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E - 04
大口径埋込み杭の先端抵抗試験と周面抵抗試験(株)ジオトップ○国際会員 小椋仁志

同上

正 会 員 桑山晋一

同上鈴木良和(有)山森製作所

山森貞樹

杭 載荷試験 支持力

１．はじめに
先端載荷試験は、2002 年の地盤工学会基準「杭の鉛直載荷試験の方法」の中で、JGS1812-2002 として基準化された 1)。筆者らは、これまで主に場所打ち杭に適用してきたが、今回、大口径の既製コンクリート杭に対して、先端載荷試験を応用した先端抵抗試験と周面抵抗試験を行った。本報では、これらの試験の概要と結果を紹介する。
２．先端抵抗試験、周面抵抗試験
先端抵抗試験と周面抵抗試験は、先端載荷試験の問題点の一つである周面抵抗の向きが本杭とは逆になる点を解決するために開発された。先端ジャッキの他に杭頭にもジャッキ(以下、杭頭ジャッキ)を設置して、図-１(c)のように先端と杭頭のジャッキにほぼ同じ荷重を与えて杭が動かない状態で先端地盤に載荷するのが先端抵抗試験であり、同図(d)のように先端ジャッキの油圧を解放した状態で杭頭ジャッキに載荷するのが周面抵抗試験である。節部径 500mm−軸部径 400mm の節杭に適用して、得られた先端抵抗(a) 押込み(b)先端載−ジャッキ下面変位量曲線や周面抵抗−杭頭変位量曲線が、押込試験

荷試験

み試験による両曲線とはほぼ一致することが確かめられている 2)。

(c)先端抵 （d）周面抵抗試験

抗試験

図−1．先端抵抗試験と周面抵抗試験

３．試験概要3.1 試験地盤

試験場所は愛知県海部郡で、図―２のように軟弱層のあと、GL-48.5ｍ以深が砂礫層となっている。

3.2 試験杭3.5 で述べる試験を行うため、下記に示す２本の試験杭を用いた。図-２中に杭とひずみ計の位置を示す。

試験杭 A（全長 47.5ｍ）：φ1000 のストレート杭 42ｍ＋先端ジャッキ 0.5ｍ＋φ1000-800 の節杭５ｍ
試験杭 B（全長 49.5ｍ）：φ800 のストレート杭 44ｍ＋先端ジャッキ 0.5ｍ＋φ1000-800 の節杭５ｍ
3.3 施工法

試験杭の施工は、プレボーリング拡大根固め工法である。掘削径は、上半分はφ1050mm、下半分はφ1290mmである。杭先端から２ｍの間には水セメント比 w/c＝65％の、その上方にはw/c＝100％のセメントミルクを送って、掘削土砂と混合攪拌している。
3.4 先端ジャッキ

先端ジャッキは、外径 250mm、公称ストローク 300mm、0Ｎ 値
0 20 40 60 Ａ

Ｂ

公称容量 2500kN の単動ジャッキを円周上に８台並べたものである。一連のジャッキの上下は、厚さが 50mm と 100mm で外径 1000mm、内径 500mm のドーナツ型の鋼製フランジに取り付けている。フランジも含めた先端ジャッキ全体10の高さは 500mm である。図-２中に先端ジャッキの取付け位置を示す。
3.5 試験の種類

この試験で必要なデータは、①先端が砂地盤に位置する杭20の先端支持力、②先端が砂礫地盤に位置する杭の先端支持力、③押込み試験と同じ向きの周面抵抗力の３種類であった。そこで、3.2 で述べた２本の試験杭に対して、以下の３種類の試験を行うこととした。

30−

試験１：試験杭Ａの先端抵抗試験（根入れ長さ 47ｍ（先端：砂、N＝24））
試験２：試験杭Ａの周面抵抗試験−

試験３：試験杭Ｂの先端抵抗試験（根入れ長さ 49ｍ（先端：砂礫、N＝59））40

ただし、先端抵抗試験は２で述べたものとは少し異なり、押上げ抵抗を反力先端ジャッキの一部として活用するため、杭頭ジャッキの荷重を先端ジャッキより小さくして、杭体の上方への移動をある程度許した。これは、予想される先端・周面支50持力や反力装置の制約による。このため、先端抵抗試験時にジャッキ荷重 Pj−
ジャッキ上面変位量 Sju 曲線が得られるが、これには物理的な意味はない。

図−２．地盤概要、試験杭Toe Bearing Resistance Test and Shaft Resistance Test on Large Diameter Bored Precast Pile
H.Ogura,S.Kuwayama,Y.Suzuki(Geotop Corp.) and S.Yamamori(YAMAMORI JACKS)- 1613 -４．試験結果
4.1 試験１(A 杭：先端抵抗試験)
杭施工後 30 日後に、ジャッキ荷重
Pj＝9000ｋ N まで段階載荷方式で、それ以後は連続載荷方式で行った。Ｐj−ジャッキ下面変位量 Sj、先端変位量

08000
Ｐj-Ｓj

44Ｐj-Ｓp45012000

460

時のジャッキの伸び量（上面変位量＋5010015047

ジャッキ下面変位量Ｓ j、先端変位量S p (mm )下面変位量）は 175.6mm であった。

図−４．軸力分布(試験 1)

図−３．Pj−Sj､Sp 曲線(試験 1)

軸力 (kN)

120000

試験１に引き続き、１サイクル連Ｐo−ＳoＰo−Ｓju4000に示す。連続載荷方式のため、周面抵抗がピークを示したあと減少する状態が測定できている。ピーク時の変位量は約 50mm と、押込み試験で見られる値よりも大きい。これは、00501004000

8000

12000

0510152025303540458000

荷重（周面抵抗）Po−杭頭変位量 So曲線を図-５に、軸力分布図を図-６8000434000４に示す。最大荷重は 10869ｋN、その続載荷方式で行った。得られた杭頭400042Sp 曲線を図-３に、軸力分布図を図-4.2 試験２(A 杭：周面抵抗試験)

軸力 (kN)

12000150

杭頭変位量Ｓo、ジャッキ上面変位量Sju (mm)図−５．Pj−So､Sju 曲線(試験 2)

図−６．軸力分布(試験 2)

杭先端がフリーになっていることや、25000

杭体が試験１の時に７mm 程度上方に変位したことなどの影響かも分からな20000い。周面抵抗試験に残された課題としたい。なお、So が 110mm を超えると15000Po が大きくなっているのは、先端ジャッキの抵抗が生じ始めたためであろう。

Ｐj-Ｓj

10000

4.3 試験３(B 杭：先端抵抗試験)
杭施工後 19 日後に、Pj＝16000ｋN まで段階載荷方式で、それ以後は連続5000載荷方式で行った。得られたＰj−Sj、Sp 曲線を図-７に示す。最大荷重は約0Ｐj-Ｓp

024000ｋN である。その時の Sp は 65mm と節部径の 10％未満であったが、反20406080

ジャッキ下面変位量Ｓ j、先端変位量S p (mm)

力装置の制約から試験を終了した。
５．試験結果の検討

図−７．Pj−Sj､Sp 曲線(試験 3)

5.1 先端支持力度

30000

図-８に試験１（先端：砂）と試験３（先端：礫）で得られた先端支持力度
ｑp−Sp 曲線を示す。ｑp は、最下端節部位置の抵抗 Pp を節部閉塞断面積で除し20000

砂（N=24)礫（N=59）

2た値である。Sp＝100mm 時のｑp は、試験１では約 10500kN/m 、試験２では約28000kN/m2(外挿値)となっている。これを先端 N 値で除した支持力係数αを求10000

めるとそれぞれ 440、475 となる。また、ｑp を根固め部の断面積で評価すると、それぞれ約 6300 kN/m2、16800 kN/m2 となり、このときのαは 260、285 となる。

005.2 試験杭 A の第２限界抵抗力

50100150

ジャッキ下面変位量Ｓ j、
先端変位量S p (m m)

杭頭の荷重 Po−変位量 So 曲線は、荷重伝達解析により求めることができる。
試験１と２で得られる Pp−Sp 曲線と区間周面抵抗Ｐfi−区間変位量Ｓi 曲線を

図−８．ｑp−Sp 曲線

双曲線に近似し、これを荷重伝達法により解析する。その結果に得られた Po−So､Sp 曲線を図−９に示す。この解析から、試験杭 A 全体の第２限界抵抗力として 20150ｋN が得られた。

20000
15000

６．おわりに以上、φ1000-800 の節杭を用いた先端抵抗試験と周面抵抗試験の結果を紹介した。今後も同様な試験を行って、データを蓄積したい。
参考文献
1) 地盤工学会基準：杭の鉛直載荷試験方法・同解説−第一回改訂版−、pp.61〜104、地盤工学会、2002.5.
2) 小椋仁志・ｶﾙｷｰﾏﾀﾞﾝ・須見光二・金井重夫：PHC 節杭による先端抵抗試験と摩擦抵抗試験の妥当性の検討、第 30 回土質工学研究発表会(金沢)、pp.1385〜1386、1999.7.

- 1614 -10000
Po〜Sp

5000

Po〜So0020406080100

杭頭変位量So、先端変位量Sp (mm)図−９．Po､Pp､Pf−So､Sp 曲線(解析値)