시추시험

정의

• 시추시험은 조사 지역의 지잘상태 파악을 위한 지반조사 방법 중 지반의 상태를 확인할 수 있는 가장 기본적이며 보편적이며 구체적인 방법이다.
• 지반조사의 기초적인 현장조사 및 시험으로서 직접확인이 어려운 지하의 지반상태를 시험공 굴진으로 지반 성상을 조사하고, 시료의 채취 및 원위치 공내시험을 통한 시료를 채취하는 행위이다.

시추시험 전경(출처 : 피티씨)

시추조사 목적

• 지반의 특성과 지층 판단, 지하수위 조사 등을 목적으로 한다.
• 지반 시료를 채취하고, 각종 원위치 공내시험을 통해 설계에 필요한 제반 자료를 획득하기 위함이다.

시추조사 결과의 활용 방안

• 토질 및 기반암의 분포, 심도구성 상태 확인
• 토질의 종류, 연약층의 유무를 판단하여 암반을 분류하고 구조물 기초 및 토공설계에 활용
• 지하수위 파악, 공내 관찰 등

시추조사 특성

• 원하는 심도의 시료를 채취하여 지층의 직접적 확인이 가능하고, 채취한 시료로 다양한 분석을 통해 많은 정보를 획득할 수 있다.
• 정보수집의 신뢰도가 높은 반면에 시험 경비와 시간이 다소 많이 소요됨에 따라 효율적인 계획하에 수행되어야 한다.

- 시추시험은 보통 코어링(coring) 방법이 가장 보편화되어 있지만 시간과 비용을 절감할 수 있는 타격식 시추방법도 고려해볼 필요가 있다.

• 시추는 NX규격 이중 코어배럴이나 NX에 상응하는 규격을 사용하여 연직으로 시행하며, 풍화대나 파쇄대 등에서는 삼중 코어배럴 등을 사용하여 코어의 회수율을 높일 수 있다.
• 지층구성 파악을 위한 시추의 간격과 심도는 구조물의 종류와 범위, 요구되는 지반조사 자료의 정밀도에 따라 지반분야의 책임기술자 판단에 의하여 결정할 수 있다.
• 시추공의 지하수위 측정은 시추 종료 후 24시간, 48시간, 72시간 경과시마다 지하수위를 측정 한다.
• 시추조자시 정확한 시추조사 위치 파악을 위하여 GPS 장비 등을 활용할 수 있다.
• 시추조사 이후에 드론으로 조사부지를 촬영하여 시추조사를 수행한 위치정보를 수집하고 활용할 수 있다.

시추조사 간격 및 심도

• 시추조사는 건축분야에서는 기반암 3m 이상까지 적용하도록 되어 있으며, 교량 구간의 시추 심도는 연암 3m, 경암 1m, 풍화암 7~10m까지 적용하도록 되어 있다.
• 아래 표에서 분야별 시추 간격과 시추 심도를 상세히 확인할 수 있다.

구분		시추 간격	시추 심도
건축		구조물 규모에 따라 30~50m	기반암 3m 이상
교량		교대, 교각마다 1개소	기반암 3m 이상
박스		개소당 1공	풍화대 50/30 이하 3회 연속 확인
터널	산악 (NATM, TBM)	50~200m 간격(입출구부 포함) 계곡부/저토피 1공 이상 (200m 마다 1개소 추가)	터널 바닥고 하부 0.5~1.0D (D: 터널 최대직경) 기반암 확인이 불가능한 경우 터널바닥고 하부 1.0~2.0D
	도심 (개착)	100m 간격 주요구조물(수직구, 정거장 등) 개소당 1공	계획고 하부 3m 이상 주요 구조물에는 기반암 3m 이상 기반암 확인이 불가능한 경우 계획고 하부 0.5B (B: 굴착 계획 폭)
깎기비탈면		개소당 2공 이상(연장 100m 이상시 1공 추가) 20m 이상인 경우 2공 이상	계획고 하부 2m
쌓기비탈면	일반	500m 간격 (핸드오거 : 300m 간격)	풍화토 N=30 이상 3회 연속 또는 풍화암 확인 (핸드오거 : 가능심도까지)
	연약	50~100m 간격 (핸드오거 : 200m 간격)	연약지반 통과 후 견고한 지층 3~5m 확인 (핸드오거 : 가능심도까지)
댐		20~30m 격자 간격	댐 형식, 높이, 하부지반조건 등을 고려하여 결정
제방		100m 간격	제방높이 3배, 최소 10m 이상
공항		상기 구분 별 간격	상기 구분 별 심도

시추조사 종류(굴착 방법 기준)

• Cable Tool(Purcussion Method) : 굴착을 위한 뾰족하고 무거운 추를 반복적으로 Up-Down 하면서 단단한 암석을 파쇄하는 방식의 굴착을 수행한다. 미고결층의 굴착시에는 공벽을 지지하기 위해 굴착전 몇 미터 간격으로 케이싱을 삽입한 후에 굴착하며, 물을 주입하여 슬러지를 만들어 양수관 또는 펌프를 사용하여 암편을 제거하는 방식이다.
• 수압식 방법(Jetting Method) : 파이프 아래 설치한 비트로 고압의 물을 분사하는 동시에 비트의 진동으로 굴착을 수행한다. 수압식 방법은 주로 미고결층에서 15cm 이하의 소구경 굴착을 하는 경우 사용한다.
• 회전식 방법(Rotary Method) : 톱니가 달린 파이프를 회전하여 굴착하는 방법으로 원활한 회전과 암편의 제거를 위하여 유체를 주입함으로써 시험을 수행한다. 유체의 주입방법에 따라서 정회전방식과 역회전방식으로 구분한다.

시추조사 모식도(출처 : 건설기술정보시스템)

시추조사 결과 분석

• 시추작업과 병행하여 표준관입시험, 시료 채취 등이 진행되며, 한국산업규격 KS F - 2313(흙 댐의 토질조사를 위한 시료채취방법)과 KS F 2430(관능검사에 의한 흙의 분류방법) 등을 적용하여 조사항목과 결과를 정리하고 이를 통해 주상도를 작성한다.
• 주상도는 아래와 같은 내용이 포함되며 예시는 아래 그림을 통해 확인할 수 있다.

- 시추 회사명

- 시추자 이름, 직급 등

- 시추 일시

- 시추 위치

- 시추형태와 시추기(장비 종류 등)

- 지반성층 상태

- 표준관입시험 저항치(N)와 심도

- 시료의 번호, 형태, 심도

- 흙 및 암석 분류에 대한 상태 기술 등

주상도 시추조사 결과 예시

시추조사결과 분석 예시(출처 : 건설기술정보시스템)

시추조사시 유의사항

• 시추조사는 일정한 압력 및 회전속도를 유지할 수 있는 시추장비를 사용하도록 해야 한다.
• 시추간격 및 심도는 최신 제·개정된 지반조사 편람의 규정을 원칙으로 하나, 지질상태의 변화가 심하고 공가기간 중 장기적 안전성이 요구되는 주요구조물의 설치지역은 발주청의 승인을 득하여 시추 간격과 심도를 조정할 수 있다.

- 기반암층 확인을 원칙으로 하되, 기반암이 깊지 않은 경우에는 지지층 하부 5.0m 이상 또는 기초폭 단변의 2배 이상 시추시험을 실시한다.

• 시추시험에 사용하는 용수는 굴진시 순환수나 슬라임의 색조를 이용하여 지층변화 상태를 파악할 수 있도록 청수를 사용한다.
• 암반층을 시추시험하는 경우에는 다이아몬드비트를 사용하고 이중 코어베럴을 이용하여 코어회수율을 최대한 높이도록 하고, 굴진속도를 가능한 범위 내에서 암층별로 구분하여 기록하도록 한다.
• 시추각도는 수직으로 함을 원칙으로 하고 지표 지질조사 결과에 따라 파쇄대, 단층 등 구조선 확인이 필요한 경우 경사시추를 수행하도록 한다.
• 연약점토층에서는 시추조사와 병행하여 실내시험용 불교란 자연시료를 채취하여야 하며, 시료는 함수비 변화를 방지하기 위해 파라핀을 사용하여 밀봉하고 시료상과제 보관하여 이동 중의 교란을 방지·최소화 시킨다.
• 시추시험이 완료된 시추공은 매몰되지 않도록 PVC 관과 뚜껑을 설치하여 공사중 지하수위 측정이 가능하도록 해야 한다.
• 추가적인 시험 계획이 없는 시추공은 오염되지 않도록 관리하며, 지표면 하부 1m까지는 벤토나이트, 시멘트 슬러리를 주입하여 다짐하면서 되메움한 후에 굴착공 위 30~40cm 두께의 콘크리트를 밀봉하고, 콘크리트 면에서 지표면까지는 깨끗한 흙으로 다지면서 되메움하도록 해야 한다.

관련규정

• 한국사업규격 KF F - 2313
• 한국사업규격 KF F - 2430

관련용어

• 지반시험
• 표준관입시험