지반조사 계획 시 요구되는 내용

1.3.2 조사 계획 시 요구되는 내용

주어진 지반 조건에 만족할 수 있는 안정된 설계 및 경제적 시공 방법을 추구할 수 있는 흙막이 구조물의 건설은 정확하고 신중한 지반조사 자료를 이용하여 합리적인 분석이론에 필요한 설계자료를 제공함으로써 가능하게 된다.
지반조사가 본체 구조물의 설계단계에서 이루어지는 경우 자칫하면 구조물의 기초형식과 내력을 결장하는 목적으로 실시된다. 이에 따라 흙막이의 설계, 시공에 필요한 굴착지반 부근보다 깊은 지반의 조사가 이루어지지 않거나, 또는 흙막이 벽체 부분 또는 흙막이 배면 부분의 조사가 소홀히 되어 흙막이 설계에서의 과소 또는 과다 설계의 우려가 있으므로 세심한 계획이 필요하다. 또한 계획 현장 주변의 기존 토질조사 자료를 수집하여 현 조사내용과 비교 적용하는 것도 설계에 큰 도움이 된다.
지반조사는 공사의 규모나 지층구성 및 주변 여건에 따라 계획이 달라지겠지만 일반적으로 요구되는 내용은 다음과 같다.
(1) 대지의 지형·지세 및 굴착작업으로 인한 주변 영향 (주변 구조물, 암반 노출 상태, 교통 상태 등)
(2) 굴착 현장 주변의 지하 매설물 조사 (상하수도, 가스, 전력 통신 케이블 등의 정확한 크기, 위치, 노후 상태 등)
(3) 대지의 지질학적 특징 (암반의 상태, 불연속면의 특성, 굴착 문제, 인근 구조물 시공 중 야기된 기록 등)
(4) 주변 지하수의 이동상태 (계절적 변화, 피압수 존재 여부, 홍수 때 조건, 인근 강이나 하천 범람 등)
(5) 토층과 암반층의 두께 변화와 간극수압 조사, 흙막이 구조물의 근입 심도 결정 및 지지층의 분포 위치 (차수 지층, 수직 변위 방지 지층 등)
(6) 현장지반 강도시험과 실험실의 Sample test로 설계 강도정수 결정 (굴착 중 지반 강도의 변화를 고려할 것 : Swelling, Shrinkage or Liquefaction 효과)
(7) 토사나 암석 및 지하수에 대한 화학분석 (현장타설콘크리트 벽체의 양생 및 Soil mixing wall의 품질관리 문제)

1.3.3 조사단계

예비조사는 흙막이 구조물의 종류에 맞는 형식을 선정하기 위한 자료를 수집하는 단계이다. 또한 필요하다고 여겨지는 본조사의 내용을 결정하기 위한 조사이기도 하다.

1.3.3.2 본조사

예비조사에 의하여 얻은 대략의 지반 조건 등으로부터 축조하려는 흙막이 구조물의 형식이 선정된다. 본 조사는 여기에 대응한 설계, 시공 및 그 후의 관리에 필요하다고 생각되는 자료를 구하기 위하여 실시하는 조사이다.
지반조사의 기본목적은 지반의 구성을 분명히 하는 것과 각 토층의 역학적, 물리적 특성을 막기 위함이며, 지반 특성의 적절한 조합에 의하여 조사의 범위와 시험이 결정된다.

1.3.4 흙막이 구조물 설계에 필요한 지반 특성

흙막이 구조물 계획은 지반정보로서 각 지층의 종별과 두께, 표준관입시험 값(N치) 및 지하수위의 3개의 정보만 있으면 최저한의 설계 계산이 가능하다. 따라서 계획에 있어서 상세한 조사보고서가 있어도 그 3개밖에 보지 않는 기술자나 3개밖에 모르는 최저한의 시추 조사, 그밖에 하지 않는 예도 종종 있다.
그러나 굴착 전에 육안 관찰이 불가능한 지층 상태는 3개의 정보만으로 판단할 정도로 간단하지 않다. 설계에서는 흙을 사질토와 점성토로 나누고 또한 점성토를 N값 4를 경계로 연약한 점토와 견고한 점토로 구분한다.
따라서 흙막이 구조물 설계에 필요한 지반 특성을 파악하기 위해서는 보링주상도의 기재 사항에 기술되어 있는 기사를 면밀히 고찰하여 정확한 토질 특성을 파악하여야 하며, 또한 함수비, 액성한계, 소성한계, 입도 조성 등 물리 시험 결과와 비교하여 유용한 지반자료로 이용하는 것이 중요하다.
지반조사의 결과는 흙막이공법 및 배수공법의 선정, 토압의 설정, 히빙 및 보일링의 굴착 저면 안정계산 등에 반영시켜야 한다. 특히 주의할 것은 흙막이공법의 선정부터 굴착 저면 안정계산까지 가장 큰 영향을 미치는 점성토층의 전단강도와 사질토층의 지하수위 문제는 정확하고 자세하게 조사하여야 한다.

1.3.5 흙막이벽 설계에 이용되는 지반조사 방법 및 내용

1.3.5.1 현장 조사

흙의 물리적, 역학적 성질을 파악하는 데 있어 현장시험의 중요성과 그 효용성은 매우 크며, 새로운 장비와 계측기 그리고 시험 방법들의 개발로 보다 정확하고 효율적으로 현장시험이 이루어지게 되었다. 현장 조사에 따른 시험의 종류 및 시험 결과의 이용에 관련된 사항은 다음과 같다.
1) 보링
보링은 지반조사에 있어서 가장 필수적인 수단이다. 보링의 목적은 주로 암반을 천공하여 지중에서 시료(코아)를 채취하여 지층의 두께나 지층 구성을 명확히 하는 코어보링과 토질조사를 위한 샘플러로 교란되지 않는 시료를 채취하거나 원위치 시험을 위한 장소를 제공하기 위한 예비적 보조수단의 역할을 한다. 보링의 결과는 일반적으로 표준관입시험 결과로 나타내어 토질주상도를 정리한다.
(1) 보링방법
보링의 종류는 오거보링, 퍼커션보링, 로터리 보링 등이 있다. 이 중에서 퍼커션보링은 착정용이나 어스앵커 공사 중에 주로 사용되고, 흙막이 구조물을 포함한 대부분의 설계를 위한 지반조사에는 오거보링과 로터리 보링이 사용된다. 오거보링은 핸드오거를 사용하여 인력으로 천공하는 것으로 구조가 간단하고 운반하기 쉬워 비교적 얕은 심도의 조사에 국한되어 사용되며, 현지 조사나 예비조사 단계에서 사용되고 있다.
로터리 보링의 특징은 토사에서 암까지 적용 지질의 범위가 넓고, 굴진 성능이 우수하며, 전장을 통한 균등한 공격, 공벽의 평활성, 공저지반의 교란이 적으므로 샘플링 및 공내원위치시험에 적합하며, 특히 암석 코아를 채취할 수 있으므로 암반 조사에는 최적의 보링 방법이다.