日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 20228

層状地盤に支持される杭先端の鉛直支持性能
その４：既往実験結果に基づく追加検討
正会員
同
杭2 層地盤1.

中間層○堀井良浩*1

長尾俊昌*1

山崎雅弘*2

小椋仁志*3先端支持力評価

はじめに杭の中間層支持は、基礎工事の工期短縮・経済性向上等を目的として建築物の規模によらず広く実施されている例えば 1)。杭下方の中間層厚 H の先端径 D に対する比 H/Dθ

が小さくなると、杭下方の中間層の土塊が下部層に貫入するような破壊性状を示し、先端支持力が低下する例えば 2)。

直接基礎の方法の準用とし、θ と qc は規定されてない

qc

この検討法として建築基礎構造設計指針（以下、基礎指針 3））には直接基礎の極限支持力式であるいわゆる 2 層地盤の支持力式を準用することが示されている（図 1）。本
図1

式は先端荷重の拡がり（荷重分散角 θ）を考慮して中間層の錘状土塊の底面支持力（下部層の極限支持力度 qc）を基礎指針の先端支持力算定方法（文献図に加筆）
表1求めるものであるが、基礎指針には θ と qc が規定されて名称算定方法いない。沈下量（先端径の 0.1 倍）にて決まる杭の極限支持力への適用にあたっては検証が十分でなく、設計者のケース1合理的な判断を尊重したものと推察される。筆者等は既ケース2報において 8 事例の実験データを用いて 2 層地盤の支持ケース3力式の適用性（θ は tan-10.3 と tan-10.5、qc は 0.6c のみ）をケース44)調べた 。本報では 2 事例を追加し、qc も変える場合を含2層地盤の支持力式

H /D の一次関数3)

qpu の評価ケース
荷重分散角θ
下部層の(rad)縦：横 極限支持力q c

対応する
指針等
基礎指針，
鉄道標準

tan 0.3

1:0.3基礎指針

tan 0.5-1

1:0.55.1α c+ γ H'

道路橋――6c-16c

α ：形状係数（円形は1.2），γH' ：下部層の有効上載圧，c ：粘着力（=q u/2）めた適用性を示す。ここでは N 値が大きくてやや薄い砂質土等を中間層と称し、その直下にある N 値が小さくてにほぼ判別可能な 10 事例であり、今回事例 K7)と M8)を追

粘性土を多く含む地層を下部層と称する。

加している。内訳は鋼管杭が 2 事例、場所打ち杭が 3 事例、模型杭が 4 事例、合成杭（鋼管ソイルセメント）が 1

qpu の評価法と実験結果との対応
先端沈下量が 0.1D となる時の先端荷重度 qpu の評価は事例である。模型杭は縮尺 1/50 の遠心模型実験であり、表 1 に示す 4 通りとする。ケース 1～3 では 2 層地盤の支表中の先端径・根入れ深さ等は実物換算値で、実験結果持力式を利用して支持層が厚い場合と薄い場合の小さいは 2 回の平均を示している。H/D は 1.0～4.0、中間層の N方の qpu を採用する 4)。ケース 1 は θ を tan-10.3（縦：横値は 20～60、qpu は 2.1～8.2MN/m2 で、鋼管杭の qpu は中=1:0.3）、qc を 3qu とし、鉄道構造物等設計標準の方法 5)と実断面積相当値である。なお下部層上面の有効上載圧は概ね対応する。これを基本にしてケース 2 は θ を直接基0.17～0.39MN/m2 と推定した。

2.

礎と同じ tan-10.5（同 1:0.5）とし、ケース 3 は qc も直接基礎の支持力式計算値とする

3)

例えば 3)。支持層が厚い場合の qpu は各事例の qpu の評価結果と実験結果の比較を図 2 に示す。
図より、qpu の評価結果はケース 4（事例 D、M のみ）、1、を用いて算出し、実験結果が2、3 の順に大きいこと、また事例 C-2、D、Z-1、K、Mある場合にはこれを用いる。ケース 4 は道路橋示方書をにおいて、ケース 1 と 4 の評価結果が実験結果より小さ補完する杭基礎設計便覧 6)の方法を参考として示す。qu がいのに対し、ケース 2 は同程度以上で、ケース 3 は大き各工法の先端支持力式

2400kN/m 以上（中間層の N 値が 30 以上）と大きい場合のいことが分かる。評価ケースごとの比較を図 3 に示す。

場所打ち杭の qpu を、H/D≦1 の範囲は 3qu、H/D≧3 の範

図中、qpu の評価結果の実験結果に対する比の平均 X を併

囲は中間層が厚い場合と同じ、1≦H/D≦3 の範囲はこれ記しているが、ケース 1 は 0.88、ケース 2 は 1.14、ケーらの線形配分とするものである。

ス 3 は 1.23 である。本検討においてはケース 1 が安全側検討に用いた実験データ 4)を表 2 に示す。1978 年以降に国内で公表された qpu と下部層の一軸圧縮強さ qu がともの評価を与えるのに対し、ケース 2 と 3 は危険側の評価となる場合がある点は注意を要する。

Bearing Behavior of Vertically Loaded Piles on Bearing Layers
Part4 Additional Study on Experimental Results― 455 ―

HORII Yoshihiro, NAGAO Toshiaki,
OGURA Hitoshi, YAMAZAKI Masahiro

杭

杭種

根入軸径
（根固径） 深さ
D工法

C-1

鋼管杭

DJKM

合成杭

Z-3

厚さqu(m)(MN/m )

N値

最大沈下比有効5)上載圧
S p /D2

第2限界抵抗力q puPp1.01.04050

2.7

2.69－

0.22－

0.36－

1.0

1.04550

1.3

1.25－

0.15－

0.39

－

1.7

ベノト

1.2

1.23660

1.2

1.00

9.7

0.50

100.290.23

4.2 1)

(m)

(m)

1.6

1.75

35

約20

1.2

1.7 4)

1550(87)3)

1.0

1.234約602)

模型杭（非打込杭）1.0

1.0(40)18(21) 3)

Z-4(MN/m )

2.11)

1.77

－

0.41

16

0.3

0.09

6.5

5.3

3.09－

0.32

10

0.22

0.09

18.6

1.7

1.38－

0.43

7

0.32

0.05

5.33.13)2

実験結果（杭先端）上面

打撃(m)

Z-1
Z-2H /D

下部粘土層

杭下方
厚さHN値

打撃
アースドリル
リバース
鋼管ソイル
セメント

場所打杭8)(MN) (MN/m2)
2.9
3.7(m)
C-27

中間層
先端径

事例4)

中間層に支持される杭の載荷実験データ（既報 より事例 K ）と M を追加）

表2

2.0

2.0－

0.17

3.0

3.0－

0.18

4.0

4.0－

0.19

3.0

3.0－

0.18

5.0

0.13

0.5以上

3.7 1)
2.71)

8.21)

4.3 1)

－2.4－

4.0－

3.9－

2.1

1) 推定値，2) 縮尺1/50の遠心模型実験であり，表中の数値は実物換算値，3)H/Dが大きい場合の qpu 実験結果換算値による目安（N=10qpu ），4)有効径5) 砂質土層18kN/m2 ，粘性土層16kN/m2 （不明の場合は17kN/m2 ），地下水位が不明の場合はGL-2mと仮定して算定．

420423H/D

4X =0.88
n = 10200123H/D

452064123H/D

45(c) D（場所打ち杭）123H/D

4Z-3

Z-1

420

123H/D4れており、設計実務においては複数の評価法を比較したり、地盤・施工法が類似する実験データを参考にする等、
088qpu (MN/m2)

10

123H/D

4512
34H/D(g) K（場所打ち杭）参642

図2501234H/D(h) M（合成杭）qpu の実験結果と評価結果の比較（各事例）

大成建設（株）技術センター
岡山理科大学工学部建築学科
ジャパンパイル（株）

慎重な対応が望ましい。更なるデータ蓄積を期待したい。
＜追記＞本報告は建築基礎設計のための地盤定数検討小委員会および地盤評価（刊行）小委員会の活動成果の一部である。関係者に謝意を表します。

00

qpu の実験結果と評価結果の比較（各評価ケース）

21002468 10
評価結果（MN/m2)との対応を最新のデータを加えて示した。データが限ら(f) Z-4（模型杭）2X =評価結果／実験結果
n = データ数

X =1.23n = 1024(e) Z-1～3（模型杭）44656○：鋼管杭（打込）
合成杭（鋼管ソイルセメント）△：鋼管ソイルセメント杭●：場所打ち杭×：模型杭

おわりに
中間層支持杭の先端支持力の実用的評価法と実験結果

3.

002468 10
評価結果（MN/m2)(b) ケース 26

図3(d) J（場所打ち杭）

qpu (MN/m2)

Z-20(c) ケース 35862468 10
評価結果（MN/m2)

8008X =1.14n = 10202004(a) ケース 1(b) C-2（鋼管杭）

46108

6800

5

qpu (MN/m2)

qpu (MN/m2)

42(a) C-1（鋼管杭）qpu (MN/m2)

6

実験結果(MN/m2)

18

qpu (MN/m2)

800

*1
*2
*3

10
実験結果(MN/m2)

6

qpu (MN/m2)

qpu (MN/m2)

810：評価結果（ケース1）： 〃（ケース2）
8： 〃（ケース3）（ケース4）
6： 〃実験結果(MN/m2)○，●，△，× ：実験結果

5

考文献1)川村（他）：中間砂礫層で支持された高層ツインタワービルの沈下観測その 1～
3，日本建築学会大会学術講演梗概集，B-1，pp.445-450，2000.，2)松井（他）：
薄層における場所打ち杭の鉛直支持力特性とその設計法，橋梁と基礎，pp.3338，1994.，3)日本建築学会：建築基礎構造設計指針，2001.，4)堀井（他）：層状地盤に支持される杭先端の鉛直支持性能その 1，日本建築学会大会学術講演梗概
集，B-1，pp.415-416，2012.，5)鉄道総合技術研究所：鉄道構造物等設計標準・同解説 基礎構造物・杭土圧構造物，2012.，6)日本道路協会：杭基礎設計便覧
平成 18 年度改訂版，2007.，7)平井（他）：TKR 杭工法―熊谷組 画期的な場所打ち杭，建築の技術 施工，pp.47-57，1978.11，8)河野（他）：薄層に支持された鋼管ソイルセメント杭（HYSC 杭）の支持力について，基礎工，pp.78-80，2014.6.

*1 Technology Center , Taisei Corporation*2 Dept. of Architecture, Okayama University of Science*3 JAPAN PILE Corporation― 456 ―