GGパイル工法

Categoriesハイブリッド工法一般建築事業内容土木向け地盤対策杭工法

GGパイル工法の特長と概要

特徴

特鋼管杭の「信頼性」と、ソイルセメントコラムの「高摩擦力」を合体した基礎杭工法です。摩擦力特性に優れています。

大臣認定書

先端地盤:砂質地盤
TACP-0495

先端地盤:礫質地盤
TACP-0496

先端地盤:粘土質地盤
TACP-0497

ソイルセメントコラムの摩擦力を活かし高支持力

鋼管杭に巻きつけたらせん鉄筋が、ソイルセメントコラムと付着することで、効果的に荷重を伝え、ソイルセメントコラムの摩擦力を活かすことで大きな支持力を確保します。

機械装置の小型化でコンパクト施工が可能

住宅建設で培った機械装置の小型化で、搬入路の狭い場所や、狭隘地での施工が可能。低騒音・低振動で環境面に配慮できます。

施工に伴う残土を低減

埋め込み杭のような排土もなく、ソイルセメントコラムと比較しても本数や長さ、コラム径が減少することにより、現場から発生する残土やノロを低減でき、環境面に優しい工法です。

軟弱地盤でも計画可能

ソイルセメントコラムの高い摩擦力を有効に活かすことで、軟弱地盤でも支持力を確保できます。先端地盤支持力が小さい場合でも高い摩擦力が補います。

２つの材料で水平剛性が向上

鋼管杭と一体になっているソイルセメントコラムにより、水平地盤反力係数khが向上し、大きな水平支持力を実現します。

GGパイル工法の水平載荷試験結果比較

先端礫質地盤追加・施工長さを延長

適用範囲

項目		数値
鋼管径		101.6~267.4mm
ソイルセメント		400~1000mm
最大施工深さ*	砂質地盤	17.0m
	礫質土地盤	16.1m
	粘土質地盤	16.6m(鋼管杭径216.3mm以下)
		14.0m(鋼管杭径267.4mm)

*くい施工地盤面から鋼管ぐい先端までの長さとする。
*130Dp以下とする。

工法概略図

工法概要

本工法は、鋼管杭に、らせん鉄筋及び、ずれ止め鉄筋を巻き付けたものを、ソイルセメントコラム（深層混合処理工法）の芯部に埋設し、基礎杭として利用する鋼管ソイルセメント杭工法である。

基礎ぐいの構造

鋼管の仕様

鋼管径Dp(mm)	厚さt(mm)	鋼管の規格
101.6	3.2~8.1	STK400, STK490
114.3	3.5~8.6
139.8	3.5~9.5
165.2	4.5~11.0
190.7	4.5~11.0
216.3	4.5~12.7
267.4	6.0~15.1

先端分散距離Lb

鋼管ぐいとソイルセメントコラムの組み合わせ例

撹拌翼仕様2種類のタイプがあります

羽根切り回転数

土質	羽根切回転数=有効攪拌翼枚数×回転数/m
粘土質地盤	600回/m以上
砂質地盤	500回/m以上

セメントスラリーの仕様

固化材添加量	配合試験結果から求めた計画配合量とする標準 70%
W/C	試掘時の土質状況により50~120%の範囲内で設定する

GGパイル工法の性能評価事項

地盤の許容支持力

本工法により施工される基礎ぐいの許容支持力を定める際に求める長期並びに短期に生ずる力に対する地盤の許容支持力は（1.1）、（1.2）式による。

1）長期に生ずる力に対する地盤の許容支持力（kN）

Ra=1/3{α・N・Ap+(β・Ns・Ls+γ・qu・Lc)ψ}

・・・（1.1）

2）短期に生ずる力に対する地盤の許容支持力（kN）

Ra=2/3{α・N・Ap+(β・Ns・Ls+γ・qu・Lc)ψ}

・・・（1.2）

[1.1・1.2 記号]

α：基礎ぐいの先端付近の地盤（地震時に液状化するおそれのある地盤^※を除く)における先端支持力係数（砂質地盤：α=105、礫質地盤：α=105、粘土質地盤：α=85）
β：基礎ぐいの周囲の地盤（地震時に液状化するおそれのある地盤^※を除く）のうち砂質地盤におけるくい周面摩擦力係数（β=12）
γ：基礎ぐいの周囲の地盤（地震時に液状化するおそれのある地盤^※を除く）のうち粘土質地盤におけるくい周面摩擦力係数（γ=0.5）
N：基礎ぐいの先端より下方に1Lb+1Dcの範囲の標準貫入試験による打撃回数の平均値（回）
ただし、鋼管先端より下方3Dcの範囲内における最小N値(Nmin)がNを下回る場合は、Nminを採用する。
なお砂質地盤：4≦N≦31とし、N＞50の場合N＝50、N＜1の場合N＝0、N＜4の場合N＝0とし、N＞31の場合N=31とする。
礫質地盤：15≦N≦30とし、N>50の場合N＝50、N＜1の場合N=0、N＜15の場合N＝0とし、N＞30の場合N＝30とする。
粘土質地盤：1≦N≦20とし、N＞20の場合N＝20、N＜1の場合N＝0、N＜1の場合N=0とする。
先端分散距離Lb=(DC-DP)/2とし、300mm未満の場合300mmとする。
くい先端部上端位置(鋼管ぐい先端から上方に1Lb位置)からソイルセメントコラム先端までの長さLpは、2Lb以上5Dc以内且つ2m以内とする。
AP：基礎ぐいの先端有効断面積（㎡）
AP=π・D²/4×η
η：先端支持力に関するコラム係数
η=(Dc/Dp)²
Ns：基礎ぐいの周囲の地盤のうち砂質地盤の標準貫入試験による打撃回数の平均値（回）
ただし、2≦Ns≦19とし、NS>31の場合Ns=31とし、Ns<1の場合NS=0とする。
Ns＜2の場合Ns=0とし、Ns＞19の場合Ns=19とする。
Ls：基礎ぐいの周囲の地盤のうち砂質地盤に接する長さの合計（m）
ただし、くい先端より上方に1Lbの区間を除く。
qu：基礎ぐいの周囲の地盤のうち粘土質地盤の一軸圧縮強度の平均値（kN/㎡）
ただし、10≦qu≦140とし、qu＞150のときqu＝150とし、qu＜6の場合qu＝0とする。
qu＜10の場合qu＝0とし、qu＞140の場合qu＝140とする。
Lc：基礎ぐいの周囲の地盤のうち粘土質地盤に接する長さの合計（m）
ただし、くい先端より上方に1Lbの区間を除く。
ψ：基礎ぐいの周囲の有効長さ（m）
ψ=π×Dp×ω
ω：周面摩擦力に関するコラム係数
ω＝(Dc/Dp)
Dc：ソイルセメントコラム径(mm)
Dp：鋼管径(mm)

※ここでの「地震時に液状化の恐れのある地盤」とは、建築基礎構造設計指針(日本建築学会：2001改定)に示されている液状化発生の可能性の判定に用いる指標値(FI値)により、液状化発生の可能性があると判定される土層(FI値が1以下となる場合)及びその上方にある土層をいう。

適用する地盤の種類

1）基礎ぐいの先端付近の地盤の種類：砂質地盤・礫質地盤・粘土質地盤
2）基礎ぐいの周囲の地盤の種類　　：砂質地盤、粘土質地盤

なお、地盤の種類は、建築基礎構造設計指針（日本建築学会：2001改定）に従い「地盤材料の工学的分類法」（地盤工学会基準：JGS0051-2009）に基づいて分類されたものとする。基礎ぐいの先端付近の地盤において、砂質地盤とは砂質土に区分される地盤であり、粘土質地盤とは粘性土か火山灰質粘性土に区分される地盤である。
また、基礎ぐいの周囲の地盤において、砂質地盤とは砂質土に区分される地盤であり、粘土質地盤とは粘性土か火山灰質粘性土に区分される地盤である。

※ソイルセメントコラムの先端より上方へ3DC、下方へ3Dcの範囲内に腐植土が存在する場合は適用しない。

基礎ぐいの最大施工深さ

基礎ぐいの最大施工深さは、くい施工地盤面から鋼管ぐい先端までの長さとし、くい先端地盤が砂質地盤で17.0m、礫質地盤で16.1m、粘土質地盤ではくい径216.3mm以下で16.6ｍ、くい径267.4mmで14.0mとする。ただし、130Dp以下とする。

適用する建築物の規模

各階の床面積の合計が500,000㎡以下の建築物に適用する。

施工状況写真

基礎ぐい軸部の許容軸方向力

基礎ぐい軸部の長期許容軸方向力LRa’の算定は、(5.1)式による。短期は長期の1.5倍とする。

LRa’=As{Lfc(1-a)}

・・・（5.1）

許容軸方向力の算定に際しては、下記の項目を考慮する。

[5.1 記号]
LRa’：基礎ぐい軸部の長期許容軸方向力(kN)
As：基礎ぐい軸部の実断面積( ㎡ )
Lfc：長期許容圧縮応力度(kN/㎡)
a：長さ径比低減率

1）長さ径比低減a

a={L/D-100}/100

・・・（5.2）

[5.1 記号]
a：長さ径比による低減率
L/D：長さ径比
L：鋼管長(m)
D：鋼管軸部径(m)

2）許容圧縮応力度

基礎ぐい軸部の許容圧縮応力度から許容軸方向力を決定する。なお、短期許容圧縮応力度は、長期許容圧縮応力度の1.5倍とする。
長期許容圧縮応力度Lfcは、管の局部座屈を防ぐため、くい軸部肉厚tをくい軸部半径rで除した数値が0.08以下の場合には、次式に示す低減率（平成13年国土交通省告示1113号）を用いる。

Lfc=Lfc・Rc

・・・（5.3）

Rc=0.80+2.5t/r

・・・（5.4）

[5.3・5.4 記号]
Lfc：長期許容圧縮応力度(N/mm²)
Lft：長期許容引張応力度(N/mm²)
Rc：低減係数t : くい軸部の肉厚(mm) r：くい軸部の半径(mm)

基礎ぐいとソイルセメントコラム間の付着力

基礎ぐいとソイルセメントコラム間に働く付着力の関係式は(6.1)式による。

F=k・Apress・Fc

・・・（6.1）

Apress=nπ(Dp+d)d

・・・（6.2）

k：らせん鉄筋の支圧係数

K =0.31Rpd

・・・（6.3）

　　Rpd=鉄筋ピッチ/鉄筋径d
Fc：くい周辺部の設計基準強度(kN/㎡)

[6.1・6.2 記号]
F：付着力(kN)
Apress：鉄筋の支圧投影面積(㎡)
n：鉄筋の段数＝(付着長さ/ピッチ)
DP：鋼管径(m)
d：鉄筋径(m)

1）らせん鉄筋のピッチ及び角度

らせん鉄筋は、鋼管径DPに合わせて1回転当たりのピッチを設定する。ピッチは100mm~300mmとする。

らせん鉄筋のピッチ組合せ表

らせん鉄筋及びずれ止め鉄筋の仕様

基礎ぐい先端部の支圧強度

基礎ぐいの先端に働く先端支圧力の関係式は(7.1)式による。

Pd=3.0・Fcs・APS

・・・（7.1）

本工法は、鋼管ぐい頭部に建物荷重が作用し、その荷重が鋼管ぐいからソイルセメントコラムへ伝達され、ソイルセメントコラムと周辺地盤の間に働く抵抗力により支持する工法である。従って、周辺摩擦力及び先端支持力の極限値（長期の3倍）が作用した場合でも、鋼管ぐいとソイルセメントコラムが付着切れすることなく、一体となって挙動するような仕様とした。

[7.1 記号]
Pd：基礎ぐいの先端部に働く支圧力(kN)
Fcs：先端部設計基準強度(kN/㎡)
APS：基礎ぐいの先端有効断面積(㎡)
APS= π(DP+2Dt)²/4
DP：鋼管径(m)
Dt：鉄筋径(m)

GGパイル工法の支持力計算例

長期許容鉛直支持力例

事例1

地盤条件	仕様①
先端土質	粘土
先端平均N値	14
周面土質	粘土
周面平均N値	2
コラム径	400mm
コラム長さ	7.3m
鋼管径	190.7mm
鋼管長さ	7m
鋼管長さ	147kN/本

事例2

地盤条件	仕様③
先端土質	礫質
先端平均N値	25.6
周面土質	砂
周面平均N値	8.7
コラム径	500mm
コラム長さ	12.5m
鋼管径	267.4mm
鋼管長さ	12.5m
鋼管長さ	844kN/本

事例3

地盤条件	仕様①
先端土質	シルト
先端平均N値	0
周面土質	シルト
周面平均N値	1
コラム径	1000mm
コラム長さ	10.2m
鋼管径	267.4mm
鋼管長さ	10m
鋼管長さ	147kN/本

事例4

地盤条件	仕様①
先端土質	シルト
先端平均N値	0
周面土質	粘土
周面平均N値	2
コラム径	400mm
コラム長さ	4.3m
鋼管径	139.8mm
鋼管長さ	4m
鋼管長さ	37kN/本

地盤条件	仕様②
先端土質	細砂
先端平均N値	12
周面土質	粘土
周面平均N値	2
コラム径	600mm
コラム長さ	7.3m
鋼管径	267.4mm
鋼管長さ	7m
鋼管長さ	248kN/本

水平力に対する検討

Dc：ソイルセメント径(mm)
Dp：鋼管ぐい(mm)
kh：水平地盤反力係数
　　kh=80(60)・α・Eo・β・(Dp/10)^-3/4
α：変位量及び曲げモーメント算定用割増係数

※評価法定数　砂質土：50　粘性土：60

GGパイル工法は、鋼管ぐいの周囲をソイルセメントコラムで覆った鋼管ソイルセメント杭工法であり、鋼管ぐいとソイルセメントコラムは一体として挙動します。
そのため、左図に示す様に、水平力に対しても鋼管単体の場合に比べ、ソイルセメントコラムが地盤反力を有効に利用することが出来、大きな水平抵抗を期待することができます。
その割増効果は、水平載荷試験結果より得られた下式で求められます。

α=0.78×(Dc²/Dp²)^0.8