PPG工法を知るための4つのポイント
POINT1 PPG工法の概要
PPG工法は、杭状地盤補強材として第3者証明を取得し、低層建築物に全国で1万棟を超える採用を得た工法である。この度、社会のニーズに答える形で、基礎ぐいとして採用できるよう、新たに国土交通大臣認定を取得しました。小口径鋼管の先端に鋼管径の3倍程度の拡底翼を取り付けて、先端支持力を向上した鋼管回転貫入工法です。先端部の拡底部は2枚の掘削羽を有し、掘進力に優れています。低騒音、無廃土で環境面に与える負荷の少ない工法です。
認定書 TACP-0518
認定書 TACP-0519
POINT2 鋼管の仕様・特長・対策
- 環境に優しい「回転圧入工法」低騒音、邸振動、無廃土です。
- 支持地盤土質を選びません。粘土質、砂質(礫質含む)に対応
- 鋼管杭種は5タイプ、Φ89.1、Φ101.6、Φ114.3、Φ139.8、Φ165.2
- 先端拡底は1枚の板からなり、剛性が高くなっています。
- 低価格対策①高い貫入能力により施工機械を小型化
- 低価格対策②管材流通コストをスリム化
- 万全な設計・施工管理、PPG工法協会による徹底管理
- 中低層規模建築物に特化、必要最小限の鋼管仕様に限定化
POINT3 多彩な採用効果
埋土対策
盛土対策
液状化対策
腐植土対策
擁壁対策
斜面対策
環境対策
産廃対策
POINT4 PPG適用範囲
適用地盤
1) 基礎ぐいの先端付近の地盤:砂質地盤(礫質地盤を含む)、粘土質地盤
2) 基礎ぐいの周囲の地盤:砂質地盤、粘土質地盤
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基礎ぐいの先端までの長さとし、21.47m(ただし、130D以下)とする。
適用建築物
各階の床面積の合計が500,000㎡以下の建築物に適用する。
仕様 | 長さ |
鋼管軸部径 φ89.1mm | 11.58m |
鋼管軸部径 φ101.6mm | 13.20m |
鋼管軸部径 φ114.3mm | 14.85m |
鋼管軸部径 φ139.8mm | 18.17m |
鋼管軸部径 φ165.2mm | 21.47m |
施工概要図
基礎ぐいの構造
先端部特性
掘削面の形状により、推進力が向上 |
施工特性
一般工法の1Pピッチと比較して1DWピッチでの施工が可能であり、 抜群の施工性 |
先端翼部応力特性
拡底部の部材は鉛直力に対する応力に強い構造です。 |
PPG開発・実験(載荷試験・材料応力確認)
PPG工法の施工フロー と管理項目
PPG工法は主として、低層住宅の地盤対策用として開発されています。他の小口径鋼管を用いた工法と比較して管径が小さいのが特徴です。これは低層住宅で採用されている基礎形状の特性に合わせて鋼管を配置する場合に、鋼管に求められた必要性能が過剰材とならない事を狙った仕様です。そのため経済的な工法となっています。
管理項目
工程 | 管理方法 | 管理値 | |
材料 管理 |
材料の 受入検査 |
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施工 準備 |
準備 |
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作業地盤 |
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鋼管 建込 |
鋼管の 建精度 |
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鋼管回転貫入 | 回転トルク |
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貫入スピード |
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継手の施工 | 機械式継手 |
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溶接継手 |
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打ち止め管理 | トルク値管理の場合 |
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単位回転数値管理の場合 |
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鋼管頭部確認 | 頭部レベル |
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鋼管芯ずれ |
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PPGの設計フロー
施工フロー
PPG工法の支持力算定
地盤で決まる許容支持力 Ra の算定
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次式による。
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}
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}
記号
※ここでの「地震時に液状化のおそれのある地盤」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。 |
部材寸法(SS400)
先端平均 N値範囲 |
くい軸部 | 拡翼部 | |
くい軸径 D(mm) |
拡翼径 Dw(mm) |
翼部厚さ tw(mm) |
|
20以下 | 89.1 | 250 | 9 |
20超 | 89.1 | 250 | 12 |
20以下 | 101.6 | 250 | 9 |
20超 | 101.6 | 250 | 12 |
20以下 | 101.6 | 300 | 12 |
20超 | 101.6 | 300 | 12 |
20以下 | 114.3 | 300 | 12 |
20超 | 114.3 | 300 | 12 |
20以下 | 114.3 | 350 | 12 |
20超 | 114.3 | 350 | 16 |
20以下 | 139.8 | 400 | 16 |
20超 | 139.8 | 400 | 19 |
20以下 | 165.2 | 450 | 16 |
20超 | 165.2 | 450 | 19 |
先端平均N値の大きさによる杭軸部の厚さ
先端 平均 N値 |
STK400材を使用した場合の必要くい軸部厚さt(mm) | ||||||
鋼管仕様(上段:くい軸径D 下段:拡翼径) | |||||||
89.1 | 101.6 | 101.6 | 114.3 | 114.3 | 139.8 | 165.2 | |
250 | 250 | 300 | 300 | 350 | 400 | 450 | |
10 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 3.5 | 4.5 | 4.5 |
15 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 3.5 | 4.5 | 4.5 |
20 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
25 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.5 | 6.0 | 6.0 | 6.0 |
30 | 5.5 | 5.7 | 5.7 | 6.0 | 6.0 | 6.0 | 7.1 |
先端 平均 N値 |
STK490材を使用した場合の必要くい軸部厚さt(mm) | ||||||
鋼管仕様(上段:くい軸径D 下段:拡翼径) | |||||||
89.1 | 101.6 | 101.6 | 114.3 | 114.3 | 139.8 | 165.2 | |
250 | 250 | 300 | 300 | 350 | 400 | 450 | |
10 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 3.5 | 4.5 | 4.5 |
15 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 3.5 | 4.5 | 4.5 |
20 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 3.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
25 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.5 | 4.5 | 4.5 | 4.5 |
30 | 4.2 | 4.2 | 4.2 | 4.5 | 4.5 | 6.0 | 6.0 |
鋼管寸法と断面性能
くい 軸径 |
厚さ | 単位 質量 |
周長 | 断面積 | 断面二次 モーメント |
断面係数 | 断面二次半径 | 短期ねじり強さ | |||||
D (mm) |
t (mm) |
W (kg/m) |
φ (m) |
A (cm2) |
A* (cm2) |
I (cm4) |
I* (cm4) |
Z (cm3) |
Z* (cm3) |
i (cm) |
i* (cm) |
sMt(kN・m) | |
STK400 | STK490 | ||||||||||||
89.1 | 4.2 | 8.79 | 0.280 | 11.20 | 8.43 | 101 | 74 | 22.7 | 16.7 | 3.01 | 2.97 | 6.2 | 6.7 |
89.1 | 5.5 | 11.34 | 0.280 | 14.45 | 11.68 | 127 | 100 | 28.4 | 22.4 | 2.96 | 2.92 | 6.7 | 6.7 |
101.6 | 4.2 | 10.09 | 0.319 | 12.85 | 9.69 | 153 | 113 | 30.1 | 22.2 | 3.45 | 3.41 | 8.2 | 8.7 |
101.6 | 4.5 | 10.78 | 0.319 | 13.73 | 10.57 | 162 | 122 | 31.9 | 24.0 | 3.44 | 3.40 | 8.7 | 8.7 |
101.6 | 5.7 | 13.48 | 0.319 | 17.17 | 14.01 | 198 | 158 | 39.0 | 31.1 | 3.40 | 3.36 | 8.7 | 8.7 |
114.3 | 3.5 | 9.56 | 0.359 | 12.18 | 8.62 | 187 | 130 | 32.7 | 22.8 | 3.92 | 3.88 | 8.9 | 10.1 |
114.3 | 4.5 | 12.19 | 0.359 | 15.52 | 11.96 | 234 | 177 | 41.0 | 31.0 | 3.89 | 3.85 | 11.1 | 11.1 |
114.3 | 6.0 | 16.03 | 0.359 | 20.41 | 16.85 | 300 | 243 | 52.5 | 42.5 | 3.83 | 3.80 | 11.1 | 11.1 |
139.8 | 4.5 | 15.02 | 0.439 | 19.13 | 14.77 | 438 | 333 | 62.7 | 47.7 | 4.79 | 4.75 | 17.0 | 17.7 |
139.8 | 6.0 | 19.80 | 0.439 | 25.22 | 20.86 | 566 | 461 | 80.9 | 65.9 | 4.74 | 4.70 | 17.7 | 17.7 |
139.8 | 6.6 | 21.68 | 0.439 | 27.62 | 23.26 | 614 | 509 | 87.8 | 72.8 | 4.72 | 4.68 | 19.4 | 19.4 |
165.2 | 4.5 | 17.83 | 0.519 | 22.72 | 17.56 | 734 | 560 | 88.9 | 67.8 | 5.68 | 5.65 | 24.1 | 24.7 |
165.2 | 6.0 | 23.56 | 0.519 | 30.01 | 24.85 | 952 | 778 | 115.3 | 94.2 | 5.63 | 5.60 | 24.7 | 24.7 |
165.2 | 7.1 | 27.68 | 0.519 | 35.26 | 30.11 | 1104 | 930 | 133.7 | 112.6 | 5.60 | 5.56 | 28.8 | 28.8 |
165.2 | 9.3 | 35.76 | 0.519 | 45.55 | 40.39 | 1389 | 1215 | 168.1 | 147.1 | 5.52 | 5.48 | 28.8 | 28.8 |
165.2 | 11.0 | 41.83 | 0.519 | 53.29 | 48.13 | 1592 | 1418 | 192.7 | 171.7 | 5.47 | 5.43 | 28.8 | 28.8 |
- 拡翼および先端ビットは、SS400を用いる
- 拡翼の厚さの公差は、JIS G 3101(2015)に準拠する
- 上記以外の拡買および先端ビットの各種寸法の公差は±10%以下とする
- 鋼管厚さは使用例です
水平載荷試験例
打ち止め管理
PPG工法には、2種類の打ち止め管理手法があります。
①トルク値による場合
試験抗で地盤データと比較して、打ち止め管理トルク値を設定する |
②回転貫入量による場合
設定N値部分の地盤で、5cm貫入させるのに必要な回転数を求める |
引き抜き方向の許容支持力
地盤の引抜き方向の短期許容支持力 tRa = 8/15・RF+Wp tRa:地盤の引抜き方向の短期許容支持力(kN) RF:杭基礎とその周辺の地盤との摩擦力(kN) RF=(β・Ns・Ls+γ・qu・Lc)・ψ β:基礎ぐいの周辺地盤のうち砂質地盤におけるくい周辺摩擦力係数(β= 1.4) Ns:基礎ぐいの周辺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) Ls:基礎ぐいの周辺地盤のうち砂質地盤に接する長さの合計(m) γ:基礎ぐいの周辺地盤のうち粘土質地盤におけるくい周辺摩擦力係数(γ=0.12) qu:基礎ぐいの周辺の地盤のうち粘土質地盤の一軸圧縮強度の平均値(kN/㎡) Lc:基礎ぐいの周辺地盤のうち粘性土地盤に接する長さの合計(m) ψ:基礎ぐいの周囲の有効長さ(m) Wp:基礎杭の有効重量(kN) |
機械式継手例
- 適用する建築物の規模は、各階の床面積の合計が500,000m以下の建築物で使用できます。
- 圧縮・引張・曲げが作用する場合でも、EasyLock型継手の性能範囲で設計をした場合は使用できます。
- EasyLock型継手を有する鋼管杭の施工は、圧入、回転圧入もしくは回転貫入による施工となります。
動的貫入試験(ラムサウンディング試験)と
スクリューウェイト貫入試験を併用して確実な地盤調査
PPG工法を行う際は、計画建物中央付近にてボーリングによる地盤調査を1箇所以上実施する。地盤調査では、くい先端より下方に5Dp(Dp:基礎ぐいの先端の有効断面積Apを円形とした場合における円の直径)以上の範囲(以下、くい先端下部地盤)における地盤情報を把握し、αを適用できる地盤であることを確認する。ただし、くい先端下部地盤における地盤情報が既往の調査等により明らかな場合は、この限りではない。資料調査により、地形の傾斜や不均ーな造成工事が行われた地盤等の場合、調査ポイントを適宜増やして地盤状況を把握する。その際、スクリューウェイト貫入試験や動的コーン貫入試験を併用し、地層の傾斜や造 成状況などを詳細に把握することも有効です。
標準貫入試験・SWS試験・ラム試験対比
①ラムサウンディング試験
②スクリューウェイト貫入試験
支持層が傾斜している地盤などで、支持層までの深さを多く調査確認したい場合などは、全自動SWS試験機で安価に調査して参考にすることができます。 |