보링(Boring)의 종류, 시료 채취

(2) 보링장비

로터리 보링의 천공장치에는 수동형의 핸드피드식과 유압형의 하이드롤릭식이 있는데, 핸드피드식은 40~150rpm의 저속 회전이기 때문에 연암까지의 천공에 적합한 것에 비해 하이드롤식은 250~1000rpm의 고속 회전이고, 다이아몬드비트를 사용하면 자갈이나 경암층의 천공도 가능하다. 핸드피드식은 장치가 콤팩트하고 굴진 중 손의 감각에 의하여 토층이나 토성의 변화 등을 대략 감지할 수 있기 때문에 미고결토층의 토질조사용으로 가장 많이 사용되고 있다.

(3) 코아비트 및 코아튜브바렐

비트는 보링장치의 선단에서 직접적으로 지층을 천공하는 가장 중요한 기구이므로, 천공목적과 지질 상황에 따라 비트를 적절히 선정하는 것이 중요하다. 비트의 재질에 따를 종류는 메탈비트 또는 메탈크라운 및 다이아몬드비트로 분류되고, 일반적으로 연약 토사에는 블레이드비트의 일종인 어미형미트를, 연암에는 메탈크라운을, 경암에는 다이아몬드비트를 사용하며, 암석 코아를 채취할 때는 코아링비트를, 코어채취가 필요하지 않을 때는 논코아링비트를 사용한다.
코아튜브바렐에는 싱글코아바렐, 더블코아바렐, 트리플코아바렐 및 와이어라인 코아바렐이 있다. 싱글코아바렐은 순환수에 의해 공벽이 붕괴하거나 침식되기 쉬운 지질에는 적합하지 않고, 균질인 지반에서 사용된다. 더블코아바렐은 구조가 이중관으로 되어 있고, 순환수가 이중관의 관을 지나가기 때문에 코아의 채취율이 매우 좋다. 와이어라인 코아바렐은 로드를 끌어올리지 않고 코아가 들어간 인너튜브를 와이어라인 케이블을 사용해 끌어올리기 때문에 로드의 오르내림의 시간이 단축되어 효율적으로 천공이 가능하여 깊은 심도의 보링에 사용하고 있다.

(4) 보링의 선정

보링의 선정에 대해 일반적인 지침은 구조물의 종류와 조사하고자 하는 내용에 따라서 기술되어 있다. 계획하는 지점의 설계와 최종 배치 방향 및 위치에 대하여 지층 단면도가 얻어질 수 있도록 보링 점이 배치되어야 한다. 구조물기초에는 대상 구조물의 종류 및 규모에 따라 다르지만 10~30cm 간격으로 50 cm 이내의 심도로 수직 보링을 배치하는 경우가 많다. 흙막이 구조물의 보링 선정은 현장당 3개 이상으로 지층의 변화상태를 2방향으로 조사할 수 있도록 하고, 지형과 대상지반 지층의 변화가 있다고 판단되는 경우에는 조사 간격을 촘촘히 하여 정확한 지반 파악이 이루어져야 한다. 또한 필요에 따라 대지 경계선 밖의 어스앵커 정착장 위치나 인근 지반의 침하량 계산지점에 보링을 선정하여 보다 정확한 분석을 시행한다. 조사심도는 흙막이 벽체의 차수 기능과 침하에 대한 지내력을 감안하여 최종굴착면 이하 충분한 깊이까지 조사하며, 또한 설계근입장이나 지지층 깊이보다 깊게 하며, 가급적 기반암 2.0m
정도까지 하여야 한다. 압밀침하 현상에 대하여는 그 층 두께를 확인하여야 하고, 안정성이 있는 토층을 지하수면까지 터파기할 경우에는 터파기 저면으로부터 1.2m~2.4m 깊이까지로 하며, 지하수면 아래까지 터파기할 경우에는 터파기 저면 아래의 불투수층까지로 한다. 한편 암반이 출현하는 지역에서는 코아를 채취하여 확인하고, NX size의 Diamond bit를 사용하여 암반 RQD 값과 강도 측정에 알맞은 시료 품질이 되도록 한다.

2) 시료 채취

시료 채취는 주로 흙의 공학적 특성을 파악하기 위하여 토질시험에 이용할 흙 시료를 채취하는 것이다. 토질지반의 경우는 암석 지반과는 달리 코어채취가 곤란한 경우가 많으므로 소요 깊이까지 보링을 실시하여 그 지반에 적합한 샘플러에 의하여 시료를 채취하여 토질시험에 사용한다.
시료 채취 방법에는 교란시료를 채취하는 방법과 불교란시료를 채취하는 방법이 있다. 교란시료란 원위치에서 형성된 흙의 골격구조가 변화하여도 그 조성은 변화하지 않는 상태로 채취한 시료를 말하며, 교란시료의 채취는 흙의 입도, 토립자의 밀도, 함수비 등 물리적인 성질이나 안정 처리공법 등의 배합시험용의 시료를 얻고자 하는 경우 등에 실시된다.
불교란시료란 원위치 상태와 가장 가까운 상태에서 채취한 시료이며, 불교란시료의 채취는 교란시료와 마찬가지로 흙의 물리적 성질 외에 강도, 변형 특성 등 역학적 성질을 구하기 위한 일축압축강도, 삼축압축강도, 압밀시험 등의 시료를 얻는 경우에 실시한다.
그러나 사질토 지반에서는 불교란 시료를 채취하는 경우, 원위치 상태를 유지한 채로 채취하는 것은 점성토에 비하여 매우 어렵다.

(1) 교란시료의 채취

교란시료는 표준관입시험 및 오거에 의한 채취 방법 등이 있다.
표준관입시험용 샘플러는 라몰드 샘플러라고도 하며, 타입에 의하여 시료를 채취한다. 표준관
입시험은 흙의 밀도판정을 하는 동시에 교란시료의 채취를 한다. 샘플러 상부에 잔류 되어 있는 슬라임을 제거하여 판별분류를 위한 토질 시험용 시료로 사용한다.
교란시료는 오거에 의하여 샘플링을 연속적으로 채취할 수 있다. 이 방법에 의한 샘플링에 가장 적합한 흙은 적당한 수분을 함유한 토질이다. 점성토는 오거에 부착하고 모래는 떨어지며, 특히 지하수위 이하의 사질토에서는 굴착한 흙이 떨어지기 때문에 사용이 불가능하다.

(2) 불교란시료의 채취

일반적으로 불교란시료는 사질토 지반에서는 채취가 곤란하며, 대부분 점성토 지반을 대상으로 이루어진다. 점성토는 한번 교란되면, 강도 및 변형 계수가 크게 변화한다. 이 때문에 역학적 성질을 원지반의 상태에서 알기 위해서는 불교란 시료에 의한 시험을 해야 한다.
점성토의 불교란 시료의 채취는 현재 일상적으로 실시되고 있으나 원지반 상태의 불교란 시료를 채취하기 위해서는 그 지반에 적합한 샘플러의 선택과 고도의 기술이 요구된다.
고정피스톤 식 신월 샘플러는 N 치가 0~4 정도의 연약한 점성토의 불교란시료 채취에 가장 흔히 사용되고 있으며, 신뢰도가 높은 샘플러이다. 데니슨형 샘플러는 N 치가 4~20의 약간 단단한 점성토의 불교란시료의 샘플링에 적합하다.
호일 샘플러는 길고 연속적인 시료의 샘플링이 가능하며, 점성토지반내의 sand seam의 유무 등을 확인하는데 편리하다. 또, 자연함수비나 일축압축강도 등의 깊이 방향의 연속적인 분포를 확인하기 위한 시료 채취에 적합하지만, 샘플러의 단면적이 크기 때문에 중간 정도의 단단한 사질토가 있는 경우에는 압입이 곤란하다. 주요 적용토질은 N 치가 0~4 정도의 연약한 점성토이다.