JP2000000766A

JP2000000766A - Ｈ鋼杭切断方法

Info

Publication number: JP2000000766A
Application number: JP16541998A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamada; 猛山田; Kiwa Ikemoto; 喜和池本; Takeshi Kimura; 剛木村; Chikafumi Tsujita; 京史辻田; Mutsuhiro Nakazawa; 睦裕中澤
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-06-12
Filing date: 1998-06-12
Publication date: 2000-01-07

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｈ鋼杭のウォータジェットによる切断の際
に、切断速度の極端な変動を抑える。【解決手段】（ａ）に示すように、Ｈ鋼杭１のウエブ
２に対して、傾斜角度θでウォータジェット７を噴射
し、Ｈ鋼杭１の切断を行う。ウォータジェットノズル６
は、切断位置ｐ１〜ｐ４まで切断方向８に移動させる。
（ｂ）に示すように、切断位置ｐ２〜ｐ３までは、ウエ
ブ２を長手方向に近い方向で切断するので、実質的な切
断の厚みが大きくなり、切断速度が低下する。傾斜角度
θを１５°以上にとることによって、厚みの見かけの増
大を３．９倍以下に抑えることができる。（ｃ）に示す
ように、傾斜角θが０であると、ウエブ２を切断する切
断位置ｐ１３付近で切断速度が極端に低下し、切断条件
の設定が非常に困難になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中に残置されて
いるＨ鋼杭を除去するためなどに用いるＨ鋼杭切断方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、建築や土木工事の際の基礎な
どとしてＨ鋼杭が使用されている。都市部などで新たに
工事を行う際に、使命を果して残置されているＨ鋼杭
は、除去する必要がある。長いＨ鋼杭では、全体を引抜
くことが困難であり、また地上の条件によっては、引抜
きは不可能である。このため、地中に残置されているＨ
鋼杭は、障害になる部分を切断して除去するようにして
いる。特に、シールド掘進機などでのトンネル掘削中
に、シールド掘進機の前方に残置杭が障害となって存在
するようなときには、掘進の障害となる部分を切断して
除去する必要がある。たとえば特開昭６４−６２５９６
や特開平３−２０２５９４には、シールド掘進機のカッ
タヘッドあるいはその近傍に、超高圧水噴射用ノズルを
設けて、障害物を切断して除去する先行技術が開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｈ鋼杭は、コンクリー
ト中に埋め込まれて使用されていることが多い。このよ
うなＨ鋼杭を切断するためには、特開昭６４−６２５９
６で開示されているように、研磨剤混入高圧水の噴射に
よって切断することが好ましい。しかしながら、研磨剤
入りの高圧水をアブレイシブウォータジェットとして噴
射して切断する際には、コンクリート部分の切断に比較
して、Ｈ鋼杭部分での切断に時間がかかる。特に、Ｈ鋼
形の断面形状でウエブまたはフランジと同一方向にウォ
ータジェットの噴射を行うと、切断に要する時間が著し
く増大する。この場合に、他の部分は比較的短時間で切
断が終了する。

【０００４】地中に残置されている杭の切断作業は、た
とえばシールド掘進機のカッタディスク周辺など、狭い
空間で行わなければならない。残置杭の切断の際には、
ウォータジェットの噴射ノズルを、ウォータジェットが
残置杭を横切るように移動させるけれども、Ｈ鋼杭の切
断部分によって切断に要する時間が大きく変動すると、
適切な条件設定が困難になる。移動速度が速すぎると、
ウォータジェットの噴射方向と一致するようなウエブま
たはフランジの切断を充分に行うことができずに、何回
も繰返して切断を試みる必要がある。ウエブやフランジ
などが充分に切断可能なゆっくりした速度で切断する際
には、ウォータジェットの噴射方向に対してほぼ垂直と
なって簡単に切断可能な部分にも時間をかけることにな
り、切断の作業効率が低下する。

【０００５】本発明の目的は、Ｈ鋼杭を、切断に要する
時間の変動が少ない状態で切断することができるＨ鋼杭
切断方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方に延びる
ウエブと、ウエブの両端からウエブと垂直な方向に延び
る一対のフランジとによって、断面形状が形成されるＨ
鋼杭の切断方法において、高圧ウォータジェットを、ウ
エブおよびフランジの延びる方向のいずれに対しても予
め定める角度以上の傾斜角度を有するように噴射しなが
ら、高圧ウォータジェットの噴射位置を、噴射方向と交
差する方向に移動させることを特徴とするＨ鋼杭切断方
法である。

【０００７】本発明に従えば、高圧ウォータジェットで
Ｈ鋼杭を切断する際に、ウエブおよびフランジの延びる
方向のいずれに対しても予め定める角度以上の傾斜角度
を有するように噴射するので、ウエブまたはフランジが
延びる長手方向に切断することを避け、全体としての切
断の際の切断時間の変動を少なくすることができる。

【０００８】また本発明で、前記傾斜角は、１５°以上
であることを特徴とする。本発明に従えば、１５°以上
の傾斜角でウォータジェットによるＨ鋼杭の切断を行う
ので、フランジまたはウエブの切断の厚みの増加を、１
／ｓｉｎ１５°＝３．９倍以内に抑えることができる。

【０００９】また本発明で、前記Ｈ鋼杭は、地中に残置
され、シールド掘進機の掘進の障害となることを特徴と
する。

【００１０】本発明に従えば、シールド掘進機の掘進の
障害となる地中に残置されているＨ鋼杭は、シールド掘
進機のカッタディスク周辺の制約が多い条件下で切断す
る必要があるけれども、切断に要する時間の変動を少な
くして、迅速かつ確実な切断を行うことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態とし
て、Ｈ鋼杭を切断する原理的な考え方を示す。図１
（ａ）に示すように、Ｈ鋼杭１は、ウエブ２および一対
のフランジ３，４によってＨ形の断面形状が形成されて
いる。ウエブ２は、直線状で一方向に延びる。フランジ
３，４は、ウエブ２の延びる方向と垂直な方向に延び、
それぞれの中央部がウエブ２の両端に接合されている。
Ｈ鋼杭１は、全体的にコンクリート５に埋め込まれてい
る。

【００１２】Ｈ鋼杭１の切断の際には、ウォータジェッ
トノズル６から、ウォータジェット７を、ウエブ２に対
する傾斜角θに噴射して切断を行う。ウォータジェット
ノズル６は、切断方向８に移動させながら、Ｈ鋼杭１を
コンクリート５を含めて全体的に切断する。ウォータジ
ェットノズル６の先端と、コンクリート５の先端との距
離であるスタンドオフＳは、５０〜３００ｍｍ程度であ
る。

【００１３】図１（ｂ）は、ウォータジェットノズル６
による切断位置と、各切断位置で切断に要する時間に反
比例する切断速度との概略的な関係を示す。切断位置が
ｐ１のときに、コンクリート５の切断が開始され、切断
位置がｐ２に移るまでは、コンクリート５のみもしくは
フランジ３，４の切断である。切断位置ｐ２から切断位
置ｐ３までは、ウエブ２と両方のフランジ３，４とを切
断する必要があるので、切断速度が低下する。ウォータ
ジェット７の噴射方向は、ウエブ２に対してθの傾斜角
度で傾斜しているので、ウエブ２を切断する際には、ウ
エブ２の板厚の１／ｓｉｎθ倍の見かけの厚さを切断す
ることになる。したがって傾斜角θは、１５°以上ある
ことが好ましく、その場合に見かけの厚さの増大は１／
ｓｉｎ１５°＝３．９倍にとどまる。切断位置ｐ３から
ウォータジェット７がコンクリート５から外れる切断位
置ｐ４までは、フランジ３，４の切断であるので、切断
位置ｐ１〜ｐ２までと同等の切断速度となる。

【００１４】図１（ｃ）は、傾斜角θ＝０の場合を想定
した切断位置と切断速度との関係を示す。最初の切断位
置ｐ１１からコンクリート５のみの切断が開始され、切
断位置ｐ１２では、一対のフランジ３，４の切断が開始
される。切断位置ｐ１３付近で、ウエブ２に対する切断
が行われるので、極端に切断速度が低下する。ウエブ２
の切断が終了すると、切断位置ｐ１４までは、フランジ
３，４の切断であり、さらに切断位置ｐ１４〜ｐ１５ま
では、コンクリート５のみの切断となるので、切断速度
は上昇する。コンクリート５の切断速度は、ウエブ２や
フランジ３，４の切断速度の約１０倍程度となるので、
切断に要する時間はほとんど無視することができる。

【００１５】図２は、Ｈ鋼杭１の向きが図１とは９０°
異なるときの切断に対する基本的な考え方を示す。図２
（ａ）はＨ鋼杭１をウォータジェット７を用いて切断す
る状態を示し、図２（ｂ）は切断位置と切断速度との関
係を示し、図２（ｃ）はフランジ３，４の方向にウォー
タジェット７を噴射して切断する場合の切断位置と切断
速度との関係を示す。図２（ａ）に示す状態では、ウォ
ータジェット７の噴射方向を、フランジ３，４の長手方
向に対して傾斜角度θだけ傾斜させる。このため、切断
位置ｑ１〜ｑ２ではコンクリート５のみを切断し、切断
速度は大きい。切断位置ｑ２〜ｑ３では、一方のフラン
ジ３に近い噴射方向で切断を行うので、図２（ｂ）に示
すように切断速度は低下する。切断位置ｑ３〜ｑ４で
は、ウエブ２のみを切断するので、切断速度は上昇す
る。切断位置ｑ４〜ｑ５では、他方のフランジ４を長手
方向に近い方向に切断するので、切断速度は低下する。
しかしながら、傾斜角度θが、前述のように１５°以上
となるようにしておけば、フランジ３，４を切断する際
の見かけの厚みを、フランジ３，４の厚みの３．９倍以
下にとどめることができる。切断位置ｑ５〜ｑ６では、
コンクリート５のみを切断するので、切断速度は上昇す
る。

【００１６】図２（ｃ）に示すように、ウォータジェッ
ト７の噴射方向を、フランジ３，４の長手方向に一致さ
せると、ウォータジェット７によってコンクリート５の
切断が開始される切断位置ｑ１１から一方のフランジ３
の切断が開始される切断位置ｑ１２付近までは切断速度
が大きく、切断位置ｑ１２付近で一方のフランジ３を長
手方向に切断する際に極端に切断速度が低下し、切断位
置ｑ１３付近で他方のフランジ４までウエブ２を切断す
る際の切断速度は比較的大きくなる。他方のフランジ４
を切断する切断位置ｑ１３付近では、再び切断速度が極
端に低下し、フランジ４を切断した後、コンクリート５
のみの切断となる切断位置ｑ１４までは切断速度が大き
くなる。

【００１７】図１（ｃ）および図２（ｃ）に示すよう
に、ウォータジェット７の噴射方向が、Ｈ鋼杭１のウエ
ブ２またはフランジ３，４の延びる長手方向に一致する
と、極端に切断速度が低下し、充分な時間をかけないと
完全に切断することができない。しかしながら、地中で
の制約が多い作業条件では、ウエブ２またはフランジ
３，４に一致する切断箇所を正確に検出することができ
ず、ある程度広い幅に対して確実に切断することができ
るように切断速度を低下させて、全体の切断を行う必要
がある。このため、切断速度を低下させる必要がない余
分な切断箇所にも長時間をかけることになり、全体とし
ての切断時間が増加する。本実施形態では、図１（ｂ）
または図２（ｂ）に示すように、切断速度の変動を少な
くし、Ｈ鋼杭１全体の切断を効率よくかつ確実に行うこ
とができる。また最低の切断速度を想定して切断条件を
設定しても、効率の低下を抑えることができる。

【００１８】図３は、図１および図２のウォータジェッ
トノズル６として好適なアブレイシブノズルヘッド１０
の構造を示す。アブレイシブノズルヘッド１０では、ウ
ォータノズル１１で、高圧水から高圧水ジェット１２を
発生させる。高圧水の圧力は、たとえば２０００ｋｇｆ
／ｃｍ²〜４０００ｋｇｆ／ｃｍ²であり、ウォータノズ
ル１１には、０．１〜２．０ｍｍ程度の穴が設けられて
いる。ウォータノズル１１で発生する高圧水ジェット１
２は、混合室１３を通ってアブレイシブノズル１４に導
かれる。混合室１３内には、高圧水ジェット１２の周辺
に負圧が発生し、ガーネットや珪砂、鋳鉄グリッドなど
の研磨剤を吸引する。研磨剤は、平均粒径０．１〜１．
０ｍｍ程度であり、研磨剤が混合された高圧水ジェット
１２は、ウォータジェット７としてアブレイシブノズル
１４から噴射される。

【００１９】研磨剤が混入されているアブレイシブウォ
ータジェット７では、研磨剤の加速媒体としてウォータ
ジェットが使用され、Ｈ鋼杭１やコンクリート５の切断
は、主として高速で移動する研磨剤粒子と材料との衝突
によって行われる。地中に残置されているＨ鋼杭１の切
断の際にも、ウエブ２やフランジ３，４の鋼鉄分ばかり
ではなく、コンクリート５の部分も容易に切断すること
ができる。Ｈ鋼杭１がコンクリート５に埋め込まれ、ウ
エブ２やフランジ３，４の向きが判らない場合は、前以
てウォータジェット７を噴射し、コンクリート５を除去
してＨ鋼杭１のウエブ２またはフランジ３，４を露出さ
せ、面の向きを確認してからウォータジェット７の噴射
方向を決定すればよい。

【００２０】図４は、シールド掘進機の進行方向にＨ鋼
杭が残置されている場合に、切断によって除去する状態
を示す。シールド掘進機２０は、先端のカッタディスク
２１を回転駆動して、土壌２２中にトンネル２３を非開
削状態で形成する。シールド掘進機２０の後方のトンネ
ル２３の内壁は、セグメント２４を組合せて支える。シ
ールド掘進機２０が前進するための力は、トンネル２３
内で組立てられたセグメント２４を押圧して得られる反
力を利用する。シールド掘進機２０のカッタディスク２
１は、一般に軟質の土壌２２を想定して、掘削を行うよ
うに構成されているので、Ｈ鋼杭１などが土壌２２中に
残置されていると、カッタディスク２１を破損させる恐
れがある。

【００２１】図５は、図４のように、シールド掘進機２
０の進行方向にＨ鋼杭１が残置されているときに、ウォ
ータジェット７を用いて切断し、除去する手順を示す。
ステップａ１で、シールド掘進機２０の進行方向前方に
Ｈ鋼杭１が存在することを、たとえばレーダによる探索
によって検知し、Ｈ鋼杭１の切断除去のための手順が開
始される。ステップａ２では、Ｈ鋼杭１の位置検出を続
けながら、シールド掘進機２０をＨ鋼杭１の直前まで接
近させ、停止させる。ステップａ３では、シールド掘進
機２０のカッタディスク２１周辺の土止めなどを行い、
作業する空間を確保する。ステップａ４では、Ｈ鋼杭１
に対して、ウエブ２やフランジ３，４の向きを検出す
る。Ｈ鋼杭１がコンクリート５に埋め込まれているとき
には、ウォータジェット７を噴射してコンクリート５を
除去し、ウエブ２またはフランジ３，４を露出させて、
その方向を検出する。

【００２２】ステップａ５では、ステップａ４で検出さ
れるウエブ２またはフランジ３，４の向きに基づき、ウ
ォータジェットの噴射方向が１５°以上となるように噴
射方向を決定する。ステップａ６では、ステップａ５で
決定された噴射方向に基づき、ウォータジェットノズル
６の設置を行う。ステップａ７では、ステップａ４で検
出されるウエブ２またはフランジ３，４の向きに基づい
て、切断条件、特に切断速度の変化状態を決定する。ス
テップａ４で正確な情報が得られていれば、精度の高い
設定を行うことができる。ステップａ８では、設定され
た切断速度でウォータジェットノズル６を切断方向８に
移動させながら、ウォータジェット７によるＨ鋼杭１に
対する切断を行う。前述のように、Ｈ鋼杭１に比較して
コンクリート５の切断速度は大きいので、Ｈ鋼杭１がコ
ンクリート５に埋め込まれているときにも、Ｈ鋼杭１が
露出して存在しているときとほとんど変わらない切断条
件で切断が行われる。なお、１回のウォータジェットノ
ズル６の移動で、Ｈ鋼杭１の全体を切断するようにステ
ップａ７で切断速度を設定することもできるけれども、
複数回の移動で切断するように設定することも可能であ
る。Ｈ鋼杭１の切断が終了すると、ステップａ９で１箇
所についての切断を終了する。

【００２３】図４に示すように、シールド掘進機２０の
障害となるＨ鋼杭１の除去の際には、切断したＨ鋼杭１
の除去を、シールド掘進機２０内に取込んで、トンネル
２３内を搬送して行う必要がある。このため、Ｈ鋼杭１
から切取る長さには制限があり、一般にＨ鋼杭１の長手
方向に間隔をあけ、複数回の切断を行ってＨ鋼杭１の除
去を行う必要がある。最初の切断の際に、Ｈ鋼杭１での
ウエブ２やフランジ３，４の向きが判明していれば、２
回目以降の切断では、図５のステップａ４に示すような
ウエブやフランジの向き検出や、ステップａ７の切断速
度設定を行う必要がなく、同一の設定状態を用いて２回
目以降の切断を行うことができる。

【００２４】以上の実施形態では、シールド掘進機２０
の掘進の障害となるＨ鋼杭１を除去する場合について説
明しているけれども、地上でＨ鋼杭１をウォータジェッ
トを用いて切断する場合や、Ｈ形鋼を切断する場合も、
同様に傾斜させることによって、効率的かつ確実に切断
することができる。また、切断の対象となる断面形状
は、Ｈ形のみでなく、Ｌ形や多角形など、直接部分を含
む断面形状に対して同様に本発明を適用し、切断速度の
極端な変化を避けることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、Ｈ鋼杭の
切断を切断位置による切断に要する時間の変動を少なく
した状態で効率的にかつ確実に切断することができる。

【００２６】また本発明によれば、ウォータジェットの
噴射方向に近いウエブまたはフランジを切断する際に
も、切断する部分の見かけの厚さの程度を３．９倍以下
に抑え、変動を少なくすることができる。

【００２７】また本発明によれば、シールド掘進機の障
害となる地中に残置されているＨ鋼杭を、確実に切断し
て、効率的に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の基本的な考え方を示す
断面図で、切断位置に対する切断速度の変化を示すグラ
フおよびウォータジェットの噴射方向がウエブの延びる
方向と一致するときの噴射位置に対する切断速度の変化
を示すグラフである。

【図２】Ｈ鋼杭１が他の向きにあるときに、本発明によ
る切断の基本的な考え方を示す図およびその切断位置に
対する切断速度の変化を示すグラフと、ウォータジェッ
トの噴射方向がフランジの方向に一致するときの切断位
置と切断速度との関係を示すグラフである。

【図３】図１および図２の実施形態に用いるウォータジ
ェットノズル６として好適なアブレイシブノズルの構成
を示す断面図である。

【図４】図１および図２の切断方法を、シールド掘進機
の障害となる残置Ｈ鋼杭１を切断除去する際に適用する
状態を示す簡略化した断面図である。

【図５】図４で土壌２２中に残置されているＨ鋼杭１を
切断する手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１Ｈ鋼杭２ウエブ３，４フランジ５コンクリート６ウォータジェットノズル７ウォータジェット８切断方向１０アブレイシブノズルヘッド１１ウォータノズル１２高圧水ジェット１３混合室２０シールド掘進機２１カッタディスク２２土壌

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村剛兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者辻田京史兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者中澤睦裕兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内Ｆターム(参考） 3C060 AA16 AA20 CE23 CE28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一方に延びるウエブと、ウエブの両端か
らウエブと垂直な方向に延びる一対のフランジとによっ
て、断面形状が形成されるＨ鋼杭の切断方法において、高圧ウォータジェットを、ウエブおよびフランジの延び
る方向のいずれに対しても予め定める角度以上の傾斜角
度を有するように噴射しながら、高圧ウォータジェットの噴射位置を、噴射方向と交差す
る方向に移動させることを特徴とするＨ鋼杭切断方法。
【請求項２】前記傾斜角は、１５°以上であることを
特徴とする請求項１記載のＨ鋼杭切断方法。
【請求項３】前記Ｈ鋼杭は、地中に残置され、シール
ド掘進機の掘進の障害となることを特徴とする請求項１
または２記載のＨ鋼杭切断方法。