사방공학에서 계간 사방, 사방댐에 대해 알아보겠습니다.
● 계간 사방
▶ 계간 사방의 의의
계류에 있어서 유속에 의한 사력의 침식, 운반, 퇴적 등의 작용으로 발생하는 재해를 미연에 방지하거나 또는 확대를 억제하며, 황폐를 복구하는 공사를 말함. 계류의 종‧횡침식을 방지하고, 산각을 고정하여 황폐계류와 계간을 안정상태로 유도하여 산지의 보전을 도모하며, 하류의 유송토사를 억지하고 조정함에 그 목적을 둔다.
※ 산각(山角)
1: 산봉우리
※ 산각(山脚)
2: 산기슭(산의 비탈이 끝나는 아랫부분) ⇒ 사방에서는 주로 2의 뜻으로 쓰이는 듯!
※ 계간(溪澗) : 시내 溪, 계곡의 시내 澗
▶ 계간 사방(공사)의 구분
- 침식방지 공사 : 종침식에는 사방댐
종·횡침식 방지
, 바닥막이 등을 축조
횡침식에는 사방댐, 기슭막이 등을 축조
- 유송토사의 저 사조절 공사 - 토석류의 억지공사 - 홍수조절을 겸용한 공사
▶ 계간 사방 계획
- 경상 계획 : 일정한 계획 아래에서 황폐계류를 처리하는 계획
- 응급계획 : 재해가 발생했을 때 하류의 가옥과 경지 등을 복구하기 위한 계획
- 예방계획 : 아직 황폐되지 않았지만 매우 높은 계류에 대하여 이행하는 계획
● 사방댐
: 황폐계류 상에서 돌, 자갈, 모래, 흙 및 그 밖에 다른 침식 물들을 억제하기 위해 계류를 횡단하여
설치하는 장벽
▶ 사방댐의 기능(시설 목적)
- 계상물매를 완화하고 종‧횡침식을 방지하는 작용
- 산각을 고정하여 붕괴를 방지하는 작용
- 계상에 퇴적한 불안정한 토사의 유동을 방지하여 양안의 산각을 고정
- 산불 진화 용수, 농업용수 및 야생동물의 음용수를 공급
▶ 사방댐의 형식
- 직선 중력댐=중력(식)댐 : 댐의 자 중에 의해 외력에 저항하도록 한 것(가장 많이 사용)
- 아치댐 : 아치 작용에 의해 외력에 저항하도록 설계된 원호상의 댐
- 3차원 댐 : 댐 본체를 양안 및 계상에 고정된 ‘판’으로 간주하여 탄성해석 법으로 설계한 반(半) 중력식 댐
- 부벽식댐 : 공사 기간의 단축과 겨울철에도 시공이 가능하며 강재(鋼材)를 재료로 사용한 댐
- 투과식 댐 : 토석류에 대응하여 물과 토석의 분리를 목적으로 하는 다양한 형태의 댐
▶ 사방댐의 종류
- 돌댐 : 석재를 구하기 쉽고 상수가 흐르는 계류에 적합한 댐, 마름돌이나 견치들을 주로 사용
메쌓기 댐, 찰쌓기 댐, 전석 이용 시 전석 댐이 있음
※ 메쌓기댐 : 콘크리트, 모르타르를 사용하지 않고 석재 또는 콘크리트블록으로 축조한 것. 댐의 높이는 4m 정도를 최대한으로 정하고 둑마루 나비는 댐 높이의 1/2 정도로 하며, 물매는 1 : 0.3~0.5로 한다
※ 찰쌓기댐 : 표면은 돌쌓기하고 내부는 호박돌 콘크리트치기를 하는 댐, 시공비가 저렴한 경우에 이용
※ 혼합쌓기댐 : 표면에 돌쌓기나 블록쌓기 또는 콘크리트치기를 하고, 내부는 자갈, 호박돌 또는 모래로 채우는 댐
※ 돌망태댐 : 소계로에서 지반이 불안정한 경우에 효과적
- 강제(鋼製)댐 : 비교적 짧은 기간에 시공할 필요가 있거나 또는 자재 운반의 반입에 많은 경비가 소요될 경우 유리
- 콘크리트댐 : 거푸집을 설치하여 내부에 콘크리트를 채워 축설하며
콘크리트의 강도, 신축 줄눈 및 물빼기구멍의 배치에 유의, 자연경관과의 조화를 이루게 한다
- 철근콘크리트댐 : 철근을 배치하고 콘크리트를 채우는 것, 체제의 균열은 방지되나 시공비가 많이 듦
- 물 층계 식 댐 : 댐 반수 면의 물받이 구조를 물 층계 식으로 3~4단 낙차공, 물 방석 구조로 하여 토석이 단계적으로 저지 및 퇴사시키도록 하고 콘크리트댐 상류부에 강관을 사용하여 전석 저지 책을 설치한다.
- 포석 콘크리트댐 : 자연휴양림 시설비의 계곡에 적합, 야면석 · 큰 호박돌이 산재한 곳에 시공하면 효과적
- 통나무댐 : 질이 좋은 석재가 없고 운반이 불편한 곳에서 사용
- 흙댐 : 댐 높이 5m일 때, 댐마루 너비는 2.5m ※ 흙댐의 댐마루 너비 = (댐 높이 / 5) + 1.5
※ 흙댐의 포화 수선은 댐 밑 내부에 있고 심벽은 포화 수선 아래로 내려줘야 댐이 안전하다.
▶ 사방댐의 시공 장소(위치 선정의 원칙)
- 티눈(계곡의 기슭 계상(계천 바닥)에 암반이 노출(존재)되어 침식이 방지되고
댐이 견고하게 자리 잡을 수 있는 곳
- 댐 부분은 좁고 상류 부분은 넓어 많은 퇴사량을 간직할 수 있는 곳
- 상류 계류바닥의 기울기가 완만하고 재계의 합류점 부근에서는 합류점의 하류부에 시공
- 붕괴지의 하부, 다량의 계상 퇴적물이 존재하는 지역의 하류부
- 구역이 긴 구간은 계단상의 댐을 계획
- 계단상 댐을 계획하는 경우에는 첫 번째 댐의 추정 퇴사 선이 구구 계상물매를 자르는 점을 상류 댐의 계획 위치로 한다
▶ 사방댐의 시설 목적
: 상류 계상의 물매 완화 / 종횡침식 방지 / 산각 교정 / 산허리 붕괴 방지
흐르는 물의 배수 및 토사·자갈의 퇴적 / 산불 진화용 수. 농업용수·야생동물의 음용수 제공
▶ 사방댐의 설계 요건
위치, 방향, 높이, 계획 물매(안정물매. 현재 계상물매의 1/2~2/3를 표준으로 함)
반수 면의 기울기(댐이 높아질수록 반수 면의 기울기는 급해지며, 높이가 6m 미만인 댐에서는 1: 0.3을 표준으로 한다)
방수로(댐의 유지 면에서 매우 중요. 집수면적.강수량.산림의 상태.산허리의 경사 등에 의해 결정, 양옆의 기울기 1:1, 45도),물빼기구멍(댐 아래쪽의 계상 선이나 댐 높이의 1/3 지점에 설치)
물받이=물받침(길이는 6m 미만의 보통 댐은 물 높이의 2배, 그보다 높을 때는 1.5배 ⇒ 댐 높이와 월류수심의 1.5~2.0배)
물 방석 : 낙수의 충격을 완화하기 위해 본댐(상류)과 앞 댐(하류) 사이에 설치하며, 잘 파괴되므로 견고하게 시공
▶ 사방댐의 물빼기구멍 설치 목적
- 댐의 시공 중에 배수하며 유수를 통과시킨다
- 댐의 시공 후에 대수 면(댐의 상류층 사면)에 가해지는 수압의 감소 및 퇴사 후의 침투수압을 경감시킨다
- 사력 기초 위에 축설한 댐에 있어서는 그 기초 아래 잠류의 속도를 감소시킨다.
▶ 사방댐의 물받이 설치 목적
: 방수로에서 떨어지는 유수에 의해 댐의 앞부분이 패는 것을 방지
▶ (직선) 중력댐의 안정조건
: 전도 / 활동 / 체제의 파괴 / 기초지반의 지지력에 대한 안정
※ 전도에 대한 안정 : 합력 작용선이 제조(밑너비)의 중앙 1/3 이내를 통과해야 함
※ 활동에 대한 안정 : 합력의 수평분력의 총합과 수직분력 총합의비가, 제조와 기초지반과의 마찰계수보다 작아야 함
※ 체제의 파괴에 대한 안정 : 체제에서 임의 개소의 최대 압축력 및 인장응력은 그 허용압축 및 인장강도를 초과하지 않을 것
※ 기초지반의 지지력에 대한 안정 : 최대 압력강도가 지반의 지지력 강도보다 작을 것
▶ 사방댐의 설계 순서
: 지형 및 지질조사 → 측량 및 위치 선정 → 댐 방향과 높이의 결정
→ 댐 형식 및 계획기울기 결정 → 방수로 및 기타 부분의 설계 → 콘크리트 배합 설계
→ 댐 단면 및 물빼기구멍의 설계 → 물받이 부위의 보호 공법 여부 및 설계
→ 가별 수로 및 물받이공 법 설계 → 부대공사 설계 → 설계서 작성
▶ 사방댐의 구조도
※ 앞 댐 : 본댐의 하류에 설치하여 본댐과 앞 댐 사이에 물 방석을 설치함으로써 낙수의 충격력을 약화하고 세굴을 방지
