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동결융해에 따른 저토피 암거 상부 포장융기 방지대책
한국도로공사
1. 일반현황

1.1 추진목적
(1) 저토피 암거 상부 토피부에 수분 유입으로 인한 겨울철 동결융해 피해(포장 융기, 균열 등)가 발생되고 있어,
(2) 피해발생 구간에 대한 보수방안 및 예방적 유지관리 대책을 수립하여 포장 평탄성 및 주행 안전성을 향상시키고자 함

<2011.11.10 : 강원본부 종합감사시 지적>

저토피부 암거는 성토법면 등으로 유입된 수분의 배수불량 등으로 겨울철 동결융해를 반복하면서 포장융기 피해가 발생되고 있으나 관리대책 미흡
(도로처) 공용중인 노선의 저토피 암거 포장융기 피해발생 구간 관리대책 마련
(설계처) 저토피 암거 포장융기 방지공법 적용기준 재검토

1.2 추진경위
(1) 2005. 12 : 저토피 암거 상부 포장융기 발생(부안지사 등 17개소)
(2) 2006. 12 : 저토피부 Box 설치구간 동결에 따른 포장융기 방지 방안 수립(설계처)
(2.1) 포장층 내 침투한 유입수의 신속한 배수를 위한 맹암거 설치
(3) 2011. 11 : 감사지적(저토피 암거구간 포장융기 방지대책 재검토)
(4) 2011~2013 : 지중구조물 상부 콘크리트포장 파손 예방을 위한 설계 및 유지관리 기술 개발 연구 시행(도교원)
공사 > 한국도로공사
포장공
건설일반
시설물분류>운송 교통시설>도로운송시설>자동차 도로;공종분류>토목공종>도로 및 포장공사>도로 및 포장의 보수
2. 현황 및 문제점

2.1 피해발생 현황
(1) 암거 현황
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(2) 지역별 피해발생 현황
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(2.1) 충청, 전북본부 관내 노선에 집중됨(113개소/74%)
(2.2) 노선별로는 서해안선(40개소/26%), 당진대전선(26개소/17%), 청원상주선(18개소/12%)에서 많은 피해 발생
(3) 토피고별 피해발생 현황
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(3.1) 토피고 1.0~2.0m 암거에서 집중발생(93개소/61%)
(3.1.1) 1.0m 미만에서는 선택층 등 동상방지층이 시공되어 피해 미미

2.2 원인분석
(1) 지역 및 기상조건 분석
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(1.1) 동결지수가 150 이상인 지역에서 주로 피해 발생
(1.1.1) 주·야간에 영상과 영하 반복되는 지역에 편중
(1.2) 강원지역은 동계기간 지속적 동결로 수분 유입 차단(피해 없음)

<2011. 12~ 2012. 2(91일간) 기상 현황>
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(2) 저토피 암거 상부 포장융기 발생 메커니즘(Mechanism)
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(2.1) 동절기 저토피 암거 상부의 경우 동결조건(충분한 수분 + 기온 0℃ 이하 지속)이 충족되어 결빙에 의한 포장파손이 발생됨
(2.2) 수분의 주 공급원으로는 사면에 적설된 눈으로 판단되며 동결피해는 암거상부 배수불량과 낮은 기온으로 생성된 Ice Lenses 부피팽창으로 분석됨
(3) 동절기 암거 주변 온도 분석
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(3.1) 암거상부 토피부는 하부에서 전달되는 지열이 없고, 상·하부로 찬공기가 유입되어 일반 토공부에 비해 온도저하 크게 발생
(3.2) 암거 상부에 체류수가 있는 경우 동결로 인한 체적팽창 불가피

2.3 현행기준 및 문제점
(1) 현행기준
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(2) 문제점
(2.1) (시공성) 공용중인 노선에 적용 어려움
(2.1.1) 맹암거 설치를 위해 기존포장 철거 및 교통차단 필요
(2.2) (효과성) 맹암거가 시공된 암거에서도 포장 융기 피해 발생
(2.2.1) 당진~대전선 : 저토피 암거 13개소 피해 발생
(2.3) 공용노선에 적용 가능하고 동결방지 효과가 우수한 공법 필요
3. 개선내용

(1) 검토방향
(1.1) 유지관리 현장에 적용 가능한 공법
(1.2) 경제성과 내구성이 우수하고, 교통차단 없이 시공 가능한 공법
(2) 암거 상단 성토법면에 방수공법 적용으로 수분 침투 차단
(2.1) 방수성, 내구성 및 미관이 우수한 매트를 지반에 밀착 시공
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<시험시공 및 추적조사 결과>
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(2.1.1) 방수(차수)기능 매트의 효과가 우수한 것으로 나타나므로, 방수성, 내구성 및 미관을 고려하여 적용
(2.2) 매트 품질기준[KS K 2630 토목용 부직포 섬유(차수매트)]
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(2.3) 세부 적용방안
(2.3.1) 적용대상 : 토피고 3.0m 이하 암거(파형강판 제외)
(2.3.2) 적용지역 : 중앙선 기준 동측 및 동결지수 150℃·일 이하 지역을 제외한 전 지역
(2.3.3) 설치연장 : 암거 외측 폭 + 6m(국토부 기준 적용)
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(2.3.3.1) 방수 취약부(다이크 및 암거 접속부) 수밀성 확보를 위한 실링처리
(2.3.4) 설치위치
(2.3.4.1) 암거 경사 0.5% 미만 : 양방향 모두 설치
(2.3.4.2) 암거 경사 0.5% 이상 : E.L 높은 방향 성토법면만 설치(낮은 방향에서는 물이 도로 중앙부로 침투할 염려 없음-역경사)
(2.3.5) 배수로 및 배수암거의 최소 경사 기준(0.5%) 적용 : 도로설계요령
(3) 포장면에서의 수분침투 차단공법 적용
(3.1) 저토피 암거 상부 포장의 줄눈, 균열, 중분대 및 길어깨 접속부로의 표면수 유입을 방지할 수 있도록 실링 처리
(3.2) 포장에 발생한 가로균열의 상태가 심각하고, 2개 이상인 경우, 융기 및 절삭으로 인해 평탄성이 불량한 경우 절삭 덧씌우기 시행
(3.2.1) 절삭 후 균열부에 대한 실링처리 완료 후 덧씌우기 시행
(3.2.2) 덧씌우기 두께 : 반사균열 억제를 위해 8cm(4cm+4cm) 적용
4. 결론

(1) 저토피 암거 중 피해발생 암거 보수
(1.1) 보수대상 : 153개소
(1.2) 보수시기 : 2012. 11월 중(동계기간 전보수완료)
(1.3) 소요예산 : 5억원(도로보수비)
(2) 저토피 암거 중 피해발생이 예상되는 암거 보수
(2.1) 보수대상 : 대상암거 3,373개소 중 현장점검을 통해 보수대상 선정 후 우선순위 결정 및 보수 시행
(2.1.1) 동결지수 150℃·일 이상, 중앙선 기준 서측 지역 암거
(2.1.2) 함평, 순천, 보성, 진주, 고성, 창원, 양산, 울산, 대관령, 강릉 제외
(2.2) 보수시기 : 2013년부터 기관별 연차계획 수립 후 보수 시행
(2.3) 예산과목 : 도로관리사업비-도로보수비
(3) 도로교통연구원 연구 결과 적용
(3.1) 과제명 : 지중구조물 상부 콘크리트포장 파손 예방을 위한 설계 및 유지관리 기술 개발 연구
(3.2) 연구기간 : 2011~2013(3년)
(3.3) 결과활용 : 연구결과중 공용노선에 활용할 수 있는 기술 세부 적용 방안 검토(2013. 11월)
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