[실기_지반공학]제 10장 댐 및 항만(댐의 일반, 댐의 시공) #1

 이번 포스팅에서는 댐 및 항만에 대한 이야기를 해보려고합니다.

 교량공과 암거는 암기가 주를 이루는 단원입니다. 암기법이 있는 것은 암기법을 제시하겠습니다.

 제 10장 댐 및 항만은 1개의 파트 올릴 예정인데요. 과년도에서 자주 출제되는 내용은 글상자에 표시해 두겠습니다. 

 드디어 마지막 장입니다. 화이팅!!

 

①댐의 일반

 1. 댐의 분류

  (1)필댐(Fill dam)

   필댐(Fill dam)이란 흙, 모래, 자갈, 암석 등의 천연재료를 정해진 위치에 포설 다짐하여 수밀하게 구축하는 구조물을 말한다.

• 흙댐(Earth fill dam): 균일형 댐, 코어형 댐, 존형 댐
• 록필댐(Rock fill dam): 표면 차수벽형, 내부 차수벽형, 중앙 차수벽형
• 토석댐(Earth rock fill dam): 댐체 하류부는 석괴, 상류면은 불투수성 흙으로 구성

  (2)콘크리트 댐(Concrete dam)

   1)RCC 댐(Roller compact concrete dam)

    : 초경질 반죽의 빔배합 콘크리트를 덤프트럭으로 운반 한 후, 불도저로 고르게 깔고 진동롤러로 다져서 제체를 구축한 담을 한다.

    : 슬럼프가 없으며 품질 및 인력과리가 용이하고 대형 설비가 필요없어 시공속도가 빠르고 건설비가 저렴하다는 장점이 있다.

 

 2. 댐의 조건

  (1)댐의 성토시험 항목

• 다짐시험
• 들밀도 시험
• 함수비시험
• 투수시험
• 입도시험
• 일축압축강도시험
• 전단시험
• 액성한계 및 소성한계 시험
• 평판재하시험

 

 3. 필터(Filter)

  : 필터는 댐 축조 시 투수성이 크게 다른 2가지 재료의 중간에 침투수에 의한 불투수성 재료의 유출을 방지하고 본체의 공극수만을 완전히 배출하고 유하시켜서 파이핑에 의한 흙의 유실방지를 목적으로 설치한다.

  (1)필터의 기능(요구조건, 역할)

• 물만 통과시키고 토립자의 유출을 방지
• 역학적 완충역할
• 코아(Core)재의 자기치유작용을 지원

 

②댐의 시공

 1. 유수전환방식(가배수공, River Diversion)

  : 댐을 건설하기 위해서는 댐 지점의 하천수류를 다른 방법으로 이동시켜야 하는데, 이를 전류공, 도는 가배수공이라 하며 유수전환시설은 가물막이와 개배수로 구성된다.

  (1)가물막이

• 전면식 가물막이: 하천수를 개배수 터널로 전환하고 하천을 전면적으로 물막이하여 작업구간을 확보하는 방식
• 부분식 가물막이: 하천이 넓은 경우 한쪽에 가물막이를 설치하여 다른 쪽으로 하천수가 흐르게 하고 작업구간을 확보하는 방식
• 단계식 가물막이: 한족의 하안에 붙여서 수시로 설치하여 이 수로에 유수를 유도하여 부분체절과 같은 방법으로 단계적으로 시공하는 방식

  (2)가배수공

• 반하천 체절공: 하천폭이 넓고 유량이 비교적 많은 경우 하천의 절반을 막아 흐름을 다른 절반으로 흐르게 하고 체제의 절반을 시공한 다음 나머지 부분을 시공하는 공법이다.
• 가배수 터널공: 하천이 좁고 만곡이 된 경우에 협곡인 지역에 댐 상류의 하안부터 산복을 지나 댐 하류에 이르는 가배수 터널을 설치하여 유수를 전환시키는 공법이다.
• 가배수로 개거공: 하천이 넓고 유량이 많지 않은 경우 댐 지점의 한쪽하안에 개거를 설치하여 유수를 전환시키고 제체공사를 한 후 다시 하천을 돌려서 반하천체절과 같은 방법으로 시공하는 것을 말한다.

 

 2. 가물막이공(Coffer Dam, 가체적공)

  : 가물막이 공사는 댐 구조물이 물속 또는 물 옆에 축조되는 경우, 건조상태의 작업(Dry work)을 위하여 일시적으로 물을 배제하는 가설시공으로 널말뚝식 공법(Sheet pile식 공법)과 중력식 공법으로 대별된다.

  (1)Sheet pile식 공법(널말뚝식 공법)

Sheet pile식 공법	·간이식 ·Ring beam 형식 ·한겹 sheet pile식 ·두겹 Sheet pile식 ·Cell 형식
중력식 공법	·흙댐식 ·Box식 ·Caisson식 ·Cellar block식 ·Corrugate cell식

 

 3. 암반기초의 그라우팅(Grouting)

  : 댐 공사에서 댐 기초지반의 차수 및 변형을 방지할 목적ㅇ로 암반층에 천공하여 시멘트풀 또는 약액을 주입하여 지반을 견고하게 하는 공법

  (1)압밀 그라우팅(Consolidation Grouting)

  (2)커튼 그라우팅(Curtain grouting)

   : 댐의 기초암반을 침투하는 물을 방지하기 위한 지수의 목적으로 댐의 축방향 기초 상류부에 병풍모양으로 시멘트 용액 또는 벤토나이트와 점토의 혼합용액을 주입하는 방법으로 목적은 다음과 같다.

• 기초암반에 침투하는 물을 방지하기 위한 지수목적
• 콘크리트 댐에서는 제체에 작용하는 양압력의 경감을 목적
• 시공 중의 침수에 의한 공사의 지연을 막기 위하여

  (3)림 그라우팅(Rim grouting)

   : 댐의 취수부 또는 전저수지에 걸쳐 댐 주변의 암반지수를 목적으로 그라우팅하는 방법

  (4)콘택트 그라우팅(Contact grouting)

  (5)블랭킷 그라우팅(Blanket grouting)

 암반의 기초에 대한 그라우팅 종류를 쓰라는 문제가 자주 출제된다.

 

 4. 댐의 부속설비

  (1)검사랑(Inspection gallery)

   : 중력댐을 시공한 후 댐의 안전관리 목적을 위한 예상되는 사항(균열검사, 간극수압측정, 온도측정 등)을 실시하기 위해 댐 내부에 설치한 것을 검사랑이라 한다.

▼검사랑의 시공목적

• 콘크리트 내부의 균열검사
• 콘크리트 온도측정
• 간극수압 측정
• 그라우팅공 이용
• 콘크리트 수축량 검사
• 양압력 상태 검사

  (2)여수로(Spill way)

   : 계획된 저수량 이상으로 댐에 유입하는 홍수량을 조절하여 자연하천으로 방류하는 중요한 구조물을 여수로 또는 여수토라 한다.

  (3)감세공(Energy Dissipator)

   : 댐 여수로(Dam spill way)의 말단부 또는 급경사수로를 유하한 고속류의 운동에너지를 감세시켜 하류하천에 안전하게 유하시키기 위한 시설로 댐하류단의 세굴이나 침식 등 인근 구조물에 피해를 주지 않도록 설치하는 댐의 주요 부속구조물을 감세공이라 한다.

 

③유선망과 파이핑

 1. 유선망(Flow net)

   : 흙댐 등의 본체 및 투수성 지반 내에서의 침투수류의 방향과 제체에서의 침투수류의 방향과 제체에서의 수류의 등위성이 망상의 곡선군으로 나타낸 것을 유선망이라 한다.

  (1)유선망의 목적

  : 유선망을 그리는 목적은 침투유량, 침투속도, 공극수압 및 동수경사를 결정하기 위해서다.

  (2)유선망의 특징

• 각 유량의 침투유량은 같다.
• 인접한 등수두선 간의 수두는 모두 같다.
• 유선과 등수두선은 서로 직교한다.
• 유선망을 이루는 사각형은 이론석 정사각형이다.
• 침투속도 및 동수구배는 유선망의 유선망의 폭에 반비례한다.

 ▼유선망에 대한 자세한 내용은 필기에서 배웠다. 더 공부하고 싶다면 아래의 링크를 참조하자.

[토질 및 기초] 제 2장. 흙의 침투성과 침투(투수계수/비균질 토층의 평균투수계수/유선망(Flow net)

 

 2. 침투에 의한 안정성 검토

  (1)Lane의 크리프비에 의한 안정 검토

   : Lane(1935년)은 크리프비를 기준으로 파이핑(piping)에 대한 안전율을 검토하는 경험적인 방법을 제안하였다. 가중 크리프비 방법으로 계산하여 안전 크리프비(Safe weighted creep ratio)보다 크면 파이핑에 대하여 안전하다.

 

④항만과 하천공

 1. 하천공

  (1)수제(Spur, dike groin)

   : 하천수의 흐름을 조절하여 휴로의 폭과 수심을 유지하고 제방과 하상을 보호하며, 하천수를 제어하기 위해 물의 흐름에 직각 또는 평행으로 설치하는 하천구조물

   : 하천에서 수제 설치는 하천수의 흐름을 제어, 제방 세굴 방지, 생태계 보전 등의 목적으로 설치된다.