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杭基礎とは？1分でわかる意味、設計、杭工事の手順、支持層、フーチングの配筋

この記事の要点

杭基礎は支持層まで杭を打込んで建物荷重を地盤に伝える基礎形式で、支持杭と摩擦杭では荷重伝達メカニズムと設計方法が異なる。

フーチングの配筋は杭から伝わる反力による曲げに抵抗する必要があり、杭頭の固定条件（固定・ピン）によって設計モーメントが変わる点に注意が必要です。

この記事では、杭基礎とは何か、支持杭と摩擦杭はどう違うのか、フーチングの配筋はどう設計するのかを整理します。

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杭基礎杭基礎とは、「杭」とよばれる円筒（えんとう）の柱を支持層に到達させることで、建物を支持する基礎です。

タップできる目次

杭基礎とは？

支持層が深い場合、液状化が起きる場合など、杭基礎を用います。

今回は杭基礎の意味、設計、杭工事の手順、杭基礎と支持層、フーチングの配筋について説明します。

杭の意味、読み方、種類については下記が参考になります。

杭の読み方は「くい」｜意味・種類・建築での使い方

杭の種類は？支持方式・材料・施工法による分類と各杭の特徴

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杭基礎とは？

杭基礎とは、杭とよばれる円筒の柱を支持層に到達させ、建物を支持する基礎です。下図をみてください。これが杭基礎です。

杭基礎

杭基礎は２つの部材からなります。「杭」と「フーチング」です。フーチングは、鉄筋コンクリートの塊と考えてください。杭とフーチングはしっかり接合し、一体化させます。※フーチングの意味は、下記が参考になります。

フーチングってなに？フーチングの意味と目的、地耐力との関係

支持層が浅い場合、支持層に直接フーチングを設置し、建物を支持する直接基礎が採用されます。※直接基礎の意味、特徴は下記が参考になります。

直接基礎とは？種類・設計方法・杭基礎との違い

日本は支持層が深い地盤が多いです。支持層が何十メートルもあると、そこまでフーチングをつくるのが困難です。そこで、杭を使うのです。杭は円筒で、細長い部材が多いです。地中に設置する「柱」と考えてもよいですね。

また、杭には

支持杭

摩擦杭

があります。下記が参考になります。

支持杭とは？意味・摩擦杭との違い・N値と支持力の関係

摩擦杭とは？特徴・メリット・デメリット・支持杭との違い

杭基礎の設計

杭基礎の設計は、下記の項目をチェックします。

・杭の支持力（地盤の支持力）の計算、建物の重量との比較

・杭の断面算定（水平力の検討）

・フーチングの断面算定

・杭とフーチングの接合部の検討

・液状化による影響、負の摩擦力による影響の確認

杭の支持力などは、下記が参考になります。支持杭と摩擦杭で計算式が変わります。

極限支持力とは？1分でわかる意味、許容支持力との違い、求め方、安全率

前述したように、杭とフーチングの接合部分（杭頭接合部）の検討や、液状化による影響、負の摩擦力による影響などを考慮します。※杭頭接合部、負の摩擦力の意味は、下記が参考になります。

ネガティブフリクション（負の摩擦力）とは｜原理・杭への影響・対策

杭基礎と支持層の関係

支持層が地面から数十メートル下にあると、直接基礎では困難です。杭は支持層に到達させ、ある程度根入れ（杭を支持層の中に入れること）させます。これは各杭メーカーの仕様を確認しましょう。

※支持層の意味は、下記が参考になります。

支持層とは｜意味・定義・深さ・厚さ・N値との関係

杭基礎とフーチングの配筋

下図をみてください。１本打ちの杭（１つのフーチングに対して、１本の杭）は、柱から伝わる軸力と、杭の支持力が、そのまま釣り合います。フーチングは、鉄筋が負担するような応力が作用しません。※もちろん鉄筋は配置します。

杭基礎と１本打ちの杭

しかし、２本打ちの杭になると、柱から伝わる軸力が、杭に伝わるまで距離があります。これは梁と同様に、曲げモーメントで伝達します。

つまり、フーチングは曲げモーメントによる引張鉄筋を配置します。

杭基礎と２本打ちの杭

詳細な計算方法は、下記の書籍に書いてあります。

鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説

杭基礎と杭工事の手順

杭基礎をつくるための、杭工事の手順を簡単に説明します。なお、杭工法は最も一般的なプレボーリング工法（セメントミルク工法）とします。下記に整理しました。

・基礎構造をつくるため、根切り行う

・オーガーなどで、支持層まで地盤の掘削を行う。※このとき、掘削液を注入

・所定の深度に到達したあと、根固め液を注入。※根固め液は、支持力を確保するため必要なもの

・オーガーを引き上げる。※根固め液、杭周固定液を注入しながら引き上げ

・上記よりつくられた孔に、杭を挿入する。

※プレボーリング工法とは、あらかじめつくった孔に、杭を後で挿入する方法です。下記も参考になります。

既製杭とは？すぐに分かる種類、長さ、へり空き、間隔について

中掘り工法とは？1分でわかる意味、プレボーリング工法との違い、先端開放杭との関係

混同しやすい用語

「直接基礎」と「杭基礎」

直接基礎は地表面近くの地盤に直接設ける基礎（布基礎・ベタ基礎・独立基礎）で、支持層が浅い場合に採用される。

「支持杭」と「摩擦杭」

支持杭は先端を硬い支持層に到達させて支持力を得る杭。

摩擦杭は先端が支持層に届かず側面の摩擦力で荷重を支持する杭。

杭基礎の設計項目を整理した表を示します。

設計項目	内容	備考
支持力の確認	杭先端地盤の支持力を計算し建物重量と比較	支持杭と摩擦杭で式が異なる
フーチングの設計	杭反力による曲げモーメントに対して鉄筋を配置	2本打ち以上で曲げ設計が必要
液状化・負の摩擦力	液状化層の影響と下向き摩擦力（負の摩擦力）を確認	引き抜き抵抗力にも影響する