排水機場の基礎として、回転杭を施工した。杭の仕様は、軸部径φ406.4mm(羽根径φ812.8mm)×ｔ=9.0mm×Ｌ=42.0ｍ､SKK490(材質)である。施工地盤は、GL-37.65ｍまで砂混じり(沖積)シルト、中砂、礫混り粗砂を経て、支持層はGL-41.6ｍ以深の砂礫層(粒径20～30mmの礫が混入)であった(図1参照)。設計では、支持層深度の不陸を考慮して、支持層への根入れは1.0ｍとなっていた。杭打設の施工機械は、電動オーガーモータ付き三点式杭打機を使用した。

当該杭の施工で、先端羽根部を支持層に貫入中に回転トルクが急激に上昇し、衝撃音とともに杭打機が振動した。これらの異常が確認された後、回転トルクが急降下した。

杭体の異常を確認するため、杭を逆回転で引き抜いたところ、杭頭部から約5.5ｍ(杭下端から36.5ｍ)の位置で、杭体が破断していることが分かった(写真1)。

当該杭の施工記録(図1)によると、回転トルクはGL-41ｍ付近から徐々に上昇し、GL-41.5ｍで許容トルク(鋼管短期許容ねじりトルク)に到達したので、その後は回転速度を制御しながら砂礫層への貫入を続けたが、GL-41.9ｍ付近で許容トルクをオーバーして杭体が破損したものと考えられる。支持層は、上記の礫径で密な状態のため、回転杭が貫入し始めると先端羽根による推進効果で、一気に貫入が進む状況であった。

オペレータには許容トルクを伝えてはいたが、杭打機に回転トルクのリミッター(機械的な制限機構)が装備されていなかったなかで、オペレータが所定の根入れ長の確保に気をとられて、杭体の健全性(変形や破断の可能性)に対する配慮が十分でなかった点は否めない。

杭体の破損の原因は、支持層である砂礫層に貫入中に(先端羽根部が地中の礫の作用を受けて)杭に大きな引込み力が働くことで、礫と杭の先端羽根部が噛み合って回転トルクが急激に上昇し、オペレータが許容トルク以内に制御することができずに杭体の破損に至ったものと考えられる。

トラブルがあった杭については、発注者および設計会社を含めて協議した結果、地中部の杭は残置し、増杭で対応することとなった（図2）。

これ以降の新たに施工する杭については、以下の対策を講じることとした。

・杭打機にリミッターを付けて、許容トルクの70％で(機械的に)回転トルク制限を実施

・支持層での杭体の貫入抑制、逆回転等の慎重な施工の実施

その結果、残りの全ての杭を無事に施工完了した。