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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2017 年 8 月

プレボーリング拡大根固め工法杭の引抜き方向の周面摩擦力とばね定数の検討（押込み方向との比較）
正会員
埋込み杭
ばね定数

引抜き抵抗
引抜き試験

小椋仁志*

周面摩擦力
押込み試験

引抜き方向の周面摩擦抵抗Rft (kN）

残留引き抜き抵抗力Rfr (kN)

引抜き試験の P0～S0 関係や両試験の Rf ～S0 関係は、P0 や
１. はじめに
筆者は、文献 1)でプレボーリング拡大根固め工法で施工 Rf が最大値に達したあと減少するものが多い。
図２は、S0 が 0.1D まで載荷された引抜き試験 12 件で得された同一条件の既製杭に対する引抜き試験と押込み試験の結果から、引抜き方向の周面摩擦力について検討した。 られた Rf の最大値 Rfmax と残留値 Rfr（S0＝0.1D 時の Rf）の今回、同様な試験結果が得られたので、そのデータを追加 相関図である。Rfr／Rfmax の最小値は 0.55、平均値は 0.87であり、残留値は最大値の 0.9 倍程度に減少していることして検討を行った。本報では、その結果について述べる。
が分かる。なお、この図には押込み試験と比較していない
２．引抜き・押込み試験の概要
今回の検討に用いた杭は、2 種類のプレボーリング拡大 B 工法杭の引抜き試験 1 件の結果も加えている。
根固め工法で施工されている。部分的に拡大掘削を行い根A工法
4000
固め部等に節杭を用いる A 工法 2)と、全長を拡大掘削しスB工法
Rfr＝Rfmax
トレート杭を建て込む B 工法 3)である。文献 1)で検討した
Rfr/Rfmaxの平均3000のは A 工法による 8 組の試験であり、今回追加したのは
Rfr＝0.8Rfmax
Rfr＝0.6Rfmax
B 工法による 6 組の試験データである。各々の組の引抜き試験と押込み試験は、地盤・杭種・杭径・ひずみ計位置・
2000
掘削径・杭周充填液などは同じ条件の杭に対して行われている。杭径はφ1200 が 5 組、φ300mm が 4 組で他はφ450
1000～900mm となっている。杭長は 4m と 8m が 2 組ずつ、10m が 7 組、14m、16m、29m が 1 組ずつとなっている。
0A 工法の杭周充填液には標準型と膨脹型がある。試験場所
01000
2000
3000
4000
は山形県から兵庫県まで 6 ヵ所である。詳細は文献 2)､3)
最大引抜き抵抗力 Rfmax (kN)を参照されたい。なお、引抜き試験に用いる杭は、ひび割
図２ 引抜き抵抗力の最大値と残留値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）を用いている。また、押込み試験の一部は、
４．引抜き・押込み方向の周面摩擦抵抗
特殊な治具の取付けや根固め部を築造しないことによって引抜き方向の周面摩擦力は押込み方向より一般に小さく先端抵抗の低減が図られている。
なる。これは、引抜き力が作用することに伴って上載圧が３．引抜き・押込み試験の結果減少するため（上載圧効果）と、杭が細くなるため（ポア
図 1 は、同じ条件で行った押込み試験と引抜き試験によソン比効果）のためである 2)。図３に引抜き方向の Rf の最って得られた杭頭荷重 P0、周面摩擦抵抗 Rf ～杭頭変位量
大値 Rft と押込み方向の Rfv の相関図を示す。平均でみるとS0 関係を比較したものの一例である。Rf は、P0 から杭先端引抜き方向は 0.9 倍程度になることが分かる。
抵抗（杭先端に最も近いひずみゲージ位置の軸力）を差しA工法
3500引いて求めている。この図のように、押込み試験の P0～S0
B工法
Rftの平均/Rfvの平均
3000
関係は S0＝0.1D(D：杭径・節部径)まで単調に増加するが、Rft/Rfvの平均
杭頭荷重Ｐo、周面抵抗Rf (kN)5000
押込み： Po
押込み： Rf
引抜き： Po
引抜き： Rf4000
3000
2000
1000

Rft= 1.67 Rfv
Rft= 1.25 Rfv
Rft= Rfv
Rft= 0.8 Rfv
Rft= 0.6 Rfv

2500
2000
1500
1000
500
00050100
杭頭変位量Ｓo (mm)0150500

1000 1500 2000 2500 3000 3500

押込み方向の周面摩擦抵抗 Rfｖ (kN)

図 1 試験結果の一例(A 工法､φ1200､ω=1､膨脹型)

図３

引抜き・押込み方向の周面摩擦抵抗の比較

Study on Pull-out Resistance and Stiffness of Precast Pile Installed by Root Enlarged andSolidified Prebored Pilling Method （Comparison to Push-in Skin Resistance and Stiffness）― 611 ―

OGURA Hitoshi

引抜き方向の周面摩擦応力度 ft (kN/m2)

600
A：節杭（標準）
A：ストレート杭(標準)A：ストレート杭(膨張)B：ストレート杭ftの平均/fvの平均
ft/fvの平均
ft＝ 3 fv
ft＝ 2.5 fv
ft＝ 2 fv
ft＝ 1.5 fv
ft＝fv
ft＝ 0.67 fv
ft＝ 0.5 fv
ft＝ 0.33 fv

500
400
300
200
100

引抜き方向の周面ばね定数Kt(kN/mm）

A工法：So＝1%
B工法：So＝1%Ktの平均/Kvの平均(1%)
A工法：So＝2%
B工法：So＝2%Ktの平均/Kvの平均(2%)
Kt＝ 1.5 Kv
Kt＝ 1.25 Kv
Kt＝Kv
Kt＝ 0.8 Kv
Kt＝ 0.667 Kv
Kt＝ 0.5 Kv

1000
800
600
400
20000200400

600

800

1000

押込み方向の周面ばね定数Kｖ (kN/mm)

図７
引抜き方向の杭頭ばね定数Kt(kN/mm）

５．引抜き・押込み方向の区間周面摩擦応力度
Rf＝Rfmax 時での周面摩擦応力度 fi について検討する。
砂質土 図５に、周辺地盤が砂質土の 53 組の fi のについて、引抜き方向 ft と押込み方向 fv の相関図を示す。(ft の平均値)/( fv の平均値)は 0.881 となる。したがって、平均ではft は押込み方向の 0.85～0.9 倍程度は期待できる。砂質土の引抜き抵抗を、基礎指針(2001)では押込み方向の 2/3 倍、
告示 1113 号では 0.8 倍としている。今回のデータでは、告示はほぼ妥当、基礎指針は過小評価といえよう。
粘性土 周辺地盤が粘性土の 28 組の fi について比べたのが図６である。(ft の平均値)/( fv の平均値)は、砂質土よりも大きい 0.945 となる。fi が粘着力から決まる粘土の場合
は、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。基礎指針は引抜き方向と押込み方向を同じ、告示では 0.8 倍としているが、今回のデータからは、基礎指針は過大評価、告示は少し安全側過ぎるといえよう。

引抜き・押込み方向の周面ばね定数の比較
A工法：So＝1%
B工法：So＝1%
Ktの平均/Kvの平均(1%)
A工法：So＝2%
B工法：So＝2%
Ktの平均/Kvの平均(2%)
Kt＝ 1.5 Kv
Kt＝ 1.25 Kv
Kt＝Kv
Kt＝ 0.8 Kv
Kt＝ 0.667 Kv
Kt＝ 0.5 Kv
Kt＝ 0.2 Kv

1000
80060040020000200400600800

1000

押込み方向の杭頭ばね定数Kｖ (kN/mm)

図８

引抜き・押込み方向の杭頭ばね定数の比較

00100200300400500600

押込み方向の周面摩擦応力度 fv （kN/m2)

図５ 引抜き・押込み方向の fi の比較(砂質土)
引抜き方向の周面摩擦応力度ft (kN/m2)

200

150

A：節杭（標準）
A：ストレート杭(標準)A：ストレート杭(膨張)B：ストレートftの平均/fvの平均
ft/fvの平均
ft＝ 1.4 fv
ft＝ 1.2 fv
ft＝fv
ft＝ 0.8 fv
ft＝ 0.6 fv
ft＝ 0.4 fv

10050

0050
100
150
200
押込み方向の周面摩擦応力度 fv （kN/m2)【参考文献】

図６ 引抜き・押込み方向の fi の比較(粘性土)６．引抜き・押込み方向のばね定数
Rf ～S0 関係の初期勾配を検討するために、S0 が杭径の1％と 2％のときの割線勾配を求め、引抜き・押込み方向
周面ばね定数 Kt、Kv とした。図７は Kt と Kv の相関図である。両者のばらつきは小さく、平均的にみてもほぼ同じ値になっている。したがって、引抜き方向の周面ばね定数*ジャパンパイル㈱ ・工博は押込み方向と同程度とみることができる。
次に、P0～S0 関係から求めた杭頭ばね定数 Kt、Kv の相関
図を図８に示す。Kt は Kv よりも小さく、平均的にみると0.7 倍程度となっている。これは、先端抵抗 Rp も加わる押込み試験の P0 では Kv が大きくなるためである。なお、図８で Kt＞Kv となっている数例は、押込み試験時に Rp を低減する処理を施したことによるものと考えられる。
７．おわりに本報では、14 組の引抜き試験と押込み試験の結果から、引抜き方向の周面摩擦力やばね定数について検討した。押
込み方向の支持力に比べて、引抜き抵抗力に関する研究は少なく、引抜き試験データの蓄積も少ない。今後も同様なデータを集めて、引抜き抵抗力に関して検討していきたい。
1) 小椋仁志・尾古健太郎・ 真鍋雅夫：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）、(その 2：引抜き抵抗の算定式)、日本建築学会大会学術講演梗
概集(東北) B-1、pp.429-432,2009.8
2) 小椋仁志・本間裕介・尾古健太郎・真鍋雅夫・大島 章：プレボーリング拡大根固め工法による既製杭の引抜き抵抗、ＧＢＲＣ、Vol.34、No.2、pp.7-16、(財)日本建築総合試験所、2009.4
3)小椋仁志・菅 一雅・小松吾郎・今 広人・小田原正明・佐藤啓・船田一彦・黒井貴博：MAGNUM-BASIC 工法(ﾌﾟﾚﾎﾞｰﾘﾝｸﾞ拡大根固め工法)による杭の鉛直支持力と引抜き抵抗力、ＧＢＲＣ、Vol.42、No.1、pp.11-22、(財)日本建築総合試験所、2017.1*― 612 ―JAPANPILE

Corporation・Dr.Eng.