지반조사 예비조사 본조사

왜 배우는가: 지반조사는 기초와 토공사 설계·시공의 출발점이며, 예비조사와 본조사의 단계 구분은 조사 순서와 목적을 묻는 1교시 용어 문제와 2교시 논술 문제에서 반복해서 출제된다. 조사 단계를 정확히 나누어 설명할 수 있어야 설계와 시공 연계를 답안에 논리적으로 쓸 수 있다.

출제 이력: 제136회 2교시 4번, 제125회 1교시 12번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

지반조사는 구조물 설계·시공에 필요한 지층 분포, 토질 특성, 지하수 상태를 단계적으로 파악하는 일련의 작업이다.

• 지반조사, 예비조사, 본조사, 추가조사, 원위치 시험, 실내시험, 지하수위, 주상도

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 지반조사는 땅의 속을 미리 들여다보는 일이다. 어떤 흙이 얼마나 깊이 있는지, 물이 어디에 있는지를 알아야 기초 형식과 공법을 고를 수 있다.

정식 정의는 다음과 같다. 지반조사는 구조물을 세우기에 앞서 설계와 시공에 이용하기 위하여 지반의 공학적 특성을 파악하는 일련의 작업이다. 조사 목적은 토질의 공학적 특성 파악, 토질의 구조·연속성·지층 분포·토질 주상도 파악, 지하수위 및 피압수 분포 파악, 대표 시료 채취의 네 가지이다.

지반조사는 보통 단계별로 진행한다. 먼저 예비조사는 계획 단계에서 지형과 지반 조건을 분류하고 문제가 될 곳이 있는지 검토하는 조사이다. 자료조사와 현지조사로 나뉜다. 다음으로 본조사는 예비조사에서 얻은 정보를 바탕으로 설계와 시공에 필요한 정량 자료를 얻는 조사이다. 시추, 원위치 시험, 시료 채취, 실내 토질시험이 여기에 속한다.

지반조사 단계는 예비조사 → 본조사 → 추가조사 순서로 진행한다. 추가조사는 본조사 결과가 부족하거나 시공 중 이상이 나타났을 때 보완하는 조사이다.

자료조사는 지형도, 지반도, 지질도와 기존 문헌을 검토하는 작업이다. 현지조사는 현장을 직접 답사하여 표층 지반, 용수 상태, 식생, 인접 우물과 기존 구조물의 변화를 관찰하는 작업이다. 두 조사는 함께 수행해야 지반의 이상 구간을 빠뜨리지 않는다.

3. 등장 배경과 필요성

과거에는 지반 정보가 부족한 상태에서 기초를 설계하는 경우가 많았다. 그 결과 부등침하, 지지력 부족, 굴착 중 붕괴 같은 사고가 발생하였다. 이러한 사고를 줄이기 위해 설계 전에 지반을 조사하는 체계가 정착되었다.

지반조사의 목적은 안전하고 경제적인 설계와 공사 중 문제의 사전 예방이다. 지반정보가 부정확하면 설계가 과도하게 보수적이 되어 공사비가 늘거나, 반대로 안전율이 부족해진다.

또한 토공사의 안전은 지반조사에서 시작된다는 점이 중요하다. 굴착, 흙막이, 성토, 말뚝 시공 등 대부분의 토목 공종이 지반 정보를 전제로 계획된다. 따라서 예비조사를 소홀히 하면 본조사 범위가 잘못 설정되고, 이후의 시공 계획까지 영향을 받는다.

예비조사가 필요한 이유는 조사 비용과 시간을 효율적으로 쓰기 위해서이다. 기존 지질도와 인접 공사 자료를 먼저 검토하면 시추 위치와 깊이를 합리적으로 정할 수 있다. 그 후 본조사에서 정량 시험을 집중적으로 수행한다.

4. 구성요소·원리·절차

지반조사는 예비조사, 본조사, 추가조사의 순서로 단계를 나누어 진행한다. 각 단계는 앞 단계 결과로 다음 조사의 범위와 깊이를 정한다. 예비조사에서 자료를 모으고 현장을 살핀 뒤, 본조사에서 보링(Boring)과 표준관입시험(SPT) 등으로 지층 구조와 공학적 성질을 정량화한다.

조사의 구성요소는 다음과 같다.

표는 조사 방법을 구성 항목별로 나눈 것이다. 각 항목은 얻는 정보가 달라 서로 대체하지 않는다.

원리는 간접 조사로 얻은 값을 시료와 시험 결과로 검증하는 데 있다. 지하탐사는 넓은 범위의 지층 경계를 빠르게 찾고, 시추와 시험은 그 경계의 성질을 확정한다. 두 방법을 함께 써야 설계에 쓸 신뢰도 있는 자료가 된다.

절차는 다음 순서로 진행한다.

• 설계 조건과 구조물 형식을 확인하여 조사 목적을 정한다.
• 예비조사로 자료조사와 현지조사를 수행하고 문제 지점을 찾는다.
• 지하탐사로 지층 분포의 대략을 파악하고 시추 위치를 정한다.
• 본조사로 시추, 시료채취, 현장시험을 수행한다.
• 실내시험으로 흙의 공학적 특성을 정량화한다.
• 결과를 주상도와 지반정수표로 정리하고 추가조사 필요 여부를 판단한다.

지층 구성과 지하수위는 본조사에서 확정한다. 이 값이 기초 형식과 굴착 방법 선정의 기준이 된다.

5. 관련 법령·기준·표준

지반조사는 건설기술 관련 설계기준과 시험 기준을 따른다. 국내에서는 건설공사 지반조사 기준과 KS 시험방법이 쓰인다. 표준관입시험은 국제 기준으로 ISO 22476-3과 ASTM D1586이 널리 쓰인다.

표준관입시험의 N값은 지반 강도 추정의 기초가 된다. 구체적인 보정 계수는 시험 장비와 에너지 효율에 따라 달라진다.

개정 연혁은 확인된 내용만 쓴다. 지반조사 관련 기준은 설계기준과 시험방법 표준이 함께 개정되므로 적용 시점의 최신 기준을 기준으로 삼는다.

예비조사는 법정 필수 절차로 보고, 본조사 범위는 구조물 규모와 지반 조건에 따라 정한다.

6. 유형과 비교

지반조사는 조사 단계와 조사 방법에 따라 나뉜다. 단계별로는 예비조사, 본조사, 추가조사로 구분하고, 방법별로는 물리탐사, 시추, 원위치 시험, 시료채취·실내시험으로 구분한다. 두 기준을 함께 보아야 어느 단계에서 무엇을 얻는지 설명할 수 있다.