지반조사

토목이나 건축공사를 계획, 설계, 시공할 때는 마찬가지로 지반조사가 매우 중요하다. 따라서, 테르쟈기는 반드시 지질조사를 먼저 한 후에 시추주위와 시추규모를 나중에 결정하라고 말한다.

댐 후보지 선정과 관련된 지질조사의 사례를 리겟(R.F.Legget)은 제시하였는데 뉴욕주의 킨주아 댐(Kinzua Dam)의 경우는 지형상 최적지로 선정한 후보지를 추가 정밀 지질조사 후에 상류측으로 이동시킴으로서 1957년에 공비를 4백만불 절감하였으며 호주 타스마니아의 화이트워쉬 크릭(Whitewash Creek)댐의 경우는 두 개의 댐후보지에 지표 지질과 전혀 상관없는 제 3기 배수층이 상당한 두께로 계곡에 매몰된 것을 물리탐사기법으로 발견하여 댐 건설을 포기해야만 하였다. 싱가폴의 18층 강구조인 아시아 보험 빌딩의 경우는 네 개의 시추를 하였는데 시추공 모두에서 지표하 10m 내지 14m 아래 암반을 확인하였고 이에 따라 설계 시공하였으나 굴착해보니 암반이 아니라 석괴(boulder)임을 알게 되었고 기초 지지층을 35m 나 더 내려야만 했다.

시추공과 시추십장의 의식과 기능수준도 문제이다. 포준관입시험(SPT)과 같은 기본시험도 철저히 제대로 하지 못하는 경우가 허다하다. 한 현장에서는 분명히 풍화암층으로 알려진 깊이가 계속 풍화토로 분류되기에 몇 번이고 세심하게 시험과정을 관찰한 결과 시추공벽이 무너져 내린 진흙(Slime)위에 표준관입시험을 계속하고 있었더란다. 그것도 그 지반조사 전문회사에서 가장 경력이 오래되고 유능하다는 시추십장이 시험깊이도 확인하지 않고 잘못을 반복하더라 한다. 또 풍화암을 수세보링(wash boring)할 경우 파쇄된 세립분이 물에 씻겨버린 상태를 보고 충적층이라고 판단한 시추십장도 있다고 한다.

암반의 지지력은 극경암, 경암, 보통암, 연암, 풍화암별로 여러 저자들이 제시한 대푯값(typical value)이나 지지력계수를 이용하고 있어 그 허용지지력이 제멋대로 정해진다.

터널을 위한 국내암반분류의 문제점으로서는 각종 토목공사에서 지질조사, 설계, 시공 및 감리단계에서 일관된 암반분류가 매우 중요하나 표준화된 암반분류안이 설정되어 있지 않을 뿐만 아니라 각 단계별 참여 기술자의 이해와 경험부족, 정보교환의 결여, 이해관계, 편리성 등에 따라 각기 상이한 암반분류기준을 사용하고 있으므로서 설계의 오류, 시공 및 감리단계에서의 판단기준혼란 등 파생되는 많은 문제점을 내포하고 있다 한다. 이들 문제점은 아래와 같이 요약할 수 있다.

a) 분류기준의 부적합 --- 건설표준품셈을 비롯한 각종시방서에는 토공목적의 암반분류법이 주로 사용되고 다른 공종에 적합한 암반분류기준의 설정이 미흡하다.

b) 분류기준의 통일성 부족

c) 분류용어의 혼용에 따른 불합리성 --- 암석시편(rock specimen) 분류에 사용되는 용어와 암괴(rock mass) 분류에 사용되는 용어가 혼용된다. 예를 들어 지질주상도상의 “연암” 을 “연암반”으로 오해하면 안된다.

d) 설계시 암반공학적 개념부족 --- 전반적인 암반상태보다 국부적인 암반 상태를 기준으로 설계하는 경향이다.

 

경험있는 기술자는 본인이 직접 확인하지 않은 시추주상도를 의심한다. 따라서 주요 공사 사고시마다 설계시의 시추자료를 확인할 목적으로 다시 시추하는 경우가 많다. 신행주대료 붕괴사고시에도 사고조사목적으로 시추를 포함한 광범위한 지반조사가 진행되고 있었는데 각종 공사자료를 검토하는 과정에서 설계시 시추자료 외에 시공중 두 번이나 시추한 기록이 있는 것을 발견하였다. 발주처의 책임자 등이 바뀌었을 경우 불안하기 때문에 몇 구멍씩 시추를 했던 것이다. 문제는 모든 지반조사자료가 정리, 분석되고 종합되어 지반을 특성화(characterize)하는데 활용되지 못한 점이다

 

표 1.7 도로공사 시행시 지반조사의 문제점

구분		문제점
발주청	도로공사	․ 지반조사지침이 비교적 양호하나 시공의 감독, 신뢰성 유지를 위 한 시험의 감독 및 설계에 대한 시공 date의 feed back 부족. ․ 적정 예산 배정 안함. ․ 시공빈도 및 시험종목 산출기준이 부적절.
	지방청	․ 도로 공사지침을 준용하나 실내시험비용을 지급하지 않는 관행 등 시험분야 중요성을 인식하지 못하고 있음. ․ 특수공사(해양분야 등)에 대한 기준 부재.
설계사	시험인력 보유업체	․ 시험비용 부족으로 조사 및 시험 부실. ․ 지반분야 기술인식 부족으로 특수사정 고려않는 일반설계지향 (주로 N치 RQD 등에 의존).
	미보유업체	․ 영서 전문업체 용역으로 신뢰성 저하.
학계	지반분야	․ 중요성, 심각성 인지하나 시험기준 등 지원 부족
	기타분야	․ 중요성, 심각성 인지 부족
중앙설계심의제도		․ 관행탓으로 돌리며 설계 심의 때마다 중복 지적하는 상태가 계속 되며 개선이 되지 않고 있음.

 

설계 단계의 지반조사와 각종 시험이 불충분하여 설계자체에 합리성이 결여되는 경우가 많을 뿐 아니라, 설계의 전례를 분석없이 복제하는 경우도 흔하게 나타나고 있는 실정이다. 더 나아가 지반변화에 대한 대응성이 충분히 제시되지 않아 합리적인 시공이 매우 어렵다.

최근 도로공사 시행시의 지반조사에 관한 토론에서 지적된 문제점들은 표 1.7과 같았다.

 

이런 의미에서 소비(H.C. Sorby)가 150여년전에 했던 말은 곱씹어 볼 만하다.

“비슷하게 보이는 사물이 꼭 같다거나 같은 기원을 갖는다는 결론처럼 현상을 정확히 해석하는데 지장을 주는 일은 없다. 왜냐하면, 각각의 현상은 그 특정조건을 하나하나 조사한 후 판단해야 하기 때문이다.”

토목기술자가 필요하다가 생각할 때는 지질전문가의 도움을 청하는 것이 좋다. 다만, 모든 지질전문가 또는 토목지질전문가가 문제해결의 열쇠를 쥐고 있는 것은 아니다. 토목기술자는 지질전문가에게 적절한 질문을 할 줄 알아야 한다. 글로섭(R. Glossop)이 인용한 콜링우드(R.G. Collingwood)교수가 고고학 발굴에 대한 한말 “경험을 통해 내가 깨달은 것은 발굴중 마음속에 질문이 없으면 아무것도 찾을 수가 없다는 것이다. 발굴하면서 단순히 ‘뭐가 있는지 보자,’고 할 때는 아무것도 찾을 수 없는 반면에 ‘여기 이 검정색 흙이 이토(peat)인가? 아니면 숯인가? 여기 있는 이 돌은 담장의 흔적이었나?’ 등으로 질문을 하고 있을 때만 무엇인가를 알아낼 수 있었다. 즉, 질문을 마음속으로 하고 있는지, 또 무엇인가를 찾고 있느냐에 따라 어떤 사람에게는 찾아지고 다른 사람에게는 다른 것이 찾아지며 또 다른 사람에게는 전혀 아무것도 찾아지지 않는 것이다.”처럼 지반조사에 임하는 토목기술자나 지질전문가가 무엇을 찾아야 하는지 모른다면 아무것도 가치있는 것을 찾을 수 없는 것이다.

한편 토목공사에 종사하는 지질전문가는 이 공사에 어떤 지질적요소가 중요한지 알아야 한다. 리겟(R.E. Legget)이 제시한 사례 중에서 슬로바키아 바 강(V모 River)상의 노시체(Nosice)댐의 경우에는 저명한 지질전문가가 부지 조사를 하였고, 그는 댐 기초 굴착시 당면할 여러 암반층을 정확히 예측했으나 댐 공사에서 지하수의 역할이 중요한 줄 몰랐다. 따라서 시공 중 황산염을 다량 포함한 피압수 층이 발견되었을 때 설계와 시공법을 변경하지 않을 수 없었다.

시추중 전석(boulder)을 기반암으로 착각한 사례는 수없이 많고 150여년전의 사례도 있으며 테르쟈기의 경험담도 있다. 또 강이나 호수, 또는 해안가에는 매몰된 수로(buried water course)가 있고, 도시의 개발에 따라 지표에서는 잘 구분이 안 될 경우도 많다.

구포철도 전복사고를 유발한 전력구터널의 막장함몰과정은 그림 1.11에 보인 것처럼 추정되었다. 암반선이 급격히 하강한 지반조건 때문에 터널천정의 암피복이 사라진 것을 모르고 굴착을 진행하다가 모래•자갈층이 높은 수압과 함께 터널막장으로 유입한 것인데 공교롭게도 암반선이 하강한 위치의 상부에 철도가 통과하고 있었으므로 철도부지내에서의 시추를 생략하였기에 이러한 오류가 발생하였다.

 

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