建設の施工企画

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special issue: foundation works

基礎工事 特集

キャプテンパイル工法
吉 松 敏 行・西 村 憲 義・山 浦 一 郎
地震国である我が国において, 建物供用中, その規模を問わず地震に遭遇する確率は高い｡ 被災後の建物評価において, 目視でも観察評価できる上部構造物に対して, 杭基礎は地中に存在するため損傷の程度が分かりにくく, 事前に損傷を回避できる方策が求められている｡ 本報文では, 地震時に集中する杭頭部の応力を緩和し, 杭体の損傷を回避することに加え, 杭径や基礎梁の縮小化等によるコストダウンを目的に開発した杭頭半固定工法の概要ならびに工法を適用した案件における施工プロセスについて述べる｡
キーワード：建築, 基礎, 杭, 工法, 接合部, 半固定施1)〜4)し, ｢キャプテンパイル工法 (CTP 工法)｣ とし

1.

はじめにて設計・施工システムを確立させ, 2005 年 12 月に財団法人日本建築センターの一般評定 (BCJ 評定─FD

杭基礎の地震時応力低減や地盤変形への追従性向上

023001) を取得した｡

を図り, 杭体特に杭頭部の損傷を低減する目的で, 杭頭の固定度を緩和する杭頭接合工法が, これまで数多く提案され, 実用化されている｡
今回開発した杭頭半固定工法 (キャプテンパイル工法：CTP 工法) は, 地震時の杭頭部引張力抵抗に対する機能を有し, 杭頭部の接合断面縮小による効率的(２)

キャプテンパイル工法とはCTP 工法の概念図を図─1, 適用範囲を表─1, 杭頭接合部の力の伝達メカニズムを図─2, 杭頭断面図を図─3 にそれぞれ示す｡
CTP 工法は, プレキャストコンクリート製のリンな半固定化も実現させた場所打ちコンクリート杭用杭頭半固定工法であり, 地震時における杭頭部の損傷回避に対して有効である｡
開発完了後, 半年の間で本工法の適用案件は 10 件に至り, 適用杭本数は 400 本弱と急速に普及している｡

2.
(１)

キャプテンパイル工法の概要
開発経緯

CTP 工法は, 2002 年 12 月に日本建築センターの一般評定を取得した鹿島建設株式会社の ｢キャプリングパイル工法 (CP 工法)｣ の拡張タイプである｡ この CP 工法に引張抵抗機能を付加し, 大口径まで適用可能とするため, 2004 年４月に共研体制 (鹿島建設(株), (株)奥村組, 五洋建設(株), 戸田建設(株), 飛島建設(株), 西松建設(株), (株)長谷工コーポレーショ
ン, 松井建設(株), 三井住友建設(株), 高周波熱錬(株)の 10 社) を組み, 研究開発に着手した｡
約 1.5 年の間に各種の構造実験, 施工実験等を実CTP 工法概念図

図─1表─1

CTP 工法の適用範囲

CTP 工法を採用する場合の建物制限
建物規模 (階数・面積)

建物形状 (整形・不整形) 制限なし
構造種別 (S 造・RC 造・SRC 造等) 
CTP 工法を適用する場合の杭仕様
杭種：場所打ち杭または鋼管巻き場所打ち杭
杭径：800〜3,000 mm
コンクリート強度, ：21 Nmm2 以上※同一建物で, CTP 工法と在来一般工法を併用することができる

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了後の状態で, 天地を逆に表示しているが, 杭頭の損傷の違いが歴然としている｡ CTP 工法の試験体は,杭頭部を在来工法に比べ約７割に絞り, PC リングを設置し, 引張り定着筋を設けている｡
実験により, CTP 工法による杭頭接合部の回転性能は, 絞り部や引張り定着筋で発揮され, 在来工法に比べ杭体の損傷が少なく, 安定した回転性状を有する
こと1)が確認されている｡
図─2

CTP 工法における力の伝達メカニズム

写真─1

(４)

杭頭接合部の曲げせん断実験

キャプテンパイル協会

開発終了と同時の 2006 年４月に, 工法の普及と技図─3

CTP 工法 杭頭断面図

グ (PC リング) を杭頭に被せ, 杭と基礎とを接合する工法である｡ この PC リングを介して地震時に生じ術の向上を図ることを目的に, 共研構成会社を会員とする協会を設立している｡
CTP 協会の組織構成を図─4 に示す｡ 活動の一端る上部構造からのせん断力を杭に伝達させる機構を持つのが特徴である｡
杭頭を緩衝材で絞り半固定状態とすることにより,杭頭に集中する地震時の応力を緩和できるため, 杭材の損傷を軽減できるだけでなく, 杭や基礎梁等の断面縮小化によるコスト低減が図れる｡ また, 必要に応じて杭頭部に引張定着筋を配筋することにより, 引張力に抵抗させることができる｡(３)

在来工法との性能比較

開発過程において実施した杭頭接合部の曲げせん断実験結果を写真─1 に示す｡ 写真の試験体は, 実験終図─4CTP 協会組織構成

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である第三者への技術供与に対し, 協会内の各部会がクリート部分に杭主筋に加え, 引張り定着筋といったそれぞれ設計および施工を指導・支援する体制を整え軸方向鉄筋が存在しないことにより, はつり作業を効ている｡ また, CTP 協会の趣旨に賛同する建設会社

率的に行えるといった本工法の施工上の特長を十分にの入会に対しては広く門戸を開放している｡

活かすことができる｡
以下, 2 節 (施工事例) にて, 実施工案件における3.
(１)

キャプテンパイル工法の施工
施工手順

CTP 工法の施工フローを図─5 に示す｡

CTP 工法の特有作業について述べる｡
(２)

施工事例

(ａ)

建物概要

・構造種別：鉄筋コンクリート造, 地上 34 階, 地下１階
・主要用途：共同住宅
・基礎構造：場所打ち杭, 2,200 他 38 本, 杭長 42 m

図─6

CTP 工法の施工(ｂ)①

建物外観パース

鉄筋かごの製作・建込み杭の鉄筋かご組立て時に杭頭部に引張り定着筋を設置するが, 当現場では写真─2 に示すようにシース方

図─5CTP 工法の施工フロー

二重枠の項目が本工法の特有の作業項目である｡ 引張り定着筋の設置方法には２方式あり, 杭の鉄筋かご製作時に端部小口を養生したシース管を設置し, 杭頭処理後に引張り定着筋を挿入するシース方式と事前に鉄筋かごに取付けておく先付け方式がある｡
シース方式を採用すると, 杭頭処理時に余盛りコン

写真─2

杭の鉄筋かごの組立て24

建設の施工企画式を採用した｡②③06.12


PC リングの設置

製作工場より搬入した PC リング (写真─4) をク

杭頭処理

シース方式の場合には, 杭頭の余盛りコンクリートレーン等の揚重機にて杭に被せるように設置する (写をはつる際に軸方向鉄筋の突出が無いことから施工が真─5)｡ そのレベル調整は PC リング下面に３箇所備速く, 簡単である｡ 杭頭処理後は杭頭周辺に捨てコンわっている調整ボルトにて行う｡

クリートを打設し, 本工法特有の PC リングの設置となる (写真─3)｡

設置後, PC リング下面の空隙を確保するため, その内側と外側にバックアップ材または硬練りモルタル

写真─3

杭頭処理後

写真─6

PC リング下面の目詰め

写真─4

PC リングの搬入

写真─7

ローリ車によるモルタル製造

写真─5PC リングの設置

写真─8

ローリ車によるモルタル圧送

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写真─925

シース内へのモルタル充填

写真─10

引張り定着筋の挿入

で土手を作り, 杭頭部モルタルやリング周囲に打設す

写真─11

杭頭接合部へのモルタル流込み

写真─12

杭頭部への発泡ポリエチレン設置工法の作業が完了する (写真─12)｡

る捨てコンクリートがリング下面へ入り込まないよう処置を行う (写真─6)｡④4.

キャプテンパイル工法の設計

モルタル打設, 引張定着筋の設置

シース内の洗浄後, 無収縮モルタルを充填し, 引張CTP 工法の簡易設計フローを図─7 に示す｡ 基本

定着筋の挿入, 杭頭モルタルの打設といった一連の杭的な計算の流れは, 杭頭を固定とした従来の方法と同頭形成作業を行う｡

じである｡ 従来の計算では, 杭の水平剛性に応じてせ

本案件では, プレミックス型のモルタルの混練り,ん断力を配分していたが, CTP 工法の場合, 杭頭の圧送作業に対し, スラリー供給システムを採用した｡

固定度に応じて各杭にせん断力の配分を行うところにこのシステムは専用ローリ車に搭載されたミキサとポ違いがある｡

ンプで行うもので, 従来の混練り手間, 機械類の手配が不要となり, 施工の大幅な合理化を可能とした｡

また, 杭頭の固定度の算定において, 杭頭接合面の断面解析が必要なことなど若干複雑な計算を伴うが,なお, 施工に先がけ, 使用するローリ車で混練りを手計算レベルで検討を行うことができるように, 固定行い, 適正水量を把握し, 施工時には J ロート試験度とせん断力の関係を出力するエクセルシートを用意によるコンシステンシーの確認を行った (写真─7〜した｡

写真─11)｡⑤

杭頭緩衝材の設置

杭頭部モルタルの硬化後 PC リング外周部と杭頭部に緩衝材 (発泡ポリエチレン) を設置して杭頭半固定

さらに, 固定度の算定から杭の応力算定, 断面計算までの一連の計算を行う設計プログラムの開発も行っており, 設計にかかる時間およびコストをさらに低減することができるようにした｡

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なる建設汚泥や残土の排出量を削減でき, 環境負荷の低減に寄与できる工法と言える｡

JCMA《参 考 文 献》
1)

吉松敏行ほか：場所打ち杭用杭頭半固定工法の開発 (その 1)〜(その9), 日本建築学会大会学術講演梗概集構造Ⅰ, pp.349366, 2006 年
９月

2)

宮田章ほか：杭頭半固定接合部に用いるリング部材のせん断抵抗,

第 41 回地盤工学研究発表会平成 18 年度発表講演集, pp.14271428,
2006 年７月
3)

新井寿昭ほか：杭頭半固定接合部に用いる定着筋の引抜試験, 第 41回地盤工学研究発表会平成 18 年度発表講演集, pp.14291430, 2006年７月

4)

秦雅史ほか：杭頭半固定接合部の圧縮試験, 第 41 回地盤工学研究発表会平成 18 年度発表講演集, pp.14311432, 2006 年７月[筆者紹介]
吉松 敏行 (よしまつ鹿島建設株式会社
建築設計本部
構造設計統括グループ
統括グループリーダー

図─7

5.

簡易設計フロー西村 憲義 (にしむら三井住友建設株式会社
建築管理本部
建築技術部
部長

おわりに近年, 建物建設において環境へ配慮した設計や, 環境負荷の低い建設手法の採用が求められる機会が増えている｡ CTP 工法は, 杭断面を縮小化できる点により, 杭や基礎梁のコンクリートや鉄筋の使用量を削減としゆき)

のりよし)

山浦 一郎 (やまうら いちろう)
五洋建設株式会社
建築本部
建築エンジニアリング部
部長

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