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日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2012 年 9 月

基礎及び敷地に関する基準の整備における技術的検討（その２）杭の長期水平抵抗力特性に関する検討○久世 直哉*1
末政 直晃*2
井上 波彦*3

正会員
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杭水平抵抗力特性

①

②

載荷荷重
4.5 kN
18.7 kN
34.0 kN
56.1 kN
5.0 kN13.8 kN
24.0 kN
33.8 kN
41.4 kN

塚田中山
二木義明*4
雄貴*5
幹夫*1

クリープ

１．はじめに擁壁の基礎に杭を利用することにより、擁壁およびその周囲に建つ住宅の沈下・傾斜を抑制する効果が既往の
文献 １） により報告されている。しかし、常時土圧を受ける場合における杭の水平抵抗力特性に関する知見が少なく、課題となっている。そこで、本報では、荷重保持に伴う水平変位の増加割合及びクリープ破壊発生時の水平抵抗力特性を把握するため、杭の長期水平載荷試験を実施した結果について示す。
２．試験条件
水平載荷試験に使用した試験体は、直径 165.2mm、厚さ7.1mm、材質 STK490 の鋼管杭とし、プレボーリング工法によって施工した。また、試験場所は、茨城県稲敷郡美浦村(以下、現場①)および茨城県つくば市立原(以下、現場②)の２現場とした。現場①は沖積粘性土を、現場②は洪積粘性土を主体とした地盤である。これらの現場おける柱状図及び試験体位置を図 1、2 に示す。
３．試験方法および結果(1)試験方法a)載荷装置
載荷装置図を図 3 に示す。長期間に渡って安定した水平力を作用させるため、ワイヤを介しておもりの重量を水平力として杭に与える機構とした。
b)載荷荷重載荷荷重一覧を表 1 に示す。
表 1 載荷荷重一覧
試験現場

正会員
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正会員

Ｎ値

土質0 10 20 30 40 50 60

深度(m)

埋土
シルト質粘土0.65

シルト質細砂2.25LLT深度(m)

試験体位置図杭天端=0.20m
試験地盤面=0.70m

1.50

1/β=1.5m

2.50

腐植土
混じり
粘土
砂質シルト

4.35
4.95

シルト質細砂5.70
杭先端=7.20m

細砂

8.20

図1

現場①における柱状図及び試験体位置図
Ｎ値

土質0 10 20 30 40 50 60

盛土ローム

深度
(m)

LLT深度
(m)

試験体位置図0.60
杭天端=1.80m

盛土粘土

2.30

試験地盤面=2.30m

2.80

1/β=0.9m

粘土質ローム

3.70
凝灰質粘土

4.80

細砂

5.70

細砂

6.90

粘土

杭先端=8.80m

9.10

図2

現場②における柱状図及び試験体位置図

反力杭

条件

軸部径：267.4mm

予備
地盤の長期許容変位（y=15mm）
極限水平抵抗（Qu）の１／３
杭体の長期許容曲げモーメント（Mal）
極限水平抵抗（Qu）の３／３
予備
極限水平抵抗（Qu）の１／３
地盤の長期許容変位（y=15mm）
杭体の長期許容曲げモーメント（Mal）
極限水平抵抗（Qu）の３／３

羽根径：550mm
鋼管厚：8.0mm
材質：STK490c)測定項目
測定項目は、載荷荷重、試験体の変位・ひずみ、温度とした。載荷荷重は、試験体とワイヤの間に設置したロードセルにより測定した。また、高感度変位計を鉛直及び水平 2 方向、ひずみゲージを試験体深度方向に 7 箇所、熱電対を地表面及び試験体深度方向に 4 箇所、設置した。
Maintenance of Technical Standard about Building Site, Soil andFoundation (Part 2 : Study on a Long Term Lateral Loading
Behaviour of a Steel Pipe Pile)

おもり
試験体

図3

載荷装置(断面図)

KUZE Naoya, SUEMASA Naoaki，INOUE Namihiko，
TSUKADA Yoshiaki，NAKAYAMA Yuuki，andFUTAKI Mikio― 663 ―

(2)試験結果a)荷重保持による水平変位の増加について水平荷重(H)と水平変位(y)の関係を図 4 に、水平変位の増分(Δy)と保持時間(Δt)の関係を図 5 に、変位速度（y/t）と保持時間（Δt）の関係を図 6 にそれぞれ示す。
現場①b)クリープ破壊について
現場①・荷重 34.0kN 時において、変位の急増が確認された。この場合における結果の詳細を図 8(a)に、既往の文献 ２） において、孔内水平載荷試験でクリープ破壊が確認された場合の結果を図 8(b)にそれぞれ示す。

現場②×(a)現場①・荷重 34.0kN 時(b)クリープ破壊の例２）
図 8 y/t-Δt 関係図
現場②
現場①
荷重
荷重変位が急増し始めた付近(図 5 参照)において、変位速度の上昇が図 8(a)に示すとおり確認され、クリープ破壊の兆しであると考えられたが、その後、変位速度は再び減少し、変位の増加も緩やかとなり、結果として、クリープ破壊は、確認されなかった。ここで、杭体の曲げひずみ分布と水平方向地盤反力（p）分布を図 9 に示す。
図 5 水平変位の増分(Δy)－保持時間(Δt)関係図
図 4 水平荷重（H）-水平変位（y）関係図

図 6 変位速度(y/t)－ 保持時間(Δt)関係図
荷重保持により、水平変位量が増加しており、その増加割合は、概ね荷重の大きさに比例していることが確認された。また、既往の文献 ２） において変位の収束と見なすことができるとされている保持時間 4,320 分（3 日間）
到達時における水平方向地盤反力係数（kh）は、荷重保持直後に比べて、53～86％程度に低下した（図 7 参照）。
なお、現場①・荷重 34.0kN 時においては、変位が急増しており、クリープ破壊が生じた可能性があるため、これについては、次項で考察を示し、ここでは、この条件以外の結果について述べている。

図 9 曲げひずみ分布及び p 分布
図 9 から、荷重保持時間の増加に伴い、杭体の曲げひずみは増加し、p の分布は下方に移行し、その最大値は低下したことが確認できた。よって、地盤の水平力負担範囲の変化及び地盤への最大圧力の低下等が明らかなクリープ破壊が生じなかった要因であると推察される。
４．まとめ
本報では、長期に渡って杭に水平力をさせた場合の水平変位量の増加割合及びクリープ破壊らしき挙動発生時における杭の水平抵抗力特性の把握を行った。今後は、設計時における kh の低減方法や許容変位の設定方法等について調査・検討する必要があると考えられる。
なお、これらの検討は、国土交通省「平成 23 年度 建築基準整備促進事業」の一環として実施したものである。
参考文献
1)松下ら：基礎及び敷地に関する基準の整備における技術的検討(その 5),日本
建築学会大会学術講演梗概集,pp.405-406,20112)中川ら：ボーリング孔内クリープ試験と地盤Ｋ値への適用,土と基礎,31-

図 7 保持時間(Δt)－kh 低下割合関係図*18,p.17-23,1983 年 8 月

ベターリビングつくば建築試験研究センター*1

Tsukuba Building Research and Testing Laboratory,Center for Better Living*2

東京都市大学*2

Tokyo City University

*3

国土交通省

*3

National Institute for Land and Infrastructure Management

国土技術政策総合研究所

*4

旭化成建材

*4

ASAHI KASEI Construction Materials Corp

*5

東京ソイルリサーチ*5

Tokyo Soil Research Co., Ltd.

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