JP4408757B2 - 埋込み杭 - Google Patents

Description

この発明は、埋込み杭に関し、さらに詳細には、先端支持力を算定する際に適用される先端平均Ｎ値を合理的なものとした埋込み杭に関する。

杭基礎は施工方法により打込み杭、埋込み杭及び場所打ち杭に大別される。現在、先端支持力の算定式は、いずれの方式の杭の場合も次式が実用に供されている。
Ｒp ＝α・Ｎp・Ａp （１）
ここに、Ｒp：先端支持力
α ：先端支持力係数
Ｎp：先端平均Ｎ値
Ａp：杭先端面積

式（１）で適用される先端平均Ｎ値は、従来、杭径をｄとすると杭先端から上方に４ｄ、下方に１ｄの範囲でのＮ値の平均値としている。この先端平均Ｎ値を求めるために適用される範囲については、打ち込み杭、埋込み杭及び場所打ち杭いずれの場合も同様である。なお、Ｎ値は原位置における土の硬軟、締まり程度を示す指標であり、標準貫入試験により求められる。すなわち、63.5 Kgf のハンマーを 75cm の高さから自由落下させ、標準貫入試験用サンプラーを 30 cm 貫入させるのに要する打撃回数がＮ値である。

しかしながら、上述の先端平均Ｎ値を求めるために適用される範囲は、現在では否定されている Meyerhof の支持力理論と、杭の先端支持力は杭先端から上方に 3.75ｄ 、下方に 1d 間のコーン貫入抵抗の平均値によって示されるとした Van der Veen の打込み杭の実験に基づいたものである。したがって、上述の範囲は、場所打ち杭はもとより、埋込み杭についても合理的であるとはいえず、その範囲から算出される先端平均Ｎ値、さらには（１）式から算定される先端支持力も合理的なものとはならない。

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、先端平均Ｎ値を合理的に算出し、それによって算定される先端支持力を合理的な値とした埋込み杭を提供することにある。

杭の先端支持力理論として、杭先端のくさびがはっきりしたすべり線を生じることなく、周囲の地盤を圧縮しながら貫入するとした Vesic による支持力理論が知られている。この支持力理論は、その後の埋込み杭の現場実験等によりその妥当性が確認され、現在では杭の支持力機構として定説化している。この支持力理論によれば、杭先端面より上方の地盤は支持力にほとんど影響せず、先端支持力に寄与するのは先端面より下方の地盤のみである。また、埋込み杭の場合、杭先端の下方に所定の長さの根固め部が設けられるものが多い。この部分の強度や剛性は周囲の地盤よりもはるかに大きいため、設計どおり施工されていれば根固め部は杭の一部として作用すると考えることができる。

この発明は、上述のような杭の支持力理論及び知見に基づいてなされたものであって、次のような手段を採用している。

すなわち、この発明は、掘削孔に埋込まれた既製杭の先端部に根固め部を設けてなる埋込み杭であって、
その先端支持力を算定するために適用された先端平均Ｎ値（Ｎp）が、杭先端から上方に前記根固め部の長さ範囲（Ｌ₁）における平均Ｎ値（Ｎ₁）と、杭先端から下方に２〜３ｄ（ｄは杭径）の長さ範囲（Ｌ₂）における平均Ｎ値（Ｎ₂）とから得られたものであることを特徴とする埋込み杭にある。

より具体的には、杭先端から上方の平均Ｎ値（Ｎ₁）と、杭先端から下方の平均Ｎ値（Ｎ₂）とには、重み（Ｎ₁,Ｎ₂に対してそれぞれｐ₁,ｐ₂）が付与され、ｐ₁＜ｐ₂ である。

この発明によれば、先端平均Ｎ値を合理的に算出し、それによって算定される先端支持力を合理的な値とした埋込み杭が得られるので、要求される杭の本数が過不足ないものとなり合理的な設計を行うことができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１に示すように、埋込み杭１はコンクリート杭や鋼管杭などの既製杭を掘削孔２に埋め込むことによって設けた杭である。埋込み杭工法としては、予めオーガなどにより掘削した孔２に杭を挿入するプレボーリング工法や、先端開放型の杭の内部にオーガなどを挿入して、杭先端下部の地盤を掘削しながら杭を地盤に圧入する中掘り工法が知られている。

埋込み杭工法の場合、多くは杭先端部に所定長さの根固め部３が設けられる。符号４は支持層を示している。

埋込み杭１の先端支持力は上述の（１）式によって算定されるが、当該式に適用された先端平均Ｎ値Ｎp は、この発明にしたがい、杭先端から上方に根固め部３の長さ範囲Ｌ₁ における平均Ｎ値Ｎ₁ と、杭先端から下方に２〜３ｄ（ｄは杭径）の長さ範囲Ｌ₂ における平均Ｎ値Ｎ₂ とから算出されたものである。

より詳細には、上述のVesic による支持力理論と根固め部を有する埋込み杭の特性を考慮し、杭先端から上方の平均Ｎ値Ｎ₁ と、杭先端から下方の平均Ｎ値Ｎ₂ には前者に対するよりも後者に対するほうが大きい重みｐ₁ ，ｐ₂ が付与されている。

したがって、先端平均Ｎ値Ｎp は次式で示される。
Ｎp ＝ｐ₁・Ｎ₁ ＋ｐ₂・Ｎ₂ （２）
ここに、Ｎp ：先端平均Ｎ値
Ｎ₁ ：杭先端から上方に根固め部の長さ範囲Ｌ₁ における平均Ｎ値
Ｎ₂ ：杭先端から下方に２〜３ｄの長さ範囲Ｌ₂ における平均Ｎ値
ｐ₁ ：Ｎ₁ に対する重み
ｐ₂ ：Ｎ₂ に対する重み

重みはｐ₁＜ｐ₂ の条件下で、種々の値をとることができるが、ｐ₁：ｐ₂ ＝0.2：0.8 としたところ、実際の杭先端支持力に近い結果が得られた。

実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 埋込み杭
２ 掘削孔
３ 根固め部
４ 支持層

Claims (1)

1. 掘削孔に埋込まれた既製杭の先端部に根固め部を設けてなる埋込み杭であって、
   杭先端支持力を算定するために適用された先端平均Ｎ値が次式、
   Ｎp ＝ｐ₁・Ｎ₁ ＋ｐ₂・Ｎ₂
   ここに、Ｎp ：先端平均Ｎ値
   Ｎ₁ ：杭先端から上方に根固め部の長さ範囲Ｌ₁ における平均Ｎ値
   Ｎ₂ ：ｄを杭径としたとき、杭先端から下方に２〜３ｄの長さ範囲 Ｌ₂ における平均Ｎ値
   ｐ₁ ：Ｎ₁ に対する重み
   ｐ₂ ：Ｎ₂ に対する重み
   ただし、ｐ₁＜ｐ₂であって、ｐ₁＋ｐ₂＝1.0
   から得られたものであることを特徴とする埋込み杭。

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