特長
1 NSエコパイルの概要杭の構成

2

吊金具

NSエコパイルとは● ●施工における従来の杭工法との比較

日本の主要都市のほとんどは河川下流の沖積層平野部に発達し鋼管回転用金具

従来の杭

上杭Aています。沖積層は、軟弱地盤であることが多く、高層建築や高速道路などを建設する際には、強固な地盤に到達する杭によって構上

工場円周溶接*（不等厚溶接）造物を支持する必要があります。

杭●

従来の杭施工法においては、泥水・残土などの産業廃棄物や、騒音・振動などが環境的、社会的に大きな問題となりつつあります。

羽根径（Dw）
標準1.5Dp●●

上杭B

新日鐵の「NSエコパイル」
は、それら既存の杭工法の問題点を解決すると共に、高支持力、高耐震性、低コスト、短工期を実現する● ●次世代の杭工法です。

現場円周溶接打撃杭：振動・騒音問題＊＜お願い＞
杭どうしの板厚変化の最大値は原則として７mm以下としてください（先端溶接部は除く）。板厚変化部は削成部（不等厚継ぎ手）を設け応力集中を緩和する処置を取ります。
現場円周溶接部の杭どうしの板厚は同厚になるようにしてください。

●（同厚溶接）

場所打ち杭：泥水・残土の処理問
題、スライムや孔壁崩壊の可能性

NSエコパイルの構造

埋め込み杭：泥水・残土の処理問題、地盤の弛みによる先端支持力の減少「NSエコパイル」とは、鋼管の先端にらせん状に加工した鋼板（羽根）を溶接付けした鋼管杭です。
施工に当たっては、全旋回機等で鋼管を回転して圧入します。木ねじと同様に、羽根の推進力により杭が地中に貫入します。

中掘削刃

杭

羽根

回転圧入のイメージ

杭径（Dp）
●

●

●

下杭鋼管

現場円周溶接●（同厚溶接）

先端溶接部
下先端羽根部用短管杭（下杭鋼管より厚くなる場合があります）

多くのメリット

先端溶接部（工場溶接）

1 低騒音・低振動
全旋回機等による回転圧入工法の採用により、杭を地中に貫入する際に衝撃を発生せず、低騒音・低振動での施工を実現しました。

2 無排土
地盤を掘削することなく回転することで杭を貫入させるので、無排土施工が実現しました。

3 大支持力回転圧入工法による先端地盤の締め固め効果、及び羽根の拡底効果により、大きな鉛直支持力を得ることができます。

4 大引抜き支持力
貫入時に羽根部に推進力として作用した受働抵抗力が、そのまま引抜き抵抗力となるため、大きな引抜き支持力を得られます。

5 高品質
最終根入れではトルクにより支持層を確認することができる
ため、高品質で信頼性の高い杭基礎の構築が可能です。

6 高耐震性
鋼管杭基礎であるため、大きな変形性能を有しており、耐震性に優れています。

●

先端羽根部

8

短工期

コンクリートやセメントミルクなどの打設及び養生を必要としないため、場所打ち杭や埋め込み杭に比べて、短工期での施工が可能です。

p.2

貫入時と逆に回転させることによって、容易に杭体を引抜くことができるので、リサイクルが可能になります。従って仮設杭としての利用も可能です。

羽根●

●

●

9 低コスト
大きな支持力を発揮できることから、杭径を小さくする、あるいは杭本数を減らすことができフーチング全体をコンパクトにできます。また泥水・残土の処理費用が不要となること、工期の短縮などから、コストの低減がはかれます。

3 公的評価●（財）国土技術研究センター
技審証第5号 平成16年1月

10 近接施工
地盤を掘削することなく杭施工するため、杭周辺の地盤をゆるめることがありません。近接した既設構造物の基礎や埋設管等への影響を抑えた施工が可能です。

●（財）鉄道総合技術研究所
回転圧入鋼管杭工法に関する支持力性状評価業務その2 平成16年10月

11 斜杭
場所打ち杭と異なり、地盤を掘削することなく杭施工するため孔壁崩壊のおそれがなく、直杭に比べて経済性に優れる斜杭の施工が可能です。

12 狭隘地、空頭制限付きでの施工
7 リサイクル●

羽根径（Dw）
標準1.5Dp

杭打ちに使用する設備が少ないため、既設構造物脇等の狭隘な現場での施工が可能です。また、全旋回機を用いた杭施工では、高架橋下や架空線下等の空頭制限のある現場にも対応できます。

●国土交通省 NETIS登録工法
No.KT-000049●（社）
日本道路協会
杭基礎設計・施工便覧
平成18年度改訂版 平成19年1月p.3

施工
1 施工手順3 機械配置例▼全旋回ケーシングジャッキ使用時の例
杭径φ1200以下
全旋回機φ2000級の場合

NSエコパイルの施工手順
STEP-4
中杭の建込み、溶接

STEP-5▲

下杭の貫入（回転圧入）▲

下杭の建込み、チャッキング、立ち調整

STEP-3▲

重機の移動（全旋回機の設置）

STEP-2▲▲

STEP-1▼ 近接施工時の必要離隔距離の図

中杭・上杭の貫入（回転圧入）

杭径φ1200以下
全旋回機φ2000級の場合

STEP-6
ヤットコ打ち、打止め

補助クレーン

中杭

全旋回ケーシングジャッキ

NSエコパイル（全旋回ケーシングジャッキ）の施工手順図

4 NSエコパイル専用治具羽根※小径杭については、小型杭打ち機による施工も可能です。

ＮＳエコパイルの施工には、主要機械のほか以下のような治具を用いて施工します。
ヤットコ▲2 施工機械
NSエコパイル工法で用いる主な施工機械
別● 杭打ち機-1● 杭打ち機-2機

械p.4

他

備

考

全旋回ケーシングジャッキφ1500級

最大トルク：1150kN・m（117t・m）

φ500〜φ600（標準杭径）

全旋回ケーシングジャッキφ2000級

最大トルク：2070kN・m（211t・m）

φ700〜φ1200（標準杭径）

全旋回ケーシングジャッキφ2600級

最大トルク：5100kN・m（520t・m）

φ1300〜φ1600（標準杭径）

小型杭打ち機

最大トルク：250kN・m（25.6t・m）

φ400（標準杭径）

必要に応じて能力選択

杭吊り込み、重機移動用● 補助クレーン クローラークレーン● バックホウ仕様・規格●ヤットコ●スパイラルカラー

杭頭を施工地盤面より低い位置まで打設する場合に使用します。

（全旋回ケーシングジャッキ用）NSエコパイルを把持するための治具で、上から先端羽根部を挿入するために溝が切ってあります。

●鋼管回転用金具
ヤットコから鋼管へトルクを伝えるための治具です。

鋼管回転用金具▲種

ヤットコ施工（空掘り部）埋戻し用

p.5

施工
5 施工時データ計測

6 ＮＳエコパイルの精度● 鉛直精度

施工時の測定データ1）トルク● 油圧モーターの駆動油圧値

2）貫入量● ポテンションメーター式センサー値

3）上載荷重● 油圧検出センサー値円の中心を軸として回転させながら、杭自身にとってエネルギーロスの少ない貫入を行います。かつ開端杭であることから、土砂を管内に進入させながらの施工となるので、施工時の先端の受ける抵抗は閉端杭に比べ小さくなります。そのためNSエコパイルは深度方向への直進性に優れています。

〈グラフ1〉は直杭施工深さＧＬ−５５ｍまで貫入した状況を測定したものですが、非常に良い精度で圧入できていることがわかります。

〈グラフ1〉▼施工深さGL-55mにおける直杭の鉛直精度傾斜（X方向）
傾斜（Y方向）（mm）

0〈グラフ2〉▼斜杭の鉛直精度（2物件、杭数13本6の実績)

-10m

54

【トルク】

油圧検出センサー

本数（本）信号変換アンプユニット

3-20m

トルク/電圧変換アンプ
2

【貫入量】

ポテンションメーター式センサー

1

変位/電圧変換アンプ

0【低・高速切替信号】

リミットスイッチ

電圧パルス発生器【押込み・引抜き切替信号】

リミットスイッチ

電圧パルス発生器

30.

2

0.
1/600

荷重/電圧変換アンプ

1/300

油圧検出センサー

1/2000.

【上載荷重】

10.1 誤差。
角度（ ）

-0

倒れ換算

〈グラフ2〉は斜杭を施工深さGL15mまで貫入したときの、目標角度に対する杭頭での誤差角度及び倒れ換算値を示したもので、非常に良い精度で圧入できていることがわかります。

-30m

-40m

-50m
インターフェース
ボックス
ノートパソコン-60m● 水平精度データ収録
ボード

ＮＳエコパイルの施工では、地盤のＮ値と施工

杭芯ずれ（側方移動）は、圧入初期段階の管理を正しく行うことで、高精度の施工が可能です。従来の埋込み杭と同等以上の精度で圧入が可能です。
〈グラフ3〉〈グラフ3〉▼杭の水平精度（6物件、杭数420本の実績）●杭の水平精度（Y方向）●杭の水平精度（X方向）
本数︵本︶

本数︵本︶

トルクをリアルタイムで確認しながら、支持層に到達したことを全数管理します。

p.6

杭芯ずれ量δx（mm）

杭芯ずれ量δy（mm）

p.7

施工
7 施工管理フロー
施工トルクにより、支持層への到達を全数のC：打止め管理

打止めフロー

杭について確認します。現場ごとに行う試験杭原則として設計で定めた杭の先端深度まで圧入施工し、支持層への貫入を１Ｄp以上確保して杭を打止めますが、トルクの変化によって判定した支持層の深度と設計時に設定した支持層深度に差がある場合や、支持層が非常に強固な層である場合などには、杭が高止まりあるいは深止まりする場合があります。
支持層は試験杭によって定めた支持層判別トルクによって確認しますが、支持層深度が想定よりも浅いと、設計深度まで杭を貫入させることが困難になることがあります。
このような場合には、支持層への充分な貫入（１Ｄp以上）とトルクの発現を確認して設計深度よりも高い位置で杭を打止めることもあります。
また、支持層が１Ｄp以上の貫入ができない程に強固な場合は、トルクの発現を確認して、１Ｄp以下の根入れで打止めることもあります。

の施工によって、支持層を判別するための支持層判別トルクを設定し、打止めは原則として支持層への根入を杭径（1Dp）以上確保します。

Start

事前調査
施工計画
変更

施工機械の選定

A

Ａ：試験杭の実施
当該地盤における施工性・重機選定の妥当性及び、トルクの発現状態を確認するために、試験杭の施工を実施します。 その際、トルクの発現状態と地盤調査結果との対比により支持層判別トルクを設定します。
試験杭の本数と箇所は現場の規模に応じて定めます
が、通常試験杭は本杭のボーリング調査位置に最も近い最初の杭を使用します。

forⅠ=1 to n

試験杭の実施n ; 杭本数

No

杭打ち機の設置

施工機械能力の確認
下杭の建込みYes
鉛直度調整

トルクの確認

回転圧入
想定支持層レベル

実際の支持層レベル

上杭の建込み

●
●

B杭の溶接

継手部検査

B：現場溶接1...実際の支持層がNo2...想定レベルより3...想定レベルより深い場合

浅い場合

想定レベルに近い場合

Yes杭の継手は通常溶接継手としています。その形状は、鋼管がＳＫＫ規格品相当の精度である場合、鋼管杭協会の標準継手（ＪＡＳＰＰジョイント）を用います。

回転圧入C

上ぐい

回転圧入開始打止めフローによる打止めトルク過大にならないよう制御しながら圧入施工（施工管理トルク以下の施工）

nextⅠ

a 設計先端深度まで圧入したかt

No0〜2.4(h45。以上

2535

ボーリングとトルク記録の対比

No

Yes

当該深度を支持層と判定できるか（監理者へ報告）

圧入継続（監理者へ報告）

Yes

ルート間隔保持ビード又はフィラープレート

TYes
b 支持層を確認できているか

1〜4H

(End

c 支持層への貫入量は1Dp以上かNo

No

地中障害等の可能性の検討

支持層深度の確認

支持層深度の確認

深止まり長さの確認

高止まり長さの確認

監理者と協議Yes
裏当てリング

打止め
30（現場取り付け）（トルク確認による打止めなど）

深止まり長さは深止まり許容値以下か

Yes

ストッパー個数N（工場取り付け）監理者と協議6t（障害撤去の検討など）

No

監理者と協議c へ（継杭の検討など）

高止まり長さは高止まり許容値以下か

Yes

No

監理者と協議c へ（鋼管切断の検討など）

下ぐい

ＪＡＳＰＰジョイントの形状

p.8

溶接状況

p.9

設計
1 設計の考え方

3 鉄道橋基礎の設計式

適用範囲

項

設

目計

内

備

（1）単杭の杭頭における設計鉛直支持力（1）支持層： 砂、砂礫、風化花崗岩で、N値が30以上ある地盤（2）杭径： φ400mm〜1600mm（3）杭材質： SKK400、SKK490（通常の鋼管杭と同様の材質）（4）杭板厚： 9mm〜25mm（通常の鋼管杭と同様の板厚）

Rud = fru・Rf + f rp・Pu+Wp（5）羽根径： 杭径の1.5倍を標準とする （必要に応じて、杭径の1.2倍まで小さくすることが可能）

ここに、Rvd：単杭の設計鉛直支持力(kN)、（6）最大施工深度： 80m以下（Cタイプ）、60m以下（Ｏタイプ）

単杭の設計鉛直支持力
および設計引抜き抵抗力

考基礎標準10.2.3

Rvd = frf・Rf + frp・Rp（2）単杭の杭頭における設計引抜き抵抗力

Rud：単杭の設計引抜き抵抗力(kN)、Rf：単杭の最大周面支持力(kN)、（7）支持層への根入れ長 ： 一般土木基礎の場合 = 原則として1.0Dp以上

Rp：単杭の基準先端支持力(kN)、Pu：杭先端の羽根の引抜き抵抗力、
frf：杭の周面支持力に対する地盤抵抗係数、frp：杭の先端支持力に対する地盤抵抗係数、

鉄道橋基礎の場合 = 原則として1.0Dw以上（8）杭の最小中心間隔

容fru：杭の引抜き周面抵抗力に対する地盤抵抗係数、： 杭径の2.5倍

f rp：杭の引抜き先端支持力に対する地盤抵抗係数※上記適用範囲外で、ご検討される場合は別途お問合せください。

Rf = U・Σri・Li

単杭の最大周面支持力
および最大周面支持力度

ここに、U：杭の周長

U=π・Dp (m)、Li：周面支持力を考慮する各土層の厚さ(m)、ri：周面支持力を考慮する各土層の杭の最大周面支持力度で2 一般土木基礎の設計式

基礎標準 10.2.4
杭先端から1.0Dw上側の範囲の周面支持力は考慮しない。

砂質土の場合：ri = 2N（≦100 kN/m2）
粘性土の場合：ri = Cまたは5N (≦50 kN/m2)

一般土木基礎の設計式は、「杭基礎設計便覧 平成18年度改訂版 平成19年1月（社）日本道路協会 参考資料 9.回転杭」を用いることもできます。

ここに、N：土層のＮ値、C：粘着力(kN/m2)
項

目設計内容備考（1）鉛直支持力の場合：

単杭の基準先端支持力
押込み力に対する極限支持力

Ru = 150・N・Aw + U・ΣLi・fi
ここに、Ru：極限押込み支持力(kN)、N：先端Ｎ値（≦50）
、Aw：羽根面積（m2）Rp = ＿150N・Aw＿

ここに、N：杭先端から下方に杭径の3倍の範囲の平均N値（N≦50）、Aw = π/4・（Dw −Dwi ）2

基礎標準 10.2.5＿

杭先端から1.0Dw上側の範囲の周面摩擦力は考慮しない

Aw：羽根の投影面積

2Aw = π/4・(Dw −Dwi )22

ここに、Dw：杭先端の羽根の外径(m)、Dwi：杭先端の羽根の内径(m)Dw：羽根外径(m)、Dwi：羽根内径（m）、U：杭の周長（m） U =π・Dp、Dp：杭径(m)、Li：周面摩擦力を考慮する層の各層厚(m)、fi：周面摩擦力を考慮する層の各周面摩擦力度(kN/m2)
砂質土： fi = 2N （≦100 kN/m2）
粘性土： fi = Cまたは10N（≦100 kN/m2）
ここに、N：土層のＮ値、C：粘着力(kN/m2)（2）引抜き抵抗の場合：

Pu = π・Dw・（Σγi・Li +γ・H/2 ）・H・β・tanφ
ここに、γi、Li：支持層より上の層の土の有効単位体積重量(kN/m3)及び層厚(m)、γ：支持層の土の有効単位体積重量(kN/m3)、H：羽根上方の局部せん断破壊領域の拡がる高さで、支持層への根入れ長(m)（H≦1.0Dw）、β：引抜き係数、φ：支持層の内部摩擦角（ﾟ）で、基礎標準式によって換算N値を用いて算出すること引抜き力に対する抵抗力

Pu = π・Dw・（Σγ・i Li + γ・H/2 ）・H・β・tanφ + U・ΣL・i fi

Kv = a・App・Ep / L
ここに、Kv：杭の軸方向バネ定数(kN/m)、
App：鋼管の純断面積(m2)、
Ep：杭本体の弾性係数(kN/m2)、L：杭長(m)、a：係数（1）設計鉛直地盤反力係数kvおよび設計鉛直ばね定数Kv

設計地盤反力係数と設計ばね定数q押込みw引抜き道示Ⅳ 9.5.2
他工法杭と同様の値

kH = kH0・（BH /0.3）-3/4
kH0=1/0.3・α・E0

kv = βvt・frk・(3.2α・E0・Dw-3/4)
Kv = kv・Aw
杭先端から1.0Dw上方の範囲のせん断ばねは考慮しない地盤抵抗係数

BH= Dp /β
ここに、kH：水平方向地盤反力係数(kN/m )、E0：設計の対象とする位置での3限界状態※上記の設計式は、（財）国土技術研究センター殿により御評価戴いたものです

kH・ＤP
4・E・I

、EI：杭本体の曲げ剛性（kN・m2）

引抜き抵抗力

ｆrp

ｆru

ｆrp

長期使用限界状態

0.30

0.30

0.00

0.00

使用限界状態

0.40

0.40

0.15

0.15

終局限界状態

0.50

0.50

0.30

0.30

地震時終局限界状態

1.00

1.00

1.00

1.00

地盤の変形係数(kN/m )、α：地盤反力係数の推定に用いる係数、β：基礎の特性値 β= 4

鉛直支持力

ｆrf

2

p.10

Aw = π/4・(Dw2−Dwi2)

ここに、Aw ：羽根上面の鋼管外側面積 Aw = π/4・(Dw2−Dp2)（2）杭周面の設計せん断地盤反力係数ksvおよびせん断ばね定数Ksv
砂質土の場合： ksv = βsvs・frk・(0.16α・E0・Dp-3/4)
粘性土の場合： ksv = βsvc・frk・(0.30α・E0・Dp-3/4)
Ksv ：他杭種と同じ（3）設計水平地盤反力係数khと設計水平ばね定数Kh
他杭種と同じ（4）杭先端の設計せん断ばね定数および設計回転ばね定数（β <2.5の場合）
他杭種と同様に、基礎標準10.1.8【解説】に従い上記kvを用いて算定する。なお、設計回転ばね定数の算定においては、Iv =π/64・(Dw4−Dwi4) とする。
ここに、frk：地盤抵抗係数でfrk=1.0、β：工法に対する補正係数（βvc=0.85、βvt=0.75、βsvs=0.75、βsvc=0.50）、E0：地盤の変形係数(kN/m2)、α：E0の算定方法に対する補正係数

道示Ⅳ 12.6.1に準拠
係数aは、本工法固有の値

基礎標準10.1.7及び10.1.8

kv = βvc・frk・(3.2α・E0・Dw-3/4)
Kv = kv・Aw
ここに、Aw：羽根下面の面積

a = 0.013・(L/Dp)+0.54

水平支持力

基礎標準 6.3

杭先端のアンカー効果を考慮

ここに、Pu：引抜き抵抗力(kN)、先端アンカーのせん断破壊領
γi、Li：支持層より上の層の土の有効単位体積重量(kN/m3)及び層厚(m)、域が拡がる範囲の周面摩擦
γ：支持層の土の有効単位体積重量(kN/m3)、力は考慮しない
H：羽根上方の局部せん断破壊領域の拡がる高さで、支持層への根入れ長(m)（H≦2.5Dw）、
β：引抜き係数、φ：支持層の内部摩擦角（ﾟ）、U、fi：押込み方向と同じ杭の軸方向バネ定数

杭先端の支持層への根入れ長は、1.0Dwを基本とする※上記の設計式は、（財）
鉄道総合技術研究所殿により平成16年10月に御評価戴いたものですp.11