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サンダーラフト工法

サンダーラフト工法とは

サンダーラフト表紙

サンダーパイルと基礎で支持するパイルボラフト工法です。

本工法は、基礎の支持力向上及び沈下量低減を図るため、2014年5月13日に(一財)日本建築総合試験所建築技術性能証明 第14-02号として性能証明されたサンダーパイル工法ストレート型の支持力性能と基礎スラブによる補強体間地盤の支持力性能を利用した複合地盤補強工法です。

基礎底面の支持力を有効に活用します

本工法では、小規模建築物の現状に即した支持力機構(改良体支持力+地盤支持力)により支持力性能の検証を行うことで、サンダーパイルおよび基礎スラブの双方が有効に作用し、複合的な支持力性能を評価する事が可能となりました。

サンダーラフト工法を用いて経済性UP

本工法は、小規模建築物の現状に即した支持力機構(補強体支持力+地盤支持力)により支持力性能を発揮し、サンダーパイル工法ストレート型および、基礎スラブの双方が有効に作用して、複合的かつ平面的に支持します。したがって経済的な工法となっています。

経済性UP

経済性UP2

適用範囲

適本工法の適用する地盤は、以下に示す条件の地盤とする。
(1) 補強体先端地盤:粘性土地盤、砂質土地盤(礫質土地盤を含む)、
(2) 補強体周辺地盤:粘性土地盤、砂質土地盤、有機質土地盤
・ただし、高有機質土地盤は周面摩擦力を考慮しない。
(3) 基礎接地面地盤:粘性土地盤、砂質土地盤
・基礎底面より2m間にて平均Wsw>0.75kNであること。
・地震時に液状化するおそれのある地盤は適用不可とする。
・伏流水等、地下水に流れが存在する恐れがある場合には、適切な地盤調査を実施し、補強体の品質に問題が生じると判断される際は適用不可とする。
・型式適合認定を取得している建物に適用する場合は、型式適合認定上の地盤判定フローにおいてC地盤(平面地盤補強で対応可能な地盤)と判定される地盤とする。

適用建築物

項目 条件
建物高さ 13m以下
階数 地上3階以下
(平屋:3000m以下)
延べ面積  
基礎の設計接地圧 50kN/㎡以下

サンダーラフト工法の魅力

ケーシングを用いるため均一な補強体の築造が可能
ケーシング内モルタル投入状況
ケーシング内モルタル投入状況
モルタル投入後
モルタル投入後
土質に影響を受けることなく安定した強度を確保
出来形確認状況
出来形確認状況
無排土で施工が可能であり環境性能に優れています
コアボーリング状況
コアボーリング状況
引抜き出来形状況【拡底型】
引抜き出来形状況
低コストで地盤補強を実現します
引抜き出来形状況【ストレート型】
引抜き出来形状況
ケーシング位置セット【ストレート型】
ケーシング位置セット
モルタル受及び圧送
モルタル受及び圧送
モルタル投入状況
モルタル投入状況

施工手順/仕様

サンダーパイル工法の施工概要

①杭芯セット【ストレート型】

ケーシング位置を杭芯に合わせ鉛直性を確認する。

②回転貫入【ストレート型】

鉛直性を確認しながら回転貫入する。

③着底、打設【ストレート型】

計画深度に着底させた後、ケーシング頭部又は投入窓からモルタルを充填する。

④引き上げ、完了【ストレート型】

ケーシングを無回転の状態で引き上げる。モルタルの容量が頭部付近で足りない場合は、投入窓より、モルタルを追加投入する。頭部処理を行い完了とする。

ケーシングロッド及び先端金物【ストレート型】
ケーシング及び先端蓋の仕様

サンダーパイル工法ストレート型のケーシングロッド及び先端蓋仕様

ケーシング仕様 先端蓋仕様
外径(mm) 直径(mm) 肉厚(mm) 材質
139.8 118.0 9.0 SS400
165.2 142.0 9.0 SS400
モルタルの仕様

標準配合例(1㎡あたり)

セメント:細骨材 水セメント比
W/C
(%)
細骨材量
(表乾状態)
(kg/㎡)
セメント量
(kg/㎡)
水量
(kg/㎡)
増粘剤
アドパプラス
(kg/㎡)
1:3 55 1486 496 273 2.5
物状況【ストレート型】
物状況
ホッパー及び重量表示計【ストレート型】
ホッパー及び重量表示計
シリンダーフロー試験【ストレート型】
シリンダーフロー試験

【モルタルの仕様】

補強体の軸部として利用するモルタルは、1:3モルタルを原則とし、水セメント比(W/C)は55%を標準とする。モルタルにはブリージングの抑制や細骨材の沈降(分離)を防ぐため増粘剤を配合する。
モルタルが納入された時点で、シリンダーフロー試験を行い、フロー値が大きい場合は増粘剤を更に添加し、逆に小さい場合は流動性を確保するため、AE減水材又は高性能AE減水材等を適宜添加する。
加えて、冬期に凍害のおそれがある場合には、AE減水材の増量又は凍害防止剤等を適宜添加する。また、猛暑日に打設を行う場合や打設時間を確保する場合には、遅延剤又は遅延型流動化剤など、現場の状況に合わせて適宜添加剤を使用し、安定した品質の確保に配慮する。


複合地盤および補強体の許容鉛直支持力の検討

複合地盤の許容鉛直支持力

本工法で補強された複合地盤の許容鉛直支持力度qaは、地盤の極限支持力度gdと補強体の許容鉛直支持力Ra、及び1本当たりが負担する基礎の支配面積Afに対する補強率asから式1-1を用い、求める。

qa=(1/Fs)qd・(1-as)+Ra/Ap・as

・・・式①-1

図1-2補強体が負担する基礎の支配面積設定例

図1.2 補強体が負担する基礎の支配面積設定例

地盤の極限支持力度qdは式1-2で求める。本式は、日本建築学会出版『小規 模建築物基礎設計指針』(以後小規模指針と呼ぶ)に示された支持力度算定式であり、基礎底面より2m間の平均値を用い算定する。 地盤条件として、基礎底面より2m間にて平均WSW>0.75kNであることを確する。

ga:複合地盤の許容鉛直支持力度(kN/m2)
Fs:安全率(長期:3、短期:1.5とする)
qd:補強体間地盤の極限支持力度(kN/m2)
as:補強率
  as=Af/Ap
Ap:補強体の断面積(㎡)
Af:補強体1本当たりが負担する基礎の支配面積(㎡)
Ra:補強体の長期または短期の許容鉛直支持力(kN)

qd=(30×Wsw+0.64×Nsw)×3

Wsw:SWS試験における半回転数(kN)
Nsw:SWS試験における荷重(回/m) ここで、Nswの上限値は80とする。

・・・式①-2

補強体の許容鉛直支持力

補強体の許容鉛直支持力Raは、2014年5月に(一財)日本建築総合試験所において建築技術性能証明を取得しているサンダーパイル工法ストレート型(性能証明 第14-02号)の性能証明内容に基づき求める。

(1) 地盤から決まる許容支持力Ra1の算定

地盤から決まる許容支持力Ra1を算出する際には、図②.1に示す条件より、先端支持力を考慮する部分、摩擦力を考慮する部分それぞれの平均N値を設定する。
N’の算定はSWS試験結果より、土質に応じて式②-1、②-2を用いて行う。

砂質土地盤の場合

N’=2Wsw+0.067Nsw

・・・式②-1

粘性土地盤の場合

N’=3Wsw+0.05Nsw

・・・式②-2

経済性UP2

図②.1 支持力算出方法概要図

Wsw:SWS試験における荷重(kN)
Nsw:SWS試験における貫入量1m当たりの半回転数(回)

T-W1000試験機

T-W1000試験機

地盤から決まる許容支持力Ra1の算定は、設定した仕様から式②-3を用いる。

Ra1=1/Fs (αsw×N’× Ap+βγsw×Nf’×Lf×ψ)

・・・式②-3

Ra1:地盤から決まる許容支持力(kN)
FS:安全率 長期3、短期1.5とする。
αsw:先端支持力係数(160)
N’:補強体の先端付近の平均換算N’値粘性土地盤においてN’>6.6のときは、N’=6.6と し、N’≦5.3とする。また、N’<1.5の時はN’=0とし、N’≧1.9とする。砂質土地盤・礫質土地盤において N’>20.0のときはN’=20.0とし、N’≦15.0とする。 また、N’<3.3の時はN’=0とし、N’≧3.5とする。
Ap:先端有効断面積(㎡)
 Ap=πD2/4

D:補強体径(m)
βγsw:周面摩擦に関する支持力係数(8.5)
Nf’:補強体の周面摩擦力を考慮する範囲の地盤の平均換算N値ただし、N’>12.0のときはN’=12.0とし、Nf’≧5.6のときは、Nf’=5.6とする。N’<1.5のときはN’=0とし、Nf’<2.1のときはNf’=0とする。
Lf:周面摩擦力を考慮する範囲の地盤の層厚(m)
ψ:補強体の周長(m)

(2) 補強体強度から決まる許容支持力Ra2の算定

補強体強度から決まる許容支持力Ra2の算定は、設定した仕様から式②-4を用いる。

Ra2=1/Fsm×Fc×Ap

・・・式②-4

(3) 許容支持力Raの算定

式②-5に示すとおり、Ra1とRa2のうち小さい方の値を本工法の許容支持力Raとする。

Ra=min(Ra1, Ra2)

・・・式②-5

Ra2:補強体強度から決まる許容支持力(kN)
Fsm:安全率 長期4.5、短期2.25とする。
Fc:補強体の配合強度
 Fc=18,000(kN/㎡)
Ap:補強体の有効断面積
 Ap=πD2/4(㎡)


サンダーラフト工法採用の検討

設計手順と留意点

工法のフロー

地盤調査から施工までのフロー

地盤調査から施工までのフロー
工法採用時の留意点

地盤の特性把握が重要です

地盤の把握

  1. 資料調査を実施し、地形や土質及び留意しなければならない事項を整理する。
  2. 現地調査を実施し、当該敷地状況及び周辺状況から、不同沈下の可能性や地盤の安定度を整理する。
  3. スクリューウェイト貫入試験を敷地内対角2ポイント以上実施し、地盤の締まり具合を確認する。
  4. 液状化の可能性がある地盤や腐植土が介在している可能性の高い地盤及び、土質が不明瞭な地盤に対しては、サンプリングを実施し、土質判定、配合試験、土質試験(含水比試験、粒度試験等)を適宜行い、地盤の性状を把握する。

留意点
(1)新規盛土の状態把握 
(2) 液状化の影響を把握
(3) 土質分布状況把握
(4) 腐植土の把握
(5) 地下水位の把握

これらを満足するには・・

推奨地盤調査方法
★ 資料調查
★スクリューウェイト貫入試験
★土質サンプリング調査

詳細な地盤調査

地盤の詳細調査は専門業者である弊社にお任せください

地盤調査のプロによる詳細調査

スクリューウェイト貫入試験に加えて、豊富な資料を活用し、現地の地盤特性を判断します。また、現地周辺の土地利用状況も専門の地盤業者の目で確認します。また、土のサンプリングにより、地盤の性状確認を行い、適切に地盤特性把握をします。

土のサンプリング装置例4

土のサンプリング装置例
(土取り装置:連続的に土質確認ができる)

土のサンプリング装置例1
土のサンプリング装置例2
土のサンプリング装置例3
土のサンプリング装置例5

支持力計算例

【ストレート型】:φ139.8mm

(kN/本)

【ストレート型】:139.8mm

【ストレート型】:φ165.2mm

(kN/本)

【ストレート型】:w165.2mm

複合地盤および補強体の許容鉛直支持力の検討

補強体の配置

補強体の配置は、基礎の設計接地圧および地盤の許容鉛直支持力度に応じて決定する。補強体は原則として基礎通り 芯の上に配置するが、べた基礎の場合、基礎通り芯のスパンが大きい場合や上部構造の荷重が大きく入力される場合 などでは、基礎の立ち上がりが無い基礎スラブ部分にも適宜配置し、一様な支持力が確保できるようにする。また、 基礎スラブの剛性が確認されているべた基礎の場合は基礎通りに関係なく均等配置を許容する。 補強体の間隔は原則として2モジュール(2.0m程度)とする。ただし、建物荷重や地盤の支持力を鑑みて、最小間隔 を補強体直径の2.5倍以上、最大間隔を2.6mとする。

図③.1補強体の配置
図③.1補強体の配置
図③.2補強体の配置
図③.2補強体の配置
性能確認試験

サンダーラフト工法の鉛直載荷試験は、地盤工学会基準「杭の押込み試験方法(JGS1811-2002)」に準拠し、[補強体+べた基礎]及び[補強体+布基礎]の補強地盤で11試験、〔べた基礎」及び「布基礎」における直接基礎で11試験、〔補強体単体]で11試験の計33試験を実施しました。

載荷試験状況(べた基礎時)

載荷試験状況(べた基礎時)

計測器測定概要図(川島試験場仕様)

計測器測定概要図(川島試験場仕様)

補強体単体試験状況

補強体単体試験状況

補強地盤試験状況(布基礎)

補強地盤試験状況(布基礎)

補強地盤試験状況(べた基礎)

補強地盤試験状況(べた基礎)

補強体単体試験 測定状況

補強体単体試験 測定状況

補強体+布基礎 測定状況

補強体+布基礎 測定状況

補強体+ベタ基礎 測定状況

補強体+ベタ基礎 測定状況

上記の試験結果より各部の支持力特性を評価し、複合地盤の支持力を検討しました。右図に算定値と実測値の比較図を示します。
右図に示すように、余裕度は長期荷重時及び短期荷重時で1.6~2.9倍となっており、平均2.1倍の安全率を有する支持力である事が確認されています。

実測値と計算値との関係

実測値と計算値との関係