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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

節杭を用いたプレボーリング拡大根固め工法の根固め部に関する模型実験（その１：実験の概要）
埋込み杭
根固め部

節杭
加圧土層

正会員
同
同

模型実験

○永井小椋中野

雅 *1
仁志*3
恵太*4

同 伊藤 淳志*2
同 石川 一真*4
同 山崎 雅弘*5

モーター

１．はじめに近年の建物の高層化に伴って高性能の基礎杭が要求さダイヤルゲージれるようになり、プレボーリングの埋込み節杭に関しても、大径化した高支持力のものが開発されている。しかスクリ ュージ ャッキ

し、既製杭を用いる埋込み工法の場合は杭本体の寸法にロードセルは制限があり、高支持力を得るために杭先端根固め部を振れ止めガイド拡大する方法が採用されている。これは、根固め部のセメントミルクや掘削土と混合撹拌されたソイルセメント
長さに応じて先端支持力が増大することが確認されてい反力梁2500の強度特性が不明確ながらも、現実には根固め部の径やロードセル（2個）ダイヤルゲージ(2個)ることによっている。しかし、杭本体と根固め部との直油圧ジャッキ径の比率、杭本体底面位置と根固め部の底面および上面加圧板
杭ついては、木谷ら

１）700との距離、さらにはセメントミルクの強度の影響などにの実験の報告などがあるが、未解明

砂土槽
土圧計

584な部分も多い。筆者らの一部は、FEM 解析による底面位置の検討について報告 ２） したが、その検証も含め、今回いくつかの形状の根固め部を有する模型節杭について、200 200
1600

地盤内応力を再現できる加圧土槽を用いて載荷実験を行い、荷重－沈下性状や根固め部の破壊形状などについて調査検討を行った。本報は、（その１）として実験の概要

図-１

実験装置（単位：mm）について述べたものである。
表-１

２．実験概要本実験に用いた実験装置を図-１に示す。実験土槽は、

3

ロンシート(間にシリコングリス塗布)を貼付け、壁面と地盤との摩擦軽減を行っている。また、土槽底面には図１に示すごとく、中心軸線上に３個の土圧計を設置して表-２ある。地盤は、表-１に示す粒径 75µm～1.2mm の気乾状
よって、相対密度を 90%に調整して作製した。地盤への加圧は、中央に杭を通す孔を開けた厚さ 30mm の鋼板によって４台の油圧ジャッキで行う。加圧板による上載圧は 、 深 さ 35m 程 度 の 杭 先 端 支 持 地 盤 を 想 定 し て 、600kN/m2 を基本とした。
模型杭には、原型としてφ800(節部径)-600mm(軸部径)の節杭を想定し、縮尺を 1/20 としたφ40-30mm の鋼製節杭および直径φ30mm の鋼製ストレート杭を用い、根固め部は、内径がφ42.5～φ85mm の紙管を型枠としてモ2.630.542.080.6410.957

土粒子の密度 ρs (g/cm )平均粒度 D50 (㎜)均等係数 Uc
最小間隙比 emin
最大間隙比 emax

内径 584mm、高さ 700mm であり、内壁面には二重にテフ態の淀川砂を使用し、三重ふるい付きサンドレイナーに使用砂の諸元

№

杭本体

A-１
ストレート杭
A-2
ストレート杭
A-3-1
節杭
A-4
節杭
A-5
節杭
B-3-2
節杭
B-3-3
節杭
B-6
節杭
B-7
節杭
B-8
節杭
B-9
節杭
B-10
節杭
B-11
節杭

ルタルを充填して作製した。モルタルには、普通ポルト

実験種類

PL(kN/m2) De(mm)
600
―600
64600
64600
85
600
64600
64600
64600
53600
42.5600
64600
64600
6440064

根固め部
下方
圧縮上方
長さ＊ 強度＊＊
長さ＊LL(mm) LU(mm) (N/mm2)―――0021.5100021.5
100021.5
100012.3
100022.8
100025.5100017.1
100015.71002518.6
150018.3
10004.8
100019.8* 杭先端からの長さ** 養生期間 21～28 日

上載圧

径Model Tests on Enlarged Base of Pre-boring and Grouting Method with Nodular Pile (Part1:Outline of the Tests)
NAGAI Masaru，ITO Atsushi，OGURA Hitoshi，ISHIKAWA Kazuma，NAKANO Keita and YAMAZAKI Masahiro―591―

ランドセメントおよび地盤と同じ淀川砂を用い、圧縮強30

度 20N/mm2 を基本に想定して調合した。実験の種類は、

30

根固め部の直径、杭本体先端の上方および下方長さをパラメータとした、表-２に示す計 13 種類である(図-２参100LUくなったと考えられたものである。これを解消するため

40LL

装置の制約から、杭先端面直下の地盤の密度が極端に緩100150照)。ここで、実験 No に A の記号が付いたものは、実験

646464（基本形）(№A-2)（№B-9）

装置を改良して行ったものが、表-２で B が付いた実験である。本実験での基本形は図-２に示すごとく、根固め部の直径をφ64mm(模型掘削径(原型の掘削径 850mm のDe1/20)の 1.5 倍)とした A-3-1、B-3-2、B-3-3 の３つである。
A-1 は、根固め部のない鋼棒のみのもの、B-7、B-6、A-4

図-２は直径をそれぞれ 42.5mm(模型掘削径)、53mm(模型掘削

杭姿図（単位：mm）800

径の 1.25 倍)、85mm(同２倍)としたものである。A-5 お
よび B-10 は、モルタルの圧縮強度の影響を調査するため、土槽底面圧 p b（ kN/m 2）

それぞれ 10 および 5N/mm2 に想定して調合したもの、B11 は杭先端支持地盤の強度が低い場合を比較するため、上載圧を 400kN/m2 としたものである。また、表-２には載荷実験日のモルタル供試体の圧縮強度を示してある。
杭への載荷は、上載圧を作用させて 20 分程度経過した後、スクリュージャッキを用いて毎分 0.5mm の沈下速度で行

600

400200右側中心左側った。
３．上載圧作用時の土槽底面土圧および加圧板沈下量
上載圧加圧時の上載圧 pL と土圧計による土槽底面圧 pbとの関係の一例を図-３に示す。３個の土圧計の値にばらつきがあるが、平面位置による明確な傾向は見られない。
しかし、いずれも上載圧より大きな値となっている。土槽壁面の摩擦は十分に切れて、上載圧は土槽底面まで完全に伝わっているものと判断される。
上載圧作用時の杭沈下量 S および加圧板沈下量 SL と pLとの関係を図-４に示した。pL を増加させると SL は増加す
るが、同時に杭も沈下しており、杭が地盤に引き込まれていることがわかる。同図の例では、加圧後の地盤の相対密度は、135%であり、かなり密な地盤となっている。
謝辞 本実験を行うに当たり多大な協力をいただいた関西大学大学院修了生の山本敦氏、学部卒業生の黒川公嗣氏に謝意を表する。また、実験の一部に(社)日本鉄鋼連盟の平成 19 年度鋼構造研究助成を受けたことを感謝する。
参考文献
１)木谷好伸，加藤洋一，桑原文夫：埋め込み杭の拡大根固
め球根の鉛直支持性能に関する模型実験(その２ 節部を有する杭体の場合)，日本建築学会構造系論文集，Vol.73，No.624，pp.267-273，2008.2*1 関西大学大学院*2 関西大学 准教授・工博*3 ジャパンパイル(株)・工博*4 ジャパンパイル(株)*5 岡山理科大学 准教授・工博00200400

600

800

2

上載圧pL（kN/m )

図-３

上載圧 pL－土槽底面圧 pb 関係（№B-7）65

沈下量( mm)

432
1

杭沈下量S
加圧板沈下量SL00200

図-４400上載圧pL（kN/m2)

600

800

沈下量－上載圧 pL 関係（№B-7）２)小椋仁志，山崎雅弘：節杭を用いたプレボーリング拡大
根固め工法での杭先端の設置位置（根固め部破壊を考慮した FEM による検討），日本建築学会大会講演梗概集，pp.509～510，2006.9

Graduate School, Kansai Univ.
Assoc. Prof., Kansai Univ., Dr. Eng.
JAPAN PILE CORPORATION, Dr. Eng.
JAPAN PILE CORPORATION
Assoc. Prof., Okayama Univ. of Science, Dr. Eng.

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