杭の支持力と打止め管理とは？工法別の指標と、回転トルクが増加する理由

杭の支持力（先端支持力と周面摩擦力）

杭の支持力は2つの合計です。

• 先端支持力……杭の先端が硬い地盤に伝える力。
• 周面摩擦力……杭の側面と土との間にはたらく力。

どちらが主かで名前が変わります。先端支持力が主のものを支持杭、周面摩擦力が主のものを摩擦杭といいます。基礎形式の比較では、支持杭は鉛直荷重を杭のみで支え、摩擦杭は周面摩擦力だけで支持する形式として整理されます。

打止め管理は「試験杭と比べる」

施工中に、杭が支持層へ届いたかを確かめるのが打止め管理です。地中は見えないので、あらかじめ打ち込んだ試験杭のデータと比べて判断します。

同じ深さで同じ手ごたえなら、同じ層にいると考えられる。これがすべての工法に共通する考え方です。絶対値ではなく、試験杭との対比で決めます。

工法別に見る指標が違う

杭の入れ方が違えば、手ごたえの現れ方も違います。工法ごとに見る指標が決まっています。

中掘り杭工法で掘削速度を一定に保つのには理由があります。速度がばらつくと抵抗値も変わってしまい、杭ごとに比べられなくなるからです。比較で判断する以上、条件をそろえる必要があります。

なぜ回転トルクは増加するのか

ここが令和5年度1級の誤り肢になったところです。「支持層上部よりも回転トルクが減少していることにより確認する」と書かれていました。増減が逆です。

回転杭工法は、先端に羽根を付けた鋼管杭を回転させながら地中に押し込む工法です。土が硬くなれば、回転させるための抵抗は当然大きくなります。だから支持層に届いたしるしは回転トルクの増加です。

逆に回転トルクが下がっていく場合は、硬い層を突き抜けて下の軟らかい層に入っている疑いを持ちます。増加が「到達」、減少が「行きすぎ」の合図です。

判断は試験杭との対比で行います。試験杭で回転トルクとN値の対応を記録しておき、支持層上部より値が増えている深さを打止めの目安にします。

鋼管杭の打込みで問われること

打込み杭工法で鋼管杭を施工するときの要点も出題されます。3つとも「大きく・取り付ける」が正解で、誤り肢は逆に書かれます。

いずれも壊れそうなときは丈夫にするという当たり前の話です。誤り肢は、それを逆に書いて「弱くする」形にしています。

過去問でどう問われたか

杭の打止め管理は1級で出ます。引っかけは2型です。

• ① 増減の反転……回転杭工法の回転トルクを「減少していることにより確認する」。
• ② 対策を弱くする……板厚を薄く、補強バンドを取り外す、断面積を小さくする。

理解度チェック

まとめ

• 杭の支持力＝先端支持力＋周面摩擦力。先端が主なら支持杭、周面が主なら摩擦杭。
• 打止め管理はどの工法も試験杭との対比で判断する。
• 指標＝打撃は一打当りの貫入量・リバウンド量／中掘りは掘削抵抗値（掘削速度を一定に）／プレボーリングは積分電流値／回転杭は回転トルク。
• 回転杭工法は支持層に入ると回転トルクが増加。「減少」は誤りで、突き抜けの疑い。
• 鋼管杭の打込み＝偏打の恐れは板厚を厚く、硬質地盤は補強バンドを取り付ける、座屈の恐れは断面積を大きく。
• 支持杭基礎は支持層への根入れを少なくとも杭径程度確保するのが基本。

杭の入れ方は既製杭の施工と場所打ち杭工法、基礎形式の比較はケーソン基礎で確認できます。