㈱ジオトップ(正)○小椋仁志 (正)桑山習一東京理科大学（正） 岸田英明物 細 造 社

1.歴
杭先端穀荷試験法は、杭の簡便な品質管理手法の一つとして提案されたもので、図１のように、杭の先端部にジャッキを設置して先端抵抗と摩擦抵抗とを互いに反力として载荷する試験法である。場所打ち杭に対しては、これまで米国のJ.O.ｵｽﾀﾊﾟｰｸﾞｳを始め、筆者ら²ｳや背木ら³ｳの適用例がある。この試験法は、杭先端に大きな荷重を直接報刊する方式のため、支持地盤の姓能を確実に把握できることが最大の特長である。なお、この試験法を、筆者らは、これまで、その箇硬性（反力杭や栽荷架構が不要なこと、試験の準備時間が短くて済むこと、経済的なこと等）に注目して「簡易報荷試験法」と呼んできた。しかし、今後は、実際の戦荷状態や前述の特長を考慮して「杭先端報荷試験法」という名称を用いることとした。今回、東京都葛飾区東四つ木に建設される高層住宅等の設計に当たって、この試験法を用いて場所打ち杭の鉛直支持力の検討を行った。本報告は、その試験の概要と検討結果について紹介したものである。
2.試験概要
試験地盤　図２に地盤の概要をに示す。GL-2.5～7.9mはN = 10～20の細砂で、その下はGL-26mまで軟弱なシルト層が続いている。CL-26m以深は細砂層であるがN値が連続的に50を超えて支持層になり得るのはGL-36mから下である。試験杭はこの細砂層に支持されている。試験杭　杭は杭径1.2m、長さ38.5m（根入れ深さ38.0 m）の場所打ちコンクリート杭（リバース工法）である。掘削は平成５年８月26日に行われたが、先端に埋め込むジャッキ（以下、先端ジャッキ。）の設置やコンクリートの打設は台風などのため4日後の８月30日となった。先端ジャッキ　筆者らがこれまで行った場所打ち杭と深聴杭の杭先端載荷試験²¹¹では、ｵｽﾀﾊﾞｰｸﾞのジャッキを用いてきたが、そのまま日本の場所打ち杭に適用するにはいくつかの問題点が指摘された²¹。このため、筆者らは日本での施工に適したジャッキの開発を進め、東京都港区での試験（直径1.2m、長さ47mの場所打ち杭）で初めて適用した。今回の試験はそれに税くものBearing Capacity of Cast-in-Place Concrete Pile from Toe Loading Test H.Ogura, S.Kuwayama(GEOTOP Corporation), H.Kishida(Science Univ. of Tokyo)である。使用した先端ジャッキは外径810mm、設計容量1,050tf、設計ストローク400mmのもので、これに直径1,050mmのフランジを取り付けている。先端ジャッキの設置手順を図るに示す。あらかじめホッパーを用いて水中モルタル（水中不分離性混和剂を入れたモルタル）を掘薄孔の底に投入したあと、先端ジャッキを鉄筋縮と一緒に下ろす方式である。ジャッキの底面の位置は、杭先端から１ｍ上方とした。補助区力 先端戦荷試験では、原則として航頭に反力装置は必要としない。しかし、今回の試験では先端地盤に約1,000tf戦何する計画であるのに対し、地盤調査結果から推定される周面摩擦力は500～700tfであって、計画通り載荷する事は難しい。そこで、杭頭部に補助的な反力装置（設計能力560tf）を設置することとした。 GL-7.9m以浅にはN = 10〜20の細砂層が存在しているため、反力杭としてＰＨＣ節杭（節部径500mm、軸部径400mm、根入れ長さ8.5m）を16本採用した。杭頭には荷重計として用いるために容量650tfのジャッキ（以下、杭頭ジャッキ。）を置いたが、反力桁との間には約７cm酸間をあけておいた。これは、摩擦抵抗が極限になるまで杭頭をフリーの状態にしておくためである。
3. M B B A
荷重～沈下量、抜け上がり量関係　戦荷試験はコンクリート打設から28日経過後に、土質工学会基準「杭の鉛直載荷試験の方法」に準拠し、一段略荷重100tf、処女荷重の荷重保持時間を60分として行った。図４は、先端荷重Ｐpと先端沈下量Ｓp、先端抜け上がり量（ジャッキ上面での抜け上がり量）Ｕpとの関係である。最終的なＰpとＳpはそれぞれ1,020tf（Ｐp／Ａ＝902tf/B²、Ａ：杭の断面数）、401.5mm（Ｓp／Ｄ = 34%、D ：杭径）と、通常の方法による戦荷試験では難しいような大きな先端抵抗や沈下題まで戦荷することができた。なお、 P p = 1,020tfを保持中残留摩擦力6761fに先端ジャッキのストロークが限界(523.8mm)に達し試験を終了した。摩擦抵抗は、Pp=800tfを保持している時に極限状態となった。杭は急速に抜け上がるとともに新減し、杭頭ジャッキが載荷桁に当たる直前（Uo=70.33mm,Up=74.24mm）の残留摩擦力は676tfであった。その後は杭頭版抗Roが生じる。（Pp-Ro）は650tf程度の値を維持していたが、杭頭を拘束された状態であるため純粋な摩擦抵抗を表すものではない。なお、載荷初期に急激な沈下や抜け上がりが見られないことから、杭先端部や先端ジャッキ上面のスライムは、ほぼ完全に除まされていたものと考えられる。また、先端ジャッキの設置状態も良好であ->たと判断できる。危機抵抗　P p ~ S p関係から、 S p = 120mm（航径の10%）時のP pの値（基準充端文持力）を求めると491.2 tf（Pp／A＝434.7tf/n²）となる。この絵は、場所打ち杭の極限免端文持力やPp〜 Sp関係に関する山肩らの統計▼)に比べるとかなり小さい。この理山として、山町らの統計では砂礫層に支持された試験例が大部分であるのに対し、本試験の場合は細砂層であること、杭の堀削からｺﾝｹﾘｰﾄの打設までの４日間の放置期間がありこの間に地盤が緩んだ可能性があること、などが考えられる。もっとも、先端地盤にはＰp＝1,020tf（Pp／A＝902.6tf/m²）まで載荷できたことから、「真の極限先端交持力」は1,020tf以上である。したがって、本試験で支持層とした細砂層は、基礎杭の交持地盤として十分な支持力を持っているものと言えよう。摩擦抵抗図５（ａ）に軸力分布図を示す。（Ro＞Ottでのデータは破線。）また、図６と図５（ｂ）は、各断面間の周面摩擦力度fi～抜け上がり盘Ui関係図と、fiの築き方向の分布図である。これらの図から以下のことが分かる。（ｉ）本試験では杭先端部に栽荷しているため、fiは深い位置の方が浅いところよりも先に発揮されている。したがって、杭先端報荷試験では摩擦抵抗が最も期待できる深い層での値が詳しく測定できることになる。（ii）杭頭〜②断面間のfiの設大値は、杭頭～①断面間がＮ＝20程度の砂層であるにもかかわらず、約２tf/m²と小さい値となっている。これは、杭先端载荷試験法では杭周地盤の上級圧が減少するためと推察される。（iii）極限時（Pp=800tf）と残留時(Pp=676tf)のf iを比較すると、④断面～先②間で著しく減少している。ただし、Pp=800tf時の２つの輸力分布では、Roが生じると杭頭〜②断面間でf iがお少しているのに対して、②断面〜先端間での変化は小さくなっている。
4.姓容支持力の検討
今回の試験結果から、設計に用いる長期許容鉛直支持力を考える。まず、先端支持力として、ここでは基準先端支持力（491.2tf）を採用するのが妥当であろう。次に、周面摩擦力としては、殺計荷重時の沈下量を考えれば極限値の800tfを用いても差し支えないとの議論もあるが、ここでは安全側の値として残留摩擦力(878tf)から杭の自重（80tf)を差し引いた016tfを採用する。以上より、長期許容支持力は、(491+816) /3 = 1107/3 = 369tfとするのが妥当と考えられる。なお、杭先端載荷試験法では杭を上方に移動させることから、先端面付近の上载圧が減少するため、基準支持力は通常の試験法より10%程度小さくなるとされている*'。また、摩擦抵抗も同様に、杭周の上载圧が妓少するため小さくなると考えられる。したがって、実際の杭の文持力は、本試験の結果よりも大きいものとして差し支えない。 5．杭頭の倍重～沈下量関係杭先端載荷試験法の問題点の一つに、設計に最も重要な杭頭荷重P o～杭頭沈下霞S o関係が得られないことがある。そこで、試験で得られたＰp〜Ｓp関係や！i〜Ｕｉ関係からモデル曲線を近似し、荷重伝達法をベースにしたKISHIDAらﾌﾌやHIRAYAMA®の解析法を適用してＰo〜Ｓo関係を求めた。図7 ( a )は、この解析で得られたP o ～ S o図係である。図にはＰp〜Ｓp関係の実測値とモデル出線なども単記している。また、図７(ｂ)は摩擦抵抗ｆ～沈下量Ｓ関係のモデルであるが、図のように不連続な曲線とした。これは、試験で得られた極限値までのfi～Ui関係だけでなく残留値を重視し、且つ、ブログラムが被雑になることを避けるためである。その結果、Ｐо〜Ｓо関係は滑らかな曲線にはなっていない。ただし、設計では設計荷重付近やＳo＝Ｄ/10付近でのＰo〜Ｓo関係が重要となるが、いずれも摩擦抵抗が極限値から残留値に移る範囲からは外れているため、実用上は問題はない。 P o～ S o関係から基準支持力を求めると、1, 120tfとなる。この値は４京の検討値（1,107tf）とほぼ労しい。 6.枯露以上、杭先端載荷試験による鉛直支持力の検討結果を報告した。この試験では、新たに開発した先端ジャッキを用いて先端地盤に十分な荷重と沈下最を与えることができたほか、摩擦抵抗の極限値も確認できた。離發本試験の実施に当たり、ご指導・ご協力を頂いた東京都東部住宅建設事務所建設委・工事委の諸氏、(株) TRAの福山豊氏、長谷江・大米・大木・金子建設共同企業体の川本泉所長・小野田稔剛所長および東洋テクノ(株)の稲村利男氏・宮本和徹氏に野く感謝致します。また、航免効栽荷試験法の検討や先端ジャッキの開発なとに当たってご指導･ご動音を開った(社)建築研究振興協会「杭の簡易試験法に関する鋼査研究委員会」の委員各位に察基の劉意を表します。会考文献1 ）J.O.XXYY-か(吉見吉昭訳)：杭報荷試験用の新しい加力装置－－埋め込み杭および打ち込み杭に適用可能ー ー 、基礎工、Vol. 19、No. 8、pp. 114～119、総合土木研究所、平成3年8月2）小校仁志、須見光二、鈴木俊雄、稲村利男、岸田英明：簡易載荷談験法による場所打ち杭の戦荷試験（その1）, (その2)、第27回土資工学研究発表会(腐知),pp.28～29,pp.1531～1532,平成4年6月3 ）青木一二三、丸山修、田中弘、桐山賢次、高瀬昭雄、藤岡豊一：扇状地砂礫地盤における場所打ち杭の鉛直載荷試験（その１）, (その２) 、土木学会第47回年次学術講演会、II-413,414,pp. II -866～869、平成４年９月4 ）斎藤淳、海野隆哉、栗山道夫、国弘仁、桑山晋一、小校仁志：砂礫岡に支持された深礎杭の鉛直観荷試験（その１）, (その２)、第28回土質工学研究発表会(神戸)、pp.1759～1762、平成5年8月５）山屑邦男､伊藤淳志､山田毅､田中健：場所打ちｺﾝｳﾘｰﾄ杭の極限先端荷重および先端荷重～先端沈下量特性に関する統計的研究、日本建築学会構造系論文報告集、第423号、pp.137～146、1991年5月6 ）平山英宮：無反力杭式載荷試験における報荷位置・方向の影響、第28回土質工学研究発表会(神戸)、pp. 1715～1716、平成5年6月7) H.KISHIDA,Y.TSUBAKIHARA; An Analytical Method for Predicting the Displacement of a Pile and Soil Layers, 11th Southeast Asian Geotechnical Conference, Singapore, 1993 8) H.HIRAYAMA : LOAD-SETTLEMENT ANALYSIS FOR BORED PILES USING HYPERBOLIC TRANSFER FUNCTIONS、 SOILS AND FOUNDATIONS,Vol.30,No.l,pp.55-64,1990.5.