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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2010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 6：荷重−沈下量関係と根固め部の破壊モード）
正会員
同
埋込み杭
根固め部

節杭
荷重‑沈下量関係○永井石川雅 *1
一真*2

同
同

伊藤小椋淳志*3
仁志*4

模型実験
破壊モード

１．はじめに前報 １〜5）（同名論文（その１〜５））では、根固め部をタルの分離を抑えるために、粒径の小さい標準砂を使用有する模型杭について、地盤内応力を再現できる加圧土槽を用いた載荷実験により、荷重−沈下量関係などにつ３．節杭における下方長さと根固め部強度の影響
図−１(a)に、節杭を用いた D-3-1、D-3-2、D-10、D-8、いての検討結果を報告した。引き続き、パラメータを追D-13 の杭頭荷重 Po−杭頭沈下量根固め径比 So/De 関係の加した実験を行ったので、その結果を報告する。本報で比較図を示す。上側の第二軸には、杭頭沈下量節部径比は、（その６）として実験の概要、荷重−沈下量関係と根So/Do の目盛も示す。同図(b)に破壊状況を示す。D-3-1、固め部の破壊モードについて述べる。

D-3-2 と D-10 は下方長さが 0mm、D-8 と D-13 は 25mm でした。

ある。圧縮強度は D-3-1、D-3-2 と D-8 は 10 N/mm2 以上、２．実験概要
本実験に用いた実験装置と模型杭は前報と同じである。 D-10 と D-13 は 5 N/mm2 以下である。
鋼管による土槽の寸法はφ600×700mm、模型杭の寸法はSo/Do

ストレート杭φ30mm(杭径 D)、節杭φ40mm(節部径 Do)-0.0

φ30mm(軸部径)である。模型地盤は多重フルイ付き空中るよう注意して作成した。この地盤に、地中応力を再現するため、所定の上載圧 pv をジャッキにより加えた。載荷中は pv が一定になるように、ジャッキを操作した。
表−１に、今回新たに行った実験（D シリーズ）の種

0.20.30.440
杭頭荷重Po (kN)

落下法によって、初期相対密度 Dro が実験毎に一定にな0.1類を示す。前報の実験（C シリーズ）では上載圧は300kN/m2 を基本としていたが、D シリーズでは 600kN/m2とした。パラメータは、杭種、根固め径、下方長さ(根固め部下端と杭先端の距離)、圧縮強度(根固め部作成時に採30
D-3-1
D-3-2
D-10
D-8D-1320
1000.000.05

図−１(a)

0.100.15
So/De

0.200.250.30

Po−So/De 関係、Po−So/Do 関係の比較取した試料による試験日の強度。養生期間は 21〜28 日)である。根固め部のモルタルには淀川砂を使用したが、根固め強度小さくしたケース（D-10、D-13）のみは、モル
表−１

実験種類
根固め部

実験№

杭種

上載圧
2径

下方
上方
長さ＊1 長さ＊1加圧後
圧縮
相対密度
強度＊2pv(kN/m ) De(mm) LU(mm) LL(mm) (N/mm2)
D-1 ストレート杭600――――
D-2 ストレート杭
600
64
100
019.8
D-3-1
節杭
600
64
100
021.2
D-3-2
節杭
600
64
100
020.0
D-4
節杭
600
85
100
013.4
D-5
節杭
600
64
100
04.3
D-7
節杭
600
42.5
100
014.3
D-8
節杭
600
64
100
2510.7
D-10
節杭
600
64
100
03.3
D-12 ストレート杭
600
64
100
2512.0
D-13
節杭
600
64
100
254.1
D-14 ストレート杭600
641004012.6D-15 ストレート杭
600641006014.7＊1杭先端からの長さ ＊2養生期間21〜28日

Ｄｒc(%)
91.7
85.9
88.0
85.0
84.8
81.7
87.4
79.8
85.7
87.7
81.2
93.8
89.3

D-3-1,D-3-2

D-8
図−１(b)

D-10

D-13
根固め部の破壊状況

Model Tests on Enlarged Base of Pre-boring and Grouting Method with Nodular Pile
(Part6. Load-Settlement Curve and Fracture Mode of Enlarged Base)NAGAI Masaru, ISHIKAWA Kazuma, ITO Atsushi and OGURA Hitoshi―595―図−１(a)より、同じ条件の試験である D-3-1 と D-3-2 はト杭においても、圧縮強度が 12 N/mm2 以上の場合は、ほとんど同じ荷重−沈下量関係を示すことが分かる。ま

下方長さが 0 であっても、実用とする範囲では問題がなた、表−１に示す加圧後相対密度のばらつきも小さい。

いことを示唆している。

前報の C シリーズでは地盤の密度にばらつきがあったが、0.00.10.2So/D
0.30.40.50.6

D シリーズは精度のよい実験であったと言える。したがって、改めて下方長さと圧縮強度が支持力特性に与えるの事が指摘できる。
①

設計上の極限支持力を評価する沈下量比の So=0.1Doまでの間は、根固め部は破壊していない。また、荷重沈

杭頭荷重Po (kN)

影響について検討することとした。図−１(a)(b)より以下

3020D-2
D-12D-14D-1510

下性状もほぼ同じになっている。これより、実用上重要0になる So≦0.1Do において、下方長さおよび圧縮強度の0.00影響はほとんどないといえる。
②

圧縮強度が 10 N/mm2 以上の場合は、下方長さに関わ0.05

図−２(a)

0.100.15So/De

0.200.250.30

Po−So/De 関係、Po−So/D 関係の比較

らず根固め部は割裂破壊を起こしている。その際、杭頭荷重は一時的に減少するが、その後回復している。これは、前報でも報告したように、周囲の地盤によって拘束されているために、根固め部は破壊しても、その抵抗が維持されるものと判断される。
③圧縮強度が 5 N/mm2 以下の場合は、杭頭荷重の急激な減少はないが、D-13 は So＝0.2De 付近において、まD-2

D-12

D-14

D-15

た D-10 は So＝0.08De 付近において Po−So/De 関係が不自然に曲がっている。これは、図−１(b)から分かるように、節部の下の根固め部を圧縮しながら杭が沈下したためである。同様の現象は、C シリーズの実験でも確認されている。
４．ストレート杭における下方長さの影響
図−２(a)に、ストレート杭を用いた D-2、D-12、D-14、D-15 の Po−So/De, So/D 関係の比較図を示す。同図(b)は破壊状況である。これらは、下方長さを 0、25、40、60mm としたもので、杭径に対する下方長さの比 LL/D は0、0.83、1.33、2 となる。圧縮強度は、12.0〜19.8 N/mm2である。これらの図より、以下の事が分かる。
①

図−２(b) 根固め部の破壊状況
５．おわりに前報に引き続き、荷重−沈下量関係や根固め部の破壊最大荷重、残留荷重および So=0.1D における荷重は、 モードについて検討を行った。その結果、節杭では根固いずれも下方長さが長いと大きくなる傾向があった。こめ部の圧縮強度が小さい場合や、下方長さが 0 の場合でれは、根固め部の周面積が増えたことによって、摩擦力も、実用とする範囲では影響がないこと等がわかった。

が増大したためと考えられる。

【参考文献】
1〜3）永井雅，中野恵太，石川一真，伊藤淳志，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の根固め部に関する模型実験（その１）〜（その３），日本建築学会大会講演梗概集，pp.591-596，2008.94），5）永井雅，石川一真，伊藤淳志，小椋仁志：1〜3）と同名（その４）,（その５），日本建築学会大会講演梗概集，pp.423-426，2009.8
6）倉知禎直，日下部治，上野勝利，加倉井正昭，横山幸
満：根固め杭の先端支持力に及ぼす形状の影響，第 27 回土質工学研究発表会，pp.1559-1562，1992.6② LL＝2D は割裂破壊を、LL＝0D、0.83D、1.33D はパンチング破壊をしていた。LL＝0D、0.83D は So=0.1De の時に破壊している。これらは、倉知ら 6)の実験とほぼ同じ傾向を示している。
③ So=0.1De は杭径 D で評価すると So=0.2D となる。すなわち、設計上の極限支持力を評価する So=0.1D の時には、根固め部は破壊していない。このことは、ストレー
*1
*2
*3*4

関西大学大学院
ジャパンパイル(株)関西大学 准教授・工博
ジャパンパイル(株)・工博

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

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