구로구개봉동 번지신축공사 지반조사보고서 ( 주 ) 거원지오텍

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1 구로구 개봉동 ㅣ 번지 신축공사 지 반 조 사 보 고서 ( 주) 거 원 지 오 텍

2 구로구개봉동 번지신축공사 지반조사보고서 ( 주 ) 거원지오텍

3 제출문 귀하 " 구로구개봉동 번지신축공사 " 관련지반조사용역을성실히 수행완료하고이에대한성과를본보고서로정리 작성하여 제출합니다 경기도광명시소하동 1365 에이스광명타워 A동 1104호 ( 주 ) 거원지오텍대표이사임기선토질및기초기술사임규원 - 2 -

4 목 차 제 1 장조사개요 1.1 조사명 조사목적 조사위치 조사범위 조사기간 조사장비 3 제 2 장조사내용 2.1 시추조사 표준관입시험 다운홀시험 지하수위측정 폐공의원상복구 8 제 3 장지반의분류및기재방법 3.1 흙의분류및기재방법 흙과암반의분류기준 암반의분류및기재방법 15 제 4 장지반조사결과 4.1 지형및지질 시추조사 표준관입시험 공내지하수위측정 다운홀시험결과

5 제 5 장지반의공학적특성 5.1 흙의물리적특성 흙의역학적특성 29 제 6 장구조물기초에대한검토 6.1 기초형식검토 지반지지력일반사항 허용지지력 검토의견 39 제 7 장토공작업 7.1 일반사항 굴착난이도평가방법 시공시유의사항 43 제 8 장결언 8.1 조사위치선정 조사성과 45 제 9 장부록 1. 지반조사위치도 2. 시추주상도 3. 지층단면도 4. 다운홀시험결과 5. 현장사진첩 6. 시료사진

6 제 1 장 조사개요 조사명조사목적조사위치조사범위조사기간 조사장비

7 제 1장 조 사 개 요 제1장 조 사 개 요 1.1 조사명 구로구 개봉동 70-16번지 신축공사 지반조사 1.2 조사목적 본 지반조사는 구로구 개봉동 70-16번지 신축공사 를 위한 지반조사로서 사업구간에 대한 지층 및 공학적 특성을 규명하여 경제적이고, 합리적인 설계를 수행할 수 있도록 지질학적인 제반자료(지 층구성 상태, 지반의 공학적 특성, 지하수위 등)를 제공하는 데 목적이 있다. 1.3 조사위치 서울특별시 구로구 개봉동 70-16번지로써, 조사위치는 아래와 같다. 조사위치 - 2 -

8 제 1 장조사개요 1.4 조사범위 지반조사를위하여실시된조사항목및수량은다음과같다. 구분조사항목수량조사목적비고 시추조사 2 공 육안관찰에의한지반구성상태파악 NX Size 현장조사및시험 표준관입시험 28 회 지층의연경도및상대밀도확인 1.0m 간격 다운홀시험 1 회 지층별동적물성치파악 BH-2 공내지하수위측정 2 회 조사지역의지하수위분포심도파악 조사기간 지반조사에소요된기간은다음과같다. 구분기간비고 현장조사 ~ 지반조사 현장시험 ~ 표준관입시험, 다운홀시험 현장지하수위측정 성과분석및보고서작성 ~ 보고서작성 1.6 조사장비 지반조사에사용된주요조사장비는다음과같다. 구분조사항목조사장비 현장조사시추조사 유압기 ( 회전수세식 ) 표준관입시험 Split Barrel Sampler 현장시험 공내지하수위측정 100m 수위측정기 다운홀시험기 Smartseis, Geometrics(USA), 3 성분지오폰 (OYO, Japan) - 3 -

9 제 2 장 조사내용 시추조사표준관입시험다운홀시험지하수위측정 폐공의원상복구

10 제 2 장조사내용 제 2 장조사내용 2.1 시추조사 조사목적 지층의수직적분포상태, 각지층의지반공학적특성, 기반암의분포상태및풍화도등을파악 시료채취및현장원위치시험의시험공을확보하여각종공내원위치시험시행 조사방법 기선정된조사지점에대하여 NX Size( 76mm) 의회전수세식유압형시추기를이용하여굴진 시추가진행되는동안공내붕괴를방지하기위하여지표로부터붕괴가발생할수있는풍화암까지 Casing을삽입한후굴진 굴진심도는조사목적에따라지반상태를확인하기위해풍화암 (-)5.0m 및연암 (-)1.0m 이상확인 토사층구간에서는굴진속도, Slime 상태, 순환수의색상및표준관입시험에의하여채취된시료와 N값을근거로하여수직적지층분포상태확인 시추작업시채취된토양시료는시료상자에순서대로정리ㆍ보관하였다. 시추모식도 시추작업전경 적용및결과활용 적용현황수량결과활용 풍화암 5.0m 및연암 1.0m 이상확인 다운홀시험공 30.0m 확인 2 공 지층분포상태파악, 시료채취 구조물기초계획의기본자료로활용 - 5 -

11 제 2 장조사내용 2.2 표준관입시험 시험목적 시추조사와병행실시하여지층의상대밀도, 연경도및구성성분을파악 N값으로부터지반의강도및변형특성을파악시험방법 표준관입시험은 Rod선단에외경 50.8mm의시험용샘플러인 Split Barrel Sampler를부착하여 75cm 높이에서 63.5kg의해머를자유낙하시켜 Sampler 가 30cm 관입하는데소요되는타격횟수를측정하는현장원위치시험이다. 시험방법은 Sampler가 15cm씩 45cm 관입하는데소요되는타격횟수를측정하여처음 15cm를관입시키는데소요되는타격횟수는예비타로간주하고, 2번째와 3번째 30cm 관입에소요되는타격횟수를관입저항치 (N값) 로측정하였다. 지층이매우조밀하여 Sampler 에대한타격을 50회이상가하여도 30cm 관입이불가능한지층에서는 50회타격에소요되는관입깊이를관입저항치 (N값) 로측정하였으며, 측정된관입저항치 (N값) 는시추주상도에기록하였다. 표준관입시험시채취된시료의일부는현장에서육안에의한흙의분류에이용하고나머지는함수량이변하지않도록시료병에넣고밀봉하여공번, 채취심도및관입저항치 (N값) 를표기하여시료상자에보관하였다. 표준관입시험은 1.0m 간격으로연속성있게실시함을원칙으로하였으며, 사용장비및개념은우측의모식도와같다. 사용장비및개념모식도 시험전경 적용및결과활용 적용현황수량결과활용 지반에대한 종합판정 지층판별및토성추정 기초의지지층분포심도 말뚝이나널말뚝의관입성 투수층의유무 지반개량방법과효과의판정 구조물부 28 회 N 값이용 지반특성 추정 사질토 점성토 상대밀도 (Dr) 지지력계수 간극비 컨시스턴시 기초지지력 내부마찰각 ( ±) 기초지반의탄성침하 기초지반허용지지력 액상화가능성판단 일축압축강도 비배수점착력 (Cu) 말뚝의연직지지력 말뚝의수평지지력 지반반력계수 변형계수 토층횡파속도추정 - 6 -

12 제 2 장조사내용 2.3 다운홀시험 시험목적 시추공을이용하여심도에따른지층의탄성파속도를측정 측정된전단파속도를통해지반의동적물성치를산정하여내진설계에활용시험방법 정확한 P 파, S 파속도를측정하기위해서는 P 파및 S 파를발 사용장비및개념모식도 생시키는발생원과발생원으로부터전파된탄성파를기록하는수진기 (3축지오폰 ) 의상대적인위치및방향이탐사에있어매우중요한요소가된다. P파는파동의진행방향에대하여입자가평행하게전후운동을하는것으로종파라한다. 반면 S파는파의진행방향에대하여입자의운동이수직이므로횡파라고한다. P파와 S파의파형에대해각파의초동을분석하여도달시간 을측정한후수진기의위치와측정하고자하는실제대상구간을이동한시간을산출하여 P파속도 (Vp) 와 S파속도 (Vs) 를산출하고이를이용하여 Dynamic Elastic Modulus, Dynamic Shear Modulus, Dynamic Possion's Ratio를다음식에의하여구할수있다. 시험전경 건축기초설계기준을적용한설계지반등급산정 지반분류 지반종류의호칭 지표면아래 30m 토층에대한평균값 전단파속도 (m/s) 표준관입시험 (N 값 ) 비배수전단강도 (kpa) Sa 경암지반 1500 초과 Sb 보통암지반 760~ Sc 매우조밀한토사 또는연암지반 360~760 >50 >100 Sd 단단한토사지반 180~360 15~50 50~100 Se 연약한토사지반 180 미만 <15 <50-7 -

13 제 2 장조사내용 2.4 지하수위측정 시험개요 시추공내지하수위를측정하여기초굴착시배수처리대책, 굴착에따른지하수위변동등을파악하기위해지반의정수위측정시험방법 시추작업완료직후 1차측정 ( 작업수확인 ) 지하수위측정은지하수체 (Ground Water Body) 상면의위치또는시추공에나타나는정수면 (Piezometric Surface) 의위치를지표면또는일정한기준면부터의심도를측정 지표면으로부터지하수면까지의심도측정 각시추공별지하수위측정은 24시간경과후에측정하여부록의시추주상도에기록 활용방안 침투류해석에활용 가설공사의배수계획의자료제공 지하수위변화에따른수압및유효상재하중산정 직접기초터파기시유입수량계산및배수대책강구 비탈면안정성검토시상시지하수위조건및우기시지하수위상승에따른안정성검토수행 암반분류 (RMR 분류 ) 시지하수위조건에따라입력변수결정 2.5 폐공의원상복구 시험개요 조사시소기의목적을달성한후남게되는시추공을폐공이라하는데, 최근들어폐공을통한오수유입으로지하수오염등의환경오염문제가빈번히발생하고있으므로시추조사등에의한시추공은조사완료후폐공처리를하여야만한다폐공전폐공중폐공후 적용및결과활용 구분수량폐공처리유무미처리사유 구로구개봉동 번지신축공사 2 공완료

14 제 3 장 지반의분류및기재방법 흙의분류및기재방법 흙과암반의분류기준 암반의분류및기재방법

15 제 3 장지반의분류및기재방법 제 3 장지반의분류및기재방법 3.1 흙의분류및기재방법 흙의분류방법 채취된시료에대한토질의분류기준은현장에서 1차적으로육안관찰에의해분류 2차로실내토질시험을실시하여그결과를토대로토질종류를흙의공학적분류방법인통일분류법 (U.S.C.S) 에의해분류 1차육안분류법 구분모래 ( S a n d ) 실트질모래 (Silty Sand) 모래질실트 (Sandy Silt) 실트 ( S i l t ) 점토 ( C l a y ) 토립자의육안적판별과일반적인상태 개별입자의크기가 판별될수있는입상 을보임 건조상태에서흩어져 내림 입상이나실트나점토 가섞여서약간점성 이있음 모래질의특성이우세 함 적당량의세립사와소 량의점토를함유하 고실트입자가반이 상임 세립자와점토는극소 량을함유하고실트입 자의함량이 80% 이상 건조되면덩어리지나 쉽게부서져서밀가루 감촉의가루가됨 건조되면아주딱딱한 덩어리가됨 건조상태에서잘부서 지지않음 건조상태 덩어리지지않고흐트 러짐 덩어리가지나가볍게 건드리면흩어짐 덩어리지며자유롭게 만져도부서지지않 음 부서지면밀가루와같 은감촉 덩어리지며자유롭게 만져도부서지지않 음 덩어리지며자유롭게 만져도부서지지않 음 손으로쥐었다놓음 습윤상태 덩어리지나가볍게건 드리면흩어짐 덩어리지며조심스럽 게다루면부서지지 않음 덩어리지며자유롭게 다루어도 않음 부서지지 물을부으면서로엉 킴 덩어리지며자유롭게 만져도부서지지않 으며물에젖으면서 로엉킴 덩어리지며자유롭게 습윤상태에서손가락으로끈모양으로꼴때 끈모양으로꼬아지지 않음 끈모양으로꼬아지지 않음 끈모양으로꼬아지지 않으나작게끊어지 고부드러우며약간 의점성이있음 완전히꼬아지지는않 으나작게끊어지는 상태로꼬아지고부 드러움 만져도부서지지않 점성이큼 으며찰흙상태로됨 길고얇게꼬아짐

16 제 3 장지반의분류및기재방법 2 차통일분류법 주요구분문자대표적인흙분류기준 조립토 200 번체에 5 0 % 이상남음 세립토 200번체를 5 0 % 이상통과 자갈 (Gravel) 조립토중 4 번체 (4.76mm) 에 50% 이상남음 모래 (Sand) 조립토중 4 번체 (4.76mm) 를 50% 이상통과 세립분이약간또는거의없는자갈 세립분을함유한자갈 세립분이약간또는거의없는모래 세립분을함유한모래 액성한계 50% 이하인실트또는점토 액성한계 50% 이상인실트또는점토 GW GP GM GC SW SP SM SC ML CL OL MH CH OH 입도분포가좋은자갈또는자갈과모래의혼합토 입도분포가나쁜자갈또는자갈과모래의혼합토 실트질의자갈또는자갈 모래 점토의혼합토 점토질의자갈또는자갈 모래 점토의혼합토 입도분포가좋은모래또는자갈질의모래 입도분포가나쁜모래또는자갈질의모래 실트질의모래 모래 점토의혼합토 점토질의모래 모래 점토의혼합토 무기질의실트, 매우가는모래, 암분, 소성이작은실트질의세사나점토질의세사 소성이중간치이하인무기질점토, 자갈질점토, 모래질점토, 실트질점토, 소성이작은점토 소성이작은실트및실트질점토 무기질의실트, 운모질또는규사의세사및실트질흙, 소성이큰실트 소성이큰무기질의점토, 소성이큰점토 소성이중간치이상인유기질점토 세립분의함유율에의한분류 200 번체통과율이 5% 이하인경우 GP, GW, SP, SW 200 번체통과율이 12% 이상인경우 GC, GM, SC, SM 200 번체통과율이 5~12% 인경우 2 중문자로표시 Cu>4, Cu=D60/D10 1 Cc 3, Cc=(D30)2/D10 D60 GW 의조건이만족되지않을때 소성도에서 A 선아래또는 Ip<4 소성도에서 A 선위또는 Ip<7 Cu>6 1 Cc 3 소성도에서사선을한부분에서는이중기호로분류 SW 의조건이만족되지않을때 소성도에서 A 선아래또는 Ip<4 소성도에서 A 선위또는 Ip<7 소성도에서사선을한부분에서는이중기호로분류 소성도 (Plasticity Chart) 는조립토에함유된세립분과세립토를분류하기위해사용된다. 소성도의빗금친곳은 2 중표기해야하는부분이다. 유기성흙 Pt 이탄및고유기질토육안관찰 : KS F 2430 참조

17 제 3 장지반의분류및기재방법 통일분류법에사용되는기호 토질의종류제 1 문자토질의속성제 2 문자 조립토 자갈 (Gravel) G 입도분포양호, 세립분거의없음 W 모래 (Sand) S 입도분포불량, 세립분거의없음 P 실트 (Silt) M 세립분의 12% 이상함유, A선아래소성지수 4이하 M 세립토 점토 (Clay) C 세립분의 12% 이상함유, A선아래소성지수 7이상 C 유기질의실트및점토 O 압축성낮음 WL 50 L 유기질토이탄 Pt 압축성높음 WL 50 H 흙의기재방법 흙의기술은색상, 밀도, 구성입자의크기, 함수량, 표준관입시험 N값으로부터관계지어지는점성토의연경도및사질토의상대밀도등으로기재 흙의상태는사질토와점성토에대하여 N값을근거로사질토의 N값과상대밀도, 내부마찰각과의관계및점성토의컨시스턴시와일축압축강도와의관계를참조하여기재흙기재항목및방법항목토질기재방법 밀도 점토및실트 모래및자갈 매우연약, 연약, 보통견고, 견고, 매우견고, 고결 매우느슨, 느슨, 보통조밀, 조밀, 매우조밀 색채 - 점토, 모래및실트 파란색, 회색, 갈색, 노란색, 빨간색, 검정색과필요에따라연한, 짙은얼룩진등과같은수식어를사용 매우가늘다, 보통임, 굵다 기본조직 자갈 가늘다, 보통, 굵다 점토 노반토, 오물등 함수량 - 건조, 습윤, 젖음, 포화

18 제 3 장지반의분류및기재방법 함수비에따른분류함수비 (%) 상 태 함수비 (%) 상 태 0~10 건조 Dry 30~70 젖음 Wet 10~30 습윤 Moist 70 이상 포화 Saturated 색조에따른분류 구분내용 1 담암 색 2 분홍홍황갈감람녹회 3 분홍적황갈감람녹청백회흑 사질토의 N 값과상대밀도, 내부마찰각과의관계 상대밀도내부마찰각 (, ) N 값 Peck Meyerhof 0~4 매우느슨 (Very Loose) 0.2 이하 28.5 이하 30 이하 4~10 느슨 (Loose) 0.2~ ~30 30~35 10~30 보통조밀 (Medium Dense) 0.4~0.6 30~35 35~40 30~50 조밀 (Dense) 0.6~0.8 35~41 40~45 50 이상매우조밀 (Very Dense) 0.8 이상 41 이상 45 이상 점성토의 Consistency 와일축압축강도와의관계 N값 연경도 전단강도 (kgf/cm 2 ) 일축압축강도 (kgf/cm 2 ) 2 이하 매우연약 (Very Soft) 0.14 이하 0.25 이하 2~4 연 약 (Soft) 0.14~ ~0.5 4~8 보통견고 (Medium Stiff) 0.25~ ~1.0 8~15 견 고 (Stiff) 0.5~ ~2.0 15~30 매우견고 (Very Stiff) 1.0~ ~ 이상 고 결 (Hard) 2.0 이상 4.0 이상

19 제 3 장지반의분류및기재방법 3.2 흙과암반의분류기준 조사지역에분포하는풍화대층에서다음과같은기준으로토질과암반을구분 표준관입시험 N값 50( 회 )/10cm 기준으로아래와같이 50( 회 )/10cm보다더연약한풍화대층을풍화토층으로, 50( 회 )/10cm이상이고모암의조직이잔존하는풍화대층을풍화암층으로구분 흙과암반의분류기준 구분내용 보통토사 보통상태의실트및점토, 모래질흙으로서삽이나괭이를사용할정도의토질 토사 암반 경질토사 고사점토및자갈섞인토사 호박돌섞인토사 풍화암 연암 보통암 경암 견고한모래질흙이나점토로서괭이나곡괭이를사용할정도의토질 자갈질흙또는견고한실트, 점토및이들의혼합물로서곡괭이를사용하여파낼수있는단단한토질 호박돌크기의돌이섞이고굴착에약간의화약을사용해야할정도로단단한토질 일부는곡괭이를사용할수있으나, 암질이부식되고균일이 1~10cm정도로서굴착또는절취에는약간의화약을사용해야할암질 혈암, 사암등으로균질이 10~30cm 정도로서굴착도는절취에는화약을사용해야하나석축용으로는부적합한암질 풍화상태는엿볼수없으나굴착또는절취에는화약을사용해야하며균열이 30~50cm정도의암질 화강암, 안산암등으로서굴착또는절취에화약을사용해야하며, 균열상태가 1m 이내로서석축용으로쓸수있는암질 극경암 암질이아주밀착된단단한암질 풍화토와풍화암의분류기준 구분분류기준지질특성 풍화토 풍화암 N<50 회 /10cm N>50 회 /10cm 조암광물이대부분풍화되어암석으로서의결합력을상실한풍화잔류토 절리의대부분은풍화산물인점토등 2차광물로충전되어흔적만보이고함수포화시에전단강도가현저히저하되기도하며, 손으로쉽게부수어지는지반 심한풍화로암석자체의색조가변색되었으며충전물이채워지거나열린절리가많고, 가벼운해머타격에쉽게부수어지며칼로흠집을낼수있다. 절리간격은좁음이하이며시추시암편만회수되는지반

20 제 3 장지반의분류및기재방법 3.3 암반의분류및기재방법 암반의분류방법 지질조사표준품셈의암반분류기준 구분굴진방향코어형태풍화변질상태조직 SPT 비고 풍화암 연암 보통암 경암 Metal Crown Bit 로큰저항없이굴진되며암질에따라차이가있으나 30cm 굴진에대체로 1~3 분이내소요 Metal Crown Bit 굴진시다소의저항이있으며압력을가하여굴진가능 Metal Crown Bit 로굴진이가능하나 Diamond Bit 사용시코어회수율을높일수있음 암질에따라차이가있으나 30cm 굴진에 10~30 분소요 Diamond Bit 를사용하지않으면굴진하기곤란한암반 코어회수불가 하부에서세편상태의코어가소량산출될경우도있음 ( 특히퇴적암계통 ) 균열이매우발달하여간격이밀착된상태 세편내지단주상으로회수됨 ( 보통 3~5m 정도 ) 암질에따라틀리나 TCR:10~40% 내외 RQD 측정은거의불가능한상태 균열간격은 5cm 내외 단주상 ~ 장주상으로채취 ( 보통 5~ 10cm 정도 ) 암질에따라틀리나 TCR : 40~60% 내외이며 RQD 측정가능 균열간격은 5~ 15cm( 평균 10cm) 내외이나신선한부분은 20~30cm 간격인경우도있음 대부분장주상으로채취되나일부파쇄대에서는단주상으로채취 암질에따라틀리나 TCR : 60 % 이상내외 RQD 보통이상 (40~50%) 균열간격 20~ 30cm 이상 조암광물은완전히변질됨 균열부위를따라풍화가상당히진척되어대부분의광물이다소풍화된상태로서균열이없는곳은다소신선한상태 균열부위를따라풍화가약간진척된곳도있으나대체로암내부는신선한편 기반암의조직은유지하고있으나암내부까지풍화가완전히진행되어화학적, 역학적성질은상실한상태 상한 - 50/10cm 하한 - SPT 불가한곳도있음 12.5MPa 기반암조직유지 SPT 불가 일부세립질암석이나석영맥, 규암등은코어회수가불가능한경우가있음 12.5~40MPa 기반암조직 SPT 불가 40~80MPa 신선한상태 기반암조직 SPT 불가 80~120MPa 암을판정 분류하는기준은건설표준품셈을비롯하여그기준이다양하나시공시는주로건설표준품셈의강도기준에의거하여분류 지반조사시채취되는시편의상태는시공중채취되는시편과형상, 균열상태등여러면에서차이가있으므로조사굴진중관찰되는여러가지현상을종합적으로참조하여판단할수있도록상기와같이기준을수립 일부특수한암반에서는상기기준을벗어날수도있음

21 제 3 장지반의분류및기재방법 국토해양부표준지반분류에의한암반분류 암반분류지질조사에의한분류기준지질특성 연암 TCR : 20~40%, RQD : < 25% J s : 6~20cm 일축압축강도 ( 건조상태 ) : 70~100MPa 암의내부를제외하고균열을따라다소풍화가진척되었으며, 장석및유색광물이변색됨 ( 심한풍화 ~ 보통풍화 ) 해머로 1~2 회치면둔탁음을내고부서지거나갈라짐 보통암 경암 TCR : 40~70%, RQD : 25~50% J s : 15~30cm 일축압축강도 ( 건조상태 ) :100~130MPa TCR : > 70%, RQD : > 50% J s : 20~50cm 일축압축강도 ( 건조상태 ) : 130~160MPa 절리면을따라다소풍화진행, 석영을제외한장석및유색광물이일부변색됨 ( 보통풍화 ~ 약간풍화 ) 해머타격시탁음, 2~3 회에서갈라지며날카로움 대체로신선, 절리면을따라약간풍화, 암내부는대체로신선함 ( 약간풍화 ~ 신선 ) 해머타격시금속음, 잘부서지지않으며튀는경향 한국산업규격 (KS F 2530) 에의한암반의분류기준 종류 일축압축강도 (MPa) 흡수율 (%) 참고치 겉보기비중 연암 10 미만 15 이상약 2.0 미만 보통암 10~50 5~15 약 2.0~2.5 경암 50 이상 5 미만약 2.5~2.7 탄성파속도에따른암반의분류 암석의분류 풍화암 연암 보통암 경암 그룹 자연상태의탄성파속도 (km/s) 암편탄성파속도 (km/s) 암편내압강도 (MPa) A 0.7~ ~2.7 30~70 B 1.0~ ~3.0 10~20 A 1.2~ ~3.7 70~100 B 1.8~ ~4.3 20~50 A 1.9~ ~ ~130 B 2.8~ ~5.7 50~80 A 2.9~ ~ ~160 B 4.1 이상 5.7 이상 80 이상 극경암 A 4.2 이상 5.8 이상 160 이상 비고 내압강도 - 시편 : 5cm 입방체 - 노건조 : 24시간 - 수중침윤 : 2일 - 내압시험 - 시험방향 : z축 ( 겉면에수직 ) 암편탄성파속도 - 시편 : 두께 15~20cm 상하면이평행선 - 측정방향 : x축 ( 겉면에평행 )

22 제 3 장지반의분류및기재방법 암반의기재방법 암석코어에대하여암석명, 풍화정도, 색상, 강도, 절리간격, 절리조건및불연속면의거칠기등을기술 풍화상태기술은아래표에따라기술, 색은암석의기본색에명암및혼색에대한서술용어를사용 풍화정도에의한분류 강도에의한분류 풍화정도분류풍화작용강도분류암상태 신선한암반 D-1 풍화작용의흔적이없는상태매우강함 S-1 여러번강한해머타격으로깨짐 약간풍화 D-2 보통풍화 D-3 불연속면에미약한풍화작용 암석자체에는풍화작용이없는상태 암석의표면풍화가진행중 색조변색, 손으로깰수없는상태 강함 S-2 한두번정도강한해머타격으로깨짐 보통강함 S-3 1 회약한해머타격으로쉽게깨짐 심한풍화 D-4 완전풍화 D-5 암석내부풍화가진행중 점토광물이협재, 쉽게부셔짐 암석전체완전풍화, 흙상태 모암의원조직과구조지님 부분적암편을함유한상태 약함 S-4 해머로눌러서으스러지는정도 매우약함 S-5 손가락으로눌러으스러지는정도 절리간격에의한분류 절리간격 분류 기술용어 절리상태 기재방법 100cm 이상 F-1 괴 상 (Solid) Very Wide 20~100cm F-2 약간균열 (Slightly Fractured) Wide 불연속면간격의 10~20cm F-3 보통균열 (Moderately Fractured) Moderately Close 최대값, 최소값, 5~10cm F-4 균 열 (Fractured) Close 평균값을주상도에수록 5cm 미만 F-5 심한균열 (Highly Fractured) Very Close 절리조건에다른분류기호 설 명 J1 표면이매우거칠고불연속적이며, 절리의이격이없고, 모양이견고 J2 표면이다소거칠고절리의이격이 1mm 이하이며, 모양이견고 J3 표면이다소거칠고절리의이격이 1mm 이하이며, 모양이연약 J4 표면이매끄럽고절리의홈이 5mm 이하이고, 1~5mm의연속된절리 J5 연약한홈이 5mm 이상의두께이고, 5mm 이상연속된절리 불연속면의거칠기 구 분 계단형 (Stepped) 파동형 (Undurated) 평면형 (Planar) 거칠음 (Rough) 완만 (Smooth) 경면 (Slikensided)

23 제 4 장 지반조사결과 지형및지질시추조사표준관입시험공내지하수위측정 다운홀시험결과

24 제 4장 지반조사 결과 제4장 지반조사 결과 4.1 지형 및 지질 지형특성 분석 과업지역은 서울특별시 구로구 개봉동 70-16번지 일대에 위치하고 있으며, 오류IC가 인접하고 있다. 조사지역 남방으로 오류동역, 남동방 500m지점에 한영신학대학교가 위치하고 있다. 조사지역 인접하여 46국도가 동서로 가로지르며, 동방 약 2km 부근에 서부간선도로가 남북방으로 가로지르며, 남서방 6km지점에 100번 서울외곽순환고속국도 시흥IC가 위치하고 있다. 과업지역에 분포하는 산계로는 남방에 천왕산( 144m), 개웅산( 126m), 북방에 매봉산( 110m)등의 해발 100~200m내외의 산지들로 이어지는 저구릉성 지대를 형성하고 있으며, 전반적으로 도시개발로 인해 본래의 지형을 거의 찾아볼 수가 없으며, 비교적 완만한 경사 지형을 이루고 있다. 과업지역에 분포하는 주요 수계는 북방에 위치한 대표 수계인 한강으로 소지류들이 흘러, 동방에 위 치한 안양천 및 목감천으로 유입되고 있다. 그 외 수계로는 서남방 약 15km부근에 시화호가 위치하 고 있으며 서해로 유입되고 있다

25 제 4 장지반조사결과 지질특성분석 본사업구간의지질분포는선캠브리아기의흑운모괴상편마암을기반암으로분포하고있으며, 이를제4기충적층이부정합으로피복되어있다. (1:50,000 안양지질도폭참조 ) 흑운모호상편마암은주로석영장석질우백질대와주로흑운모각섬석질우흑대가교호하거나무늬상을보이며, 사장석, 석영, 미사장석, 흑운모, 각섬석, 석류석, 남정석, 규선석, 흑연, 백운모등과불투명광물로이루어져있다. 현미경분석결과사장석과석영은지배적으로큰입자들을이루고편리방향으로늘어나고흑운모나백운모는압연 ( 눌러늘이는 ) 되어역시이방향을잘나타내며입상변정조직을이루고있다. 흑운모괴상편마암은호상편마암과광물성분상거의동일하며그보다편마구조가희미하게나타나고있다. 호상편마암보다는구성입자들이조립질인경향이있고장석의입자들은육안관찰로약간의원상을띠우는것이특징적으로육안으로매우괴상으로보여화강암과구별하기어려우며, 드물게보여지는반상변정은주로장석과흑운모로보여지고있다. 지질계통도 지질시대 신생대제 4 기 지층명 충적층 (Qa) - 부정합 - 선캠브리아기 흑운모호상편마암 (PCEbngn) 흑운모괴상편마암 (PCEbgn)

26 제 4 장지반조사결과 4.2 시추조사 조사위치도에표시한바와같이조사지점을답사한후지층의구성상태, 지반의공학적성질등전반 적인자료를획득할수있도록과업부지에서총 2 개소의시추조사를 NX 규격으로실시하였다. 시추조사위치도 조사현황 구분 지반고 (GL.,m) 굴진심도 (m) 굴진종료지층 비고 BH 풍화암 풍화암 (-)5.0까지시추 BH 연암 연암 (-)13.5까지시추 시추조사결과 조사지역의지층분포현황을파악하기위하여총 2 공의시추조사를실시하였으며, 지층분포현황은상 부로부터매립층, 풍화토, 풍화암, 연암의층서로분포한다. 시추조사결과 공번 지하수위 GL.(-)m 층후 (m) 매립층풍화토층풍화암연암 시추심도 (m) BH BH 지층개황 매립층 본지층은과업지역의최상부층으로전체시추공에서나타나며, 0.5m 의층후로분포함. 구성성분은자갈섞인실트질모래, 실트질모래로이루어져있으며, 색조는암갈색으로습윤상태임

27 제 4 장지반조사결과 풍화토 본지층은전체시추공에서나타나며, 5.5~6.5m의층후로분포함. 구성성분은실트질모래로이루어져있으며, 표준관입시험결과 N치는 8/30~50/15 정도로상대밀도 (Relative Density) 는보통조밀에서매우조밀한상태로분석되었음. 색조는담갈색, 담회색으로나타남. 풍화암 본지층은모암이원위치에서심한풍화 (Highly Weathered) 된상태로확인되었으며, 전체시추공에서 5.0~10.5m 이상깊은층후로분포함. 굴진시실트질모래로분해되며, 소량의암편이함유되어있음. 표준관입시험결과 N치는 50/10~50/1 정도로상대밀도 (Relative Density) 는매우조밀한상태로분석되었음. 또한, 색조는암갈색으로나타남. 연암 연암층은 BH-2 시추공에서 13.5m이상층후로분포함. 육안관찰에의한암상태는약간풍화에서보통풍화상태이고암강도는강함에서보통강함의강도를보임. 코아회수율 (TCR) 은 60~100%, 암질지수 (RQD) 는 0~68% 로매우불량에서보통상태로암편에서장주상형태의 Core를회수함. 지층단면도 GL ± (m) BH-1 BH /30 14/30 19/30 27/30 50/20 50/15 50/10 50/ 7 50/ 5 50/ 3 50/ 3 50/ 3 매립층 풍화토층 풍화암층 /30 19/30 21/30 31/30 50/22 50/ 9 50/ 7 50/ 5 50/ 3 50/ 2 50/ 2 50/ 2 50/ 1 50/ 2 50/ 2 50/ 연암층 표준관입시험 각지층의상대밀도및연경도와구성성분파악, 교란시료채취를통한시료육안판별 표준관입시험 N 치로부터지반의강도특성및변형특성파악 표준관입시험은토사층및풍화암층에서시행되었으며 KS F 2307 에의거하여 28 회시행

28 제 4 장지반조사결과 표준관입시험결과 심도공번 BH-1 BH /30 14/30 19/30 27/30 50/20 50/15 50/10 50/7 50/5 50/3 50/3 50/ /30 19/30 21/30 31/30 50/22 50/9 50/7 50/5 50/3 50/2 50/2 50/2 50/1 50/2 50/2 50/2 지층별 N값분석결과 지층 분포범위 ( 회 /cm) 평균 ( 회 /cm) 상대밀도 / 연경도 구성성분 풍화토 10/30~50/15 30/30 보통조밀- 매우조밀 실트질모래 풍화암 50/10~50/1 50/4 매우조밀 굴진시실트질모래로분해 N 값분포그래프 N value ( 회 /cm) /30 50/20 50/10 50/0 5 Depth (GL-,m) 풍화토층 20 풍화암층 4.4 공내지하수위측정 시추종료후시추공에서지하수위를측정한결과, 지하수위는지표하 7.8~8.0m 로풍화암내에분포하고있는것으로확인되고있으나, 지하수위는계절및수원의거리에따라달라지며부근지역의지하수이용여부, 토공사로인한지하수위유출등에따라변화될수있다는점에유의하여시공에임하여야한다. 공내지하수위측정결과공번공내수위 (GL(-),m) 공내수위 (EL(+),m) 토층비고 BH 풍화암 BH 풍화암 평균지하수위 GL.(-)7.9m

29 제 4.5 4장 지반조사 결과 다운홀시험 결과 심도에 따른 P파 및 S파 속도 산출, 파쇄대 파악 및 동적 물성치(동포아송비, 동전단계수, 동탄성 계수, 동체적계수)등을 산출하여 주요구조물의 내진설계에 반영하며, 과업구간의 다운홀시험 결과 에 대한 BH-2 시험결과는 다음과 같다. 상부지반 30m 전단파속도(Vs)와 지반분류(KBC, 2009) 공번 시험방법 적용구간 BH-2 D.H.T 상부지반 30m구간 지반분류 전단파(Vs)탄성파속도(m/sec) 0.0~ Sc 비고 매우조밀한 토사 또는 연암지반 지층별 다운홀시험 결과요약 (BH-2) 지층 구간 (Gl.-m) Vs (m/sec) Vp (m/sec) 포아송비 전단탄성율 (Gd, MPa) 체적탄성율 (Kd, MPa) 동탄성계수 (Ed, MPa) 매립층, 풍화토 0.0~ E E E+02 풍화암 6.0~ , E E E+03 연 암 16.5~30.0 1,308 2, E E E+04 다운홀시험 결과 (구간속도 및 동적 물성치) 심도별 탄성파속도 심도별 지반물성치

30 제 4 장지반조사결과 지층별다운홀시험결과 (BH-2) 구간지층구분 Vp (m/sec) Vs (m/sec) ρ (t/ m3 ) υd Ed (MPa) Gd (MPa) Kd (MPa) 매립층, 풍화토 E E E 풍화토 E E E 풍화토 E E E 풍화토 E E E 풍화토 E E E 풍화토 E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 1, E E E 풍화암 2,142 1, E E E 풍화암, 연암 2,185 1, E E E 연암 2,297 1, E E E 연암 2,385 1, E E E 연암 2,346 1, E E E 연암 2,365 1, E E E 연암 2,383 1, E E E 연암 2,435 1, E E E 연암 2,492 1, E E E 연암 2,516 1, E E E 연암 2,558 1, E E E 연암 2,587 1, E E E 연암 2,613 1, E E E 연암 2,605 1, E E E 연암 2,615 1, E E E

31 제 5 장 지반의공학적특성 흙의물리적특성 흙의역학적특성

32 제 5 장지반의공학적특성 제 5 장지반의공학적특성 5.1 흙의물리적특성 흙의물리적성질이란함수비, 비중, 입도, 간극비, 단위중량및 Atterberg 등으로표현되며, 이들물성치가갖는토질공학적의미는각종해석에직접이용된다는점과이들값이다른역학적특성과상관관계를맺고있다는점에서찾을수있음 자연함수비, (Wn) 흙의성질은함수비의대소에따라크게달라지며, 함수비는흙의성질을개략적으로판단할수있는 척도임 함수비에의한점성토지반의개략적인특성 함수비 (%) 주의사항 30% 이하 다소의침하량은있지만거의문제가없는흙이라말할수있으며, 간극비가 1.0 이하로압축성이작음 30~70% 일축압축강도는 100kPa 이하의흙이많고정밀한토질조사가필요한경우가많음 70~100% 연약한흙으로서지층의두께가두꺼운경우에는침하대책이문제가되고안정에대해서도유기물을함유함 100~200% 안정대책에는충분한검토가필요하고전침하량도크며, 일반적으로유기물을함유함 200% 이상 안정대책에는충분한검토가필요하고전침하량도대단히크며, 이토등의유기질토임 밀도, (ρ) 토립자의비중은흙을구성하는주요광물편의비중에의해결정되며, 구성광물인석영의비중 2.65 에가까운값을나타냄이보통이며또한, 점성토의경우에는유기물함유상태에따라토립자의비중이크게변화됨토질의밀도 토질의종류화산재질점성토및 2차퇴적토자갈, 모래및사질토점토및점성토유기질점토이탄토 밀도 2.70 ~ ~ ~ ~ 이하

33 제 5 장지반의공학적특성 간극비 간극비는흙입자의용적에대한간극용적의비로서토립자크기가작을때크고입도분포가양호할때작으며, 대단히 chacha하고입도분포가좋은사질토는그값이 0.3 정도밖에되지않는반면, 어떤점토는 2.0이나그이상이되는경우도있음 단위체적중량 단위체적중량은지반의다짐상태의추정, 토압, 지지력, 사면안정및기초지반의침하등의설계계산에필요한흙의자중산정에이용되고, 습윤단위중량은흙의기본적성질을나타내는지표의하나이다. 습윤단위중량이큰것은잘다져진견고한지반을의미하고, 작은것은연약한지반이나유기물을다량으로포함한흙으로판단할수있음 습윤단위중량은 로산정하며, 포화단위중량 (S=100% 인경우 ) 은 에의해산정함 흙의단위체적중량은토질시험결과에따라정하는것이원칙이나, 자연시료의채취가곤란한 사질토층등토질시험을실시하지못했을경우일반적인값을적용 흙의간극률및간극비, 단위중량 흙의종류모래질자갈거친모래, 중간모래균등한가는모래거친실트실트소성이작은점토소성이큰점토 흙의상태 간극율 (%) 간극비 단위체적중량 (kn/ m3 ) 건조전체포화 느슨 38~ ~ ~17 18~2.0 19~21 촘촘 18~ ~ ~21 2.0~2.3 21~24 느슨 40~ ~ ~15 16~19 18~19 촘촘 25~ ~ ~18 18~21 20~21 느슨 45~ ~ ~15 15~19 18~19 촘촘 33~ ~ ~18 18~21 20~21 느슨 45~ ~ ~15 15~19 18~19 촘촘 35~ ~ ~17 17~21 20~21 연약 45~ ~ ~15 16~20 18~20 중간 35~ ~ ~17 17~21 20~21 견고 30~ ~ ~19 18~19 18~22 연약 50~ ~ ~14 15~18 18~20 중간 35~ ~ ~18 17~21 19~21 견고 30~ ~ ~19 18~22 21~22 연약 60~ ~2.30 9~15 12~18 14~18 중간 40~ ~ ~18 15~20 17~21 견고 30~ ~ ~20 17~22 19~23 참고문헌 : 정인준, 김상규 (1983), 토질역학 동명사, page

34 제 5 장지반의공학적특성 5.2 흙의역학적특성 흙의강도정수는인공사면이나자연사면의사면안정, 기초의지지력및침하, 구조물에작용하는토압등의설계에사용되는중요한토질정수이며, 일반적으로강도정수는직접전단시험, 일축압축시험, 삼축압축시험및표준관입시험결과치를토대로강도정수를산정하나, 만약전단시험을실시하지못한경우에는경험식및제안식을사용할수있음 사질토의전단특성 N 치와흙의전단저항각과의경험적인관계에대한제안은여러가지가있으며, Peck, Dunham 및오 오자끼등은전단저항각과 N 치의관계를수식으로제시하고있으나, 사질토층의배수조건에서전단강 도즉, 전단저항각 ( ) 은여러요소들에의해서영향을받음 Summary of Factors Effecting Factor Effect Void Ratio e e, ø Angularity A A, ø Grain Size Distribution Cu Cu, ø Surface rouohness R R, ø Water Ratio W W, ø (SliOHtly) Particle size S Const(if e = const) Intermediate principal stress øps øtx : Angle internal friction from plane strain øtx : Angle internal friction from triaxial test Overconsolidation or prestress Little effect N 치와 Dr, 와의관계 흙의상태상대밀도 (Dr) N 치 ( 회 / cm ) 내부마찰각 ( ) 정적 CONE 지지력 (kpa) 습윤단위중량 γ t (kn/m 3 ) 매우느슨 < 0.2 < 4 < 30 < 느슨 중간 , 조밀 ,200-2, 매우조밀 > 0.8 > 50 > 45 > 2,

35 제 5 장지반의공학적특성 내부마찰각 ( ) 추정식 구분제안자제안식비고 Dunham Φ = 12N + 25 Φ = 12N + 20 Φ = 12N + 15 모난입자로입도분포양호모난입자로입도분포불량또는둥근입자로입도분포양호둥근입자로입도분포불량 3 Meyerhof Φ = 1 N N Peck Φ = 0.3N 大崎 Φ = 20N + 15 일본 5 建設省 Φ = 15N + 15 일본 No.1~7은내부마찰각 ( ) 과표준관입시험치 (N) 와의관계그래프와관련됨 내부마찰각 ( ) 과표준관입시험 (N) 의관계 ( 일본기초토구조연구회 (1980), 기초구조설계자료 )

36 제 6 장 구조물기초에대한검토 기초형식검토지반지지력일반사항허용지지력 검토의견

37 제 6 장구조물기초에대한검토 6.1 기초형식검토 일반 제 6 장구조물기초에대한검토 기초는상부구조를안전하게지지하고유해한장해를일으키지않도록그형식을선정 여기서유해한장해란지반의강도가부족하여파괴가발생하는것과파괴는발생하지않지만지반이과대한변형을일으켜서구조물의큰침하, 부동침하로인한경사등이일어나는것을의미 직접기초에서는기초 Slab 형상, 크기및기초근입깊이등의결정과말뚝기초에서는말뚝의종류, 크기, 본수, 배치및길이등의설계를행하는데있어서지반의지지력과변형을고려하여그결과를종합해최종적인설계반영 기초형식의분류직접기초 ( 얕은기초 ) 기초폭 (B) > 기초근입심도 (Df) 경우로서상부구조물의하중을지반으로직접전달시키기위하여지지층위에놓이는기초로그종류는다음과같다. 1 독립 FOOTING 기초 2 복합 FOOTING 기초 3 연속 FOOTING 기초 4 Cantilever식 FOOTING 기초 5 전면기초말뚝기초 ( 깊은기초 ) 기초폭 (B) < 기초근입심도 (Df) 경우로서상부지반이연약해기초저면의토층이허용지지력을갖지못하여그지반위에기초를직접놓을수없으므로상부하중을지중심부의견고한지반까지전달시키는기초로그종류는다음과같다. 1 말뚝 (Pile) 기초 2 Caisson 기초 3 Pier 기초 깊은기초는지지층이약 4 ~ 6 m보다깊은경우직접기초에비해유리하게적용될수있으며, 말뚝은일반적으로항타에의해설치하나지층중간에자갈층또는호박돌층이존재하거나도심지에서진동과소음피해등이문제가되는경우 Pre-boring 후설치한다 기초형식의선정 기초형식은위에서와같이크게얕은기초와깊은기초로대별되며, 다음과같은사항을고려하여결정하여야하고일반적인기초형식선정절차및선정기준의일례는 < 표 5-1> 및 < 표 5-2> 와같다. 1 허용침하의정도 2 토질및암반의물리적 역학적성질 3 주변의기존구조물에대한영향, 진동및소음피해 4 공사비및시공성

38 제 6 장구조물기초에대한검토 < 표 6-1> 기초형식선정흐름도 지반조사결과분석 지반및지지층의토성 표준관입시험에의한 N-치 지하수위 토질및암석시험결과 지반의동적제정수 토질 기초공학적문제점의기본검토 시공성검토 ( 굴착및말뚝, 지중장애물의유무등 ) 환경검토 ( 소음 진동의영향, 산업폐기물의처분등 ) 경제성검토 ( 공사비산정 ) 안정성검토 ( 굴착에따른지반의안정성 ) 설계 시공조건의설정기초구조설계방침의검토선정한기초구조의개략설계 기초구조에작용하는하중의종류및크기 상부구조물의형식 허용변위량 각기초구조의구조기능상관련성이나시공상의관련성을고려하여설계방침의검토 - 하중및변형의처리방침 - 터파기공사와기초공사의순서 - 시공기계의병용 직접기초의경우 - 지반의허용지지력을검토 - 기초의개략적형상 수치를설정 - 기초의침하량과수평내구력검토 말뚝기초의경우 - 말뚝허용지지력검토 - 말뚝길이, 직경, 소요개수를설정 - 말뚝침하량과수평내구력을검토 기초형식선정 시공하고자하는구조물에가장적합한기 초형식을선정

39 제 6 장구조물기초에대한검토 < 표 6-2> 기초형식선정표 지 반 조 건 구조물의특성 시공조건 지지층의심도 지지층의상태 지하수의상태 荷重規模 수시상공 주변환경 중간층에자갈층이있다 지지층의심도 지지층의토질 중간층에극연약층 중간층에극단단한층 자갈지름 5cm 이하 자갈지름 5cm ~10cm 자갈지름 10cm ~50cm 액상화된지반이있다 5m 미만 5 ~15m 15 ~25m 25 ~40m 40 ~60m 60m 이상 점성토 (20 Ν) 모래 모래자갈 (30 Ν) 경사가크다 (30 정도이상 ) 지지층면의凹凸이심하다 지하수위가지표면에가깝다 용수량이극히많다 지표에서 2m 이상의피압지하수 지하수유속 2m/min 이상 수직하중이작다 ( 지간 20m 이하 ) 수직하중이보통 ( 지간 20m ~50m) 수직하중이크다 ( 지간 50m 이상 ) 수직하중에비하여수평하중이작다 수직하중에비하여수평하중이크다 수심 5m 미만 수심 5m 이상 진동 소음대책 인접구조물에대한영향 작업공간이좁다 사면말뚝의시공 유해가스의영향 주 ) 적합성이높다, 적합성이있다, 적합성이낮다

40 제 6 장구조물기초에대한검토 6.2 지반지지력일반사항 직접기초 ( 얕은기초 ) 직접기초 ( 얕은기초 ) 지표면가까운곳에적당한지지층이존재하고있어구조물하중에의한침하량이허용침하량을초과할가능성이없는경우 상부구조물로부터하중을직접지반에전달시키는형식의기초 기초의최소폭 B와근입깊이 Df 와의비가대체로 1.0 이하 (Df/B<1) 형식과기능에따라후팅기초 (Footing Foundation) 와전면기초 (Mat 또는 Raft Foundation) 로구분 후팅기초 독립기초 : 한개의기둥만을지지하는경우 연속기초 : 기둥수가많다거나또는하중이벽면의벽을통하여연속하여전달되는경우 ( 확대기초라고도함 ) 전면기초 상부구조전단면아래의지지토층위에있는단일슬래브형식의기초 완전지지지반이초기심도에서출현할때에는독립기초가효과적이며, 완전지지지반이아닌불완전지지지반이상당깊이까지계속될때에는확대기초또는전면기초가실용적 독립기초와확대기초등에서는기초터파기의효율, 장비의작업조건, 토류시설의설치및배수처리등을고려할때 4m 이상깊이의터파기는비경제적. 이러한얕은기초는지지력과침하가모두허용범위이내에들어야함 기초의지지력산정방법 기초의극한지지력계산방법으로는지반을완전소성체로보는것과탄성이론적인견해및원호활동면을가정한것등여러가지방법이있다 ( 구조물기초설계기준, 건설부, 2003, P179 참조 ). 이러한여러가지방법중어떠한방법을사용하여기초의지지력을산정하느냐하는것은어려울뿐만아니라또한사용된방법에따라그값이달라지므로구조물의안정성과경제성이좌우된다. 이들식중에도 Terzaghi, Meyerhof 및 Hansen식이널리사용되는지지력산정식이다. 다음 < 표 5-3> 은토질특성에따라기초의지지력을산정하는방법과 < 표 5-4> 은토질특성에따른기초의지지력제안한것이다. 또 < 표 5-5> 은상시지반의최대지반반력상한값은제안한것이다

41 제 6 장구조물기초에대한검토 < 표 6-3> 토질특성에따른기초의지지력산정방법 Soil Type Condition Method for Analysis Cohesionless Soil Saturated Clay Dense-Relative Density over 70 Loose-Relative Density less than 20 Intermediate-Relative Density 20 to 70 Sensitivity 5 or less Sensitivity 10 or more Terzaghi-General Shear Terzaghi-Local Shear Terzaghi-Interpolate or use Meyerhof Meyerhof Terzaghi-Local Shear Partially Saturated Clay - Meyerhof * Foundation Engineering, by G.A, Leonards, P545 참조 < 표 6-4> 토직특성에따른기초의지지력 {NAVFAC DM7.2, 구조물설계기준 ( 건교부,2003)} 지층종류 입도분포가양호한세립토모래자갈의혼합물 : 빙하퇴적물, 하드팬 (hardpan), 점성토섞인자갈 (GW-GC, GC, SC) 자갈, 자갈 - 모래혼합물, 호박돌 - 자갈혼합물 (GW, GP, SW, SP) 입자가굵거나중간정도의모래, 자갈이약간섞인모래 (SW, SP) 가는모래, 실트질이나점토질중간정도입도나굵은모래 (SW, SM, SC) 균질한점토, 모래질이나실트질점토 실트, 모래질실트, 점토질실트, 교호된 (varved) 실트 - 점토 - 세사층 Consistency 허용지지력 (tf/ m2 ) 범위평균 매우조밀함 85 ~ 매우조밀함 65 ~ 중간정도조밀 40 ~75 50 느슨함 20 ~65 30 매우조밀함 40 ~65 40 중간정도조밀 20 ~40 30 느슨함 10 ~30 15 매우조밀함 30 ~50 30 중간정도조밀 20 ~40 25 느슨함 10 ~30 15 굳 음 30 ~60 40 중간정도굳음 10 ~30 20 느슨함 5 ~10 5 매우굳음 20 ~40 30 중간정도굳음 10 ~30 15 연 암 5 ~10 5 < 표 6-5> 상시의최대지반반력상한값 ( 도로교표준시방서 ) 지지층종류 최대지반반력 (tf/ m2 ) 자갈지반 70 모래지반 40 점성토지반

42 제 6 장구조물기초에대한검토 말뚝기초 ( 깊은기초 ) 말뚝기초의지지력 말뚝의선단지지력은토사의전단특성, 압축특성, 관입깊이, 응력조건, 응력수준, 응력이력, 과압밀비, 흙입자의강도, 지반의 cementation, 입자배열상태등의지반조건과말뚝의형상, 크기, 재질, 설치방법등말뚝의특성, 말뚝설치후시간경과, 말뚝간거리등다양한요소들에의해영향을받는다. 정적관입시의국부주면마찰측정과관입으로인한토압변화측정결과로미루어볼때말뚝의주면마찰력또한연직응력과마찰계수의단순한결과라기보다는지반의조건, 마찰발생위치등이복합적으로작용한현상이며, 따라서그예측또한불확실한것이현실이다. 이와같이말뚝의지지력에영향을미치는요소는매우다양하나현장에서발생되는주요사항은말뚝의관입성으로평가할수있다. 지지력이론은 Terzaghi 의이론과 Meyerhof 의이론이잘알려져있으며, 지지력공식은다음과같다. Terzaghi 의지지력공식 Ru = qd Ap + Ulfs Ru : 말뚝의극한지지력 (t) Ap : 말뚝의선단면적 (m2) qd : 말뚝의선단면적의극한지지력 (t/m2 U : 말뚝의둘레 (m) l : 지중부의말뚝길이 (m) fs : 말뚝주변마찰력 (t/m2) 원형단면 : qu = 1.3 CNc DrNr + γ2df Nq C : 토사의점착력 (t/m2) Df : 말뚝근입깊이 (t/m2) Nc : 말뚝선단지반의지지력계수 (Nr,Nq) D : 말뚝의직경 (m) γ1 : 말뚝선단으로부터하부의단위체적중량 (t/m3) ( 지하수위이하는수중단위체적중량 ) γ2 : 말뚝선단으로부터상부의단위체적중량 (t/m3) Meyerhof 의수정지지력공식 콘관입시험 표준관입시험 Ru : 말뚝의극한지지력 (t) Ap : 말뚝의선단면적 (m2) qp : 말뚝선단지반의콘지지력 (t/m2) qs : 말뚝선단까지의모래층의콘지지력평균치 (t/m2) As : U ls (m2) ls : 모래지층중의말뚝길이 (m) qc : 말뚝선단까지의점토층의일축압축강도 (t/m2) Ns : 말뚝선단까지의모래층의 N치의평균치 Nc : 말뚝선단까지의점토층의 N치의평균치 Ac : U lc (m) lc : 점토층중의말뚝길이 (m) U : 말뚝의둘레 (m) 6.3 허용지지력 암질지수에따른지반의허용지지력 암질강도풍화상태절리간격 qa, tsf 선택방법 우수매우강함 ~ 강함신선매우넓음 ~ 넓음 100 암반특성 양호보통강함약간풍화매우넓음 ~ 넓음 100~50 원위치하중시험 보통약함약간풍화매우넓음 ~ 넓음 50~25 원위치하중시험, 재하시험 불량매우약함보통풍화괴상 25~10 원위치하중시험, 재하시험 매우불량매우약함심한 ~ 완전풍화심한균열 10 원위치하중시험, 재하시험, 실내토질시험 * 자료 : Geotechnical Eng, Techniques and practices. R. E. Hunt, McGraw-Hill Book company

43 제 6 장구조물기초에대한검토 확대기초의지지력경험치 (U.S. Dpt. of the Navy, 1982) 지지층 괴상의결정질화강암, 변성암 : 화강암, 섬록암, 현무암, 완전히고결된역암 현장연경도상태 허용지지력 (tf/ m2 ) 범위 추천값 경질의신선한암 650~1, 엽리성의변성암 : 슬레이트, 편암중간경질의신선한암 320~ 퇴적암 : 시멘트화된경질의셰일, 실트암, 사암, 동공이없는석회암 중간경질의신선한암 160~ 풍화되거나파쇄된모암, 이질암 ( 셰일 ) 이외의모든암, RQD < 25 연암 85~ 컴팩션셰일 (compaction shale) 이나신선한이질암연암 85~ 입도분포가양호한세립토모래자갈의혼합물 : 빙하퇴적물, 하드팬 (hardpan), 점성토섞인자갈 (GW-GC, GC, SC) 자갈, 자갈 - 모래혼합물, 호박돌 - 자갈혼합물 (GW, GP, SW, SP) 입자가굵거나중간정도의모래, 자갈이약간섞인모래 (SW, SP) 가는모래, 실트질이나점토질중간정도입도나굵은모래 (SW, SM, SC) 균질한점토, 모래질이나실트질, 점토 실트, 모래질실트, 점토질실트, 교호된 (varved) 실트 - 점토 - 세사층 * 참고문헌 : 한국지반공학회, 1998, 구조물기초설계기준, p.136. 지반종류별허용지지력 매우조밀함 85~ 매우조밀함중간정도조밀느슨함 매우조밀함중간정도조밀느슨함 매우조밀함중간정도조밀느슨함 굳음중간정도굳음느슨함 매우굳음중간정도굳음연함 40~175 20~165 40~165 20~140 10~130 30~150 20~140 10~130 30~160 10~130 5~110 20~140 10~130 5~110 구분지반의종류허용지내력 (t/ m2 ) 암 반 1. 경암 2. 중경암 3. 연암 4. 풍화암 300 ~ ~ ~ ~ 60 자갈 모래 5. 고결된자갈층 6. 자갈 7. 모래질자갈 8. 조립 9. 세립 10. 사질점토 50 ~ ~ ~ ~ ~ 20 7 ~ 15 점토 11. 견경점토 12. 단단한점토 13. 점토 ( 수분이적음 ) 14. 점토 ( 수분이많음 ) * 자료 : 구조물기초설계 시공기준, 일본토질공학회 35 ~ ~ ~ 20 5 ~

44 제 6 장구조물기초에대한검토 기초지반별허용지지력요약 기초지반의종류평상시 (t/ m2 ) 지진시 (t/ m2 ) N 값 일축압축강도 (kg/ cm2 ) 비고 암 반 균열이적은균일한경암균열이많은경암연암, 토단 이상 100 이상 10 이상 자갈층 밀실한것밀실하지않은것 모지 래반 밀실한것중간인것 ~50 15 ~30 표준관입시험의 N 값이 15 이하인경우기초지반으로는부적당 점성토지반 매우굳은것굳은것중간인것 ~30 8 ~15 4 ~ ~ ~ ~ 검토의견 토층조건별개략적인지지력은아래표와같으며, 당현장의지층은느슨한토층부터연암층까지다 양하게분포한다. 따라서구조물기초형식은상세지지력검토를수행하여토층조건별로직접기초 또는말뚝기초로구분하여적용하여야함 조립토 ( 자갈, 모래 ) 의 N-값에따른상대밀도 관입저항치 (N치) 지반의종류 허용지내력 (t/ m2 ) 4 이하 매우느슨 (Very Loose) 직접기초불가 4 ~ 10 느슨 (Loose) 직접기초불가 10 ~ 30 보통조밀 (Medium Dense) 약 20tonf/m 2 30 ~ 50 조밀 (Dense) 약 30tonf/m 2 50 이상 매우조밀 (Very Dense) 약 40tonf/m 2 풍화암 - 약 50tonf/m 2 연암 - 약 80tonf/m 2 보통암 - 약 200tonf/m 2 경암 - 약 300tonf/m

45 제 7 장 토공작업 일반사항 굴착난이도평가방법 시공시유의사항

46 제 7 장토공작업 제 7 장토공작업 7.1 일반사항 일반 일반적으로절토부의토공계획을수립할때절취방법은 BACK-HOE 및 DOZER로작업이가능한토사및리핑암과발파에의해절취되는발파암으로구분할수있으나정량적으로규정하기는어려운실정이다. 일반적으로절취토공작업은다음과같은여러가지요소에의해좌우될수있다. 절취토공작업에영향을미치는요인 작업영향요인분류 풍화정도 : 조사시동일한 N 치로측정된지반을동일중기를사용하여굴착하는경우노출된면을즉시 굴착할때와노출후장시간경과후굴착할때와는효과면에서큰차이가있다. 풍화토층은대기중에노 출될경우그풍화속도가가속화되어지반강도가현저하게감소되기때문이다. 균열과절리 : 균열과절리가발달된암의리핑작업시적은힘으로도조각조각떨어지지만균열과절리 의발달이적은신선한암은 Ripper 의힘이많이소요되고 Ripper 자국만날뿐이며절취가불가능하 다. 모암의종류 : 모암의종류에따라서탄성파속도는다르게나타나기도한다. 토사, 리핑암, 발파암의구분 토사, 리핑암, 발파암의구분은시추조사결과와시공성등을충분히검토한후에분류하여야하며, 참 고적으로분류기준을소개하면다음과같다. 토사와리핑암은표준관입시험 (N 치 ) 50 회 /10cm 를기준으로구분한다. 리핑암과발파암은암반의굴착특성을결정하는불연속면의발달빈도 (TCR 및 RQD) 와탄성파속도를 기준으로 < 표 6-1> 에따라구분한다. 구분 불연속면의발달빈도 탄성파속도 < 표 7-1> 불연속면의발달빈도및탄성파속도에따른암반분류 BX 크기 NX 크기 A 그룹 B 그룹 토사 (Dozer) 리핑암 암반파쇄상태 발파암 연암보통암경암 TCR 5% 이하 10 ~30% 30 ~50% 50% 이상 RQD 0% 0 ~10% 10 ~40% 40% 이상 TCR 20% 이하 20 ~40% 40 ~60% 60% 이상 RQD 10% 이하 10 ~25% 25 ~50% 50% 이상 700 m/sec 미만 1,000 m/sec 미만 700 ~1,200m/sec 1,000 ~1,800m/sec 1,200 m/sec 이상 1,800 m/sec 이상

47 제 7 장토공작업 7.2 굴착난이도평가방법 암질에의한평가방법 땅깎기토공작업을할경우절취방법과공사비용등을산정하기위하여굴착난이도를 Digging Soil, Ripping Rock 및 Blasting Rock 등으로구별하여판별하는데이를판별하기위해서는일축압축강도, 절리간격, 층리간격및점하중강도시험등에의하여결정되며, 이는다음 < 그림 6-1> 과같다. 굴착난이도는암석강도및불연속면의상태를고려하여서설계되어야하나일반적으로암석강도만을근거하여설계하고있는실정인바, 시공시토공작업의굴착난이도결정도를참고하여설계에반영하여야할것이다. < 그림 7-1> 토공작업의난이도결정 (Franklin and Brock,1972) 탄성파속도에의한평가방법 일반적으로탄성파탐사에의해구해진탄성파속도에따른굴착방법에는기계적인굴착 (Digging or Ripping) 과화약사용에의한굴착 (Blasting) 으로대별되며, 아래표와같다. 이경우사용장비의종류에따라굴착방법의한계가달라지며동일한지층에서도절리의발달정도에따라굴착방법의결정이달라질수도있으므로일률적인대비는불가능하나전체적으로볼때 1,500m/sec 이하의속도층에서는기계굴착이가능한것으로판단되며 1,500m/sec 에서 2,000m/sec 사이는기계굴착이나발파가병행, 그리고 2,000m/sec 이상의탄성파속도층에서는발파에의하여굴착하여야할것으로사료된다. 탄성파속도굴착방법 450 ~ 1,200 Easy ripping 1,200 ~ 1,500 Hard ripping 1,500 ~ 1,850 Very hard ripping 1,850 ~ Extremely hard ripping or Blasting 2,150 이상 Blasting

48 제 7 장토공작업 규격 암석명 화강암 탄성파속도 (km/sec) 현무암 32t 불도저 점판암 역암 사암 셰일 불도저굴삭가능리퍼작업가능리퍼한계 7.3 시공시유의사항 < 그림 7-2> 탄성파속도와절취난이도와의관계 다음과같은지반조건일때는조사내용과시공시노출되는지층분포상태가다소상이할수있으므로토공작업시현장확인, 측량성과, 시험성과등을종합적으로검토하여조정여부를결정하여야할것이다. 땅깎기예정지역의기반암이암맥의관입, 단층파쇄대의발달, 차별풍화작용등의영향을받아암질의변화가심한경우 풍화암을 N치 50/10( 회 /cm) 를기준으로리핑암으로분류하였으나절리, 균열이발달되지않은괴상의풍화암이나암맥등이분포하여 Ripper 작업이어려운경우 땅깎기높이가낮은구간의지층분포는인접시추조사성과를이용하여추정하였으나실제분포암질이상이할경우 작업여건상장비진입이어렵고위치별대상량이작아발파작업이유리한경우 본조사부지주변으로아파트및주택가등이인접하여있으므로발파계획시는미진동미소음공법으로하여주변구조물에의영향을최소화하여야한다

49 제 8 장결언 조사위치선정 조사성과

50 제 8 장결언 제 8 장결언 구로구개봉동 번지신축공사 부지를대상으로지반의성층구조및토성을파악하고제반기초공학적자료를수집하기위하여시추조사, 현장원치시험을실시하였으며, 이들자료를종합 분석하여검토한결과는다음과같다. 8.1 조사위치선정 조사위치는현장을답사한후, 지형과설계요건을고려하여다음과같이선정하였다. 8.2 조사성과 시추조사 본조사지역의지층분포상태는지표로부터매립층, 풍화토, 풍화암, 연암의층서를보이며, 시추조사 및원위치시험을토대로지층상태를살펴보면다음과같다. 지층요약 지층 구성토질및암종 층후 (m) N치 (TCR/RQD%) 비고 매립층 자갈섞인실트질모래, 실트질모래 BH-1, BH-2 풍화토 실트질모래 5.5~6.5 8/30~50/15 BH-1, BH-2 풍화암 실트질모래로분해 5.0~ /10~50/1 BH-1, BH-2 연암 편마암류 13.5 (60~100/0~68) BH

51 제 8 장결언 지층단면도 GL ± (m) BH-1 BH /30 14/30 19/30 27/30 50/20 50/15 50/10 50/ 7 50/ 5 50/ 3 50/ 3 50/ 3 매립층 풍화토층 풍화암층 /30 19/30 21/30 31/30 50/22 50/ 9 50/ 7 50/ 5 50/ 3 50/ 2 50/ 2 50/ 2 50/ 1 50/ 2 50/ 2 50/ 연암층 공내지하수위측정결과 공번공내수위 (GL(-),m) 공내수위 (EL(+),m) 토층비고 BH 풍화암 평균지하수위 BH 풍화암 GL.(-)7.9m * 지하수위는향후계절, 환경및주위여건의변화에따라다소의변동이예상됨 표준관입시험결과 표준관입시험결과 심도공번 BH-1 BH /30 14/30 19/30 27/30 50/20 50/15 50/10 50/7 50/5 50/3 50/3 50/ /30 19/30 21/30 31/30 50/22 50/9 50/7 50/5 50/3 50/2 50/2 50/2 50/1 50/2 50/2 50/ 다운홀시험결과 지층별다운홀시험결과요약 (BH-2) 지층 구간 (Gl.-m) Vs (m/sec) Vp (m/sec) 포아송비 전단탄성율 (Gd, MPa) 체적탄성율 (Kd, MPa) 동탄성계수 (Ed, MPa) 매립층, 풍화토 0.0~ E E E+02 풍화암 6.0~ , E E E+03 연암 16.5~30.0 1,308 2, E E E+04 상부지반 30m 전단파속도 (Vs) 와지반분류 (KBC, 2009) 공번시험방법적용구간 상부지반 30m 구간전단파 (Vs) 탄성파속도 (m/sec) 지반분류 BH-2 D.H.T 0.0~ Sc 매우조밀한토사또는연암지반 비고