[용어] 보일링(Boiling) 현상

1교시 · 용어형 정의·원리형 (유형①) 안전보건규칙 제347조 · 지하안전법 제14조

보일링(Boiling) 현상

건설안전기술사 1교시 빈출 006  |  토공·흙막이 공사 핵심 지반재해

1개요 및 정의

보일링(Boiling) 현상이란 모래질 지반에서 굴착 저면과 배면(흙막이 외측)의 수두차(Δh)에 의해 상향 침투수압이 흙의 유효응력을 초과하면, 굴착 저면의 모래 입자가 지하수와 함께 분출·용출되어 지반이 마치 물이 끓는 것처럼 되는 현상이다.
흙막이 붕괴, 주변 지반침하, 구조물 손상의 원인이 되므로 산업안전보건기준에 관한 규칙에 따라 굴착 전 지반조사 및 예방대책 수립이 의무화되어 있다.

근거: 안전보건규칙 제347조(굴착작업 시 위험방지) · 지하안전관리에 관한 특별법 제14조(지반침하 위험도 평가)

2발생 Mechanism 및 임계조건

임계동수경사(Critical Hydraulic Gradient) 조건

ic = (Gs - 1) / (1 + e)  ≈  1.0 (표준사질토 기준)

Gs: 토립자 비중(≈2.65)  |  e: 간극비(≈0.65)  |  실제 동수경사 i = Δh / L  |  i ≥ ic 이면 보일링 발생

안전율: Fs = ic / i  ≥  1.5 이상 확보 (지하안전법 시행령 별표 기준)

3유사 지반재해 비교 — 보일링·히빙·파이핑

구분	보일링 (Boiling)	히빙 (Heaving)	파이핑 (Piping)
지반	사질지반 (모래·실트)	연약 점성토 지반	사질지반 (불균질)
원인	상향 침투수압 > 유효응력 (수두차 Δh 과다)	굴착배면 하중 > 굴착저면 지반강도	침투수 집중 → 내부 세굴 → 파이프형 수로 형성
발생위치	굴착 저면	굴착 저면·흙막이 배면	흙막이벽 하단 · 제방 기초
핵심 지표	동수경사 i ≥ ic(≈1.0)	안전율 Fs = qu·Nc / γH ≥ 1.2	침식 통로 확대 여부
주요 대책	근입장 증가, 웰포인트 공법	굴착 저면 지반 보강 (그라우팅, 약액주입)	차수벽 설치, 필터 설계
법적 기준	안전보건규칙 제347조	안전보건규칙 제347조	지하안전법 제14조

4보일링 방지 안전대책

• ① 지하수위 저하공법 — 웰포인트(수위 -5~6m), 딥웰(-6m 이상) 설치로 굴착면 배면 수두 감소 → 동수경사 i 저감
• ② 흙막이벽 근입장 증가 — 침투경로(L) 연장 → 동수경사 i = Δh/L 감소; 설계 시 지반조사 결과 반영 의무화(안전보건규칙 제344조)
• ③ 차수성 흙막이 채택 — 강널말뚝(Sheet Pile), 지하연속벽(SCW·CIP), LW·JSP 차수그라우팅으로 벽체 투수계수 최소화
• ④ 굴착저면 지반보강 — 약액주입(SGR·LW), CGS공법, 동다짐(동결공법)으로 저면 전단강도 증가
• ⑤ 계측관리 강화 — 수위계(Piezometer), 변형계 설치; 이상 징후 시 즉시 굴착 중지·배수 실시 (지하안전법 제14조)
• ⑥ 굴착속도·깊이 단계적 시행 — 1일 굴착깊이 통제, 계획 굴착심도 초과 금지 및 당일 점검 후 작업 허가