊이를 결정하는 중요한 요소이므로 KDS 51 50 20(하천하상유지시설)의 하상 경사에 준합니다.
- 마루 경사는 하상 경사, 지형, 지질, 대상 유량을 고려하여 설정합니다.
- 호안 법선은 하상 경사, 흐름 방향, 홍수기 흐름 양상을 고려하여 산정합니다.
- 호안의 상하류단은 원칙적으로 견고한 지반에 설치합니다.
- 기초 깊이는 홍수 시 발생할 것으로 예상되는 하상 세굴 및 기존 세굴 양상을 고려하여 정합니다.
4.4 하상유지공
4.4.1 일반사항
- KDS 51 50 20(하천하상유지시설)에 준합니다.
- 조사 및 계획에 관한 내용은 KDS 51 50 20에 준합니다.
- 하상유지공(또는 바닥보호공)은 종단 침식 방지를 통한 하상 안정, 하상 퇴적물 유출 방지, 산기슭 고정, 공작물 기초 보호를 목적으로 설계합니다.
4.4.2 위치
하상 저하 위험, 합류점, 공작물 하류, 하안 붕괴 등을 고려하여 위치를 설정합니다.
4.4.3 방향
하류부의 흐름에 최대한 직각에 가깝게 설치합니다.
4.4.4 높이
낙차공의 높이는 5m 미만으로 하고, 물받이 및 수직벽을 설치하는 경우도 총낙차를 3.5~4.5m까지 한도로 합니다. 대공은 단독 낙차공의 상류 및 계단식 낙차공의 간격이 크고 종방향 침식 위험이 있을 경우에 계획합니다.
4.4.5 하상 경사
유량, 유속, 수심, 하상의 저항력 등을 고려하여 결정합니다.
4.5 유로공
4.5.1 계획 조건
- 하상유지공과 호안을 동시에 설치하며, 상류에는 사방댐 또는 하상유지공을 설치합니다.
- 토사 함유율은 감소된 홍수류를 대상으로 합니다.
- 횡단 구조물은 적게 설정하며, 바닥 높이는 계획 홍수위에 여유고를 더하고 그 위에 0.5m를 더한 높이로 합니다.
- 경사 변화가 있는 경우는 절점에 하상 보호공을 계획하고 띠공으로 경사 변화를 없애도록 합니다.
4.5.2 설계 순서
- 하도 상류부의 황폐 상황(침식, 산사태, 토석류 등 발생 여부)을 검토합니다.
- 상류부가 황폐되어 있는 경우, 사방공사 미시공, 시공 중, 완료 상태에 따라 유로공 착수 시기를 결정합니다.
- 상류부 황폐가 적은 경우, 하류부 굴곡 및 난류가 심하고 침식이 현저한 경우는 유로공 계획을 필요로 합니다.
4.5.3 법선
- 유로공의 법선은 매끄럽게 설계하도록 하며 심한 만곡을 피합니다.
- 곡선부를 설치하는 경우, 곡선 반경과 계획 하폭의 비를 10~20 이상, 만곡도를 60° 이상으로 합니다.
- 어떤 경우에도 곡선 반경과 계획 하폭의 비를 5 이상으로 합니다.
4.5.4 하상 경사
- 상류로부터 하류부로 향하여 점차 완경사로 계획합니다.
- 경사 변화 지점에서는 상하류의 소류력이 50% 이상 변화하지 않도록 경사를 결정합니다.
4.5.5 구조
곡류부, 댐과의 접속, 이행부, 굴착 방식, 중복 높이 등을 고려해야 합니다.
4.5.6 유로공의 종단형
하상 경사, 종단 경사, 계획 하상고, 지류 종단 경사를 검토하여 설정합니다.
4.5.7 유로공의 계획 단면
복단면으로 하나 유지가 어려우면 단단면으로 합니다.
4.5.8 유로공의 호안
KDS 51 50 10(하천호안)에 준하여 설계합니다.
4.5.9 유로공의 바닥 보호공
- KDS 51 50 20(하천하상유지시설)에 준해서 설계합니다.
- 안정된 계획 하상을 유지하기 위해 유로공의 계획 단면, 종단형을 검토하여 바닥 보호공 위치를 선정합니다.
- 계획 하상고와 상하류단에서 하상고를 안정화하기 위해 낙차공으로 바닥 보호공을 설치합니다.
4.6 침사지
4.6.1 설계 일반
- 토석류 발생 방지 공사 등을 시행한 후 침사지를 계획합니다.
- 계획 퇴사량은 필요에 따라 제거 또는 준설하여 퇴사 기능을 유지할 수 있도록 합니다.
4.6.2 설계 순서
- 필요성, 설계 개념, 위치와 형태, 배수구역 특성, 둑 높이, 기타 부속 시설을 고려하여 결정합니다.
- 설계 순서는 다음과 같습니다.
- 필요성 확인
- 설계 개념 선정
- 침사지 형태 선정
- 침사지 위치 선정
- 배수구역의 특성 파악
- 퇴적 유사량(부피) 결정
- 침사지 둑의 높이 결정
- 주 여수로 크기 결정
- 비상 여수로 폭의 결정
- 둑과 여수로의 보호 장치 결정
4.6.3 퇴적 유사량 산정
유역의 토양 손실량, 유사 전달률, 침사지 포착률, 침사지 내 퇴적토 단위 중량을 감안하여 결정합니다.
4.6.4 침사지 둑과 여수로
- 침사지의 둑 높이는 침사지 및 여수로 형태에 따라 결정합니다.
- 주 여수로는 저류된 홍수량을 천천히 배수시켜 홍수 조절 및 침전 효과를 도모합니다.
- 비상 여수로는 설계 강우 이상의 호우에 대비한 것으로 침사지 양옆에 설치합니다.
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