未来 FRONTPart 1

中京圏の人、モノをつなぐ環状道路の完成を支える回転杭工法

名古屋環状 2 号線（西南部・南部Ⅱ）
建設工事
Part 2

地震による液状化と津波に備える海岸堤防で本格化する鋼矢板二重式工法

仁ノ海岸堤防改良工事
TECHNICAL NOTES

既存岸壁の増深・耐震補強に適した「前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）」の耐震設計法の提案

82
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名古屋西 JCTから飛鳥 JCT（仮）方面を望む

Part 1

中京圏の人、モノをつなぐ環状道路の完成を支える回転杭工法
名古屋環状 2 号線（西南部・南部Ⅱ）建設工事
交通の分散導入効果やバイパス効果など、さまざ
まな機能を有することで大都市部の自動車交通を合
理的に円滑化する環状道路。市民生活ならびに物流にとっても大きな期待が寄せられる環状道路の仕上げに向けたプロジェクトが、いま名古屋市の西南部で着手されている。交通渋滞が課題となる当該地域のモビリティ向上につながるだけでなく、1980 年代
以降、営々と築かれてきた名古屋市外周部を巡る環状道路の完成に向けた工事となる。そんな、名古屋
環状 2 号線の高架基礎に用いられているのが、これまでも鉄道分野の高架基礎で数々の実績をおさめてきた回転杭工法だ。市街地施工に適した低騒音・低振動と無排土という環境特性と併せ、先端支持力の大きさなど合理的な杭設計が可能なメリットから採用されて道路分野での適用がすすめられている。

2

環状機能の仕上げとなる
最終 12km 区間

くりの愛知県 ” ら
しい物流動向だが、その動態の多名古屋環状 2 号線は、名古屋市周辺

くが愛知県北部方10km 圏内に位置する延長約 66km の面から名古屋港を環状道路で、自動車専用道路（専用部）

目指して輸送されである名古屋第二環状自動車道（名ている特性があ二環）と伊勢湾岸自動車道のほか、一る。そのため、名般 部 で あ る 国 道 302 号 で 構 成 さ れ て

古屋港へ向けた物いる。このうち、専用部である名二環

流交通の所要時間は名古屋南 JCT から名古屋西 JCT ま

短縮が期待されてでが 2011 年 3 月までに開通。残る、名おり、本事業区間

古屋西 JCT から飛島 JCT（仮称）の約の開通が強く望ま12km の区間も 2009 年に整備計画が決れ て い る。ま た、定し、事業がすすめられてきた。そし物流交通が専用部て、2013 年 9 月より名古屋市西南部のへとシフトするこ

日光川にかかる飛島大橋周辺での橋梁とで一般部の大型本体工事が着手されている。

車両が減少し、住同区間は、名古屋市中川区島井町か

民生活の安全や快ら愛知県飛島村木場 1 の延長 12.2km。

適性に寄与する。

片側 2 車線、高架構造の自動車専用道■名古屋環状 2 号線／路線・位置図

路で、名古屋西 JCT 南・富田・南陽・
名四西（いずれも仮称）のインターチェン ジ 4ヶ 所 を 設 け る 計 画 と な っ て いる。

災害時のライフライン
としても機能さらに、東日本大震災以降対策が強多面的な効果で
都市道路交通に貢献化されている、災害に強い道路機能確保にも大きく貢献する。この区間が位置する地域は、大規模浸水被害発生時

この区間が開通することにより名古に水没の危険性が高い標高ゼロメー

屋環状 2 号線は、伊勢湾岸自動車道なトル地帯が広がる。現在、この地域のどと一体化した環状道路として完成す

第一次緊急輸送路は一般道路のみなのる。その結果、環状道路ならではの通で 30 年以内の発生確率が 60〜70％と過交通のバイパス機能が確立され、郊想定される東海・東南海地震などの大外部から名古屋都心部への交通を分散

地震発生時には輸送路が寸断され、支導入する効果が発揮され、事故、災害

援・復旧機能確保が困難となる恐れが等の緊急時にも迂回誘導が可能とな

ある。

る。

本事業で整備される専用部は高架構

渋滞の緩和が図られることにより愛造であるため、ゼロメートル地帯にお知はもとより中京圏の物流効率化にもける第一次緊急輸送路が確保され臨海寄与する。建設工事がすすめられてい広域防災活動拠点へ接続する道路網整る本事業区間の南端は、名古屋港でも備の強化に大きく貢献する。

最大規模のコンテナ物流拠点である飛以上、自動車交通の利便性向上、物島ふ頭に直結している。名古屋港は外流支援、そして災害時の道路機能強化

貿貨物量で全国第一位である上に、名というさまざまな効果を期待されなが古屋港から出荷される海上貨物の約 7

ら、名古屋都市圏の広域環状道路の仕割が愛知県の出荷製造品になってい上げとなるのが本事業区間の建設工事る。

となっている。

製造品出荷額が全国一位の “ ものづ■専用部／一般部の構造図■名古屋環状 2 号線完成による効果■本事業並行区間（国道 302 号）の交通状況

3すぐれた環境性能に加え、合理的な杭工法を採用

道路分野で初の大規模採用
となる回転杭工法
名古屋西 JCT から飛島 JCT（仮称）の専用部延長は約 12.2km。その構造は、現在供用されている一般国道 302
号の中心付近に連続した 2 階建て構造の高架橋として建設される。全区間に設けられる橋脚数は約 320 基にものぼるが、その多くの基礎工は大径鋼管杭を用いた回転杭工法により施工する。
回転杭工法とは回転貫入を容易にす
る羽根を先端に溶接した鋼管杭を、主に全周回転機で回転させながら地盤へ貫入させる工法で、これまでにも北陸新幹線など鉄道分野で多くの実績を上げている工法である。その特徴は、全周回転機による低騒音・低振動施工と、無排土施工による環境影響低減である。さらには、杭先端の羽根による大きな先端支持力を活かして杭径を小さ
くする、あるいは杭本数を削減できるなどの経済性も期待できる。
これまで適用されてきた鉄道分野に続き、平成 24 年 3 月の「道路橋示方書・同解説」にも設計・施工に関する事項が追記され、今後、広範な分野への採■延 長 12.2kmの名古屋環状 2 号線、西南部・南部
Ⅱ事業区間用が期待されている鋼管杭工法である。

低騒音・低振動・無排土施工で
環境に貢献
名古屋環状 2 号線・名古屋西 JCT〜
飛島 JCT（仮称）の高架橋本体下部工

正面図

内回り

外回り

CL
▽ 14.545▽ 14.545

19000

300
3000

2800

8635

8560
14060
300
3000

梁、柱コンクリート
30-8-25BB

500

施工基面
▽ 0.618▽ -3.320▽ -3.320

200100

3000

3000

100

3000

底版コンクリート
30-8-25BB

3000▽ -0.320

工事用道路

3000

▽ -0.320

20010014275

一般部外回りP173橋脚(計画)

300
7400

1140 1500

3000

60

60

▽ 10.955

2500

60▽ 11.015
G1▽ 10.740

1500

8800

300
500

2170

▽ 10.800

425

575

4400
7400

13800

7965
完成時整形面G2

2000

2500603000
135408040

2800

4800
60

4910

G2
▽ 10.480
5.0%
1500▽ 10.005

13325

2500

860 1500

60

5.0%

G1
▽ 10.220▽ 10.540▽ 10.280

2500

4800
60

2320

▽ 10.065

回転杭 φ800
L=34.0m n=19本
800
100

6X2133.3=12800

800

14400

100

均しコンクリート
18-8-40BB,t=100
基礎材
RC-40,t=200

杭配置図
14400
500 3000
800

7400

3000

6X2133.3=12800

500
800

4000

800
2X2950=5900

7500

1750

°
90

800

1750

CL

4326

No.423+ 2.000■梅之郷地区橋脚・正面図および杭配置図

4■梅之郷地区橋脚での回転杭貫入状況

P3L

P4L

Ａｓ

P2L

市道小川１３号線

0.1

0.4

Ａｓ

３２６－Ａ
５０３－Ａ

Ａｓ

Ａｓ

３２５の３

Ａｓ

Ａｓ
4.1

Ａｓ

６３．０ｋｍ
3.5

302号本線

2.8

3.8

函
1号

屋市港区小川地区、および4.3

は、平成 25 年 9 月より名古3.0

飛島村梅之郷地区などの日

６３．０ｋｍ渠
3.5

光川両岸から着手されてH=3.701.9

川地区で施工された橋脚

Ａｓ

い る。平 成 25 年 12 月 に 小

10.0％

H=2.2010.0％

2.1

H=0.70で は、φ800mm × t12mm

2.5

× L33.0m の 鋼 管 杭 が 左 右工事用道路

６３．０ｋｍ

Ａｓ

0.0

３２６
５０３－Ａ

ＷＣ
-0.3

Ａｓ

３０３
５０３－Ａ

Ａｓ

Ａｓ
Ａｓ

Ｇ

-0.6

0.1

Ａｓ

0.7
-0.8

Ａｓ

亡失

-0.6

SKK490）が計 19 本打設された。

P2R

Ａｓ

L34.0m の鋼管杭（いずれも■小川地区橋脚・施工配置図

0.2は、φ800mm × t12mm ×

側道Ａｓ

之 郷 地 区 の P171 橋 脚 で３２５の３

2 基 の 橋 脚 に 計 32 本。梅

施工性に大きく寄与している。もちろ

小川地区橋脚の施工現場は一般国道

ん、発生残土の処分費等が軽減できる

302 号が併走し、西側約 20m には一般ことから経済的であり、環境特性にも住宅なども点在する市街地での施工環大きく貢献している。

境になる。そのため、施工ヤードは通常よりも狭小となり、たとえば下杭・中杭・上杭の 3 本を現場溶接して打設する鋼管杭は 1 セットしか施工現場に仮置きできないなど、限られたスペー
スでの施工が求められる。

精度確保、省スペースなど
すぐれた合理性
小川地区橋脚では、下杭 9.0m・中杭12.0m・上杭 12.0m の 1 セットをほぼ 1

左右門型の橋脚では、効率的な杭施日工程で打設している。約 12km の工工が行えるよう全周回転機 2 機を用い

区全般の地質条件は、砂層と粘土層がて同時並行で回転杭の貫入が行われて交互に入り混じった沖積層が広範囲にいた。鋼管杭を打設する施工者の所感ひろがり、支持層も硬く締まった細かとしては、第一に低騒音・低振動といい砂層だ。そのため、回転杭の特性をう特性に大きなメリットを感じるとい活かして貫入は順調に行われているう。打設にかかる作業時間帯は 8 時すが、地表から 1〜2m の層に玉石等の障ぎから最大 19 時まで。一般住宅や特別害物が散見されるので、その場合は回の貫入はパソコンを用いて回転トルク

養護老人ホームなども隣接する現場で転杭の先端の障害にならないように事などと N 値との関連データで管理さは、近隣環境への配慮にもっとも神経前に取り除くことが注意点だという。

れているが、鉛直精度はトランシットを使うところだ。そのため、低騒音・そうした環境条件での施工性は、支で二方向から随時確認する。他の杭施

低振動で安定した施工が可能な回転杭

持層への最終根入れは 1〜2 時間程度

工法は施工者にとっても大きな安心感を要するが、それまでの下杭・中杭のがあるという。

貫入は 30〜60 分程度とスピーディー

一方、鋼管杭の打設後に残土が発生だという。回転杭の特性として、鉛直しない特性も排出土の仮置き場が不精度の確保が容易だというのも施工者

要となり、限られた作業スペースでのからの所感としてあげられる。鋼管杭■左右 2 基の基礎を同時施工する■全周回転機の移動、設置の状況■小川地区橋脚・正面図および杭配置図■名 2 環で採用されている回転杭の先端形状

5道路分野への本格的な適用で可能性広がる回転杭工法

工と比較しても回転貫入する工法であることから、正回転・逆回転の切り替
えで鋼管杭の引抜き対応も容易である。そのため、地中に障害物や硬い地盤があった場合でも貫入の修正がフレ
キシブルなため、杭の鉛直性も高い精度を確保しながら施工がすすめられている。
市街地施工に心強い低振動・低騒音、た無排土工法。加えて、コンパクトな
全周回転機をもちいた省スペース性と、回転杭ならではの高精度で合理的な施工性など、数々のメリットを発揮
しながら施工がすすめられている。

道路橋示方書記載も併せ、
広がる適用の可能性■杭先端の貫入状況

名古屋都市圏交通の合理化や物流支

低騒音・低振動、無排土という環境

援、そして将来予見される災害時の緊特性を最大のメリットとして採用され急輸送ルートなど、多面的な目的と効た回転杭工法は、本事業への大規模な果を期待されながら建設が進む、名古採用事例により裏付けられた合理的で屋環状 2 号線。名古屋都市部、および高品質な鋼管杭施工により、今後、ま郊外部との円滑な道路交通網を確立す

すます道路分野をはじめとした多方面

るのみならず、中部国際空港や東名阪への適用が期待されている。

自動車道、東名高速道路など広域の交通アクセスにも密接する重要な環状道路の完成が、中京圏の各方面から期待されている。

■回転杭工法の低騒音・低振動の特性が有効な施工現場

6■小川地区橋脚、回転杭の建込み、および貫入の状況

そして環境特性にも経済性にもすぐれPart 2

地震による液状化と津波に備える海岸堤防で本格化する鋼矢板二重式工法
仁ノ海岸堤防改良工事

高知県中央部に位置し、土佐湾の湾奧部にあたる東西約 30km の砂浜海岸である高知海岸。その中央部には月の名所としてよさこい節にも歌
われる、桂浜が観光名所としても有名だ。その高知海岸で平成 24 年より、地震・津波対策を目的とした海岸堤防の液状化による沈下対策工事が進められている。そのうち、液状化による堤防の沈下量が大きいと想定された工区では広幅鋼矢板二重式工法が採用され、海岸堤防としては
これまでにないスケールの大きな適用事例となっている。

2012 年 9月、県道に隣接した工区での打設の状況

7硬質地盤、省スペース等制約をクリアした工法

巨大地震の液状化による
堤防沈下対策
月の名所、また坂本龍馬像で有名な
桂浜から西へ約 9km。四万十川に次ぐ、高知県第二位の河川である仁淀
川の左岸河口に位置するのが延長約
1400m の仁ノ海岸だ。今後 30 年以内の発生確率が 70％といわれる南海トラフを震源とした地震で、海岸堤防の液■これまでの主な地震の発生サイクル状化による沈下が大きいと想定された地区である。

立てるような工法は採用できなかっ

来たるべき南海・東南海地震が発生た。さらに、台風シーズンを中心に越した場合、高知県全域で最大 2m の広波等の発生も多いことから、液状化対域沈下を起こすものと想定された。既策の工期中も既存堤防の機能を活かし設の堤防高さは T.P.10.26m。設計段階ながら施工を行う必要があるなど、数で高知県が設定した津波高が 8m だっ

多くの制約条件があった。

たため、先の広域地盤沈下 2m が起った場合でも既設の堤防高を変えないま
ま、津波高に対処できる液状化対策として工法が検討された。

鋼矢板二重式工法の門型断面で液状化抑制

こうした検討の背景には、仁ノ海岸

こうした諸条件をもとに工法検討がの特徴として堤防背後には主要県道となされた結果、総延長約 1400m の仁ノそれに続く住宅地が近接し、侵食海岸

海岸の堤防改良工事では 2 通りの工法であることから堤防を引いたり前出しが採用された。ひとつは、仁淀川河口したりすることが不可能であったことがあげられる。また、現場一帯はウミガメの産卵地であるため、砂浜を埋め■改良工事前の既設堤防■現場位置図、および全体平面図

8

に隣接した西側地区の延長約 710m

0の第一期工区で、広幅鋼矢板二重式

1工法が採用された。ここでの施工の
海 側打設し、鋼矢板上部をタイロッドで

陸 側

タイロッド

既設護岸取り壊し

4の断面構造による地盤の締切り効果

7を最小限に抑制する。この結果、堤防の沈下を防ぎ、高さを維持することで越波・越流による破堤を防ぐと

県

道

消波根固ブロック

50

11
4

8

5
8
4
粘土混り
砂礫

11

礫混り砂

10

転石φ500〜φ800
液状化層

6500

23
22

13

24

砂質礫

14
15

期待される。

41112

広幅鋼矢板 Ⅳw型
L=15.0 m〜16.5 m

で、津波の作用力にも耐えることが礫混り
シルト質粘土転石
φ500〜φ800

5

9

盛土

ともに高靱性の鋼矢板を用いること

一方、東側の延長約 700m の第二期

40

礫質土

5
6

ある砂層が地震時に液状化すること

30

7

3

緊結する。この鋼矢板を用いた門型で、堤防天端より約 7〜10m の深さに

20

6

2

概要は、護岸の海側前面と背面におおむね 6.5m 間隔で鋼矢板を二列に10

コンクリート1726(m)■第一期工区／標準断面図、および土質柱状図

工区では堤内地盤高が高いことなどから堤防の液状化による沈下量が西側工区よりも小さく想定された。そのため、この工区では消波ブロックによる押え盛土工法が採用された。

転石層の存在で
硬質地盤クリア工法を採用
平成 24 年 3 月 よ り 着 工された西側■鋼矢板二重式工法による効果■打設済みの鋼矢板に併走することで施工性と省スペース性を両立させた圧入機の第一期工区で使用されたのは、広幅
鋼矢板Ⅳ w 型 15〜16.5m。着工当初は前面に鋼矢板を圧入する。

ウォータージェット併用のバイブロハ

施工上、大きなポイント

ンマーで打設される予定だったが、着となるのは鋼矢板建て込

工後に地中に直径 500〜800mm の転石みのための削孔精度だ。二層が存在することが分かり、急遽、打列の鋼矢板をつなぐタイ

設方法が変更された。硬質地盤クリア

ロッドの許容誤差は 8cm。

工法とよばれるもので、転石や岩盤なつまり、二列に打設した鋼

ど N 値 50 以上の硬い地盤をオーガー

矢板の水平方向の施工誤で砕きながら直径 700mm の孔を先行差は、それぞれ± 4cm 以内

して掘削する。その後に、鋼矢板を建にとどめなければいけないということ行うことで工程を守ることができた。

て込む工法で全国に約 70 機しかないになる。施工の現場では、転石の大き硬質地盤への圧入という課題を除け

専用の圧入機が、この工区に 7 機集め

さや量などに応じてオーガーのトルク

ば、県道境界に隣接した防護柵から 1られて施工が行われた。

や削孔速度を制御しながら、慎重な作〜2m という狭い作業スペースで既設

ただし、その準備のための時間がか業が続けられた。専用機にはさまざまの堤防を取り壊しながら、法勾配の急かり先行する県道側・堤防背面の矢板な施工データをリアルタイムに表示すな斜面でも足場を確保しやすい自走式

打設は 8 月からのスタートとなった。

る機能が備わっているが、削孔の方向の圧入機で施工できた硬質地盤クリア

施工手順は、まず県道側・堤防背面のの予測などはオペレーターの技量に負工法は、この工区の条件下では最大限

コンクリートを撤去し、鋼矢板を圧入うところが大きかったという。そのたの施工性を発揮し、結果的に急速性とする。背面から施工するのは、工事期

め、削孔に 1 時間かかることもあり、経済性を両立した事例となった。

間に台風等の接近があっても堤防機能

一日当りの鋼矢板打設量は 5〜6 枚程を維持するためだ。そして、次に堤防度だったという。早朝や夜間の施工も■第二期工区／標準断面図

9鋼矢板の粘り強さで海への備えも頼もしく工事終了から約 1 年。景観にも配慮して化粧パネルで美しく被覆された堤

硬質地盤クリア工法による鋼矢板打防外観からは、いまや内部の構造はう設が平成 24 年 8 月にはじめられた仁ノかがえない。しかし、施工中のようす

海岸・第一期工区は、11 月中旬にすべを知る近隣住民からは、高靱性の鋼矢ての鋼矢板の打設が完了。延長 710m

板が使用されたことで強靱な堤防に生の区間に約 2400 枚・計 4000t の鋼矢板

まれ変わったことを頼もしく感じていが使用された。その後、法覆護岸施工る声が多いという。中長期的に高い確や消波根固めブロックの設置などが行率で起こりうる、大地震と海岸部でのわれ、平成 25 年 3 月にはすべての工事

大津波。海岸堤防の対策工にスケールを終えている。また、平成 25 年 11 月よ

感をもって鋼製の基礎材が適用された

り仁淀川右岸の河口部に隣接した新居

嚆矢として、今後、全国の同様のケー

工区約 700m で既存堤防の液状化対策

スの範となる可能性を秘めている。

工が、同様の鋼矢板二重式工法で着工されている。
本プロジェクトは、既設の堤防をそのまま活かしながら地震による液状化対策と津波の波力による越流・破堤対策を、限られた施工スペースと硬質地盤環境下での施工性■仁淀川右岸、新居工区の位置図■専用圧入機を7 機同時施工することで工期のスピードアップがはかられた10をクリアしながら行われている。

海岸堤防に鋼矢板の
大きな可能性拓く■化粧パネルが施されウミガメもPRされる堤防の現況

既存岸壁の増深・耐震補強に適した「前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）」の耐震設計法の提案
鋼管杭・鋼矢板技術協会

1．はじめに港湾技術委員会［課題 2］骨組解析における諸条件

大値を算定して、照査用震度算定式に代入して求めるが、その際の各種パラ

矢板部・桟橋部の一体構造の骨組解

港湾の岸壁構造の一形式である前方メータは、控え工の種類によって場合

析時の矢板部の土圧と地盤反力係数の斜杭式桟橋（土留め一体構造）は、鋼分けされている。前方斜杭式桟橋（土扱い方法。

管矢板壁（もしくは鋼矢板）を海側に留め一体構造）の場合、控え直杭用、［課題 3］桟橋の照査用震度の求め方打設された斜杭で支える土留め部分

控え組杭用のどちらかを準用できるの桟橋用に検討した、1 次元解析の仮と、海側に設けられた横桟橋を一体化

か、それとも独自のパラメータ設定が想固定点深度の加速度応答スペクトル

した、やや特殊な構造である（図 1 参必要となるのか。また、前方斜杭式桟から、桟橋の固有周期に対応した震度照）。そのため、設計では、矢板式岸壁

橋の矢板部はと桟橋式岸壁の設計法を参照しながら従来の矢板式

実施することになるが、その妥当性にと同様に変位

関する検証例は少ないように思われ先行型の破壊る。

モードとなる

今後、高度経済成長期に整備されたのか確認が必岸壁の更新・耐震補強や、対象船舶の要である。

大型化にともなう岸壁の増深化工事が増えることが予想されるが、前方斜杭

図1

前方斜杭式桟橋の断面図

式桟橋（土留め一体構造）は、このようなニーズに適合した構造形式と考えられる。そこで、鋼管杭・鋼矢板技術協会では、設計の利便性に供するため、前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）の耐震設計法について検討した。ここでは、その概要について紹介する。

2．設計方法と検討課題
1）
設計手順は、港湾基準（2007 年版）

を参照して図 2 のとおり設定した。この手順で設計する際の課題（設計者が判断に迷うと思われる項目）を下記に示す。
［課題 1］矢板部の照査用震度の求め方

矢板の照査用震度は、背後地盤の 1
次元地震応答解析を実施して周波数特性を補正した地表面の補正加速度最図2

設計手順（案）

11

表1
モデル

※
※※

土圧

骨組解析の条件と設計結果
鋼管矢板※（直径，板厚）

矢板部地盤反力係数※※3直杭・斜杭※（直径，板厚）

方法 A

主働土圧・残留水圧と受働土圧を，両者が等しくなる深さまで作用させる

1500N×（3/4） （kN/m ）N：N 値
原地盤上層の値12.4MN/m3

φ600t9
根入れ−18.5m（下部の杭は2.8m 間隔）

直杭：φ800t9
斜杭：φ900t11（5m 間隔）

方法 B

主働土圧，残留水圧と，受働側に静止土圧を作用させる

矢板用の地盤反力係数（高橋・菊池らの提案値）
原地盤上層の値25.0MN/m3

φ600t9
根入れ−18.5m（下部の杭は4.2m 間隔）

直杭：φ800t9
斜杭：φ900t9（5m 間隔）

鋼材はSKK490を用いる。諸元の単位はmm
杭の載荷試験でもとめた地盤反力係数を壁用に用いる際の補正値 7）

表2

設計地盤定数

標高
（m）

湿潤密度
（t/m3）

せん断抵抗角（°）

埋立（水面上）＋4〜＋0.6

1.8

32

埋立（水面下）＋0.6〜−11.0

2.0

32

原地盤上層

−11.0〜−21.5

2.0

31

25

16.5

11

原地盤下層

−21.5〜−32.5

2.0

33

37

37.5

25

−32.5〜

2.0

40

2.0

30 ※3

2.0

40

支持層
捨石
裏込石

※1：高橋・菊池による提案値（N 値と地盤反力係数の関係）
※3：領域が狭いため30°として安全側の設計とした

を求める方法が、そのまま前方斜杭式桟橋に適用できるか。

地盤反力係数：
矢板用※1（MN/m3）

地盤反力係数：
杭用※2（MN/m3）

N値
8
8

24

75

50

7.5

5 ※4

※2：1500N（kN/m3）※4：杭の水平抵抗を算定する際のN 値

用する土圧と、地盤反力係数の扱い方［課題 2］骨組解析の方法
3．

法を変えて解析した結果を表 2 に示

［課題 4］桟橋の応力検討時の部分係数

骨組解析における土圧と地盤反力係

す。方法 A は、桟橋の設計を準用した

桟橋の部分係数を用いて設計した前数の扱いの違いが、設計結果に与える方法で、地盤反力係数は壁の効果を考

方斜杭式桟橋が目標信頼性指標を満足

影響について検討を行った。検討条件

慮して低減している。土圧は、自立矢

するか。

は、レベル 1 地震動に対する矢板式岸板の設計で用いられている方法とし

2）

これらの課題に対して、課題 2 →課

壁の耐震性能照査用震度の検討 の、た。方法 B は、矢板の設計法と一致さ

題 1 →課題 3 →課題 4 の順番で検討を

水深− 11m 岸壁、第Ⅱ種地盤相当と同せており、土圧は矢板の設計におけ行った。

一条件とした（表 1 参照）。N 値とせん

る Rowe の方法と同一である。設計の断抵抗角は、文献

結果、方法 A の方が斜杭の断面が大き

2 に掲載されていく、鋼管矢板部の下に続く杭ピッチがる S 波速度を参考密になった。

にして決めた。
図 3 に骨組解析
モデルを示す。設
計震度は 0.15 として、許容応力度法（ 港 湾 基 準（1999図3

骨組み解析モデル

図4

12

［課題
1］矢板部の4．

照査用震度の求め方（1）前 方斜杭式桟橋（土留め一体構造）の地震時挙動特性

年版））3）で設計を前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）行った。矢板に作の地震時挙動の特性を明らかにするた

地震時挙動比較のための設計断面

表3
湿潤密度
（t/m3）
埋立（水面上）1.8

埋立（水面下）

2.0

原地盤上層

基準有効拘束圧（kN/m2）

基準初期せん断剛性（kN/m2）

基準初期体積剛性（kN/m2）

せん断抵抗角
（°）

最大減衰

S 波速度
（m/s）

89.8

58320

152100

38

0.24

180

198.5

72200

188300

38

2.0

原地盤下層

地震応答解析で用いた解析地盤定数

0.24

279.2

125000326000

39

支持層

2.0

298.0

18000046900040

0.24

捨石，裏込石2.0

98.0

180000469000

40

0.24

190
250

300

※レベル1 地震動を対象としているため間隙水圧の上昇は考慮しない設定とした

め、同一設計震度で設計された直杭式

レベル 1 地震動波形から岸壁の許容変

さて、以降で、前方斜杭式桟橋（土横桟橋、矢板式（控え組杭）、矢板式（控位量に応じた震度を算定する式を構

留め一体構造）（1）式の準用が可能か、

え直杭）の 4 断面（図 4 参照）に対する築している 2）。具体的には、最初に、背地震応答解析で比較検討した。

地震応答解析を行った。ここで、前方後地盤の 1 次元地震応答解析で求めた

1）周波数依存特性

斜杭式桟橋（土留め一体構造）は断面

地表面の加速度時刻歴を、周波数依存（1）式構築時において、周波数依存が大きくなった方法 A を対象とした。

性（周波数ごとに岸壁の変位に与える性は、周波数を変えた正弦波（継続時解析プログラムは FLIP4）を用いた。

影響の強弱がある）を考慮するための間 40 秒、主要動継続時間 5 秒、前後は

解 析 地 盤 定 数 を 表 3 に 示 す。入 力 地フィルター処理を行い、フィルター処

コサイン状のテーパー）を用いて、岸震 動 は 最 大 加 速 度 100Gal、継 続 時 間理後の加速度時刻歴の最大値αf を求壁天端の残留水平変位が 20cm となる

20.48 秒の White-noise を用いた。岸壁める。次に、地震動の継続効果を補正

条件入力加速度レベルを探索し、その天端 加速度のフーリエスペクトルをする係数 p をかけて、地表面における際の背後地盤地表面の最大加速度の特

入力加速度のフーリエスペクトルで除地盤の補正加速度最大値αc を求める。

性から設定している。図 6 に矢板式として算定した伝達関数（フーリエスペ

この値を（1）式に代入して照査用震度

前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）のクトル比）を図 5 に示す。この結果かを求める。なお、フィルター、継続時

背後地盤地表面の最大加速度を示す。

ら、前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）

間補正係数 p、
（1）式は、控え直杭と控前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）

は、矢板式に近い値を示しており、特え組杭で違う値を用いている。

※に、岸壁の変位に与える影響が大きい
0.5〜2.0Hz の範囲では、矢板式（控え直杭）に非常に近い応答性状であることがわかる。
※＋4mの標高の最も海側地点（桟橋では床版の図面左端）

D −0.69 ac
khk＝1.91 b a l＋0.03（控え直杭）Drg
D −0.74 ac＋0.05（控え組杭）
khk＝1.32 b a l
Dr
g


（1）

式

は、矢板式（控え直杭）と矢板式（控え組杭）の間の挙動となり、矢板式（控え直杭）に近い挙動をしていることがわかる。また、前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）は、1Hz 以下では残留変
位が 20cm に到達する際の背後地盤地
表面の最大加速度が矢板式（控え直杭）（2）矢 板式の照査用震度算定式の適用性

ここに、khk：照査用震度の特性値、g：よりも大きいので、変位に関する耐震

重力加速度、Da：許容される岸壁天端性が上回っていることになる。なお、矢板式の照査用震度算定式は、数多における変形量（＝ 15cm）、Dr：基準

20cm の残留水平変位時にも矢板部分

変形量（＝ 10cm）の応力は弾性範囲内であり、変位先行

くの 2 次元地震応答解析を整理して、

図5

岸壁天端の伝達関数

図 6 周波数依存性

13

表4

なった。

桟橋の照査用震度算定結果

上記方法で求めた設計震度の妥当性

波形番号

入力加速度最大値（Gal）

最大加速度（Gal）

照査用震度

No.1

148.3

164.2

0.17

No.2

185.8

185.6

0.19

No.3

373.6

221.3

0.23

No.4

175.3

168.8

0.17

て桟橋部（床版左端）の最大応答加速

No.5

103.3

156.4

0.16

No.6

126.6

194.8

0.20

度を求めた。上記方法（1 次元解析 &

No.7

101.5

162.5

0.17

No.8

126.3

232.6

0.24

No.9

89.9

158.8

0.16

を確認するため、前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）の 2 次元モデルを用い

加速度応答スペクトル）で算定した最大加速度と 2 次元解析で算定した最大加速度の関係を図 8 に示す。多少のば
らつきはあるものの、概ね± 2 割の誤差に収まっており、桟橋の設計震度の型の破壊モードとなることが確認でき

留め一体構造）の照査用震度算定は、

部分係数算定時に用いた変動係数 0.2た。

控え直杭の係数を用いた方が、控え組と対応がとれている。

2）継続時間特性

杭の係数よりも安全側の評価となる。

（1）式構築時の検討で用いられた卓越周波数と継続時間が異なる入力地
震動 9 波形を用いて、岸壁天端の残留水平変位が 20cm となる条件入力加速［課題
3］桟橋の
5．

照査用震度の求め方

レベル 1 地震に対する桟橋の杭の応度レベルを探索し、その際の自由地盤

桟橋の照査用震度は、桟橋中央部の力検討は、許容応力度法で設計され

地表面の最大加速度αf を求めた。継

地盤の 1 次元地震応答解析を行い、桟た複数断面に対して、コードキャリブ

続時間効果は、フィルター処理後の加橋仮想固定点の深度の加速度時刻歴

レーションが実施され、目標信頼性指速度時刻歴の二乗和平方根 S をαf でから加速度応答スペクトル（減衰定数標（破壊確率）および部分係数が設定割った値を横軸に、縦軸はαf を設計

0.2）を求め、桟橋の固有周期に対応すされている 5）。ここでは、直杭式横桟橋

震度 0.15 相当に対応させるため 150Gal

る応答加速度を重力加速度で割って震の検討で求められた部分係数を用いてで割った値（低減率 p）をとって考察度としている。

前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）をする。なお、前方斜杭式桟橋（土留め

ここでは、4. で用いた入力地震動 9設計した場合に、直杭式横桟橋と同等

一体構造）は、控え直杭の式を用いて波形に対して、矢板式（控え直杭）のの信頼性指標を得られるか検討した。

算定した。

照査用震度が 0.15 となる入力加速度レ

信頼性指標は、応答曲面法による性図 7 に S/αf と p の 関 係 を 示 す。前 方

ベルで桟橋部の震度を求めた。なお、

能関数（2）式を用いて FORM で求め

斜杭式桟橋（土留め一体構造）の p は桟橋部の固有周期は、地盤反力係数のた 6）。応答曲面法で対象とした部位は、矢板式（控え直杭）を下回っており、

ばらつきと、桟橋の上載荷重の有無の

断面検討時に作用耐力比が一番高い斜矢板式（控え直杭）の照査用震度の算組み合わせに対して骨組解析で算定し杭の杭頭部である。文献 6）と同様の定方法を用いれば安全側の評価となる

た結果、0.41〜0.58 秒となった。表 4 に方法で、地盤反力係数と発生断面力の（p が大きい方がαc が大きくなり、照照査用震度の算定結果を示す。桟橋部関係から応答曲面をもとめているが、査用震度が大きくなる）の照査用震度は 0.16〜0.24（平均 0.18）

今回は斜杭で軸力が無視できないためとなり、矢板式よりも大きな結果と性能関数はオイラー座屈を考慮した応以上の検討から、前方斜杭式桟橋
（土

図7

14

［課題
4］桟橋の
6．

応力検討時の部分係数

継続時間依存性

図8

1 次元解析と2 次元解析の最大加速度の比較

表5

条件は、各種条件の平均的と考えられ

信頼性解析で用いた確率変数

変数

確率分布形状平均値

変動係数

鋼材降伏応力度

正規分布

377N/mm20.08

震度

対数正規分布

0.15/1.2 ※0.2

地盤反力係数

対数正規分布1.0

0.775

る、− 11m 水深、設計震度 0.15、第Ⅱ種地盤相当としているが、設計法の一般化に向けては、事例検討の積み重ねが必要である。

※

港湾基準 (1999 年版）の重要度 A 級相当の安全率で割っている

表6

なお、このテクニカルノートは文献

信頼性解析で用いたパラメータ

a

b

c

d

e

f

−42.53

133.8

986.1

446.1

−1631

6373

表7

信頼性解析結果構成したものである。
【参考文献】

感度係数

信頼性指標
3.70

鋼材降伏強度震度

地盤反力係数0.373−0.9170.143

力比で設定した。確率変数は表 5 に示

分係数を用いて再設定した。その結す値を用いた。

果、斜杭の板厚が、許容応力度設計で2

K（akh ＋bkh＋c）/Z
σyK（dkh2＋ekh＋f ）/A
−
σcr

G＝1−

8 の一部の内容を設計実務者向けに再



（2）

式

ここに、K：震度、kh：地盤反力係

は 11mm であったのに対して、15mmまで増大した。性能関数のパラメータを表 6 に、解析結果を表 7 に示す。信頼性指標は 3.70 となり直杭式横桟橋の目
標信頼性指標 2.68 を大幅に上回る結果になった。

数を平均値 2000N（設計で用いられる
1500N は安全率を考慮した値である）

7．まとめ

で割った値、Z：杭の断面係数、A：杭の断面積、a〜f：係数、σy：鋼材の降前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）

伏応力度、σcr：オイラー座屈を考慮のレベル 1 地震動に対して性能設計をした鋼材の降伏応力度実施する際の、手順と、各種設定方法

信頼性解析の検討断面は、桟橋の部の影響について評価した。検討対象

1）日 本港湾協会：港湾の施設の技術上の基準・同解説（2007 年版）
2）長尾毅ほか：レベル 1 地震動に対する重力式および矢板式岸壁の耐震性能照査震度の設定手法，国総研資料No.310,2007.
3）日 本港湾協会：港湾の施設の技術上の基準・同解説（1999 年版）
4）Iai,S.,Matsunaga,Y.andKameoka,T.：Strain
Space Plasticity Model for Cyclic Mobility,
Soils and Foundations, Vol.32, No.2, pp.1-15,
1992.
5）長尾毅ほか：桟橋式係船岸のレベル 1 地震動に対する信頼性設計法，構造工学論文集
Vol.52A,pp.201〜208,2006.
6）長 尾毅ほか：直杭式桟橋の信頼性指標の応答曲面法等による評価の研究，海洋開発
論文集，第 24 巻，pp.201〜206,2008.
7）三 橋郁雄：有限要素法による水平方向地
盤反力係数の推定−特に 2 次元 k 値−，港湾空港技術研究所資料，No.219,19758）塩崎禎郎，乙志和孝，相和明男：前方斜杭式桟橋（土留め一体構造）のレベル 1 地震動に対する耐震設計法，土木学会論文集
A1Vol.70,No.4,2014.

協会からのお知らせ
平成 25 年度技術講習会・説明会開催実績■ 鋼管杭・鋼管矢板に関する技術の動向■ 道路橋示方書鋼管杭・鋼管矢板に係る改定ポイント■ 中掘り杭工法の施工ガイドライン■ 鋼管ソイルセメント杭工法の設計と施工■ 回転貫入杭工法の設計と施工

■ 鋼管杭・鋼管矢板基礎の施工■中 掘り鋼管杭工法（セメントミルク噴出攪拌方式）の風化花崗岩（まさ土）への適用性■ 国土強靭化に寄与する堤防の耐震・津波対策工法並びに事例紹介■ 鋼矢板製品と設計・施工時の留意事項他について■ 鋼矢板等の最近の施工法、施工例と施工歩掛のポイントについてなどのテーマについて幅広く各地で開催しました。

第 18 回 土木鋼構造研究シンポジウムに後援
平成 26 年 3月18日に東京・港区のコクヨホールで開催された「第 18 回土木鋼構造研究シンポジウム」（主催：日本鉄鋼連盟）に後援しました。参加者約 300 名の中「基礎構造の信頼性向上に向けた取り組み」をテーマに土木構造物・港湾構造物の性能設計・信頼性設計法、信頼性向上のための施工管理などについて講演が行われました。

15

82

No.

一般社団法人鋼管杭・鋼矢板技術協会組織図（平成26年3月）
総会
会長

代表理事

理事

理事会

施工専門委員会

技術総括委員会

監事

事務局

広報WG

地区普及WG

道路・鉄道技術委員会

港湾技術委員会

建築基礎技術委員会■ 協会会員（50音順）

鋼矢板技術委員会

株式会社クボタ
JFEスチール株式会社
JFE大径鋼管株式会社

製品技術委員会

新日鐵住金株式会社
日鉄住金大径鋼管株式会社

2014 年 3月31日発行
発行
制作

防食技術委員会

禁転載

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