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낙석‧토석 대책시설 설계 기준
1. 일반사항
(1) 목적
본 기준은 낙석과 토석류로 인한 인명 및 시설물 피해를 방지 또는 저감하기 위해 낙석‧토석 대책시설에 대한 일반적인 설계 기준과 설계 방법을 제시합니다.
(2) 적용범위
본 기준은 낙석과 토석류 대책을 위한 낙석방지망, 낙석방지울타리, 낙석방지옹벽, 피암터널, 토석류 대책시설의 설계에 적용됩니다.
(3) 참고 기준
- 관련 법규: 내용 없음
- 관련 기준: 내용 없음
(4) 용어의 정의
내용 없음
(5) 시설물의 구성
- 낙석과 토석류 대책시설은 낙석방지망, 낙석방지울타리, 낙석방지옹벽, 피암터널, 토석류 대책시설 등으로 구성됩니다.
- 토석류 대책시설은 발생억제시설, 흐름완화 및 제어시설, 퇴적 및 유도시설로 나눌 수 있습니다.
- 발생억제시설: 계곡막이 등
- 흐름완화 및 제어시설: 사방댐, 토석류 포획망, 유로보강시설 등
- 퇴적 및 유도시설: 퇴적지, 토석류 흐름 유도를 위한 제방 등
(6) 해석과 설계 원칙
- 낙석방지망
- 낙석방지망은 낙석의 에너지를 흡수하는 일체형 구조로, 비탈면 상황에 따라 종류와 규격을 결정해야 합니다.
- 낙석방지망 설계는 낙석에너지와 낙석방지망의 흡수가능에너지를 비교하여 낙석방지망의 흡수가능에너지가 낙석에너지보다 크도록 설계해야 합니다.
- 낙석방지망의 설계:
- 비포켓식: 와이어 로프 지름 결정, 고정핀 안정 계산
- 포켓식: 낙석방지망 흡수가능 에너지와 낙석 에너지 비교, 지주의 강도 및 안정성 검토
- 낙석방지울타리
- 낙석방지울타리는 낙석의 에너지를 흡수하는 일체형 구조로, 비교적 소규모 낙석 방지에 효과적이며 비탈면 상황에 따라 종류와 규격을 결정해야 합니다.
- 낙석방지울타리 설계는 울타리 설치 위치에서의 낙석에너지와 낙석방지울타리의 흡수가능에너지를 비교하여 낙석방지울타리의 흡수가능에너지가 낙석에너지보다 크도록 설계해야 합니다.
- 하부 지지는 콘크리트 옹벽 등을 사용하고, 낙석에너지를 흡수할 수 있도록 충분히 안정하게 설계해야 합니다.
- 설계 시 낙석의 중량, 속도, 최대도약높이, 지지지반의 강도 등을 검토해야 합니다.
- 낙석방지옹벽
- 낙석방지옹벽의 방호 기능은 낙석의 운동에너지를 옹벽 본체 및 지지지반의 변형에너지로 전환하여 흡수하는 방법으로 낙석을 정지시키는 것입니다.
- 설계 시 낙석의 중량, 속도, 최대도약높이, 지지지반의 강도, 지형, 지질 등을 고려하여 옹벽의 활동, 전도에 대한 안정 및 단면의 강도를 검토해야 합니다.
- 피암터널
- 피암터널은 낙석 규모가 커서 일반 낙석방지시설로 방어하지 못하는 경우에 보호하고자 하는 대상물을 터널 구조물로 보호하는 방법입니다.
- 설계는 예상되는 낙석의 충격력으로부터 안정하기 위한 터널 단면을 결정합니다.
- 지반 안정 검토와 피암터널 자체의 구조적인 안정 검토를 실시해야 합니다.
- 안정 검토는 지형, 지반 조건에 따라 기초지반 지지력, 침하, 횡방향 활동, 전체적인 외적 안정 검토를 실시합니다.
- 피암터널 자체 구조 안정 검토는 낙석 조사를 통하여 낙석 규모 및 낙하 높이를 결정하고, 피암터널 상부의 충격 완화 구조를 고려하여 구조물에 가해지는 충격 하중을 산정합니다.
- 충격 하중을 고려하여 피암터널 단면에 대한 구조 해석을 실시하고 부재를 설계합니다.
- 설계에서 고려하는 하중은 충격력, 고정하중 및 토압, 설하중, 온도변화 및 건조수축 영향, 지진 등이 있습니다.
- 토석류 대책시설
- 설계 목표: 토석류 발생억제, 흐름완화 및 제어, 퇴적 및 유도
- 토석류 특성은 강우에 크게 의존하므로 지역적인 강우 기록을 토대로 설계 계획 빈도를 설정하여 설계 목표를 결정합니다.
- 고려 사항:
- 보호하고자 하는 시설물의 중요도, 토석류 이동 경로와 시설물의 상대적인 위치 관계
- 토석류 규모, 흐름 특성, 구성 재료
- 단독 또는 다중 구조물의 적용 여부
- 적용 위치에서의 시공성, 유지관리 용이성
2. 조사 및 계획
(1) 조사
- 토석류 대책시설
- 일반사항: 토석류 발생 가능성 판단, 발생 가능 규모 산정, 대책 필요 여부 결정, 대책시설 선정 및 설계를 위해 수행합니다.
- 조사계획 수립: 조사 목표, 조사 항목 및 방법, 수량을 결정하고 현지 상황을 충분히 파악할 수 있도록 조사 계획을 수립합니다.
- 예비조사: 사업 대상 지역의 토석류 발생 가능성 예측, 현장 상황 파악 및 상세 조사 계획 수립을 위해 실시합니다.
- 상세조사: 예비 조사에서 토석류 발생 가능성이 있는 것으로 판단된 지역에 대해 실시하며, 조사 목표, 조사 항목, 조사 방법, 현장 시험 및 시료 채취, 조사 인원, 조사 공구 등을 포함한 계획을 수립합니다.
- 기발생 구간 조사: 토석류 발생 특성을 분석하고 추가적인 발생 가능성을 확인하기 위해 수행합니다.
- 조사 결과 정리: 조사 단계별 수행 내용을 조사 목표에 따라 일목요연하게 정리하여 보고서로 작성합니다.
- 피암터널
- 도로 및 철도 시설물 등의 상부에 구조물을 설치하여 낙석, 토사 및 암반 붕괴로부터 방호하는 시설로서, 노선 및 선로 등의 측면에 여유가 없고 낙석 등의 발생이 빈번하여 공용성 확보를 위한 별도의 보호 조치가 필요한 급경사 비탈면에 설치합니다.
- 낙석을 막을 수 없는 경우에는 기타 낙석 대책 공법과 병용하여 설치합니다.
- 토석류 대책시설
- 범위: 토석류가 발생하여 피해가 예상되는 시설물 인근에 대해 수립하며, 토석류 가능성과 시설물 피해 가능성을 고려하여 합리적이고 효과적인 대책이 되도록 합니다.
- 계획 기준: 대상 지역의 지형, 지질, 수리 및 수문 특성에 대한 조사를 토대로, 토석류 발생 특성, 대책시설의 적용 용이성, 효과, 유지관리 용이성, 친환경성 등을 종합적으로 고려합니다.
- 기준 지점: 토석류로 인해 피해가 예상되는 시설물 인근에 대해 대책시설의 기능 목표에 따른 효과가 최대로 발휘되는 지점으로 합니다.
- 기준 지점 결정 시 토석류의 특성(시작-이동-퇴적)을 고려해야 합니다.
- 다양한 대책시설을 적용하거나 여러 단계로 적용하는 경우에는 기준 지점을 여러 구간으로 설정할 수 있으며, 각 위치에서의 토석류 특성을 고려합니다.
(2) 계획
- 피암터널
- 도로 및 철도 시설물 등의 상부에 구조물을 설치하여 낙석, 토사 및 암반 붕괴로부터 방호하는 시설로서, 노선 및 선로 등의 측면에 여유가 없고 낙석 등의 발생이 빈번하여 공용성 확보를 위한 별도의 보호 조치가 필요한 급경사 비탈면에 설치합니다.
- 낙석을 막을 수 없는 경우에는 기타 낙석 대책 공법과 병용하여 설치합니다.
- 토석류 대책시설
- 범위: 토석류가 발생하여 피해가 예상되는 시설물 인근에 대해 수립하며, 토석류 가능성과 시설물 피해 가능성을 고려하여 합리적이고 효과적인 대책이 되도록 합니다.
- 계획 기준: 대상 지역의 지형, 지질, 수리 및 수문 특성에 대한 조사를 토대로, 토석류 발생 특성, 대책시설의 적용 용이성, 효과, 유지관리 용이성, 친환경성 등을 종합적으로 고려합니다.
- 기준 지점: 토석류로 인해 피해가 예상되는 시설물 인근에 대해 대책시설의 기능 목표에 따른 효과가 최대로 발휘되는 지점으로 합니다.
- 기준 지점 결정 시 토석류의 특성(시작-이동-퇴적)을 고려해야 합니다.
- 다양한 대책시설을 적용하거나 여러 단계로 적용하는 경우에는 기준 지점을 여러 구간으로 설정할 수 있으며, 각 위치에서의 토석류 특성을 고려합니다.
3. 재료
내용 없음
4. 설계
(1) 설계 일반 사항
- 낙석방지망
- 낙석에너지 계산: 낙석의 크기, 낙하 높이, 비탈면의 경사 및 표면 상태를 고려하여 산정합니다. 간편식 또는 프로그램을 활용할 수 있습니다.
- 낙석방지망 흡수가능에너지 평가: 망을 구성하는 각각의 부재의 최소 흡수에너지의 합으로 계산합니다. 정확한 흡수가능에너지는 실물 시험을 통해 평가할 수 있습니다.
- 낙석방지울타리
- 낙석에너지 계산: 낙석의 크기, 낙석 예상 높이, 비탈면의 경사 및 표면 상태를 고려하여 산정합니다. 간편식 또는 프로그램을 활용할 수 있습니다.
- 낙석방지울타리 흡수가능에너지 평가: 낙석방지울타리를 구성하는 각각의 부재의 최소 흡수에너지의 합으로 계산합니다. 정확한 흡수가능에너지는 실물 성능 평가 시험을 통해 평가합니다. 공인시험기관의 시험 등을 통해 사전에 검증된 형식의 경우에는 성능 평가 시험을 생략할 수 있습니다.
- 낙석방지울타리 높이: 낙석 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 낙석방지울타리 설치 위치에서 낙석이 튀는 높이로 결정합니다.
- 낙석방지울타리 지지: 낙석방지울타리 하부를 고정시켜 낙석에너지를 충분히 흡수할 수 있도록 설계해야 합니다.
- 낙석방지옹벽
- 낙석 충돌 시 외력 산정: 옹벽을 탄성 지반에 의해 지지되는 강체로 가정하여, 낙석의 충돌에 의한 에너지가 지반의 탄성 에너지와 동일하게 될 때까지 옹벽이 수평 변위 및 회전을 일으키는 것으로 가정합니다. 이 변위 및 회전에 의해 지반이 받는 수평력과 모멘트를 안정 계산에 이용합니다.
- 안정 해석: KDS 11 80 05 (4.1.1)의 검토 항목에 따라 실시하고, 낙석 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 낙석방지옹벽 설치 위치에서 낙석이 튀어나가지 않도록 높이를 결정합니다.
- 옹벽 본체: 낙석의 충격력 및 퇴적 토압에 대해 각 부재의 응력을 산정하고 안전성을 검토해야 합니다.
- 피암터널
- 충격력 산정: 낙석이 터널 상부 구조 바로 위에 떨어지는 경우와 측벽에서 5m 이내에 떨어지는 경우로 구분하여 산정합니다.
- 상부 구조 바로 위: 모래 완충재가 있는 상태로 가정하여 충격력 값을 산정합니다.
- 측벽에서 5m 이내: 탄성 이론으로 계산된 토압을 사용하여 충격 토압을 산정합니다.
- 낙석 낙하 높이: 자유 낙하하는 경우에는 낙차 H를 그대로 적용하고, 경사면을 따라 낙하하는 경우에는 환산하여 적용합니다. 비탈면의 경사가 크게 변하는 경우에는 비탈면을 세분하고, 각 비탈면별 낙하 높이를 환산하여 누계를 구합니다.
- 완충재: 낙석 충격을 완화하고 분산시키기 위해 완충재를 설치합니다.
- 충격력 산정: 낙석이 터널 상부 구조 바로 위에 떨어지는 경우와 측벽에서 5m 이내에 떨어지는 경우로 구분하여 산정합니다.
- 토석류 대책시설
- 설계 인자 결정: 시설의 종류, 규모, 배치, 설계 조건을 결정하는데 사용합니다.
- 고려 인자: 최대 토석 부피, 토석류 첨두 유량, 토석류 충격력, 토석류 단위 중량, 유속, 수심, 퇴적 경사 등
- 설계:
- 계곡막이: 경사 완화 구간 범위, 단수, 단의 높이, 단의 경사, 길이 등을 검토합니다.
- 흐름완화 및 제어시설: 설치 위치의 토석류 특성을 고려하여 대책시설의 종류, 규모, 구조적 안정성 등을 검토합니다.
- 퇴적 및 유도시설: 퇴적부 경사, 저사 용량, 수로 단면의 규모 및 안정성 등을 검토합니다.
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