임도 공학에서 토공 작업 중 절토사면 기울기, 절토의 피해 방지, 성토 방법, 토적계산에 대해 알아보겠습니다.
● 토공 작업
: 절토(흙깎기), 성토(흙쌓기), 암석 절개 공사 등
※ 토공의 시공 계획 시 시 공기면 결정할 때 고려 사항
- 토 공량이 최소가 되도록 한다 - 절토량과 성토량이 균형되도록 배분한다
- 운반 거리를 짧게 한다 - 연약지반, 산사태 지역을 피한다
◇ 절토사면 기울기
* 일반적인 (절토) 사면의 안전 기울기
※ 안식각 : 지반을 수직으로 깎으면 시간이 지남에 따라 흙이 무너지다가 어느 각에서 영구히 안정을 유지하게 되는데,
이때의 수평면과 비탈면이 이루는 각을 말한다. 비탈면의 기울기는 안식각보다 적게 하는 것이 좋다.
※ 더 쌓기 : 흙쌓기 공사 중이나 시공 후, 수축과 침하에 대하여 소정의 단면을 유지하기 위해
계획 단면 이상으로 높이와 물매를 더하는 것을 말함(5~10%)
- 흙 높이 : 3m까지는 10%, 3~6m이면 8%, 6~9m이면 7%, 9~12m이면 6%, 12m 이상은 5%
◇ 절토의 피해 방지
(표토제거 공정은 설계에 반영하지 않는다)
- 절토한 토석은 이를 전량 운반 처리하여야 한다.
- 원지반에 미리 구조물을 설치한 후 절토 작업을 하여야 한다.
- 길이가 긴 구간에는 절토사면 또는 절토사면의 경계 바깥쪽에 떼·돌 등을 이용한 배수로를 설치한다.
- 용출수가 나오는 지역은 배수시설을 하거나 토압을 견딜 수 있는 옹벽 ․ 석축을 설치한다.
◇ 성토 방법
(표토제거 공정은 설계에 반영한다)
- 절토한 표토층이나 지피식생은 성토부터 중심 재료로 사용하지 않음(모아 두었다가 성토부터 녹화 재료로 사용)
- 성토 재는 시공이 용이하고 전단강도가 크며 압축성이 작은 성질을 가진 흙을 선택
- 성토한 비탈면(경사면)의 기울기는 1 : 1.2~2.0의 범위(연한 점토.점질토는 1 : 1.8~2.0)
- 성토사면의 길이는 5m 이내. 5m를 초과하는 경우에는 성토사면의 보호를 위해 옹벽·석축 등의 구조물 설치
- 시일이 지나면 수축하여 용적이 감소하므로 흙쌓기 높이의 5~10%(절토의 팽창률) 정도 더 쌓기
- 소 단설치 : 절. 성토한 경사면이 붕괴 또는 밀려 내려갈 우려가 있는 지역에는(유지보수 작업원의 발판)
사면 길이 2~3m(3~5m)마다 폭 50~100cm로 단의 폭을 끊어서 수단 설치
- 성토의 운반 : 굴착한 토양의 부피는 1.15~1.30 정도 증가, 불도저의 성토 운반 최대 거리는 60m
* 60m 초과 시 덤프트럭 이용
◇ 토적계산
* 양단면적평균법
: 실제의 오적보다 약간 많은 값이 나오지만 도로와 철도의 도적계산에 널리 이용
A1+A2
- 양단면적평균법 : 토적(V) = 2 × 양 단면 사이의 거리(l)
- 중앙단면적법 : V = Am × l = ⅛(b₁+B2)(h₁+h2)
* V : 도적(㎡) * A1 : 양단의 단면적(㎡) * l : 양 단면 사이의 거리(m)
* Am : 중앙단면적(㎡) * B1: 양단 면의 너비(m) * h1: 양단의 높이(m)
- 구형 주체법(직사각형 주체법) : V = A/4(∑h₁+ 2∑h₂+ 3∑h₃+ 4∑h)
- 삼각 주체법 : V = A/6(∑h₁+ 2∑h₂+ 3∑h₃+ 4∑h₄+ 5∑h₅ + 6∑h₆ + 7∑h₇)
