지반조사 종류및 방법 , 지내력 시험

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건축 과정에서 가장 중요한 것은 건축물 기초입니다.

만약 기초가 불안정할 경우에는 기울어진 건물이 만들어져 위험할 수있습니다.

안정적인 기초를 만들기 위해서는 건축물을 시공하기 전 계획단계에서 미리 확인하는 것이 필요합니다.

지질을 조사해 건축물이 올라가기에 충분한 지내력(지반이 허용하는 내력)을 가졌는지,

충분하지 않다면 지반을 보강해야 합니다.

지반조사의 정의

지반조사는 대상지역의 지반정보를 얻을 수 있는 모든 수단이라고 할 수 있으며,

간접적인 조사방법으로 기존 자료조사가 있고 직접적인 방법에 는

현장답사, 시험굴조사, 물리탐사, 사운딩, 시추조사, 원위치시험 등이 있습니다.

지반조사의 다양한 수단별로 각기 장단점이 있으므로 요구되는 정보의 정밀도나

종류 등을 만족하는 범위에서 가장 경제적인 수단을 선택해야 합니다.

지반조사의 목적

지반조사는 건설공사 대상지반의 지층분포와 토질, 암석 및 암반 등 지반의 공학적 성질을

명확히 파악하여 구조물의 계획, 설계, 시공 및 유지 관리 업무를 수행하는데 필요한

제반 지반정보를 제공하거나 건설 재료원의 적합성 및 매장량을 확인하기 위하여 실시합니다.

지반조사의 목적은 건설공사에 수반되는 지반의 공학적인 특성을 규명하여 계획입안자,

설계자, 시공자, 감리 및 감독자에게 제공하여 안전하고 경제적인 공사를 수행하는데 있습니다.

지반조사를 소홀히 하는 경우 공사비 증가나 공기의 지연 등을 초래하므로

건설공사의 완벽성을 기하기 위하여서는 충실한 지반조사가 필수적 으로 요구됩니다.

지반조사는 지하수위와 지반의 성층 상태, 토층의 특성 등을 포함한 지반의 설계정수를

제공하기 위하여 실시하여야 합니다.

지반조사 조사순서

지반조사는 일반적으로 예비조사, 본조사 및 보완조사 등의 단계별 순서로 행하여지나,

소규모 공사의 경우는 조사단계를 일부 생략할 수도 있 으며 대규모 및 중요한 건설공사는

예비조사는 부지선정, 노선이나 구조물 위치결정을 위하여 넓은 범위를 대상으로 수행하며 기존자료조사,

현장답사, 지형조사, 수문조사(특히 개략적인 지하수위), 지질도 및 지반동학 관련 지도와 기록,

현장 부근에 대한 기존 현장 조사자료 및 시공 경험, 물리 탐사, 시추 및 시험굴 조 사 등을 실시하여

개략적인 지반특성을 파악하는 것이 목적입니다.

본조사는 개략조사(기본설계 단계)와 정밀조사(실시설계 단계)로 구분되며,

부지나 노선 또는 구조물의 위치가 결정된 후 지층의 분포, 공학적 인 특성 등 설계정수를

파악하기 위하여 수행하는 조사로서 지표지질조사, 물리탐사, 시추조사 및 현장시험,

실내시험 등이 포함되는데 공사의 목적이나 구조물의 종류에 따라 조사?시험의 진행방법이나

중점 조사사항이 각각 다르며 각기 특징이 있음을 인식하여야 합니다.

설계단계에서 정밀하게 본조사가 수행되었다고 하더라도 조사자체가 간접적인 방법으로 지반 상태를

확인한다는 한계성이 있고 불규칙적인 지 반분포 특성 때문에 시공단계의 굴착시에 노출되는 지반을

관찰(막장이나 노두의 관찰)하여 필요한 경우 보완조사를 수행하여 설계의 적정성을 확인하여야 한다.

유지관리시 구조물의 변상이나 손상이 있거나 주변환경 변화로 구조물의 안전에 문제가 있다고 판단되는 경우

그 원인을 규명하고 보수/보강대 책을 수립하기 위하여 특정한 지반조사를 수행하게 됩니다.

지반조사 조사방법

조사방법은 일반적으로 공사의 종류, 중요도, 규모, 입지환경 등 다양한 요인에 의하여 달라질 수 있으나,

일반적으로 기존자료조사, 현지답사, 지표조사 및 지하조사로 나눌 수 있습니다.

일반적으로 기본적인 지반조사의 방법은 다음과 같이 구분할 수 있습니다.

지반조사 종류

흙이 깎여진 부분이 있으면,

육안으로 살펴볼 수 있지만 불가능한 경우가 더욱 많습니다.

접 시험 굴착 하는 방법이 가장 좋겠지만,

수십 미터를 파는 것은 대규모 현장이 아닌 이상 실행하기 어렵기 때문입니다.

혹은 이미 지질조사가 진행된 대지가 주변에 있다면 그 자료를 입수해 지질을 유추하는 방법도 있습니다.

여러 방법을 통해 알아보아야 할 것은 바로 ‘지내력’입니다.

지반이 어느 정도의 건물을 올릴 수 있을지 확인하는 것인데,

대표적인 방법으로는 ‘평판재하시험’이 있습니다.

중장비로 계측기를 눌러서 지반의 내력을 살펴보는 방법이죠.

비교적 시험방법이 간단하고 비용도 저렴해

소규모 건축물의 건축시 가장 많이 이루어지는 시험입니다.

비슷한 방법으로 ‘표준관입시험(SPT), 콘관입시험(CPT)’이 있습니다.

이것은 각각 정해진 중량의 해머로 일정높이에서 타격한 후,

측정 장치가 30cm 관입하는데 소요된 타격 횟수로 지내력을 측정합니다.

가장 확실하게 지질을 확인하는 방법으로는 ‘보링 테스트(Boring Test)’가 있습니다.

땅속으로 파이프를 넣어서 지반의 샘플을 채취하는 방법입니다.

이 시험방법으로는 지하 각 부위의 지질(점토, 실트, 모래, 자갈, 암반)과

지하수위 등을 확인할 수 있어 지반 보강 설계의 중요한 근거로 활용됩니다.

이외에도 지반을 굴착하는 경우,

기존건축물의 설계도나 주무관청의 도면 열람을 통한 확인도 필요합니다.

눈에 보이지 않는 매설된 케이블이나

기존 건축물의 콘크리트 구조물의 잔해가 있을 수 있습니다.

뿐만 아니라 땅속 일부가 비어있는 공동부와 문화재 등이

존재할 수 있어 이를 확인하고 공사가 이루어져야 합니다.

기초의 종류

지반을 조사한 후, 건축물을 올릴 때 중요한 것이 기초공사입니다.

‘기초’는 건축물의 최하부를 뜻하며, 건축물의 하중을 지반에 전달하는 역할을 하고 있습니다.

기초의 종류는 ‘독립 기초, 줄 기초, 온통 기초(매트 기초)’로 나뉘는데요,

각각의 명칭이 기초의 형태를 설명하고 있습니다.

‘독립 기초’는 기둥의 하부마다 기초를 만들어주는 방식입니다.

콘크리트 물량이 적게 사용되는 장점이 있지만 지반의 지내력이 다를 경우

부동 침하(구조물이 불균등하게 침하가 일어나는 현상)가 발생할 수도 있습니다.

‘줄 기초’는 콘크리트와 철근 물량 면에서나 건물 기초 전체를 일체화 시키는 것으로,

독립기초보다 절충된 방법입니다. 특히 벽식 구조의 건축물일 경우,

하중이 기둥이 아닌 벽 위치에 골고루 전달되기 때문에 지반에 전달되는 하중도 더욱 효율적 입니다.

‘온통 기초’는 줄 기초보다 더 넓은 부분에 기초를 세우는 것입니다.

기초가 일체화 되는 장점이 있지만 다른 방식에 비교해 물량이 많이 소요되는 단점이 있습니다.

지반이 약할 때, 보강 방법

시공되기에 지반이 약하거나 지내력이 충분하지 않을 경우,

먼저 지반을 보강하는 과정이 선행되어야 합니다.

건축물은 자체의 하중이 크고, 지반을 누르고 서 있어야 되기 때문입니다.

지반이 여러 힘을 견디지 못할 경우에는 전체적 혹은 부분적으로 내려 앉을 수 있어 위험합니다.

고층건물일 경우 지진과 바람에도 하중을 받을 수 있어 더욱 주의가 필요합니다.

지반을 보강하는 방법으로는 대표적으로 ‘직접기초지정 방식’이 있습니다.

자갈이나 잡석을 깔고, 기계를 이용해 다지거나 콘크리트를 타설하는 것입니다.

중력식 롤러나 수직으로 충격을 주는 장비인 램머(Rammer),

진동으로 다짐하는 컴팩터(Compactor) 등을 많이 이용합니다.

가장 간단하고 저렴한 방식으로 저층 건축물에서 지내력이 부족한 경우에 사용하는 것이 좋습니다.

두 번째 방법으로는 ‘말뚝 기초 지정 방식’이 있습니다.

다양한 재질의 말뚝을 지반에 넣거나 타설하는 것이죠. 콘크리트, 철재, 합성(Steel 콘크리트),

나무 말뚝 등이 있는데요. 아파트 같은 건물을 건축할 때는 합성 말뚝을 주로 시공하며,

이탈리아의 베니스처럼 바닷가의 경우에는 나무 말뚝을 촘촘히 박고 그 위에 만드는 것이 좋습니다.

말뚝을 지반에 박는 방법도 다양합니다. 기본 ‘타격 공법’, 시공시 소음이 적은 ‘진동 공법’,

미리 오거 장비로 구멍을 파고 말뚝을 넣는 ‘프리보링공법’ 등이 있습니다.

또한 구멍을 파고 철근망을 넣은 후 콘크리트를 넣어 기초 형태를 만드는 ‘현장타설공법’도 있습니다.

강선 다발을 설치하거나 고압으로 시멘트 액을 주입해 압축력과 인장력을 동시에 받도록 해주는 ‘앵커(Anchor)공법’도 있습니다.

세 번째 방법으로는 ‘치환 공법’이 있습니다.

연약한 지반층을 제거하고 단단한 재질을 채워 넣는 것입니다.

이 방법도 ‘팽이 기초’와 ‘D-Box 공법’으로 나뉩니다.

먼저 ‘팽이 기초’는 팽이처럼 아래쪽이 뾰족한 형태의

콘크리트 덩어리를 배치하거나 형틀에 넣는 것입니다.

건물 자중이 더해지면 자연스럽게 지내력이 보강되는 방법이죠.

‘D-Box공법’은 펠트 천, 잡석이 채워진 것을 기초 하부에 설치해 지내력을 보강해 줍니다.