콘크리트 표면차수벽형 석괴댐 댐 표준단면의 설계

콘크리트 표면차수벽형 석괴댐 댐 표준단면의 설계

1. 일반사항

• CFRD의 표준단면과 각 부의 명칭은 다음과 같으며, 제체의 단면은 일반적으로 다음과 같이 세분된다.

1. 차수벽지지존
2. 트랜지션존
3. 암석존
4. 파라페트월(Parapet wall)
5. 불투수존(주변이음부 보호존)
6. 차수벽 등

• 이들 존외에 댐체의 자연환경적인 조화를 고려하여 댐 제체 하류 비탈면부에 조경 식재 등을 위한 환경친화존을 설치할 수 있다.

댐체의 표준단면

 

2. 댐마루 표고와 여유고

• 댐마루의 높이는 설계홍수위에 따라 결정되며 이 위에 여유고를 더하여 댐마루 표고를 결정한다. 이때 여유고는 필댐의 경우와 같이 취한다.
• 댐마루 표고의 결정은 수위를 기준으로 하는 방법과 파라페트월을 기준으로 하는 방법이 있으며 이를 상호 비교 검토하여 결정한다.
• CFRD에서 파라페트월을 설치하는 경우에는 댐 높이를 프린스 바닥으로부터 파라페트월의 상단까지로 하는 것을 검토할 수 있다.
• CFRD에서는 제체 재료의 특성상 파라페트월을 기준으로 하는 방법을 채택할 경우 댐 단면을 줄이고 이를 파라페트월로 대체할 수 있다.

 

3. 댐마루 폭

• 댐마루 폭은 댐 높이와는 직접적인 관계없이 시공상의 필요성, 사용목적 등에 따라 정하며, 일반적으로 10m 정도로 설계하고 소규모댐에서는 6m로 한다.

 

4. 덧쌓기

• 댐 축조 완료후의 장기 침하량을 예측하여 덧쌓기를 실시한다.
• 설계단계에서 추정하는 장기침하량은 재료의 압축성과 축조시 다짐의 불균등으로 인한 공극 등을 고려하여 제체 축조 완료후로부터 댐 높이의 통상 0.1~0.35% 정도로 한다.

 

5. 댐체 사면경사

• 댐체 사면경사는 기초암반의 압축성, 암 축조재료의 내부마찰각, 댐 높이 등을 기초로 기존 설계사례를 참고로 하여 댐체의 특성에 따라 표준경사 및 사면도로의 규모를 정한다.
• 댐의 상하류 사면경사는 일반적으로 댐 높이에 따라 1:1.3~1:1.6 정도의 범위 내에서 정한다.

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6. 댐 단면의 구성 및 축조재료

가. 일반사항

• 댐 단면의 구성 및 축조재료는 댐 주변의 재료분포 상황에 따라 서로 상이하게 되며, 과거 시공사례를 참고로 하여 현장의 암 재료원 분포 등을 고려하여 탄력적으로 입도 분포 및 최대치수 등을 결정한다.

나. 차수벽지지존(존2 : bedding zone 또는 fine filter zone)

• 이 존은 차수벽을 직접 지지하고 있는 존으로 반투수성 벽을 형성함으로써 차수벽의 균열이나 결함이 있는 지수판을 통한 누수를 댐체의 손상없이 안전하게 통과시키는 것이 목적이다.
• 이 존은 수압에 의한 차수벽의 거동 및 침하, 누수에 대한 안정에 직접적으로 영향을 주므로 재료의 입도분포가 양호해야 하며, 적합한 투수성(투수계수 : 1×10^-4 cm/s 정도)을 유지해야 한다.
• 재료의 입도범위는 평균적으로 최대치수 75~38mm, 4.76mm(No.4 번체) 이하 함유율 35~55%, No.200번체 통과율 5~15%의 수준을 유지한다.
• 차수벽지지존의 수평 폭은 일반적으로 포설 및 다짐장비의 시공성을 고려하여 댐 마루에서 3~5m 정도로 하며, 댐 높이가 높을 때에는 수심에 따라 상부에서 하부로 적절히 증폭할 수 있다.
• 제체 축조중 빗물이나 시공상의 결함으로 인해 상류사면이 유실될 우려가 있으므로 차수벽 타설 전까지 축조사면에 대한 보호방법을 강구한다

다. 트랜지션존(존3A : transition zone 또는 filter zone)

• 이 존은 차수벽과 암석존 제체의 강성 차이로 응력이 차수벽이나 차수벽지지존에 과도하게 전달되는 것을 방지하고, 공극의 크기를 제한하여 차수벽지지존 재료가 암석 재료의 큰 공극 속으로 씻겨 들어가지 않도록 하기 위하여 설치한다.
• 트랜지션존은 중심코어형 필댐에서의 필터존과 같은 역할을 하며, 최대치수는 일반적으로 150mm를 사용한다.
• 입도범위를 별도로 규정하고 있지는 않으나, 누수시 차수벽지지존의 세굴을 방지하기 위하여 다음과 같은 입도조건을 참고로 하여 설계한다.

• 시공의 편의성을 고려하여 댐 정상부에서 일반적으로 5m 정도의 폭으로 하며, 댐이 높을 때는 수심에 따라 상부에서 하부로 적절히 증폭할 수 있다.

라. 존3B(graded rockfill zone 또는 main rockfill zone)

• 이 존은 수압과 댐 자중에 대해 차수벽을 균등하게 지지하기 위해 설치한다.
• 이 존은 댐체에 작용하는 외력의 대부분을 담당하게 되므로 침하나 변형이 가능한 한 최소로 되도록 좋은 입도와 양질의 암석재료로 축조한다.

마. 존3C(sub rockfill zone)

• 이 존은 존3B의 인접지역에 위치한 존으로 직접적인 외력을 받지 아니하므로 재료의 선택에 다소 여유가 있으며, 비교적 조립의 석괴재로 구성하여 큰 투수성을 가지도록 한다.
• 이 존의 입도분포는 다짐장비의 효율성과 현장여건 등을 고려하여 양호한 분포가 될 수 있도록 적절히 조정할 수 있다.

바. 불투수존(존1 : upstream blanket zone)

• 이 존은 차수벽에 누수가 발생할 경우에 유입되는 물의 누수차단 효과를 높이는 역할을 하는 일종의 보조적 기능을 하는 것으로 높이는 댐 높이에 따라서 선택적으로 설정한다.
• 이 존의 높이는 저수지 수위가 저하해도 차수벽의 보수가 불가능한 저수위(LWL) 이하 구간에 설치한다.
• 이 존은 사면 자체의 안식각을 최대한 높일 수 있도록 사면경사를 1:2.2 이상으로 완만하게 하는 것이 일반적이다.

사. 댐하류 환경친화존

• 주변 자연환경과의 조화를 이루기 위하여 암석존의 댐 하류사면에 환경친화존을 설치할 수 있다.
• 환경친화존은 댐 제체에서 누수가 발생할 때 침투수의 원활한 배제를 저해할 가능성이 있으므로 이에 대한 안전성을 검토하고 필요시 적절한 배수대책을 수립한다.
• 사면경사는 환경친화적인 측면과 안전 측면을 고려하여 결정하며, 일반적인 성토단면을 기준으로 통상 1:1.8~1:2.5 정도로 한다.

아. 파라페트월(parapet wall)

• CFRD에서 파라페트월은 파도로 인한 월류방지 역할과 함께 댐 단면을 감소시켜 댐 축조량, 차수벽 면적 등을 줄이며 댐의 정부 폭을 넓게 하는 등의 역할을 하므로 제체의 단면과 관련하여 결정한다.
• 높이의 적정 규모는 댐 축조량, 기초 굴착량, 차수벽 면적의 감소로 인한 공사비와의 관계, 제체 월류에 따른 댐 안정성 등을 고려하여 결정한다.
• 댐 제체의 침하, 온도변화, 건조수축 등 체적 변화에 의한 인장응력으로부터 콘크리트의 균열을 방지하기 위하여 파라페트월과 차수벽 이음, 파라페트월의 신축이음과 시공이음 등을 설치한다.
• 파라페트월과 차수벽 이음부는 동지수판 또는 PVC 지수판 등의 수밀재료를 이용하여 1단지수로 계획하고, 마스틱 필러(mastic filler)로 마무리 한다.

 

출처 : 댐 설계기준