住宅 建築物技術高度化事業 機械式掘削機器を使用した拡底部を有する場所 打ちコンクリート杭工法の技術開発 平成 年度 平成 年度 システム計測株式会社中西義隆 久保豊 TM 技術士事務所筒井通剛
. 背景 目的 背景敷地の制約から塔状比の高い建物が多く建設されて 地震時に大きな引抜き力が発生することが懸念される 耐震 安全性向上のため, 杭に引抜き抵抗力を発揮させる 平成 年度の目的最大の拡底率. 倍 傾斜角. 拡底径.m の拡底部により 鉛直支持力 及び引抜き抵抗力を増大させ 建築物の耐震 安全性を向上させる拡底場所打ちコンクリート杭工法を実用化すること 平成 年度の目的回転トルクの効率を上げ 施工性が良く 高品質な杭を施工する工法の実用化であった 実現のためには 拡幅する掘削バケットの傾斜角を従来の. から にして 拡幅形状をコンパクト化することで掘削抵抗力を減少させること 省資源化 産廃残土の抑制を考えた さらに 杭中間部に節部を設けて 杭 本あたりの鉛直支持力 引抜き抵抗力の増大を図った P
- 非常に 非常に 軟かい 軟かい 中 位 中 位 硬 い 硬 い 中位 硬い λ. 技術開発の概要 Bor. GL±+m KBM+. m 標高 m 標尺 m -. -. -. -. -. -. -. -. -. 層厚 m........ 深度 m.......... 柱状図 土質区分 盛土 ロ - ム 凝灰質粘土 粘土 粘土質細砂 シルト 砂質シルト 細砂 砂質シルト 色 調 暗茶褐 茶褐 褐灰 褐灰 黄褐灰非常褐灰緩 灰褐 暗青灰 相対密度 相対稠度 記 事 草根 ガラ混じるローム質土主体 粘着性中位石浮 スコリア混じる 粘着性強く浮石混じる 色調変化著しく粘着性強い粘土質細砂を挟む 含水量中位色調一定しない粒子不均一 着粘性強いほぼ均質で少量の有機質を含む 粘着性弱い砂を互層状に挟む 水含量多い粒子ほぼ均一 粘着性弱い 不規則に細砂を挟むところが ある 孔内水位 m / 測定月日 深 cm ごとの打撃回数打撃回数度 / 貫入量 m c m... /.................. 標準貫入試験 N 値 No. φ - No. φ - No. φ - No. φ - No. 引抜き試験 φ - θ =. No. 引抜き試験 No. 引抜き試験 φ - θ = No. A 掘出し試験 No. 押込み試験 φ -- θ =. No. B 掘削試験 No. C 掘削試験 No. D 掘削試験 No._θ = No._θ =. No._θ =. No._θ =. No._θ =. 支持力係数 No No +.σ 平均値 -.σ λ +.σ =.e.θ λ=.e.θ λ -.σ =.e.θ σ=. -... 細砂 含水量中位上部で砂質シルトを互層状に挟む粒子ほぼ均一 m 付近シルト質を含む m 付近微細砂を挟む.................... No No 杭体で破壊 -... 砂質灰暗シルト 全体に貝殻片点在処どころに微細砂を挟む粘着性中位.......... -... -... シルトシルト質細砂 全体に貝殻片点在 m 間貝殻片多い粘着性中位 上部シルト質を含む含水量中位下部微細砂で固結状.............. θ 標 尺 m 標 高 m -. -. -. -. -. 層 厚 m..... 深 度 m..... -... -... 柱 状 図 土質区分 盛土 ロ ム 凝灰質粘土 礫混じり砂 砂礫 粘土質粗砂 粘土 色 調 暗褐 茶褐 灰褐 褐 褐灰 茶 褐 褐灰 灰褐 暗褐 灰 相対密度 緩い 中位 緩い 中位 褐中位 相対稠度 非常に軟らかい ら非か常いに軟 非常に軟らか い 草根 木片混じるローム質土主体 ほぼ均質な層状粘着性中位 粘着性中位 全体に凝灰質を含む m 近付細砂を互層状に挟む 含水量多い 混入礫は径 mm位の小礫が点在 砂は細砂主体 含水量多く礫径 mm内外最大径 mm位の円礫礫分布割合 % 含水量中位全体に砂の 粒子粗い 記 事 粘着性強い半固結状 孔内水位 m / 測定月日 深 度 m............ /............................. cmごとの打数打撃回撃回 数 / 貫入 量 cm 標 準 貫 N 入 試 値 験 - - - - - - - - - 評定 CBL FP- 号地盤の引抜き方向の許容支持力 評定取得 tr a =F s {κna p +λnsl s +μncl c ψ}+w p. θ. λ = /θ+/ ζ. < θ. λ=. e.θ -. ζ μ= /θ+. ζ μ=. e.θ -. ζ P
. 技術開発成果の先導性 一般的な工法の傾斜角 最大径.mに対し 本技術は 拡幅部の最大傾斜角を 最大径を.mとし コンパクトな形状でありながら大きな支持力 引抜き抵抗力が期待できる 一般的な工法 本技術 拡径 拡底杭の施工のフィージビリティ 実現可能性 は 原位置試験により 掘出し試験によって形状 寸法 及び品質が担保していることを確認した さらに実大載荷試験によって引抜き抵抗力を確認している P
. 技術開発の効率性 λ 摩擦抵抗力度 τ kn/m μ -. -. -. -. -. -. -. -. -. -. -....................... -... -... 盛土 砂質シルト 細砂 砂質シルト 細砂 砂質 シルト 褐暗茶 ロ-ム茶褐 凝灰質粘土褐灰粘着性強く浮石混じる粘土褐灰軟色調変化著しく粘着性強い 黄か粘土質細砂を挟む褐灰い粘土質非常含水量中位色調一定しない細砂褐灰緩粒子不均一 シルト シルト 灰褐 暗青灰 非常に 非常に 灰暗 シルト質細砂 軟粘着性中位かい石浮 スコリア混じる 中着粘性強い位ほぼ均質で少量の有機質を含む 中粘着性弱い位砂を互層状に挟む 硬い 草根 ガラ混じるローム質土主体 水含量多い粒子ほぼ均一 粘着性弱い 不規則に細砂を挟むところがある 含水量中位 上部で砂質シルトを互層状に挟む 粒子ほぼ均一 m 付近シルト質を含む m 付近微細砂を挟む 全体に貝殻片点在硬処どころに微細砂を挟むい粘着性中位 中位全体に貝殻片点在 m 間貝殻片多い硬粘着性中位い 下部微細砂で固結状上部シルト質を含む含水量中位 /... 深 cm ごとの打撃回数度 m c m.............................................................. qu...... 技術開発を実用化させるためには 評価機関の認定を取得すること必要である 評定取得のためには その技術を担保する理論的証明や実大実験による実証が必要とされる 本技術開発は 力学的特性 理論的証明 : 解析等 や 基礎実験 実大施工試験 さらに実大載荷試験等を実施して成果を得ている 平成 年度主な開発 引抜き荷重 τ d. λ =. θ τ t No 実大試験 No θ = 実大試験 No θ =. 実大試験 No θ =. 実大試験 No θ =. 実大試験 No θ =. 本工法の支持力係数 λ 簡易解析モデル φ = λ =/θ +/ ζ. θ. λ =. 軸部径 D 拡底径 D w λ =. e.θ -. ζ. <θ. λ =. θ 傾斜角 θ 平均 N 値.. 地盤の引抜き方向の許容支持力評定取得 tr a =F s {κna p +λnsl s +μncl c ψ}+w p........ S p /.D w.... q u μ =. 実大試験 No θ =. 実大試験 No θ =. 実大試験 No θ =. 実大試験 No 軸部 m 粘土質実大試験 No 軸部 m 粘土質実大試験 No 軸部 m 粘土質本工法の支持力係数 μ 簡易解析モデルφ = μ =. 地盤 μ =. ζ. θ. 傾斜部摩擦抵抗力度 τ t λ μ m m 回 kn/m kn/m. -. -. θ =... - 砂礫. -... - 砂礫. -... - 互層 - -... シルト -.... - 細砂. -... シルト -.... - 細砂. -.... シルト -. μ =. No. E. -. -. θ =. μ =. e.θ -. ζ. <θ. No 砂質 No 砂質 No 砂質 No 粘土質 No 砂質 No 互層 No 粘土質 No 砂質 No 粘土質 θ 平成 年度主な開発 試験 No 試験内容 対象地盤軸経拡径径傾斜角根入れ長杭実長 GL-m 地盤 N 値 D m D, D m θ Lm lm A: 節付杭 掘出し試験.. 砂質シルト.... B: 多段杭 掘削試験 シルト.. 細砂. C: 多段杭 掘削試験 砂質シルト.. 細砂. D: 多段杭 掘削試験 砂質シルト.. 細砂. E: 直杭 鉛直 硬質 固結シルト. - - : 拡底杭 引抜き試験 砂質シルト.... : 拡底杭 引抜き試験 細砂... : 多段杭 引抜き試験 細砂.. 砂質シルト... : 節付杭 押込み試験 細砂.... Bor. 標高 GL±+m m KBM+. m 標尺 m 層厚 m 深度 m 柱状図 土質区分 色 調 相対密度 相対稠度 記 事 孔内水位 m / 測定月日 打撃回数 / 貫入量 標準貫入試験 中間節掘り出し Dw=.m N 値 No. A 掘出し試験 No. B 掘削試験 No. C 掘削試験 No. D 掘削試験 GL-. m GL-. m PC 鋼棒 D=, D=, D=, or, 立面, 平面 D=, mm D=, mm θ =., V=. +. =. m W=tf 形状の確認 コンクリート強度,,, GL-. m GL-. m D=, D=, D=, D=., D=, D=, or,,,, GL-. m D=, mm D=, or, mm θ =. or. D=, or, mm θ =. or. V=. +. =. m 孔壁安定の確認 GL-. m GL-. m D=., D=, D=, or,,,, GL-. m D=, mm D=, or, mm θ =. or. D=,, mm θ =. or. V=. +. =. m 孔壁安定の確認 掘削試験 GL-. m GL-. m D=, or, D=, D=,,,,,, D=, mm D=, or, mm θ =. or. D=, or, mm θ =. or., V=+. =m 孔壁安定の確認 GL-. m 鉛直バケットの開発 バケット Dw=.m. θ. λ = /θ+/ ζ μ= /θ+. ζ. < θ. λ=. e.θ -. ζ μ=. e.θ -. ζ 深度 m / P
. 実用化 市場化の状況 物件数 平成 年度の開発平成 年 月 日評定 CBL FP- 号実用化 市場化の状況 出荷状況 : 件 平成 年平成 年平成 年平成 年 平成 年度の開発実用化はされていないが 中間拡径部の最大径を.m から.m へ拡張し 大手ゼネコン会社と共同で開発を継続している 年 月時点では 評価機関の建築技術審査証明 及び評定の受付けを受理された 年中には評定取得する予定であり 実用化が可能となる見込み P
. 技術開発の完成度 目標達成度 全体の完成度 目標達成度 多段場所打ちコンクリート拡底杭は 市場調査によると大 型建築物へ適用されることが考えられた 支持力を増加させるため 中間拡径部の最大径を.m から.m へ増大が必要 大手ゼネコンと共同で開発をすることになった 年 月に評価機関の建築技術審査証明 及び評定の受付けが受理され 年 月に最大径.mの現場実験を行い 年中には評定取得する予定である その後に実用化が可能となる P
. 技術開発に関する結果 成功点 評価機関の立会い指導によって 高品質な杭を構築可能な施工管理手法を確立することができた その証明として掘出し試験による形状寸法 および品質 コンクリート強度 が担保された 一般的な拡底杭傾斜角 の引抜き抵抗力係数 λ は よりも大きな値 傾斜角 λ= 程度で傾斜角 で λ= 程度が確認された 掘出し杭 先端拡底傾斜角 掘出し杭 中間拡径上部傾斜角 掘出し試験状況 P
. 残された課題と今後の見通し 課題は 社会的ニーズから 中間拡径部の最大径を.m から.m へ増大しなければならないことが分かったが 大口径の掘削バケットにおいても硬質地盤 N 値 程度 で掘削可能かが課題 今後は 年 月に最大径.m で硬質地盤の施工性と土砂取込み性能を確認する現場実験を行う予定 現在 評価機関から審査を受理され 年中には評定取得する予定 同年度に実用化が可能となる見込みである,,,,,,,,,, 最大拡径掘削バケット径.m 先行掘削 ケーシング建込み 安定液注入 軸部掘削 スタヒ ライサ ー部掘削 底ざらい 軸部掘削完了 拡径バケットセット 拡径掘削 排土 拡径掘削完了 軸部掘削 底ざらい スライム処理 孔壁測定 硬質地盤掘削試験 P