하천교량 계획고·경간장

왜 배우는가: 하천을 가로지르는 교량은 계획고와 경간장이 홍수 시 통수 능력, 세굴, 기초 안정성을 함께 좌우한다. 하천 교량 계획은 기술사 시험에서 1교시 용어와 2~4교시 논술로 반복해 출제되므로, 기준의 순서와 근거를 정확히 익혀야 한다.

출제 이력: 제127회 2교시 1번, 제119회 2교시 5번, 제100회 1교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

계획고는 계획홍수위와 여유고의 합 이상, 경간장은 통수 능력과 세굴을 함께 보고 정한다

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 계획홍수위
• 여유고
• 계획하폭
• 하천구역
• 교대 위치
• 교각 위치
• 세굴
• 경간장

정의 문장은 답안 첫 줄에 그대로 옮긴다. 계획고와 경간장은 서로 얽혀 있어 한쪽을 먼저 정하면 다른 쪽이 바뀐다. 그래서 두 값을 함께 검토하는 순서를 기억해야 한다.

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 하천 위 다리는 물이 가장 높게 찼을 때도 물과 떠내려오는 부유물이 다리 밑을 무리 없이 지나가야 한다. 동시에 교각은 물길을 막지 않으면서, 강바닥이 깎여도 기초가 버틸 자리에 세워져야 한다. 이 두 조건을 숫자로 정하는 과정이 계획고와 경간장 결정이다.

정식으로는 하천 횡단 교량의 계획고, 교대·교각 위치, 전체 길이, 경간장을 하천설계기준에 따라 계획홍수량과 계획홍수위를 기준으로 결정하는 설계 행위다. 교량은 제방이 있으면 계획 제방고 이상, 최대 홍수위에 여유고를 더한 높이 이상에 최저부를 두는 것이 원칙이다. 제방이 없으면 하천건축한계에 준한다. 지천 교량은 본천에 준해 계획한다.

계획홍수위는 하천기본계획에서 정한 계획홍수량이 흐를 때 형성되는 수위다. 교량 계획고의 출발점이다. 계획홍수량 자체는 하천기본계획에서 결정·고시되므로 설계자는 고시값을 입력으로 쓴다.

여유고는 계획홍수위와 교량 최저부 사이에 두는 추가 높이다. 수위 상승, 파랑, 부유물 걸림을 흡수하는 완충 높이이며, 값은 하천 규모와 해당 기준에 따라 다르므로 기준표에서 확인한다.

계획하폭은 계획홍수량을 무리 없이 흘리는 데 필요한 적정 하폭이다. 하천구역은 제방부지를 포함한 제외측 토지이고, 제방이 없는 구간에서는 계획홍수위가 올라가는 범위까지를 하천구역으로 본다.

세굴은 교각과 교대 주변에서 유속이 빨라져 하상 흙이 깎여 나가는 현상이다. 세굴 깊이만큼 기초를 깊게 묻거나 근입 깊이를 확보해야 하므로, 경간장과 기초 깊이는 세굴 예측과 연결해 함께 본다.

경간장은 인접한 교각 또는 교대 중심 사이 거리다. 경간을 넓히면 하천 내 교각 수가 줄어 통수 방해가 줄지만, 상부구조 단면과 공사비가 커진다. 이 상충 관계가 경간장 결정의 핵심이다.

계획고와 경간장의 관계는 다음과 같이 정리된다. 계획고는 수위와 여유고로 하한이 정해지고, 경간장은 통수 단면과 교각 수로 결정된다. 교각 수를 줄이려고 경간을 늘리면 거더 높이가 커져 계획고 하한이 더 높아질 수 있다. 따라서 계획고를 먼저 확정한 뒤 거더 형식을 맞추는 순서가 일반적이다.

교대와 교각의 위치는 유심 방향, 계획 하상 세굴, 하천 만곡부와 합류부 여부에 영향을 받는다. 교대는 원칙적으로 하도 밖, 제방 쪽에 두어 통수 단면을 줄이지 않는다. 교각은 하천 폭이 좁은 곳과 만곡부, 합류부를 피하도록 배치한다.

3. 등장 배경과 필요성

하천에 교각을 많이 세우면 흐름 단면이 줄어 상류 수위가 올라간다. 수위 상승은 제방 월류와 침수 피해로 이어진다. 그래서 계획 단계에서 통수 단면과 교각 수를 함께 제한할 필요가 생겼다.