JP2004279285A - コーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法 - Google Patents

Abstract

【課題】開端杭の原位置における先端閉塞状況を調査し正しく把握するために、コーン貫入試験を用いて杭の先端閉塞状況を確認し、開端杭が所定の支持力を発揮できるかを判断して、杭の効率的な設計及び施工が可能となるコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法を提供する。
【解決手段】杭打設前に杭１打設予定地盤のコーン貫入試験を行ない、杭１打設後に杭１の管内土中および杭近傍地盤のコーン貫入試験２を行ない、杭１打設前後それぞれのコーン貫入抵抗ｑ_ｃ の深度方向の分布の変化から杭１の先端閉塞状況を判断して、管内土の貫入抵抗から地盤の拘束圧および杭内周面に働く周面摩擦強度を推定して、杭１の先端閉塞率αを算定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として開端杭を土中に打設した際に発揮される先端支持力を精度良く評価するためのコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
開端杭であっても、杭先端部に土が詰まりプラグを形成して、閉端杭と同じように先端支持力を発揮することが知られている。開端杭の先端支持力を精度良く評価するには、このような杭先端部での閉塞効果の発生状況を正しく把握する必要がある。先端閉塞効果の発生状況は、地盤の条件や杭形状によって変化すると考えられるが、現在の設計では現場毎に閉塞状況を個別に推定することは難しく、他のサイトで現在までに行なわれた載荷試験結果や模型実験結果などに基づいて先端支持力を推定している。
【０００３】
従来の設計では、開端杭の先端閉塞効果は杭の支持層への根入長に依存するとしたものが多く、十分な根入長がない場合には設計上の先端支持力を低減させることがなされてきたが、原位置の地盤条件によっては過大設計となっていた可能性がある。
【０００４】
また、従来杭の支持力を確認したい場合には、載荷試験を行なう必要があり、この杭の載荷試験には多くの時間、労力及び資金が必要であった。
【０００５】
そこで本発明者等は、簡単な原位置試験により各杭打の現場において、杭の先端閉塞状況を調査できれば、杭の施工管理及び設計の効率化に非常に有用であると考え、本発明を案出した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来確立されていなかった現場における開端杭の原位置における先端閉塞状況を調査して正しく把握するために、コーン貫入試験を用いて、比較的簡単に杭の先端閉塞状況を確認し、開端杭が所定の支持力を発揮できるかを判断して、杭の効率的な設計及び施工が可能となるコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法を提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、杭打設前に杭打設予定地盤のコーン貫入試験を行ない、杭打設後に、打設する杭の管内土中および杭近傍地盤のコーン貫入試験を行ない、杭打設前後それぞれのコーン貫入抵抗の深度方向の分布の変化から杭の先端閉塞状況を判断し、管内土の貫入抵抗から地盤の拘束圧および杭内周面に働く周面摩擦強度を推定して、杭の先端閉塞率を算定するコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法からなり、かつその手法で算定した杭の先端閉塞率を使用して、その先端閉塞率の開端杭の先端支持力を算定するコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法からなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の評価手法の実施の形態につき説明するが、図１は本発明の評価手法においてコーン貫入試験を用いて打設する開端杭の先端閉塞状況を評価する評価フロー図である。
【０００９】
まず、打設する杭の先端支持力を評価するには、杭１の先端閉塞状況を精度良く推定する必要があり、簡単な原位置試験により、先端閉塞効果の状況を確認できれば、杭１の設計や施工管理に有用であるので、図１のフロー図の下方に記載されたように、杭１の打設前に杭打設予定地盤のコーン貫入試験を行ない、杭１打設後に杭１の管内土中および杭近傍地盤のコーン貫入試験２を行なう。
【００１０】
上記杭１打設前後のコーン貫入試験２のそれぞれのコーン貫入抵抗の深度方向とコーン貫入抵抗ｑ_ｃ との分布は、図１の分布図表において打設前を点線で、そして杭１の打設後を実線で示しており、コーン貫入抵抗ｑ_ｃ のピーク部が杭先端３真下付近に見られると、閉塞効果が大きく、ピーク部が見られないと、閉塞効果が小さいことを確認し、この貫入抵抗の変化から杭１の先端閉塞の発生の有無を判断する。
【００１１】
次に、管内土のコーン貫入抵抗ｑ_ｃ から地盤の拘束圧および杭内周面に働く周面摩擦強度を推定し、おおよその先端閉塞率αの算定につき説明するが、まず管内土のコーン貫入抵抗ｑ_ｃ から杭１の先端閉塞状況を求める。
【００１２】
図２においては、閉端杭４および開端杭５に作用する支持力およびコーン貫入抵抗ｑ_ｃ と深度の関係を示し、ここにＲ_ｆｏは杭の外周面摩擦力（ｋＮ）で、Ｒ_ｐ は閉端杭４の先端支持力（ｋＮ）、Ｒ_ｆ１は開端杭５内部に詰まった土による摩擦力（ｋＮ）、そしてＲ_ｔ は先端肉厚部の支持力（ｋＮ）である。
【００１３】
先端閉塞率は、図２における先端が閉じた閉端杭４の先端支持力Ｒ_ｐ と開端杭５の（Ｒ_ｔ ＋Ｒ_ｆ１）の比と考えられるので、次の式で算定される。

ここに、αは先端閉塞率で、Ａ_ｔ は先端肉厚部の断面積（ｍ^２）で、Ｎは標準貫入試験により得られるＮ値であり、そしてＡ_ｐ は杭先端全断面積（ｍ^２）である。
【００１４】
上記先端閉塞率αが求まれば、先端閉塞率αの開端杭５の先端支持力Ｒ_ｐ１は以下の式で得られる。
Ｒ_ｐ１＝３００・Ｎ・α・Ａ_ｐ （式２）
【００１５】
（式１．３）ではＡ_ｔ ，Ａ_ｐ ，Ｎの値が既知であるので、Ｒ_ｆ１値を求めることにより、先端閉塞率αが算定できる。Ｒ_ｆ１値を算定する方法には下記の式がある。
【数１】

ここに、ｔは開端杭５の先端から管内土表層までの距離（ｍ）で、ｆは未知の周面摩擦強度（ｋＮ／ｍ^２）である。
【００１６】
次に、図３は管内土の土と壁面との摩擦についての概念図であり、管内土が閉塞するにしたがい、密度や側圧Ｐ_ｈ は増加し、それに伴い周面摩擦強度ｆも大きくなる傾向にある。本発明の手法は現場で管内土中のコーン貫入試験２を行ない、計測したコーン貫入抵抗ｑ_ｃ と周面摩擦強度ｆの関係から開端杭５内部に詰まった土による摩擦力Ｒ_ｆ１を算定する方法である。
【００１７】
さらに、図４はコーン貫入抵抗ｑ_ｃ と側圧Ｐ_ｈ の関係図であり、コーン貫入抵抗ｑ_ｃ と周面摩擦強度ｆの関係を求めるために、下記（１）から（５）に示すようなキャリブレーションを行なう。
（１）打設箇所の杭打止め部付近の土をサンプリングする。
（２）側圧Ｐ_ｈ が測定できるようにモールドに土圧計を設置する。
（３）モールドに土を入れ、数ケースの密度状況を作製し、側圧Ｐ_ｈ （土圧）を計測する。
（４）モールド内でコーン試験を実施し、コーン指数ｑ_ｃ を計測する。
（５）上記（３）と（４）の結果から、図４に示すコー貫入抵抗ｑ_ｃ と側圧Ｐ_ｈ の図中のＲで示す相関関係を求める。
【００１８】
一方、周面摩擦強度ｆは以下のように表わされる。
ｆ＝Ｐ_ｈ ｔａｎ δ
ここに、Ｐ_ｈ は側圧（土圧）で、ｆは周面摩擦強度、そしてδは（土質と杭材質によって既知な）杭壁面と土との摩擦角。
【００１９】
杭打設終了後に管内土中にコーン貫入試験を行ない、コーン貫入抵抗ｑ_ｃ と側圧Ｐ_ｈ の相関関係からＰ_ｈ を求め（式１．５）より、周面摩擦強度ｆを求める。
【００２０】
求めた上記ｆを（式１．４）に使用して開端杭５内部に詰まった土による摩擦力Ｒ_ｆ１を算定し、（式１．３）により先端閉塞率αを算定する。
【００２１】
求めた先端閉塞率αを（式２）に使用して先端閉塞率αの開端杭５の先端支持力Ｒ_ｐ１を算定する。
【００２２】
【発明の効果】
以上に説明したごとく本発明の評価手法によれば、簡単な原位置試験により、杭の先端閉塞の発生の有無を判断できるほか、比較的簡単に杭の先端閉塞状況を調査でき、開端杭が所定の支持力を発揮できるかどうかを判断できる。
【００２３】
従って、本発明によれば原位置における先端閉塞状況を正しく把握することができ、杭の効率的かつ経済的な設計及び施工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の評価手法においてコーン貫入試験を用いて打設する開端杭の先端閉塞状況を評価する評価フロー図である。
【図２】本発明を説明する閉端杭及び開端杭に作用する支持力及びコーン貫入抵抗と深度との関係図である。
【図３】本発明を説明する管内部の土と壁面との摩擦についての概念図である。
【図４】本発明を説明するコーン貫入抵抗と側圧の関係線図である。
【符号の説明】
１ 杭
２ コーン貫入試験
５ 開端杭
α 先端閉塞率
ｑ_ｃ コーン貫入抵抗
Ｒ_ｐ１ 先端支持力

Claims (2)

1. 杭打設前に杭打設予定地盤のコーン貫入試験を行ない、杭打設後に、打設する杭の管内土中および杭近傍地盤のコーン貫入試験を行ない、杭打設前後それぞれのコーン貫入抵抗の深度方向の分布の変化から杭の先端閉塞状況を判断し、管内土の貫入抵抗から地盤の拘束圧および杭内周面に働く周面摩擦強度を推定して、杭の先端閉塞率を算定するコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法。
2. 請求項１記載の手法で算定した杭の先端閉塞率を使用して、その先端閉塞率の開端杭の先端支持力を算定するコーン貫入試験を用いた開端杭先端閉塞状況の評価手法。

Images