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既製杭工法の基礎知識

既製杭工法の基礎知識

今回は『既製杭工法の基礎知識』について解説します。

 はじめ

杭基礎工事とは主に軟弱な地盤における構造物の建設において、地下の硬い地盤まで深く杭を打ち込み構造物を支える基礎工事のことを指します。杭基礎工事には大きく分けて既製杭工法と場所打ち杭工法があり、今回は既製杭工法について解説します。
既製杭の施工方法は打込み杭工法・埋込み杭工法・回転杭工法があります。
既製杭工法 打ち込み杭工法
打撃工法 コンクリート杭
鋼管杭
バイブロハンマ工法 鋼管杭
プレボーリング併用打撃工法 コンクリート杭
埋め込み杭工法 プレボーリング工法 コンクリート杭
中堀り工法 コンクリート杭
鋼管杭
鋼管ソイルセメント杭工法 合成鋼管杭
回転杭工法 鋼管杭

 既製杭の種類

既製杭は、あらかじめ工場で製作された杭で、杭の長さは15m以下、杭の外径は300~1,000mm程度です。15m以上の長さが必要なときは、溶接により継ぎます。

既製コンクリート杭

遠心力を用いて工場で製作された鉄筋コンクリート製の杭を指し、安定した品質が得られます。

鋼杭

鋼材でできた杭を指します。断面形状で分けると、鋼管杭とH形鋼杭があります。強い打込みに耐えられ、締まった中間層の貫通も可能です。また曲げに強く、水平力を受ける杭に適しています。

 打込み杭工法

打撃により杭先端を支持層まで到達させる工法で、地盤をゆるめずに耐力を確保しやすいですが、打込み時の騒音や振動が問題となりやすく、市街地には適しません。

打撃工法

既製杭をディーゼルハンマーやドロップハンマーを用いて、打撃して所定の位置及び深度まで打ち込む工法で支持力の確認が容易です。

 

<打撃工法施工イメージ図>

 

バイブロハンマ工法

振動力を杭に加えて、先端摩擦力を低減させて所定の位置及び深度まで打込む工法です。打込み速度が速く、施工性・経済性に優れています。

 

プレボーリング併用打撃工法

アースオーガーで一定深度まで掘削し、杭を建て込んで打撃により支持層まで打込む工法です。孔径は杭径-約50mmとやや小さめに掘削します。杭と地盤が締め固められ、地盤が安定します。

<プレボーリング併用打撃工法施工イメージ図>

 

 埋込み杭工法

所定の位置及び深度までアースオーガーを用いて掘削した杭孔に既製杭を建て込む工法です。打撃工法に比べ騒音や振動が小さい一方で、掘削により地盤をゆるめてしまうため、杭の支持力が低下するので注意が必要です。

プレボーリング工法

掘削液を注入しながらオーガーで地盤を掘削し、孔底に根固め液*1を注入します。その後、杭周固定液を注入しながらオーガーを引き上げ、既製コンクリート杭を建て込みます。最も施工実績が多く、一般的な工法です。
根固め液や杭周固定液は、杭を支える重要な役割を担っているため、強度試験で品質を確認する必要があります。公共建築工事標準仕様書で定められた圧縮強度(N/m㎡)は以下の通りです。

種別 圧縮強度(N/m㎡)
根固め液 20以上
杭周固定液 0.5以上

*1…根固め液はセメント+水でセメントミルクとも呼ばれます。水セメント比70%(質量百分率)以下のセメントミルクとし、注入量(㎥)は掘削断面積(㎡)×2(ⅿ)以上とします。
セメントミルクを使ったプレボーリング工法をプレボーリング根固め工法またはセメントミルク工法ともいいます。

<プレボーリング工法施工イメージ図>

中堀り工法

杭の中空部にアースオーガー等を挿入し、杭先端地盤を掘削を行い、中空部から排土しながら杭を圧入、または軽打により杭を設置する工法です。比較的杭径が大きい場合(450~1,000㎜程度)に適しています。杭自体がケーシングの役割をするので、孔壁保護の必要がありません。

<中堀り拡大根固め杭工法施工イメージ図>

鋼管ソイルセメント工法

掘削撹拌ヘッドで掘削しながら先端よりセメントミルクを注入し、原地盤と混合しソイルセメント柱を築造します。その後、ソイルセメント柱の中にリブ付き鋼管を挿入する工法です。高い支持力を有しているため、杭本数を少なくできます。

 

回転杭工法

杭の先端部に先端翼を付けた鋼管杭を回転させて圧入していく工法です。圧入の補助として、杭先端から水などを噴出させます。排土が発生しないのが特長です。

<鋼管杭回転圧入工法施工イメージ図>

 

 

以上、今回は既製杭工法の基礎知識についてご紹介しました。

 

参考文献)
国土交通省「公共建築標準仕様書(建築工事編) 令和4年版」
井上国博・三村大介・打矢瀅二・本田嘉弘 著「イラストでわかる建築施工」 株式会社ナツメ社(2022年5月)
松本進・臼井博史 著「図説 やさしい建築施工」 株式会社学芸出版社(2014年12月)
原口秀昭 著「ゼロからはじめる建築の「施工」入門」 株式会社彰国社(2013年3月)

 

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