杭の種類はどのくらい？設計者が教える杭の種類と各杭の特徴、施工方法

【管理人おすすめ！】セットで3割もお得！大好評の用語集と図解集のセット⇒　建築構造がわかる基礎用語集＆図解集セット(※既に26人にお申込みいただきました！）

杭には、多くの種類があります。支持力の取り方や、杭の材料、工法など様々な種類に分類されます。種類が多いだけに、現役の設計者でも、各杭の種類や特徴を知っている人は少ないです。

そこで今回は、私が構造設計の実務を通して知った、杭の種類や各杭の特徴などについて説明します。杭を使った基礎を、杭基礎といいます。下記が参考になります。

杭基礎とは？1分でわかる意味、設計、杭工事の手順、支持層

100円から読める！ネット不要！印刷しても読みやすいPDF記事はこちら⇒　いつでもどこでも読める！広告無し！建築学生が学ぶ構造力学のPDF版の学習記事

記事を書いた人

ハナダユキヒロ／建築学生が学ぶ「構造力学」

難解な構造力学、建築構造の用語を分かりやすく解説する専門家。高等専門学校在学中から建築学生が学ぶ「構造力学」を運営。その後、国立大学大学院⇒組織設計事務所⇒弊サイト運営に従事している。

著書：「わかる構造力学/工学社」、「わかる構造力学改訂版/工学社」

LINEで質問したい方はこちら　⇒　【好評】管理人にLINEで質問してみよう

そもそも杭って何？

杭とは、建物を支える基礎の１つです。下図を見てください。

杭は、上図のように建物を支えるために必要な円形の柱です。建物を支える基礎は、強くて固い支持層の上に造ることが基本です。支持層が浅い位置に出る場合、直接基礎で済みます。下図をみてください。これは直接基礎の模式図です。

※直接基礎、支持層の意味は下記をご覧ください。

直接基礎とは？1分でわかる種類、設計方法、地盤改良、杭基礎との違い

支持層とは？1分でわかる意味、定義、深さ、厚さ、ｎ値との関係

支持層が浅い位置に出現するなら、直接基礎（簡単に言うとコンクリートの塊）を地盤に設置し、建物を支えます。

しかし、支持層が深い位置（例えば地面から数１０ｍ下）にあると、基礎はとても深い位置まで伸ばす必要があります。それは不経済ですし、施工が難しいのです。

そのため、前述した杭を支持層まで到達させ、建物を支えます。杭が何かわかって頂けたところで、杭の種類について説明しましょう。

杭の支持力の取り方による種類

まず、杭は支持力の取り方（建物の支え方）による種類があります。大まかに２種類です。

先端支持力杭

先端支持力杭とは、数ｍ～数十ｍ下の支持層（固い地盤）まで杭を到達させることで、建物を支える杭です。沈下や液状化を起こさない固い地盤に杭を設置するので、地震時も安心です。実績も多く、信頼性が高い方法です。詳細は下記をご覧ください。

支持杭とは？1分でわかる意味、支持力、摩擦杭との違い、n値の関係

摩擦杭

摩擦杭とは、杭周面と接する地盤による摩擦力で建物を支える杭です。支持層に到達させる必要がないので、杭が短くなり経済性が高いメリットがあります。詳細は下記が参考になります。

摩擦杭ってなに？現役設計者が教える摩擦杭の特徴と、メリット・デメリット

杭の造り方よる種類

次に杭の造り方による種類です。主に、下記の２つの種類があります。

既製杭

既製杭とは、「既製品の杭」という意味です。あらかじめ工場で杭を製作し、出荷します。それを建設現場まで運び、杭を設置するわけです。既製杭は、工場で製作されるので品質が高いメリットがあります。現場では、杭を設置するだけなので施工自体も簡単です。

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

PHC杭とは？1分でわかる規格、重量、継手、PC杭との違い

但し、数十ｍの長い杭になると、長すぎて工場で製作できないことや、トラックに運んで出荷できないため、10ｍ程度までの杭を複数本繋ぎ合わせます。例えば30ｍの杭が必要な場合、

10+10+10ｍ＝30ｍ

のように、10ｍの杭を３本出荷するのです。よって、現場で杭を接合し（継手を設ける）打設します。

場所打ち杭

場所打ち杭は、現場で杭を製作する方法です。現場で杭を製作するため、十分な管理の上施工を行う必要があります。この杭は、鉄筋コンクリート造の杭で、１本の杭を造るために数時間要します。よって時間と労力がかかるデメリットがあります。

但し、場所打ち杭は現場で杭を製作するため、杭径の大きさに既製杭ほど制約がありません。例えば、一般的な既製杭だと直径600ｍｍが限界だとしても、場所打ち杭だと1000ｍｍの杭も築造可能です。建物の規模が大きく、大きい支持力が求められる場合や、既製杭の施工が難しい場合（大きな岩が出現する、特殊な地盤など）は場所打ち杭を採用します。

場所打ち杭とは？1分でわかる意味、コンクリート強度、鉄筋かご、杭径

杭の材料による種類

杭は様々な材料で造られます。以前は、木で杭を造ることもありました。現在も、地盤改良工法の一種として木杭を用いますが、建物を支える杭としては使われないので今回は説明を省略します。※木杭の詳細は下記が参考になります。

木杭の読み方は？1分でわかる読み方、意味、用途、鋼杭の読み方、常水面下との関係

鋼管杭

鋼管杭とは、文字通り鋼を材料とした杭です。鋼管なので、筒状になっています。鋼は土中では錆びるため、あらかじめ腐食代1ｍｍを見込んでいます。鋼管はロール成形といって、鋼板を円形に折り曲げて製作されます。そのため、厚い板を折り曲げることは難しく、杭の強度は高くありません。結果として、大きな支持力をとることができないのです。

しかし、軽量であることや施工性の良さから簡易な建物や、建物重量が軽い場合に採用されることが多い杭です。

また、鋼は様々な形状にできるため、鋼管の先端に羽根と呼ばれる部材を取り付け支持力を高める工法もあります。

鋼管杭とは？1分でわかる意味、特徴、施工方法、メーカーの種類

鋼杭とは？1分でわかる意味、読み方、種類、特徴、鋼管杭との違い

コンクリート杭

コンクリート杭は、鉄筋コンクリートによる杭のことです。もっと言えば、単なる鉄筋コンクリートではなくプレストレスをかけたコンクリート杭が一般的です。建物に用いる鉄筋コンクリートの強度が24N／ｍ㎡である一方で、杭の場合は85 N／ｍ㎡や105 N／ｍ㎡と超高強度コンクリートを使用します。そのため高い支持力が得られます。

前述した場所打ち杭も、コンクリート杭の一種です。コンクリートは土中でも腐食する心配がありません。また、コンクリート強度が高いこと、杭の厚みが厚いことで支持力が大きくとれます。よって、大規模な建物になるとコンクリート杭を用います。