第 4 章深礎基礎

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あつみねしげい
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1 第 4 章深礎基礎

2 第 4 章深礎基礎 4.1 設計一般適用範囲杭の配列方法最小中心間隔設計の基本支持層の選定と根入れ深さ荷重分担設計に用いる地盤定数の評価構造細目杭の設計径主鉄筋帯鉄筋フーチングとの結合橋脚と柱状体深礎基礎との結合部土留め構造の設計土留め工法の選定土留め構造の設計の基本

3 第 4 章深礎基礎 4.1 設計一般適用範囲本項は設計地盤面が10 以上傾斜している斜面上に設けられる深礎基礎に適用するここで深礎基礎にはケーソン基礎や地中連続基礎と同様に単体の柱状体構造とする柱状体深礎基礎と複数の深礎杭をフーチングで剛結した組杭とする組杭深礎とがある組杭深礎 : 杭径 φ2.0m~4.0m 柱状体深礎 : 杭径 φ5.0m 以上斜面上の深礎基礎の場合水平地盤上の基礎に比べ基礎が根入れされる地盤の水平方向の抵抗力が基礎の安定に大きく影響するため基礎前面地盤の水平支持機構を適切に評価して設計する必要がある斜面の影響を考慮した地盤反力係数と地盤反力度の上限値は斜面における実験に基づいたものであるが傾斜角が10 度未満に設置される深礎基礎への適用性は確認されていない傾斜角が10 度未満の斜面又は水平地盤に設置される深礎基礎においては地盤反力係数と地盤反力度の上限値への斜面による影響は一般に小さいためケーソン基礎や杭基礎の設計法を参考にして道示 Ⅳに示されるこれら他工法による基礎と同等の安全性が確保されるように設計する必要がある 1) なお深礎基礎については平成 24 年 3 月道路橋示方書同解説 Ⅳ 下部構造編 15 章深礎基礎の設計及び斜面上の深礎基礎設計施工便覧 2) に詳述されたことからここでは設計する上での基本条件を記すまでとし具体的な設計手法や考え方についてはそちらを参照されたい関連規定 1) 道路橋示方書 Ⅳ 下部構造編 (15 章深礎基礎の設計 ) 平成 24 年 3 月日本道路協会 2) 斜面上の深礎基礎設計施工便覧平成 24 年 4 月日本道路協会 H25.04 改訂

4 4.1.2 杭の配列方法深礎基礎は組杭深礎基礎の場合 4 本配置を最小杭本数とするまた単独基礎として設計する場合には柱状体深礎基礎を用いるものとする斜面上に設置される深礎杭の先端は岩盤に根入されているため鉛直方向の信頼性は一般的に高いが水平抵抗は表層部の崖錐等が主体となるため鉛直に比較し信頼性が低い単列の深礎杭からなる橋台については地震や降雨による基礎前面傾斜の不安定化に伴う被災事例が確認されているこのため周辺地盤が不安定になった場合でもただちに基礎が不安定とならないように補完性又は代替性を考慮して橋軸方向及び橋軸直角方向それぞれに対して複数の深礎杭からなる2 2 以上の組杭としたまた地形や荷重等計画条件によっては単独基礎として設計することが有利となる場合が考えられるこの場合には基礎体が十分な剛性をもつとともに十分な基礎底面の鉛直地盤抵抗をもつことができるよう柱状体深礎基礎を用いることとした最小中心間隔深礎基礎の最小中心間隔は原則として深礎杭径の2 倍以上とするまた深礎杭の中心からフーチング縁端までの距離は杭とフーチングの接合部の照査を行う場合でも250mm 以上を確保する深礎基礎の場合深礎間隔が深礎杭径の2 倍以下となると支持地盤が硬岩といえども掘削時の発破等により隣接基礎の周面をゆるめる恐れがあるため最小中心間隔は深礎杭径の2 倍とした深礎基礎の外周面からフーチング縁端までの距離は道示 Ⅳ12.3の規定に準じる但し構造物掘削量を少なくすることを考慮して杭とフーチング縁端までの距離を縮小する場合は杭とフーチングの接合部について鉛直および水平方向の押し抜きせん断の照査が必要となるが少なくとも250mm 以上は確保すること 2D 以上 2D 以上最小 250mm 以上 D 図杭の最小中心間隔 H25.04 改訂

5 4.1.4 設計の基本 (1) 深礎基礎は斜面の影響を考慮して設計しなければならない (2) 常時暴風時およびレベル1 地震時の設計により部材の安全性及び基礎の安定性の照査を行わなければならない (3) 橋脚基礎の地震時保有水平耐力法による耐震設計に際しては杭体および地盤の抵抗要素の非線形性を考慮した計算モデルを用いて安全性を照査しなければならない (4) 深礎基礎本体に用いるコンクリートの許容応力度は道路橋示方書 Ⅳ4.2に規定している値とする (1) について 4.1.1に示したように斜面上に設けられる深礎基礎は平坦地に設けられる杭基礎等とは挙動が異なるため斜面の影響を基礎と地盤の抵抗特性に考慮した計算モデルを用い斜面で必要とされる安全性を確保するように設計することを基本とする (2) について常時暴風時およびレベル1 地震時における設計の基本を示したものである支持転倒及び滑動に対して安定であるとともに基礎の変位は許容変位以下となるように設計するなおレベル1 地震時は基礎の限界は耐震性能 1が必要であることから各部材が弾性域を超えないこととなる (3) について深礎基礎においても大きな強度を持つ地震動に対して安全性を確保するため橋脚基礎の設計においては道路橋示方書 Ⅴに規定される地震時保有水平耐力法による耐震設計を行うことを基本とする (4) についてこれまで杭径 5.0m 未満の深礎基礎のコンクリートの許容応力度は大気中で施工するコンクリートの許容応力度の90% に低減することとしていたが平成 24 年の道路橋示方書では地上部のコンクリート構造と同様にコンクリートの充填状況を目視で確認することができるなど十分な施工管理ができることを前提に低減に関する規定を削除した標準的な深礎基礎の設計の流れを図に示す H25.04 改訂

6 開始設計上の地盤面の設定深礎基礎の種類の設定柱状体深礎基礎組杭深礎基礎構造諸元の設定基礎径, 基礎長の設定深礎杭本数配置の設定フーチング形状の設定配筋の設定土留構造の設定土留構造の種類と範囲設定構造諸元の設定基礎径, 基礎長の設定配筋の設定土留構造の設定土留構造の種類と範囲設定常時暴風時及びレベル1 地震時に対する照査構造諸元の変更底面の鉛直地盤反力度許容鉛直支持力度底面のせん断地盤反力許容せん断抵抗力変位許容変位 OUT OK 深礎基礎各部材の設計 OUT OK レベル 2 地震時に対する照査橋脚の地震時保有水平耐力基礎の耐力照査 ( 基礎の降伏に達しない ) OUT OK 部材の照査 OUT OK. 終了図設計の流れ ( 斜面上の深礎基礎設計施工便覧 p.69 より ) H25.04 改訂

7 4.1.5 支持層の選定と根入れ深さ深礎基礎の底面は所要の支持力が得られる良質な支持層に根入れするとともに水平方向についても長期的に安定した地盤に支持させるものとする斜面上深礎基礎の設計においては設計地盤面をどの位置に設定するかによって結果が大きく異なるので十分な検討が必要である (1) 設計地盤面を設定する方法は種々考えられるが通常の場合は下記に示す2つの方法のいずれかによってよいなお地震時保有水平耐力法の際に考慮すべき設計地盤面の設定方法については兵庫県南部地震の強震域に深礎基礎がなかったこともあり現時点では十分明らかとはなっていなが設計地盤面の設定は常時および地震時 ( 震度法 ) と同じとするまた施工時に斜面を掘削する場合はその影響を考慮する必要がある 1) 表層土の強度および地盤構成周辺地帯での崩壊の有無地下水の状況などについて十分な調査を行ない十分に安定していると判断される層を設計地盤面として評価し設定する方法 2) 地盤の状況から判断して 1) による設定が必ずしも確実ではない場合には斜面の安定計算を行ない安全率 Fsが常時 1.5 地震時 1.2を確保できる面を設計地盤面として設計するこの際の設計水平震度は道示 Ⅴで規定しているレベル1 地震時の地表面の設計水平震度 k hg を用いるものとする (2) 設計地盤面以浅の土砂に起因して深礎基礎に作用する土圧としては主働土圧を考えることでよいこの際に考慮する作用幅は深礎径の3 倍とし深礎間隔が基礎径の3 倍以下の場合には深礎間隔とする地震時 ( 震度法 ) における地震時土圧の算定にあたっては地表面の設計水平震度 k hg を用いるなお地震時保有水平耐力法で考慮すべき作用土圧は現時点では十分明らかではないそのため土圧の作用が考えられる場合には十分検討の上その取り扱いを決定しなければならないまた基礎全面の受動土圧強度を算出するに際して設計地盤面以浅の土砂の存在は一般に土塊重量として考慮してもよいただし斜面のすべりもしくは崩壊の可能性が極めて高い場合にはこれを考慮して算出する必要がある以上の概要を図に示す想定すべり面表層土作用土圧支持層設計地盤面図支持層と設計地盤面 H25.04 改訂

8 (3) 現地盤が地すべりの危険性がある場合は別途地すべりの位置や地すべりの荷重の取扱いについて検討するものとするが地すべり抑止工と橋梁の基礎とはその許容する挙動の範囲や影響度が異なることから構造物の基礎と切り離して現地盤を安定させる措置を講ずるのがよいまた工事用進入路等施工時に斜面を掘削する場合はその影響を考慮して設計地盤面を設定しなければならない (4) 鉛直支持力が確保出来るよう支持層への根入れは鉛直方向に 50cm 程度以上とする d 50cm 支持層 S 1.00m 図支持層への根入れ荷重分担 (1) 鉛直荷重は杭周面の鉛直せん断地盤反力および杭底面の鉛直地盤反力で支持することを基本とする (2) 水平荷重は杭底面の鉛直及びせん断地盤反力杭前面の水平地盤反力杭周面のせん断地盤反力で支持させることを基本とする (3) 組杭深礎基礎を用いる橋台橋脚における設計は下部構造の形態上部構造の支承条件による影響等を考え荷重分担を行わなければならない上記 (1) (2) において地山と杭体とのせん断抵抗を確実に期待できないライナープレート等の土留め施工法を用いた場合には杭周面のせん断地盤反力を荷重分担に考慮してはならない (1) について杭周面のせん断抵抗を荷重分担に考慮することが出来るのはモルタルライニングや吹付けコンクリート等による土留め工法を用いた場合である土留め構造として用いたライナープレートを存置して用いる場合にはライナープレートと地山との間にはグラウトが充填されるもののグラウト施工の不確実性やグラウト充填までに地山のゆるみが生じること等から杭周面のせん断抵抗は設計上考慮してはならないなお上載荷重を用いた深礎杭の載荷試験の結果モルタルライニング等による土留め部では杭周面の鉛直せん断地盤反力に設計値を満足する発現が確認されたがライナープレート部においては杭周面の鉛直せん断地盤反力の発現が見込めないことが確認されている 1),2) (2) について水平荷重は設計地盤面よりも下方で支持されるものとしフーチングの根入部および設計地盤面よりも上方では支持させてはならないまた鉛直荷重同様せん断抵抗を期待できない土留め工法を用いる場合には杭周面のせん断抵抗を考慮してはならない (1) (2) に示した深礎基礎の抵抗要素を図 4.1.5および表 4.1.1にまとめて示す H25.04 改訂

9 地盤抵抗要素M O V O H O M O V O H O k Hθμ k SVB k SVB k Hθμ k Hθμ ksvb ksvb k SVD k SVD ksvd k SHD k SHD kshd k S k S k S k V k S k w k w (a) 組杭深礎基礎 (b) 柱状体深礎基礎 k Hθμ : 杭前面の水平方向地盤反力係数 k SVB : 杭前背面の鉛直方向せん断地盤反力係数 k S : 杭底面のせん断地盤反力係数 k SVD : 杭側面の鉛直方向せん断地盤反力係数 k V : 杭底面の鉛直方向地盤反力係数 k SHD : 杭側面の水平方向せん断地盤反力係数図地盤抵抗要素表杭体と地盤抵抗のモデル化常時暴風時レベル1 地震時レベル 2 地震時基礎 ( 杭体 ) の剛性弾性体 ( 線形 ) 杭底面杭前面杭前背面上限値は最大周面摩擦力による同左杭側面ひびわれ鉄筋降伏による曲げ剛性の低下を考慮鉛直方向地盤抵抗弾性体 ( 線形 ) 水平方向弾性体( 線形 ) せん断地盤抵抗水平方向地盤抵抗バイリニア型モデル *1 上限値は斜面の影響を考慮した前面地盤の受働土圧強度とする *2 鉛直方向バイリニア型モデル *1 せん断地盤抵抗バイリニア型モデル上限値は基礎底面の最大鉛直支持力によるバイリニア型モデル上限値は基礎底面のせん断抵抗力による同左 *2 鉛直方向バイリニア型モデル *1 せん断地盤抵抗上限値は最大周面摩擦力による *2 水平方向バイリニア型モデル *1 せん断地盤抵抗上限値は最大周面摩擦力による同左同左 *1: 硬岩の場合岩のピークせん断強度とピーク強度に達した後の強度低下の影響を考慮できるモデルとする *2: モルタルライニングや吹付けコンクリートのように基礎周辺地盤のせん断抵抗を期待できる土留構造を用いる場合に考慮することができる H25.04 改訂

10 (3) について組杭深礎基礎は斜面上に設置されることから水平地盤上の杭基礎とは異なり橋軸方向や橋軸直角方向に対して段差フーチングを採用する場合や支持層の傾斜などによって基礎長が異なる場合が少なくないため設計にあたっては深礎杭毎の荷重分担を適切に評価する必要がある組杭深礎基礎の荷重分担は杭がフーチングに剛結されたラーメンモデルを用いて計算する橋軸方向及び橋軸直角方向それぞれに対して複数の深礎杭からなる4 本以上の組杭深礎基礎の荷重分担は日本道路協会斜面上の深礎基礎設計施工便覧 ( 平成 24 年 4 月 ) により行うものとする設計に用いる地盤定数の評価傾斜地における深礎基礎では平地部と異なり地形地質条件が複雑なため十分な調査を行った上で地盤工学的な考察を加えて地盤定数を設定する必要がある深礎基礎の設計では基礎の性能への影響を考慮した上で一般に土砂部は砂質土粘性土に区分し岩盤部は軟岩 (C L 級以下 ) 硬岩(C M 級以上 ) に区分して地盤の基本的な性状を評価する設計上の地盤区分地盤定数の評価について日本道路協会斜面上の深礎基礎設計施工便覧 ( 平成 24 年 4 月 ) に詳述されており特に岩盤の地盤定数については同便覧の参考資料 4~6に示されていることから参考にするとよい H25.04 改訂

11 4.2 構造細目杭の設計径杭の設計径は 1,950mm 以上とする深礎の径を表わす用語には掘削径, 公称径, 設計径などがある設計径は深礎基礎の設計に考慮できる有効な断面を示すもので土留め構造の内径とする公称径は一般には図 4.2.1に示したとおりであり掘削径は土留め構造の外径をいうのが一般的であるが実際に掘削する径は地盤の状態あるいは施工者の技術などによりこれより数 cm 大きくなるのが普通でこの径を示すこともある安定計算断面設計に用いる直径は土留め内側の基礎径である設計径とする但しライナープレートを使用する場合の安定計算における直径は公称径を用いることができる (a) モルタルライニングや吹付けコンクリートの場合 (b) ライナープレートの場合図土留め構造による深礎の径の使い分け表公称径と設計径の関係適用公称径設計径モルタルライニングおよび吹付けコンクリートの場合土留め構造等内径ただし 2.0m 以上 (500mmラウンド) 同上ライナープレートの場合ライナープレート軸線径ただし 2.0m 以上 (500mmラウンド) ライナープレート内径一般に公称径 -50mm 杭の最小設計径は平成 14 年の道路橋示方書では 1,400mmとなっていたが安全性施工性への配慮から近年の施工実績より公称径 2,000mmとした柱状体深礎基礎の公称径は5,000mm 以上でライナープレートを用いる場合は注文生産となるため 100mmラウンドで公称径を設定する H25.04 改訂

12 また土留め構造が混在する場合以下の手順で設計径公称径を決定するのがよい柱状体深礎 :1モルタルライニング等の公称径(= 設計径 ) を500mmラウンドで決定しかぶりを確保して主鉄筋を配置する 2モルタルライニング等の主鉄筋位置に合わせてかぶりを確保してライナープレートの設計径 ( 内径 ) を決定し 100mmラウンドで公称径を決定する組杭深礎 :1ライナープレートの公称径を市場性の考慮から500mmラウンドで決定しこの時の設計径からかぶりを確保して主鉄筋を配置する 2ライナープレートの鉄筋位置からかぶりを確保してモルタルライニング等の公称径 500mm ラウンドで決定する図土留構造の例 ( ライナープレートと吹付けコンクリートを組合せた場合 ) H25.04 改訂

13 4.2.2 主鉄筋 (1) 主鉄筋の位置主鉄筋の位置は帯鉄筋中間帯鉄筋等の最外縁鉄筋が設計半径よりかぶり70mmを確保できるよう決定することを標準とする主鉄筋に機械式継手を用いた場合は帯鉄筋が一般部より外側に配置されるこれも考慮してかぶり70mm 以上確保できる位置とする図主鉄筋位置 (2) 主鉄筋の径および間隔主鉄筋は異形棒鋼を使用するものとしその径および間隔は下記を標準とする表主鉄筋の径および間隔項目最大最小呼び径 D51 D22 間隔鉄筋の中心間隔として 300mm 鉄筋のあきとして鉄筋径の2 倍以上または粗骨材最大寸法の2 倍以上 (3) 深礎基礎の軸方向鉄筋の継手は径によらず原則として機械式継手を用いる (4) 主鉄筋は曲げモーメント最大位置から頭部まで変化させなくてよい曲げモーメント最大位置より下方については十分に耐力が低下した位置で行う具体的には Mmax/2 の位置で断面変化させてよい (1) について設計においては帯鉄筋本数および径を決定した後に主鉄筋位置が決定されることに留意しなければならないなお土留め構造に補強リングを併用したライナープレートを用いる場合には補強リングを考慮して鉄筋配置を決定することが必要であるまた軸方向の主鉄筋に機械式継手を用いた場合機械式継手の外径が鉄筋径よりも大きいため帯鉄筋が一般部よりも外側に配置されるこの場合には最外縁にある帯鉄筋のかぶりを70mm 以上確保するように軸方向鉄筋位置を決定する (2) について主鉄筋の最大径は付着性および加工性などの点から32mmまでのものが多く使用されているが深礎基礎の場合深礎基礎本体の諸元は一般に断面が大きいことや基礎本体の鉄筋の降伏によって基礎諸元が決定する場合が多いことから施工上可能な範囲で比較的太径の鉄筋を複数段配置することが合理的な構造となる場合が少なくないこのため水平地盤上の場所打ち杭と異なりD51-2 段配筋が上限とされている H25.04 改訂

14 (3) について深礎基礎の軸方向鉄筋は太径鉄筋が用いられることが多いため鉄筋の継手を重ね継手で計画すると鉄筋のあきが確保できないおそれがあること鉄筋の組み立て時に軸方向鉄筋が負担する鉄筋等の施工時重量の保持の問題など構造施工の両面で問題が多いまた孔内でのガス圧接については閉塞した孔内での火気の取り扱いや換気の問題など作業上の制約や配慮を必要とすることから軸方向鉄筋の継手はその径によらず原則として機械式継手を用いる (4) について曲げモーメントの最大値およびその位置は設計上の仮定条件地盤定数によって変化するので安全のため条文のとおり規定したなお曲げモーメント最大位置より下方については杭体の設計曲げモーメントがMmax/2に対応する位置かとしそこから所定の定着長をとるこの際場所打ち杭のように二重配筋の内側鉄筋の全てを段落としすると施工中の内側鉄筋の全重量を組立て用鋼材で負担する必要があり安全面で問題があるため一般的な段落とし方法とは異なり図 4.2.4に示すように二重配筋の内外の両方の鉄筋を段落としするのがよい図軸方向鉄筋の段落とし方法 H25.04 改訂

15 4.2.3 帯鉄筋 (1) 組杭深礎基礎の帯鉄筋の最小鉄筋配置はフーチング底面より基礎径の2 倍の範囲内では帯鉄筋の中心間 150mm 以下かつ側断面積の0.2% 以上の鉄筋量をまたそれ以外の範囲では鉄筋径 D13 以上中心間隔 300mm 以下を配置しなければならない柱状体深礎基礎の帯鉄筋配置は軸方向鉄筋の1/4 以上としてよい (2) 帯鉄筋の定着は道示 Ⅳ7.10に従い半円形フックを用いた重ね継手を基本とするまたせん断補強筋として中間帯鉄筋を配置する場合には道示 Ⅳ 図 - 解に示す2 組の両端半円形フック鉄筋を継いだ中間帯鉄筋形状を標準とし図 4.2.3に示すように軸方向鉄筋にフックを掛けて定着してよい (1) について帯鉄筋は基礎全長にわたって発生するせん断力に対して必要な鉄筋量を配置することが基本であるただし計算上せん断補強が必要な場合にも基礎本体として十分なじん性を有するようにその最小鉄筋配置を規定したものであるまた杭頭部のフーチングへの埋め込み部分の帯鉄筋の間隔は道示 Ⅳに示すよう杭頭部と同様に配筋しなければならない柱状体深礎基礎では組杭深礎基礎の場合とは異なり基礎本体がフーチングに剛結合されていないので杭頭部分に大きな断面力を生じるような状態にはならないこのため杭頭部に特段の補強を施すことはせず一般的な鉄筋コンクリート構造物の配力鉄筋相当量の帯鉄筋を配置することを基本として軸方向主鉄筋の1/4 程度以上としてよいものとしたなお帯鉄筋の最大径は一般にD29としてよい (2) について帯鉄筋は従来重ね継手による定着方法がとられてきたが地震時に大きな変形が生じても基礎体の十分なじん性を保証するためには, かぶりコンクリート部分がクラックを生じた以降も帯鉄筋が主鉄筋を拘束し続ける必要があるそのため道示では杭全長にわたって橋脚と同様な方法にて帯鉄筋の定着を施すことが規定されているまたせん断補強鉄筋として中間帯鉄筋を配置する必要のある場合には十分なせん断補強効果が得られかつ基礎本体のじん性を高められるよう拘束効果の得られる両端フック鉄筋を用いることを標準としたただし施工性を考慮して道示 Ⅳ 図 - 解に示されるような2 組の鉄筋を継いだ構造を標準とし図 4.2.3に示すように軸方向鉄筋にフックを掛けて定着してよい H25.04 改訂

16 4.2.4 フーチングとの結合組杭深礎杭とフーチングとの結合部は杭頭部に作用する押込み力引抜き力水平力及びモーメントに対して安全であることを照査する (1) 基礎杭とフーチングの結合方法は道示 Ⅳ 図 - 解に示す標準的な縁端距離を確保する場合には照査を省略することができる (2) 縁端距離を縮小した場合は最外縁の杭に対して鉛直及び水平方向の押し抜きせん断について照査を行うものとする (1) について基礎杭とフーチング結合部は剛結合として設計し杭頭部に作用する押込み力引抜き力水平力およびモーメントの全ての外力に対して抵抗できるように設計する道示 Ⅳ 図 - 解に示す標準的な縁端距離を確保する場合には基礎とフーチングの結合部の照査を省略することができる杭頭部の埋込み長は100mm 以上とし主鉄筋は斜面上の深礎基礎設計便覧 p.127 図 -Ⅲ.2.30に示されるようにフーチング下面より鉄筋の定着長 L 0 +D/2(Dは杭径 ) 以上フーチング内に定着させるものとするまたフーチングに埋込む主鉄筋定着部には杭頭部と同等の帯鉄筋を配置する (2) について鉛直方向の押抜きせん断に対する照査は深礎杭外周面からフーチング縁端までの距離を考慮してせん断照査断面を定めるものとする ( 図参照 ) この際杭の押し抜きせん断照査面よりも杭の中心寄りに橋脚躯体が存在する場合には押し抜きに対する照査を省略してよいなおせん断照査断面のフーチング厚 hは杭頭部の埋込み長 (100mm 以上 ) を控除したものとするまた水平方向の押抜きせん断に対する照査はレベル1 地震時においてはコンクリートのせん断強度のみを考慮しレベル2 地震時においては押し抜きせん断が生じる平面的な範囲内に存在するフーチング下面鉄筋の抵抗を考慮してせん断耐力を算定してよいなお水平方向押抜きせん断の水平面内の拡がり角度は杭円周接線方向に対して45 としてよい ( 図参照 ) 図鉛直方向の押抜きせん断照査断面 l=100mm 以上図水平方向の押抜きせん断照査断面 l=100mm 以上 H27.04 改訂

17 4.2.5 橋脚と柱状体深礎基礎との結合部橋脚躯体と柱状体深礎基礎の結合部は図 4.2.7に示すよう上部構造及び下部構造から荷重を基礎本体一般部へ確実に伝達するために重要な部位であるため以下の点に配慮して設計を行う (1) 躯体接合部の厚は橋脚柱又は橋台壁といった躯体の軸方向鉄筋に対して所定の定着長を確保するとともに基礎本体の軸方向鉄筋に対しても所定の定着長を確保するよう決定する (2) 躯体接合部の配筋は躯体からの荷重を確実に基礎本体に伝達できる配筋とする (3) 躯体軸方向鉄筋の定着部はその定着位置が1 断面に集中しないよう端部を高さ方向に千鳥上に配置しその端部の高さ方向の間隔を1m 程度以上離すよう長さを変えて配置するまた定着部の先端フックは半円形フックとするのがよい図柱状体深礎基礎の躯体接合部の構造の例 (1) について躯体接合部の厚さは式 (4.2.1) に示すように躯体の軸方向鉄筋に対する定着長と基礎本体の軸方向鉄筋に対する所定の定着長のどちらか大きいほうで決定する t=max(l1,l2) (4.2.1) ここに t: 躯体接合部の厚さ (mm) L1: 躯体の軸方向鉄筋の躯体接合部に対する定着長を確保するための必要厚さで道示 Ⅳ 式 (7.8.1) により計算される鉄筋の定着長に躯体短辺方向長さの1/2を加えた長さ (mm) とするその際フックの部の長さはL1には含めない L2: 基礎本体の軸方向鉄筋の躯体接合部に対する定着長を確保するための必要厚さで道示 Ⅳ 式 (7.8.1) により計算される鉄筋の定着長 (mm) とする (2) について躯体との接合部は躯体の軸方向鉄筋に伝達される引抜力により軸方向鉄筋の周囲や先端のコンクリートに引張応力度やせん断応力度が生じこれによるひび割れやせん断破壊の発生等により躯体と基礎本体の確実な荷重伝達が保証されないおそれがあるそのため躯体軸方向鉄筋の周辺のコンクリートに生じるひび割れやせん断破壊の防止を目的とした補強鉄筋を配置し躯体との接合部の耐力を確保することにより躯体からの荷重を基礎本体に確実に伝達できるように設計する必要があるまた躯体軸方向鉄筋の定着部は躯体からの荷重を基礎に確実に伝達できるような構造とする必要がある表及び図 4.2.8に補強鉄筋の配置例を示す H25.04 改訂

18 表接合部補強鉄筋の例 ( 躯体軸方向鉄筋が D51@150-2 段配筋 (SD345) 以下の場合 ) 補強箇所配筋例接合部内部基礎本体の断面積の 0.2 % 接合部上面 1m2 あたり 500mm2 躯体直下の部分を除く図躯体接合部の補強鉄筋の平面配置の例 (3) について従来躯体接合部に配置される躯体軸方向鉄筋や補強鉄筋の組立ては基礎本体コンクリートを軸方向鉄筋の定着位置以深で打ち止めて打継目を設けその面を施工基面として行われることが多かったこのような構造の定着部ではフーチング下面と異なり水平方向の鉄筋が配置されず無筋状態でかつ打ち継目を有するため躯体軸方向鉄筋から伝達される引抜力により定着部に不具合を生じる可能性があるため定着位置を1 断面に集中させないよう高さを1m 程度以上変えて千鳥に配置することとしたまた躯体接合部に定着される躯体軸方向鉄筋の先端フックは従来直角フックが用いられていた柱状体深礎基礎の場合躯体軸方向鉄筋のフック直下でコンクリートを打止めその位置を施工基面として躯体軸方向鉄筋を組立てることから直角フックを用いた場合打ち継目と直角フックとが密着した状態となりコンクリートが上手く充填されない可能性が高いこのようなことから半円形フックを用いることとしたただし SD490を用いる場合には半円形フックが使用できないためコンクリートの充填性に十分配慮が必要である H25.04 改訂

19 4.3 土留め構造の設計土留め工法の選定深礎基礎の土留め工法の選定は地山の強度や自立性地下水や湧水の状態を十分に検証するとともにせん断抵抗を期待することによる基礎諸元への効果や影響についても把握の上慎重に行わなければならない現場条件による工法選定の要因として (1) 湧水 (2) 孔壁自立性 (3) 杭径 (4) 構造性さらに (5) 施工性経済性が挙げられる (1) 湧水一般的な自由地下水のみではなく施工性を左右する湧水被圧水の有無が工法選定の非常に大きな要因になることから十分な事前調査に基づく適切な判断が必要となるモルタルライニング吹付コンクリートの硬化前にセメント分が流出してしまうほどの湧水量が存在しない場合には同工法を適用するただし大量の湧水がある場合はライナープレート工法さらに一般的な手法によるポンプ排水が不可能なほど水量が多い場合には他の基礎形式を選定する (2) 孔壁自立性モルタルライニング及び吹付コンクリートは掘削後打設吹付けが完了しモルタルあるいはコンクリートの強度が発現して土留め工として機能するまで自立できるような自立性の高いD 級以上の硬岩軟岩などの地山に対して適用する事前調査の結果施工中の地山の自立性が期待できないと判断された場合にはライナープレート等の山留材を用いた土留め構造を検討する必要がある (3) 杭径柱状体深礎基礎の場合には土留めに高い強度が必要となるため施工上の制約から部材厚さに制約のあるモルタルライニングや吹付コンクリートのみでは土留めとしての安全性の確保ができないおそれがあるこのため柱状体深礎基礎においては施工機械の孔内搬入が可能なことから杭体の小規模化によるコスト縮減が期待されるロックボルトを併用した吹付コンクリート工法の採用について検討する (4) 構造性モルタルライニングや吹付コンクリートは基礎周辺地盤のせん断抵抗が期待できるがライナープレートによる土留めは基礎周面のせん断地盤抵抗は考慮できない従って設計の際に基礎周辺の地盤抵抗を期待することによる構造の有利性など考慮し対象とする地層の条件に応じて土留め工を選定する必要がある (5) 施工性経済性深礎基礎の最終的な工法決定に際しては構造物の諸元に関わる施工費の経済比較検討も含め現場条件に応じた仮設設備施工ヤード段取り替えを考慮した安全性施工性や周辺地形の状態既存資料などから総合的に決定する H25.04 改訂

20 吹付+ロックボルト工法他の基礎形式に変更イナープレート工法深礎杭の土留め工法選定フローを図 4.3.1に示す土留め工法の選定にあたっては詳細な事前調査を行い同フローを参考に総合的判断により判定する必要がある設計に際しては事前調査 ( 各物理試験一軸圧縮試験 RQD その他必要な地質調査) から4.1.7 設計に用いる地盤定数の評価や岩盤の強度定数の評価 ( 北海道開発局道路設計要領 ) せん断定数の測定例 ( 日本道路公団設計要領 2) ) 等を参考に強度定数岩級区分を推定することができる ( 表参照 ) 以上のような各種資料を参考に設計に必要な定数や条件を定めるまた柱状体深礎基礎の土留め構造選定に際しては推定される岩級区分及び地形条件などから岩盤部土留め構造のパターン例として斜面上の深礎基礎設計施工便覧 3) の参考資料 8に土留めの設計例を参照し地山の状況に応じた適切な土留め構造のパターンを決定する START 湧水の影響がない 1 Yes No 掘削地盤の大半が硬岩もしくは自立する軟岩 2 ラYes( 硬岩もしくは自立する軟岩 ) No( 土砂等 ) ポンプによる排水が可能 4 Yes 柱状体深礎基礎 Yes No No 4 ライナープレート工法 5 6 モルタルライニング工法吹付コンクリート工法 3,4 ライナープレート工法 1 一般的な自由地下水のみを意味するものではなく吹付コンクリートやモルタルライニングが硬化するまでの間にセメント分が流出するほど湧水量が多い場合とする 2 岩盤部の土留め工法は岩質判定 ( 岩盤の強度定数の評価 : 北海道開発局道路設計要領 ) せん断定数の測定例 ( 日本道路公団設計要領第二集 2) ) 斜面上の深礎基礎設計施工便覧( 社団法人日本道路協会 ) などを参考に選定する 3 孔口部の土留め工法は吹付コンクリート+ 鋼製リング支保工またはライナープレート工法のうち経済的となる工法を選定する 4 工法選定に当たっては安全性のほか経済性施工性などを考慮して選定する 5 吹付けモルタルの配合例を表 4.3.2に示す 6 吹付けコンクリートの配合例を表 4.3.3に示す図深礎杭土留め工法選定フロー H26.04 改訂

21 表岩盤の強度定数対比表岩盤の強度定数の評価 ( 北海道開発局道路設計要領 ) せん断定数の測定例 ( 日本道路公団設計要領二集 2) ) 強度区分名強度定数せん断定数の代表値 ( 1) 岩級区分 c(kn/m 2 ) φ( ) c(kn/m 2 ) φ( ) Ⅰ 2, B 1,500~2, Ⅱ 1, Ⅲ 1, C H 1,000~2, Ⅳ C M 500~1, Ⅴ C L 100~500 35~37 Ⅵ 0 35 Ⅶ 0 30 Ⅵ' D 0 25~35 Ⅶ' ) 1 日本道路公団設計要領二集では強度定数の代表値を示した岩種は粘板岩 ( ダムサイトの例 ) 花崗岩 ( 本四連絡橋基礎の例 ) であり岩石そのものが軟質なもの ( 例えば泥岩第 3 紀の砂岩凝灰岩 ) を除けば参考とすることができるとしている参考文献 (1) 福島宏文, 冨澤幸一, 三田村浩 : 深礎杭の土留工法選定について- 北海道開発局道路橋設計施工要領選定フロー案の検討 -, 北海道開発土木研究所月報 No.592, pp.44-48, (2) 日本道路公団 : 設計要領第二集橋梁建設編, (3) 社団法人日本道路協会 : 斜面上の深礎基礎設計施工便覧, 平成 24 年 4 月表吹付けモルタルの配合例 1m 3 あたりセメント水セメント比細骨材急結剤圧縮強度 500kg 50% 1500kg 50kg 3N/mm 2 ( 材齢 15 時間 ) 24N/mm 2 ( 材齢 28 日 ) モルタルの圧縮強度は基礎本体のコンクリートと同等以上とする表吹付けコンクリートの配合例 1m 3 あたりセメント水セメント比粗骨材細骨材急結剤圧縮強度 450kg 45% 705kg 1035kg 45kg 11~13N/mm 2 ( 材齢 24 時間 ) 36N/mm 2 ( 材齢 28 日 ) 吹付けコンクリートの圧縮強度は基礎本体のコンクリートと同等以上とする H26.04 改訂

22 4.3.2 土留め構造の設計の基本 (1) 土留め構造の設計に用いる土圧は静止土圧を用いる (2) 土留め構造の天端に孔口コンクリート又はガイドウォールを用い場合は斜面上の深礎基礎設計施工便覧平成 24 年 4 月を参考にするとよい (1) について土留め構造は円環構造であるため等方な外圧に対して大きな変形を生じないことから設計土圧としては静止土圧を考慮する設計土圧については日本道路協会斜面上の深礎基礎設計施工便覧平成 24 年 4 月に考え方が示されており同設計便覧設計資料 8に土留計算例を参考にするとよい (2) について土留め構造の天端には土留構造の位置決めと安定性の増加を目的とした孔口コンクリート又はガイドウォールと呼ばれるコンクリートを打設する例もある ( 図 4.3.1) 1) 根巻きコンクリートの例 (a) 1 壁厚地表より40~50cmの深さで壁厚 50cm 程度 2 構造細目無筋コンクリートで σck=18n/mm2を標準とする 2) ガイドウォールの例 (b) 1 壁厚地表より50cmの深さまでは壁厚 100cm, また, その下層は50cmとする 2 配筋細目鉄筋量: ひび割れ防止筋として,D16@300 程度の鉄筋を配置する継手 : 水平方向 40φとしてよい (a) ライナープレートの場合 (b) モルタルライニンク又は吹付コンクリートの場合 ( 孔口コンクリート ) ( ガイドウォール ) 図孔口部の構造例 H25.04 改訂

道路橋の耐震設計における鉄筋コンクリート橋脚の水平力 - 水平変位関係の計算例 (H24 版対応 ) ( 社 ) 日本道路協会橋梁委員会耐震設計小委員会平成 24 年 5 月

道路橋の耐震設計における鉄筋コンクリート橋脚の水平力 - 水平変位関係の計算例 (H24 版対応 ) ( 社 ) 日本道路協会橋梁委員会耐震設計小委員会平成 24 年 5 月目次本資料の利用にあたって 1 矩形断面の橋軸方向の水平耐力及び水平変位の計算例 2 矩形断面 (D51 SD490 使用 ) 橋軸方向の水平耐力及び水平変位の計算例 8 矩形断面の橋軸直角方向の水平耐力及び水平変位の計算例