보강토옹벽

(1) 이 설계기준은 보강토옹벽에 대한 일반적인 설계기준과 설계방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

(1) 이 기준은 금속 또는 지오신세틱스(geosynthetics) 재질의 보강재를 이용하여 시공하는 보강토옹벽의 설계에 적용한다.

∙급경사지 재해예방에 관한 법률

∙시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법

∙산지관리법

∙KDS 11 10 10 지반조사

∙KDS 11 30 05 연약지반 설계일반

∙KDS 11 70 05 쌓기․깎기

∙KDS 11 90 00 비탈면 내진설계기준

∙KCS 11 80 10 보강토옹벽공사

∙뒤채움(reinforced fill) : 보강토옹벽에서 보강재가 설치되어 보강토체를 구성하는 흙

∙보강재(reinforcement) : 흙의 공학적 특성을 개선하기 위하여 흙 속에 사용하는 인공적인 재료(예, 지오그리드(geogrids), 지오텍스타일(geotextiles), 지오스트립(geostrip 또는 polymer strips), 강재 띠형(steel strips) 보강재 등)

∙보강토옹벽(reinforced earth wall / mechanically stabilized earth wall) : 성토체 내에 설치된 보강재와 흙(토사)과의 결속력(마찰력)을 이용하여 구축된 보강토체가 배면토압을 지지하여 중력식 옹벽의 역할을 하는 옹벽구조물

∙연성 전면벽체(flexible facing) : 콘크리트 패널이나 콘크리트 블록과는 달리, 변형되거나 휘어질 수 있는 전면벽체(예, 지오신세틱스 포장형 전면벽체(geosynthetics wrap-around facing), 개비온(gabion) 등)

∙전면벽체(facing) : 보강토옹벽에서 층별 보강재 사이 지반의 이완을 방지하고, 흙이 흘러내리는 것을 방지하기 위하여 사용하는 외장재(예, 콘크리트 패널, 콘크리트 블록, 개비온), 철망(welded wire mesh 또는 steel grids), 지오셀(geocell), 지오신세틱스 포장형 전면벽체 등)

∙지오신세틱스(geosynthetics) : 지오그리드, 지오스트립, 지오텍스타일 등과 같이, 흙 등의 다른 재료와 접촉되어 사용되는 시트, 띠 또는 3차원 구조 형태로, 그 구성품이 적어도 한 가지는 합성 또는 천연 고분자로 만들어진 재품을 기술하는 포괄적인 용어

∙포장형 전면벽체(wrapped around facing) : 보강토체 앞쪽으로 연장된 지오신세틱스로 뒤채움 흙을 감싸서 형성된 연속적이고 안정적인 전면벽체

∙ : 장기부식두께를 고려한 보강재의 단면적(m2)

∙ : 보강재의 폭(m)

∙ : 흙/보강재 접촉면 마찰효율

∙ : 보강재 종류에 따른 안전율

∙ : 금속 보강재의 항복강도(kN/m2)

∙ : 보강재의 장기설계인장강도(kN/m)

∙ : 보강재의 장기인장강도(kN/m)

∙ : 층별 보강재의 최대인장력(kN/m)

∙ : 지진 시 추가되는 인장력(kN/m)

∙ : 지오신세틱스 보강재의 극한인장강도(kN/m)

∙ : 인발저항력(kN/m)

∙ : 보강재 포설면적비

∙ : 크리프 파단에 대한 감소계수

∙ : 내구성에 대한 감소계수

∙ : 시공손상에 대한 감소계수

∙ : 보강재 중심축 사이의 수평간격(m)

(1) 보강토옹벽은 전면벽체, 보강재, 뒤채움흙 및 기타 부속자재로 구성된다.

(1) 보강토옹벽은 설계수명기간 동안 보강토체의 전체적인 안정성이 유지되어야 하며, 벽체를 구성하는 각 구성부재와 연결부가 파괴되지 않아야 한다.

(2) 옹벽의 사용성을 위해서 과도한 부등침하나 횡방향 변위가 발생하지 않아야 한다.

(3) 보강토옹벽의 설계에는 고정하중, 상재하중, 토압, 지진하중, 풍하중 등을 고려해야 하며, 적용 현장 조건에 따라 차량이나 열차 등에 의한 진동하중이 보강토옹벽에 영향을 미칠 것으로 판단될 경우에는 진동하중도 고려할 수 있다.

① 고정하중: 보강토체의 자중, 상재성토 하중 등

② 상재하중: 차량이나 열차 등의 활하중

③ 토압

④ 지진하중: 보강토체의 지진관성력, 동적토압 증가분

⑤ 풍하중: 방음벽 등에 작용하는 풍하중

(4) 다음과 같은 조건에서는 보강토옹벽을 사용하지 않는다.

① 배수시설 외의 다른 시설물을 옹벽 보강 영역 내에 설치하여야 할 경우. 즉, 보강재를 손상하지 않고는 시설물에 접근할 수 없고, 시설물의 손상이 구조물의 안정성을 위협하는 경우

② 범람으로 인한 침식이나 세굴에 의해 보강토체, 전면벽체 그리고 기타 지지 기초의 하부층이 손상될 수 있는 경우

③ 특정 환경에서 장기적인 부식 또는 품질저하에 대한 연구가 수행되지 않은 조건에서, 보강재가 산성의 광산수 또는 기타 산업 오염물질로 오염된 지표수 또는 지하수에 노출되는 경우

➃ 강재 보강재를 사용할 때, 뒤채움재료가 아래와 같은 전기화학적 요구조건을 충족시키지 못하는 경우

가. pH : 5~10

나. 전기비저항 : 30Ω-m 이상

다. 염화물 : 100ppm 이하

라. 황산염 : 200ppm 이하

(1) 지반조사 기본사항은 KDS 11 10 10을 따른다.

(2) 보강토옹벽의 기초지반에 대하여 길이 방향 100m 마다 1회 이상(총 길이 101m인 경우 최소 2회) 지반조사(시추 및 표준관입시험 포함)를 실시하여야 하고, 기초지반에 급격한 지형의 변화가 있거나 연약지반 등 침하대상층의 두께가 3m를 초과하는 경우에는 50m 마다 1회 이상 지반조사를 실시하여야 한다.

(3) 시추조사 깊이는 보강토옹벽을 포함한 쌓기 높이의 2배 이상이어야 하며, 그 범위 이내에서 N값 30 이상이 3회 연속되거나 풍화암이 확인되면 시추조사를 중단할 수 있다.

(4) 연약지반 등 침하대상층이 있는 경우에는 침하대상층 통과 후 견고한 지층 3m ~ 5m까지 확인하여야 하고, 침하대상층에 대한 조사는 KDS 11 30 05 (2)를 따른다.

(1) 보강토옹벽 설계를 위하여 현장답사, 지반조사 등을 실시하여야 하며 기초지반 및 양질의 뒤채움재를 포함한 배면토체 등에 대해 요구되는 실내시험 결과를 반영하여야 한다.

(1) 보강토옹벽의 전면벽체는 블록, 패널 형태 등의 재료를 사용하여야 하며, 설계 수명 동안 보강재와의 결속력과 내구성을 유지할 수 있어야 한다.

① 다만, 설계 수명이 36개월 이하로 짧은 임시 구조물인 경우에는 지오신세틱스 포장형 전면벽체를 적용할 수 있으나, 외부에 노출되는 지오신세틱스는 자외선 안정 처리를 하거나 자외선으로부터 보호하여야 한다.

(2) 전면벽체는 전면벽체와 보강재 연결부에 작용하는 하중에 대하여 저항할 수 있도록 설계하여야 한다. 또한 보강토옹벽을 시공하는 동안 전면벽체 주변에서 발생하는 잠재적인 다짐 응력에 대해서도 안정성을 확보하여야 한다.

(3) 보강재의 인장력은 전면벽체 배면의 등분포 토압에 의해 지지된다고 가정한다. 전면벽체에서는 규정된 허용치를 넘어선 횡방향 처짐이나 배부름이 발생해서는 안 된다. 보강토옹벽의 전면벽체와 관련한 상세한 사항은 별도의 관련 규정이나 기준을 참조한다.

(4) 콘크리트 전면벽체에 매립되는 금속 연결재와 콘크리트 전면벽체의 보강철근 사이의 이질적인 금속 즉, 도금이 되지 않은 전면벽체 보강철근과 도금된 금속 보강재 사이의 직접적인 접촉이 발생되지 않도록 하여야 한다. 또한 염류분사가 예상되는 곳에는 방식 시스템이 제공되어야 한다.

(5) 보강재와 전면벽체 연결부는 연결부에 작용하는 하중에 저항할 수 있는 구조와 강도를 가져야 하며 응력집중에 의해 손상되지 않아야 한다.

(1) 일반적인 보강재의 종류는 금속 보강재와 지오신세틱스 보강재가 있으며, 금속 보강재는 내구연한을 고려한 부식두께를 고려하여야 한다.

(2) 보강토옹벽을 위한 보강재는 다음과 같은 조건을 갖춰야 한다.

① 보강목적의 인장강도를 가지고 있어야 한다. 이 때 보강재의 허용인장응력 내의 변형률은 극한상태의 토압 작용 시 지반의 변형률보다 작아야 한다.

② 장기인장강도 발생 시 변형률은 5% 이내이어야 한다.

③ 흙과의 마찰저항력이 수평토압에 저항할 수 있어야 한다.

④ 시공 중의 손상에 대한 저항성을 지녀야 한다.

⑤ 화학, 물리 및 생물학적 작용에 대해 내구성을 지녀야 하며, 설계수명 동안 과도한 변형이나 크리프 파단이 발생하지 않아야 한다.

⑥ 금속 보강재는 반드시 방식 처리를 하여야 한다.

⑦ 보강재와 흙과의 결속력은 경계면의 마찰저항 또는 지지저항에 의하여 결정되므로 보강재는 효과적으로 결속력을 얻을 수 있는 형상이어야 한다.

(3) 보강재의 장기설계인장강도()는 장기인장강도()에 안전율을 적용하여 계산하며, 보강재 종류에 따른 안전율은 표 3.1-1과 같다.

(3.1-1)

여기서, : 보강재의 장기설계인장강도(kN/m)

: 보강재의 장기인장강도(kN/m)

: 포설면적비(, 전체 면적에 포설되는 경우는 1)

: 보강재 종류에 따른 안전율(표 3.1-1 참조)

(4) 보강재의 장기인장강도는 재료의 역학적 특성, 장기적인 내구성 등을 고려하여 결정한다.

(5) 금속 보강재의 경우는 아연도금두께 86μm 이상이 되도록 방청처리를 하고, 장기인장강도는 부식을 고려하여 최초 2년간은 15μm/year, 그 이후에는 4μm/year, 아연도금이 완전히 손실된 이후에는 12μm/year의 부식속도를 고려하여 내구연한에 따른 부식두께를 제외한 나머지 두께에 대하여 장기인장강도를 산정한다.

(6) 금속 보강재의 장기인장강도는 내구연한에 따른 부식두께를 제외한 나머지 두께에 대해서 아래 식을 이용하여 평가한다.

(3.1-2)

여기서, : 보강재의 장기인장강도(kN/m)

: 장기부식두께를 고려한 보강재의 단면적(m2)

: 금속 보강재의 항복강도(kN/m2)

: 보강재 폭(m)

: 보강재 중심축 사이의 수평간격(m)

(7) 지오신세틱스 보강재의 장기인장강도는 극한인장강도에 장기적인 내구성을 고려한 감소계수를 고려하여 산정한다. 다만, 지오신세틱스 보강재의 장기인장강도는 인장강도시험 결과 인장변형률 5%에 해당하는 인장강도보다 크지 않아야 한다.

(3.1-3)

여기서, : 보강재의 장기인장강도(kN/m)

: 지오신세틱스 보강재의 극한인장강도 (kN/m)

: 크리프 파단에 대한 감소계수(표 3.1-2 참조)

: 내구성에 대한 감소계수 (≥1.1)

: 시공손상에 대한 감소계수 (≥1.1)

① 지오신세틱스 보강재의 극한인장강도는 최소 평균 롤값(Minimum Average Roll Value, MARV)을 적용하여 산정한다. 여기서, 최소 평균 롤값(MARV)이란 최소값과 평균값 사이의 값으로서 다음과 같이 표현된다.

MARV = 평균값 – 2×(표준편차) (3.1-4)

② 지오신세틱스 보강재의 감소계수는 내구성, 시공손상, 장기적인 크리프 특성을 고려하며 공인기관에서 수행된 시험결과를 활용한다.

③ 지오신세틱스 보강재의 내구성과 시공손상에 대한 감소계수는 1.1 이상의 값을 사용한다.

④ 지오신세틱스 보강재 크리프 파단에 대한 감소계수의 일반적인 값은 다음과 같다.

(8) 보강재의 인발파괴에 대한 검토는 보강재에 작용하는 최대인장력을 저항영역 내에 근입된 보강재와 흙 사이의 인발저항력이 견디는지에 대하여 검토하며 보강재-흙 사이의 인발저항계수는 공인된 기관에서 수행된 시험결과를 활용한다.

(9) 전면벽체와 보강재 연결부의 강도는 연결부에 작용하는 하중보다 커야 하며, 연결부에 작용하는 하중은 층별 보강재의 최대인장력과 같은 것으로 간주할 수 있다.

(1) 뒤채움재료는 KCS 11 80 10 (2.1.3 (2) ~ (3))을 따른다.

(2) 보강토옹벽의 장기적인 안정성을 검토하는 경우 뒤채움 흙의 전단강도정수는 유효전단강도정수(, )를 사용한다.

(1) 보강재의 길이는 전면벽체 기초패드로부터 벽체높이의 0.7배 이상이어야 하며 최소 2.5m 이상이어야 한다. 실제 보강재 길이는 상재하중과 외력, 보강재와 뒤채움과의 마찰저항력을 고려하여 최종적으로 결정한다.

(2) 보강재의 길이는 전체높이에 걸쳐 동일하게 하며, 특별한 하중조건이나 목적을 위해서 상부나 하부의 보강재 길이를 길게 하거나 짧게 할 수 있다.

(3) 보강재의 수직설치간격은 0.8m를 초과하지 않아야 하고, 최상단 보강재의 설치 위치는 전면벽체 최상부 표면에서 0.5m 이내로 한다. 측구, 집수정과 같은 지장물과의 간섭으로 전면벽체 최상부 표면에서 0.5m 이내에 보강재를 설치할 수 없는 경우에는 상부전도 등 국부적 안정성을 확보할 수 있는 대책을 마련하여야 한다.

(4) 저항영역 내로 설치되는 보강재의 길이는 최소 1.0m 이상이 되어야 한다.

(5) 보강토옹벽의 근입깊이

① 전면벽체는 기초지반 내로 최소 0.6m 이상 근입되어야 한다. 다만, 안정성에 문제가 없는 견고한 암반이나 구조물 위에 설치되는 보강토옹벽은 근입시키지 않아도 된다.

② 보강토옹벽이 경사지반에 설치되는 경우에는 벽체 전면에 최소 폭 1.2m 이상의 소단을 설치하여야 한다.

③ 보강토옹벽 전면 지반이 경사진 경우에는 국부지지력에 대한 안정성을 고려하여 표 4.1-1 및 그림 4.1-1을 참조하여 근입깊이()를 결정하여야 한다.

그림 4.1-1 근입깊이의 정의

④ 기초지반이 동상피해가 예상되는 경우는 동결심도 아래까지 근입시키거나 또는 동상피해가 적은 재료로 치환한 후 근입깊이를 최소 0.6m 이상 확보하여야 한다.

⑤ 수변이나 계곡부에 설치되는 보강토옹벽과 같이 세굴의 우려가 있는 경우에는 세굴에 대한 대책을 수립하여야 하고, 세굴깊이를 제외하고 최소근입깊이 0.6m 이상을 확보하여야 한다.

(6) 사다리꼴 보강토옹벽

그림 4.1-2 사다리꼴 보강토옹벽

① 표준관입시험 N치 50 이상의 견고한 지반이나 암반을 굴착한 후 보강토옹벽을 설치하는 경우에는 굴착량을 줄이기 위하여 하부 보강재 길이를 감소시킨 사다리꼴 형태의 보강토옹벽으로 적용할 수 있다.

② 사다리꼴 보강토옹벽의 보강재 길이는 보강토옹벽 높이의 0.4배 이상이어야 하고 최소 2.5m 이상이어야 한다. 다만, 상부 1/2 높이에 대해서는 보강토옹벽 높이의 0.7배 이상이어야 한다.

③ 사다리꼴 보강토옹벽의 가상파괴면은 일반적인 보강토옹벽과 동일하게, 직선 또는 이중직선으로 가정할 수 있다.

④ 사다리꼴 보강토옹벽은 전체안정성 및 복합안정성을 검토하여야 한다.

(7) 양단(back-to-back) 보강토옹벽

① 양단 보강토옹벽은 상호간섭의 영향을 고려하지 않고, 일반 보강토옹벽과 동일한 방법으로 안정성을 검토할 수 있다.

② 양단 보강토옹벽의 중첩되는 보강재 길이가 (는 낮은 쪽 보강토옹벽 높이) 이상인 때에는 양단(back-to-back) 보강토옹벽의 보강재 길이는 옹벽 높이의 0.6배 이상이고 최소 2.5m 이상으로 설계할 수 있다.

③ 양단 보강토옹벽 사이의 거리는 최소 0.6(은 높은 쪽 보강토옹벽 높이) 이상이라야 하고, 중첩되는 보강재 길이가 (는 낮은 쪽 보강토옹벽 높이) 이상인 때에는 양단 보강토옹벽을 하나의 구조물로 보고 외적안정성과 내적활동에 대한 안정성을 검토하여야 한다.

④ 양단 보강토옹벽의 보강재는 서로 연결하지 않는 것을 원칙으로 한다. 다만, 서로 연결시킨 경우에는 보강재 종류에 상관없이 정지토압계수()를 적용하여 내적안정성을 검토하여야 한다.

그림 4.1-3 양단 보강토옹벽

(8) 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반의 전면에 설치되는 보강토옹벽

그림 4.1-4 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반의 전면에 설치되는 보강토옹벽

① 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반의 높이가 보강토옹벽 높이의 1/2을 초과하는 경우에 한하여 이 규정을 적용할 수 있으며, 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물의 설계 수명은 보강토옹벽의 설계 수명보다 길어야 한다.

② 뒤채움재료는 No.200체 통과율이 15% 이하, 균등계수()가 4 이상, 소성지수()는 6 이하, 내부마찰각은 30o 이상인 입도분포가 양호한 양질의 사질토를 사용하여야 하고, 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반과의 접촉면에는 배수시설을 설치하여야 한다.

③ 보강재 길이는 옹벽 높이의 0.3배 이상이고 최소 1.5m 이상이어야 하고, 보강재의 수직간격은 최대 0.6m 이하이어야 한다.

④ 상단 2 개층 이상의 보강재를 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반에 정착시키거나, 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반 너머로 최소 1.5m 이상 연장시켜야 하고, 연장된 보강재의 길이는 옹벽 높이의 0.6배 이상이어야 한다. 다만, 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반의 높이가 보강토옹벽 높의 2/3보다 작은 때에는 연장된 보강재 길이가 보강토옹벽 높이의 0.7배 이상이어야 한다.

⑤ 활동 및 전도에 대한 안정성 검토는 생략할 수도 있으나, 지반지내력(지지력 및 침하)에 대한 안정성 검토는 수행하여야 하고, 기초지반 내로 유로 조성 여부를 검토하고 필요시 대책을 수립하여야 한다.

⑥ 층별 보강재의 최대인장력() 산출 및 보강재 파단에 대한 안정성 검토는 일반 보강토옹벽과 동일한 방법으로 실시할 수 있다.

⑦ 가상파괴면은 일반 보강토옹벽과 같지만, 가상파괴면이 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 구조물 혹은 안정된 지반과 간섭되는 경우에는 접촉면을 따르는 것으로 가정한다.

⑧ 인발파괴에 대한 안전율은 활동영역의 파괴를 방지하기 위하여 필요한 소요보강재 인장력의 합()과 저항영역에 묻힌 보강재의 인발저항력의 합()의 비율로 계산하며, 보강재 길이가 옹벽 높이의 0.4배 이하인 경우에는 2.0 이상, 보강재 길이가 옹벽 높이의 0.4배를 초과하는 경우에는 1.5 이상이어야 한다.

⑨ 전체안정성 및 복합안정성을 검토하여야 한다.

⑩ 내진설계를 수행하여야 한다.

가. 지진 시 안정성 검토에서는 보강토체의 지진관성력을 고려하여 활동, 전도, 지반지지력에 대한 안정성을 검토한다.

나. 지진 시 인발파괴에 대한 안전율은 활동영역의 지진관성력을 포함하여 활동영역의 파괴를 방지하기 위하여 필요한 소요보강재 인장력의 합과 인발저항력의 합의 비율로 계산하고, 보강재 길이가 옹벽 높이의 0.4배 이하인 경우에는 1.5 이상, 0.4배를 초과하는 경우에는 1.1 이상이어야 한다.

(9) 발주자의 요구 또는 현장 여건에 따라 다단식 보강토옹벽으로 설계할 경우에는 상하단 옹벽의 이격거리(소단 폭)를 고려한 안정해석을 수행하여 안전성을 확보하여야 한다.

그림 4.1-5 다단식 보강토옹벽

① 산지관리법에 따른 산지에 계획된 높이 5m 이상의 보강토옹벽은 관련 법령에 따라 다단식으로 설계하는 것을 원칙으로 한다.

② 다단식 보강토옹벽 소단 폭은 배수층 설치 및 다짐 등 시공성, 안정성과 시공 후 유지관리 편의성을 확보할 수 있도록 정하여야 한다.

③ 다단식 보강토옹벽에서 보강재 길이는 최소 2.5m 이상이어야 한다.

가. 최상단 옹벽의 보강재 길이는 최상단 옹벽 높이의 0.7배 이상이어야 한다.

나. 아랫단 옹벽의 보강재 길이는 그 상단 옹벽 전부를 포함한 높이의 0.6배 이상이어야 한다.

④ 다단식 보강토옹벽의 안정성 검토는 상단에서 하단으로 순차적으로 진행하여 상단 옹벽의 하중이 하단 옹벽에 누적되어 반영되도록 하여야 하고, 하부 지층 조건을 고려하여 전체안정성 및 복합안정성에 대하여 검토하여야 한다.

(10) 두 벽체의 교차각이 70° 이하인 우각부 및 곡선부의 설계는 되도록 피해야 한다. 다만 두 벽체의 교차각이 70° 이하인 우각부 또는 곡선부의 설계가 불가피한 경우, 두 벽체 사이의 간격이 (1)항에 의하여 결정된 소요 보강재 길이 보다 작은 부분은 두 벽체의 보강재를 서로 연결하도록 설계하고 정지토압계수를 적용하여 그림 4.1-6과 같이 내적안정성을 검토하여야 한다.

그림 4.1-6 70° 이하 예각부 안정성 검토 방법

(1) 다음에 해당하는 보강토옹벽은 내진설계를 수행하여야 한다.

① 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법 시행령에 의해 2종 시설물로 분류되는 규모인 경우

② 보강토옹벽 상부와 하부의 피해범위 내에 내진설계를 요하는 주구조물이나 1, 2종 시설물 또는 인접한 공중이용시설이나 가옥, 고정시설물이 있는 경우

③ 기타 발주자가 요구하거나 설계자가 필요하다고 판단하는 경우

(1) 보강토옹벽의 안정해석은 외적안정해석과 내적안정해석으로 구분하여 수행한다.

(2) 외적안정과 내적안정에서 검토하는 항목은 다음과 같다.

① 외적안정: 저면활동, 지지력, 전도, 전체안정성, 침하에 대한 안정성

② 내적안정: 인발파괴, 보강재파단, 내적활동, 보강재와 전면벽체의 연결부 파단

(3) 보강토옹벽의 우각부 등의 경우에는 파괴조건 및 보강재에 작용하는 하중조건이 달라질 수 있으므로 이를 고려하여 설계한다.

(1) 보강토옹벽의 안정해석에서 안전율은 표 4.4-1의 기준안전율 이상이어야 한다. 지진 시는 지진하중을 고려하여 검토한다.

(2) 보강토옹벽이 쌓기 또는 깎기 비탈면의 일부인 때의 전체 및 복합안정성 검토는 KDS 11 70 05 (4.3, 4.4) 및 KDS 11 90 00을 따른다.

(3) 보강토옹벽 시공 중 및 시공 후에 물의 영향을 최소화할 수 있도록 배수체계를 갖추어야 하고, 수변에 설치되는 보강토옹벽과 같이 시공 중 및 시공 후 물의 영향을 무시할 수 없는 경우에는 수압 및 부력을 고려하여 안정성을 검토하여야 한다.

(1) 보강토옹벽은 보강토체가 외력에 저항하여 중력식 옹벽의 역할을 하므로, 보강토옹벽의 외적안정해석은 중력식 옹벽과 같은 방법으로 다음의 각 항목에 대한 안정해석을 수행한다.

① 저면활동에 대한 검토

② 전도에 대한 검토

③ 지지력에 대한 검토

④ 전체안정성에 대한 검토

(2) 보강토옹벽은 사용성과 외관상 과도한 부등침하나 횡방향 변위가 발생하지 않아야 하며 보강토옹벽의 길이에 대한 부등침하량의 비율이 패널식 전면벽체의 경우 1% 이내, 블록식의 경우는 0.5% 이내, 연성 전면벽체의 경우 2% 이내가 되도록 하며, 이 범위를 초과하는 부등침하가 우려되는 경우에는 부등침하에 대한 대책을 수립하여야 한다.

(3) 비교적 균등한 보강재 간격을 갖는 수직 보강토옹벽에서는 활동파괴면이 보강영역과 비보강 영역을 동시에 통과하는 복합활동파괴가 발생하지 않으나, 다음과 같이 복잡한 조건이 존재하는 경우 복합 안정성에 대한 검토가 고려되어야 한다.

① 보강재의 종류나 길이가 높이에 따라 변하는 경우

② 큰 상재하중이 작용하는 경우

③ 전면벽체가 경사진 구조의 경우

④ 보강토옹벽이 높은 비탈면 위에 위치하는 경우

⑤ 보강토옹벽 상부에 높이가 높은 쌓기비탈면이 계획된 경우

⑥ 2단 이상의 다단식 보강토옹벽이 설치될 경우

⑦ 보강토옹벽이 비탈면 보강공으로 보강된 비탈면이나 안정된 지반 혹은 안정된 구조물의 전면에 설치되는 경우

그림 4.5-1 복합 안정성 검토가 중요한 일반적인 예

그림 4.5-2 잠재 파괴면에 대한 안정성 평가 (ⓐ∼ⓔ: 복합 안정성, ⓕ: 전체 안정성)

(1) 보강토옹벽의 내적안정해석은 보강토체를 활동영역과 저항영역으로 나누고, 각각의 보강재에 발생하는 최대인장력()을 계산한 후 보강재의 인장파괴와 보강재가 저항영역으로부터 빠져나오는지의 인발파괴에 대하여 검토한다.

(2) 가상파괴면은 각 보강재층에서 최대인장력() 발생 위치를 연결한 선이며 형상은 벽체 저면에서 대수나선형태로 발생한다. 안정해석의 간편성을 위하여 직선 또는 이중직선으로 가정할 수 있다.

(3) 가상파괴면에서 각각의 보강재에 작용하는 최대인장력()은 각 보강재 위치에서 작용하는 수평토압과 보강재의 수직설치 간격을 고려하여 계산한다.

(4) 층별 보강재의 장기설계인장강도()와 안전율을 고려한 인발저항력()이 각각의 보강재 위치에서 구한 최대인장력()보다 커야 한다.

(5) 내적활동에 대한 안정성

① 내적활동은 보강재 층을 따른 활동파괴로 저면활동에 대한 안정성 검토와 같은 방법으로 검토한다.

② 보강재 층을 따른 저항력은 흙의 마찰계수()에 흙/보강재 접촉면 마찰효율()을 고려하여 산정하여야 한다. 이때, 접촉면 마찰효율()은 흙/보강재 접촉면 마찰시험을 통하여 결정하여야 하며, 시험결과가 없을 때는 = 0.67을 사용할 수 있다.

(1) 지진 시 보강토옹벽의 안정해석에서 고려하는 하중은 정적상태에서 작용하는 하중과 지진에 의해 작용하는 지진관성력 및 동적토압이며, 일시적인 상재하중은 고려하지 않는다.

(2) 지진관성력은 보강된 토체의 중량에 의해 작용하는 지진하중이며, 지진관성력을 받는 토체의 자중과 수평지진계수를 곱하여 산정하고 지진관성력을 받는 토체의 도심에 수평으로 작용시킨다.

(3) 동적토압은 지진관성력을 받는 토체 뒷부분의 파괴쐐기에 의해 보강토체에 작용하는 토압이며 파괴흙쐐기의 자중과 수평지진계수를 곱하여 산정한 토압이며 Mononobe-Okabe(유사정적해석법)의 방법을 이용하여 산정한다.

(1) 지진 시 외적안정해석에는 이 기준의 4.5에서와 동일하게 다음의 사항을 검토한다.

① 저면활동에 대한 검토

② 전도에 대한 검토

③ 지지력에 대한 검토

④ 전체안정성에 대한 검토

(2) 외적안정해석에서는 정적하중, 지진관성력, 동적토압 증가분의 1/2만 작용시켜 안정해석을 실시하며, 지진관성력은 토체의 중심에, 동적토압 증가분은 0.6(는 동적토압 작용높이)에 작용시킨다.

(3) 외적안정해석에서 지진관성력은 관성력의 영향을 받는 보강토체의 자중과 지진계수를 곱하여 산정한다.

(1) 지진 시의 내적안정해석은 정적상태의 최대인장력()과 지진관성력에 의해 각각의 보강재에 추가되는 인장력()에 대하여 보강재의 인장파괴와 인발파괴가 발생하지 않도록 하여야 한다.

(2) 내적안정해석에서 지진관성력은 활동영역의 자중과 지진계수를 곱하여 산정하고, 저항영역 내의 각각의 보강재가 차지하는 면적비율로 지진관성력을 분담하는 것으로 하여야 한다.

(3) 지진 시 내적안정해석은 각각의 보강재 위치에서 정적상태의 최대인장력()과 지진에 의해 추가되는 인장력()을 고려하여 정적상태와 동일한 방법으로 계산한다. 다만, 지오신세틱스 보강재에 대해서는 지진 시 추가되는 인장력()에 대하여 크리프 감소계수를 고려하지 않는다.

(4) 지진 시 내적활동에 대한 안정성

① 지진 시 내적활동에 대한 안정성은 각각의 보강재 층에 대하여 지진 시 저면활동에 대한 안정성 검토와 같은 방법으로 검토한다.

(1) 보강토옹벽으로 유입될 수 있는 잠재적인 지표수원이나 지하수위 등을 사전에 파악하고 이에 대한 적절한 배수대책을 수립하여야 한다.

(2) 보강토체에 이용되는 뒤채움재료는 배수성이 양호한 양질의 토사를 이용하지만, 다량의 배면 유입수로 보강토체가 포화되면 흙의 전단강도 및 흙과 보강재 사이의 인발저항력이 급격히 저하하여 불안한 상태가 될 수 있으므로 보강토체로 유입될 수 있는 수량의 과다에 따라 배수시설을 설치하여야 하고, 필요시 차수막의 설치도 고려하여야 한다.

(3) 보강토옹벽에 적용하는 배수시설의 종류는 다음과 같다.

① 보강토체 내부 배수시설

가. 전면벽체 배면의 자갈, 쇄석 등 배수층 및 암거

나. 전면벽체 배면의 지오신세틱스 배수재

다. 보강토체 내부의 수평배수층

② 보강토체 외부 배수시설

가. 벽체상부 지표수 유입을 방지하기 위한 지표면 차수층 및 배수구

나. 보강토옹벽 배면에서 유입되는 용수 처리를 위한 보강토체와 배면토체 사이의 경계면 배수층

다. 다단식 보강토옹벽의 소단부 지표수 유입을 방지하기 위한 배수시설 또는 차수시설

(4) 전면벽체 부근의 배수처리 및 뒤채움재료의 유실을 방지하기 위해 전면벽체 배면에 자갈필터층을 두께 0.3m 이상 설치하여야 하며, 뒤채움재에 배수층으로 침투할 가능성이 있는 세립질의 모래가 포함된 경우 뒤채움재의 유출을 억제하기 위해 부직포 등의 필터용 지오신세틱스를 추가 적용할 수 있다.

(5) 침수 시의 대책

① 보강토체가 수중에 잠기는 경우, 내외수면이 같아지도록 투수성이 양호한 뒤채움재료를 사용하여야 한다. 또한 전면벽체 또는 전면보호재의 이음부에도 원활한 배수가 가능하고 토립자의 유실을 방지할 수 있는 필터재를 적용하여야 한다.

② 보강토옹벽 전면 및 기초지반의 침식 및 세굴에 대해서도 저항할 수 있도록 설계하여야 한다.

(6) 보강토옹벽 배수시설 종점부는 인근 배수시설에 연결하여 원활한 배수가 되도록 하여야 한다.

그림 4.8-1 보강토옹벽의 배수시설 적용 예

그림 4.8-2 보강토 비탈면의 배수시설 적용 예

그림 4.8-3 보강토옹벽 상부 차수시설 설치 예

(1) 보강토옹벽이 급경사지 재해예방에 관한 법률 또는 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법에 의해 정기적인 안전점검 대상시설에 해당하는 경우 점검자 및 유지관리자가 배수시설, 전면, 배면, 소단 등을 원활하게 점검하기 위한 점검 동선이 확보되도록 점검로를 계획하여야 한다.

(분야별 가나다순)