지반조사(Site investigation)
| 지반조사 |
정의
- (지)각종 토목구조물, 건축구조물, 시설물 등의 설계 및 시공에 필요한 지반정보를 얻기 위해 실시하는 조사[1] 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.
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[2]
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
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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
관련용어
- ↑ 국가건설기준용어집(국토교통부, 2022. 04)
- ↑ 국토교통부 국토지반정보통합DB센터
