20215

日本建築学会大会学術講演梗概集（東北） 2009年 8 月

プレボーリング拡大根固め工法で施工された既製杭の引抜き抵抗（その１：押込み方向の周面摩擦力との比較）
正会員 〇 尾古健太郎 *同
真鍋雅夫 **
埋込み杭 引抜き抵抗 周面摩擦力
表-1
試験
場所
兵庫県加東市

愛知県
愛西市

埼玉県川越市

千葉県富里市試験
種類
押込み
引抜き押込み引抜き押込み引抜き
押込み
引抜き押込み引抜き押込み
引抜き
押込み
引抜き
押込み
引抜き

小椋仁志*

載荷試験の一覧表

ストレート杭の杭径(mm)
1200-1000−
1200-1000−
440-300(下2m） 300（上8ｍ）
440-300(下2m） 300（上9ｍ）
500-400−
500-400
−
−
500
−
500
440-300−
440-300
−
−
450−
450−
1200
−
1200−
1200−
1200
節杭の杭径(mm)

杭周充填液

拡大比 施工長（GL-ｍ）
ω標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
標準型
膨張型
膨張型
標準型
標準型
膨張型
膨張型

1.0
1.0
2.0
2.0
1.23
1.23
1.23
1.23
2.0
2.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0
1.0

101010101010441010（23）
107.5
7.5
7.5
7.5

３．試験結果図-２（a）,(b)は、同じ条件で行った押込み試験と引抜き試験によって得られた周面摩擦力Ｐf〜杭頭変位量Ｓoを比較したものの一例である。Ｐf は、杭頭荷重から杭先端抵抗（ストレート杭では杭先端に最も近いひずみゲージ位置の軸力、節杭の場合は最下端節部下面位置での軸力）を差し引いて求めている。両図から、引抜き時のＰf が押込み時よりも小さくなることが分かる。
250Pf (kN)

200100押込み
引抜き0010(a)愛西市

2030Ｓo (mm)405060φ500 (4m)

12001000800600
押込み

400

引抜き

2000

図-２

Pull-out Resistance of Precast Pile Installed by Root Enlarged and Solidified
Prebored Pilling Method （part1：Comparison to Push-in Skin Resistance）

―429―

15050

Pf (kN)

１. はじめに杭の設計では引抜き抵抗の重要性が大きくなっている。
そこで、算定方法が明確に示されていない国土交通大臣認定工法による杭の引抜き抵抗について検討するため、引抜き試験を多数行った。これらの試験では、同じ条件の地盤・杭を用いた押込み試験も合わせて行って、押込み方向と引抜き方向の周面摩擦力を比較した。本報は、その結果について述べたものである。
２．引抜き試験の概要
施工法 今回の試験に用いた杭は通常掘削部
図-1 のように拡大掘削径を通常（Ｄo＋50mm）
掘削径(下杭に用いる節杭の節部径 Do＋50mm)の１〜２倍の任意の値にできることを特徴とするプ
レボーリング拡大根固め工法で施拡大掘削部工されている。拡大掘削の範囲は、（Do+50mm）ω
最小で杭先端から２ｍまで、最大で杭先端から杭長の 1/2 までとなっている。杭周充填液は通常のセ根固め部メントミルクとする標準型のほか、周面摩擦力を大きくするため膨張
図-1 埋込み工法材を加えた膨張型がある。施工法や押込み方向の支持力については文献 1)で詳しく述べており、この工法による押込み方向の周面摩擦力については文献 2)で検討を加えているので参照されたい。
なお、杭先端から２ｍ部分の根固め部には、本来は杭周充填液よりも富配合の根固め液を注入するが、今回の試験は周面摩擦力だけを調べるものであることから、試験杭の根固め部にも杭周充填液を注入している。加えて、押込み試験杭には反力装置の容量を低減するために、先端抵抗が生じないようにした治具を取り付けたものもある。
試験種類 押込み試験と引抜き試験は、両者を比較するため地盤・杭・杭周充填液を同条件として行った。試験種類を表-１に示す。全国４ヶ所の地盤で２対ずつ、地盤工学会基準に準拠して実施している。また、ひずみ計を同じ位置に設置し、同じ区間の周面摩擦力を測定している。８件の引抜き試験に用いた杭の杭径はφ300〜φ1200(節杭はφ440-300〜φ1200-1000)、施工深さは GL-４〜10ｍ、拡大比ωは 1〜2、杭周充填材は標準型と膨張型である。引抜き試験に用いる杭は、ひび割れが生じないよう原則としてＳＣ杭(節杭はＳＣ杭に鋼製の節部を溶接)としている。
地盤定数 表-1 に示した試験場所の地盤のＮ値と一軸圧
縮強さは、それぞれ２〜40、19.5〜208kN/ｍ2 の範囲に分布している。

同010(b)

川越市

2030Ｓo (mm)4050φ440-300 (10m)

周面摩擦力 Pf〜杭頭変位量 So 関係の比較

OKO Kentaro, OGURA Hitoshi
and MANABE Masao

2

引抜き方向の周面摩擦応力度 fst (kN/m )節杭（標準）
ストレート(標準)ストレート(膨張)
1.8
1.6
1.4
1.2
10.8
0.6
0.4

600

400

200

200150節杭（標準）
ストレート(標準)ストレート(膨張)
1.4
1.2
10.8
0.6
0.4

100500050100

150

200
2

押込み方向の周面摩擦応力度 fcp （kN/m )図-４

ｆst とｆsp の相関図（粘性土）

５．おわりに
本報では、最近、設計で検討することが多くなった杭の引抜き抵抗について、押込み方向との比較載荷試験の結果から検討した。押込み方向の鉛直支持力に比べて、引抜き抵抗に関する研究は少なく、試験時に杭体にひび割れが入ることなどから引抜き試験データの蓄積も少ない。また、本報で述べた押込み方向の支持力との関係や地盤定数との関係については数例の報告が見られるものの、残留引抜き抵抗の評価方法、鉛直交番荷重や動的荷重が作用した時の挙動などは、ほとんど検討されていない。今後、杭の引抜き抵抗に関しても多く研究されることを期待したい。
【参考文献】
1)小椋仁志・小松吾郎・真鍋雅夫・大島章・千種信之・細田豊・

須見光二・三村哲弘：既製杭のプレボーリング拡大根固め工法の拡大掘削径と鉛直支持力、ＧＢＲＣ、 Vol.32、No.1、pp.10-21、(財)日本建築総合試験所、2007.1

002004006002

押込み方向の周面摩擦応力度 fsp （kN/m )

図-３

*
**

粘性土 周辺地盤が粘性土の 14 組の fi について比較する。
図-４は、ｆct (粘性土の引抜き方向のｆi)と押込み方向のｆcp の相関図である。両者の比ηは 0.537〜1.342 の範囲（平均 0.947）となる。また、参考として、各区間の周面摩擦応力度の最大値で検討すると、ηは 0.680〜1.343の範囲（平均 0.953）となっている。このように、ηの値は砂質土よりも大きくなる。これにより、周面摩擦力の多くを粘着力に依存する粘土の場合は、砂質土よりも載荷方向による違いによる影響が小さいことが確認される。
基礎構造設計指針(2001)では、粘性土の場合は引抜き抵抗を押込み方向の周面摩擦力と同等としており、告示第1113 号第五では 0.8 倍としている。今回の比較試験では、ηは両者の間の値という結果になった。
引抜き方向の周面摩擦応力度fct (kN/m2)

４．両方向の区間周面摩擦応力度ｆi の比較
ｆi の算定 試験杭に取り付けたひずみ計の値から各断面の軸方向力を求め、各区間の軸力差をその区間の杭周面積Ａi で除して、区間周面摩擦応力度ｆi を算定する。Ａiの計算時の杭径には、節杭の場合は節部径Ｄo、ストレート杭では杭径Ｄを用いた。なお、区間内に通常掘削部から拡大掘削部に変わる部分を含む場合は、その部分の引抜き抵抗には支圧抵抗も作用しているものと考えられる。しかし、試験データには他区間と顕著な差は見られなかった。
これは、杭周充填液の強度が低いことから、支圧抵抗は小さいためであろう。このため、拡大掘削部に変わる部分を含む区間も他区間と同様に扱っている。
得られた引抜き方向のｆi の値から、押込み方向のｆi に対する比を検討する。用いるｆi には、図−２に示したＰfが、先端変位量が杭径の 1/10 までの範囲で最大になった時点での値(第２限界抵抗力に相当)を採用している。各区間のｆi の最大値を用いるという考え方もあるが、その場合はｆi×Ai の合計が杭全体のＰf を上回ることもあることから、ここでは参考値にとどめることとした。
砂質土 周辺地盤が砂質土の 32 組のｆi について、押込み方向と引抜き方向の値を比較する。図-３は、ｆst（砂質土の引抜き方向のｆi）と押込み方向の値ｆsp の相関図である。両者の比η(引抜き／押込み)は 0.342〜2.464 の範囲（平均 0.859）となっている。また、参考として、各区間のｆi の最大値で検討すると、ηは 0.469〜1.496 の範囲（平均 0.819）となる。したがって、平均するとｆstは押込み方向の 0.8 倍程度は期待できそうである。
基礎構造設計指針(2001)の設計式では、載荷試験のデータをもとに砂質土の引抜き抵抗を押込み方向の周面摩擦力の 2/3 倍としている。また、告示第 1113 号第五に定められた許容引抜き抵抗の算定式の場合は、引抜き抵抗を砂質土、粘性土ともに押込み方向の周面摩擦力の 0.8 倍としている。今回の比較試験では、告示式がほぼ妥当という結果になった。

ｆst とｆsp の相関図（砂質土）

ジャパンパイル㈱日本コンクリート工業㈱2)小椋仁志・小松五郎・千種信之：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、第 43 回
地盤工学研究発表会、pp.1235-1236、2008.7* JAPAN PILE Corporation** Nippon Concrete Industories Co.,Ltd―430―