未来FRONTPart 1

数次にわたる載荷試験のデータ蓄積で打ち止まり困難な地盤に解決策を見出した長大離島架橋

一般県道平良下地島空港線「伊良部大橋」建設工事
Part 2大水深海域に、管理型処分場向け
長尺鋼矢板を施工

大阪湾フェニックス「大阪沖処分場」建設工事
TECHNICAL NOTES

組杭試験体による杭頭結合構造の
正負交番水平載荷実験

78
宮古島沖より伊良部島を望む（09年9月）ホームページ

http://www.jaspp.com/

未
未
Part

来
来

1

数次にわたる載荷試験のデータ蓄積で打ち止まり困難な地盤に解決策を見出した長大離島架橋
一般県道平良下地島空港線「伊良部大橋」建設工事

沖縄本島から南西に約 300km。8つの有人島とひとつの無人島からなる宮古列島が太平洋と東シナ海を画するように浮かぶ。主島は面積約 160km²の宮古島である。隆起サ
ンゴを成因とするこの島は、全体に平坦で大きな河川がない。周辺海域が沖縄県のなかでは最も透明度が高いといわれるのは、河川から流入する土砂が少ないためだとされている。その宮古島の北西 5kmに寄りそうのが伊良部島である。南方カツオ漁が盛んな漁業の島で、西側には幅約 40～100mの入江で隔てられた下地島が隣り合う宮古島最大の属島である。この両島を結び、いま着々と架橋工事が進められているのが「伊良部大橋」である。完成すれば本橋部だけで3540mにもなり、2005 年 2月に開通した古宇利大橋（1960m）
を抜き、通行料無料の橋としては日本最長となる。

P26橋脚の鋼管杭打設状況

1

伊良部大橋
位置図

宮古圏域の振興に期待が寄せられる3540mの離島架橋
ひら ら しも じの宮古島平良側は、水深 2～3mの浅いで、この工法は三点支持式杭打機と比藻場となっており沖縄県の特産であるモズ

較して作業桟台を小さくできるので海上施クの養殖場が隣接する。こうした配慮か

工では経済的である。

ら、架橋ルートは平良港トゥリバー地区と支持層は沖縄特有の島尻層群としてい島 空 港 線（ 路 線 延 長 14.5km、 事 業 延

伊良部島東南部の長山の浜付近を、緩る。架橋地点の地質区分と特徴は、N

長 6.5km）の一部として計画された延長

やかに大きな弧を描くように設定された。

値 50 以上の島尻層泥岩（Md）と島尻層※

主航路部の桁下は、この海峡に平良港

砂岩（Ss）、およびこれらの互層（Alt）。

伊良部大橋は、一般県道平 良 下 地

じま

約 4.3km（本橋部 3540m、海中道路部

600m、取付橋梁 170m）の離島架橋でから多良間島への定期航路や貨物船と泥岩と砂岩は、下図側面図のように架橋ある。現在、宮古島と伊良部島間の交遊漁船の航路である長山水路（水深約地点を横断するよう交互に出現している

通手段はフェリー（13 便／日）と高速船

17m）があることから2000トン級の貨物船のが特徴で、この3 種類のほかに中間層（24 便／日）のみで、これらは台風時やを対象とし、最頂部で27mのクリアランスにサンゴ礫が混在する層がある。上部層

冬季波浪時に欠航することがある。そのを確保している。

（As・Ag・Ac）は大部分がサンゴ礫混ため、生活物資の輸送や通勤・通学な

構造形式は、上部工が主航路部を3じりの砂礫地盤で、一部にN 値 5 前後のど日常生活への影響や、収穫農産物の径間鋼床版箱桁橋、一般部をPC 箱桁

軟弱な粘土層が分布する。沖縄の基礎出荷の滞りによる経済的損失や救急患者橋とし、基礎工は鋼管杭基礎を基本に水工でしばしば課題となり、設計施工に苦の搬送の遅れなど、離島特有の諸問題

深 5m 以上では鋼管矢板基礎を選定。こ慮する琉球石灰岩は伊良部島側取付部を抱えている。

れに直接基礎が加わり、多様な基礎構の一部を除き存在しない。しかし、宮古造を形成している。また、水深が浅い伊島周辺の島尻層群については、鋼管杭こうした「離島苦」の解消を図るため、1974（昭和 49）年から架橋要請活動が続

良部島近傍においては、延長 300mの海基礎の適用例がこれまで乏しく、特に島けられ、2000（平成 12）年に県道認定、中道路を2 個所設置し、コスト縮減が図

尻層砂岩については沖縄県内でも施工

翌年からの着工準備調査を経て、2006られているのも特徴である。

実績がほとんどないことから、その支持（平成 18）年 3月に本格着工された。こ基礎工は橋台および橋脚に全 50 基。

力特性が不明確であった。そこで、本の橋の開通により、現在の不安定な海上うち、2 基が直接基礎で主航路部を中心橋の設計施工を合理的で確実なものにす

交通は安定性・随意性が確保された陸としたP30～ P47 が 鋼 管 矢 板 基 礎、そるとともに、100 年耐用を目標にした耐久

上交通へと変わる。伊良部島の医療やれ以外が鋼管杭基礎となっている。杭径性と安全性を確保するため、2006（平成

教育環境の向上はもとより、架橋による物

は主航路部 2 基がφ1200、それ以外は18）年に「伊良部大橋基礎工検討委員

流コストの低減や市場拡大による地域経φ1000を使用し、最長杭はP12の26m、会」を設置して載荷試験を実施したこと

済の活性化など、宮古圏域の地域振興

最短杭はP22の7m。打設は「バイブロが、本橋基礎工の設計および施工管理が図られるものと期待されている。

ハンマ＋油圧ハンマ併用フライング工法」の重要な特徴となった。

※捨て石で埋め立て、消波・被覆ブロッグなどを使用した「築堤式」の道路

島尻層の支持力特性を確認するため、載荷試験を実施

N

伊良部大橋の架橋ルートや構造形式
は、海域の自然環境や漁業権などを総合的に考慮して選定された。架橋地点
架橋ルート平面図

側面図および地質縦断図

果、泥岩層については貫入量、リバウン

単一粒径の砂岩層で杭先端の閉塞効果が得られず

ドのバラツキは少なく、当初の設計と同様の2D（Dは鋼管杭の外径）で打ち止めが鉛直載荷試験については、架橋全体可能であった。しかし、砂岩層についてを代表する地層構成への配慮や設計杭

は設計で想定した根入れ長（1D）と大き

長 15m 程度が必要との観点から、宮古

く異なり根入れ長 5Dでも打ち止まり傾向

島側のP3 橋脚（泥岩）とP9 橋脚（砂岩）を示さなかった。この結果を受け、押込で行われた。

み載荷試験は、杭根入れ長を泥岩層で試験はまず、施工管理手法の検討お2D、砂岩層では5.5Dで実施した。

よび押込み載荷試験杭の根入れ長さを押込み載荷試験杭（第 1 回目）の打ち設定するため、押込み試験の反力杭を止め状況を表−1に示す。泥岩層では打用いて衝撃載荷試験を行った。この結ち止まりが確認されたが、砂岩層では打ち止まりが確認されなかった。押
込み載荷試験はこの根入れ状態
で行い、その結果、泥岩層では設計支持力とほぼ同等の支持力を確認することができたが、砂岩層では期待する設計支持力を確保できないことが判明した。当初の設 計 支 持 力を確 保するには、砂岩層に対する何らかの支持力向上対策を検討する必要が生じた。

押込み載荷試験の状況

P3 橋脚杭配置図
10000
3@2500=7500

P9 橋脚杭配置図
1250

10000

試験杭

1250
2500

1250

3@2500=7500

試験杭
1250
2@2500=5000
7500

橋軸方向

No.9

No.12

1250

1250

2500

1250

1250

2500

10000

3@2500=7500

1250

1250

1250

1250
2500

橋軸方向

来

杭先端閉塞金物の採用で先端支持力を高める

未

2500

反力杭
橋軸直角方向橋軸直角方向試験杭配置図表−1

試験杭の打ち止め状況
第1回目

追加

P3
（泥岩層）

P9-No.9（砂岩層）

P9-No.12
（砂岩層）

杭先端構造

開端杭

開端杭

円弧リブ杭

根入れ長
（m）

2.1

5.3

2.0

貫入量
（mm）

6

14

8

リバウンド量
（mm）

12

9

14

※打ち止め時のハンマ落下高はレベル7/8（1.26m）



表−2

押し込み載荷試験結果一覧

P3
（泥岩層）

（単位：kN）

P9
（砂岩層）
No.9

開端杭

No.12
円弧リブ杭

杭頭設計支持力（極限支持力）6,729

杭頭極限支持力

7,687

5,604

7,500

杭頭降伏支持力

4,000

3,000

4,000

7,024

より打ち止め状態、支持力発現に違いが宮古島側からと伊良部島側から双方あることがわかった。その結果、砂岩層から順次進められている基礎工の進捗

8000での確実な支持力確保には、杭先端閉状況は、全 50 基のうち27 基が施工済み

7000

塞金物として円弧リブ（先端補強バンドなで7 基が施工中である（平成 22 年 3月末

10000

P9-9 杭頭部
P9-12 杭頭部荷重（kN）

9000

6000し）を採用することが必要であると結論づ

現在）。使用される鋼管杭基礎はφ1000

5000

けられた。円弧リブの設置長は、これま×t12×L24.8m（Max）、鋼管矢板基礎での実績から杭径以上が必要であり、本は φ1200×t14,16,18×L31.5m（Max）、

2000

施工においては杭先端から2Dの範囲と

φ1000×t14,16×L32.0m（Max）
。使用

1000

した。設置した円弧リブは鋼管杭を円周材はSKK400、SKY400、SKY490、 総

方向に4 分割して作り、3 個を施工現場

量は7500トンとなっている。

4000
3000

0

0

20

40

60

80

100

120

140

160

変位量（mm）

隣接のヤードで溶接加工して取り付けた。
コスト縮減の観点から円弧リブには鋼管

杭頭荷重〜杭頭変位量関係図

杭の余材も利用されているのが特徴であ

円弧リブの採用で先端閉塞率を高め、先端支持力を確保る。
こうした数次にわたる載荷試験の結果から、本架橋地点で使用される鋼管杭砂岩層で打ち止まりと設計支持力が得は、地盤特性をふまえて以下のとおりとられなかった原因として、杭先端部の閉なっている。すなわち、泥岩層では開端塞が十分確保されていないことが考えら

杭を用い、砂岩層では要求される支持力れた。支持層の砂岩層には暗灰色と褐特性により円弧リブ付き杭と開端杭とを使色の箇所が存在し、褐色砂岩は一般的い分ける。それぞれの杭の根入れ管理

な粒径加積曲線と異なり0.1mm 付近のについては、泥岩層では2D、砂岩層で微細砂が主体の単一粒径に近いものとは開端杭が 5D、円弧リブ付き杭は2Dと、なっており、この粒度分布の偏りが先端

多様な地盤状況に応じた緻密な施工管閉塞を低減させる理由と推定された。そ理が行われている。

のため、砂岩層の鋼管杭について、先現地の打設に関する状況は、支持層端閉塞率を高めるため杭先端に一般的の不陸が大きく施工管理が難しいというな十字リブよりさらに効果が期待できるが、2007（平成 19）年より台風の上陸が円弧リブを取り付けることを検討した。そなかったことも幸いし順調に進捗している

して、支持力向上対策を施した「円弧という。

鋼管杭を4 分割して作る円弧リブ

円弧リブの加工状況

リブ 付き鋼 管 杭 」（P9No.12）について追加の
一般部

主航路部
550
（溶接範囲）

押込み載荷試験を実施した。
追 加 試 験 の 結 果、
「円弧リブ付き鋼管杭」

2000

は、 根 入 れ 長 2Dで 打
ち止められ、当初の設を確認した。
（打ち止め
状況は表−1 参照、また
第 1 回目および 追 加 押

28°33°

91

鋼管杭

これらの結果から、泥°覧は表−2 参照）

7
°2

°2
7

91

°

込み載荷試験結果の一

°

28

3
°3

°3
3

28

°

鋼管矢板

岩層では確実な打ち止91°27°

め管理が可能であり支3−先端閉塞材

持力も確保できるが、砂岩層では杭先端構造に

100（溶接範囲）

550（溶接範囲）

計支持力が得られること

橋梁構造

円弧リブの構造図

腐食環境の厳しい海上で１００年耐用を目指す

未来

下部工の塩害、ASR対策に
フライアッシュコンクリートを使用
1972（昭和 47）年の桃原橋から最も新P1関する問題はクリアされた。施工性については、数種類の配合を試験練りし、打のうちの数橋においては、維持補修が不設試験を行うことで解決された。

断に行われている。海上橋である離島架

フライアッシュの添加量は経済性も考慮

橋は、常に塩害を受ける厳しい環境条件

し、セメントとの置き換えを65kg（20％）
、にあるからである。橋長 3540mもの長大細骨材との置き換えを25kg（3％）として橋となる伊良部大橋でも、一度劣化が生決定された。

じると多大な維持管理費がかかることがASRの促進膨張試験では、最も厳し容易に予想される。100 年間の耐久性をい手法であるNaOH 浸漬法（カナダ法に目指す伊良部大橋であれば、構造形式準拠）を用いてもフライアッシュを添加したの選定とともに塩害対策が特に重要となコンクリートは膨張が認められなかったとる。

いい、現在、行われている施工でも通常

伊良部大橋の長寿命化を検討にするにあたり、2000（ 平 成 12）年と2005（ 平P32 橋について含有塩分量分布状況の調査が行われた。その結果、相当量の塩分がコンクリート表面から鉄筋付近まで浸P2

上部工は、セグメントがショートライン
マッチキャスト工法で製作され、架設は架以降に建設された橋梁でJIS 規格品を使設桁を用いたバランスドカンチレバー工法

用したにもかかわらず、ASR が発生してで施工されている。

いることが確認された。そこで、伊良部

ショートラインマッチキャスト工法の利点

大橋の下部工では重点的な塩害、ASR

は、短いラインで製作することでヤードの対策がとられた。まず、塩害対策として面積が抑えられるほか、ロングラインと比は鉄筋かぶり9cmを確保した上で、エポ較して架設機を小型・軽量化できる。まキシ樹脂塗装鉄筋を使用した。

た、製作済みセグメントの片側部分を型

上部工セグメント架設要領



枠代わりとすることで、架設時のセグメントのかみ合わせが確実になる。

ライアッシュコンクリートを使用し、耐海水ガーターを利用したバランスドカンチレ

性とASRの 抑バー工法は、橋脚上に現場打ちされた柱制を図ることと

頭部セグメントからヤジロベエ方式で左右P4

P4

高品質セグメントを架設し、国内最大規模の箱桁橋を建設

応（ASR）についても、アルカリ総量規制

した。もっとも、

1 個ずつの1日2 個を架設することで、1

フライアッシュコ

カ月に1スパン（約 70m）の架設が可能に

ンクリートは沖なっている。ちなみに、宮古島側の1スパ

P5

架設桁

P3

ている。

透していたという。また、アルカリ骨材反ASR 対策としては、過去にASRによる④架設桁を次径間に移動

P1のコンクリートと同様の施工性が確保され成 17）年に同様の環境下にある海上橋

セグメント

P2

良部島の生コン工場の協力もあり流通にで19の離島架橋が完成しているが、そ

架設桁

セグメント

いて課題があった。しかし、宮古島、伊しい古宇利大橋まで、沖縄県ではこれま劣化事例のない骨材を使用するとともにフ①架設桁の移動・据付②主桁セグメントの運搬・架設③中央部閉合縄県内ではダム以外の重要構造物に使用された例はなく、流通性と施工性につP5ガーターによる架設状況

上部工セグメントを製作するヤード
伊良部大橋完成予想図（CG）

多様な試験データの蓄積が今後の橋梁基礎の指針に搬出を待つ上部工セグメントずである。海中の洞窟探検などダイビン
グの人気スポットとして、これまでも多くの観光客を集めてきた伊良部島にとって平 成 22 年 2月末 現 在、 伊 良 部 大 橋

さらなる利便性が高まるはずだ。現在、建設の進捗率は事業費ベースで54％、宮古島の2 大離島架橋である池間大橋

一般部上部工で25％、仮桟橋が 83％と（1425m）と来 間 大 橋（1690m）は、 毎なっている。供用開始の目標は2012（平年 4月に開催される「全日本トライアスロン

成 24）年度中で、橋梁の幅員は8.5mで宮古島大会」のバイクコースとして設定さン×PC32 径 間 連 続 箱 桁橋 L=2185mは幅 3mの片側 1 車線道路の両側には幅れており、ここ伊良部大橋も供用後はそう

国内最大の規模である（伊良部側 PC14

1.25mの路肩が設けられる。他と比較しなるかも知れない。住民の生活利便性の径間連続 L=935m）。

ても珍しい、大きく弓なり状になった橋梁向上はいうまでもなく、現在は民間パイロッ

また、主航路部は当初、観光道路とし

線形は藻場やサンゴ礁の保護などを理由

トの訓練専用空港として使用されているてのデザイン性からアーチ橋として決定さに選定されたルートであり、完成のあか

下地島空港の利用促進など、国内線はもれたが、2003 年の台風 14 号（瞬間最大

つきには主航路部が大きく盛り上がった優とより東アジア、東南アジアとの交流拠点

風速 86.6m）の経験をふまえ、より耐風性

美な橋景を眺めながら走行できることになとなる可能性すら秘めている。

を重視した、現在の鋼床版箱桁橋が選る。

定された。腐食対策として下地にはアルミ・マグネシウム溶射が採用されるほか、

伊良部大橋のコンセプトは「青海原と夕陽に映えるいらぶの道」である。

離島苦の解消から宮古圏域、そしてさらなる広域圏での振興へ。そんな飛躍の起爆剤となる伊良部大橋の基礎工で、PC 橋部分はエポキシ樹脂塗装鉄筋、ポ

宮古島市は、2005（平成 17）年 10月

鋼管杭と鋼管矢板はさまざまな検討を繰り

リエチレンシース、エポキシ樹脂被覆 PCに伊良部島を含む5 市町村の合併によ返しながら多大な成果を上げたといえる。

より線などが使用され、万全の塩害対策り誕生した。伊良部大橋の完成は一体

各種載荷試験のデータの蓄積は、島尻が期されている。

化した行政の効率化に貢献するであろ層群という沖縄特有の地盤条件で、今う。また、青く澄み切った海上を這うよう

後の橋梁基礎に大いなる指針を示したかなシルエットは、大きな観光資源となるはらである。

伊良部島牧山展望台より工事中の伊良部大橋を望む（2009 年 7月）



舞洲

位置図
夢洲
大阪市
新島

咲洲

大阪沖
埋立処分場

大阪沖処分場位置図
大阪沖処分場 空撮（平成21年9月6日）

未
Part

来

2

大水深海域に、管理型処分場向け
長尺鋼矢板を施工
大阪湾フェニックス「大阪沖処分場」建設工事

大阪湾圏域の安定かつ継続性ある廃棄物処分を担う「フェニックス計画」

ニックスセンター」）が設置され、近畿 2 府
4 県 175 市町村からの廃棄物を受け入れている。
各 処 分 場の整 備 規 模と廃 棄 物の埋われわれの日常生活や産業活動から

立容量は別表のとおりだが、1985（昭和発生する廃棄物の最終処分は、多くの自60）年の第 1 期計画で尼崎沖と泉大津沖

治体が苦慮するところである。土地利用の各埋立処分場が完成。さらに、安定が高密度に進んでいる大都市圏内陸部

かつ継続的に廃棄物の最終処分が行えでの処分場確保は、極めて困難な状況とるよう第 2 期計画がスタートし、2001（平なっているからである。一方、都市部の成 13）年 12月には神戸沖処分場が開業。

各港湾では、背後圏の発展と活動を支え

この第 2 期計画の一環であり、大阪湾

るために港湾機能および都市機能の整備

フェニックス事業 4 番目の処分場となるのが求められ、その一つとして臨海部でのが、この大阪沖処分場である。

新たな用地確保がテーマとなっている。
こうした広域的な廃棄物の長期安定的な処理とともに、秩序ある港湾整備を目的として事業実施されたのが「大阪湾フェ

自然・環境条件により、異なる護岸構造を築造

大阪沖処分場位置図
埋立容量（単位：万㎥）
埋立処分場

面積

一般 産業廃棄物
廃棄物 災害廃棄物

陸上
残土

浚渫
土砂

計

尼崎沖
埋立処分場 113ha

220

630

630

460

1,600

泉大津沖
埋立処分場 203ha

390

720

1,270

720

3,100

神戸沖
埋立処分場

88ha

800

400

300

0

1,500

大阪沖
埋立処分場

95ha

770

350

280

0

1,400

499ha 2,180

1,760

2,480

1,180

7,600

ニックス計画」 である。1982（昭和 57）

大阪沖処分場の位置は、大阪港北港

年、近畿の関係地方公共団体および関南地区沖に計画されている新人工島『新係港湾管理者の出資で「大阪湾広域臨

島（約 300ha）』の先端部分約 95haとな

合計

海環境整備センター」（別名「大阪湾フェる。一般廃棄物および産業廃棄物と公大阪湾フェニックス 各処分場の規模および容量共残土を受け入れる管理型処分場で、計画容量は1400 万㎥となっている。
東西方向で約 1600m、南北方向で約600mとなる長方形の処分場の護岸総延
長は約 4400m。各護岸は自然環境への配慮や完成後の使用目的により、それぞれ異なる構造が採用されている。
まず、西護岸および北護岸は、捨石式の傾斜型護岸となっている。施工手順
としては、軟弱な海底粘土地盤の改良を行った後、海底から捨石や土砂を段階的に水面上まで積み上げ、場所打ちのコン
クリート上部工を築造する。北護岸の護岸前面については、自然に近い緩やかな

大阪沖処分場平面図

傾斜をもっているのが特徴で、傾斜部が埋立地の中に埋没することから、土地利水が周辺海域に浸出することを許さない、

常に波に洗われるとともに日光が水中深く用の支障とならないようスリムな構造形式

管理型処分場にふさわしい遮水型鋼矢に届きやすいことで、海藻の繁茂や魚類となっている。

板となっている。
建設海域が大水深であることもあり、用の生息に好条件な環境改善効果がある護岸となっている。
南護岸は、廃棄物の受け入れ期間中
は中央部約 500mの区間で廃棄物運搬

いられる鋼矢板は最大 31.5mですべて1

護岸延長約4.4kmに約2万トンの遮水型鋼矢板を使用枚物となっているのが特徴である。また、
遮水型鋼矢板を打設する場所は、最大大阪沖処分場の建設地は、大阪港の径 300mm 程 度の玉 石も介 在 する。 特了後も貨物船等の岸壁として活用する計

約 7kmとかなり沖合に位置している。そに、GL-12.6m 以深では玉石の混入率が画があることから、護岸前面の水深確保のため、周辺海域の水深は14～15mと高いことと、鋼矢板の全長が 30m 級であと接岸する船舶への波の影響を小さくす

深く、海底には軟弱な沖積粘土層が 20ることを考えれば、鋼矢板による単独打る必要があった。そこで、消波機能をも～25mの厚みで堆積している。この粘土設は困難であることが想定された。そこ

つスリットケーソンを並べた直立型の護岸

層は、管理型処分場に求められる不透で、適切な施工方法を決定するために構造を採用している。

水性地盤としての要件は満たすが、場所

実際の施工場所において事前に施工試打ちコンクリートやケーソン等の海上構造験が行われた。

船が接岸することや、廃棄物受け入れ終東護岸は他 3 面とは異なる、鋼板セル式護岸が採用されている。これは、この物を築造するためには、海底の軟弱地盤護岸が将来的に大阪港の浚渫残土等のをサンドコンパクションパイルやサンドドレー

処分場を計画する大阪市事業と隣接し、ンで地盤改良する必要があった。

硬質な盛土地盤に対応した各種工法で打設

その地盤改良の未改良区間 6mに鉛鋼板セル式構造が採用された東護岸

直遮水工として施工されたのが、総量約施工試験の打設工法は、① SCR 工法

7000 枚（約 2 万トン）となる鋼矢板である。

＋バイブロハンマ打設、②ウォータージェッ

不透水性地盤へ打設される鋼矢板の必ト＋バイブロハンマ打設、③バイブロハン

要根入れ長は最低 2.5m 以上とされ、鋼マ単独打設の3 種類が選定された。

矢板継手部には膨潤性遮水材を施してSCR 工法（セパレート・ケーシング・ロッ

締め切られている。このことにより、汚染

ク工法）は、転石等の破砕撤去に優れた

法線
線
護岸法
25.70
7.00

埋立
被覆ブロック▽ HWL ＋1.70

コンクリート▽＋6.60

コンクリート▽＋4.00遮水鋼矢板Ⅳw型

裏込石
盛砂

敷砂

敷砂

北護岸 断面図

遮水鋼矢板Ⅳw型

盛砂（▽－31.50）
15.70
6.00

65.60

捨石
▽－21.50

サンドドレーン

サンドコンパクションパイル
（▽－35.50）
51.50
67.20

防砂板

▽ HWL ＋1.70
被覆石

捨石

法線
護岸
9.20

▽－28.00

サンドコンパクションパイル

サンドトレーン▽－33.00
26.25

22.05

6.00

76.80

南護岸 断面図ロックオーガー工法の中でもケーシングとンマ打設では、平均打オーガースクリューがセパレートに配列さ設時間が 30 分前後（平れており、能率よく玉石を撤去できる利点

均 1min/m 以 下 ）で、継ぎ手部の温度測定もがある。
鋼矢板の型式は、Ⅳw 型とVL 型の2種類を選定。いずれの型式も鋼矢板長は1. 杭芯セット2. 先行掘削

3.オーガ・ケーシング引上げ

二軸同軸式
アースオーガ
削孔位置に重機を移動させ、セットする。

三点式
杭打機

23℃程度と良好な結果

ケーシング

を得た。

スクリュー

L=29.5mとし、使用するバイブロハンマはこうした一 連の施 工

120kWを用いた。鋼矢板の継手部に塗試験の結果から、打設布する膨潤性遮水材の塗布量は、Ⅳw

時 間が約 1/2に短 縮さ型で400g/m、VL 型では480g/m（ 共にれ、継手部の温度上昇

両爪当りの塗布量）とし、刷毛塗りまたはも少ないため膨潤性遮専用治具を使用し、均一に塗布できるよう水材の損傷がないSCRに工夫した。

工法＋バイブロハンマ打設が採用された。

硬質層を掘削した後、スクリュー・
ケーシングを引き上げる。
このとき、スクリューを逆回転させ、掘削土を削 孔 に 戻しつつ、引き上げる。

二軸同軸式
アースオーガにて、先行掘削を行う。

硬質層
硬質層

硬質層

スクリューを逆回転させる
掘削土

SCR工法 施工順序図

施工試験の目的は、鋼矢板型式の決

矢板型式については、Ⅳw 型もVL 型も定、施工性およびその施工歩掛り調査と、施工性に差異は認められなかったが、VL

鋼矢板継手部の摩擦熱による膨潤性遮水型に比べて継ぎ手個所数が約 2 割少な材への影響評価が主眼となった。施工中

いⅣw 型を、経済性に優れるとして採用。

の継手部の摩擦熱測定は、赤外線放射

施工歩掛はSCR 工法が 2.28 本 /日、バ

温度計によって測定され、合否判定基準

イブロハンマ打設が 9.55 本 /日（施工時値は200℃以下とした。

間は7h/日として算定）と決定された。

その結果、3 枚の打設を行ったバイブロ
ハンマ単独打設のⅣw 型では2 枚が打設
不能、1 枚が所定（30 分・平均 1min/m以下）の1.6 倍の打設時間を要した。また、25 枚の打設を行ったVL 型では、打長期遮水性と安定施工で海面処分場建設に貢献する鋼矢板
大 阪 沖 処 分 場における鋼 矢 板の本

設不能または2 倍以上の時間を要した割施工は、2008（平成 20）年 3月から2009

合が 8 枚にも上った。このため、施工が（ 平 成 21）年 7月まで実 施された。6 つ

長時間におよぶバイブロハンマ単独打設に分割された工区では、それぞれ 2パーは、遮水材の機能劣化など品質管理上ティーで打設が行われた。使用されたバふさわしくないとされた。

イブロハンマの規格は120kVA。打設能

また、ウォータージェット併用工法でも腹率の平均は各パーティー約 10 枚 /日。打付土砂にクラックが生じ、作業員の安全

設はトラブルなく進められたが、鋼矢板が長尺施工であることに加え数量も多いこと

管理上問題があると判断された。
一方、Ⅳw 型のSCR 工法＋バイブロハ

から、鉛直性の確保には特に注意が払

鋼矢板の打設状況

赤外線センサーによる継手部の温度管理

われた。また、施工海域は冬季には西
工事名

工期

西護岸本体工 H20.3.11（その3）～10.30南護岸本体工 H20.4.22（その9）～11.28南護岸本体工 H20.4.22（その10）～H21.2.27
北護岸本体工 H20.8.29（その6）～H21.7.31
北護岸本体工 H20.9.12（その7）～H21.7.31
東護岸本体工 H20.9.12（その4）～H21.7.31

なることも多い。そのため、工事がしばし

枚数

26.0

539

28.5

185

29.0

265

2009（平成 21）年 10月、大阪沖処分

29.5

93

31.5

664

場はすべての工事を終え、廃棄物の受け

24.5

405

28.5

458

大阪湾広域圏の廃棄物処分は2021（平

24.5

955

成 33）年度までめどが立つことになった。

ば中断されることもあったという。

入れを開始した。この処分場の開業で、膨潤性遮水材塗布用治具

27.0

75

本工事で用いられた遮水型鋼矢板の品

され廃棄物の減量化が進められている

28.0

930

質管理には、事前の試験施工とともに当協が、今後とも最終処分場の確保と建設は

27.0

1,010

会が2003（平成 15）年に行った、広島県・

必要不可欠である。そのため、海上での

26.5

524

27.5

830

呉港阿賀地区での「鋼製遮水壁の実海

確実な遮水性と安定した施工性を発揮す

合計

6,933

大阪沖処分場遮水型鋼矢板の打設数量総括表

側からの風が強く、午後からは波が高く

鋼矢板
（Ⅳw型）
矢板長
（m）

域実験」の成果も活用されている。
現在、循環型経済社会のビジョンが示る遮水型鋼矢板が果たす役割は、今後ともますます重要性を増していくであろう。

組杭試験体による杭頭結合構造の
正負交番水平載荷実験
道路・鉄道技術委員会
られている。しかし、本杭頭結合構造で1. はじめには、現場溶接における施工条件管理や道路橋における杭基礎およびその周辺

品質確認を確実に行うことは困難であり、技術の高機能化をはかるため、鋼管杭・必ずしも十分な品質保証がなされていな

鋼矢板技術協会では、土木研究所らとといのが実情である。

もに共同研究を進めており、その中の重この問題への対処として、①杭頭結合要課題として、鋼管ソイルセメント杭 や部に用いる中詰め補強鉄筋の材質（強回転杭 1）等の大支持力鋼管杭実用化に度）を現状最大のSD345（降伏点 345N/

伴う杭頭反力増大に対応するための新し

mm2 以 上 ）からSD490（ 降 伏 点 490N/

い杭頭接合構造の開発が急務となっていmm2 以上）へ高強度化、②杭頭結合部る。

の耐力評価方法（フーチング内に鉄筋コ

1）

従来の道路橋基礎における鋼管杭とンクリート断面を仮定した仮想 RC 断面に

フーチングの結合方法としては、実施工よる評価）の合理化（拡大）、により、構においてはフーチング内配筋の施工性確造性能とコスト性を維持しつつ、現場溶保などの理由から、フーチング内の杭の接レス化する方法（図 2）を提案している。

埋込みは最小限度（100mm）に留め、主筆者らは、まずは単杭実験による杭頭結として中詰め補強鉄筋で補強することによ

合部水平耐力の実験 3）を実施し、SD490

り杭頭反力に抵抗する方法（方法Ｂ）が鉄筋を用いた場合の杭頭結合部の水平採用される傾向にある2）。

耐力および変形性能を明らかにした。

写真 1組杭試験状況

縁端距離

フーチング

D

鋼管杭
（既製杭）
図 3 フーチング縁端距離

その一方で、前述の大支持力鋼管杭

一方、単杭実験では杭体に作用するに対しては、結合方法Ｂの中詰め補強鉄

変動軸力を再現できないことから、結合構造性能を確認した。なお本実験では、筋だけでは十分な杭頭部耐力が確保で部が軸圧縮力および軸引張り力を繰り返

フーチング端部の杭表面からフーチング

きないことから、現状では補強鉄筋を鋼し受けた場合の杭頭結合部の性能につ縁端までの距離（以下、縁端距離）の異

管杭外周にも現場溶接（フーチングへのいては未確認であった。このため、2 本なる供試体での載荷を実施しており、杭埋込み部 10cm 範囲のフレア溶接）して杭組杭の供試体による正負交番の水平載頭結合部の耐力評価とあわせてフーチン

頭部耐力を高める方法（図 1）が広く用い荷実験を行い（写真 1）、杭頭結合部のグ縁端部の損傷過程にも着目し、現行設計法の規定（鋼管杭径の0.75 倍以上）を短縮することが可能であるかを検討した。

2. 実験条件
本実験は、図 4に示すように、橋脚基部からフーチング、杭体までを模擬したもので、実スケールの1/2 程度を想定しており、軸力、曲げモーメント、せん断力が同時に杭頭結合部に作用する構造とし
図1

現状の鋼管杭頭結合構造（中詰め＋杭外周溶接鉄筋）

図 2 高強度鉄筋を用いた杭頭構造（溶接レス）

た。また、杭頭水平力による杭縁端部で10

Case 1Case 2

杭

種

鋼管杭

杭

径

508 mm

スケール

1／2

載荷高さ

1500 mm（約 3D）

鋼管肉厚

7.8 mm

鋼管杭材質

STK400軸 力

1200kN

コンクリート設計 杭 体
基準強度
フーチング

30N/mm2

鉄筋種類

30N/mm2

軸方向

SD490

その他

SD345

杭の軸方向鉄筋（鉄筋比）
フーチング下面の主鉄筋

D29-12 本（0.0393）
D22＠125 mm

D22＠125 mm

168 mm（0.33D）

375 mm（0.75D）

杭の縁端距離側面鉄筋
フーチング側の鉄筋定着方式

無 しPileA：一般的定着
PileB：機械式定着

機械式定着

図4

コンクリートが負担する押抜きせん断抵抗

表1

鋼管杭

杭頭結合部

組杭実験概要鉄筋の材料強度（Case 1，Case 2共通）
降伏応力（N/mm2）

降伏ひずみ
（μ）

最大応力
（N/mm2）

弾性係数（kN/mm2）

杭軸方向鉄筋
SD490，D29

526.2

2698

708.8

195.0

フーチング主鉄筋
SD345，D22

364.9

1890

569.5

193.1

面積が最も小さくなる45°方向に載荷した。
供試体は、Case1では縁端距離を現行規定よりも縮小した0.33D（D：杭径）とした。 一 方、Case2では、 現 行の道
路橋示方書で規定されている最小距離
0.75Dとした。また、杭頭補強鉄筋として

表2

杭頭結合部 コンクリート強度
圧縮強度（N/mm2）はいずれも高強度鉄筋（SD490）を使用
しており、フーチングコンクリートの圧縮強度は、鉄筋との付着性能を向上させる目
的でσck=30N/mm2を用いた。
杭頭補強鉄筋の定着に関して、杭側の定着長については単杭実験結果 3）をも弾性係数
（kN/mm2）

割裂強度（N/mm2）

ポアソン比

材齢
（日）

Case 1（0.33D）

フーチング

33.72

26.89

0.191

3.294

31

杭体（中詰め）

27.94

25.07

0.194

2.473

38

Case 2（0.75D）

フーチング

29.74

25.45

0.175

2.900

30

杭体（中詰め）

31.99

26.97

0.204

3.001

37

表3 フーチングの配筋情報
Case 2（縁端距離 0.33D）

Case 2（縁端距離 0.75D）とに、Lo＋10φ（φ：鉄 筋 径、Lo：現 行

フーチング厚1400 mm

1620 mm

設計法における定着長）
として設定した。

下面鉄筋（SD345）

D22＠125 mm（pt＝0.23％）

D22＠125 mm（pt＝0.23％）

フーチング側について、Case1では両杭ともに機械式定着体（写真 2）を用いて材料強度を表 1および表 2に示す。また、び割れが発生しないかを確認するため、

定 着 長を2/3×Lo＋10φとした。Case2

フーチングの配筋情報を表 3に示す。

レベル1 地震動相当荷重として0.75Pyをでは片方の杭を機械式定着体（定着長：

杭体の降伏荷重 Py の設定については、

2/3×Lo＋10φ）、もう片方は機械式定着実験供試体に用いた材料の規格下限強体なし（定着長：Lo＋10φ）とした。

度を用いて、押込み側で死荷重相当の実験に用いた鉄筋およびコンクリートの軸力を引抜き側では軸力ゼロとし中詰めコンクリートを考慮した杭体モデルによる非線形フレーム計算により算定した。また、

10 回繰り返すこととした。

3. 実験結果
図 5、6に各ケースの載荷点における荷重－変位関係を示す。

実験において降伏荷重 Py に到達した時
点の載荷点変位を（1δy）
とした。

写真 2

11

杭頭補強鉄筋の機械式定着体（１）水平荷重と変位の関係

なお、本載荷に先立ち、杭頭補強鉄いずれの試験体も載荷ステップ2δy 付筋の高強度鉄筋がレベル1 地震動に対

近において、引張り側最外縁に位置する

してその性能を発揮するのか、有害なひ杭頭補強鉄筋が降伏した後、8δy 載荷

図5

載荷荷重位置での荷重－変位関係（Case 1）（縁端距離 0.33D）

図6

載荷荷重位置での荷重－変位関係（Case 2）（縁端距離 0.75D）

ば、鉄筋抜け出しによる破 壊 は生じないことが確認 できた。また
機械式定着体を有する場合、定着 長 を2/3×Lo＋10φとしても有図7

効に機 能してい全杭降伏までの剛性比較

ることが確認できた。
図 8に各 載 荷
図8

各載荷ステップごとの引張側最外縁鉄筋（引張杭）の歪み分布（Case 2）

ステップごとの引
張側最外縁鉄（２）変形性能

写真 3 フーチング被りコンクリート脱落

筋（引張杭）の歪み分布を示す。なお同

いずれのケースでも8δy 程度に至るま図より基礎の塑性率が 4 程度（4δy）の場

で荷重が増加し、軸力変動を考慮した合、杭頭結合面からフーチング側、杭体組杭実験においても杭頭結合構造の変内側ともに10φ程度で杭頭補強鉄筋が形性能に問題ないことが確認できた。い塑性化していることから、この区間ではずれのケースも最大荷重到達後の荷重付着切れが生じていると考えられる。した低下要因は、押込み杭内側コンクリート

がって、フーチング内、杭体内ともに現行の圧壊が進行し、フーチング被りコンクリー

設計法における定着長 Loに加え、10φ

トが脱落したことによる（写真 3）。

の余裕分を見込むのが妥当であると考え

なお、被りコンクリート脱落により剥き出られる。

しになった杭頭補強鉄筋は、その後の載
写真 4荷サイクルにおいて、繰り返し塑性変形

鉄筋の破断（４）仮想ＲＣ断面径の評価を受け、最終的に14～16δy に至って破実験における杭頭降伏荷重（杭頭鉄時に最大荷重に到達し、14～16δ にお断が生じた（写真 4）が、これはフーチン

筋が降伏応力度に達するときの水平荷

いて破壊に至った。杭頭結合部におけるグ被りコンクリート圧壊後の現象であること

重）に対して、計算による仮想 RC 断面の

軸方向鉄筋の降伏荷重およびその時のから、フーチングの健全性が保たれてい

降伏耐力値と一致するように逆算した（仮変位、並びに最大荷重および変形性能

れば、杭頭補強鉄筋に致命的な損傷が想 RC 径－杭径）の値について、杭径とについては、縁端距離の違いによる明確生じることは無いと考えられる。

の対比として整理したものを図 9に示す。

y

同図中には、既往の実験結果 3）～6）を同な差は無いことが確認できた。さらに、図7に示すように基礎の降伏までの剛性比
較から杭頭剛結度は変わらないことが分かった。

（３）杭頭補強鉄筋の定着性様に整理したデータも記載した。

本実験より、SD490 高強度鉄筋を用い組杭試験の仮想 RC 柱径評価についた場合、鉄筋定着長が Lo＋10φであれては、非線形フレーム計算結果（押込み12側で死荷重相当の軸力を引抜き側では軸力ゼロとし中詰めコンクリートを考慮した杭体モデルによる）をもとに各杭の水平分担力を決定し、引抜き側の杭頭結合部で評価を行った。今回の組杭実験における結果は、杭基礎設計便覧 1）で設定されている200mmを上回っており、既往の単杭実験結果によるフィッティング線（0.25D＋100mm）と概ね一致することが確認できた。
（5）フーチングの損傷発生について
表 4にCase1（縁端距離 0.33D）およびCase2（縁端距離 0.75D）におけるフーチ
ングの損傷発生時点について、比較して示す。フーチングのひび割れについて、縁端距離の短いCase1において、フーチ

図9杭径と仮想RC柱径との関係（降伏荷重時）表 4 フーチングの損傷発生比較
Case 1（縁端距離 0.33D）

ング下面ひび割れと側面までの進展がよ
り早い段階で発生するとともに、フーチン
グ下面鉄筋の一部が降伏したことが確認された。一方、前述のとおり、降伏および最大荷重、変形性能については、縁端距離の違いによる明確な差は無く、押込み杭内側のコンクリートの圧壊、およびフーチング被りコンクリート脱落の発生時点は同じであったことから、フーチングのひび割れ発生等が杭頭結合部の構造性能に及ぼす影響は小さいことがわかっ

0.75δy 時③ -0 フーチング下面にひび割れが発生（押込み側）③ -1 フーチング側面に破壊ひび割れ
4～14δy 時（せん断ひび割れ）が発生※フーチング側面のせん断ひび割れが進展するものの破壊までには至らず

5～6δy 時フーチング下面鉄筋の一部が降伏（引抜き側）※フーチング下面鉄筋は降伏せず

10δy 時⑤フーチング被りコンクリートが脱落（引抜き側）

10δy 時⑤フーチング被りコンクリートが脱落（引抜き側）

14δy 時③ -2 鉛直押抜きせん断によりフーチン
グ上面のかぶりコンクリート剥落

14δy 時

実験供試体破壊時（杭の軸方向鉄筋破断）

0.25δy 時

2δy 時③ -0 フーチング下面にひび割れが発生（押込み側）

Case 2（縁端距離 0.75D）

た。したがって、縁端距離を現行規定（0.75D）よりも縮小することは可能である

壊は生じないことが確認できた。またと考えられる。

機械式定着体を有する場合、定着長を2/3×Lo＋10φに縮小しても有効に

4. まとめ組杭による正負交番載荷試験により以下のことが確認できた。

機能することが確認できた。

法 Bにおいて、中詰め補強鉄筋の強現行の規定値を上回るとともに、組の仮想 RC 断面径評価であったことが確認できた。

強度が確実に向上するとともに、軸力（４）縁 端 距 離を現 行 規 定（0.75D）より変動を伴う繰り返し載荷に対しても十も小さくした場 合（0.33Ｄ）、フーチ

分な変形性能を保持していることが確

ングのひび割れ発生等は早まるもの認できた。

の、杭頭結合部の剛性、耐力、変形性能は変わらないことが確認でき

13

1月
2）
（ 社）日本道路協会：道路橋示方書・同解説Ⅳ下部構造編、2002
合構造の正負交番水平載荷実験、土木学会第64 回年次学術講演会、2009
4）建設省土木研究所：杭頭部とフーチングの結合部の設計法に関する検討、土木研究所資料、第3077 号、1992
5）建設省建築研究所：杭頭接合部の力学的挙動に関する研究、建築研究報告、No.129、1990

度をSD490に高めることにより結合部（２）SD490 高強度鉄筋を用いた場合、杭た。したがって縁端距離を現行規定

側の鉄筋定着長がLo＋10φ（φ：鉄（0.75D）よりも縮小することは可能で筋径、Lo：現行設計法における定着あると考えられる。

長）であれば、鉄筋抜け出しによる破1）（社）日本道路協会：杭基礎設計便覧、平成 19 年

3）恩田、中谷、白戸ら：高強度鉄筋を用いた杭頭結（３）杭頭結合部の耐力評価について、
杭実験において既往単杭実験と同等（１）道路橋示方書における杭頭結合方＜参考文献＞

6）小林ら：くい頭結合部の耐荷特性に及ぼす埋込み型補強筋のかご径の影響、土木学会第 42 回年次
学術講演会、1987.9

●協会からのお知らせ
平成 21 年度

技術講習会・説明会開催実績

平成21年度の各種説明会・講習会は、「赤本の改定内容」「施工に配慮した鋼管杭・鋼管矢板の設計」「鋼矢板を用いた道路擁壁」「鋼矢板の新規用途」「環境へ配慮した鋼管杭の適用法」などのテーマについて、幅広く各地で開催いたしました。

▲「鋼管杭・鋼矢板に関する技術説明会」（H21.6.19 於山口）

第 14 回土木鋼構造研究シンポジウムに後援

当協会では、平成22年3月16日に東京・港区のコクヨホールで開催された「第14回土木鋼構造研究シンポジウム」（主催・日本鉄鋼連盟）に後援いたしました。参加者約300名の中「環境に優しい社会を支える建設用鋼材」をテーマに、研究成果の発表および各種講演が行われました。

協会発行・新出版物のご案内①鋼管杭・鋼管矢板標準製作仕様書①②

第4版となる今回の改訂では、JIS A 5525-2009の改正版の発行に伴い、輸送、表示、提出書類、適用規格、使用材料、製造方法、化学成分、機械的性質、溶接材料、外観、形状
寸法及び寸法の許容差、試験、検査等一連の事項について
見直しを行うと伴に、突起付き鋼管ぐいについても同様の仕様書を作成し、内容の充実を図っています。
（平成22年1月改訂）※協会発行資料・パンフレットは非売品です。入手については協会、または会員各社へお問い合わせ下さい。

②鋼材を用いた高潮対策工法（パンフレット）
高潮対策を取り巻く状況を鑑み、防護施設に鋼材を採用するメリットを事例を挙げながら紹介しています。今回の改訂版では、鋼矢板による補強工法における地震時解析結果を新たに掲載しています。
（平成22年3月改訂）

編集担当：昇健次、斎藤勲、奥村誠、久保田一男、川口永一

14

78

No.

一般社団法人鋼管杭・鋼矢板技術協会組織図（平成22年3月）
総会
会長
代表理事
理事

理事会

技術総括委員会

監事

道路・鉄道技術委員会

事務局

港湾技術委員会

建築基礎技術委員会■協会会員（50音順）
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

鋼矢板技術委員会

新日本製鐵株式会社
住友金属工業株式会社
住金大径鋼管株式会社
東亜外業株式会社

2010年3月31日発行
発行

製品技術委員会

禁転載

一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会〒103-0025東京都中央区日本橋茅場町3-2-10（鉄鋼会館6階）（03）3669-2437

制作

株式会社トライ
〒113-0021東京都文京区本駒込3-9-3 （03）3824-7230