第 45 回地盤工学研究発表会
2010 年 8 月

583

E - 04 （松山）杭の静的載荷試験法における剛性のばらつきを評価する提案
杭，載荷試験，ばらつき

1.

ジャパンパイル(株) 正○小嶋
寒地土木研究所
国際冨澤
ジャパンパイル(株)
齊藤英治
幸一
彰

遠藤勝美

は未知である。そこで，作用反作用の法則から，反力目的
杭の載荷試験は，鉛直試験 1) と水平試験 2) に分類

杭全体の載荷荷重を試験杭と等価と評価し，反力杭のされ，そのおのおのに静的試験と動的試験がある。

平均載荷荷重を求める。それに対応する反力杭の平均静的試験は反力装置を用いて試験杭を載荷する試験

変位は計測値から求め，これ等を用いて，反力杭の平法で，反力装置の組立が必要で，動的試験に比べ試均の荷重−変位量曲線を求めようという提案である。

験費および工期が掛かる。それに対して，動的試験試験杭と反力杭との荷重−変位量曲線を比較するこは反力装置が不要で試験費が低価格であり，一日にとで，試験杭の妥当性の確認ができる。
本方法の最大の特徴は，試験杭と反力杭が同じ杭と何本かの試験が可能である。鉛直方向の動的試験で1),3)1)と急速載荷試験 が基準化されの条件はあるが，既に行った従来の試験から，杭の剛ている。一方水平方向では，実現場で動的載荷試験性のばらつきが把握でき，試験杭の妥当性の確認がでは，衝撃載荷試験
4)が試みられ ，データの蓄積が行われている。

きるという点にある。当然のことながら，反力杭に生本ペーパーは杭の静的載荷試験に関する提案であじる荷重範囲は試験杭に比べて反力杭の本数だけ狭る。設計時に設定された水平地盤反力係数などの妥くなるが，双方の杭を比較することで，杭の剛性のば当性確認のために、実現場で杭の静的試験を用いたらつきが把握でき，試験杭の妥当性が判断できる。ま確認試験を行う場合がある。確認試験は一現場で複た，最小二乗法などの解析を駆使し，試験杭と対比す数の杭で試験を行うことが好ましいが，経費およびることで，試験杭と同じ範囲の反力杭の荷重−変位量工期の関係で一現場一試験杭でしか行われていない曲線を推定することは可能であると考える。のが実状である。この場合に，選定した試験杭がそ試験例の現場の代表の杭と評価して妥当なのか（以下，試3.

験杭の妥当性と称す）が問題となる。
橋梁の橋台および橋脚の杭基礎では，一般に同種で紹介する。ここで紹介する試験は，試験杭と反力杭同径の杭が採用されており，実現場で行われる確認が 1 列に並ぶ直列配置で行った。なお，紙面の関係で，試験では，試験杭および反力杭は同じ杭となる。筆土質柱状図の記載は割愛した。

者らはここに注目した。すなわち，実現場で行われる載荷試験では，従来の一現場一試験杭の載荷試験提案した試験法を杭の水平載荷試験に適用したの場所打ち杭に適用した事例を図 1〜3 に，鋼管杭に適用した例を図 4 に示す。

であっても，反力杭全体に生じる載荷荷重を試験杭

図 1 は事例 1 の場所打ち杭（コンクリート杭：杭径と等価と仮定すれば，反力杭の平均の，荷重−変位1,500mm，杭長 16.0m）の荷重−変位量曲線である。

量曲線を求めることができる。これを利用して，筆者らは，従来の一現場一試験杭で行われる杭の静的載荷試験で，杭体および地盤の剛性（以下，杭の剛性と称す）のばらつきを評価し，試験杭の妥当性を確認する試験法を試みた。
2.

杭の載荷試験法の提案
静的試験は，反力杭を用いて試験杭を載荷する試験法で，従来の試験法では試験杭のみが試験対象であった。すなわち，試験対象は試験杭で，試験杭の載荷荷重および杭頭の変位を計測する。試験の安全性確認として，試験杭では杭の曲げひずみを計測し，反力杭では杭頭の変位を計測する。そこで，発想を転換し，計測法も含む試験法は従来と同じであるが，反力杭も試験対象と位置づける試験法を提案する。
試験法が従来と同じであるから，反力杭の載荷荷重また，試験杭一本，反力杭一本の，一方向載荷試験である。試験杭と反力杭の載荷方向は逆方向であるが，双方を対比させるために，図では同じ方向で表現した。
試験杭と反力杭の荷重−変位量曲線は若干のばらつきはあるものの良い対応を示している。
図 2 は事例 2 の場所打ち杭（コンクリート杭：杭径1,200mm，杭長 48.56.0m）の荷重−変位量曲線である。
本試験は，試験杭一本，反力杭二本の水平交番載荷試験である。試験杭と反力杭の載荷方向は逆方向であるが，図 1 に倣い同じ表記法を用いた。本例は交番載荷試験であるが，試験杭の荷重−変位量曲線が原点に点対称でなく，杭の剛性にばらつきが見られる。また反力杭と試験杭も重ならず，若干のばらつきが見られる。
図 3 は事例 3 の場所打ち杭（コンクリート杭：杭径1,200mm，杭長 46.0m）の荷重−変位量曲線である。
載荷型式は，試験杭一本，反力杭二本の一方向試験で，反力杭の載荷荷重は試験杭の 1/2 の範囲であるが試験

A Method for Evaluation of Pile and Soil Stiffness in Static Load Test
E.Kojima ( Japan Pile Corp. ), K .Tomisawa ( Civil Engineering Research Institute for Cold Region ) ,S.Saitoh ( Japan Pile Corp. ), K.Endoh ( Japan Pile Corp. )1165

杭と反力杭の非線形性まで良く一致していることが杭の荷重−変位量曲線の解析例を示した。場所打ち確認できる。

杭の方が鋼管杭より杭の剛性にばらつきが見られたが，これらのばらつきは許容範囲で、選定した試験

図 4 は，事例 4 の鋼管杭（杭径 800mm，杭長 44.0m，杭を現場の代表的な杭であったと判断する。

油圧ハンマー打撃工法）の荷重−変位量曲線である。
既製杭であるため，杭体の剛性が安定していることか

反力杭の荷重範囲は試験杭に比べ，反力杭の本数ら，地盤の剛性のばらつきが小さかったと推定される。

分，荷重範囲が狭くなるが，最小二乗法などの解析

図 4 の荷重−変位量曲線は，試験杭一本，反力杭二本を駆使すれば，試験杭と同等範囲の荷重−変位量曲の交番載荷試験であるが，試験杭と反力杭の非線形性線などが得られると考える。

まで完全に一致している。鋼管杭の試験では，曲げひ1500ずみを計測するため，本杭のみにひずみゲージの保護材に溝形鋼を用いている。この試験結果から，杭の剛この溝形鋼の剛性の影響が大きい場合は，試験杭と反荷重(kN)性に対する溝形鋼の影響が小さかったと推定できる。

1000

500

この場合は，載荷試験のデータから，溝形鋼の剛性をの剛性の影響を取り除くことができる。

図1

場所打ち杭であるコンクリート杭と既製杭である

123変位(mm)4荷重(kN)性のばらつきの小さいことが確認できた。以上の結果
から，従来の一現場一試験杭の載荷試験法であっても，0-3-2-1

図20123荷重(kN)

橋脚で行われる確認試験では，杭間隔が充分とれない

杭長(m)1,20048.5

11,310190.6

D32×24本

場所打ち杭の荷重−変位曲線の 事例 2
杭種本数

杭径(mm)

杭長(m)

試験杭
反力杭

12

1,20046.0

断面積
設計強度
鉄筋仕様
(N/mm²) Ac(cm²) As(cm²)

200
試験杭
反力杭（平均値）

場合がある。この場合は，杭基礎の一番外側の杭を試24.0

11,310166.9

D29×26本(かぶり＝160mm)験杭とし，今回提案した試験杭と反力杭を比較するこ00とで，杭間隔の影響を確認すべきと考える。

2

図34変位(mm)68

場所打ち杭の荷重−変位曲線の 事例 3300

今後の展望同種同径での提案で，反力杭全体の荷重を試験杭と同100荷重(kN)

今回提案した試験法は，試験杭と反力杭が工学的に200じと仮定している。この方法の長所は，既に終了した試験から試験杭の妥当性の確認ができることにある。

試験杭
反力杭（平均値）

杭種

本数

杭径(mm)

杭長(m)

試験杭
反力杭

12800

44.0

板厚(mm)
t12(5.5m)
t9(38.5m)

0-100

断面2次モーメント(cm4)
t12：2.31×105
t9：1.75×105

断面積2(cm )
t12：297.1
t9：223.6-200-300-40-30-20-100

10203040

変位(mm)

杭と異なる杭が混在する場合にも適用できる。

本ペーパーでは，場所打ち杭と既製杭である鋼管

杭径(mm)

124400を充分に確保できるので問題はないが，実際の橋台やの記録はないが，充分な成果が得られたと考える。

本数

変位(mm)

的とする捨て杭を用いる試験特性調査試験では，杭間であることは，図面上だけの確認で，試験時の施工杭種(CD345，かぶり＝160mm)-4響があるとされている。杭の水平抵抗特性の把握を目データで検証したもので，反力杭と試験杭が同じ杭325.24 D35×34本

試験杭
反力杭24.0杭径），後方 3D 間に構造物などがあると，試験杭に影法の検証を行った。本ペーパーは過去に行った試験

17,670

断面積
設計強度
鉄筋仕様
(N/mm²) Ac(cm²) As(cm²)

杭の水平載荷試験では，杭を押す側の前方 5D（D：て，試験杭の妥当性を評価する試験法を提案し，同19.0-400の妥当性の確認ができると考える。

従来の一現場一試験杭の静的水平載荷試験を用い

1,500

場所打ち杭の荷重−変位曲線の事例 1-200

本試験法を適用すれば杭の剛性のばらつきと試験杭まとめ115

試験杭
反力杭（平均値）

200曲線を示した。提案した試験法を用いた結果，杭の剛5.

試験杭
反力杭

24.0

400

鋼管杭の，試験杭と反力杭（平均値）の荷重−変位量

力杭の荷重−変位量曲線が求まり，かつ反力杭に試験

杭長(m)

00

ただし，個々の反力杭の荷重を計測すれば，個々の反杭径(mm)(かぶり＝160mm)

考慮した地盤の逆算 k 値を求めることにより，溝形鋼

4.

本数

断面積
設計強度
鉄筋仕様
(N/mm²) Ac(cm²) As(cm²)

試験杭
反力杭（1本）力杭の比較では，杭の剛性のばらつきが把握できない。

杭種

図4

鋼管杭の荷重−変位曲線の 事例 4

参考文献
1)地盤工学会：杭の鉛直載荷試験方法・同解説，第 1 回改訂版，2002.
2)地盤工学会：杭の水平載荷試験方法・同解説（改訂中），
2010.
3)小嶋英治, 桑山晋一：杭の鉛直載荷試験の開発と実験による検証, 第 48 回地盤工学シンポジウム，pp.99-106,
2003.
4)冨澤幸一, 三浦清一, 松本樹典, Kitiyodom P. ，小嶋英治，熊谷裕道：動的水平載荷試験システムによる鋼管杭の地盤反力評価，応用力学論文集 Vol.10，
pp.1055-1062, 2007.

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