ガンテツパイルの摩擦杭について
 ガンテツパイル(鋼管ソイルメント杭)は、外面突起付き鋼管と固化体(ソイルメント柱)が強固に一体化されることにより、安定した周面摩擦力を発揮する特長を活かし、摩擦杭としての設計提案を積極的に行っています。
1.道路橋示方書での評価
平成24年3月 道路橋示方書では基礎選定表で摩擦杭に“適合性が高い”との評価を得ている。
2.ガンテツパイルの摩擦杭適用への根拠
1)摩擦杭による鉛直載荷試験の実績
 ガンテツパイルでは摩擦杭仕様での実大載荷試験を実施してきており、 N値−最大周面摩擦力度の関係を支持杭と比べると、図−1に示すように ほぼ同じ母集団として評価して良いことがわかる。
   図−1 周面摩擦力度の支持杭と摩擦杭の比較
摩擦杭仕様による鉛直載荷試験事例:
  • 松戸市における載荷試験(その2)

  • 浦安市における載荷試験(その2)
  • 宮崎市における載荷試験・鹿児島市における載荷試験

  • 2)地盤を緩めない工法
     ガンテツパイルは周面地盤を緩めない工法であり、摩擦杭に適した工法である。
    《1》  施工時の周辺地盤への影響について、有効土圧等の現場計測試験を行い、 杭周辺地盤を緩めないという結果が得られている。

    (参考文献)
    • 同時埋設合成鋼管杭(ガンテツパイル)施工時の周辺地盤挙動
      (その1:ジオセルを用いた地盤内水平方向応力の測定方法) 百瀬、岡氏ら
      (その2:現場調査結果) 大槻、江口氏ら
      (その3:解析) 黄、吉田氏ら
                   第33回地盤工学研究発表会;1998年7月
    • 埋め込み杭施工時における杭周囲の地盤内の土圧計測
      桑原、岡氏ら       日本建築学会技術報告集;2000年6月
    《2》  ガンテツパイルの載荷試験から得られたN値−周面摩擦力度の分布は場所打ち杭 に比べてバラツキが小さく、大きな周面摩擦力度が安定して発揮される。ここに、 N値−周面摩擦力度の関係をガンテツパイル(鋼管ソイルセメント杭)は図−2、場所打ち杭 は図−3に示す。

        図−2 N値−周面摩擦力度(鋼管ソイルセメント杭)


    図-3 N値−周面摩擦力度(場所打ち杭)

    ※1)出典:「土木研究資料 第2919号」
    (単位(CGS→SI)及びスケールを変更し、再グラフ化)

    3)施工が確立された工法
     ガンテツパイルの摩擦杭は支持杭同様に(財)国土開発技術研究センターの技術審査証明書の施工マニュアルに従った方法で施工されるため、施工管理手法が確立された工法である。

    3.ガンテツパイルの摩擦杭適用の利点、適用性、設計の考え方
    1)ガンテツパイルの摩擦杭適用の利点
    《1》 他杭種との周面摩擦力度の差を生かし本数、杭長、杭径の低減を図ることができる。
    《2》 支持層が深い、または中間層が硬い等の理由で根入れが困難な場合に、中間層で打止めることができる。
    《3》 摩擦杭仕様とすることで支持杭仕様に比べ、先端仕様のリング筋、根固め工が不要 となり材料工事費を削減できる。
    図−4 鋼管ソイルセメント杭の概要
    2)適用可能と思われるケース
    (土質面)
    《1》 支持層が不明瞭な地盤または35m以上の深度にある場合
    《2》 打ち抜きが難しい中間層がある場合
    《3》 圧密沈下層がほとんどなく、良質な地盤(N値10〜20程度)が多く堆積している場合
    《4》 堆積している土質が砂質土と粘性土で7:3程度の比率で分布している場合
    (砂質土卓越の地盤)
    (構造面)
    《1》 杭基礎の規模が水平抵抗力で決定する場合
    《2》 小規模な橋脚で、2、3列杭程度で収まる場合
    《3》 フーチング形状が固定されている場合
    3)設計の考え方
    《1》支持力の算定
    道路橋示方書に準拠し支持力算定時の安全率は常時4、地震時3とする。
    しかし、以下の条件をすべて満たす場合は常時3、地震時2とする。
    • 著しい地盤沈下が現在進行中でないこと及び将来とも予想されないこと。
    • 杭の根入れ長が杭径の25倍(杭径1m以上の杭については25m)程度以上あること。
    • 粘性土地盤においては、杭の根入れ長の1/3以上が過圧密地盤に根入れされていること。
    また、杭先端部が中間層でN値が30以上の場合は先端支持力についても評価する。
    ただし、薄層支持の検討を行い必要に応じて先端支持力度を低減する。

    《2》軸方向バネ定数Kvの算定
    軸方向バネ定数Kv算定時の係数a(根入れ長/杭径に関する式で鉛直載荷試験より 得られる)は道路橋示方書と同様 a=0.040(L/Dsc)+0.15 を用いる。
    係数aは鉛直載荷試験結果の降伏時のKvから求められたものであり、先端支持特性 も考慮された係数で支持杭と摩擦杭では若干相違があるものと考えられるが、杭基礎 設計便覧 (日本道路協会 :H4年10月)の P266“摩擦杭と支持杭とでは明確な差はなく Kvに有意差はないと判断される。” とある。また、ガンテツパイルの鉛直載荷試験結果から 得られた係数aの摩擦杭と支持杭とを比較 (図−5) しても相違はみられない。
    図−5 係数aの摩擦杭と支持杭の比較

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