20298

日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

節杭を用いたプレボーリング拡大根固め工法の根固め部に関する模型実験（その 3：根固め部の状況と先端面の支持力）
正会員
同
同
埋込み杭
根固め部

節杭
先端支持力

一真*1
雅 *2
恵太*1

○石川
永井
中野

同
同

伊藤
小椋

淳志*3
仁志*4

模型実験
破壊モード

１. はじめに本報では、同名論文（その１）、（その２）の結果をも

40

B-3-2
B-6
B-8
B-10

る。文中の実験 No.は（その１）の表-２を参照されたい。
２. 先端面の支持力の検討
杭頭荷重 Po から（その２）で極限周面摩擦力とした第一限界抵抗力を差し引いた値を、先端面の抵抗 Pp とした。
同様に先端沈下量 Sp として、杭頭沈下量 So から第一限

先端面の抵抗Pp（kN）とに、B シリーズ実験での先端面の支持力について考察す
30

B-3-3
B-7
B-9
B-11

20

10

界抵抗力時の沈下量を差し引いた値を用いた。図-１に、Pp－Sp 関係を示す。また、図-２に Pp を根固め部の底面

0

積 Ae で除した先端面の支持力度 Pp/Ae と、先端沈下量を

0

5

10
15
先端沈下量Sp（mm）

図-１

Pp－Sp 関係

根固め径 De で除した Sp/De の関係を示す。これらの図から、以下のことが分かる。
① Pp/Ae－Sp/De 関係で Sp/De が 0.18 を超えると、実験

12000

No.B-3-3 などでは、一時的に Pp/Ae が減少し、その後増加している所が数点見られる。これは根固め部にひび割② 実験パラメータが基本形の No.B-3-2・B-3-3 に対して
根固め部径(基本形は 64mm)を小さくした B-6(53mm)とB-7(42.5mm)を比較すると、底面積の小さいものほど Ppは小さい。しかし、Pp/Ae でみると、ほぼ同じ値になって

10000

Pp/Ae（kN/m 2 )れが入った点と推測され、次節で詳細な検討を加える。

B-3-2
B-6
B-8
B-10

20

B-3-3
B-7
B-9
B-11

8000
6000
4000
2000

おり、Pp は Ae に比例することが確認できる。
③ 根 固 め 部 の 杭 先 端 か ら の 上 方 長 さ Lu を 基 本 形

0(100mm)に対して 150mm と長くした B-9 をみると、

0.00

0.05

0.10

図-２

Pp/Ae－Sp/De 関係

Pp/Ae が基本形より大きくなっている。B-9 は根固め部内に節部を３個含んでおり（（その１）の図-２）、最上段の

0.15
Sp/De

0.20

0.25

0.30

節部も先端面の支持力度に何らかの影響を与えたものと推測される。

⑤ 上載圧を基本形の 600kN/m2 に対して 2/3 の 400kN/m2④ 根固め部の杭先端からの下方長さ Lu が 0 の基本形ととした B-11 をみると、基本形とほとんど差が生じていな

25mm の B-8 とを比べると、B-8 の方が Pp/Ae が大きい。

い。今回の実験では上載圧が比較的大きかったこともあも同様な傾向を報告している。ただし、（そのって、Pp/Ae にはあまり影響しなかったものと思われる。

２）で述べたように B-8 と B-9 の fu は基本形より小さく⑥ 根固め部の強度が約 20N/mm2 の基本形に対して、なっていた。fu は極限周面摩擦力として第一限界抵抗力

5N/mm2 と小さくした B-10 の Pp/Ae－Sp/De 曲線をみると、を採用して算定したが、その精度は高いとはいえない。

載荷初期では基本形と同じ曲線になっているが、これらの fu が基本形と同等であったとすると、B-8 のSp/De=0.1 を過ぎると Pp/Ae があまり増加しなくなる。後

木谷ら

1）

Pp/Ae は基本形とほぼ同じ値になる。（Lu が大きい B-9 は、 述するように、Sp/De=0.04 付近でひび割れが入ったもの
fu を基本形と同等としても、Pp/Ae は大きくなっている）。 と推測される。ただし、Pp/Ae の減少は見られない。
Model Tests on Enlarged Base of Pre-boring and Grouting Method with Nodular Pile
(Part3. Pile End Capacity and Fracture Mode of Enlarged Base)
ISHIKAWA Kazuma, ITO Atsushi, NAGAI Masaru, OGURA Hitoshi and NAKANO Keita―595―

３. 根固め部の破壊状況
実験終了後に掘り出して観察した根固め部の破壊状況

C部の例を図-３に示す。B-3-3(基本形)では根固め部底面に杭から放射状にひび割れが入り、側面につながっている。
側面のひび割れ幅は上部方が狭くなる。B-9(上方長さが150mm)もこれと同様な状況であった。B-3-2(基本形)では、ひび割れがさらに進み、上側の節の部分で円周方向にひび割れが入り、A 部が外れた。B-11(上載圧が基本形の2/3)の破壊状況も同様だった。B-10(根固め部強度が基本
形の 1/4)は、A 部から下側の節部下方の B 部が分離し、

B-3-3

Ａ部

Ｂ部

D部

B-3-2

B-10

B-7

上側節部位置で円周方向に破断し、それより上の C 部が10mm 上方へずれていた。また、B-7(根固め径が小さい)
は、側面のひび割れは下側の節部より上方には達していないが、下側の節部分での円周方向ひび割れにより D 部が外れた。なお、B-6(根固め径が小さい)と B-8(下方長さが 25mm)には、ひび割れはみられなかった。
４. ひび割れ発生時の検討
いつ根固め部にひび割れが発生し壊れるかを検討する
図-３

ため、先端面の荷重の増加割合 R=(Pp/Ae)/(Sp/De)と Sp/Deとの関係を図-４に描いた。B-3-2(基本形)の場合、Sp/De

1600000
200000が 0.19 の時に R が一時的に小さくなるが、その後は以前
より大きい値となっている。この現象が、ひび割れが入節部下面のテーパのために生じるフープテンションによってひび割れが発生する。その結果、杭は根固め部を割り裂く様に沈下する。これが R の一時的な減少となって表れる。その後、節部が根固め部を押し広げるために底面積が大きくなる結果、R が大きくなるものと思われる。
R－Sp/De 関係に前述の現象が表れ、根固め部にひび割

R=(Pp/Ae)/(Sp/De) (kN/m2)

った時の特徴と考えられる。すなわち、杭に載荷すると主に節部下面から根固め部に荷重が伝達される。その際、根固め部破壊状況

れ が 入 っ た と 推 測 さ れ る の は 、 B-3-2 と B-11 で はSp/De=0.19 のところ、B-9 では 0.24 のところである。

1400000
2000000←B-1101200000
200000←B-10

01000000
200000←B-9

0800000200000←B-8

0600000200000←B-7

0400000200000←B-6

0200000200000←B-3-3

これから、根固め部の強度がある程度確保されていれば、←B-3-200

実用上問題になる Sp＜0.1De の範囲ではひび割れは生じ-200000ていないことが分かる。また、ひび割れ後に支持力が喪0.00

失することはなく、むしろ増加していくことも確認できた。これは、根固め部が壊れても、周囲の地盤によって根固め部が拘束されているためと推測される。
こ れ に 対 して 根 固め 強 度 が非 常 に 小 さい B-10 は、

0.05

0.10

0.15
Sp/De

0.20

図-４

R－Sp/De 関係

0.25

0.30

４. おわりに本報を含む３編の報文で、節杭を用いた埋込み杭の根

Sp/De=0.04 のところでひび割れが入ったものと考えられ固め部の挙動や各パラメータによる違いについて検討しる。ただし、Sp/De=0.1 までは基本形と同程度の Pp/Ae とた。模型実験でもあり諸現象の定量的な把握は難しかっなっており、その後も Pp/Ae の減少は見られない。

たが、定性的にはある程度のことは把握できた。今後も、

B-3-3 の Sp/De=0.05 付近などの R の減少は、その後にパラメータ等を追加して、さらに検討を加えていきたい。

変化が無いこと等からひび割れではないと判断される。

参考文献

*1
*2
*3
*4

JAPAN PILE CORPORATION
Graduate School, Kansai Univ.
Assoc. Prof., Kansai Univ., Dr. Eng.
JAPAN PILE CORPORATION, Dr. Eng.

ジャパンパイル(株)関西大学大学院
関西大学 准教授・工博
ジャパンパイル(株)・工博―596―

1) （その１）の文献 2)と同じ。