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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

小規模建物を対象とした併用基礎に関する研究
その 2 実験結果と沈下予測解析○真島正人*1
若命善雄*1

正会員
同
小規模建物
軟弱地盤

併用基礎載荷試験

同 長坂光泰*1
同 長尾俊昌*2

同徹*1

高田

地盤補強
沈下解析
図 3、表 2 に、基礎に作用する全荷重に対するパイプと

１．はじめに
その 1 に引き続き、小型基礎の載荷試験による 基礎ス

沈下抑止杭が負担する全軸力の比（荷重分担比）を示す。

ラブの沈下量とパイプおよび沈下抑止杭の軸力の計測結パイプ（杭）の軸力は荷重度の増加とともに増大するが、果について報告する。併せて、３種類の基礎に対する沈荷重分担比は荷重度が大きくなると若干減少する傾向に下予測解析結果について報告する。

ある。これは、パイプ（杭）の周面摩擦抵抗が次第に塑

２．沈下計測結果
図１に載荷荷重度と沈下量の経時変化を示す。当該敷性化するためと思われる。また、併用基礎では沈下抑止

地では、盛土による地盤の自然沈下が年間 5 ㎜程度生じ分担比となることがわかる。

杭の存在により、地盤補強より 0.15〜0.2 程度大きな荷重
なお、結果の掲載は省略するが、パイプおよび沈下抑止杭の先端軸力は頭部軸力の 10〜15％で、鉛直抵抗の多による基礎の沈下量を評価した。荷重保持時間を十分確くが周面摩擦抵抗であった。

保できなかったため、各荷重段階（30、50kN/㎡）での沈下量はいずれも終息に至っていないが、p=30kN/㎡、50kN/㎡荷重度（kN/㎡）ていることがわかる。そこで、同図(b)に、基礎スラブの沈下量から地盤の自然沈下量を差引いて、載荷荷重のみでの最終沈下量を同図(b)より求めると、直接基礎に対する沈下比を表しており、-20-30-40-500

杭により沈下低減効果が現われており、-10

p=30,50kN/㎡載荷時の最終沈下量

直接基礎
地盤補強
併用基礎30kN/㎡

50kN/㎡

12.3 ㎜10.0 ㎜(0.81)
8.5 ㎜(0.69)

40.0 ㎜(a)0150180210240270300

330360390

420450480510

地盤補強

併用基礎-20-30-40(b)306090120150180210240270300

330360390

420450480510

図1

載荷荷重度と沈下量の経時変化

60(a)併用基礎（パイプ１本）
併用基礎（抑止杭）40

地盤補強(パイプ１本）

30
20
1001200軸力（ｋＮ）

100

図 2 に、パイプと沈下抑止杭の頭部

120

経過日数

３．軸力計測結果軸力の経時変化を示す。同図(a)はパイ

90

直接基礎

50地盤補強、p=50kN/㎡は載荷 2 ヶ月

60

経過日数

023.0 ㎜20.3 ㎜(0.51)

30-50軸力（ｋＮ）

表 1

沈下量（㎜）

地盤補強、併用基礎共にパイプおよび併用基礎の方が効果は大きい。

地盤補強
併用基礎
直接基礎
地盤-10沈下量（㎜）表 1 のようになる。（ ）内の数値は、50403020100030(b)6090120150180210240270300

330360390

420450480510

経過日数

8060

地盤補強（全軸力）

40

併用基礎（全軸力）

20

プ、沈下抑止杭１本当たりの軸力を、

00306090120150180210

図2
表2240270300

330360

390

420

450

p=30,50kN/㎡載荷時の荷重分担比

パイプと杭軸力の経時変化
地盤補強

50kN/㎡120kN

200kN

地盤補強

0.39〜0.47

0.39〜0.42

荷重分担比30kN/㎡

510

10.8

全荷重

480

経過日数

同図(b)は全軸力を示している。

併用基礎

0.60.40.2
00306090120150180210240

270300330360390420450480510

経過日数

併用基礎

0.59〜0.65

0.54〜0.56

図3（パイプ、沈下抑止杭）軸力の荷重分担比の経時変化

Study on Combined Foundation for Small Buildings
Part 2 The Results of Loading Test and Analysis
for the Foundation Settlement

M.Masato, M.Nagasaka, T.Takata
Y.Wakame, T.Nagao―483―

４．沈下予測解析

までの盛土層の E が3 種類の基礎のついて、p=30kN/㎡、50kN/㎡の最終沈下

基礎スラブ
板要素

P

梁要素

それ以深のシルト層量（圧密度 100％）に対する沈下予測解析を行った。

より 1 桁以上大きな(1) 解析方法

値となり、この層で解析ケースを表 3 に示す。直接基礎の解析は、パイプの荷重分散効果が顕Steinbrenner の解 1）と格子モデルを組合わせた方法で行い、 著であるのに対して、地盤補強と併用基礎の解析は、地盤−パイプ（杭）−基等価荷重面法では、礎スラブの相互作用を考慮した図 4 に示す解析法（ハイ荷重の仮想作用面のブリッド法）に加え、簡便法として、図 5 に示す等価荷

図4

ハイブリッド法の解析モデル

載荷荷重載荷荷重荷重の仮想作用面

荷重の仮想作用面3）の 2 種類で行った。ハイブリッド法では、基礎スラブから地盤およびパイプ（杭）への影響は杭長

Steinbrenner の解、パイプ（沈下抑止杭）から地盤への影
響は Mindrin の第 1 解 2）を用いて評価した。

非沈下層

L/3

パイプ 長 L重面法

沈下抑止杭

沈下層

また、等価荷重面法による荷重の仮想作用面は、地盤補強、併用基礎共にパイプ先端からパイプ長（5ｍ）の1/3 位置に相当する GL-3.4m とした。
表3（a）地盤補強

図5解析ケース

基礎種別解析（ｂ）併用基礎

等価荷重面法による解析モデル

直下が軟弱層であるため、この層の沈下量が支配的とな法り、盛土層での荷重効果が考慮されないためである。

直接基礎

Steinbrenner の解＋格子モデル

地盤補強

ハイブリッド法

等価荷重面法

併用基礎

ハイブリッド法

等価荷重面法＋ハイブリッド法

既に述べたように、載荷試験では十分な荷重保持時間を確保できなかったので、解析結果は実測値を大幅に上回っており、解析精度に言及することはできないが、図 7(2) 解析に用いた地盤モデルと地盤定数と表 1 に示した沈下比を比較すると、ハイブリッド法を解析に用いた地盤モデルと土質定数を表 3 に示す。GL-

用いることによって、地盤補強、併用基礎共に直接基礎1〜-7ｍの圧密層（シルト層）の地盤ヤング率 E は、圧密に対する沈下低減効果を比較的よく表現できていると思試験による体積圧縮係数ｍv を利用し、式(1)により計算しわれる。
△：p=30kN/㎡、○：p=50kN/㎡・・・ハイブリッド法

た。パイプ（杭）の周面摩擦抵抗τf は、一軸圧縮圧縮試▲：p=30kN/㎡、●：p=50kN/㎡・・・等価荷重面法

験より求めたｑu および SWS より推定した粘着力 c を採 20

表3下端
深度・・・・・(1)

体積圧縮係数ヤング率mv

E(m /kN)−
2.0×10-3
1.0×10-3−2（kN/ m ）5000
3336673000

杭周面摩擦
抵抗τf2（kN/ m ）151116.5
3015105

解析に用いた地盤モデルと地盤定数

21ｍ
7ｍ
13ｍ
15ｍ(kN/㎡)

直接基礎に対する沈下比

2 1E= ⋅
3 mv

沈下量（㎝）

用し、杭先端極限支持力度ｑf は 6・c を採用した。

2

杭先端極限
支持力度ｑf00

直接基礎12（kN/ m ）−6×116×16.5
−

地2盤補強

3 併用基礎4図 6 基礎中央の沈下量

1.510.500

直接基礎

図71

地盤補強
23併用基礎 4

直接基礎に対する沈下比

５．おわりに軟弱粘性地盤上の小規模建物を対象とした地盤補強と併用基礎の沈下低減効果を確認するための現位置載荷実(3) 解析結果

験と沈下予測解析の結果を報告した。載荷実験は継続中

図 6 に基礎中央部における沈下量を、図 7 に直接基礎の沈下量に対する地盤補強と併用基礎の沈下比を示す。

であり、最終的な計測結果とより詳細な解析結果については、次回報告する。

併用基礎では、ハイブリッド法、等価荷重面法共に直接基礎より沈下量は小さく算出されるが、地盤補強（等価荷重面法）では、直接基礎より大きな沈下量が算出さ

参考文献
1)

Terzaghi ： Theoretical Soil Mechanics,
John Wiley &Sons,Inc.,1943
R.D.Mindlin：Force at a Point in the Interior of a Semi-Infinite Solid,
Physics,1936
日本建築学会編：建築基礎構造設計指針、2001

れ、パイプの沈下抑止効果を評価することはできない。

2)

これは、直接基礎では、地中応力が支配的となる GL-1ｍ3）*1：㈱設計室ソイル*2：大成建設㈱*1：Soil Design Inc.
*2：Taisei Corporation―484―