[산업안전기사] 보일링(Boiling) 현상과 방지 대책

 

보일링 현상은 건설 현장에서 자주 발생할 수 있는 지반 붕괴의 위험 요소 중 하나입니다. 특히 굴착 작업이나 토목 공사에서 중요한 개념으로, 지반의 안전성과 직접적으로 관련이 있어 산업안전기사 시험에서 중요한 주제입니다. 이 현상을 이해하고 방지하는 방법을 아는 것은 현장 안전을 유지하는 데 필수적입니다.

 

1. 보일링 현상이란?

보일링(boiling) 현상은 물이 많이 함유된 **사질토(모래)**나 느슨한 지반에서 발생하는 현상으로, 굴착 작업 시 지하수의 압력이 토양의 무게를 이기지 못해 토양이 물과 함께 솟아오르는 현상을 말합니다. 이는 마치 물이 끓는 것처럼 지반이 흐르는 모래처럼 변해버리는 상태이기 때문에 "보일링"이라고 부릅니다.

발생 메커니즘

• 굴착 작업 중 지하수면 아래에 있는 흙을 파면, 지하수의 유동 압력이 발생합니다.
• 이때 지하수의 압력이 위에서 눌러주는 흙의 무게(토압) 보다 클 경우, 흙이 물과 함께 위로 밀려 올라오면서 지반이 붕괴되기 시작합니다.
• 이러한 상황이 발생하면 지반이 갑자기 침하하거나 무너지는 위험이 있습니다.

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2. 보일링 현상의 위험성

• 지반 붕괴: 보일링 현상이 발생하면 토양이 안정성을 잃고 흐르게 되며, 이는 굴착 작업 주변의 지반이 무너져 내리는 원인이 됩니다.
• 작업자 및 장비의 위험: 굴착 주변의 지반이 불안정해지면 작업 중인 작업자나 장비가 위험에 노출될 수 있습니다.
• 구조물의 파손: 인근에 있는 건물이나 구조물에 영향을 미쳐 기초가 침하하거나 손상될 수 있습니다.

 

3. 보일링 현상을 방지하기 위한 대책

보일링 현상을 예방하기 위해서는 굴착 작업 전에 지반과 지하수 상태를 충분히 조사하고, 적절한 방지 대책을 세워야 합니다. 다음은 보일링 현상을 방지하는 주요 방법들입니다:

1) 지하수위 저하 (웰 포인트 공법)

• 지하수의 수위를 낮추는 것이 보일링 현상을 방지하는 가장 효과적인 방법 중 하나입니다. 이를 위해 웰 포인트 공법을 사용합니다.
• 웰 포인트 공법은 굴착 주변에 여러 개의 작은 관을 설치한 후, 펌프로 지하수를 지속적으로 빼내어 지하수위를 낮추는 방법입니다.
• 이 공법을 통해 지하수의 유동 압력을 줄이면, 굴착 중 토양이 물과 함께 밀려 올라오는 것을 방지할 수 있습니다.

2) 흙막이 설치

• 굴착 작업 주변에 **흙막이(토류벽)**를 설치하여 지하수의 흐름을 차단하고, 지반의 안정성을 유지하는 방법입니다.
• 흙막이를 설치하면 지하수가 굴착된 공간으로 유입되는 것을 막아, 보일링 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있습니다.

3) 굴착 깊이 및 경사 조절

• 굴착 작업 시 경사를 완만하게 만들어 주거나 굴착 깊이를 조절하여 지하수와 토양의 압력 차이를 줄이는 방법입니다.
• 이 방법을 통해 토양이 안정적으로 유지될 수 있도록 해 보일링 현상이 발생할 가능성을 줄일 수 있습니다.

4) 지반 강화 (그라우팅 공법)

• 그라우팅 공법을 사용하여 굴착 전 지반에 **강화재(시멘트나 화학재료)**를 주입하여, 토양을 더 단단하게 만들어주는 방법입니다.
• 이로 인해 토양이 더 밀도가 높고 안정적인 상태가 되어, 지하수에 의한 토양 붕괴를 예방할 수 있습니다.

5) 필터 매트 설치

• 굴착한 공간 바닥에 필터 매트를 깔아, 물은 통과시키되 흙은 이동하지 못하도록 하는 방법입니다.
• 이 방법은 지하수의 압력이 있어도 토양이 물과 함께 떠오르는 것을 막아줄 수 있습니다.

 

4. 보일링 현상을 예방하기 위한 사전 작업

1. 지반 조사
   • 굴착 작업 전 지반의 상태와 지하수위를 사전에 충분히 조사해야 합니다. 특히, 물을 많이 포함한 사질토 지역에서는 보일링 현상이 발생할 가능성이 크므로 이에 맞는 대책을 세워야 합니다.
2. 굴착 계획 수립
   • 굴착 작업의 깊이와 폭을 고려하여 안전하게 작업할 수 있는 계획을 수립하고, 필요한 경우 지하수 제어 방법을 미리 적용해야 합니다.
3. 작업자 교육
   • 작업자는 보일링 현상의 위험성과 이를 예방하는 방법에 대해 충분히 이해하고 있어야 합니다. 특히, 지반이 불안정해졌을 때 신속히 대처할 수 있는 방법을 숙지해야 합니다.

 

보일링 현상은 굴착 작업 시 발생할 수 있는 지반 붕괴 위험 중 하나로, 특히 지하수가 많은 사질토 지역에서 자주 나타납니다. 이를 방지하기 위해서는 지하수 제어와 지반 안정성 확보가 필수적입니다. 웰 포인트 공법, 흙막이 설치, 그라우팅 공법 등을 통해 지하수의 흐름을 통제하고 지반을 단단하게 만들어야 합니다.