寄稿

基礎工技術の変遷とその継承雑感（株）ドーユー大地 代表取締役社長
工学博士 九州大学大学院連携教授

前田 良刀

未来 FRONTPart 1

被災各県の海岸線を守る防潮堤にさまざまな形式で適用される鋼管杭・鋼管矢板

岩手県／釜石港
宮城県／気仙沼港・石巻港
Part 2

大深度軟弱地盤層の圧密沈下対策工に
従来以上のコスト削減に貢献するPFS 工法

緑川海路口下流地区築堤工事
TECHNICAL NOTES

薄層に支持された鋼管杭の先端支持力の評価

83
ホームページ http://www.jaspp.com/（上）石巻港・東浜防潮堤の鋼管矢板打設状況（下）緑川河口部の鋼矢板打設状況

寄稿

基礎工技術の変遷とその継承雑感（株）
ドーユー大地代表取締役社長

工学博士 九州大学大学院連携教授

前田 良刀
1.

道路橋基礎工技術の変遷とその特徴

法（S.36 年発表）、②荷重の偏心と傾斜を同時に考慮すそれ以前も、個別的なプロジェクト遺産として日本る直接基礎の駒田の支持力式（S.43 年）、③世界に類のの技術史に残るものはあるが、我が国の道路橋の基礎ないほどの載荷試験結果を集めて、そして現在も更新

工技術に関する全国的・体系的な取り組みは戦後復中の杭基礎の水平・鉛直支持力式（S.30 年代頃から）、興期に始まったといっても良いだろう。当時の道路④剛体ケーソンの安定に地盤の弾塑性的側面を持たせ事情の劣悪さを指摘した、有名な「ワトキンスレポー

た吉田・足立の方法（S.45 年）、⑤日本道路公団によるト」（S.31 年 8 月）は我が国の高速道路網推進の原動力

斜面上の深礎杭の安定計算法（S.53 年）、⑥地盤を非線となった。そして、世界銀行からの借款は、外国技術

形弾塑性体と仮定する鋼管矢板基礎（S.59 年）と地中との接触により近代化された世界最高水準の技術の導連続壁基礎（H.3 年）、⑦兵庫県南部地震を経験した後入が図られ、工事の大規模化（それまでの日本の 1 件の L2 レベルに対応した非線形地盤反力・杭ラーメン

あたり約 10 倍の規模）と施工の機械化、示方書・基準法（H.8 年）、等である。

類の近代化が推進されたのであった。
「名神高速道路

しかし、このような基礎工技術は、地盤と基礎本体

建設誌」には、国鉄（S.29 年）に続き道路公団がベノトの荷重・変位関係の応答が使用材料や施工方法に強く

杭掘削機を直接購入し、施工会社に貸与した記述があ依存し、そして長い年月を跨いで提案された夫々の時る。既存の RC 杭（S.9 年頃から）、鋼管杭（S.28 年頃か代の技術レベルを反映したものであり、各基礎間で安ら）等の打込み杭の他に、騒音・振動に配慮した場所

全レベルのバランスや最適化が図られている訳ではな

打ち杭が飛躍的に普及する契機にもなったのである。

い。基礎工学の先達、駒田敬一氏は一方向的な精度の併行して、日本道路協会では橋梁の下部構造に関すみを追求しても、結局全体最適の不明な片押し的発想る技術基準作りが産・学・官の技術者・研究者を中心を、「和算家の不合理と悲劇」（橋梁と基礎：H.9 年 8 月）に進められてきた。図 -1 は、日本の道路橋下部構造にとして日本発の技術基準に思想性と合理性を求めていおける技術基準の整備の変遷を簡単にまとめたものでる。今や技術資格・基準のグローバル化に伴い、確率ある。夫々の時代において技術者・研究者達の果たし論を背景とした性能照査型の限界状態設計法の導入がてきた功績を若い世代に知って欲しいからである。

既定事実となった感があるが、これさえも凡そ 30 年ぐ

道路橋示方書下部構造編として体系的に纏められたらい前から地道に検討されてきているものである。今のは S.55 年のことであり、それまでは夫々の基礎に関後提案されるはずの、諸基準の各種安全係数の数値とする単独の指針を個別的に適用していた。しかし、そ意義に思想性と合理性を持たせる、と共に、先人達がれらは理論的に十分な裏付けがある訳ではなく、デー辿った古き良き技術史も学んで欲しいものである。

タも日本の載荷試験結果等のローカリティは反映されておらず多分に外国からの直輸入的なものであった。
このため、日本固有の理論やデータを反映する工夫が2.

技術の継承と人材育成の困難さ

長年に渡り必要であった。因みに、名神高速道路建設

近年、土木技術を生業とする企業・組織に共通する

時点にも、例えば、テルツアギーの杭の古典的支持力

深刻な問題として、技術者の技術力低下の懸念ととも式が存在していたが、当時の技術者達は、この支持力に、次世代への確実な技術継承・人材育成の重要性が式の値を殆ど信用していなかった。独自の支持力上限

叫ばれるようになってきた。10 年程前に、「日本では式・経験式を使っていたのである。

技術基準と解析ソフトが完備していて N 値等の地盤

国土の約 75％は山地で、残り少ない平地は軟弱な地

入力データさえ揃えば苦も無く結果が得られる」と、盤、そして地震多発国という日本固有の地形・地質を後に日本のコンサルタントに勤めた中国からの留学生対象とした基礎工法および耐震設計法が整備されてきから言われたことがある。例え高度・難解な理論を持たのも地理的・歴史的な必然である。この中で敢えて、ち込んだ FEM 解析でも同じことで、真の理解力の外

私なりに日本発のエポック的な道路橋基礎工技術の功側で実務が進んでいる。

績を挙げると次のようになる。

2①現在の杭基礎安定計算法の定石である玉野の変位

特に近年の IT 時代において、望む技術情報は瞬時

基礎形式
支持 設計上の
機構
分類

内容
安定計算法

抗基礎
鉛直支持力

深い基礎

ケーソン
基礎

鋼管矢板
基礎
地中連続壁
基礎
斜面上深礎
基礎

浅い基礎

直接基礎

慣用計算法
安定計算法

年代
S.30

40

50

S.36

変位法（玉野 S.36）
2）

剛塑性理論 1）
1）

慣用計算法
道路協会式
剛塑性理論

鉛直支持力

3）S.553）5）

剛塑性理論
上限値の見直し鉛直支持力

1）S.53弾塑性理論
梁バネモデル

安定計算法
鉛直支持力

1）S.43

3）H.8

1）H.3

2）H.8

慣用計算法

鉛直支持力

剛塑性理論 剛塑性理論
経験値有
経験値有
S.39

場所打ち
抗を準用

弾塑性理論
＋弾性理論

剛塑性理論

安定計算法

慣用計算法

S.45

図 -1

4）H.8

弾塑性法

弾塑性理論
梁バネモデル

安定計算法

6）

実験式
見直し

1）反力分布を放物線、K 値を三角形とした極限つり合い法
2）極限釣合い法の中に弾塑性的性格を考慮（吉田、足立式）
3）平板載荷試験値が基本
4）複合地盤反力、バイリニア型の地盤応力・ひずみ関係
4）地震時保有水平耐力法

H.2

2）H.2

鋼管抗を準用鉛直支持力

1）JHでは、支持力の上限値あり
2）日本の多数の実験結果（JHのデータ多数）
3）示方書化 S.55
7）3）場所打ち抗など
実験式 4）5）6）7）摩擦抗、中掘り抗、鋼管ソイル、など
見直し 8）地震時保有水平耐力法

斜杭の復活

実験式
見直し

弾塑性理論
梁バネモデル

1）S.59 非線形弾性理論（有限長の抗）安定計算法

道路橋示方書JH 設計要領Ⅱ集4）H.2

2）S.45（上限値有）

H.24

抗・ラーメン法
梁バネモデル

実験式 実験式 実験式見直し 見直し・Terzaghi
・Meyerhof2）S.61

1）設計施工指針：非線形地盤反力法（K 値を非線形）
2）示方書化3）地震時保有水平耐力法
1）設計施工指針：複合地盤反力、バイリニア型の地の応力・ひずみ関係
2）示方書化2）
地震時保有水平耐力法
H.24
弾塑性理論 H.24 道示制定まではJH 設計要領適用
梁バネモデル 1）試行くさび法による斜面地盤の受働抵抗土圧と斜面地盤のバネ評価
1）複合地盤反力、バイリニア型の地盤応力・ひずみ関係
1）荷 重の傾斜を考慮（駒田式）、斜面上の基礎の支持力に荷重の傾斜を考慮（JH,S.47）
2）支持力係数の寸法効果（H.2）3）斜面上段切り基礎の支持力（JH,H.2）

2）3）H.2

剛塑性理論
反力度の上限有
S.55
S.55

H.2

H.8

備考

現在
20 （H.26）

H.10
8）H.8

S.51

慣用計算法

慣用計算法

60

H.14

H.24

道路橋下部構造に関する技術基準の主な変遷に手に入り、加えて業務のためのデータベースは社内トチームで、高速道路の建設・保全事業会社に求めらで準備され、予め細部事項まで体得しておく必要がれる理想のエンジニア像を議論してきた。そこで、お無い。その故か、自ら専門書を購入・読破しようとす

よそ行き着いた共通認識は、「複雑・広範な技術課題

る若者はコンピュータ時代以前に比べて格段に少なを解決し、しかもそれを説明できる能力を有する技術い。結果として、ブラックボックス化したシステムの者」、となった。すなわち、解が一つでない課題に対し中で一次データのみインプットし、自ら意思決定をして広く学問・技術を利用して実現可能な解を見つけ出たという充実感は希薄のまま成果品が出来上がる。一すことをデザインし、説明する能力を身に付けた技術方で、グローバルスタンダードとしての競争社会の下者である。なんと、100 年前の土木学会設立時に、初代で、技術資格のインセンティブ評価・差別化は格段に

会長古市公威先生が就任演説で土木技術者に求められ進み、例えば、技術士の合格戦術指南などの副次的資

たこと、そのものであった。

格支援業が賑う。まさに時代は変わっており、技術の継承と人材育成の困難さの本質を見る思いである。

一方、土木技術には適切な経験則は欠かせないが、新しい柔軟な発想への転換には過度の経験偏重や先入

恩師、渡辺明、元九州共立大学学長によれば、「人間観が壁ともなる。私自身、基礎工の技術課題に取り組は他人の体験は奪い得ない」、という必然の故に他かむようになって既に 40 年が過ぎた。JH 日本道路公団らの寄与分が累加されず、それぞれが「自分なりの成20 年、九州共立大学 15 年、NEXCO 西日本 5 年、そし長」に留まり、技術力と時間軸のフラットな座標上にて現在のコンサルタント 0.8 年を通じて、前線での幾原点回帰型の各自のキャリア曲線が連鎖してプロッ

つかの壁を経験し、技術継承と人材育成における大学トされるだけで、技術者自身の基軸の底上げは叶わなや社会での教育・資格・技術基準の三位一体の大切さ

い、とのこと。

を実感している者の一人である。

技術力の低下と共に技術課題の重層化・広範囲化

尊敬する、山口柏樹先生の名著、「土質力学」（S.44

も重要な課題となってきた。社会資本がある程度概成〜）には改訂は重ねても、序、には一貫して次のようし、保全技術の重要性が増してきた社会で、対応するに記されている。
「…、経験的知識の集積が土の挙動を技術力にも深さと共に境界領域を扱う幅（I 型⇒π型

理解するのに不可欠…。しかし、実際問題を処理する⇒クシ型）が求められている。近年の中央道笹子トン

能力をつけることに性急なるあまり、有用な法則や普ネル天井版落下事故や類似の事故・災害事例を見るま

遍的概念の習熟を怠るおそれが…。
」

でもなく、従来からの建設推進時代の専門分野毎の分時代が移り、社会資本も建設から大規模更新・修繕

業システムでは全体としての最適解が得られないこと

時代に突入して、技術の次の 100 年に向けた技術目標は明白である。

座標の再設定と、それに相応しい次世代技術者像の議数年前から、NEXCO 西日本技術本部のプロジェク論を望むものである。

3

Part 1

被災各県の海岸線を守る防潮堤にさまざまな形式で適用される鋼管杭・鋼管矢板
岩手県／釜石港、宮城県／気仙沼港・石巻港

国内観測史上最大規模の地震と、それに伴う巨大津波の発生で、死者・行方不明者 1 万 8000 人以上を数えるなど、甚大な被害をもたらした東日
本大震災。発災から丸 4 年が経過し、これまでに被災各地でさまざまな復興に向けた取り組みがなされている。そのひとつに、将来再び起こりうる地震災害を見据えて、現状復旧からスケールアップを図られているのが海岸防潮堤の建設工事である。既存施設からの嵩上げをメインに、粘り強く、強靱な鋼材の特性を活かした防潮堤の新設工事が各地ですすめられており、堤体の設計も既存の重力式コンクリート製から省スペースで迅速な施工性を発揮する新工法まで多彩。釜石、気仙沼、石巻の各地の現況をレポートする。

気仙沼港海岸胸壁外災害復旧工事の鋼管杭打設状況

4

L1 津波対応を軸に復旧が進められる
東北沿岸部の防潮堤組み合わせることで、コンパクトかつ従来工法と合わせて
省スペース・急速施工が可能な
新型防潮堤も採用

高強度な断面構造を実現しているのも特徴だ。そのため壁高の高い直立式防潮堤でも、従来工法と比べて極めて省

岩手県、宮城県、福島県の東北三県

今後、百年の間にいずれ起こりうるスペースでの施工が可能で、完成後のの海岸線延長は約 1700km。そのうち津波の被害に対応する新しい防潮堤の土地専有面積でも大幅な縮小を実現す

約 300km の海岸線に防潮堤が設置さ形式については、従来型の盛土構造やる工法となっている。

れており、東日本大震災の地震による重力式コンクリート構造の防潮堤のほ従来工法、またはプレキャストコン

津波や地盤沈下で約 190km が被害をかに、急ピッチで復興事業がすすめらクリートと、堤体の特性に違いはあり受けている。こうした被災防潮堤を、れている被災地域の資機材や人手不足ながらも、それぞれのメリットを活か

今後いつか再び発生する津波から、沿という問題を解決するために開発されしながら基礎構造に鋼管を用いた防潮岸住民の生命や財産を守るため再整備

た、新工法も採用されているのが特徴

堤復旧工事の実例を、釜石港、気仙沼する計画が、国と自治体レベルで進めだ。

港、石巻港の被災地から紹介する。

られている。

被災各地の防潮堤復旧事業復旧する防潮堤の高さや規模につで、現場の作業量を抑えた超急

いては、震災直後より中央防災会議の速施工を可能にしているのが、「東北地方太平洋沖地震を教訓とした

プレキャストコンクリートを堤

地震・津波対策に関する専門調査会」

体に用いた新工法である。このにより津波対策が検討されており、想工法は、防潮堤の基礎となる鋼定される津波レベルとして「レベル 1

管杭を打設後、工場製作の堤体（L1）」「 レ ベ ル 2（L2）」と い う 基 準 がブロックを現地に搬入。鋼管杭示されている。L1 は数十年から百数十基礎の打設終了後数日で一体化

年に一度発生する津波であり、L2 は東することも可能なため、従来型

日本大震災規模の数百年に一度発生す工法の現場造成コンクリート壁

る巨大津波である。中央防災会議の指と比較して大幅な工期短縮が見

針では、L1 津波が防潮堤によって防ぐ込める。

べき津波とされており、L2 津波に対しまた、粘り強く強靱な鋼材をては防潮堤のみに過度に頼るのではな

基礎に、工場製作による高品質

く、住民の避難計画など総合的な対策のプレキャストコンクリートを■津波で全壊した釜石港湾口防波堤北堤を講じた減災の在り方を目指すものとされている。その上で、
秋田

防潮堤の具体的な高さ・規模に岩手釡石

■気仙沼港魚市場付近の被害状況

ついては、各地の海岸線の地形などを考慮しながら、特性の似た地域海岸と呼ばれるグループ

気仙沼ごとに分割して決められてい

山形

る。

宮城

石巻

■釜石、気仙沼、石巻位置図■石巻港大手埠頭の被害状況

釜石港海岸大平地区災害復旧工事
後に岩手県オイルターミナルや大平下の発生により、これらの防潮堤は地殻

水処理センター、大平工業団地が近接変動に伴う地盤沈下で約 1m 沈降した

し、これら各種事業所を津波から守る

ほか、津波によって各所で倒壊するな

甲子川河口部右岸に位置する釜石港ために昭和 40 年代後半に TP4.0m の防ど甚大な被害を受けた。

海岸大平地区は、河口港湾部の護岸背潮堤が整備されていた。東日本大震災

TP6.1mに嵩上げした防潮堤で
L1津波に対応する釜石港

岩手県では沿岸部を 24 の地域海岸

5に分けて、過去の津波の高さの事例な
どから、L1 津波に対応した堤防高さを設定。高い津波が頻発している、県北支持するための H 形鋼が取り付けら

硬質地盤、狭小地施工に対応した回転圧入機を採用れた後に、プレキャストコンクリート
壁を 4 段積み上げ、双方のスペースにの普代海岸では県内最高の TP15.5m

当工区の地盤特性は、山がちな地形

コンクリート充填を施して一体化し、の堤防高さが設定されたが、釜石湾にに鋭く湾が侵食したリアス式海岸にあGL4.0m 程度の堤体が完成する。鋼管

ついては一律 TP6.1m の堤防高さで整りがちな、粘板岩などの堆積層が中心

杭の打設は、プレキャストコンクリー

備が行われている。

で、ところどころに岩盤も混じる硬質

ト壁と鋼管とのスペースに余裕がある地盤となっている。そのため、支持力

ため、杭の水平方向ずれ量を± 100mm

確保には申し分ないが表層付近から N以内とする通常の施工精度管理で行わ

値 50 以上の硬い層も点在し、貫入に苦れている。

各事業所が近接し、海上施工も困難な条件で採用された新型防潮堤労させられる箇所も多いという。

釜石港・大平地区の防潮堤建設では、そのため、杭先端にビッ

鋼管杭基礎打設後にプレキャストコン

トを取り付けて回転圧入

クリートを堤体として施工する新型防する本工法は、この工区の潮堤を採用。この選定については、以下

地盤特性に向いており、鋼の諸条件を考慮しながら決定された。

管杭の打設線上で杭打ち（1）防潮堤延長線上背後にはオイルタ機を移動させながら施工

ンクや工業団地の事業所が近接しができるため狭小地でのており、堤体断面を最小限に抑え工事にもかなっている。
施 工 延 長 524.9m の 防 潮る必要があった。
（2）狭小地施工となるため従来の大型堤の基礎に用い杭打ち機の搬入は困難であった。

ら れ る の は、φ

海上施工も検討されたが釜石湾内

800mm × t9〜19

は常時から波の高いところであmm（SKK400 おり、湾口防波堤が震災で破壊されよ び SKK490）、て復旧されていない現状では、海

L=8.5 〜 17.0m

上施工は危険と判断された。

の鋼管杭で合計

以上の理由から、陸上から省スペー

大平地区■釜石港・大平地区位置図

262 本 が 打 設 さスで施工が可能な自走式回転圧入機をれる予定となっ用いて先端にビットを取り付けた鋼管ている。杭芯 2m

杭の打設を行い、その後にプレキャス

間隔で打設されトコンクリート壁を築造する工法が採る鋼管杭は所定用された。

の深度まで圧入し て GL 1.0m 程
度に杭頭を残す
形で打ち止めされる。
杭頭に堤体を■大平地区標準断面図■事業所建屋が近接するため省スペース施工が可能な回転圧入工法が採用されている

6■オイルターミナル岸壁はタンカーの係留もあるため陸上施工が選択された■鋼管杭にプレキャストコンクリート壁が積み上げられる堤体築造の状況

気仙沼港海岸胸壁外災害復旧工事
環境貢献、安定した施工性、
高靱性を決め手に選ばれた
鋼管杭基礎
発災時の既存防潮堤 TP4.3m が、約施工でも粘り強さと強度を併せ持つ鋼

プレキャスト材で
現地労務管理も軽減、
急速施工が可能に

管杭基礎と、別途、工場製作により現場工期を短縮できるプレキャストコン
クリート壁による堤体築造が選定された。

使用される鋼管杭は、海側がφ 800

1m の地盤沈下や津波による海側への倒壊といった被害を受けた気仙沼港。
こちらも災害査定の結果、宮城県沿岸の L1 津波に対応する堤防高さとして設定された TP7.2m の防潮堤復旧事業

SM570）の 5 本継で（1 本当たりの鋼管

杭とコンクリートの一体化により
省スペースで安定した堤体を築造

杭長：5.0〜12.0m）、全長 L=45.5〜49.5
m。陸側は、φ 800mm × t9.0〜14.0mm（SKK400 お よ び SM570）の 4 本 継 で施工延長 L=533.5m で築造される鋼（1 本当たりの鋼管杭長：8.5〜12.5m）、

当工区でも、鋼管杭基礎にプレキャ

管杭 + プレキャストコンクリートによ

全長 L=39.0〜43.0m で各 106 本の合計

ストコンクリートを堤体として積み上る防潮堤は、釜石港とは異なり 1 スパ

げる新工法が採用された。その選定理ン 10m のプレキャスト材が堤体とし由は以下の通りである。

て組み上げられる。そのため、杭芯 8m（1）施工現場の地層は地下水位が高い

間隔で鋼管杭が打設され、液状化によため、場所打ちコンクリート打設

る不同沈下対策として底版にフーチン

時の汚濁水が海へ流出するなど、グブロックも施工されるため、堤体ブ環境面に与える悪影響の懸念がロックを支持する海側の鋼管杭とともあった。

に陸側にも打設されるのが特徴だ。

（2）液
 状化を伴う中間層が遍在し、支当工区で使用するプレキャストコン

持層まで 30〜40m と長尺の杭施工

クリート壁は、鋼管杭と一体化させるを必要とされる地盤特性のため、際の中詰めコンクリートが不要なた

場所打ち杭や PHC 杭では強度に不め、杭打設時の施工精度に厳密さが要安があり、継ぎ杭による長尺施工求されるのが特徴だ。そのため、施工でも品質が安定し、高い強度を有

現場では杭芯の精度管理用に鋼製のガする鋼管杭に信頼性が置かれた。

イド材を導入して、以上のような理由から、安定した施

6400

鋼管杭

地盤改良範囲

T.P=0.00800（中掘工法）

鋼管杭（中掘工法）

φ800×10t

φ800×13t（SM570）（SKK400）

7200

T.P.-10.10■標準断面図B-B

8000

1000 1000
990
990
目地 20

T.P.+7.200

10000
8000

1000 1000
990 990

H-250×125×6×9（SM400A）

8000

目地 20

壁ブロック

場所打コンクリート

鋼管杭（中掘工法）
海側：φ800×10t 目地
目地（SKK400）
800 800 380 800 800
陸側：φ800×14t
1600 400 1600
（SM570）海側

10000
8000 1000 1000
990
990
目地 20

T.P.+0.80

T.P.-0.30

フーチング
ブロック
6360
6400
10000
8000

目地

目地

目地

800 800 380 800 800
1600 400 1600

10000
1000 1000
8000
990
990
目地 20

3200
4800

800

1400
375 650 375

縦壁ブロック

シール材

1600

工性で実績があり、軟弱地盤への長尺

3200
4800

1600

が行われている。

フーチングブロック 100

800

シール材

した人材確保に不安があった。

100

T.P.-0.30

1600

は ± 3cm で の 施 工

H-400×400×13×21
L=20.5m 撤去

T.P.+0.80

シール材の安定供給や、型枠工をはじめと

L.W.L. T.P.-0.667

1600

実際の現場管理で

T.P=0.00

Co

シール材

コンクリートをはじめとする資材

cL

H.W.L. T.P.+1.093
地下水位 T.P.+0.507

7500
6400

設 計 上 は ± 5cm、

壁ブロック
（4段）

200 100
1100（3）被災各地で復興事業が行われる中、

1400

T.P.+7.20

200 100 1100が決定された。

mm × t9.0〜11.0mm（SKK400 お よ び

800

施工箇所

陸側

■気仙沼港現場位置図■作業員が鋼管杭とガイド材の状態を確認しながら打設精度を確保する

目地
20
1600

目地 目地
380 2020
400 1600

6360
6400

目地
20
1600

目地 目地
380 2020
400 1600■気仙沼港堤体標準構造図7212 本。既設護岸に配慮して、低振動・低騒音の中掘り工法による打設が採用されている。堤体プレキャスト材は 4段積みとなっており、背後に隣接する臨港道路の嵩上げが終了すれば道路高さより約 5.4m の堤防高さとなる。
全区間で鋼管杭打設は終了しており、2 月下旬よりプレキャスト材の組
み込みがはじまっている。すべての完■気仙沼港の打設が終了した鋼管杭成は平成 27 年度中を目標にしている。
深い支持層まで確実に根入れできる
施工性と粘り強い鋼材の特性を活かし、将来も起こりうる液状化対策にも対応しながら、養殖区域もあり好漁場として地元産業にも大きく貢献する
気仙沼の海への環境面にも配慮。さらに、資材・人材の供給を安定化できる
新型防潮堤の築造に鋼管杭基礎が大きく貢献している。

■杭 打設終了後、プレキャストコンクリート壁を積み上げ堤体が完成する■実績のある中掘り工法の採用で安定した施工性確保と発生残土の抑制が図られた

石巻港東浜海岸防潮堤災害復旧工事ほか

国内有数の製紙会社の基幹工場を筆頭に、木材関連や飼肥料関連の企業が復旧を行いながら順次、港湾機能も回潮見地区に新設された防潮堤の杭仕復。平成 25 年度末までには、すべての様 は、φ400mm×t9mm（SKK400）、L

埠頭が利用可能となり、震災前の完全=35.0〜49.0m。石巻港は旧北上川と定復旧を目指すべく、周辺施設の強化・

川の河口部を大規模に開削した掘り込拡充を図っている。

み港のため、支持層までが深く、防潮堤規模に対して長尺の鋼管杭が施工され数多く立地する石巻港。平成 20 年には国内コンテナ定期航路も開設され、東北地区の物流拠点港湾として存在感を高めてきた。
しかし、東日本大震災では震度 6 強

港内全周を囲み、
L1 津波の浸水から
工業用地を守る港内防潮堤

湾施設の多くが損壊したり、70cm〜

発生するであろう津波から守る、防潮1m 程度沈降した。また、津波により港堤の復旧および新設事業が続けられ湾周辺の物流施設も軒並み流出したたている。ひとつは、震災前にはなかっ

め、一時は港湾機能を喪失するなど大た港内全周を取り囲む形で設けられるきな被害に見舞われた。震災後は応急

TP3.5m の防潮堤。石巻港は港内地盤がTP2.0m 程度なので、地盤部から約 1.5m の日和地区

L=44.0〜44.5m の鋼管杭基礎を用いた
3145
100 1000
500
500

1000
3145

2145
2885
1587

▽+3.500▽+2.050.5そんな石巻港および後背地を、再び地区ではφ600mm×t9mm（SKK400）、

1: 0の揺れに襲われ、岸壁や埠頭などの港ている。また、潮見地区に隣接した日和

2000
500

東北地区有数の工業港として
急ピッチで復旧がすすむ石巻港▽+2.050

W
鋼管杭(SKK400）φ400*t9mm
L=35.0m～49.0m■潮見地区標準断面図

堤防高さの直立防潮潮見地区

堤を新設して、数十
東浜

年から百数十年に一度の確率で発生する
比較的頻度の高い津波（L1 津 波 ）から港
湾背後地を守る防潮■石巻港災害復旧事業位置図

8

堤である。

■完成した潮見地区防潮堤の現況

E■前面に鋼矢板護岸を配し、TP3.5mの防潮堤を築造する日和地
区の鋼管杭打設状況

式鋼管矢板による堤防高さ

り地盤が締まるためか 5〜6m の深度

TP7.2m の盛土構造の直立堤で貫入しにくくなる。そのためウォーが設計された。堤防高さにつ

タージェットを併用しながら、1 日 3〜

い て は、L1 津 波 対 応 を 基 準

4 本の鋼管が打設されている。

にしながらも仙台湾一帯の設計検討当初は波圧より背面土圧の高潮の既往最大潮位が 6.2m

方が大きくφ1300mm の鋼管矢板で設と LI 津波よりも高かったた

計されていたが、近隣の製紙工場で製め沈下量等を考慮し 1m の余造される「造粒品混合土（石炭灰を固裕を加え、この高さが決定さ

めて粒状にし山砂とブレンド）
」が盛土

れた。

材として必要性能を満たしながら安価かつ軽量だったため、土圧が軽減されコンクリート壁と、その前面に鋼矢板を用いた岸壁が同時施工されるなどして、石巻港後背地の工業用地を守る防潮堤の築造がすすめられている。

自立式鋼管矢板による
連続壁の採用で経済性を確保

φ1100mm に変更になったという経緯もあり、地域の産業と一体となった相乗効果が復興事業にも表われている。

連続した鋼管による矢板形式の採用については、背後にある臨港道路の位

既往最大高潮潮位を勘案し、決定された堤防高さ

置に影響を与えずに規定の強度を確保しようとすると、海側法面を有する構造としなければいけないが、その場合石巻港内の災害復旧事業とともに、は工費高騰がネックであった。そのた

隣接する海岸部でも大規模な防潮堤施め、海側は直立堤として液状化の際の工が本格化している。

側方流動も抑制できる自立式鋼管矢板

震災発生時には、昭和 40〜50 年代に築造された TP3.3〜3.5m のコンクリー

による連続壁が採用さ■東浜海岸防潮堤の鋼管矢板打設状況れた。

ト製の直立堤があった東浜海岸だが、使用される鋼管矢板

地 震 の 影 響 で 約 1m の 沈 降 を し た ほ

は、工 区 総 延 長 1544m

か、津波の押し波で防潮堤前面を洗掘の間に 1010 本（一部設され引き波の際に倒壊するなどして、計検討中のため概算）。

2 箇所で破堤の被害を受けた。

φ1100mm × t13mm、

そのため、災害復旧事業として新た

L=22.6m で 根 入 れ 長に防潮堤を新設することになり、自立

は L=17.9m。打 設 方 法
は、臨港道路背後に事業所等があることからウォータージェット併用バイブロハンマ工法を採用。地盤は最大でも N 値 32 程度の砂層だが、施工時の振動によ■東浜海岸防潮堤標準断面図■ウォータージェット噴射ノズルが取り付けられた鋼
管矢板（下杭）■将来的には盛土が施され、TP7.2mの直立堤となる
鋼管矢板壁■総延長 1.5km 以上に1000 本以上の鋼管矢板が連続する石巻港・東浜海岸

9Part 2

大深度軟弱地盤層の圧密沈下対策工に
従来以上のコスト削減に貢献するPFS 工法【緑川・浜戸川 高潮対策事業】※※PartialFloatingSheet-PileMethod（部分フローティング鋼矢板工法）

緑川海路口下流地区築堤工事

九州の中央部に位置し、阿蘇、天草と県内に 2つの国立公園を有する美しい自然や、豊富な地下水を背景に中世以来、肥沃な耕作地が広がり、日本三名城の筆頭に挙げられることも多い熊本城を有するに至った重厚な歴史で知られる熊本県。
その県央を流域とする幹川流路延長 76km、流域
面積 1100km2（いずれも九州第 7 位）の一級河川に「緑川」がある。史跡価値の高い石橋なども数多く残り、また流域の関連市町村への農業用水等の供給元としても欠くことのできない河川だが、たびたび洪水の被害も与えてきた。そんな、緑川
で進む堤防整備事業で従来の圧密沈下対策とは異なる鋼矢板工法が大規模に採用されている。

緑川河口部右岸、既設堤防直下に水路を挟み住宅とも近い限られたスペースでの施工状況

10

干満差 6m の有明海に面する
河口部で高潮対策の
新堤防整備が急務に

TP4.5m 以上あるものの規定断面がな

40m 以上の軟弱地盤対策に、
施工性・経済性メリットある
鋼矢板が採用い区間を第二の優先区間として、断面を満たす整備を行い、平成 11 年の台風
18 号規模（おおむね 10 年に 1 回程度発
生する高潮）に対応できる堤防を整備

緑川・浜戸川の既設堤防の多くは堤防高さ TP3.5m 程度で、堤防幅は約る石造アーチ橋や加藤清正が築造し、12m。これを TP4.5m・幅 35m 程度の新緑 川・ 浜 戸 川 の 下 流 域 の 地 盤 は、

現在でも水田灌漑に利用されている堤防に築堤するために、堤防高さと必GL-10m 程度までが砂質土層であり、鵜の瀬堰など、数々の歴史的遺構が残要断面を確保するよう設計された。こ

GL-40m 程度までが有明粘土層と呼ばる。また、豊富な地下水脈により、熊の高潮対策を目的

本市街に位置しながら 1 日 40 万トンのとした堤防整備事

湧水がわき出る江津湖をはじめ、多く業は、優先区間を 2の湧水や自噴帯が形成されており、緑段階に順位付けし川下流部の自治体のほとんどが水道水て進められてきた。

源をその豊富な地下水に依存している第一に優先されたのは、堤防高さ
TP4.5m 以 下 で 規

活においても恩恵の多い緑川だが、流定断面がない区間

域の年間平均降水量約 2100mm と全国の、高 さ・ 断 面 を

平均の約 1.4 倍であることや流域面積

満たす堤防整備での約 70% が山地・丘陵地であることある。堤防高さがなどから、前線や台風の通過時にお

●

山鹿市

●

●

阿蘇市

熊本市
●
● 宇土市

▲
阿蘇山

●

八代市

●

天草市

▲
水俣市
普賢岳
●

人吉市 ●

島原湾

そうした、歴史的にも現在の市民生することになっている。

荒尾市

島原半島

ほどである。

有明海

緑川流域には、国の重要文化財に指定された霊台橋や通潤橋をはじめとす

熊本●

宇土半島

緑川

■熊本県・緑川流域図

いてたびたび大きな洪水被害を出してきた。
特に、干満差が最大 6m ある有明海に面する河口部での被害が顕著で、
平成 11 年 9 月 24 日未明に台風 18 号が熊本県北部に上陸した時は、折からの大潮の満潮と重なったことで緑川
河口と支川の浜戸川で越水し、床上・床下浸水 38 棟、浸水面積 19.6ha の被害が発生している。
こうした浸水被害の背景にあるのは、緑川河口部、浜戸川ともに堤防高さが低く、また堤防断面も小さいな
ど、安全度を確保する整備が十分に進んでいない現状がある。現に、平成
11 年台風 18 号以外でも平成 16 年、17
年と台風による避難勧告が出されるなどしている。そのため、緑川・浜戸■緑川・浜戸川／高潮対策整備区間

川の高潮区間については、「緊急対策
特定区間」として平成 11 年台風 18 号
規模の高潮に対応できる堤防整備が着手されることになった。

■着工前の既存堤防の状況（緑川左岸部）■大 潮の満 潮 時は平 常 時でも堤 防と水 面の差が30cm 程度になる箇所もあった

11

れる軟弱地盤層が非常に厚い範囲で堆積している。新堤防の川裏側には家屋や倉庫、農業用ビニールハウスなどが近接した箇所も多く、築堤による盛土の影響で、長期間にわたる圧密沈下が予想された。沈下対策工法として地盤改良も検討されたが、40〜50m の深さまで軟弱地盤層が堆積するという特徴
から大規模な地盤改良工事が必要とされる。河川堤防という制約のあるス
ペースで大型の改良機を運用することに加え、施工延長が 10km 以上にもおよぶことから地盤改良は施工期間・コストの両面からも非現実的とされて鋼矢板を用いた沈下対策が採用された。
■鋼矢板構造図（標準モデル）

支持層への着底と
フローティング鋼矢板との併用でコスト削減を図る工法

を施工しないフローティング鋼矢板の沈下対策効果について試験施工と数値解析が長年にわたって行われた。その

重防食対応のほか、
透水孔の設置など周辺環境にも配慮した仕様の鋼矢板

緑川・浜戸川の沈下対策鋼矢板と結果、数枚に1 枚を支持層まで打設しして特徴的なのが、PFS 工法（部分フて着底鋼矢板（支柱鋼矢板）とし、その緑川河口部で打設された PFS 工法

ローティング鋼矢板工法）が採用され間を必要最低限の長さで軟弱地盤の途による鋼矢板の適用事例は次の通りでていることである。

中までしか打設しないフローティング

ある。

PFS 工法は、緑川流域に限らず、有鋼矢板を組み合わせるPFS 工法が開発

川表側・川裏側合わせて総延長約

明粘土層が大深度まで広範囲に堆積しされた。そのコスト削減効果は、緑川・

14.2km の工区で使用される鋼矢板のた熊本平野に適した沈下対策工とし

浜戸川での試算では従来の全着底工法

標準的な配置は、川裏側に L=40.0m のて、昭和 50 年代後半から産官学連携でに比べ約 35%、また、すべて長尺の鋼

着底鋼矢板を支持層 +1.0m の根入れ深研究されてきた経緯がある。鋼矢板を

矢板を支持層まで根入れするより施工度で打設し、次の着底鋼矢板までの区用いた工法は、地盤改良工法と比較し性も向上し、熊本県では白川流域での間に L=27.0m の部分フローティングて短期間での施工が可能で、狭隘地施

河川整備事業に適用されるなど、これ

鋼矢板 10 枚を設置する設計となって工にも有利であるが、圧密沈下層が 40までにも実績を収めてきた工法である。

いる。緑川・浜戸川で使用される鋼矢〜50m にも達する熊本平野で支持層まですべての鋼矢板を着底させる従来型工法ではコスト的な課題があり、これを解決するために研究が為された。
軟弱地盤層の表層が、側方変位の少ない砂質土層であることも鋼矢板工法に有利であるため、支持層まで鋼矢板■全着底工法／PFS 工法の比較モデル図

12■コンパクトかつ低振動・低騒音の圧入機を使用することで周辺環境に影響の少ない打設が可能

■鋼矢板の溶接だけでなくウォータージェットのジェットノズルの矢板先端部への取り付けなど溶接工とその管理も重要な工程となっている

板ならではの特徴が、豊富な地下水脈

が ら TP6.0m の 嵩 上への影響を軽減するため川裏側鋼矢げを再 度 行い、さら板の上部には 9〜10 個の透水孔が設置にパラペット（胸壁）されていることである。ハット形鋼矢の設置で最終的に

板 900（25H）が使用され、施工延長約TP7.0m の 堤 防 高 さ

6,100m に約 6,800 枚が打設される。

で完成をみる予定で

堤防盛土の円弧すべり防止のため、ある。TP6.0m という川表側に打設されるのは L=15.0m ののは昭和2年にあっハット形鋼矢板 900（10H）。施工延長

た台風規模で、緑川

約 8,000m に 約 8,900 枚 が 打 設 さ れ る。

では過去最大の高潮

河口部で海水の影響を受けるため、鋼の高さになるという。

矢板上部 3.5m に重防食塗装が施されTP7.0m は 伊 勢 湾 台ている。

風 規 模、150 年 に 1 回

打設は周辺環境に配慮して、低振の高潮にも対応でき

動・低騒音の油圧圧入機を使用。鋼矢る堤防高さを目指し

板 1 セットあたりの施工時間は、40mて整備が続くことにを超える着底鋼矢板で 2〜3 時間。3 枚なる。

継ぎのため溶接に要する時間も込みに

軟弱地盤層が 40m

なるが、N 値がゼロに近い軟弱層でも以上の深度にわたっ深度があり粘性土ならではの摩擦力がて広範囲に遍在す

影響して打設に時間がかかる場合もある、熊本ならではのるため、ウォータージェットを併用し地盤特性の中から鋼た打設が行われている。

矢板工法のさらなるコスト削減を求めて全国の河川、海岸堤防等、
可能性広がるPFS 工法の
適用範囲

試験・解析等を繰り返しながら確立されて き た PFS 工 法。緑川・浜戸川と十分な

今後、緑川・浜戸川の高潮対策事業

施工実績を収め、今は第一段階の嵩上げである TP4.5m の後、全国の圧密地盤

築堤は、平成 30 年度をめどに完了させ沈下対策工として普るという。その後、年度目標は未定な及がすすむことが期

がら新堤防の沈下状況なども見極めな待されている。

■鋼矢板上部に透水孔を有するハット形鋼矢板 900■川表側、重防食仕様の鋼矢板打設完了状況
将来

当面■当面はTP4.5mで整備を行い、将来的はTP7.0mまで嵩上げする高潮堤防
整備イメージ13薄層に支持された鋼管杭の先端支持力の評価
鋼管杭・鋼矢板技術協会

1. 背景
薄層に支持された杭の先端支持力の評価方法に関しては、H19 杭基礎設計

道路・鉄道技術委員会

薄層支持地盤における場所打ち杭の鉛・載 荷荷重の増加に伴う地中応力度

直載荷試験をシミュレーション解析に

σz の増加は杭の底面部だけで周辺より再現し、その支持力機構および支地盤には応力が伝播しない、いわゆ

持力特性を明らかにした。

るパンチングが生じている（図 -5）。

さらに有効層厚比（杭先端以深の支場所打ち杭の記載があるが、その他杭

持層厚と杭径の比）の値に応じて先端有効層厚 H と杭径 D の比 H/D（図 -6）種に対しての記載はないのが実状であ

支持力度 qd を低減する補正係数αをを有効層厚比とし、H/D と先端支持力る。

導入し、薄層支持杭の支持力設計法に度の評価法について整理を行った。

ついてその評価方法を確立した。

● H/D＝1

そのため、場所打ち杭と同様の評価手法による解析、もしくは既往の鉛直（2）解析結果

現場載荷試験のシミュレーション解

載荷試験結果の分析を実施し、場所打

図 -1 に示す解析モデルを用いて、有析の結果から H/D=1 の場合は、パン

ち杭以外の薄層支持の設計法を提案す

限要素解析を実施した。載荷試験が行チング破壊が想定でき、その極限支持ることとする。

われた杭は直径が 1.2m であり、杭先力は支持層下位の粘性土により設定さ端以下の支持層の厚さは杭径と等しいれる。

1.2m となっている。

Rc ＝ 3・qu・A’・杭頭荷重と沈下量（図 -2）、杭先端荷ここに、重 と 沈 下 量（ 図 -3）、杭 の 軸 力 分 布

H19 杭基礎設計便覧参考資料 6 では

（図 -4）は概ね一致し、支持力特性は

阪神高速道路公団の設計要領に基づ表現されており、解析手法に関する

き、薄層に支持された場所打ち杭の設妥当性を確認した。
CL（1990）「薄層支持杭の支持力特性に関埋土（弾性体）砂礫（弾性体）シルト質細砂（tij-sand model）
礫混じり粘土（松井・阿部モデル）
砂礫（tij-sand model）

説明する。次に、中掘り鋼管杭（セメソイルセメント杭についても場所打ちℓ

ントミルク噴出攪拌方式）および鋼管杭と同様の考え方が適用可能であるこ杭とを説明する。
2.1

砂礫（tij-sand model）
粘土（松井・阿部モデル）
砂礫（tij-sand model）
シルト質粘土（松井・阿部モデル）

3.75

6

2.65
1.30

10

1350

1800

8

：杭頭沈下量（実測値）：杭先端沈下量（実測値）：杭頭沈下量（解析値）：杭先端沈下量
（解析値）

12
14

12

図 -2

14

杭頭荷重と沈下量

16
18

6.35

杭先端荷重
（tf）

20

0

22
24
28
30
32
34

15.15

36

1.75

38

シルト質粘土（松井・阿部モデル）

D ：杭径
ℓ：杭長
H ：有効層厚

0

150

300

450

2

26

H
10D

900

6

10

8

3.00

（1）概要
阪神高速湾岸線脇浜工区で行われた

450

2

4

砂混じり粘土（松井・阿部モデル）

礫混じり粘土（松井・阿部モデル）
砂礫（tij-sand model）

阪神高速道路公団技報（1990）「薄層
内容を以下に示す。

2

シルト質粘土（松井・阿部モデル）

 所打ち杭の薄層支持地盤に場おける評価方法

支持杭の支持力特性に関する研究」の3.00

標準貫入試験
N値（m） 10 20 30 40 （m）

礫混じり細砂（弾性体）

薄層支持地盤における評価法の概要を標尺参考にされた阪神高速道路公団技報

D/2する研究」に記載された場所打ち杭の

0

4

10D

層厚

は、まず同設計要領の作成に際して

0

沈下量
（cm）

計法の概要が紹介されている。ここで

杭頭荷重
（tf）

杭先端沈下量（cm）

2. 鋼管杭工法の薄層支持における評価方法の検討

14（3）薄層の先端支持力度の評価法

便覧 参考資料 6 に薄層に支持された

4
6
8
10
：実測値
：解析値

12
14

図 -1

解析モデル

図 -3

杭先端荷重と沈下量

600

Rc ：下位粘土層の極限支持力qu ：下位粘土層の一軸圧縮強度
A’ ：薄層での分散角を考慮しない下位粘土層天端における仮想支持面積A ：杭先端面積
U ：杭の周長
l i ：周面摩擦力を考慮する層の層厚f i ：周 面摩擦力を考慮する層の最大周面摩擦力度の比）の値に応じて先端支持力度 qd を低減する補正係数αを導入し、薄層支持杭の支持力設計法についてその評価方法を確立した。

先端支持力度 qd の補正係数αの設定方法の考え方（2）解析結果を行い、杭先端荷重と杭先端沈下量の❶ H/D ≦ 1 の場合の薄層支持の破壊

有限要素解析を実施した。

関係を確認した（図 -7）。杭径の 10% 時

モードはパンチング破壊を想定で載荷試験が行われた杭は直径がの沈下量における杭先端荷重は、H/き、その極限支持力は支持層下位の1.0m（ 根 固 め 球 根 径 1.15m）で あ り、

D=3 までは H/D に比例して増加する

粘土層により設定する。

杭先端以下の支持層の厚さは 0.9m と● 薄層の影響を無視できる有効層厚

有効層厚比 H/D を変化させて解析が、H/D ＞ 3 ではほとんど増加せず、❷ H/D ≧ 3 の場合、薄層の影響は無視

H/D ≧ 3 に対しては薄層の影響が無視

図 -10 に示す解析モデルを用いて、なっている。
・杭 頭荷重と沈下量（図 -11）
、杭先端

する。
❸ 1 ＜ H/D ＜ 3 の 中 間 領 域 に 関 し て

荷重と沈下量（図 -12）、杭の軸力分

これらの結果をもとに、地盤から決は、H/D=1 で期待できる支持力と布（図 -13）は概ね一致し、支持力特まる杭の極限支持力を、以下の式に設

H/D=3 で期待できる支持力を線形

性は表現されており、解析手法に関

定した。

配分する。

する妥当性を確認した。

できることを確認した。

Ru ＝α・qd・A ＋ UΣl i f i

2.2

ここに、
α：薄 層の程度を考慮した支持力度の補正係数（先端支持力度 qd を表 -1 の先端支持力度に補正係数αを乗じて低減、支持層が砂礫層の場合は図 -8、砂層の場合は図 -9 により求める）
qd：杭 先端で支持する単位面積あたりの極限支持力度

0400

σz の増加は杭の底面部だけで周辺

（1）概要

表 -1

前述した場所打ち杭の薄層支持と同＊

砂礫層 （N 値≧30）500

砂層（N 値≧30）250

大阪層群砂層を含むと支持力特性を確認した。さらに有効

杭先端荷重（tonf）

層厚比（杭先端以深の支持層厚と杭径1600

qd（tf/m2）＊

管杭の鉛直載荷試験をシミュレーショ
ン解析により再現し、その支持力機構

先端支持力度

先端土質様の解析方法で、薄層支持の中掘り鋼

0

0

1000

2000
凡例
1

4

杭径D

8

根入れΔH

12
16

24
28

：実測値
：解析値

32

有効層厚
H

薄層
（N≧30）

20

2
3

5

4
5
6

有効層厚比
H/D＝0
H/D＝1
H/D＝2
H/D＝3
H/D＝5
H/D＝∞

10
1

2

3

4

5 6

15

図 -7

下位粘土層

FEMによる杭先端荷重と沈下量との関係

1.0

36

杭の軸力分布

図 -6

有効層厚
補正関係α

図 -4

D＝1.2m0.5

6,400

qu＝50 tf/m2
qu＝40 tf/m2

3,200

1

0

3.0m

1.50

qu＝30 tf/m2
qu＝20 tf/m2
qu＝10 tf/m2

有効層厚比 H/D

2.0

0.50

砂れき

4,800

1.0

杭

図 -8

2

3

支持層が砂礫の場合の補正係数α

粘土
1.0

1,600
qu＝50 tf/m2

補正関係α

鉛直応力 σz（kN/m2）

地装面からの深さ（m）・載 荷荷重の増加に伴う地中応力度

杭先端沈下量
（%）
杭径

0

杭軸力
（tf）
800
1200

 掘り鋼管杭の薄層支持の
中
適用性検討

0.5

0

qu＝40 tf/m2
qu＝30 tf/m2
qu＝20 tf/m2－1,600

0

0.3

0.6

0.9

1.2

1.5

1.8

杭中心からの水平距離（m）

図 -5

杭先端付近の地盤の鉛直方向垂直応力σz2.1qu＝10 tf/m2

2.4
0

図 -9

1

有効層厚比 H/D

2

3

支持層が砂の場合の補正係数α15地盤には応力が伝播しない、いわゆの杭先端荷重は増加するが、H/D ＞ 3・杭 頭荷重と沈下量（図 -17）
、杭先端

るパンチングが生じている（図 -14）。

ではほとんど増加せず、H/D ≧ 3 に対荷重と沈下量（図 -18）、杭の軸力分（3）薄層の影響を無視してよい有効層厚

しては薄層の影響が無視できることを部（図 -19）は概ね一致し、支持力特確認した。

性は表現されており、解析手法に関

H/D=1 の場合は、解析結果からパン
チング破壊が想定出来るので、場所打ち杭と同様の考え方を行うものとする。
次に、有効層厚比 H/D を変化させて2.3

する妥当性を確認した。

 管ソイルセメント杭の鋼
薄層支持の適用性検討

・載 荷荷重の増加に伴う地中応力度（1）概要

σz の増加は杭の底面部だけで周辺解析を行い、杭先端荷重と杭先端沈下

鋼管ソイルセメント杭についても前

地盤には応力が伝播しない、いわゆ

量の関係を確認した（図 -15）。その結記場所打ち杭の薄層支持と同様の解析

るパンチングが生じている（図 -20）。

果、場所打ち杭と同様に、H/D=3 まで

方法で、薄層（有効支持層厚：1.66m） （3）薄層の影響を無視してよい有効層厚

は H/D に比例して杭径 10% 沈下量時支持の鋼管ソイルセメント杭（鋼管

H/D=1 の場合は、解析結果からパ

径 ／ ソ イ ル セ メ ン ト 径 = φ 1000/ φ

ンチング破壊が想定出来るので、場所

CL
0.5m

1200）の鉛直載荷試験をシミュレー

10m

ション解析により再現し、その支持力

シルト質細砂（S1）
シルト質細砂（S2）12m

機構と支持力特性を確認した。

砂礫（S3）

0.6m

0.5m

盛土（砂礫層）盛土（シルト混り砂）（2）解析結果

シルト混じり細砂（S4）
シルト質粘土（C1）

図 -16 に示す解析モデルを用いて、シルト質粘土（C2）
中砂（S5）

盛土（粘土混り砂礫）

有限要素解析を実施した。

砂礫（S6）粘土（C3）

シルト質砂

鋼管杭ソイル長 34100

粘土（C4）
礫混じり粗砂（S8）
細砂（S9）

軸力
（MN）

中砂
（S10）

0

粘土（C5）

02

46

鋼管長 33500

27.9m

礫混じり砂（S7）シルト質粘土シルト混じり細砂（S11）
根固め
コンク
リート

砂混りシルト粘土（C6）

地表面からの深度（m）

粘土（C7）

9.1m

0.9m 1.0m

シルト質細砂（S12）
砂質粘土（C8）
中砂（S13）粘土（C9）砂（S14）

シルト質粘土シルト混り砂10

シルト混り粘土
砂礫
シルト混り粘土
砂礫

20
10D

粘土（C10）実線：解析値プロット：実測値

シルト混り粘土

30

解析モデル

図 -13

2

4

6

3.0

30

0

1D
2D

シルト質
粘土層

60

0.0
杭の半径

-1.0
0.0

120

図 -11

図 -14

杭頭荷重と沈下量
杭先端荷重（MN）

0

0.5

1

1.5

2

25

50

75
実線：解析値
●：実測値

100

図 -12

杭先端荷重と沈下量

0.2

0.4
0.6
0.8
杭中心軸からの距離（m）

030

杭先端荷重（MN）
3
6
h=0D
h=0.9D
h=1.5D
h=2D

8

12

16

1.0

40
60
80
100
120

実線：解析値
●：実測値

140

図 -17

杭頭荷重と沈下量
杭先端荷重（MN）

0

0

1

2

3

4

5

20

h=2.5D
h=4D
h=5D,∞

90

40
60
80

0 1D

100

120

120

図 -15

4

9

h=3D

60

0

20

杭先端付近の地盤の鉛直方向垂直応力σz02.5

杭先端沈下量（mm）

0

杭先端沈下量（mm）

0.45D

1.0

実線：解析値●：実測値

解析モデル
杭頭荷重（MN）

根固めコン
クリート
細砂層

2.0

90

16

f）先端抵抗力＝2.00MNz
Δσ（MPa）

杭頭沈下量（mm）

0

図 -16

杭頭沈下量
（mm）

4.0

杭頭荷重（MN）
0

杭の軸力分布

杭先端沈下量（mm）

図 -10

杭先端荷重と杭先端沈下量

実線：解析値
●：実測値

図 -18

杭先端荷重と沈下量

6

杭先端荷重〜沈下量関係を確認した打ち杭と同様の考え方とする。

（2）補正係数αの考え方

次に、有効層厚比 H/D を変化させて結果、H/D ≧ 3 に対しては薄層の影

薄層支持杭の先端支持力度 qd’ は薄解析を行い、杭先端荷重と杭先端沈下

響が無視できることを確認した。

層の程度を考慮して、以下の式により量の関係を確認した（図 -21）。その結

この結果より、中掘り鋼管杭及び鋼算定する。

果、場所打ち杭と同様に、H/D=3 まで

管ソイルセメント杭ともに、場所打ち

1 ≦ H/D ≦ 3 qd’ ＝α・qd

は H/D に比例して杭径 10% 沈下量時

杭と同様の評価方法が可能であると考

ここに、の杭先端荷重は増加するが、H/D ＞ 3

えられる。

qd：
’ 先端支持力度（kN/m2）
qd： 支 持層の極限支持力度（kN/m2）

ではほとんど増加せず、H/D ≧ 3 に対しては薄層の影響が無視できることを確認した。
2.4 まとめ
場所打ち RC 杭、中掘り鋼管杭及び前述の検討の結果、中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）およにおける鉛直載荷試験を数値解析によび鋼管ソイルセメント杭工法についてり再現し、各杭の薄層支持力特性およは、以下の方法で評価する。

び層厚を変えた場合の杭先端荷重〜杭（1）有効層厚比（H/D）の考え方

各杭ともに、以下の事項が確認された。
・H/D=1 付近では、パンチング破壊

α：薄層の程度を考慮した支持力度

3. 鋼管杭工法における
薄層支持力評価方法（案）

鋼管ソイルセメント杭の薄層支持地盤

先端沈下量関係を確認した。その結果、

❶の補正係数で式❷による。
α＝ 1/2（H/D － 1）
－ 3qu/2qd（H/D － 3）

❷

H：根固め球根下端から支持層下面までの距離
D：根固め球根径もしくはソイルセ
メント柱径
qu：
 下
 位粘土の一軸圧縮強度（kN/m2）

有効層厚比（H/D）の定義は、以下の通りである。

ここで、中掘り杭工法及び鋼管ソイ

H：根固め球根下端から支持層下面

ルセメント杭工法の場合、支持層の Nが発生していると想定される。

までの距離値により qd が異なるため、補正係数の・有効支持層厚比を変化させた場合のD：根固め球根径

値は、場所打ち杭と異なり随時検討す

ここで、根固め球根の形状は工法る必要がある。

0

0

5

杭の軸力
（MN）

10

15

深度（m）

5
10

毎に異なっている。しかし、適用に当載荷試験での qd 値（設計評価値）をたっては、安全側となるように各工法

採り、下位粘性土層の qu 値をパラメーの最大値で設定する（表 -2 参照）。

タとした場合の補正係数αと有効層厚

15D ＝ Dp ＋ 200（mm）

比 H/D の 関 係 を 図 -22 お よ び 図 -23 に20

H1 ＝ 1.75 × Dp かつ 1.0m 以上示す。

25
実線：解析値プロット：実測値

30
35

図 -19
12.0

杭の軸力分布各 1 例と少ないが試験結果も併せては、形状は統一されているので「D：プロットしており、実線は試験での qu

ソイルセメント柱径」としてよい。

値を用いた評価線である。これからも
提案評価法の適用性がうかがえる。

□：ソイルセメント先端（杭側）■：ソイルセメント先端（支持層側）◯：支持層中間深度
×：支持層底面▲：粘土層上面▽：ソイルセメント先端から2.4m下方

杭先端荷重＝4.63MN

10.0

なお、鋼管ソイルセメント杭工法

z
Δσ（MPa）

8.0
6.0

1

1
載荷試験結果※試験結果での補正係数
補正係数

補正係数α

2.0

0.5

0.5

0.0
-2.0

補正係数α

4.0

載荷試験結果試験結果での補正係数
補正係数

杭の半径
0.0

0.2

図 -20

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

杭中心軸からの距離 (m)1.4

杭先端付近の地盤の鉛直方向垂直応力σz
杭先端荷重（MN）
0

0

2

4

6

8

10

12

14

0

qu=500kN/m2
400
300
200
100

0

0.5

1

1.5

2

有効層厚比 H/D

2.5

0

3

qu=500kN/m2
400
300
200
100

0

0.5

1

1.5

2

2.5

有効層厚比 H/D3

※ 載荷試験の有効層厚比H/Dが1未満（0.78）のため、
H/D=1として評価・プロット

図 -22 中
 掘り杭（セメントミルク噴出攪拌方式）の結果

20
杭先端沈下量（mm）

1.6

図 -23

鋼管ソイルセメント杭工法の結果（砂礫地盤 N 値 =50（qd=10,000kN/m2）、qu=428kN/m2）（砂地盤 N 値 =50（qd=7,500kN/m2）、qu=240kN/m2）

4060

表 -2 中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式（鋼管杭））の根固め球根の形状

80
100
120
140

無限大
現場載荷試験
2D

3D

160

図 -21

杭先端荷重と杭先端沈下量

工法

TAIP 工法

TN 工法

TBS 工法（RP、RBタイプ）

根固め球根径（mm）

D＝Dp＋18

D＝Dp＋150

D＝Dp＋200

根固め球根長H1 ＝1.0×Dp H1 ＝1.5×Dp（mm）

H1 ＝1.0m

FB9 工法KING 工法

最大値

Dc＝Dp+200 D＝Dp＋（100〜200）

D＝Dp+200

H1 ＝1.5×Dp

H1 ＝1.75×Dp
かつ1.0m 以上

H1 ＝1.75×Dp

17

協会からのお知らせ

1 平成 26 年度技術講習会・説明会開催実績「中掘り杭工法に関する最近の動向」「鋼製基礎の設計・施工」「鋼矢板

設計から施工まで

改訂概要について」「鋼矢板の海岸堤防への適用について」「鋼矢板・鋼管杭の防食・補修技術と維持管理について」「建設用鋼材（鋼矢板、鋼管杭、鋼製壁体 etc.）」などのテーマについて幅広く各地で開催しました。

2 第 19 回 土木鋼構造研究シンポジウムに後援
平成 27 年 3 月 10 日に東京・港区のコクヨホールで開催された「第 19 回土木鋼構造研究シンポジウム」（主催：日本鉄鋼連盟）に後援しました。参加者約 500 名の中「国土強靭化、大規模改修に向け強く長く使える橋梁の実現へ」をテーマに「首都高速道路の現状と大規模更新」、「政府における国土強靭化の動向について」等の講演が行われました。

3 協会発行・新出版物のご案内（1）JASPP Technical Library −施工− シリーズの発行

当協会では、鋼管杭工法の技術伝承・普及、信頼性確保・向上を目的に、「施工」に焦点を当てた技術整備を実施してゆくことを企画し、これまでに蓄積した技
術、知見、ノウハウを取りまとめた施工要領等の技術資料を作成して、専門家・学識経験者等を委員に迎えて設置した施工専門委員会において審議いただき、その成果を「JASPP Technical Library −施工−」シリーズとして発行してゆくことを計画しております。
その第一弾として❶鋼管杭基礎・鋼管矢板基礎の中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）
施工要領〈標準版〉（平成 26 年 9 月）

及び道路橋向け姉妹版の❷鋼管杭基礎・鋼管矢板基礎の中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）
施工ガイドライン（案）（平成 27 年 3 月）を発行しました。これらの技術資料では、セメントミルク噴出攪拌方式による中掘り杭工法の標準的な施工法及び施工管理法について記述しております。
（2）鋼矢板❶ 鋼 管杭基礎・鋼管矢板基 ❷鋼 管杭基礎・鋼管矢板基
礎の中掘り杭工法（セメント
礎の中掘り杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）施工
ミルク噴出攪拌方式）施工
要領〈標準版〉
ガイドライン（案）（平成 26 年 9月）（平成 27 年 3月）

設計から施工まで（緑本）（平成 26 年 10月改定新版）

本書は、ユーザー各位に鋼矢板工法を正しくご理解いただく目的で、昭和 59 年 7
月に初版を刊行し、これまで十数度の改訂を重ねて参りました。今回の改訂では、「港湾の施設の技術上の基準」（平成 19 年 7 月）および「JISA5523 溶接用熱間圧延鋼矢板」（平成 24 年 4 月 20 日）等の改定を反映するとともに、新規に策定された「自立式鋼矢板擁壁 設計マニュアル」（平成 19 年 12 月）に基づく「自立式道路擁壁の設計」の章を追加しました。
（3）重防食鋼矢板の施工の手引き 改訂 4 版（平成 27 年 3月）

今回の改訂では、現在では製造されていないポリエチレン重防食に関する記載を削除し、ハット形鋼矢板の重防食について追記しました。

18（2）
鋼矢板 設計から施工まで （3）重 防食鋼矢板の施工の手（緑本）
引き 改訂 4 版
（平成 26 年 10月改定新版） （平成 27 年 3月）

4 技術論文・報文の発表❶戸田和秀・岡由剛・楠本操・水谷太作・西山輝樹・永尾直也・恩田邦彦著：

二重鋼矢板壁の津波作用時における構造評価、地盤工学会、「地盤工学会特別シンポジウム−東日本大震災を乗り越えて−」論文集、2014 年 5 月❷藤井義法著：

回転杭の施工における支持層確認と施工による影響、基礎工、2014、Vol.42、No.6❸松井良典・吉澤幸仁・菊池俊介・水谷太作著：

回転杭工法の引抜き支持力推定式の提案、第 49 回地盤工学研究発表会平成 26 年度発表講演集、地盤工学会、2014 年 7 月❹乙志和孝・辻本和仁・塩崎禎郎・相和明男・大槻貢・武野正和著：

矢板式岸壁の控え組杭の弾塑性解析による耐震性検討、第 69 回年次学術講演会講演概要集、土木学会、平成 26 年 9 月❺塩崎禎郎・長尾毅・小堤治・宮下健一朗著：

局部座屈を考慮した直杭横桟橋の二次元有効応力解析、第 34 回地震工学研究発表会講演論文集、土木学会、2014 年 10 月

❻塩崎禎郎・乙志和孝・相和明男著：

前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）のレベル 1 地震動に対する耐震設計法、土木学会、土木学会論文集 A1（構造・地震工学）Vol.70（2014）
No.4p.I_407-I_418、地震工学論文集第 33 巻（論文）

5 ホームページのリニューアル
平成 27 年 2 月に当協会ホームページをリニューアルしました。主な更新内容は以下の通りです。
❶トップページのレイアウトを見直すとともに「What’sNew」のお知らせコーナーを作り、最新情報の掲載・更新を確認できるようにしました。

❷鋼管杭・鋼管矢板・鋼矢板の製品紹介について、図、写真の追加、記載内容の見直し等を行い、わかりやすい内容となるように変更しました。

❸機関誌「明日を築く」の未来フロント、テクニカルノーツ等の記事内容を掲載し情報の充実を図りました。

今後も見やすく充実したホームページ内容となるように努めてまいります。是非、ご覧下
さい。
［ホームページ URL：http://www.jaspp.com/］

6 平成 27 年度 JASPP 組織体制について －施工管理普及委員会の立ち上げ－
【設立趣旨】

当協会では、近年の構造物基礎分野における施工・品質管理の厳格化、信頼性設計法への流れに対応して平成 25 年度から施工専門委員会を設置し、鋼管杭工法の信頼性維持向上のため、施工技術・管理にかかわる課題の解決に取り組んできました。
本委員会は、鋼管杭工法の信頼性・品質向上に向けての取り組みを強化するため、鋼管杭施工専門業者と連携して、杭の性能・品質を左右する「施工」に焦点を当て、施工管理手法の高度化・標準化に関する取組みを行い、官・有識者とも連携のもと、各種基準・制度への反映、成果の活用・実務への浸透を促進することを目的として設置します。

【委員会体制と活動概要】

委員会は当協会及び鋼管杭施工専門業者のメンバーを委員とした体制とし、委員会内に「施工指針普及促進、資格・講習会検討チーム」と「施工記録収集管理・標準化推進チーム」を設けて、以下の活動項目について対応推進することを予定しています。
（1）JASPP 施工管理指針の普及促進とブラッシュアップ（2）施工記録の蓄積・標準化、管理手法の高度化（3）鋼管杭の施工資格・講習会制度の検討と運営

19

83

No.

一般社団法人鋼管杭・鋼矢板技術協会組織図（平成27年3月）
総会
会長

代表理事

理事

理事会

施工専門委員会

技術総括委員会

施工管理普及委員会
（準備会）

監事

事務局

広報WG

地区普及WG

道路・鉄道技術委員会

港湾技術委員会

建築基礎技術委員会■ 協会会員（50音順）

鋼矢板技術委員会

株式会社クボタ
JFEスチール株式会社
JFE大径鋼管株式会社

製品技術委員会

新日鐵住金株式会社
日鉄住金大径鋼管株式会社

2015 年 3月31日発行
発行
制作

防食技術委員会

禁転載

一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会〒103-0025 東京都中央区日本橋茅場町 3-2-10（鉄鋼会館 6 階）（03）3669-2437

株式会社トライ

〒113-0021 東京都文京区本駒込 3-9-3 （03）3824-7230