프리캐스트 콘크리트암거(한계상태설계법) KCS 24 11 20 :2023 건설 표준시방서

프리캐스트 콘크리트암거(한계상태설계법) KCS 24 11 20 :2023란?

KCS 24 11 20 :2023 "프리캐스트 콘크리트 암거(한계상태설계법)"는 프리캐스트 콘크리트 암거의 설계, 시공, 검사 및 유지관리에 대한 상세한 지침을 제공하는 건설 표준 시방서입니다. 이 시방서는 암거의 구조적 안전성과 내구성을 확보하기 위해 한계상태설계법을 적용하여 암거의 하중, 지지력, 내구성, 변형, 안정성 등을 평가하고 설계 기준을 제시합니다. 또한, 암거의 제작, 운송, 설치, 검사 및 유지관리 과정에서 요구되는 기술적 사항을 명확히 규정하여 안전하고 효율적인 암거 시공을 위한 표준을 제시합니다.

프리캐스트 콘크리트암거(한계상태설계법) KCS 24 11 20 :2023

1. 일반사항

1.1 적용범위

(1)이 기준은 KDS 24 14 21과 계약서에 명시된 세부사항에 부합하는 프리캐스트 콘크리트암거의 제작, 가공, 설치, 점검에 관한 내용으로 구성되어 있다.

(2)프리캐스트 콘크리트암거 단면은 상자형, 원형, 아치, 타원형이고, 계약문서에 규정된 치수이어야 한다.

(3)콘크리트암거의 평면선형은 암거의 중심선을 따라 계획하며, 도로현황, 장래 계획 및 다른 사업과의 조정을 포함하여 충분히 조사한 후에 결정한다. 종단경사는 가능한 한 도로의 종단경사에 맞게 계획을 하고, 암거내의 유속은 최소 0.6m/s, 최대 3.0m/s로 한다. 계획하려고 하는 위치에 점용시설물 등의 구조물이 있는 경우에는 관계자와 충분히 협의한 후, 위치 및 구조 등을 결정한다. 설치되는 지역이 지형, 지반 상태에 따라 구조물의 침하가 예상되는 경우에는 지반의 침하량 등을 충분히 검토하여 구조물 침하에 대응할 수 있는 지반을 확보하도록 계획한다.

1.2 참고 기준

1.2.1 관련 법규

내용 없음

1.2.2 관련 기준

● KS F 4020 철근 콘크리트 조립식 암거 블록

● KS I 3021 재활용 골재 프리캐스트 철근 콘크리트 암거

● KS M 6778 고무 개스킷

● KCS 11 40 05 철근콘크리트 암거

● KCS 24 11 05 콘크리트구조(한계상태설계법)

● KCS 24 11 10 철근(한계상태설계법)

● KCS 24 11 15 프레스트레싱(한계상태설계법)

● KDS 24 14 21 콘크리트교 설계기준(한계상태설계법)

● KDS 44 30 00 도로 토공

● AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications(2010)

1.3 용어의 정의

● 깍기부:암거 설치를 위해 굴착 또는 터파기한 지반

● 쌓기부:암거 설치를 원지반 위에 기초부를 설치한 후 상부에 되메우기를 수행한 지반

● 기초부:암거 설치 시에 구조물의 하부에 설치하여 구조물의 손상을 방지하며 수평조절이 용이하도록 설치하는 토양 또는 유사재료

● 물다짐:사질토(모래)의 뒤채움의 다짐방법 중 하나로 물을 공급하여 아래 방향의 침투압을 증가시켜 흙이 공극사이를 메우면서 다짐효과를 내는 공법

1.4 제출물

1.4.1 상세도면 제출

(1)계약문서 또는 표준 상세 및 기준에 관련된 세부사항이 없을 경우에는 수급인은 구조물의 작업도면, 설치방법 그리고 계산서를 제출하여야 한다.

(2)구조물의 제작과 설치는 공사감독자가 작업도면을 검토하여 승인을 받은 다음에 실시하여야 한다.

(3)작업도면은 구조물의 상세와 재료, 장비 및 설치 방법을 제시하여야 한다.

2. 자재

2.1 프리캐스트 콘크리트암거

(1)프리캐스트 콘크리트암거에 사용되는 콘크리트, 철근 및 PS강재 등의 재료는 각각 KCS 24 11 05, KCS 24 11 10 및 KCS 24 11 15의 조건을 만족하여야 한다.

(2) 프리캐스트 콘크리트암거의 품질과 치수는 KS F 4020과 KS I 3021의 조건을 만족하여야 한다. 단, 암거의 강도와 내구성은 KDS 24 14 21의 규정된 조건을 만족하여야 한다.

(3) (1)과 (2)에 규정되지 않은 암거를 적용할 경우에는 암거의 품질과 치수 등에 대해 사전에 공사감독자의 승인을 받아야 하고, 강도와 내구성은 KDS 24 14 21의 규정된 조건을 만족하여야 한다.

2.2 표면처리

(1)규격에 맞지 않은 콘크리트 배합, 비비기, 거푸집 사용에 의한 결함이 있거나, 암거의 기능에 영향을 줄 수 있는 망상균열 등 표면결함이 발생한 암거는 반품하여야 한다.

2.3 연결부

2.3.1 일반사항

(1)수급인은 사용하기 전에 연결부 물성의 요구조건 및 성능 시험 성적서를 공사감독자에게 제출하여야 한다.

2.3.2 시멘트 모르타르

(1)모르타르는 KCS 24 11 05의 3.16 충전용 모르타르 및 그라우트를 만족하는 재료를 사용하여야 한다.

(2)재료는 사용용도에 맞게 균질하게 혼합하여야 하며, 배합수가 혼입된 후 30분 이내에 시멘트 모르타르를 사용하여야 한다. 혼화재료는 공사감독자의 승인을 받아 사용하여야 한다.

2.3.3 방수 고무 개스킷

(1)방수 고무 개스킷을 사용한 연결부는 KS M 6778을 만족하고, 암거의 팽창·압축·침하를 견딜 수 있을 정도로 유연하여야 한다. 그리고 KS M 6778 이외에도 시험을 통해 성능 만족하는 제품을 사용할 수 있고, 사용 전에 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

(2)모든 고무재질의 개스킷은 20℃ 이하의 일사광선을 피하여 서늘한 곳에 보관되어야 한다.

(3)윤활제가 필요한 고무 개스킷의 경우는 공사감독자의 승인을 득한 적정 윤활제를 사용하여야 한다.

2.4 기초부 재료와 되메우기

(1)이 기준 3.2.2의 규정을 적용한다.

3. 시공

3.1 조립

3.1.1 일반사항

(1)수급인은 프리캐스트 콘크리트암거의 제작·조립·시공 방법에 대해 사전에 제출하여 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

(2)프리캐스트 콘크리트암거는 주의 깊게 취급되어야 하며 자갈이나 암반위로 굴리거나 끌어서는 안 된다.

3.1.2 연결부

(1)암거 단면의 연결부는 계약문서의 세부사항에 따라야 하며 승인된 작업도면에 표시되어야 한다.

3.2 설치

3.2.1 일반사항

(1)깍기부 조건에서 터파기는 계약문서 또는 공사감독자의 지시에 따른 치수와 품질로 실행되어야 한다.

(2)수급인은 공사 중 기초부를 보호할 수 있도록 깍기부에 적절한 배수가 되도록 시공하여야 한다.

(3)콘크리트암거를 설치하기 전에 기초공사의 적절한 계획 수립과 기초부 재료 설치가 되어 있어야 한다. 이러한 작업 공정에는 깍기부 하부와 기초 재료의 수평정렬 그리고 기초부 재료의 균질한 품질을 보유할 수 있는 설치·다짐 방법이 포함되어야 한다.

(4)기초 개량, 기초부, 구조물 되메우기를 위해 사용된 재료는 이동을 방지하기 위하여 단차가 발생하지 않도록 하여야 한다.

3.2.2 기초부와 되메우기

(1)일반사항

①암거 하부의 기초부에 필요한 제한 깊이 이내에서 암반층이나 암석이 나올 경우, 암석이나 바위는 제거하고 기초부 재료로 채운다.

②기초는 단단한 현장 토사, 안정화된 토사 또는 다짐된 되메우기로 구성되어야 한다. 기초가 암반이거나 단단한 흙일 경우에는 기초부 두께는 최소 100mm 이상으로 하여야 한다.

③원지반의 기초지반 안정화 작업이 필요한 경우, 공사감독자의 지시에 따라 원지반 기초지반을 한 층의 기초부 재료로 교체하여야 한다. 굴착 도중 불안정하거나 부적절한 재료가 나올 경우, 기초 하부의 지반 조사·분석을 시행하고 대책을 수립 후 공사감독자의 승인을 득하여야 하며, 공사감독자의 지시에 따라 개량 작업을 하여야 한다.

④암반이나 단단한 기초지반이 있어 폭파 작업이 예상될 경우에는 공사감독자의 승인을 받아 암거 보호를 위한 적절한 조치를 취하여야 한다.

(2)프리캐스트 콘크리트 원형 아치와 타원형 암거 단면

①계약서나 작업도면에 사용되는 기초부의 등급을 명시하여야 하고, 다음 사항에 부합하여야 한다.

가. 쌓기부에 설치되는 표준지반과 최소 다짐 요구사항을 표 3.2-1에 나타내었고, 다음과 같이 적용하여야 한다.

(가)통일분류법의 의한 토질분류와 다짐기준, 즉, “95% SW”는 표준 프록터 다짐 95% 이상의 SW 지반이다. 등가 수정 프록터 다짐 값은 표 3.2-2에 나타나 있다.

(나)암거 상단으로부터

/3 이내를 제외하고, 바깥 기초부, 헌치 그리고 아래쪽 측면 되메우기의 토양은 최소한 상부 되메우기에 있는 토양만큼 다짐을 하여야 한다.

(다)설치방법 유형 1, 유형 2, 유형 3에 대해 쌓기부의 마감면 아래 깍기부의 폭은

+600mm와 1.33

중 큰 값 또는 헌치나 기초부의 명기된 다짐을 실시하기 위한 공간을 확보할 수 있을 만큼 넓어야 한다.

(라)원지반의 깍기 비탈면으로 구성된 하부 깍기부는 아래쪽 측면 되메우기나 상부 되메우기에 대해 명시된 다짐도 만큼 단단하여야 한다. 만일 그러지 않은 경우, 원지반을 제거하고 양질의 토사로 교체하고 명시된 등급만큼 다짐을 실시하여야 한다.

(마)수평·수직 타원형 암거 단면과 아치형 암거 단면은 설치형태 유형 2 또는 유형 3을 적용하여야 한다.

(바)기초부 두께는 기초부 위에 암거를 설치하고 난 뒤 그리고 되메우기를 설치하기 전의 두께이다.

표 3.2-1 표준 쌓기 설치 토양과 최소다짐 요구사항

설치 형태	기초부 두께	헌치와 바깥쪽 기초부	아래쪽 측면 되메우기
유형 1	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	95% SW	90% SW, 95% ML 또는 100% CL
유형 2:수평·수직 타원형, 아치형 단면에 사용가능	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	90% SW 또는 95% ML	85% SW, 90% ML 또는 95% CL
유형 3:수평·수직 타원형, 아치형 단면에 사용가능	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	85% SW, 90% ML 또는 95% CL	85% SW, 90% ML 또는 95% CL
유형 4	토질기초:기초부 필요 없음 암반기초: /300mm와 150mm 이상	CL일 경우 85% CL, 그 외 무다짐	CL일 경우 85% CL, 그 외 무다짐
주:통일분류법에 의한 흙의 분류기호 SW, ML, CL에 대한 분류방법은 KDS 44 30 00을 참조

표 3.2-2 SIDD(Standard Installation Direct Design) 토질 분류표기에 대한 등가 USCS와 AASHTO 토질 분류

표준설치 토질	대표 토질 종류		다짐도(%)
	USCS	AASHTO	표준 프록터 (standard proctor)	수정 프록터 (modified proctor)
자갈 Gravelly Sand(SW)	SW, SP, GW, GP	A1, A3	100 95 90 85 80 61	95 90 85 80 75 59
혼성갯벌 Sandy Silt (ML)	GM, SM, ML (75μm체를 20% 미만 통과하는 GC, SC)	A2, A4	100 95 90 85 80 49	95 90 85 80 75 46
실트질 점토 Silty Clay (CL)	GL, MH, GC, SC	A5, A6	100 95 90 85 80 45	90 85 80 75 70 40
	CH (헌치와 기초부에는 사용 안됨)	A7	100 95 90 45	90 85 80 40
주:USCS와 AASHTO의 토질 종류에 의한 분류방법은 KDS 44 30 00을 참조

나.깍기부에 설치되는 표준 지반과 최소 다짐 요구사항을 표 3.2-3에 나타내었고, 다음과 같이 적용하여야 한다.

(가)통일분류법의 의한 토질분류와 다짐기준, 즉, “95% SW”는 표준 프록터 다짐 95% 이상의 SW 지반이다. 등가수정 프록터 다짐값은 표 3.2-2에 나타나 있다.

(나)깍기부의 상단 표고는 마감면 하부에서 아래로 0.1

보다 높아야 하며, 도로의 경우에는 포장기층재료의 바닥으로 부터 아래로 300mm 이상이어야 한다.

(다)기초부와 헌치부의 토사는 최소한 되메우기의 토사에 대해 명시된 것만큼 다짐하여야 한다.

(라)설치방법 유형 1, 유형 2, 유형 3에 대한 최소 깍기 폭은

+600mm 또는 1.33

중 큰 값 또는 명시된 다짐을 실행하기 위한 적절한 공간을 확보할 수 있을 만큼의 폭을 가져야 한다.

(마)깍기부에 수직으로 부터 경사각 10도 이내의 비탈면이 있을 경우, 깍기부 비탈면이나 아래쪽 측면 되메우기의 다짐도나 경도는 고려하지 않아도 된다.

(바)쌓기부에 수직으로 부터 경사각 10도 이상의 비탈면이 있을 경우, 아래쪽 측면 되메우기는 명시된 최소 되메우기 만큼 다짐 작업을 하여야 한다.

(사)수평·수직 타원형 암거 단면과 아치형 암거 단면은 설치형태 유형 2 또는 유형 3을 적용하여야 한다.

(아)기초부 두께는 기초부 위에 암거를 설치하고 난 뒤 그리고 되메우기를 설치하기 전의 두께이다.

표 3.2-3 표준 깍기 설치 토양과 최소다짐 요구사항

설치형태	기초부 두께	헌치와 바깥쪽 기초부	아래쪽 측면 되메우기
유형 1	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	95% SW	90% SW, 95% ML 또는 100% CL, 또는 동급의 경도를 가지는 자연토사
유형 2:수평·수직 타원형, 아치형 단면에 사용가능	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	90% SW 또는 95% ML	85% SW, 90% ML 또는 95% CL, 또는 동급의 경도를 가지는 자연토사
유형 3:수평·수직 타원형, 아치형 단면에 사용가능	토질기초: /600mm와 80mm 이상 암반기초: /300mm와 150mm 이상	85% SW, 90% ML 또는 95% CL	85% SW, 90% ML 또는 95% CL, 또는 동급의 경도를 가지는 자연토사
유형 4	토질기초:기초부 필요 없음 암반기초: /300mm와 150mm 이상	CL일 경우 85% CL, 그 외 무다짐	85% SW, 90% ML 또는 95% CL, 또는 동급의 경도를 가지는 자연토사

다.그림 3.2-1부터 그림 3.2-4에 나타낸 토사의 면적과 원형·아치형·타원형 암거 단면의 치수 상세를 만족하여야 한다.

그림 3.2-1 원형 단면 표준 쌓기 설치

그림 3.2-2 원형 단면 표준깍기 설치

그림 3.2-3 기초부 쌓기

그림 3.2-4 기초부 깍기

(3)프리캐스트 콘크리트 상자형 단면

①특별한 규정이 없으면 콘크리트 상자형 단면의 기초부 되메우기는 그림 3.2-5에 부합하여야 하며, 공사감독자의 지시사항 없으면 원지반은 기초부로 사용될 수 있다.

②기초부 재료는 9.5mm체를 모두 통과하고 75μm체를 10% 이상 통과하지 않는 입상 재료를 사용할 수 있다. 되메우기의 재료는 선택적으로 선정할 수 있고, 최대지름 75mm 이하의 부순 돌 등을 공사감독자의 승인을 얻어 사용할 수 있고, 다짐에 필요한 정도 이내의 수분 함량을 가질 수 있다. 수분 함량은 시공 전에 시험을 통하여 확인하여야 한다.

그림 3.2-5 기초부 되메우기의 요구사항

(a) 쌓기 기초부	(b) 깍기 기초부

3.2.3 암거 단면 설치

(1)시공 전 공사감독자의 승인을 얻어 암거 단면 설치 공사를 실시하여야 한다. 기초부 위에 암거의 설치 공사는 하류 쪽부터 시작하고, 종모양의 이음부의 끝단은 상류 쪽을 향하고 삽입 이음부는 하류 쪽을 향하게 하여 인접한 단면에 맞추어 계획된 선과 구배에 따라 상류 쪽으로 진행한다.

(2)종모양의 암거가 설치된 곳에서는 종 모양을 따라 기초부를 굴착하여 암거 전체가 적절히 기초부에 의해 지지될 수 있도록 그림 3.2-6과 같이 설치하여야 한다.

그림 3.2-6 균일한 지지를 위한 종 모양의 굴착

(3)암거 단면을 인양하고 위치시킬 때 기초부와 깍기부의 옆면 등의 토양 교란을 막기 위하여 사전에 계획과 대책을 수립하여 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

3.2.4 헌치 및 되메우기

(1)프리캐스트 콘크리트 원형 아치와 타원형 암거 단면헌치 및 되메우기 재료는 그림 3.2-1부터 그림 3.2-4까지에 나타낸 규정에 따라 시공하여야 한다.

(2)프리캐스트 콘크리트 상자형 단면되메우기 재료는 그림 3.2-5에 나타낸 규정에 따라 깍기부와 쌓기부에 대해 시공되어야 한다.

(3)헌치 및 되메우기 시공

①되메우기는 최대 200mm의 두께를 가진 층으로 시공되어야 하고 요구되는 밀도가 될 때까지 다짐을 실시하여야 한다.

②되메우기 작업은 암거의 헌치 아래에 주의 깊게 설치하고 다짐하여야 하며, 암거의 양쪽을 균일하게 동시에 채워져야 한다.

③깍기부의 폭은 암거의 설치를 위해 필요한 최소한으로 유지되어야 하고, 물다짐과 같은 다짐작업은 공사감독자의 승인을 받아야만 실시할 수 있다.

(4)공사 중 암거 상단의 보호 피복

①공사 중 이미 시공된 암거 위로 공사 장비 이동이 필요한 경우에는 암거 위로 토피가 최소 1.0m 이상의 높이로 쌓기 작업을 하여야 한다. 단, 토피하중과 암거 위에 재하된 장비 하중의 영향으로 응력이 암거의 설계기준강도를 초과하지 않을 정도의 높이로 하여야 한다.

②쌓기 공사 시, 상단 되메우기는 최소한 암거의 지름 또는 1.0m 중 큰 값 이상으로 하고, 횡단면상으로 암거의 편토압 및 수평변위를 막을 수 있도록 되메우기 범위의 폭과 방법에 대한 시공계획을 수립하여 공사감독자의 승인을 득한 후 시공하여야 한다.

3.3 시공 완료 후 검사

3.3.1 일반 사항

(1)시공된 모든 암거는 내부조사를 실시하여 균열, 연결부 연결성, 정렬 등 장기거동에 영향을 줄 수 있는 가능성이 있는 요소들을 파악하여야 한다.

(2)시공 완료 후 검사는 암거의 설치와 최종 되메우기 작업이 완료된 다음 30일 경과 후에 실시하여야 한다.

(3) 사전에 시공 완료 후 검사 방법 및 절차에 대한 계획을 수립하여 공사감독자의 승인을 받아야 한다.

3.3.2 정렬 불량

(1)정렬 불량은 일반적으로 지반 지지력과 선형 관리의 문제로 발생한다.

(2)암거 구체의 수직과 수평 정렬은 암거의 상단 정점부, 하단 정점부, 측면에 대한 육안 조사와 암거 단면 사이의 연결부의 미소변위나 침하 여부를 확인하여야 한다. 그리고 수직정렬은 암거의 처짐, 파단, 솟음에 대해 점검하여야 한다.

(3)점검자는 암거의 종단선형 변화 및 솟음량을 확인하여야 한다. 수평정렬은 평면선형 및 선형의 직선성이나 부드러운 곡률에 대해 점검 확인하여야 한다.

3.3.3 연결부 불량

(1)암거의 연결부 끝단 주변에 대한 육안조사 또는 계약에 따라 상하수도에 대하여 일반적으로 적용되는 특화된 시험 방법을 통해 저수류에 대해 연결부의 누수 여부를 확인하여야 한다. 누수가 발생한 경우에는 적절한 방법으로 보수되거나 재시공되어야 한다.

(2)균열, 박리, 개스킷 설치 불량, 암거 단면의 변위나 침하, 누수 상황 등은 점검 보고서에 기재되어야 한다. 연결부에 심한 균열이 발생한 경우에는 대책을 수립하여 공사감독자의 승인을 받아 연결부를 보수하거나 재시공되어야 한다.

(3)연결부를 통한 토사의 이동에 대한 증거가 있거나 암거의 보수나 교체가 필요할 경우에는 공사감독자의 승인을 받아 원인을 규명하기 위한 추가적인 정밀조사가 필요하다.

3.3.4 균열

(1)암거에 균열이 발견된 경우에는 미소변위, 백태, 박리, 부식 등의 현상과 같이 점검 보고서에 기록되어야 하고, 모니터링이 필요하다.

(2) KDS 24 14 21의 4.2에 규정된 한계 균열폭을 초과한 균열이 발견된 경우, 균열의 폭·길이·위치, 암거의 치수를 측정하여야 한다. 수급자는 암거의 구조 건전성, 환경조건, 설계 사용수명 평가에 대한 결과 보고서 그리고 모니터링과 보수의 계획·방법을 수립하여 공사감독자에게 제출하여 승인을 받아야 한다.

(3)공사감독자가 보수를 실시하더라도 구조 건전성이 저하가 된다고 판단되는 경우에는 암거를 교체하여야 한다.

3.3.5 박리

(1)박리는 콘크리트 균열의 가장자리를 따라 발생하므로 이를 유의하여 검사하여야 한다.

(2)육안조사에서 나타나지 않은 균열에 의해 발생한 파괴면은 망치 타격 방법 등으로 조사할 수 있다. 조사에 의해 층 분리 및 박리로 판명된 경우에는 공사감독자의 승인을 받아 암거를 보수하거나 교체되어야 한다.

3.3.6 추적조사

(1)공용중에 보수나 개선작업이 필요한 경우, 그 방법 및 기간 등의 계획을 수립하여 공사감독자의 승인을 받은 다음 1~2년의 시간을 두고 추적조사를 하여야 한다.

3.4 측정

(1) 암거 측정은 콘크리트암거가 설치·시공되고 승인이 완료된 다음 선형을 고려하여 측정하여야 한다.

(2) 암거 단면의 상단과 하단의 중심선을 따라 측정된 값의 평균값을 사용하여야 한다.

(3) 암거의 시공 허용오차는 KCS 24 11 05(3.15)에서 규정하는 값을 만족하여야 한다.

 

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