全地連「技術 e－フォーラム 2004」福岡
【45】
丘陵に分布する N 値 50 の凝灰岩における杭の支持力について
日本地下水開発株式会社
○黒沼
覚
山谷
睦
秋山純一
1.
本調査地の土層構成は，深度 13 ｍ～ 16 ｍ付近まで
はじめに
山形県の尾花沢盆地周縁に発達する新第三系の凝灰
第四系の堆積物（火山灰質粘性土・砂，凝灰質粘性
岩・凝灰質砂岩からなる丘陵において，施設の建設工事
土・砂）よりなる。軟岩層は，暗緑灰色を呈する凝灰
に先立ち，ボーリング調査を実施した結果，丘陵の基盤
岩および砂質凝灰岩の軟岩である。本層上部は強風化
として分布する凝灰岩・凝灰質砂岩は N 値 50 以上を
を受けている。風化部以深は比較的硬質であり，コア
示した。当該建物の基礎工は，本層を支持層としたプレ
は棒状に採取される。
ボーリング最終打撃工法による杭基礎（PHC 杭）で設
計された。試験杭で支持力確認した結果，支持力公式で
求めた支持力よりも著しく小さくなる現象が発生した。
3.
支持力公式
ここでは，№ 3 孔で支持層を軟岩（砂質凝灰岩）と
本報告では N 値より算定する支持力と杭打ち記録から
した支持力を算定する。建築基礎構造設計指針，道路橋
求める支持力を比較・検討した事例を紹介する。
示方書・同解説については，軟岩についての規定がない
ため，支持層の砂質凝灰岩を砂質土として取り扱う。比
2.
土層構成
較に用いた支持力公式は以下に示す式である。
本調査では，機械ボーリングを深度 12 ｍ～ 18 ｍま
で計 3 孔実施し，1 ｍ毎に標準貫入試験を実施した。
機械ボーリング結果から作成した土層構成を一覧して表
2.1に，土層想定断面図を図2.1に示した。
①建築基礎構造設計指針，②道路橋示方書・同解説
Ra ＝
1
3
×{(300 × N × Ap)＋(2N × Ls ×ψ)}
・・・・式 3.1
③鉄道構造物等設計標準・同解説
表2.1
土層構成区分
土層構成一覧表
深度
N値
分布 平均
柱状図
・・・・式 3.2
概 要
土層名
記号
(ｍ)
表土層
FS
0.40
～
1.20
第四系
粘土・砂
層など
V
S
C
13.60
3
～
～
15.90
50
14
16.41 ～ 20
18.35
～
以深
50
45
新第三系
軟岩層 WR
Ra ＝ 0.3 ×{(100 × N × Ap)＋(2N × Ls ×ψ)}
－
－
粘性土および砂質粘性
土よりなる。
以下に，a)杭長 16 ｍで先端支持力のみの場合と，b)
杭長 21 ｍで，5 ｍ摩擦を考慮する場合の各算定式で求
めた支持力算定結果を表3.1に示した。ここで，a)は当
火山灰質粘性土や凝灰
質砂などからなり所々
固結している。
風化した塊状の凝灰
岩。上部は風化が強い。
初設計の杭基礎で支持層に 1 ｍ程度根入れしたもの，
b)は試験杭の結果，所定の支持力が出なかったことか
ら，杭基礎の見直し資料とするため，暫定的に 5 ｍ程
度支持層に根入れした試験杭に対応するものである。
表3.1
支持力公式による支持力算定結果表
算定式 ①建築 ②道路橋 ③鉄道
式 3.1
諸条件
350
350
350
杭長(ｍ)
16
16
16
30
30
50
支持力 Ra( kN)先端のみ
288
288
144
b)設定条件 杭径(㎜)
350
350
350
杭長(ｍ)
21
21
21
50
40
50
杭先端の平均 N 値 N
摩擦を考慮する長さ Ls(ｍ)
土層想定断面図
式 3.3
a)設定条件 杭径(㎜)
杭先端の平均 N 値 N
図2.1
式 3.2
支持力 Ra( kN)摩擦考慮
5
5
5
663
531
309
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4.
杭打ち記録から求める支持力との比較・検討
い値を示し，②道路橋で算出した値と③鉄道で算出した
ここでは，実施した試験杭の杭打ち記録から求めた支
値の中間値に多く分布する傾向がみられた。
持力と，N 値より推定する支持力を比較・検討する。
杭打ち記録から求めた支持力公式は，以下に示す式で
①建 築
③鉄 道
試験杭平均値
式4.1
700
ある。
②道路橋
試験杭の支持力
試験杭±標準偏差
600
④建築基準法施工令式
Ｆ
2 ＷＨ
＝
5 Ｓ＋ 0.1
支持力(kN)
Ra ＝
500
・・・・式 4.1
5 Ｓ ＋ 0.1
400
300
ここに，Ra：長期応力に対する杭の許容支持力，
200
Ｆ：ハンマーの打撃エネルギー，Ｓ：杭の貫入量
100
Ｗ：ハンマーの重量，Ｈ：ハンマーの落下高さ
0
1
4.1
2
先端支持力のみの比較・検討
試験杭の杭長 16 ｍの支持力を支持力公式による支持
図4.2
3
根入れ深度（ｍ）
4
5
根入れ長ごとの比較図
力と比較して図4.1に示す。
試験杭支持力平均値で比較すると，周面摩擦力による
支持力増加率は，支持力公式による支持力増加率とほぼ
400
①建 築，②道路橋
試験杭の支持力
試験杭±標準偏差
③鉄 道
試験杭平均値
試験杭－標準偏差×0.5
同じであることがわかる。
前項で推定した式 4.1 と比較すると，式 4.1 は試験杭
300
支持力平均値－標準偏差×（0.25 ～ 0.65）であった。
支持力(kN)
試験杭平均値
197kN
200
以上のことから，前項で提唱した式 4.1 を当該地に分
布する新第三系の凝灰岩・凝灰質砂岩の杭周面摩擦力を
考慮した支持力公式として採用することが出来る可能性
100
試験杭平均値－標準偏差×0.5
165kN
が高い結果であった。
5.
0
1
2
3
図4.1
4
5
6
7
試験杭№
8
9
10
11
12
杭長16ｍでの支持力比較図
まとめ
以上の結果より，以下に示すことが推察された。
①新第三系の凝灰岩・凝灰質砂岩を支持層とする場合，
建築基礎構造設計指針で推奨する支持力公式で算定する
図4.1より，先端支持力だけで比較すると，杭打ち記録
から求めた試験杭の支持力の平均値は 197kN，標準偏
支持力は，実際には支持力不足となるケースが多いこと
に留意が必要である。
差が 64kN で，①建築および②道路橋で算出した 288kN
②このようにローカルソイル的な軟岩については，基
と③鉄道で算出した 144kN の値の中間値に多く分布す
準書に示されている支持力公式は適合しないことがある。
る傾向がみられた。建築基礎構造設計指針を参考に，試
③今後の課題として，他地域に分布する同様な凝灰岩
験杭支持力平均値－標準偏差 ×0.5 ＝ 165kN から，当該
においての比較・検討することにより，今回の比較・検
地に分布する新第三系の凝灰岩・凝灰質砂岩の支持力公
討で導き出した式 4.1 の整合性を確認，検討を加える
式は以下に示す式が提唱される。
ことが必要であろう。
⑤当該地に適応する支持力公式
当該地のような凝灰岩質の軟岩の N 値の評価について
④今回は，支持力公式の見直しを中心に検討したが，
Ra ＝
1
も今後検討したい。
×{(103 × N × Ap)＋(2N × Ls ×ψ)}
3
・・・・式 4.1
《引用・参考文献》
4.2
周面摩擦力を考慮した根入れ長ごとの比較・検討
支持層に 1 ｍから 5 ｍまで根入れした場合の試験杭
の支持力を周面摩擦力を考慮した支持力公式による支持
力と比較して図4.2に示す。
図4.2より，周面摩擦力を考慮すると，杭打ち記録から
求めた試験杭の支持力は，①建築で算出した値より小さ
1)日本建築学会：建築基礎構造設計指針，p.173 ～ 326，
2001.
2)日本道路協会：道路橋示方書・同解説「Ⅰ共通編
Ⅳ
下部構造物編」，p.348 ～ 433，2002.
3)鉄道総合技術研究所編：鉄道構造物等設計標準・同解
説「基礎構造物・抗土圧構造物」，p.201 ～ 263，1997.
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