선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 유지보수공법 의사결정체계의 한계를 극복하기 위하여 포장의 표면 손상뿐만 아니라 포장의 지지력과 교통하중을 고려할 수 있는 새로운 유지보수공법 의사결정체계(Decision Tree)를 제안하였다. 새로운 D.
- 본 연구에서는 현 서울형 도로포장 설계법에서 제안한 유지보수 공법 의사결정 체계의 문제점을 분석하고, 평탄성(International Roughness Index, IRI), 균열률(Percent Crack, CR), 소성변형(Rut Depth, RD)의 파손량에 따라 최적의 유지보수 공법을 선정할 수 있는 의사결정체계(Decision Tree, D.T.)를 새롭게 제안하였으며, 이를 기존의 서울형 도로포장 설계법과 연동이 가능하도록 하였다. 또한 D.
제안 방법
- 2016년 서울시 PMS DB를 활용하여 도로포장에서 발생하고 있는 균열의 유형을 분석하였다. Fig.
- 균열률 기준을 결정하기 위하여 Table 2와 같이 3가지(안)으로 균열률 기준값을 설정하여 2017년 보수대상구간(총 479개 구간)의 노면결함 자료를 토대로 비교·분석을 수행하였다.
- 현재 서울시의 균열률 산정 폭 30cm를 적용할 경우에는 1개의 종방향균열이 균열률 10%로 산정되어 절삭 및 덧씌우기 공법을 시행하여야 하지만 균열 산정 폭 15cm를 적용할 경우 균열보수 공법을 적용하면 되므로 유지보수 예산이 낭비되는 것을 억제할 수 있다. 따라서 균열률 산정 폭을 현재의 30cm에서 15cm로 개선하였으며, 균열폭 15cm를 적용하여 D.T.의 민감도를 분석하였다.
- 하지만 소성변형을 기준으로 절삭 깊이를 결정할 경우 아스팔트 기층에 발생된 균열에 의한 손상 영향을 고려하기 어려운 문제가 있다. 따라서 본 연구에서는 국외의 기준을 참고하여 균열량에 따라 절삭 깊이를 먼저 결정하고 소성변형량에 따라 절삭 깊이를 재조정하는 절차를 D.T.에 고려하였다.
- 3을 적용할 경우 예방적 유지보수 공법의 활성화와 노후포장 정비가 동시에 시행될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 선형균열을 면적 균열률로 환산하는 균열률 산정 폭 기준 15cm를 적용한 D.T. 3의 결함 기준을 적용하여 D.T.(안)을 개선하였다.
- )를 새롭게 제안하였으며, 이를 기존의 서울형 도로포장 설계법과 연동이 가능하도록 하였다. 또한 D.T.를 바탕으로 포장의 정비예산을 개략적으로 산정할 수 있는 방안을 제시하였다.
- 균열률이 8%를 초과하는 노후포장 관리구간은 균열률에 따라 기본적으로 50~100mm, 100~150mm, 150~200mm를 절삭 재포장하는 것으로 기준을 수립하였다. 또한 각 구간마다 소성변형 발생량을 기준으로 절삭 깊이를 세 단계로 조정하는 기준을 제안하였다.
- 또한 주행차로와 파손유형이 다른 버스정류장 및 교차로와 같은 구간에 대한 단면설계 기준과, SMA 등과 같은 특수 혼합물을 적용할 경우의 설계단면 조정 기준도 고려하여 함께 개선하였다.
- 에서 유지보수 공법을 결정하는 균열률과 소성변형량의 기준은 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 Table 2와 같이 다양한 균열률 기준에 따라 산정되는 유지보수 공법을 비교₩분석하여 최종 기준(안)을 제안하였다.
- 본 연구에서는 이와 같은 사항을 고려하여 버스정류장 및 교차로와 같은 특수 구간에 대한 단면설계 및 SMA 등과 같은 특수 혼합물 적용 기준을 Fig. 13과 같이 추가 제안하였다. 그림에서처럼 버스정류장 및 교차로 구간의 경우 주행차로에 비해 아스팔트층의 두께를 20~50mm 증가시켜야 하고, 표층 및 기층에 SMA와 고강성 기층재를 적용할 경우 단면두께를 증가시키지 않아도 무방한 것으로 평가되었다(서울특별시, 2017).
- 본 연구에서는 현 서울시의 보수공법 결정 체계의 문제점을 분석하고 도로포장의 파손유형 및 파손량에 따라 평탄성 관리, 예방적 유지관리, 노후포장 관리로 구분하고 최적 유지보수 공법 결정이 가능하도록 서울형 Decision Tree를 개선하였다. 개선된 D.
- 예방적 유지관리 구간과 노후포장 관리구간은 균열률 8%를 기준으로 구분하였다. 예방적 유지관리 구간에서는 균열의 발생 비율이 높지 않고 선형균열이 대부분일 경우에는 균열보수를 시행하고 복합된 균열과 소성변형이 다소 발생한 경우에는 박층 덧씌우기 포장을 실시하는 것으로 제시하였다. 균열률이 8%를 초과하는 노후포장 관리구간은 균열률에 따라 기본적으로 50~100mm, 100~150mm, 150~200mm를 절삭 재포장하는 것으로 기준을 수립하였다.
- 따라서 현재의 평탄성 유지관리 기준을 적용하게 되면 너무 많은 면적이 평탄성 불량구간으로 분류되어 유지보수 비용 측면에서 부담으로 작용하게 될 우려가 있다. 이를 완화하기 위하여 본 연구에서는 평탄성 불량구간 정비기준을 별도로 제시하며 현재의 기준보다 다소 완화된 도시고속도로 6.0m/km, 주간선 및 보조간선도로는 8.0m/km를 적용하였다. 완화된 정비기준을 적용하게 되면 전체 도로포장 면적 대비 약 5.
- 이를 위해 본 연구에서는 2014~2016년도 노후포장 정비 시 서울형 포장설계법이 적용된 38개 구간에 대해 D.T.에서 설계법이 미적용된 단면두께와 설계법이 적용된 단면두께의 차이를 분석하였다.
- 균열률과 소성변형량에 따라 절삭 깊이 및 재포장 두께를 결정한 이후에는 기존 노후포장의 지지력과 교통량 등을 반영하여 상세한 단면설계가 필요하다. 이를 위해 본 연구에서는 Fig. 13에서 보는 바와 같이 50mm 이상 절삭 덧씌우기가 수행되는 노후포장 정비구간에 대해서는 서울형 포장설계법을 적용하여 상세설계를 수행하는 절차를 포함하였다.
이론/모형
- 소성변형량 기준은 현재 서울시 유지보수 기준을 고려하여 15mm를 최대 기준값으로 설정하였다. 또한 Fig.
성능/효과
- 소성변형은 6~10mm 범위가 가장 많았으며 유지보수 기준인 소성변형 15mm 이상인 구간은 전체 연장에서 약 15% 정도 차지하고 있는 것으로 나타났다. 15mm 이상의 다소 큰 소성변형은 주간선 및 보조간선도로에 더 많이 분포되어 있는 것으로 나타났다. 이는 주간선도로와 보조 간선도로에 버스전용차로와 교차로 구간이 포함되어 있어 소성변형이 크게 발생하였기 때문이라 판단된다.
- D.T. 1과 D.T. 2에서 균열폭 15cm를 적용한 결과를 비교하면 D.T. 2에서의 전단면 및 부분단면 재포장 공법 비율은 D.T. 1 보다 약 33.6% 감소한 40.5%로 나타났으며, 예방적 유지보수 공법의 비율이 약 38.1%로 37.7% 증가되었다. 현재 서울시의 예방적 유지보수 공법 적용비율은 2.
- Fig. 15에서 나타난 바와 같이 D.T. 3을 적용할 경우 예방적 유지보수 비율은 25%로 D.T. 2에 비해 13% 감소한 것으로 나타났으며, 150~200mm 절삭 및 덧씌우기 비율은 약 14%로 나타났다. D.
- Fig. 16에서 나타난 바와 같이 서울형 포장설계법을 적용한 상세설계 결과는 서울형 포장설계법 미적용보다 평균 약 25mm 절삭 깊이 및 덧씌우기 두께가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 D.
- Fig. 4에서 균열률 범위는 5% 단위로 분류하였으며, 대부분의 경우 도시고속도로보다 주간선도로와 보조간선도로의 균열비율이 다소 높게 차지하는 경향이 나타났다. 하지만 균열률 30% 이상인 경우에는 도시고속도로가 가장 많은 비율을 차지하고 있는 것으로 나타났다.
- 예방적 유지관리 구간에서는 균열의 발생 비율이 높지 않고 선형균열이 대부분일 경우에는 균열보수를 시행하고 복합된 균열과 소성변형이 다소 발생한 경우에는 박층 덧씌우기 포장을 실시하는 것으로 제시하였다. 균열률이 8%를 초과하는 노후포장 관리구간은 균열률에 따라 기본적으로 50~100mm, 100~150mm, 150~200mm를 절삭 재포장하는 것으로 기준을 수립하였다. 또한 각 구간마다 소성변형 발생량을 기준으로 절삭 깊이를 세 단계로 조정하는 기준을 제안하였다.
- 이 경우 한정된 유지보수 예산으로 정비할 수 있는 유지보수 면적이 대폭 감소되며 이에 따라 미정비 구간의 도로포장 노후화가 급속히 증가할 것으로 판단된다. 균열폭 15cm를 적용한 D.T. 1의 경우는 균열폭 30cm에 비하여 전단면 재포장 공법 적용 비율은 35.5% 감소한 26.5%로 나타났으며, 예방적 유지보수 공법은 0.4%로 나타나 거의 적용되지 않는 것으로 나타났다.
- 16에서 나타난 바와 같이 서울형 포장설계법을 적용한 상세설계 결과는 서울형 포장설계법 미적용보다 평균 약 25mm 절삭 깊이 및 덧씌우기 두께가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 D.T.에서 유지보수 공법 결정 절차만을 적용하여 산정된 결과에 단면두께를 25mm 증가시킬 경우 서울형 포장설계법을 적용한 상세설계 결과와 유사하게 단면두께를 산정할 수 있어, 보다 정확한 정비예산을 추정할 수 있을 것으로 판단된다.
- 서울형 포장설계법 적용 여부에 따른 정비예산 산정 차이를 최소화하기 위하여 서울형 포장설계법 적용 여부에 따른 단면두께 비교₩분석을 수행하였으며 서울형 포장설계법 미적용 단면두께보다 약 25mm 증가시킬 경우 서울형 포장설계법 적용 단면두께와 유사하게 나타나 예산(안) 수립 시 차이를 최소화 할 수 있을 것으로 판단된다.
- 5는 소성변형 분포비율을 나타내고 있다. 소성변형은 6~10mm 범위가 가장 많았으며 유지보수 기준인 소성변형 15mm 이상인 구간은 전체 연장에서 약 15% 정도 차지하고 있는 것으로 나타났다. 15mm 이상의 다소 큰 소성변형은 주간선 및 보조간선도로에 더 많이 분포되어 있는 것으로 나타났다.
- 0m/km를 적용하였다. 완화된 정비기준을 적용하게 되면 전체 도로포장 면적 대비 약 5.5%가 평탄성 불량구간으로 나타났다.
- 이러한 획일적인 정비기법의 적용으로 도로하부층의 개선 및 균열의 유형별 맞춤형 보수가 불가능한 것으로 나타났다. 또한 선형균열의 경우 균열충진 및 박층 덧씌우기 등의 예방적 유지보수 공법을 적용하여 공용수명의 연장이 가능함에도 불구하고 현 유지보수 공법 결정체계에서는 일률적인 절삭 덧씌우기 공법의 적용으로 예산낭비가 초래되기도 한다.
- Table 1은 서울시에서 적용하고 있는 결함 유형별 유지보수 관리 기준이다. 표에서 보는 바와 같이 균열과 소성변형은 도로종류과 관계없이 동일한 유지보수 기준을 적용하고 있으나 평탄성의 경우에는 상위도로일수록 보다 엄격한 평탄성 관리기준을 적용하는 것으로 나타났다.
- 도시고속도로의 IRI는 대부분 3 이하인 것으로 나타나 양호한 상태인 것으로 판단된다. 하지만 주간선 및 보조간선도로의 IRI는 도시고속도로보다 상대적으로 높은 것으로 나타났으며, 특히 IRI 값이 7m/km 이상인 평탄성이 상당히 불량한 구간도 다수 존재하는 것으로 나타났다. 이는 주간선 및 보조간선도로에는 불량맨홀이 다수 존재할 뿐만 아니라 굴착복구 후 도로침하가 발생하는 등의 영향으로 판단된다.
- 8은 2014~2016년 도로포장 보수대상구간 및 공법(안)에서 결정한 유지보수 공법의 비율을 각 결함인자별로 구분한 것이다. 현 서울시 유지보수공법 결정체계를 적용한 결과 5cm 절삭 덧씌우기 공법이 전체의 약 81%(개질 60%, 일반 21%)를 차지하는 것으로 나타났으며 도로포장 하부 개선을 위한 15cm 이상의 절삭 덧씌우기 공법은 불과 6%만 적용되는 것으로 나타났다. 이처럼 현 서울시의 유지보수 공법 결정의 경우 도로포장의 파손 유형 및 원인과 관계없이 표층만을 절삭 덧씌우기하는 획일적인 정비기법을 적용하는 것으로 나타나 개선이 시급히 필요한 것으로 판단된다.
- 그림에서 알 수 있듯이 종방향 균열이 전체적으로 넓게 분포되어 있으며, 특히 균열률이 30% 이상인 구간에서는 가장 큰 비중을 차지하고 있다. 횡방향 균열은 균열률이 10% 이하인 구간에 주로 많이 발생하는 것으로 나타났다. 균열 유형별 분포비율을 살펴보면 전반적으로 종방향 균열과 시공균열이 가장 많이 차지하고 있음을 알 수 있다.
- 이와 같이 서울시 도로포장에 발생되는 균열은 차량 주행방향의 종방향 균열이 가장 많은 것으로 나타났다. 횡방향 균열의 발생은 다소 적은 것으로 나타났고, 거북등 균열의 발생은 상대적으로 적은 것으로 나타났다. 도로포장에 발생하는 균열의 종류는 다양하기 때문에 기존의 합산 균열률에 의한 일률적인 표층 절삭 덧씌우기 재포장 대신 균열의 유형과 심각도에 따른 맞춤형 정비 기법의 도입이 시급히 필요한 것으로 판단된다.
후속연구
- 서울시의 17개 교차로 구간에 대한 현장조사 결과(서울특별시, 2017) 전체의 82% 구간의 주된 파손원인은 소성변형으로 나타났다. 따라서 버스정류장 및 교차로구간의 경우 일반차로와는 달리 소성변형이 주된 파손유형이므로 이를 별도로 관리할 필요가 있을 것으로 판단된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.