지반조사(Site investigation)

정의

• (지)각종 토목구조물, 건축구조물, 시설물 등의 설계 및 시공에 필요한 지반정보를 얻기 위해 실시하는 조사 로 간접적인 조사 방법으로는 기존 자료조사가 있고, 직접적인 조사 방법으로는 현장답사, 물리탐사, 시추조사, 원위치시험 등이 있다.

지반조사 관련 용어

• 지반정보 : 포괄적으로 지반조사결과로 획득한 모든 정보를 의미하며, 지반의 특성, 지반의 종류, 지반시험과 관련된 각종 데이터 등을 포함한다.

지반조사 목적

• 지반조사는 건설·건축 공사시 목적 시설물이 구축되는 대상 지반의 지층 분포와, 토질, 암석, 암반 등 지반의 공학적 성질과 지하수위 등에 대한 정보를 정확하게 파악·분석하여 구조물의 계획과 설계, 시공 및 유지관리 업무를 수행하는데 필요한 지반정보를 획득하기 위하여 수행한다.
• 획득한 지반정보는 건설공사의 안전, 최종 목적 시설물의 안전성, 공사의 경제성에 매우 큰 영향을 미친다. 지반조사를 소홀히 하거나 불명확하게 하는 경우에는 안전성에 큰 위협을 받을 수 있으며 공사비 증가, 공기의 지연 등을 초래할 수 있기 때문에 충실한 지반조사가 반드시 필요하다.

지반조사 절차 및 내용

• 지반조사는 예비조사와 본조사로 구분할 수 있으며, 예비조사는 보통 부지 선정, 노선이나 구조물의 위치 결정 등을 위하여 넓은 범위를 대상으로 수행하는 것을 의미한다. 예비조사는 기존 자료조사, 현장 답사, 지형조사, 수문조사, 지질도 및 지반공학 관련 지도와 기록물 조사, 현장 인근의 조사, 물리 탐사 등을 통해 개략적인 지반의 특성을 파악하는 것이 목적이다.
• 본조사는 기본설계 단계의 개략조사와 실시설계 단계의 정밀조사를 포함하며 부지, 노선 또는 구조물의 위치가 결정된 후 지층의 분포, 공학적 특성 등을 명확히 파악하기 위해 수행한다. 지표·지질조사, 물리탐사, 시추조사 및 현장시험, 실내시험 등이 포함되는데 공사의 목적, 중요도, 규모, 입지 환경, 구조물의 종류 등 다양한 요소에 따라 지반조사 방법, 중점적 조사 항목 등이 다르게 적용된다.

구분	목적	조사 항목
예비조사	구조물 입지의 적합성 평가 대안 부지와의 적합성 비교 검토 구조물 시공으로 발생할 변화 예측 구조물 거동에 영향을 미칠 수 있는 지반의 구성과 특성 파악 예비조사를 근거로 한 본조사 계획 수립 (필요시) 공사에 필요한 골재원, 토취장 확인	지형도, 지질도, 고지형도 지진이력 인공위성 및 항공사진 현장 인근 조사자료 및 시공경험 이력 수문조사 인접 구조물 굴착현장 지장물 현황조사
본조사	설계 및 시공에 적합한 지반공학적, 지질학적 정보 제공 안전과 경제적인 가설과 공사를 위한 정보 제공 시공방법 계획수립에 필요한 정보 제공 시공중 예상되는 문제점 검토	지반 성층 상태 지반 강도 특성 지반 변형 특성 지하수위 및 각 지층의 간극수압 분포 투수 조건 지반의 잠재적 불안전성 지반의 다짐특성 지반개량 가능성 동결 가능성
추가조사	예비조사 및 본조사 이후, 구조물 설계를 위한 추가 자료가 요구될 때 수행	(상황에 따라 요구되는 항목)

• 일반적인 지반조사의 절차는 아래 그림과 같다.

지반조사의 절차

지반조사 방법

구분	지반조사 방법
기존 자료 조사	기존 자료 수집, 정리, 분석
현장 답사	지형, 지질 및 토질 분포 조사 기존 구조물의 상태 관찰 지표의 시료 채취
지표조사	드론 등을 활용한 항공사진 촬영 정밀지형의 측정 지표지질 조사
지하/지반 조사	사운딩(CPT, vane 등) 물리탐사 시추조사 시험굴 조사 원위치 시험 현장지질조사 등

지반조사 시험의 종류

지반조사의 종목 및 시험방법의 규격

• 「건설공사 품질관리 업무지침(국토교통부)」에서는 아래와 같이 건설공사 품질시험기준의 지반조사 항목을 제시하고 있다. 지반조사와 관련된 시험종목과 시험방법(한국산업규격), 시험빈도를 참고하여 수행하여야 한다.

구분	시험종목	시험방법	시험빈도
지반조사 (연약지반 등)	토질조사	보링 등	1개지구마다 3개소 이상
	함수비	KS F 2306
	입도	KS F 2302
	밀도	KS F 2308
	액성한계·소성한계	KS F 2303
	세립토 비율	KS F 2309
	흙의 압밀시험	KS F 2316	보링 개소마다
	1축 압축강도	KS F 2314
	3축 압축시험	KS F 2346
	표준관입시험	KS F 2307
	흙의 투수시험	KS F 2322	필요시
	점성토의 현장베인전단시험	KS F 2342
	압밀배수조건하의 직접 전단시험	KS F 2343
	동적콘관입시험	KS F 2592
	유기물 함량	KS F 2104

현장시험

1. 표준관입시험 : 외경 5.1cm, 길이 81cm의 Split Spoon Sampler를 보링로드에 붙여서 원지반에 관입시킨 후 63.5kg의 해머로 낙하고 76cm에서 자유낙하 타격하여 샘플러가 흐트러지지 않은 자연지반에 30cm 관입하는데 필요한 타격횟수를 구하는 시험이다.

표준관입시험 개요(출처 : 국토지반정보 통합DB센터)

2. TCR/RQD 시험

- TCR (Total Core Recovery) : 암반의 구성에 따라 시추한 암석의 길이에 대하여 회수한 코어 길이를 백분율로 나타낸 것이다.

- RQD(Rock Quality Designation) : 시추코어 중 100mm 이상의 코어 길이 합을 시추 길이로 나누어 백분율로 표시한 값으로 암질의 상태를 나타낸다.

TCR과 RQD(출처 : 국토지반정보 통합DB센터)

3. RMR(Rock Mass Rating) : 현장이나 시추자료에서 확인 가능한 6가지 변수(암석강도, RQD, 불연속면 간격, 불연속면 상태, 지하수 상태, 불연속면 상대적 방향)에 대한 점수를 통해 암반을 분류하고 평가하는 방법이다.

RMR 방법(출처 : 국토지반정보 통합DB센터)

4. Q-System : 스칸디나비아 지방의 약 200개 터널에 대한 연구 분석 결과에 근거하여 제안된 기법이며 정량적 분류체계로 RQD, 불연속면군수, 불연속면 거칠기, 불연속면 변화 정도, 지하수에 의한 감소계수, 응력감소계수 등을 반영하여 암반을 분류하는 방법이다.

Q-system(출처 : 국토지반정보 통합DB시스템)

5. 공내재하시험 : 시추공의 공벽면을 가압하여 변형량을 측정함으로써 지반의 변형 특성을 조사하는 시험으로 연약지반의 점토부터 경암까지 지반의 변형 특성 파악과 건축물, 지하철 건설의 굴착, 원자력 발전소 등의 기초조사 방법 및 암반 분류의 지표를 얻기 위해 실시하기도 하는 방법이다.

6. 투수시험 : 지반의 투수성이 낮은 세립토는 변수위 측정법이 사용되고, 투수성이 높은 조립토의 경우 정수위 투수법이 주로 사용된다. 시험공 내 설치한 케이싱 상단까지 물을 주입하고 시간에 따른 수위강하를 측정하는 방법이다.

실내시험

1. 입도시험 : 흙의 입경, 분포를 통해 공학적 성질이 비슷한 지반 분류가 가능하다. 흙의 체분석과 비중계 시험을 통해 토사의 전체 입도분포를 파악하는 시험 방법이다.

2. CBR(Califomia Bearing Ratio) : 도로, 비행장 같은 가용성 포장을 지지하는 포장하부의 노상 또는 노반의 강도, 압축성, 팽창성, 수축성 등을 결정하는 시험 방법으로 포장 하부의 지지력 측정을 통해 포장 두께를 결정할 수 있다.

3. 압밀시험 : 원기둥 모형의 압밀시험기에 시험 대상 흙을 넣고 하중을 가하여 흙 속의 간극수를 수직방향 배수시켜 흙의 역학적 성질을 조사하는 토질시험 방법이며, 이 시험을 통해 토층의 침하량과 침하속도 등을 조사할 수 있다.

4. 일축압축시험 : 점착력이 있는 흙 시료를 원주형 공시체로 만들어 측압을 받지 않는 상태로 축하중을 가하여 전단파괴시킴으로써 시료의 전단강도를 결정하는 방법이다. 일축압축시험은 점성토지반의 컨시스턴시를 판별하거나 점성토 지반의 안전율을 산정하는데 이용할 수 있다.

5. 삼축압축시험 : 원기둥 모양의 압밀시험기에 시험 대상 흙을 넣고 위에서 하중을 가하여 흙 속의 간극수를 수직방향으로 배수시킴으로써 토층의 침하량, 침하속도를 측정할 수 있다. 삼축압축시험은 현장 조건과 가장 유사하게 할 수 있는 실내 전단강도 시험으로 신뢰도가 높으며 모든 토질에 적용이 가능하다. 또한 배수방법에 따라 비압밀 비배수, 압밀비배수, 압밀배수 전단시험 등이 가능하다.

6. 점하중 시험 : 시료에 점하중을 가하여 시료내 발생한 인장강도로 인해 암석을 깨뜨려 판정한다. 점하중 시험은 암판정을 정량적으로 쉽고 신속하게 현장에서 수행할 수 있는 장점이 있다.

지반조사 유의사항

• 지반조사 계획시에는 지반조사로부터 설계, 시공의 대상이 되는 현장과 그 인근의 지반, 지하수 상태 등에 대한 모든 정보와 자료를 획득할 수 있도록 해야 한다.
• 지반조사시 시료의 채취와 운반, 보관에 대한 규정은 국내 표준을 우선 적용하도록 해야 하며, 국내 표준이 없는 경우에 국제적 공인 절차에 따라 수행하도록 해야 한다.

지반조사 결과보고서 작성

• 지반조사 보고서는 시추조사의 결과, 지반분류, 지반반력계수 등이 표기된 구조설계를 위한 지반 자료이다.
• 지반조사 결과 보고서에는 아래와 같은 내용을 포함하여 작성한다.

- 지반조사의 목적, 위치, 범위, 조사기간, 사용장비, 지반조사의 세부 절차

- 지반의 지질학적 특성, 모든 지반의 정보, 지반공학적 평가 및 시험결과의 해석에 사용된 가정 사항

- 실내 및 현장 시험에 사용된 방법, 시험 과정, 시추 조사 내용, 결과

- 지반조사를 통한 검토 및 공사시 고려 사항 등

- 시추 조사 위치도, 지층단면도, 시추주상도(시추조사 결과), 조사 사진첩 등

지반보고서 목차 (예시)

• 지반조사에 대한 보고서의 목차는 오른쪽 "지반조사 보고서"와 같이 작성할 수 있다.

지반조사 보고서 목차(예시)

지반조사 보고서 제외 대상

• 건축물의 경우 「건축법 시행규칙(국토교통부)」에 의거하여 주변 건축물의 지반조사 결과를 적용하여 별도의 지반조사가 필요하지 않은 경우
• 「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 등에 따라 소규모 건축물로 지반을 최저 등급으로 가정한 경우

- 소규모 건축물은 2층 이하이면서 연면적 500m² 미만의 건축물

• 지반조사가 불가능한 경우
• 허가권자가 지반조사 보고서 제외에 대한 승인을 한 경우

관련규정

• 건설기술진흥법(국토교통부)
• 한국산업규격 KS F - 2430(관능검사에 의한 흙의 분류 방법)
• 한국산업규격 KS F - 2324(흙의 공학적 분류 방법)
• 설계기준 KDS 11 10 10(지반조사)
• 설계기준 KDS 11 10 15(지반계측)
• 설계기준 KDS 11 00 00(지반설계기준)
• 설계기준 KDS 11 10 05(지반 설계 일반)
• 건설공사표준품셈(국토교통부)
• 건설공사 품질관리 업무지침(국토교통부)

관련용어

• 지반(Ground)
• 표준관입시험
• 시추시험