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○木谷 好伸*1
林 隆浩*3
桑原 文夫*5

平川 泰行*2
佐藤 啓*4

適切な養生期間後の供試体の一軸圧縮強度と根固め部に破壊ﾓｰﾄﾞ1
D1

破壊ﾓｰﾄﾞ2
D1

破壊ﾓｰﾄﾞ3D1

必要な強度を比較することにより判定を行う。さらに、

Rp

Rp

Rp

埋込み杭余裕係数

施工管理基準強度正会員
同
同破壊モード管理強度

1. はじめに未固結試料採取による根固め部の品質管理手法では、した上で判定する必要がある。ここでは、まず根固め部

Rpp

F2

F2

F2全率を見込むことが望ましく、実績数や要求性能を勘案

L2

この比較において、供試体強度のばらつきを考慮した安
Rpp

F1

Rpp

D22. 根固め部の必要強度の考え方
根固め部の必要強度の考え方について図 1 に示す 3 種類の破壊ﾓｰﾄﾞで検討した。根固め部上端位置に作用する

図1

荷重を根固め部支持力 Rp として、杭底面支持力 Rpp は（杭周面摩擦力は Fc の関数）と仮定する。
＜破壊ﾓｰﾄﾞ 1＞
根固め部の拡径による支圧効果により杭底面と根固め部底面間での支圧破壊。根固め部先端地盤は破壊しない。
＜破壊ﾓｰﾄﾞ 2＞
杭先端径 D1 の円筒で、杭下根固め部が押抜きせん断破壊する場合。Rpp は円筒面のせん断力 F1 と円筒底面部支持力 Rb1 の合算値。

全支持力

D1mm
800800800800800

D2 D2/D1 αmm
960
1.23001120 1.44001280 1.6500
1440 1.8600
1600 2.0700

D2D2Rb1

Rb1

根固め部の 3 つの破壊ﾓｰﾄﾞ
表1Rp から根固め部内の杭挿入長さ L2 部の杭周面摩擦力 F2を引いた値で、根固め部強度 Fc の大きさにより変化するRf1

F1

工管理に取り入れる場合の余裕係数について述べる。

L1の必要強度の考え方について述べ、次に未固結採取を施

RpkN
9048
12064
15080
1809621112

各ﾓｰﾄﾞの検討結果
mode1
mode2
mode3Fc
RppFc
Rpp
Fc
Rp RB＊
N/mm2 kN N/mm2 kN N/mm2 kN
kN
11.36776
4.381839048 9862－
13.49370
8.610335 －
12064 13195
15.1 12044 12.9 12486 －
15080 17010
16.4 14798 17.2 14637 －
18096 21308
17.5 17593 21.5 16789 －
21112 26088＊RB=Rf1+Rb1

表-1 の Rpp は Rp から F2 を引いたものである。ただし、F2 は Fc の値により変化することを考慮している。ﾓｰﾄﾞ 1は L1 部の支圧破壊によるが、ﾓｰﾄﾞ 2, 3 は Rpp と L1 部の破壊ブロックに働く力の釣り合いから求めた。その結果、＜破壊ﾓｰﾄﾞ 3＞
杭先端位置で根固め部が上下に割裂破壊し、杭下根固め部の外周面と底面で支持する場合。Rpp は破壊面せん断力 F1 と根固め部外周の摩擦力 Rf1 および根固め部先端面支持力 Rb1 の合算値。

Fc は、ﾓｰﾄﾞ 1 では 11.3～18N/mm2 、ﾓｰﾄﾞ 2 では 4.3～21.5N/mm2 となった。これは、ﾓｰﾄﾞ 1 は拡径効果と支圧効果が同じ関係で支持力増加に寄与しているため、拡径比の増加率と Fc の増加率はほぼ等しい(多少の違いは F2 の影響である)。一方､ﾓｰﾄﾞ 2 では拡径の効果が破壊ﾓｰﾄﾞに寄3. 根固め部の必要強度検討例
以下に 3 ﾓｰﾄﾞの破壊モデルの検討例を表 1 示す。算出

与しないため、支持力の増加率と Fc の増加率は一致しな

条件は以下に示す通り。

を大きくすることになる。ﾓｰﾄﾞ 3 では、L1 部の根固め部

D1：杭先端径

D2：根固め径

L1：杭下部長さ

Rb1：根固め部底面支持力(200kN/ｍ2)

Rf1：根固め部周面摩擦力（6.5kN/ｍ2）

F1：根固め部のせん断力（Fc/5）

い。ﾓｰﾄﾞ 2 で支持力増加を図るには L1 部を長くするか Fc
外周面摩擦力 Rf1 と根固め部先端面支持力 Rb1 の合算値のみで全支持力 Rp を上回り（破壊面せん断力 F1 は含まず）、力の釣り合いからは Fc は負の値となり、表‐1 の条件においてはﾓｰﾄﾞ 3 の破壊は生じないことになった。

F2：杭と根固め部の付着力 （Fc/10）

根固め部に必要な強度は、想定したこれらの破壊ﾓｰﾄﾞに

D1＝800mm：D2＝960～1600mm：L1＝1000mmおける必要強度 Fc の最大値を採用する。

L2＝800mm：N 値＝60：：300～700 kN/ｍ2

Quality control for installation of bored piles by investigating
fresh soil-cement specimen from the base bulbs.
Part 4. Required strength of the base bulb and the verification.

KIYA Yoshinobu, HIRAKAWA Yasuyuki,
HAYASHI Takahiro, SATOU Keiand KUWABARA Fumio

4. 管理強度の考え方

表2

管理強度・余裕係数

根固め部から未固結試料を採取して、その固化強度で根固め部の出来栄えを判定する管理手法では、良否判定

ﾃﾞｰﾀ数のための管理値が必要となる。この管理値の設定方法に必要強度 F (N/mm2)

は、採取データの結果からバラツキを考慮して統計的に強度平均値 Fbave (N/mm2)

検討例

砂質土

礫質土

14486

粘性土

全体

16246

20.625.0

1425.125.6

基準強度を定める方法と、必要強度に余裕係数を乗じた標準偏差6.66.84.56.7

管理強度を設定する方法がある。

変動係数

0.26

0.27

0.220.27

基準強度 Fb＊ (N/mm2)

16.5

16.7

14.7

16.3

4.1

統計的に定める方法（基準強度）

根固め部の未固結試料データの統計処理結果から基準強度を設定する場合は、根固め部から採取した未固結試2(N/mm )

Fb/F
S＊

余裕係数

1.18

1.19

1.05

1.16

1.79

1.82

1.47

1.78

倍を差し引いた値を基準強度 Fb とし、この値が必要強度* Fb=Fbave-1.3 S＝Fbave/F
設定した基準強度 Fb に対して全体での不良率は 9％程度以上であることを確認する。

であったが、基準強度を下回ったものも必要強度はすべ料の固化強度データの平均値 Fbave から標準偏差 の mFb＝Fbave－m・ ≧必要強度･････(1)て満足していた。このように、管理値を設定するとそれ根固め部から採取する未固結試料は、土質、N 値、根固を下回るケースも出てくるため、事前に、設計者や管理め径、深度、掘削水、施工方法などの諸条件に影響され者と、必要強度や不良時の対応方法も確認しておかなける。未固結採取試料の圧縮強度データを統計的に分析し、 ればならない。以上より、未固結試料による管理の流れを以下と図 3 に記す。
適切な基準強度を設定するためには、条件を絞ったデー
1) 工法ごとに支持力理論で設定した破壊モデルの中からタが必要となる。
4.2

余裕係数を乗じて設定する方法（管理強度）

必要強度に余裕係数を乗じた管理強度を設定し、固化類似のパターンを想定して必要強度を算出し、その設定数値の妥当性について検討・確認する。

強度データの平均値 Fbave がこの値が以上であることを

2) 圧縮試験結果から統計的に基準強度を設定、または必確認する方法も考えられる。余裕係数は、施工の実績等要強度から管理強度を設定する。基準強度は、圧縮試に応じて設定する。

験結果に対して適切な破壊確率を設定して定める。余4.3 管理強度設定の具体例

裕係数を設定して管理強度を定める場合は、実績数や関東地区で施工した同一工法(プレボーリング拡大根固め工法)246 現場で、根固め部から採取した試料の固化強施工品質全体の信頼性を勘案して設計者・管理者と合議のうえ設定する。

1）3) 物性試験における土塊の混入率に応じて低減係数を設を示す。このヒスト定し、圧縮試験結果に低減係数を乗じた値と管理値をグラムを見ると概ね比較して最終的な結果の判断を行う。

度を調査した事例正規分布していると判断できる。これら

・σ3、σ7、σ28のFbの設定値がある

管理値Fb設定のデータから、破壊未固結試料採取 ・Step1 判定

確率=10%を想定した

材齢3～5日試験

基準強度 Fb (m＝1.3)

Fb3を設定した結果を表-

土塊混入低減率設定No

材齢7日試験
Yes

2 に示す。設定した基Fb 7

図 2 未固結データ例
準強度 Fb は、必要強度 F の 1.16 倍(全体)であった。一方、No

材齢28日試験

Fb 28

Yes

圧縮強度平均値を必要強度で除して余裕係数を逆算する

No

Yesと 1.78(全体)となった。

必要強度
Yes

No ・コア抜き・載荷試験・再採取

妥当性の検討Yes
根固め部の出来映え良好

5．試験結果の判定方法
設定した強度の管理値に対して、試験結果の判定を行う。統計的に基準強度を設定した場合は、基準強度が必要強度以上であれば判定は合格となる。前述の事例では、*1 三谷セキサン *2 日本コンクリート工業*3 丸門建設*4 前田製管*5 パイルフォーラム

図3

根固め部管理フロー

参考文献
1）横山ほか(2012)：埋込み杭根固め部の品質調査(その 2) 根固め内部の強度分布調査，日本建築学会学術講演会梗概集構造Ⅰ, pp.501-502.

*1 Mitani Sekisan*3 Marumon Cnstruction*5 Pileforum*2 Nippon Concrete Indaustries*4 Maeta Concrete Industry