(57)【要約】      （修正有）【課題】先端支持力係数を高精度に算出可能な近似式を用いて杭基礎の先端支持力を算出可能である、杭基礎の先端支持力の評価方法を提供する。【解決手段】杭穴３に埋設された杭５の下端部及び杭の下端部を囲む根固め部材７によって構成される根固め部２を備える杭基礎１の先端支持力の評価方法において、杭５の下端周辺の地盤が砂質地盤又は礫質地盤である場合に、杭基礎１の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、杭５の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、杭５の下端周辺の地盤１３の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、杭穴３の拡大比をωとし、杭５よりも下方に位置する根固め部２の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ、α＝２４０ω１．５＋４５（２＋ＬＬ）ωを用いて杭基礎１の先端支持力Ｒｐｕを評価する。【選択図】図１
2020122334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭穴に埋設された杭の下端部及び前記杭の下端部を囲む根固め部材によって構成される根固め部を備える杭基礎の先端支持力の評価方法において、
前記杭の下端周辺の地盤が砂質地盤又は礫質地盤である場合に、
前記杭基礎の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、前記杭の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、前記杭の下端周辺の地盤の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、前記杭穴の拡大比をωとし、前記杭よりも下方に位置する前記根固め部の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ
α＝２４０ω１．５＋４５（２＋ＬＬ）ω
を用いて前記杭基礎の先端支持力Ｒｐｕを評価する
ことを特徴とする杭基礎の先端支持力の評価方法。
【請求項２】
杭穴に埋設された杭の下端部及び前記杭の下端部を囲む根固め部材によって構成される根固め部を備える杭基礎の先端支持力の評価方法において、
前記杭の下端周辺の地盤が粘土質地盤である場合に、
前記杭基礎の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、前記杭の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、前記杭の下端周辺の地盤の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、前記杭穴の拡大比をωとし、前記杭よりも下方に位置する前記根固め部の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ
α＝２１０ω１．２５＋４５（２＋ＬＬ）ω
を用いて前記杭基礎の先端支持力Ｒｐｕを評価する
ことを特徴とする杭基礎の先端支持力の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は杭基礎の先端支持力の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
杭基礎の根固め部が地盤から受けることができる力（先端支持力）Ｒｐｕは、一般的に、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ
によって表される（例えば、特許文献１）。
上記式中、αは先端支持力係数であり、Ｎａｖｅは杭の下端周辺の地盤の平均Ｎ値であり、Ａｐは杭の下端部の閉塞断面積である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６００４２９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記式から明らかなように、先端支持力Ｒｐｕを算定する場合、先端支持力係数αの精度によって、求められる先端支持力Ｒｐｕの精度が大きく異なってしまう。このため、先端支持力係数αを如何に設定するかが問題となる。
この点、特許文献１に開示された杭基礎の設計方法では、既製杭の直径等の種々のパラメータと先端支持力係数との相関を表す特性データを予め準備しておき、設計された仕様に応じて特性データの中から適当な先端支持力係数を選択しており、高精度な先端支持力係数αを取得することができる。
【０００５】
しかしながら、種々のパラメータ毎に特性データを用意する作業は膨大なものであり、先端支持力係数を高精度にて簡便に求めることができる近似式の設定が望まれる。
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態の目的は、先端支持力係数を高精度に算出可能な近似式を用いて杭基礎の先端支持力を算出可能である、杭基礎の先端支持力の評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭基礎の先端支持力の評価方法は、
杭穴に埋設された杭の下端部及び前記杭の下端部を囲む根固め部材によって構成される根固め部を備える杭基礎の先端支持力の評価方法において、
前記杭の下端周辺の地盤が砂質地盤又は礫質地盤である場合に、
前記杭基礎の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、前記杭の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、前記杭の下端周辺の地盤の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、前記杭穴の拡大比をωとし、前記杭よりも下方に位置する前記根固め部の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ      ・・・（１）
α＝２４０ω１．５＋４５（２＋ＬＬ）ω      ・・・（２ａ）
を用いて前記杭基礎の先端支持力Ｒｐｕを評価する。
【０００７】
上記構成（１）によれば、杭の下端周辺の地盤が砂質地盤又は礫質地盤の場合に、式（２ａ）に基づいて先端支持力係数を求めることで、高精度の先端支持力係数が得られる。この結果として、式（１）に基づいて、高精度の先端支持力を求めることができる。
【０００８】
（２）本発明の少なくとも一実施形態に係る杭基礎の先端支持力の評価方法は、
穴に埋設された杭の下端部及び前記杭の下端部を囲む根固め部材によって構成される根固め部を備える杭基礎の先端支持力の評価方法において、
前記杭の下端周辺の地盤が粘土質地盤である場合に、
前記杭基礎の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、前記杭の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、前記杭の下端周辺の地盤の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、前記杭穴の拡大比をωとし、前記杭よりも下方に位置する前記根固め部の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ      ・・・（１）
α＝２１０ω１．２５＋４５（２＋ＬＬ）ω      ・・・（２ｂ）
を用いて前記杭基礎の先端支持力Ｒｐｕを評価する。
【０００９】
上記構成（２）によれば、杭の下端周辺の地盤が砂質地盤又は礫質地盤の場合に、式（２ｂ）に基づいて先端支持力係数を求めることで、高精度の先端支持力係数が得られる。この結果として、式（１）に基づいて、高精度の先端支持力を求めることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、先端支持力係数を高精度に算出可能な近似式を用いて杭基礎の先端支持力を算出可能である、杭基礎の先端支持力の評価方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る杭基礎の先端支持力の評価方法を説明するための図であり、杭基礎の根固め部の概略的な断面図である。
【図２】杭の閉塞断面積を説明するための図である。
【図３】根固め部の杭下長さＬＬと計算先端軸力に対する極限先端軸力の比との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る杭基礎の根固め部が受けることができる力（先端支持力）の評価方法（以下、単に評価方法とも称する）を説明するための図であり、杭基礎の根固め部の概略的な断面図である。図２は、杭の閉塞断面積を説明するための図である。図３は、根固め部の杭下長さＬＬと計算先端軸力に対する極限先端軸力の比との関係を示すグラフである。
【００１４】
図１に示したように、評価方法によって評価される杭基礎１はプレボーリング工法によって構築されるものであり、根固め部２を備えている。根固め部２は、杭穴３の底部に埋設された杭５の下端部、及び、杭５の下端部を囲む根固め部材７によって構成されている。
杭５は、軸部９と、軸部９から径方向に突出する１つ以上の環状の節部１１とを有するコンクリート製の中空の既製杭である。例えば、杭５には２つ以上の節部１１が軸部９の長手方向に離間して設けられ、２つの節部１１が根固め部材７によって囲まれている。なお、杭５は、節部を有さないストレート杭であってもよく、また、材質もコンクリートに限定されることはなく、鋼管であってもよい。
根固め部材７は、セメントミルク又はソイルセメント等の硬化性材料によって構成されている。
【００１５】
評価方法は、杭５の下端周辺の地盤１３が砂質地盤又は礫質地盤である場合に、杭基礎１の先端支持力をＲｐｕとし、先端支持力係数をαとし、根固め部２内に位置する杭５の下端部の閉塞断面積をＡｐとし、杭５の下端周辺の地盤の平均Ｎ値をＮａｖｅとし、杭穴３の拡大比をωとし、杭５よりも下方に位置する根固め部の杭下長さをＬＬとしたときに、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ      ・・・（１）
α＝２４０ω１．５＋４５（２＋ＬＬ）ω・・・（２ａ）
を用いて杭基礎１の根固め部２が地盤から受けることができる力（先端支持力）Ｒｐｕを評価する。
【００１６】
なお、先端支持力Ｒｐｕの評価位置は、図１に示したように、杭５の下端から２ｍ上方の位置である。また、根固め部２内に位置する杭５の下端部の閉塞断面積Ａｐは、図２にハッチングで示したように、根固め部２内における杭５の最大の断面積であり、節部１１が根固め部２内に位置している場合、節部１１の外縁によって規定される断面積である。なお、杭５が中空である場合、閉塞断面積Ａｐは、杭５の中空部を含む断面積である。
【００１７】
平均Ｎ値Ｎａｖｅは、杭５の下端周辺の地盤１３の標準貫入試験によるＮ値（打撃回数（回））の平均値である。本実施形態では、平均Ｎ値Ｎａｖｅは、杭５の下端から上方へ距離Ｌｕ（＝２ｍ）の上限位置と、杭５の下端から下方に距離ＬＬ＋Ｄｅ＋Ｄｏｎの下限位置との間におけるＮ値の平均値である。例えば、標準貫入試験は０．５ｍ若しくは１ｍ間隔の複数の深度で実施され、平均Ｎ値Ｎａｖｅは、これにより得られた複数のＮ値の平均値である。
【００１８】
また、平均Ｎ値Ｎａｖｅは、杭５の下端から上方へ距離Ｌｕ（＝２ｍ）の区間における標準貫入試験のＮ値の平均値Ｎｕと、杭５の下端から下方に距離ＬＬ＋Ｄｅ＋Ｄｏｎの区間における、標準貫入試験のＮ値の平均値ＮＬとの平均値として求めることができる。
【００１９】
ここで、平均Ｎ値Ｎａｖｅを平均値Ｎｕと平均値ＮＬとの平均値として求める場合、平均値ＮＬの重みが大きくなるように重みを付けてもよい。
例えば、杭２の下端周辺の地盤１３が砂質地盤又は礫質地盤である場合、以下の式（３ａ）により、平均Ｎ値Ｎａｖｅを求めてもよい。
Ｎａｖｅ＝（ＮＵ＋３ＮＬ）／４    ・・・（３ａ）
また例えば、杭２の下端周辺の地盤１３が粘土質地盤である場合、以下の式（３ｂ）により、平均Ｎ値Ｎａｖｅを求めてもよい。
Ｎａｖｅ＝（ＮＵ＋２ＮＬ）／３    ・・・（３ｂ）
なお、杭下長さＬＬが短く、杭５の下端と下限位置との間で標準貫入試験が実施されていない場合、杭の下端の直上のＮ値と、下限位置の直下のＮ値との平均値を平均値ＮＬとする。
【００２０】
杭穴３の拡大比ωは、杭５のための基準掘削径Ｄｓに対する根固め部２の径Ｄｅの比Ｄｅ／Ｄｓである。基準掘削径Ｄｓは、例えば、根固め部２内の節部１１の外径（節部径）Ｄｏｎに０．０５（ｍ）を加算した値である。根固め部２内に複数の節部１１がある場合、節部径Ｄｏｎとしては最大の節部径が採用される。基準掘削径Ｄｓは、杭穴３の現実の掘削径である必要はない。杭穴３は、根固め部２の部分で掘削径が拡大された拡底部を有している拡底穴であってもよいが、図１に示すようにストレート穴であってもよい。
なお、好ましくは、本実施形態の評価方法による評価対象となる杭基礎１における拡大比ωは１以上２以下である。
また、好ましくは、本実施形態の評価方法による評価対象となる杭基礎１における根固め部２の杭下長さＬＬは、０ｍ以上２ｍ以下であり、且つ、根固め部２の径Ｄｅの３．１倍以下である。更に、好ましくは、杭下長さＬＬが０．５ｍ以下の場合、式（２ａ）及び式（２ｂ）に代入する杭下長さＬＬを０とする。
なお、図１中、Ｄは杭５の軸部の外径を表し、Ｄｏは、根固め部２よりも上方にある杭５の節部１１の外径を表している。
【００２１】
上記構成の評価方法によれば、杭５の下端周辺の地盤１３が砂質地盤又は礫質地盤の場合に、式（２ａ）に基づいて先端支持力係数αを求めることで、高精度の先端支持力係数αが得られる。この結果として、式（１）に基づいて、高精度の先端支持力Ｒｐｕを求めることができる。
【００２２】
次に、本発明の他の実施形態に係る杭基礎の先端支持力の評価方法について説明する。なお、以下の説明では、前述した実施形態と同一又は類似の構成については、同一の符号又は記号を付して説明を省略又は簡略化する。
【００２３】
他の実施形態に係る杭基礎の先端支持力の評価方法は、杭５の下端周辺の地盤１３が粘土質地盤である場合に、次式：
Ｒｐｕ＝α・Ｎａｖｅ・Ａｐ      ・・・（１）
α＝２１０ω１．２５＋４５（２＋ＬＬ）ω・・・（２ｂ）
を用いて杭基礎の根固め部が地盤から受けることができる力Ｒｐｕを評価する。
【００２４】
上記構成の評価方法によれば、杭の下端周辺の地盤が粘土質地盤の場合に、式（２ｂ）に基づいて先端支持力係数αを求めることで、高精度の先端支持力係数αが得られる。この結果として、式（１）に基づいて、高精度の先端支持力Ｒｐｕを求めることができる。
【００２５】
＜実施例＞
以下、実施例について説明する。
予めボーリング試験を行ってＮ値を測定した地盤に表１に示す仕様の杭基礎を構築し、杭頭部に荷重を加えて根固め部に作用する先端支持力の最大値（極限先端支持力）を杭の下端から上方２ｍの位置で測定した。なお、杭の中間から上部にはフリクションカット材を塗布し、先端支持力のみを測定できるようにした。
そして、式（１）、（２ａ）及び（２ｂ）を用いて、各仕様の先端支持力（計算先端支持力）を計算により求め、計算先端支持力に対する極限先端支持力の比を求めた。そして、杭下長さＬＬと計算先端支持力に対する極限先端支持力の比との関係を図３のグラフに示した。
【００２６】
【表１】
2020122334.tif 000003
【００２７】
図３から明らかなように、何れの実施例においても、計算先端支持力に対する極限先端支持力の比は１以上であり、式（１）、（２ａ）及び（２ｂ）を用いて、高精度に先端支持力を算定することができることがわかる。
【００２８】
最後に、本発明は上述した幾つかの実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態を含む。
【符号の説明】
【００２９】
１      杭基礎
２      根固め部
３      杭穴
５      杭
７      根固め部材
９      軸部
１１    節部
１３    地盤
【図１】
2020122334.tif 000004
【図２】
2020122334.tif 000005
【図３】
2020122334.tif 000006