開端杭とは？閉端杭との違い・閉塞効果のメカニズムと支持力への影響

この記事の要点

開端杭とは、先端が開いた杭（PHC杭・鋼管杭など）です。

先端が閉じた杭を閉端杭といい、支持力の考え方や施工性が異なります。

打込み時に地盤が杭内部へ入る閉塞効果が支持力に影響し、本記事ではその関係を解説します。

杭基礎には「先端が開いた開端杭」と「先端が閉じた閉端杭」があり、地盤への貫入メカニズムが異なります。PHC杭・鋼管杭は代表的な開端杭ですが、打込み時に杭内部に地盤が入り込む「閉塞効果」が生じると支持力特性が変わります。

このページでは開端杭と閉端杭の違い、閉塞効果のメカニズム、支持力の計算で考慮すべき点を解説します。

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開端杭とは、先端が空いている杭です。似た用語に、閉端杭があります。これは、先端が閉じた杭です。

開端杭と閉端杭で、支持力の考え方が違います。また施工性にも違いがあります。

今回は、開端杭の意味、閉端杭との違い、閉塞効果、開端杭と支持力の関係について説明します。

杭の意味、種類は下記が参考になります。

開端杭とは？

開端杭とは、先端が空いている杭です。下図をみてください。杭の先端の断面図です。

文字通り、先端が開いている（穴が開いている）杭です。先端が開いているので、先端開放杭ともいいます。

開端杭

鋼管は元々、「筒（中空）」の形状です。鋼管の形状が、そのまま杭になったと考えてください。

なお鋼管杭は、羽根付き鋼管杭を用いることが多いです。先端に羽根が付いており、杭本体より羽根の断面積が大きく、支持力が高いです。

※羽根付き鋼管杭は、下記が参考になります。

開端杭は、先端が開いているので、杭打設時には杭の中に土が入ります。

開端杭と閉端杭の違いを下記に整理しました。

開端杭　⇒　先端が開いた杭のこと（中空形状の杭）

閉端杭　⇒　先端が閉じた杭のこと

下図をみてください。これが、閉端杭です。杭の先端が閉じていますよね。よって、杭の中空部に土が入ることは無いです。

閉端杭

また、開端杭は先端が開いているので、杭径より小さな礫を杭中空部に巻き込みながら施工ができます（ただ礫が大きいと詰まって、内部から壊れる可能性もある）。

閉端杭は、礫に当たると高止まりする恐れがあります。

開端杭と閉端杭で、支持力の考え方が違います。下図をみてください。開端杭は、先端が開いています。

よって杭の中に土が入りますね。開端杭では、杭外周部の摩擦抵抗に加えて、杭の中空部と土との摩擦抵抗を支持力として考慮できます。

ただし、先端支持力は杭板厚分の断面積のみ考慮します（羽根付き鋼管杭は、羽根の断面積も考慮可能です）。

一方、閉端杭は杭体の中に土が入ることは無いです。よって、杭直径の断面積分、先端支持力を考慮します。

先端支持力を多くとれる閉端杭の方が、支持力が大きくとりやすいです。

開端杭と閉端杭

開端杭を整理した表を示します。