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ボイリングとは何か:山留め工事中の地盤崩壊と施工管理での対策

商業出版経験のある運営者が、公式資料・標準仕様書・過去問傾向を確認しながら、初学者向けに整理しています。

けんせつる

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ボイリングって何?掘削中にどんな危険があるの?ヒービングとどう違うの?

この記事の要点

ボイリングは、砂質地盤の掘削工事中に掘削底面の地下水が上昇し、砂が液状化したような状態で流動・噴出する現象です。山留め壁の崩壊・周辺地盤の陥没につながる重大なリスクです。

ボイリングは砂質地盤で起きる現象で、粘性土地盤で起きる「ヒービング」とは原因と対策が異なります。施工管理では地下水位管理と山留め壁根入れ深さの確認が主な防止策です。

ボイリングは掘削工事中の重大な危険であり、発生したときには修復が困難な事態になります。

発生メカニズムと施工管理上の防止対策を整理しましょう。

ボイリングはどのようなメカニズムで起きるのか

ボイリングは砂質地盤の掘削時に発生する現象です。

掘削によって地盤を掘り下げると、山留め壁の外側(掘削していない側)の地下水位と、内側(掘削した側)の底面の間に水位差が生じます。

この水位差によって地下水が山留め壁の下を回り込んで上昇する「浸透水圧」が生じます。

浸透水圧が掘削底面の砂地盤の有効応力(土の重さ)を上回ると、砂が水とともに噴き上がる状態になります。これがボイリングです。

ザックリ言えば、「山留め壁の外の水が底をくぐって内側に噴き上がり、砂ごと吹き出してしまう」現象です。

ヒービングとはどう違うのか

ここは混乱しやすいところですね。ボイリングとヒービングはどちらも「掘削底面が壊れる現象」ですが、原因と起きる地盤が全く異なります。

現象起きる地盤発生メカニズム主な対策
ボイリング砂質地盤(透水性が高い)浸透水圧が有効応力を超えて砂が噴き上がる地下水位低下・山留め根入れ深さ増加・薬液注入
ヒービング粘性土地盤(軟弱地盤)掘削による側圧バランスの崩れで底面が隆起する山留め根入れ深さ増加・地盤改良

例えば、砂地盤での掘削中に底面から砂が泡立つように噴き出してきたら→ボイリング。

軟弱粘土地盤の掘削で底面がふくれ上がってきたら→ヒービングです。

地盤調査で「砂質地盤か粘性土地盤か」を事前に把握して、どちらのリスクがあるかを確認することが重要なんです。

施工管理でボイリングをどう防ぐのか

ボイリングは事前の地盤調査と適切な山留め計画・施工管理によって防ぎます。

地下水位の管理

山留め壁根入れ深さの確認

薬液注入による地盤固結

山留め壁の安全性確認・支保工の設置タイミング・変位計測の規定は、公共建築工事標準仕様書(建築工事編)令和4年版(下図)3.3節に示されています。

公共建築工事標準仕様書 令和4年版 3.3.1山留めの設置(山留め壁の安全性・支保工設置・変位計測規定)
出所:公共建築工事標準仕様書(建築工事編)令和4年版 p.14 3.3.1 山留めの設置(山留め壁の安全性確認・支保工の設置タイミング・変位計測の義務が規定されている)

万一ボイリングが起きたらどうするのか

ボイリングが発生した場合は、掘削を即座に中断して安全を確保します。

掘削中の排水管理と地下水処理の基本的な規定は、公共建築工事標準仕様書(建築工事編)令和4年版(下図)3.2節に示されています。

公共建築工事標準仕様書 令和4年版 3.2.1根切り・3.2.2排水(地下水の状態及び土質に応じた工法選定・湧水処理の規定)
出所:公共建築工事標準仕様書(建築工事編)令和4年版 p.13 3.2.1根切り・3.2.2排水(地下水の状態及び土質に応じた適切な工法選定・湧水の処理が規定されている)

管理人からのコメント

ボイリングとヒービングを混同してしまうのはよくあることですが、対策が根本的に異なるため区別は重要です。砂地盤でのリスクはボイリング、軟弱粘土地盤でのリスクはヒービングと覚えておくと整理しやすいです。

現場では「底面から少し砂が動いてきた程度」を放置してしまうケースがあります。ボイリングは初期段階の砂の移動から急速に進行することがあるため、異変を感じたら即座に工事を中断して確認することが大切です。

混同しやすい用語の整理

ボイリング vs ヒービング

ボイリングは砂質地盤で浸透水圧によって砂が噴き上がる現象。ヒービングは軟弱粘性土地盤で底面が隆起する現象。起きる地盤と発生メカニズムが全く異なる。

ボイリング vs 液状化

ボイリングは掘削時の地下水位差(浸透水圧)によって起きる。液状化は地震動による繰り返し荷重によって砂地盤が液状になる現象。どちらも砂地盤で起きるが原因・条件が異なる。

一問一答

Q.

ボイリングが起きやすい地盤の種類は何か?

砂質地盤(透水性が高い地盤)。浸透水圧が砂地盤の有効応力を上回るとボイリングが発生する。粘性土地盤では起きない(粘性土地盤ではヒービングが問題になる)。

Q.

ボイリングとヒービングの主な違いは何か?

ボイリングは砂質地盤で浸透水圧によって砂が噴き上がる現象。ヒービングは軟弱粘性土地盤で掘削側圧バランスの崩れにより底面が隆起する現象。地盤の種類と発生メカニズムが異なる。

Q.

ボイリングを防ぐための主な施工管理上の対策を2つ挙げよ。

①ディープウェル・ウェルポイントによる地下水位低下(水位差を小さくしてボイリングリスクを低減)、②山留め壁の根入れ深さ確保(水の回り込みを防ぐ距離を確保)。

Q.

ボイリングが発生した場合、最初にすべき対応は何か?

掘削・重機作業の即時停止と作業員の退避。その後、監督員・設計者に緊急報告して対策を協議する。

Q.

ボイリング対策として薬液注入が有効な理由は何か?

薬液注入で砂地盤の間隙を固結することで、地下水の浸透を抑制してボイリングの原因となる浸透水圧の上昇を防ぐことができる。

まとめ

RC・鉄骨の施工管理はRC・鉄骨の施工管理にまとめています。

開削工法の施工管理ポイントを確認する

山留め工法の種類と特徴を確認する

参考資料

・地盤工学会「山留め設計施工指針」

・国土交通省「公共建築工事標準仕様書(建築工事編)令和4年版 第4章 土工事・山留め工事」

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けんせつる

建築業界の実務経験をもとに、建築施工管理の用語・施工手順・混同しやすい違いを整理しています。

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