第 43 回地盤工学研究発表会
2008 年７月

618

E - 04 （広島）

第 43 回地盤工学研究発表会（広島）2008.7

プレボーリング拡大根固め工法で施工されたストレート杭と節杭の周面抵抗に関する検討
ジャパンパイル㈱杭 周面摩擦 載荷試験

同○国際会員 小椋仁志

上正 会 員 小松吾郎

日本ｺﾝｸﾘｰﾄ工業㈱１．はじめに千種信之

埋込み杭の周面抵抗に関しては桑原 1)など多くの研究成果が発表されている。

これらはストレート杭（以下、直杭と呼ぶ）を対象にしている。節杭については、打込み工法
通常掘削部等による杭周に砂利や砂などの地盤材料が存在する場合は多く研究されているが、埋込み工法（Ｄo＋50mm）

によって杭周がセメントミルクなどの固結体の場合は、載荷試験報告はあるものの周面抵抗について多くのデ−タによって検討したものは少ない。今回、図-１のように節杭の上方に直杭を継いだケースを含めて載荷試験データがある程度蓄積されたので、埋込み杭の周面抵抗を直杭と節杭を比較する形で検討した。本報では、その検討結果の一部を報告する。
２．データの概要

プレボーリング根固め工法は、アースオーガー等によって地盤を掘削し、拡大掘削部

先端部分に根固め液、杭周部分に杭周固定液等と呼ぶセメントミルク（またはセメントミルク（Do+50mm）ωと掘削土砂を混合撹拌したソイルセメント）を充填したあと、杭を建て込む工法である。プレボーリング拡大根固め工法は、一般には根固め部のみを拡大掘削したものであるが、本報で対根固め部象とした工法は、杭先端から杭長の 1/2 までを上限に拡大掘削している。拡大掘削径は、通常掘削径(下杭に用いる節杭の節部径＋50mm)のω（拡大比、ω＝１〜２）倍となっている。拡大

図-1 節杭の埋込み工法

しない場合(ω＝１)は、主に摩擦杭として用いられる。下杭には必ず節杭（PHC、PRC）を用いるが、上方に直杭を継ぐこともある（杭径は節杭の軸部径〜節部径）。写真-1は、施工後の節杭を掘り出したものである。杭周固定液が固結することによって、表面は直杭部分とあまり変わらない状態になっている。根固め部は、杭先端から２ｍの部分をいい、ここには節杭が入っている。本検討で用いたデータの杭径（節杭は節部径）などの平均値を表-1、２に示す。また、図-2に杭径と掘削径、図-3 に杭径と深さ、図-４に N 値と深さ、表-５に一軸圧縮強さｑu と深さの関係を示す。これらの図から、各諸元の分布が分かる。
載荷試験で得られた各区間の周面抵抗Ｆから、単位面積あたりの周面応力度ｆを求める。一般にはＦを杭周表面積 DπLi (D：杭径(節杭は節部径)、写真-1 掘り出した杭Li：区間長)で除した値（以下ｆo）とすることが多い。しかし、杭周充固定液の固結体（以下、杭周固定部)は、地盤よりも強度・剛性とも大きい値に設定されていることから、杭体の一部と考えても差し支えないと思われる。そこで本報では、F を掘削表面積 DeπLi(De：掘削径）で除した値ｆe を中心に検討する。また、杭の先端沈下量 Sp が 0〜0.1Do の範囲でのｆo、fe の最大値（ピークが生じているものはその値）を最大周面応力度 fop、fep とし、Sp＝0.1Do の時の値(最表-１ ﾃﾞｰﾀ数と各諸元の平均値(砂質土)表-２ ﾃﾞｰﾀ数と各諸元の平均値(粘性土)
ﾃﾞｰﾀ数
直杭部分 36
節杭部分 83
根固め部 40Ｎ値
22.8
11.121.3

直杭部分
節杭部分
根固め部

2.0N値

杭径(m)

0.8
400.6

ω=1.25
1.0

直杭部分
節杭部分
根固め部

0.4

ω=10.2

0.5
0.2

0.4

0.6 0.8
杭径 (m)

1.0

1.2

直杭部分
節杭部分
根固め部

60

ω=2
ω=1.5500

400

1.01.5ｑu
杭径 掘削径 区間長 深さ
Ｎ値2(m)(m) さ(m) (GL-m)(kN/m )
0.61 0.81 3.31 15.1
5.6 107.3
0.57 0.68 2.92 17.6
4.7
71.6
0.64
0.9
0.89 25.7
8.4
113

80

1.22.5掘削径 (m)

杭径 掘削径 区間長 深さ(m)(m)
さ(m) (GL-m)
0.65
0.9
2.97
19.8
0.61 0.66
2.34
12.4
0.59 0.72
0.79
15.3

qu (kN/m2 )ﾃﾞｰﾀ
数
直杭部分 39
節杭部分 107
根固め部 76204060
深さZ (GL-m)

図-２ 杭径と掘削径
図-３ 深さと杭径
ω=1Studies on Shaft Resistance of Straight Pile and Nodular Pileby Root Enlarged and Solidified Prebored Pilling Method

80200

直杭部分

20

節杭部分

100

根固め部

0003000204060
深さZ（GL-m)

図-４ 深さとN値(砂質土)

80

02040
深さZ(GL-m)60

図-５ 深さとｑu (粘性土)H.Ogura, G.Komatsu(JAPAN PILE Corp.)
N.Chikusa(Nippon Concrete Industories Co.,Ltd)

1235

800

終 Sp が 0.1Do 未満の場合は最終値）を残留周面応力度 for、fer とする。
３．周面応力度と深さとの関係

数ｒ＝0.57〜0.77 となり、深くなるほどｆep が大きくなる傾向が見られるが、粘250
ｆep (kN/m 2 )深さ Z の関係である。砂質土では相関係

400200150
10020050性土では直杭部分ではｒ＝0.58 となり相関性が見られるものの、節杭部分や根固00ない。これは、N 値〜Z 関係(図-４)では図-６ fep〜Ｚ関係(砂質土)ｒ＝0.65 とある程度の相関性が見られる

直杭部分
節杭部分

300

根固め部

250
ｆep (kN/m2)

ｆep (kN/m2 )４．周面応力度と地盤定数との関係

60040015010050座標)、①最小自乗法Σ(x･y)／Σx2、②y/x00の相加平均、③y/x の相乗平均、④(y の直杭部分
節杭部分
根固め部

200200回帰直線の勾配ａを求める方法には(x-y020平均)／(x の平均)などがあり、いずれも

4060

080

100Ｎ値

図-８ fep〜Ｎ値関係(砂質土)一長一短がある 2)。このうち視覚的に最も妥当な回帰直線を与える④でａを求めると、砂質土では直杭部 6.9、節杭部 9.6、60350

800

0.43 と相関性が弱いことも一因であろう。と強い相関性を示している。原点を通る

2040
深さZ （GL-m）

図-７ fep〜Ｚ関係(粘性土)1000のに対して、ｑu〜Z 関係(図-５)ではｒ＝〜ｑu 関係である。いずれもｒ＝0.7〜0.90020406080
図-６fep〜Ｚ関係(砂質土)
深さZ（GL-m)

め部ではｒ＜0.35 であり相関性は見られ

図-８はｆep〜N 値関係、図-９はｆep

直杭部分
節杭部分
根固め部

300

600
ｆep (kN/m2)

図-６、７は、砂質土と粘性土の fep と350

直杭部分
節杭部分
根固め部

200 300
ｑ u (kN/m2 ）400500

図-９ fep〜ｑu関係(粘性土)

1.2

1.2

1.0

1.0

0.8

0.8

それぞれ 9.2(0.71)、11.0(0.23)、10.1(0.59)となる(括弧内は変動係数)。ａは、いずれも節杭が直杭よりも大きい値となってfer/fep

作成時に多く用いられる②の方法では、fer/fep根固め部 8.8 となる。また、支持力式の0.6
直杭部分
節杭部分
根固め部

0.4いる。これに対して粘性土の方は、④の方法では 0.99、0.90、0.95、②の方法では1.11(0.48)、1.09(0.38)、1.16(0.58)と、節杭と直杭では大差がない。この理由は現

0.20.6
直杭部分
根固め部

0.2
0204060
深さZ（GL-ｍ）

図-10fer/fep〜Ｚ関係(粘性土)020
406080

深さZ （GL-m)

図-10 fer/fep〜Ｚ関係(砂質土)図-11 fer/fep〜Ｚ関係(粘性土)500

時点ではよく分からず、今後の課題とせざるを得ない。なお、根固め部は杭先端慣用式に近いためｆep も大きくなると思われたが、本データでは差は見られていない。

では少ない。せん断力がﾋﾟｰｸ後に減少する原因はよく分かっていないが、直杭のq u (kN/m )図-10 と 11 は、ｆの残留値 fer を最大値 fep で除した値と深さ Z の関係である。直杭はｆにﾋﾟｰｸが生じた後減少するものが目立つが、節杭4002５．残留周面応力度

節杭部分

0.4300200

載荷試験時に時々見られる杭体と杭周固定部との間の付着が切れて滑りが生じる現象も一因かも分からない。設計の際に重要なのは残留値であることを考えると、周面支持力の算定では、杭体と杭周固定部との間で滑ることがないと考えられる
節杭では掘削径に比例するとして算定して差し支えないだろうが、直杭の場合は100001020
N値

3040

杭径に比例するとして計算する算定式（通常の式）を用いるのが妥当であろう。
６．ｑu とＮ値の関係

図-12 qu 〜Ｎ値関係
図-12 はｑu とＮ値の関係である。一軸圧縮試験が行われていない場合、Ｎ値からｑu を求めることが多い。その際は大崎 3)が示したｑu＝Ｎ/８(kgf/cm2)＝12.5(ｋN/m2)が慣用的に用いられている。図-12 をみると、ばらつきは大きいもののこの慣用式は安全側のｑu を与える結果になっており、採用するのは妥当であると判断される。
７．おわりに本報ではプレボーリング拡大根固め工法による直杭と節杭の載荷試験結果から、周面抵抗について検討した。今後も引き続き本データ等を検討して、４.で述べた課題やｆo、逆算Ｋ値などについても考えていきたい。
参考文献 1)桑原文夫･田中実･内田範浩･三谷高豊：鉛直荷重を受ける埋込み杭の周面摩擦に関する統計研究、第 28 回土質工学研究発表会(神戸)、pp.1719〜1722、平成 5 年 6 月
2)小椋仁志･日野真紀子･ｶﾙｷｰﾏﾀﾞﾝ：信頼性理論を考慮した杭の支持力算定式の作成
例、第 44 回地盤工学ｼﾝﾎﾟｼﾞｳﾑ発表論文集、pp.121〜126、平成 11 年 11 月 3)大崎順彦:基礎構造、pp.378、コロナ社、昭和 36 年６月

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