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日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2006年 9 月

場所打ち杭用杭頭半固定工法の開発
その１ 開発背景と工法概要
正会員
同
同
杭頭接合部

場所打ち杭施工法○吉松敏行*1
西村憲義*2
許斐光生*3

伊勢本昇昭*4
山浦一郎*5
魚住正志*6

同
同
同設計法

1. はじめに杭基礎の地震時応力低減や地盤変形への追従性向上をプ側への定着方法には定着金物を用いた機械式定着工法

図り、杭体特に杭頭部の損傷を低減する目的で、杭頭固③ 杭頭部モルタル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、も可としている。
杭頭部のはつり後、杭天端のレベル出しを兼ねた杭天実用化されている。著者の一人 (*1) はすでに 2001 年と端打設モルタル及び PC リングと杭体の隙間を埋める目地

2002 年の建築学会大会梗概集「半固定杭頭接合法の開発

モルタルがある。これとは別に、シース方式の場合には、（その 1〜その 9）」で杭頭半固定工法（略称：CP 工法）

シースグラウト材（無収縮高強度モルタル）がある。

を発表し、実用化に至っている。今回、開発した工法は④絞り部緩衝材

CP 工法をベースとし、地震時の杭頭部引張力抵抗に対す杭頭部の断面縮小のため、杭天端モルタル打設後、杭る機能を付加し、杭頭接合断面縮小による効率的な半固天端に設置するドーナツ状の緩衝材（発泡ポリエチレ定化も実現させた場所打ち杭用杭頭半固定工法である。

ン）である。断面欠損効果により、絞りなしの場合より、2. 開発の体制と開発項目本工法（キャプテンパイル工法

杭頭の固定度をより低減させる効果がある。
略称：CTP 工法）の開発は 10 社の共同研究開発体制で進めた。鹿島建設㈱、5. 杭頭接合部の力の伝達 （図 2：伝達メカニズム）
杭頭接合部における力の伝達は、以下の通りである。

㈱奥村組、五洋建設㈱、戸田建設㈱、飛島建設㈱、西松① 軸力

建設㈱、㈱長谷工コーポレーション、松井建設㈱、三井住友建設㈱、高周波熱錬㈱の 10 社である。

圧縮力はパイルキャップから杭頭接合面を介して、杭へ直接伝達される。引張力は引張定着筋によりパイルキ

開発項目は、主に杭頭接合部の性能確認実験、施工実ャップから杭に伝達される。

験および杭頭接合部の設計法である。

② せん断力3. 工法の概要
CTP 工法は場所打ち杭を対象とした杭頭接合工法であれる要素もあるが、引張軸力の場合には期待できない。

る。杭頭接合部を半固定接合とするため、杭頭部に絞り

このため、杭の負担せん断力は、全て、PC リングで負担部を設けて杭頭回転を容易にし、地震時に杭頭部引張力する。

が発生する時には、杭頭絞り部内に引張定着筋を配置す③ 曲げることにより、杭に生じる引張力を含む軸力､曲げモーメントを負担し、せん断力に対しては杭頭部に設けたプレ軸力が圧縮軸力の場合には、接合面摩擦により伝達さ杭頭面の曲げによって発生する付加圧縮力及び引張定着筋の引張力で伝達される。

キャストコンクリート製リングで抵抗させる機構である。
4. 杭頭接合部の構成要素 （図 1：構成要素）
杭頭接合部の構成要素は、以下の 4 部材である。

杭頭圧縮軸力＋付加圧縮力① PC リング

摩擦力（圧縮軸力時のみ）

杭頭部に被せるリング状のプレキャスト部材で、杭体引張定着筋引張力と上下方向に重なりを有することにより、杭のせん断力を負担する。

PCリングせん断力
杭頭曲げ② 引張定着筋（引張力が発生しない場合は不要）
杭に作用する引張力に抵抗させるため、杭頭の中央部に配置する鉄筋である。施工上、杭体側への定着方法にシース方式と先付け方式の 2 方式がある。パイルキャッ

Development of semi-rigid Connections for Cast-in-place Pile Head
Part1 Base of development and outline of system―349―

図1構成要素図 2 伝達メカニズムYOSHIMATSU Toshiyuki, ISEMOTO NoriakiNISHIMURA Noriyoshi, YAMAURA Ichiro
KONOMI Mitsuo, UOZUMI Masashi

6. 適用範囲
本工法を適用出来る杭仕様は以下の通りである。

START
(1)

短期許容せん断力 Q0 の算定① 杭種は場所打ちコンクリート杭（鋼管巻きも含む）(2)

各杭の長期及び短期軸力の算定② 杭径は 800Φ〜3000Φ

(3)

杭径の決定

③ 杭体のコンクリート設計基準強度は Fc≧21N/mm2(4)

引張定着筋のタイプ選択(5)

各杭の負担せん断力 Q の算定

7. PC リングの許容せん断応力（Qr）の設定
PC リングの設計用許容せん断応力の算定は次式にて行

等価初期回転剛性 K1 の算定

う。すなわち、杭頭せん断力を受ける加力前面のせん断

杭頭モーメント Mp – 回転角θp 関係設定

抵抗力 Ra と、加力側面のせん断抵抗力 Rb の和とする。

杭頭せん断力 Qp – 杭頭固定度α関係算出

Qr = Ra + Rb

エクセル計算（図 3：PC リングのせん断抵抗力）

せん断力の分配

ここで Ra は、PC リング定着筋による水平抵抗力と鋼板リ杭頭変位 y0 の算定ングのせん断抵抗力のいずれか小さい値とする。Rb は、判定

鋼板リングとスパイラル筋の引張力の和と PC リング定着(6)筋とコンクリートのせん断抵抗力和のいずれか小さい値

No 杭頭の同一変位条件を満たすように各杭の負担せん断力を再分配

杭の断面算定No判定とする。

(7)

PC リングのタイプ選択

杭の負担せん断力の大きさに応じ、3 ランク（N,S1,S2）

判定の耐力を設定している。（図 4：PC リング短期許容せん断力）

END

No
Yes

8. 杭頭接合部設計フロー
図 5 に簡易設計フローを示す。杭頭接合部の計算は点

図５ 簡易設計フロー線で囲んだ個所である。表計算にて簡単に固定度算定を②ＰＣリングの設置①シースの設置・コンクリート打設・杭頭処理行うことが出来る。
9. 杭頭部のせん断力評価① 杭頭部（5.0D）については、せん断補強として原則とシース緩衝材

主筋
フープ

場所打ち杭
形状保持金物ＰＣリング

してウルボンスパイラルを使用する。（D：杭径）
コンクリートはつり② せん断耐力の評価は、原則として「BCJ 評定-FD0157-

キャップはずす
杭頭レベル緩衝材

杭頭レベル01」の一般評定「場所打ちコンクリート杭のせん断補

杭主筋補正の場合のカットレベル

強としてウルボンを使用する工法」に準拠する。

ライナー

シース

ボルトにてレベル調整

10. 標準施工フロー（シース方式の場合）
CTP 工法の標準フローを図 6 に示す。現場施工の簡素化を極力図り、施工性向上、品質確保を目指している。
11. おわりに
今後は、場所打ち杭用杭頭半固定工法として、本工法③引張定着筋の設置・モルタル充填④杭頭部緩衝材の設置・捨てコンクリート打設の普及、改善を 10 社一体となって進めていく予定である。

捨てコンクリート

杭頭部緩衝材

引張定着筋

加力側面 Rb/2加力前面Ra

杭頭せん断力90 度

加力側面 Rb/2

短期許容せん断力 Qa(kN)

10000
モルタル充填

N type 短期
S1 type 短期
S２ type 短期

8000

追加するフープ（1.5巻）

6000

杭頭部緩衝材

引張定着筋
基礎下端

捨てコンクリート

杭頭レベル

4000

杭頭レベル

2000
0700

1100

1500

1900

2300

2700

3100

杭径(mm)

図3

PC リングのせん断抵抗力

図4PC リング短期許容せん断力*1 鹿島建設㈱*4 戸田建設㈱*2 三井住友建設㈱ *5 五洋建設㈱*3 高周波熱錬㈱*6 ㈱長谷工コーポレーション

図６*1 Kajima Corporation*2 Sumitomo Mitsui Construction*3 Neturen Co. , Ltd―350―

施工フロー*4 Toda Corporation*5 Penta-Ocean Construction*6 Haseko Corporation