支持層が傾斜する複雑な地層条件や狭隘な空間での橋脚基礎の施工―高速横浜環状北西線青葉地区下部・基礎工事―
Construction for the Pier Foundation of Steel Pipe Soil Cement Pile
under the Conditions of Complicated stratum and Inclined bearing stratum,and Caisson Type Pile in Narrow Working Area
道博*1

深澤

Michihiro Fukasawa

富雄*2

村下省二*1

山下

Syoji Yamashita

清明*1

Kiyoaki Niiya

勇二*2

神田Tomio Murashita

新谷Yuji Kanda

要旨
高速横浜環状北西線青葉地区下部・基礎工事は、東名高速道路（横浜青葉 IC）と第三京浜道路（港北 IC）とを結ぶ延長約 7.1km の自動車専用道路のうち、横浜青葉 IC における橋脚下部工・基礎工を新設する工事である。
その中で、鋼管ソイルセメント杭基礎の施工では支持層上面の深さの変化が大きいこと、深礎杭基礎の施工では狭隘な場所での施工となることが大きな課題であった。
本報告は、これらの課題を克服するために本工事で実施した対策について報告する。
キーワード：近接施工 鋼管ソイルセメント杭 深礎杭 3 次元地層モデル 軽量盛土材

１．はじめに横浜青葉

横浜環状道路は、横浜の都心から半径 10km～15km を環状に結ぶ自動車専用道路で、横浜環状北線と横浜環状北西線

本工事場所が事業として進められており、横浜環状北線は既に開通している。現在工事中の横浜環状北西線は、横浜市と首都高

凡例
高架部・土工部
トンネル部
関連街路
入口
出口
換気所

北八朔換気所速道路株式会社により事業が進められている。本工事は、
東方換気所

供用中の東名高速道路の横浜青葉 IC において橋脚下部工・港北基礎工（鋼管ソイルセメント杭基礎、深礎杭基礎、直接基横浜青葉礎）を構築するものである。図 1 に現場位置を示す。
港北

鋼管ソイルセメント杭基礎の施工の課題は、支持層上面拡大

生麦（計画中）入させることであった。
また深礎杭基礎の施工の課題は、新設橋脚の位置が供用中の高速道路本線盛土やランプ橋が近接した狭隘な場所

横浜環状道路西 側区間の深さの変化が大きい地層条件下で杭を確実に支持層へ貫横浜環状道路図1

現場位置 1)

表1

工事概要（本線盛土法面）になるため、狭いヤードでの施工効率の向上や掘削による既設構造物（本線盛土と既設橋脚）への

工事名 横浜環状北西線青葉地区下部・基礎工事
発注者 首都高速道路 株式会社
施工者 株式会社 鴻池組
工事場所 神奈川県横浜市青葉区下谷本町
工
期 平成27年3月27日～平成30年4月27日
RC橋脚 7基
鋼管ソイルセメント杭基礎 16基
基礎内訳 深礎杭基礎 9基
直接基礎 9基
切廻し道路 1式

影響を抑制することであった。

２．工事概要本工事は、合計 34 基の基礎工と橋脚下部工を構築する工事である。支持層深さの高低差が大きいため、基礎工の内訳は、鋼管ソイルセメント杭基礎 16 基、深礎杭基礎 9 基、直接基礎 9 基となっている。橋脚下部工は、RC 構造の橋脚となったラーメン形式の鋼製橋脚（別途工事）である。

7 基であり、残りの 27 基の橋脚下部工は、上部構造と一体

表 1 に工事概要、図 2 に平面図を示す。

*1東京本店 土木部*2 技術本部 土木技術部― 29 ―

鴻池組技術研究報告

2018

凡 例

hP7

●：深礎杭基礎━：a連絡路(北西線→東名東京方面)■：直接基礎━：b連絡路(北西線→東名名古屋方面)■：鋼管ｿｲﾙｾﾒﾝﾄ杭基礎━：e連絡路(東名東京方面→北西線)■：RC橋脚+鋼管ｿｲﾙｾﾒﾝﾄ杭基礎━：h連絡路(東名東京方面→北西線)■：東名高速道路━：専用連絡路(北西線→国道246号)

hP8

bP6
bP7

至 港北ジャンクション→

sP4
bP2
bP1

東名横浜青葉料金所
aP9

aP10

図2

平面図

３．鋼管ソイルセメント杭基礎の施工
鋼管ソイルセメント杭工法は、原地盤中に掘削撹拌ヘッド先端より所定配合のセメントミルクを注入し、撹拌混合して造成したソイルセメント柱内に、外面に突起（リブ）を有する鋼管を沈設し、両者を一体化させる工法 2)である。
施工方式には、ソイルセメント柱の造成と同時に鋼管の沈設を行う同時沈設方式と、ソイルセメント柱を造成した後に鋼管の沈設を行う後沈設方式がある。本工事では、後沈設方式を採用した。写真 1 に鋼管ソイルセメント杭の施工

図3

支持層コンター図（設計時）状況を示す。
図 3 に支持層コンター（設計時）、図 4 に hP2 橋脚の支持層想定ライン（設計時）を示す。主な地層構成は、上位より盛土を含む粘性土層（Bs、Ac）、砂礫層（Ag）、支持層とm1.2 25 9m
NO +151.3.2
P
T ep=Dなる細砂層（Kas）である。設計は、支持層上面の深さの変化が大きいため、橋軸方向および橋軸直角方向において、

hP3側

hP1側

支持層コンター図を基に杭の支持層への貫入を必要貫入長（ソイルセメント径）以上とする計画であった。
Bs層

3.1
3.1.1

施工時における課題

Ac層

傾斜した支持層への杭の貫入長の確保▽TP-7.60m

16 基の鋼管ソイルセメント杭基礎において、支持層上面の高低差が大きく、杭の支持層への貫入長不足が懸念されAg層Kas層たため、杭基礎ごとに支持層上面の深度を事前に精度良く推定する必要があった。

図4― 30 ―hP2 橋脚の支持層想定ライン（設計時）

支持層が傾斜する複雑な地層条件や狭隘な空間での橋脚基礎の施工

3.1.2

鋼管ソイルセメント杭の打設精度の確保を設けて施工精度の向上を図った。

全杭基礎について、支持層が傾斜しているため支持層への貫入長を確保するためには杭の施工精度の管理が重要で3.2ある。そのため、杭の杭芯位置および鉛直性に自主管理値

3.2.1

各課題への対策
3 次元地層モデルの利用

支持層への必要貫入長を確保するため、各橋脚のフーチング中心位置でボーリング調査を追加で実施した。既往のボーリング柱状図と追加調査のボーリング柱状図を基に高既設ランプ橋

精度な 3 次元地層モデルを作成して、各橋脚について支持層の傾斜や深さを確認し、杭長の照査を行うこととした。
図 5 に 3 次元地層モデルを示す。

既設ランプ橋3 次元地層モデルを用いて各杭基礎の支持層への貫入長を照査したところ、hP2 橋脚基礎は貫入長不足となるおそれが生じたため（図 6）、杭長を設計長より 0.5m 長くする
鋼管ソイルセメント杭施工機相伴クレーンこととした。
図 7 に hP2 橋脚杭基礎の掘削電流値の施工記録を示す。
推定した支持層深さ付近で電流値が 100A 以上（支持層以浅は 90A 程度）であり、支持層への必要貫入長を確保できた

写真 1

鋼管ソイルセメント杭の施工状況ことを確認した。
全体モデル

aP17
aP16
hP7

hP8aP15

bP6bP5hP6sP3sP1eP3

hP5bP3sP3aP13sP5
sP6

aP12bP2
hP4bP1

aP11
aP10

hP3
hP2
hP1

拡大モデル

aP11bP2
bP1
hP3

bP7

eP2

sP4
sP2

eP1

bP4

aP14hP2

支持層（Kas）
図53 次元地層モデル― 31 ―

aP9

鴻池組技術研究報告2018▽ 14.940
2500

凡 例
━：設計
━：変更
凡 例
━：Ｎ値
━：電流値

▽ 12.440

70006500

鋼管ソイルセメント杭
n=9本 L=6.5m(鋼管杭長)
φ=1.20m(鋼管径)φ=1.40m(ソイル径)
設計時の杭長では、貫入長が不足
貫入長 1213mm＜必要貫入長 1400mm▽支持層（設計）

鋼管ソイルセメント杭
n=9本 L=7.0m(鋼管杭長)

図63.2.2

1713

1213

700

700

18471347▽支持層（変更）

Kas 層支持層の見直し（hP2 橋脚）

図7

掘削電流値記録（hP2 橋脚）

リアルタイムでの杭精度管理

トータルステーションにデジタルカメラを内蔵したIS(Imaging Station)チュービングにより、リアルタイムで杭の打設精度を向上させる対応を行った（図 8）。IS チュー

最大偏芯量 73mm

偏芯量(mm)

杭芯の平面位置管理、杭の傾斜管理および深度管理を行い、ビングの採用により、作業を一時停止しての測量確認が不要となり、施工中の安全性の向上にも寄与した。
杭精度例として、hP2 橋脚の結果を示す。杭の最大偏芯量は許容値の 73%（図 9）、杭の鉛直精度は最大で 1/250（一■偏芯 測定値

般的に 1/100）であり、打設精度の高い杭基礎の施工を行図9うことができた。写真 2 に杭偏芯の測定状況を示す。

― ― ― 偏芯 許容値

杭の偏芯量一覧（hP2 橋脚）

誤差 24mm＜許容値 100mm
図8IS チュービング概念図

写真 2４．深礎杭基礎の施工

杭偏芯測定状況

鉄筋コンクリート杭を構築する工法 3)である。本工事における土留構造は、軟弱な粘性土層やゆるい砂層を掘削する

深礎工法は、地下水位の低い比較的堅固な地盤においてため、ライナープレートを採用した。

土留めを用いて地盤を掘削して、支持層の状況を目視など

新設橋脚下部工は、図 10 と写真 3 に示す東名高速道路本で直接確認し、気中と同様の施工条件および施工管理にて線と既設ランプ橋に挟まれた本線盛土の法面上に位置し、― 32 ―

支持層が傾斜する複雑な地層条件や狭隘な空間での橋脚基礎の施工

深礎杭基礎と鋼製橋脚（別途工事）から構成される。

4.1

深礎掘削は、上方の鋼製橋脚の本体部（φ6.5m、掘削深4.1.1

施工時における課題高速道路通行車両への影響さ 10.0m）と下方の深礎杭基礎部（φ5.5m、掘削深さ 9.0m）

揚重作業時、クレーンブームが高速道路本線の防音壁やに区分して行う計画であった。地層構成は、上位より盛土

ランプ橋の高欄の高さ以上となると、通行車両の視界に入を含む粘性土層（Bs、Ac）、支持層の土丹層（Kam）である。

り安全走行への影響が懸念された。掘削土の搬出時や基礎構築時における揚重作業の低空頭化が課題であった。
4.1.2

本線盛土と既設橋脚への影響

作業ヤードは盛土により造成する計画としたが、軟弱粘Ａ性土層が本線盛土直下に存在するため、荷重増加による圧既設橋脚密沈下が懸念された。
また、深礎掘削において、余掘り量は通常 20～30cm であ既設ランプ橋ること、さらに、裏込め注入は掘削完了後に行うため背面新設橋脚側地山の空隙が長期間放置されることから、背面側地山の緩みによる地盤変位の発生が懸念された。
既設橋台

東名高速道路本線

以上より、供用中の本線盛土や既設橋脚への影響を抑制することが課題であった。

Ａ(a)
既設橋脚

4.2

平面4.2.1

東名高速道路本線

新設橋脚

揚重作業の低空頭化（鋼製構台とホイストクレーンの適用）

防音壁

離 隔
約 0.3m

各課題への対策

ガイドウォール

防音壁や高欄よりも低い定置式の組立鋼製構台と 2.8t
吊ホイストクレーンを用いて揚重作業を行うことにした（写真 4）。この低空頭化した揚重設備により、通行車両の走行安全性を阻害することなく、掘削時や基礎構築時の揚重作業を行うことを可能とした。

本体部

Bs 層
Ac 層

深礎杭
基礎部

離隔 約 1.9m

東名高速道路本線

既設ランプ橋

Kam 層
ﾎｲｽﾄｸﾚｰﾝ
鋼製構台(b)

A-A 断面図 10

位置関係

大型土のう（軽量盛土材)
既設ランプ橋

東名高速道路本線

写真 4

揚重用鋼製構台

新設橋脚

4.2.2

軽量盛土材による作業ヤード造成

作業ヤード造成用の盛土材料は設置撤去が容易であり材料特性に優れた軽量盛土材（γ=12kN/m3、φ=40°）を用いることにした。軽量盛土材の使用により、軟弱粘性土層の圧密沈下による本線盛土や既設橋脚への影響の低減を図っ
写真 3

着手前状況た。

― 33 ―

鴻池組技術研究報告

4.2.3

2018

深礎掘削時の地山緩み防止

計測項目

背面側地山の緩みは、1 リング掘削毎に裏込め注入（早測点ﾌﾟﾘｽﾞﾑ基準点ﾌﾟﾘｽﾞﾑ

計測システム効果をトータルステーションにて真円度や鉛直性を計測しｼｽﾃﾑ収納ﾎﾞｯｸｽ

新設橋脚既設橋台て確認した。
4.2.4

使用機器
ﾄｰﾀﾙｽﾃｰｼｮﾝ

構造物変位計測
地表面変位計測

既設橋脚

強タイプの裏込め材）を実施して抑制するとともに、その記号

事前解析と計測管理以上の対策について、作業ヤード造成に伴う圧密沈下に計測ｸﾞﾗﾌ(図 13)よる影響と深礎掘削時の地盤変位による影響を事前の解析により推定した。

図 12計測位置平面

深礎掘削(本体部)

深礎掘削(基礎部)

作業ヤード造成に伴う圧密沈下量は、2 次元の圧密沈下計算により推定し、本線盛土のガードレール位置において5.2mm であった。また、深礎掘削時の地盤変位は、盛土法面作業ﾔｰﾄﾞ造成での施工や深礎杭の円形掘削などを考慮した 3 次元モデル

2.0m 毎とする弾性 FEM 解析により推定した。本線盛土のガードレール位置での推定沈下量は、11.6mm であった（図 11）。
圧密沈下量と推定沈下量との合計沈下量は、16.8mm（本線盛土ガードレール位置付近）であり、供用中の高速道路の変位(mm)のため掘削深さ 0.5m 毎（1 リング毎）とし、支持層以深は基礎構築工作業ﾔｰﾄﾞ撤去（鋼製橋脚工）009/01

10/31

12/3002/2804/2906/2808/2710/26

１次管理値10mm

10２次管理値15mm（沈下）とした。施工ステップは、支持層（Kam 層）以浅が軟弱地盤

実測値
予測値

許容値20mm20

予測値16.8mm
圧密沈下 5.2mm
地盤変位11.6mm

30許容値（20mm）未満であることを確認した。

図 13

さらに施工中は、本線盛土や既設橋脚の変位計測（図 12）

計測結果（本線盛土の沈下）表2を行ってリアルタイムに常時監視を行った。図 13 に本線盛解析と計測の変位一覧

水平変位(mm)

土のガードレール位置での鉛直変位を示す。最大沈下量は9mm であり、地山の緩み防止措置や作業ヤードの軽量化な

本線盛土既設橋脚どの対策の効果が発揮されたと考えられる。
既設橋脚の最大変位は、沈下 2mm、水平変位 3mm であり、最大値9mm

鉛直変位(mm)

解析

計測

許容判定

解析

計測

許容判定

5.0---

16.8

9.0

20.0

ＯＫ0.1

3.0

5.0ＯＫ

0.3

2.0

5.0ＯＫ

許容変位量（5mm）未満であった。本線盛土と既設橋脚について、表 2 に事前解析および計測値の変位の一覧を示す。

５．まとめ
支持層深さの変化が大きく、高い施工精度が要求されたガードレール位置：δz=11.6mm

鋼管ソイルセメント杭基礎の施工は、3 次元地層モデルやIS チュービングの利用により、杭長不足や杭の傾斜などのトラブルもなく完了した。法面上での深礎杭基礎の施工も本体部
単位：m

同様に、軽量盛土材の利用や地山緩み防止措置により、本線盛土や既設橋脚へ影響を及ぼすことなく完了した。

深礎杭基礎部

最後に、首都高速道路（株）をはじめとする関係各位に、多大なるご協力ならびにご指導・ご鞭撻をいただいたことに心より謝意を表す。また、本報告が同様の工事の一助となれば幸いである。

図 11

FEM 解析結果（鉛直変位分布）

参考文献1)

横浜市道路局：ほくせいせん p.4、2014.102)

日本道路協会：杭基礎設計便覧 p.23、2015.33)

日本道路協会：道路橋示方書・同解説、Ⅳ下部構造編 p.508、2012.3― 34 ―