技報 第 7 号（2009 年）

北陸新幹線におけるつばさ杭（回転貫入鋼管杭）の施工－富山水橋下砂子坂高架橋－
菱建基礎株式会社 工事部 一色登志夫
菱建基礎株式会社 工事部 田中幹宏
菱建基礎株式会社 工務部 荻田成也

概要：富山水橋下砂子坂高架橋は，北陸新幹線工事において，富山市水橋下砂子坂付近に築造される高架橋であり，橋梁 500m・高架橋 1,200m となっている．工事箇所
は，3 工区に区分されており，基礎杭の種類は，1 工区 ソイルセメント鋼管杭（HYSC工法），2 工区 ソイルセメント鋼管杭（HYSC 工法）（未買収），3 工区回転圧入杭（つばさ杭工法）で計画されており，当社は，3 工区の回転圧入杭（つばさ杭）65本を施工した．本工事において，被圧水が存在する困難な地盤条件でつばさ杭の施工を行った．

K ey W ords：鋼管杭，回転圧入，無排土，低騒音，高支持力，大口径，開端タイプ，硬さ指標，被圧水，近隣井戸

１．はじめに先端翼付き回転圧入鋼管杭（つばさ杭）は，先端つばさ翼を有した鋼管を全周回転掘削機にて回転圧入させ杭を造築する工法であり，地盤土砂の掘削を伴わない環境に優しい工法である．また，杭先端に軸径より径の大きなつばさ翼を有しているために通常の軸径と同径の鋼管杭より支持力が大きいのが特徴である．
当工事以前は，杭先端が閉塞タイプで，かつ径φ1,200 に限られた範囲の施工であった．しかしながら，更なる大口径の鋼管杭の需要が高まり，大口径にも対応するべく開端タイプのつばさ杭の開発を行った．2
度の実験工事を経て開端タイプの実用化を果たし，今工事において径φ1,300 の開端タイプのつばさ杭を施工し，回転圧入方法の難点の解消方法の発見により，工期の大幅な短縮に成功した．
また，トルク値や管理指標の計測管理に関しても，今工事を始めるに当たり，専用の管理装置に改良を加え，より確実な施工管理を実現した．今後，北陸新幹線に限らず，つばさ杭工法を改良・開発を継続し，あらゆる土質に対応を可能な工法とし，なおかつスムーズで確実な施工を確立することを目指していく．

一色登志夫

田中幹宏

荻田成也
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写真－１

つばさ杭開端タイプ

写真－３

管理計．打ち止め時

写真－２

つばさ杭閉塞タイプ

写真－４

管理計．支持層貫入時

２．工事概要2.1

施工地盤条件

当施工範囲は，支持層近辺まで比較的緩い砂・シルト層から構成された沖積層であり，支持層は洪積層の礫質土としている．しかしながら，As2（砂質土）が比較的固く，滑り現象の発生しやすい Ac3 層（粘性土）が下に有ったため，工事の難点となった．
工事区域の地層区分(273km958m～275km058m間)
地層名

地質
時代

地層区分 記号

Ｎ値

主な土質名

粘土質シルト，砂質シルト(シルト質砂，シルト混り砂，中砂)
シルト質砂，細砂～粗砂，礫混り砂
砂質土1 Ａs1 1～30
(粘土質シルト，砂質シルト)
砂混りシルト，砂質シルト
粘性土2 Ａc2 2～21(シルト混り砂)
シルト混り砂，中砂～粗砂
砂質土2 Ａs2 7～38(シルト，砂質シルト)
砂混りシルト，砂質シルト
粘性土3 Ａc3 3～24(シルト混り砂)
シルト質砂，シルト混り砂，細砂～粗砂
砂質土3 Ａs3 6～37(粘土質シルト)
粘土質シルト，砂質シルト
粘性土4 Ａc4 3～20(シルト質砂)
シルト質砂，シルト混り砂，中砂～粗砂，砂礫
砂質土4 Ａs4 6～40(砂質シルト)
砂混りシルト，砂質シルト
粘性土5 Ａc5 4～38(シルト質砂，細砂)
シルト質砂，細砂～粗砂，礫混り砂，砂礫
砂質土5 Ａs5 7～50(砂質シルト)
粘土質シルト，砂混りシルト，砂質シルト
粘性土6 Ａc6 3～34(シルト質砂)
シルト質砂，中砂，礫混り砂，砂礫
砂質土6 Ａs6 7～50(砂混りシルト，砂質シルト)
シルト混り砂，中砂～粗砂，礫混り砂，砂礫
礫質土2 Ａg2 17～50(砂混りシルト)
シルト質砂
砂質土7 Ａs7 13～30(粘土質シルト，砂質シルト)
粘土質シルト，砂質シルト
粘性土7 Ａc7 3～30(シルト質砂)
シルト質砂，シルト混り砂，礫混り砂，砂礫
砂質土8 Ａs8 15～50(砂質シルト)
粘性土1 Ａc1 0～18

沖積層

第四紀
完新世

粘性土8 Ａc8 19～27 砂質シルト
洪積層

第四紀
更新世

礫質土
粘性土

Ｄg 25～50 砂礫，礫混り砂
12～13 砂混りシルト，砂質シルト※ 主な土質名欄の( )内は挟み層

図－１

つばさ杭施工横断図

図－２

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地質区分

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2.2

つばさ杭施工数量

番田川を挟んで，2 台施工を行った．以下に施工位置図を示す．

図－３

つばさ杭施工平面図

表－１
杭明細

杭明細と数量

先端翼開口部径Ｄwi＝ 0.5 Ｄp

杭径／翼径
鋼管杭本体
先端翼
杭全長 本数Ｄp ／Ｄw
杭長 板厚 材質 質量 板厚 材質 質量 Ｌp
構成(mm)(m) (mm)(kg) (mm)(kg) (m) (本)上杭 18.0 24 SKK490 13,590
中杭 4.0 24 SKK490 3,020
第2水橋
中杭 10.0 18 SKK490 5,690
下砂子坂BL 1300 ／1950
60 SM490A 1,250 41.0
8
下杭 7.7 18 SKK490 4,381
R1高架橋
下杭 1.3 24 SKK490 982
工区

上杭 18.0
中杭 4.0第2水橋
中杭 10.0
下砂子坂BL 1300 ／1950
下杭 7.7R2高架橋下杭 1.3

24 SKK490 13,590
24 SKK490 3,020
18 SKK490 5,690
18 SKK490 4,381
24 SKK490 982

上杭 18.0
中杭 4.5
番田川B
中杭 7.01300 ／1950
P1橋脚
下杭 8.2
下杭 1.324 SKK490 13,590
24 SKK490 3,398
18 SKK490 3,983
18 SKK490 4,666
24 SKK490 982

上杭 18.0
中杭 2.5番田川B
1300 ／1950 中杭 7.0
P2橋脚
下杭 9.7
下杭 1.322 SKK490 12,474
22 SKK490 1,733
18 SKK490 3,983
18 SKK490 5,519
24 SKK490 982

上杭 18.0
中杭 4.0
第3水橋
下砂子坂BL 1300／1950 中杭 7.0
下杭 8.7
R1高架橋
下杭 1.324 SKK490 13,590
24 SKK490 3,020
18 SKK490 3,983
18 SKK490 4,950
24 SKK490 982

上杭 18.0
中杭 4.0
第3水橋
下砂子坂BL 1300／1950 中杭 7.0
下杭 8.7
R2高架橋
下杭 1.324 SKK490 13,590
24 SKK490 3,020
18 SKK490 3,983
18 SKK490 4,950
24 SKK490 982

上杭 18.0

23 SKK490 13,032

第3水橋
下砂子坂BL 1300／1950 下杭 3.0
下杭 13.7
P1橋脚
下杭 1.323 SKK490 2,172
18 SKK490 7,795
24 SKK490 982

上杭 17.0

22 SKK490 11,781

小出川B
下杭1300／1950
P1橋脚
下杭下杭下杭2.06.08.7
1.3

22 SKK490 1,386
20 SKK490 3,786
18 SKK490 4,950
24 SKK490 982

60 SM490A 1,25041.010

施工数量
60 SM490A 1,25060 SM490A 1,25060 SM490A 1,25060 SM490A 1,25060 SM490A 1,25060 SM490A 1,250

39.0

38.5

39.0

39.0

36.0

35.0

988868工区

杭径／翼径 杭全長 本数ヤットコ 施工長 施工延長 概算質量 総質量
Ｄp ／Ｄw Ｌp ｎ Ｌy
ΣＷiＬ ΣＬ Ｗi(mm)(m) (本) (m) (m/本) (m) (ton/本) (ton)

第2水橋
下砂子坂BL 1300 ／1950 41.0 8
R1高架橋
第2水橋
下砂子坂BL 1300 ／1950 41.0 10
R2高架橋

1.977 42.977 343.816 28.913 231.305
1.996 42.996 429.960 28.913 289.131

番田川B
1300 ／1950 39.0
P1橋脚

93.559 42.559 383.031 27.868 250.813

番田川B
1300 ／1950 38.5
P2橋脚

83.084 41.584 332.672 25.941 207.525

82.022 41.022 328.176 27.775 222.201

82.004 41.004 328.032 27.775 222.201

63.136 39.136 234.816 27.775 166.650

小出川B
1300 ／1950 35.0
P1橋脚

84.332 39.332 314.656 25.231 201.849

合計

652,695.159

第3水橋
下砂子坂BL 1300 ／1950 39.0
R1高架橋
第3水橋下砂子坂BL 1300 ／1950 39.0
R2高架橋
第3水橋
下砂子坂BL 1300 ／1950 36.0
P1橋脚

65

3/8

1,791.673

ＪＰ27本

菱建38本

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３．施工方法3.1

施工について

3.1.1

工事状況

図－４
3.1.2

施工フローチャート

写真－５

鋼管回転圧入状況

鋼管の回転圧入と芯ずれ対策

回転圧入初期段階から GL-5.0m 程度までは，杭の傾斜が起こりやすいため 2 方向よりトランシットにて鉛直性の確認を行い，ゆっくりと貫入させた．その後も，常時直角 2 方向から鉛直性の確認を行った．回転貫入量が所定深度に達しない早い段階（所定深度の中間当たりと支持層貫入前）で，杭芯ずれ量と鉛直性の確認を行い，芯ずれや鉛直精度のずれの大きい場合は修正を行い．全ての杭にて，上記数値は許容範囲内であった．
3.1.3

現場溶接

現場継手溶接の品質管理に関しては，
鋼管杭協会編｢鋼管杭－その設計と施工－｣1)第 5 章 7 節を参考とし，溶接工は，JIS-Z3841｢半自動溶接｣に規定される｢SA-2H｣｢SS-2H｣の資格者を選定した．
当施工場所は，平時においても非常に風が強いため，溶接時は常に上記写真にあるように風除けを行った．
また，上下の鋼管を合わせた際の目違い量・ルート間隔を測定し，設計量（目違い量 4mm 以下・ルート間隔 1～4mm）になるように，上杭を回転させ目違い量・ルート間隔が一番小さくなる位置にて溶接を行った．
溶接終了時に，外観検査・浸透探傷試験を行い，10 箇所に 1 回超音波探傷試験を行い，溶接欠陥防止につとめた．

写真－６

溶接状況 1

写真－７ 溶接状況 2

4/8

写真－８

目違い量確認

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3.2

施工上の問題点

2 度の実験工事の経験により，鋼管内の土が閉塞する事により，圧入時に管内に土を取り込めず，圧入不可能となってしまう現象（以下，滑り現象）の発生が確認された．本工事の土質柱状図を検討したところ，滑り現象が危惧される土質であることが判明した．
具体的には，標尺 10.5m～12.8m の砂質土(As2)圧入時において，管内に取り込んだ土が圧密され締まる事により管内が閉塞し，管内が閉塞した状態で標尺 12.8m～15.2m の粘土質シルト層(Ac3)に到達・回転圧入した際，つばさ翼先端部に粘性土が付着して，全体が塊（団子状）となって圧入不可能な状態になったと考えられる．
2 度の実験工事の経験の内でも，この現象が事前に予測された．そのため，歩掛も滑り現象が発止し，その解消に時間が掛かるものとして，2 日で 1 本にて事前考慮していた．

図－５

小出川 BP1（P22）土質柱状図
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3.3

滑り現象の解消

滑り現象が，砂質土の回転圧入時に管内にて砂質土が圧密され閉塞状態になる事により，Ac3 層の粘性土が先端翼に付着しやすくなり，先端が塊状になることにより発生すると考えた．
その為，滑り現象が発生した際，鋼管を As2 層まで上げて細かく上下運動させる事により，先端に付着した粘性土を落とすと共に，管内の閉塞状態を解消し，粘性土層（Ac3）においては，押し込み力を掛ける事により Ac3 層の貫入に成功した．
このことにより，滑り現象が発止しても大きく時間をロスすることなく所定深度までの回転圧入を終了させる事ができた．
留意点は，以下の 2 点である．
①As2 層では圧入が容易であっても一回の貫入量を少なくし，鋼管内に土が閉塞しない様にする．
②Ac3 層に達したら，細かく鋼管を上げ下げし，上げる際には鋼管を逆回転する事により，翼周辺の土を一時的に軟化させ，付着粘性土を翼から剥離させる事により，貫入時のトルクと押し込み力が杭先端に効率よく伝わるようにした．

図－６

小出川 BP1(P22)-8 滑り現象の例

図－７

（試験杭）
3.3.4

小出川 BP1(P22) 滑り現象が発生したものの，その解消に成功した例

トルクの制限つばさ杭は杭体に非常に大きなトルクをかけて施工する杭であり，トルクが大きく掛かると杭を損傷する恐れがある．そのため，本工事においては，JFE スチールの構造計算結果により制限トルクを 3500KN･mとし，その 70%以下にてトルク管理を行った．
3.3.5

支持層の確認試験杭位置をボーリング調査位置のもっとも近い杭を選定し，支持層貫入時の指標（硬さ指標 K 値）を決定した．その際，鉄道運輸機構と元請会社の立ち会いの下，指標値（硬さ指標）を決定し，打ち止めまで計測して，その管理値を下回らない事を確認した上で，その値を元に他の杭の支持層貫入・打ち止め管理を行った（硬さ指標=トルク値/一回転貫入量

KN・m/cm）．

6/8

技報 第 7 号（2009 年）

図－８

試験杭施工記録表

４．施工実績
4.1

支持層の確認図－１０に示すように，想定支持層近辺にて，管理指標値（硬さ指標 K 値）が大きくなった．
この事により，支持層の確認が容易にできた．

図－９7/8

施工管理表

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4.2

打止め管理

管理装置により，支持層到達から打ち止めまでリアルタイムにて，管理指標の確認を行い，管理指標値（硬さ指標 K 値）を下回っていない事を確認して，打ち止めとした．
高さ管理は，ヤットコに付けたマーキングをオートレベルにて確認して行った．

写真－９

打ち止め管理写真－１０

打ち止め時管理装置画面

５．まとめ
本工事においては，滑り現象の解消方法の発見により工期内に無事施工を終了した．また，当初危惧された被圧水と周辺井戸への影響はまったくなく，要求品質を十分満たすことが出来た．つばさ杭の施工管理値
である硬さ指標は地盤特性（支持層確認）が顕著に確認でき，確実な支持層根入れを行えた．今後，多種多様な地盤に対応できるように更なる研究とノウハウの蓄積に努める所存です．
謝辞
今施工においては，発注者の鉄道運輸機構，並びに元請会社の竹中土木・名工・梅本特定工事建設企業体の方々の多大なご支援をいただきました．また，つばさ杭技術施工協会の各委員には，貴重なご助言をいただきました．これら関係各位に，心よりお礼申し上げます．
参考文献
1) 鋼管杭協会：鋼管杭－その設計と施工－，2004

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