埋込み杭の根固め部に混入した土塊の影響評価に関する実験 その１
埋込み杭未固結試料

根固め部
土塊正会員
同
同

圧縮試験

1. はじめに○千種 信之*1
宮原 清*2
木谷 好伸*3

同
同
同

西村 裕*4
加倉井 正昭*5
桑原 文夫*5を少なくする。

埋込み杭の根固め部から採取される未固結試料は，プラントから送ったセメントミルクと根固め部付近の土砂3．実現場での未固結試料採取と土塊の扱いを混合撹拌して作製したいわゆるソイルセメントである。

現在，実施工で用いられている未固結採取器は，採取実現場で根固め部の未固結試料を採取した場合，その試口が 100mm×200mm ほどの開閉式の窓になっているものが料の中に土塊が混入している場合がある。本実験では，多く，1 度に採取できる容量は 3ℓ～10ℓ程度である。また土塊の大きさや混入度合が根固め部の固化強度に及ぼす採取試料の試験体は，径 50mm，高さ 100mm，容量 200cc

影響を調査するために，根固め部採取試料に土塊が混入のモールド缶で作製するケースが一般的である。このサした状況を模擬した W/C＝60%のセメントミルクと，模擬イズで試験を行う理由としては，泥水を混ぜたソイルセメントを作製し，その中に土塊を(1)根固め部の出来形管理に未固結採取を行う場合，材齢 3

模擬した粘土玉を混入させた試験体を作製して，土塊混日，7 日，28 日で圧縮試験を行うため，各材齢で 3 試験体，入率，土塊径，試験体の寸法をパラメータとした圧縮試

予備 3 試験体の合計 12 体が必要となる。

験を実施した。

(2)採取した試料は，温度や振動などの外的要因を避けるために，採取後，直ちに適切な養生ができる装置に入れて管理・保管し 3 日目以降には圧縮試験実施機関まで移動

2．土塊ができる原因と対策
根固め内の土塊は，根固め部施工時にほぐされずに残するので，それに適した管理・保管装置が必要。

ったものや根固め部周辺の地盤から崩落したもの（これなどにより，50mm×100mm のサイズを用いている。

らは根固め部付近の土砂），根固め部上方の掘削孔や地盤次に，実現場で未固結試料を採取した時の試料内土塊から沈降したもの（根固め部付近の土砂以外のもの）なの一般的な取り扱いを以下に示す。

どが考えられる。施工時に土塊が形成される具体的な原(1)試料が液状の場合，ペースト分と塊分を分離すること因と対策を以下に示す。

ができる。一般的には，φ50mm で試験体を作製するが，(1)掘削部材による土塊形成

試験体径の 1/3 以上（15mm 程度）の大きさの塊（礫）は，掘削ヘッド先端部の掘削爪の間隔が 100mm の場合，掘圧縮試験時にその界面が割裂する場所になりやすく強度り残し部分がこの幅になり 100mm 程度の土塊が掘り起こ低下の原因となるため，10mm メッシュのフルイを通してされる。根固め部内で掘削ヘッドを回転・反復すること塊分を分離することとしている 1）。その際には，試料にはである程度の塊は分解されるが，共回りするケースもあ最大 10mm の塊分（礫）が含まれる。

り，すべての塊を分解することはできない。

(2)施工深度が 40m 以深の場合など，根固め液の注入からこの対策としては，掘削爪の間隔を狭くすればある程試料採取までの時間経過が長い場合，試料が半固化状で度は改善されるが，それによって掘削性が低下するので， 採取される場合がある。この場合は，試料内の塊分を分施工状況を見ながら対処する必要がある。

離することができないので，塊分の種類，大きさ，混入(2)施工方法による土塊形成率にかかわらず，採取試料そのもので試験体を作製する。

スパイラル系の部材・掘削ヘッドを逆回転して根固めいずれの場合も，採取後は 12 体以上の試験体を作製し部を施工する場合，掘削土砂が根固め内に強制的に押しクーラーボックス等の容器で保管・養生し所定日数経過込まれ，土塊が形成される場合がある。

後，試験機関に移動する。

この対策としては，逆回転をしない施工方法にするか，土砂戻り防止板を付けるなどの対策を施す。

4. 実験概要(3)掘削速度による土塊形成(1)試験体の仕様

根固め部付近の地盤を早い速度で掘進すると，掘削ヘ試験体の作製および圧縮試験は表-１に示す case 別に研ッド 1 回転で掘り起こされる土砂が多くなり塊になりやす

究会会員社 5 社で行った。試験のパラメータは試験体寸法，い。この場合は，掘削速度を落として 1 回転分の掘削土量

土塊混入率，土塊径とした。試験体寸法は，径と高さがEffects and evaluations on lumps of clay mixed in the basebulb of buried piles.

TIKUSA Nobuyuki, MIYAHARA Kiyoshi, KIYA Yoshinobu, N
ISHIMURA Yutaka, KAKURAI Masaaki, KUWABARA Fumio

50mm×100mm，100mm×200mm，150mm×300mm の 3 種類を示す。図下標記は case，試験体径，混入率，土塊径をとした。土塊混入率は，土塊の大きさの影響を調査する示す。これらはいずれも混入率 5％の試験体であるが，各ことも踏まえ，混入率が小さい範囲かつ混入率の影響が試験体とも，ほぼ全範囲に土塊が分布，混入している。

強度比の 3 割程度

2）となる混入率 5%を最大として，0%，実際の採取試料には均一な大きさの土塊が混入すること1%，3%，5%とした。なお，土塊混入率は試験体体積にはないが，分布状況からは試験方法は妥当であったと思

対し土塊体積が占める割合とした。土塊径の大きさは，われる。また，土塊径が大きくなるほど，試験体が激し試験体径に対して 10%の土塊径と，その 2 倍の 20%の土塊く破壊していた。D の右上部と E 全体など，土塊が密集径とした。ただし，試験体径に対して 10%の土塊径は 2 種している部分は激しく壊れている。これは土塊部分がソ類の試験体寸法において設けた。実験ケースと試験体仕イルセメント部の空隙部分となったためで圧縮応力が集様を表-1 に示す。

中したためと思われる。特に E の試験体は土塊径が 30mm

表-1caseABCDE

実験ケースおよび試験体の仕様

試験体寸法
径
高さ(mm)(mm)
5010050100100200100200150300

ｾﾒﾝﾄﾐﾙｸ
強度(N/mm2)
32.937.8
40.9
34.8
37.8

径(mm)
510102030

土塊混入率
(%)
0, 1, 3, 50, 1, 3, 50, 1, 3, 50, 1, 3, 50, 1, 3, 5と大きく中央付近に集中していたため，土塊自体もつぶれてその部分が破壊の原因になったと思われる。それ以外の試験体では土塊自体の変形は見られなかった。

(2)実験材料および配合既往の方法 2）を基に，本実験におけるソイルセメントの材料はセメント，砂（珪砂 6 号），粘土（カオリナイト）Aφ50,5％,5mm

Bφ50,5％,10mmおよび水を使用し，配合はセメントミルク配合 W/C=60%，泥水における砂と粘土と水の重量比率 70:30:34，セメント

Cφ100, 5％, 10mm

ミルクと泥水の体積比率 7:3 とした。この配合でソイルセメントを作製すると，σ28 で 15～25N/mm2 程度の固化強度が得られる 2）。実現場の未固結試料の先端地盤別平均圧
縮強度が粘性土 20.6N/mm2 ，砂質土 25.1N/mm2 ，礫質土25.6N/mm2 となっている 3）ことから，この配合で実験を行った。なお，模擬土塊の材料は工作用油粘土を使用した。
(3)試験体作製方法
試験体は，各 case の土塊混入率毎に 3 体を文献 2）に準Eφ150, 5％, 30mm拠して作製した。まず，ソイルセメントは，計量した各粉材料を容器に入れ，一様になるまで撹拌後，水を入れ90 秒撹拌して作製した。次にソイルセメントに所定量の模擬土塊を入れ，均質になるように撹拌した模擬試料を各 case のモールド管に投入した。ただし，事前に実施した予備試験において，模擬土塊が密集することがあったことから，モールド缶へ模擬試料を 1/3 ずつ投入する際，側面軽打やタッピングによる脱泡はできる限り行わないようにした。

図-1

Dφ100, 5％, 20mm

各試験体の土塊混入状況〔謝辞〕土塊混入試験データの収集には，パイルフォーラム「高支持力杭の根固め部品質管理研究会」の活動の一環として行われたもので，各種のデータ提供を行い，検討に加わった会員社は以下のとおりである。
三谷セキサン㈱，丸門建設㈱，前田製管㈱，日本ヒューム㈱，日本コンクリート工業㈱，日本高圧コンクリート㈱，㈱トーヨーアサノ，㈱地盤試験所，システム計測㈱，パイルフォーラム㈱，マナック㈱，ホクコンマテリアル㈱参考文献

作製後，材齢 0～3 日は 20℃の恒温室にて養生し，材齢1）高支持力杭の根固め部品質管理研究会：根固め部の未固結試料採取・調査・試験マニュアル (Ver.1.0，2.0)
2）酒井他：埋込み杭の根固め部における未固結試料採取による施工
齢 28 日まで養生し圧縮試験を行なった。圧縮試験終了後，管理手法の提案その２根固め部に混入した土塊の影響，日本建築試験体を割裂し土塊の分散状況を確認した。
学会大会学術講演梗概集（近畿）,pp.471-472,2014.9
3）木谷他：埋込み杭の根固め部における未固結試料採取による施工
5. 土塊の混入状況管理手法の提案 その 4 根固め部の必要強度と安全性の判定，日図-1 に試験後に割裂した試験体内の土塊混入状況の例
本建築学会大会学術講演梗概集（近畿）,pp.475-476,2014.9

3 日目に脱型，成形を行い，その後 20℃前後の水中にて材*1 日本コンクリート工業（株）*2 日本ヒューム（株）*3 三谷セキサン（株）*4 （株）トーヨーアサノ*5 パイルフォーラム（株）*1 NIPPON CONCRETE INDUSTRIES CO., Ltd., *2 NIPPONHUME CORPORATION, *3 MITANI SEKISAN Co., Ltd.,LTD., *4 TOYO ASANO Co., *5 PILE FOLUM Inc.