第 46 回地盤工学研究発表会
2011 年 7 月

427

E - 04 （神戸）
柱状砕石補強体を用いた地盤補強工法（ハイスピード工法）による支持力特性

砕石パイル、内部摩擦角、応力分担比

ハイスピードコーポレーション㈱

正会員

宮原寛幸

ハイスピードコーポレーション㈱

正会員

堀田誠

ハイスピードコーポレーション㈱

正会員

杉野真衣子

１．はじめに本工法は、軟弱地盤上に建物を建てる際に、地盤補強の方法として天然砕石を用いている。それを用いることで環境にやさしい、エコな地盤補強工法となる。また、本工法による補強地盤の支持力度の計算は、砕石の内部摩擦角、原地盤と砕石パイルの応力分担比、および原地盤の割合に対する砕石パイルの面積(置換率)を考慮して行う。本報告では、粘性土地盤 4 箇所、砂質土地盤 2 箇所の平板載荷試験の結果から、砕石の内部摩擦角および原地盤と砕石パイルの応力分担比の安全性を確認するものである。
２．荷重分担の概念
図 1 に荷重分担の概念を示す。単位面積あたりに作用する荷重は、原地盤と砕石パイルに配分され、砕石パイルに応力が集中し、原地盤は応力が低減される。作用する荷重に対し原地盤と砕石パイルは複合体となり、支持力度を発揮するものである。
３．試験概要と結果
試験は、原地盤、主材料として砕石および砂を用いた砕石パイルおよびサンドパイルに対し行った。砕石パイルとサンドパイルの試験は、材料の違いにより試験結果に差があるかどうか確認するためである。試験で用いた載荷板は、φ300 の円盤、面積が 1m2 の長方形板および正方形板である。置換率は、0.126 と 0.252 である。表 2 に載荷板の形状と置換率を示す。載荷板が長方形の 1540×650 の試験では、粘性土地盤
では A タイプ、砂質土地盤では B タイプを用いた。試験地盤は、粘性土地盤 4 箇所(富図 1

荷重分担の概念

表 1

試験場所と土質山県氷見市、愛媛県西予市、松山市、八幡浜市)、砂質土地盤 2 箇所(高知県香南市、岡山県瀬戸内市)の合計 6 箇所である(表 1)。写真 1 は、試験の状況である。
（1）平板載荷試験の結果
例として粘性土地盤は愛媛県松山市の、砂地盤は岡山県瀬戸内市の結果を示す。図 2に粘性土地盤の荷重度と沈下の関係を、図 3 に砂質土地盤の荷重度と沈下の関係を示
250

300
G1000-3SP1000-4
HYS1000-32001200

荷重度(kN/m2)

荷重度(kN/m2)

1400
1000
800

G300-3SP300-4
HYS300-8600
400

150
100
500020406080100200

表 2150100

載荷板の形状と置換率
円φ30020406080

10002040

沈下量(mm)

6080

100

沈下量(mm)A：

砕石補強
地盤(a)φ300(b)1000×1000

250

荷重度(kN/m2)

荷重度(kN/m2)

1200

HYS300-111000

置換率

800
600
400

1

A：0.126
B：0.252250G1000-6SP1000-8
HYS1000-7200

G1540-5
SP1540-7
HYS1540-6200
荷重度(kN/m2)

G300-6SP300-71400

B：(c)1540×650

粘性土地盤の荷重度と沈下量の関係(愛媛県松山市)

1600

正方形
1000×1000

原地盤00

沈下量(mm)

図 2

長方形
1540×650

50200
0G1540-2
SP1540-4
HYS1540-3250
荷重度(kN/m2)

1600

150
100

150
1005050200
000050

100

150

200

02040

0602040

沈下量(mm)

沈下量(mm)(a)φ300(b)1000×1000(c)1540×650

図 3

砂質土地盤の荷重度と沈下量の関係(岡山県瀬戸内市)

沈下量(mm)Crushed stone pile,Ground reinforcement,Bearing capacity,Settlement
MakotoHotta,HiroyukiMiyahara,MikoSugino(Hyspeed corporation)

85960

写真 1

試験状況

0.126

している。図中の記号は、G：原地盤、SP：サンドパイル、HYS：砕石パイ

1600ルである。載荷板φ300 の試験結果から、原地盤よりサンドパイル、サンド1000 および 1540×650 の試験結果は、原地盤よりサンドパイル＋原地盤、サンドパイル＋原地盤より砕石パイル＋原地盤の方が支持力度は大きい。粘性1200
荷重度(kN/m2)

パイルより砕石パイルの方が支持力度は大きいことがわかる。載荷板 1000×800
No.14
No.24
No.33
No.42
No.51
No.62400

土地盤と砂質土地盤で置換率が 0.125、0.252 で異なるが、結果に差はないようである。この結果より、原地盤＜砕石パイル、原地盤＜複合地盤であると00いえる。また、サンドパイルと砕石パイルでは、砕石パイルを用いた方が、20

図 4補強地盤の支持力度は向上するようである。

4060
沈下量(mm)80100

φ300 円盤の載荷試験の結果（2）砕石の内部摩擦角について
1400

図 4 にφ300 円盤の載荷試験の結果を示す。図 5 に極限荷重度と内部摩擦から内部摩擦角を計算した。φ300 の円盤の試験結果から、砂質土地盤においての砕石の内部摩擦角は 47°～48°程度、粘性土地盤においての内部摩擦角は 46°～48°程度となった。なお、粘性土地盤では粘着力を無視できない

1200
極限荷重度(kN/m2)角の関係を示す。内部摩擦角は、テルツァーギの式から Nγを計算し、Nγ

試験の極限荷重度の範囲
1000
800
600400が、載荷板はφ300 で砕石パイルφ400 の中央を載荷しており、ほぼ一様な砕200石地盤を載荷している状態と仮定した。また、砕石の内部摩擦角は、日本建

035 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50
内部摩擦角φ(°)

築学会：「建築基礎のための地盤改良設計指針案(2006)」の pp.351、表 5.3.1に内部摩擦角は 35°～40°であることが示されている。内部摩擦角を 40°と

図 5

極限荷重度と内部摩擦角の関係2設定した場合に、図 5 の極限荷重度は 201kN/m であり、載荷試験の結果かの設定は安全であることがわかった。
（3）原地盤と砕石パイルの応力分担比について
原地盤と砕石パイルの応力分担比は、載荷板φ300 の砕石パイルの試験結果と、載荷版 1000×1000 および 1540×650 の砕石パイル＋原地盤の試験結果から、砕石パイル負担応力に着目して応力分担比を設定している。例として

300
荷重度(kN/m2)/平均N'値

ら 201kN/m2 は極限荷重度の 1/4～1/5 程度であることから、内部摩擦角 40°250n＝7200
150100

HYS300-8HYS1000-3HYS1540-3500

図 6 に粘性土地盤の応力分担比 n＝7 を設定した荷重度/平均 N 値と沈下量の01020除去するためである。載荷板φ300 の砕石パイルの試験結果と砕石パイル＋ 図 6
原地盤の砕石パイルの荷重度が同程度の挙動を示していることがわかる。図係を示す。粘性土地盤と同様に、載荷板φ300 の砕石パイルの試験結果と砕石パイル＋原地盤の砕石パイルの荷重度が同程度の挙動を示していることがわかる。以上の結果より、応力分担比は粘性土地盤と砂質土地盤を分けずにn＝3 と設定した。
また、応力分担比 n＝3 の設定が安全であるかどうか確認するため、実験で荷重度/平均 N 値と沈下量(粘性土)400

n＝4350300
250200

HYS300-10
HYS1000-5
HYS1000-6HYS1540-5150100500

得られた応力分担比の最小値を用いて計算した支持力度と n＝3 を用いて計020を用いて計算した荷重度は n＝3 を用いて計算した荷重度より平均で 1.4 倍大 図 7きいものであった。土質、載荷板の形状による差はないようである。n＝3 の荷重度/平均 N 値と沈下量(砂質土)y = 1.39 x2

平板載荷試験の結果から、砕石の内部摩擦角 40°、原地盤と砕石パイルの応力分担比 n＝3 は安全であることを確認した。
参考文献
日本建築学会：小規模建築物基礎設計指針(2008)60150
荷重度(n＝実験の最小値) (kN/m )

４．まとめ

40
沈下量(mm)

算した支持力度の比較を行った。荷重度の比較を図 8 に示す。実験の最小値設定は安全であることがわかった。

40450
荷重度(kN/m2)/平均N'値

7 に砂質土地盤の応力分担比 n＝4 を設定した荷重度/平均 N 値と沈下量の関30沈下量(mm)関係を示す。なお、荷重度を平均 N 値で除したのは、原地盤の表層の強弱を

120
9060
粘性土 1000×1000
砂質土 1000×1000

30

粘性土 1540×650砂質土 1540×650

00日本建築学会：建築基礎のための地盤改良設計指針案(2006)㈱産業技術サービスセンター：実用軟弱地盤対策技術総覧

30P703～707
図 88606090120

荷重度(n＝3) (kN/m 2 )荷重度の比較

150