JP2007162275A - 既設コンクリート杭の除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中にある既設のコンクリート杭を地中で破砕して除去する方法に関し、鉄筋やＰＣ鋼線の除去作業を不要にし、杭の周辺摩擦を切るケーシングの使用を不要にし、特に中空部を持たない場所打ちコンクリート杭にも対応でき、超大型機械などを不要にしてコストを安くする。
【解決手段】回転ないし周回する切削チップ６を備えたカッタ２で既設コンクリート杭４を上端から下方へと切削し、杭を構成するコンクリート、鉄筋、ＰＣ鋼線の全てを同時に研磨破砕してその場で粉末化ないしスラリー化し、生じたコンクリート粉末と鉄筋やＰＣ鋼線の粉末は、杭周辺から削り取られた土砂と共に混合した状態でカッタにより穿設された切削孔内に充填して残し、あるいは残した混合粉末にセメントミルクなどの凝固剤を混合して強度を付与する。切削孔から溢れた切粉のみ搬出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、地中にある既設のコンクリート杭を除去する方法に関するもので、杭を引抜くことなく地中で破砕して除去する方法に関し、中空孔を備えていない現場打ち杭（「場所打ち杭」とも言う。）の除去も可能な上記方法に関するものである。

軟弱地盤の多い我国では、土地に地耐力を付与するための各種の杭が無数に打込まれている。近年の急速に進む再開発により、老朽化した建物を建替える際に既存の杭が障害になってきている。工場の海外進出や用途変更で敷地を売却する場合、従来は建物のみ解体して売却していたが、今日では東京地裁の判例にもあるように、埋立物（杭）を除去しないと新しい建物を建てる際に障害が起きたときには売主の瑕疵となり、杭の存在が不動産価格にも影響を及ぼすようになっている。

そのため既設の杭を除去する必要がますます増大している。既存の杭の従来の除去工法は、玉掛け作業により杭に鉄ワイヤを巻きつけて地中より引き抜くというのが一般的であり、引抜くときに杭がちぎれたりワイヤが切れることがあって危険である問題や、大口径の現場打ち杭は重量があり、大型機械でも反力不足で抜くのが困難であるという問題があった。

これらの問題を解決する方法として、例えば下記特許文献には、不要となった既設杭や不良杭を地中で破砕する工法が提案されている。

下記特許文献１には、攪拌ロッドの先端に破砕用つめと進入ガイドとを備えた破砕機を、不良杭の中空穴をガイドにして杭体内に回転圧入して杭体を破砕しながら攪拌し、杭先端まで達した後、破砕機をそのまま又は先端からセメントミルクを注入しながら引上げる方法が示されている。攪拌ロッドには、適当数の撹拌羽根を設けて、巻付いて引上げられた鉄筋をガス切断により除去する。すなわち、杭を破砕しながら鉄筋は巻付けて引き抜き、コンクリート破砕片はそのまま杭穴内に残すかセメントミルクで固めるというものである。

下記特許文献２には、アースオーガーの先端に装着した破砕ヘッドで既存コンクリート杭を補強鋼線でつながった状態で塊状となるように地中で破砕し、その後このつながった状態で絡みついたコンクリート破砕片と補強鉄筋や補強鋼線を地上に回収する方法が示されている。

下記特許文献３には、既設コンクリート杭を上部から下方に向けて破砕し、破砕により生じたコンクリート破片の全部又は一部を杭穴壁に圧着し、破砕により生じた鉄筋を杭穴外に排出する既設杭の破砕方法が示されている。この方法で用いられている破砕ヘッドは、案内ロッドの外周に下方に向けて小径となる螺旋羽根を軸に沿って突設し、旋羽根の外周に破砕刃を突設したもので、破砕しようとする杭の中空部に挿入して当該杭を破砕するものである。

また下記特許文献４及び５には、円筒内にカッタ２を突設してなるケーシング３を既設杭の周囲に回転させながら圧入し、当該杭をカッタで破壊した後、杭の残骸をハンマーグラブなどでケーシング内から除去する方法が提案されており、それぞれのカッタの突出量を変えることにより、ケーシング内部を段階的に切削して杭の粉砕を容易にする技術が示されている。カッタは杭の鉄筋を切りながら全体を粉砕して進行する。
特公平４−８０１６６号公報 特許第２９７８４３６号公報 特許第３７１１５２３号公報 特開平８−１２０６７０号公報 特開平８−１２０６７１号公報

特許文献１、２及び３で提案されている方法は、破砕ヘッドを既存杭の中空孔をガイドにして前進させながら破砕するものであり、従って、中空孔のある中空杭でなければ採用することができず、既存杭が中空部のない現場打ち杭のときは、採用することができない。また杭内の鉄筋やＰＣをロッドに絡みつかせて引抜くものであり、引抜いた後の鉄筋やＰＣ鋼線（コンクリートに初期圧縮力を与えるために配置されている鋼線）の除去に手数が掛るという問題がある。

一方、特許文献４及び５で提案されている方法では、ケーシングを打込むため及び粉砕されたコンクリートをケーシングから除去するために重機械と多大な手数とを要し、多大な費用がかかる問題がある。また、隣の建物に隣接している杭の引き抜きや破砕した杭の杭孔からの除去は、抜き又は除去した後の孔が地盤の耐力に悪影響を与えるおそれがある（地盤が緩む等）。

この発明は、従来工法の上記のような問題を解決するために為されたもので、鉄筋やＰＣ鋼線の除去作業を不要にし、杭の周辺摩擦を切るケーシングの使用を不要にし、特に中空部を持たない場所打ちコンクリート杭にも対応することができ、超大型機械やハイパワージャッキなどを不要にしてコストを安くする既設杭の除去方法を得ることを課題としている。

この発明の既設コンクリート杭の除去方法は、既設杭を抜くのではなく、杭を構成するコンクリート、鉄筋、ＰＣ鋼線の全てを同時に研磨破砕してその場で粉末化ないしスラリー化してしまうもので、生じたコンクリート粉末と鉄筋やＰＣ鋼線の粉末は、杭周辺から削り取られた土砂と共に混合した状態でカッタにより穿設された切削孔内に充填して残し、あるいは残した混合粉末にセメントミルクなどの凝固剤を混合して、周囲の地盤とバランスの取れた強度を付与するというものである。

上記課題を解決した本願の発明に係る既設コンクリート杭の除去方法は、回転ないし周回する切削チップ６、１９を備えたカッタ２、１３で既設コンクリート杭４をその中に埋設されている補強鉄筋ないしＰＣ鋼線１１と共に杭の上端から下方へと切削し、当該切削により生じたコンクリート切粉及び鉄筋ないしＰＣ鋼線の切粉を上記カッタにより穿設された切削孔１２内に残置して当該切削孔から溢れた切粉のみ搬出するというものである。

上記方法で用いるカッタとしては、上下の水平軸１４、１５回りに巻架されたチェーン１８に切削チップ１９を固定したチェーンコンベアカッタ１３が、特に大径の場所打ちコンクリート杭の除去に適している。

この発明の方法によれば、既設杭を構成するコンクリート、補強鉄筋ないしＰＣ鋼線を一括して粉末化してしまうので、破砕により生じた粉末がそのまま地中にあってもその場所での新しい杭打設の妨げにならず、回転シャフトやチェーンコンベアに鉄筋やＰＣ鋼線が絡むこともなく作業が容易になり、従来は除去が非常に困難だった大口径場所打ち杭にも対応出来る効果がある。

更に、杭の周辺摩擦を切る必要が無いので、ケーシング等が不要で、地中にケーシングを置き去る危険もなくなる。杭を吊り上げる必要が無いため、ワイヤーによる玉掛作業が無くなり、危険が少なくなると共に、ジャッキや大型クレーン等が不要になりコストが安くなる。

また、カッタとしてチェーンコンベアカッタを用いる方法は、カッタの進入ガイドとなる中空孔が不要なので、中空部分を有するプレキャスト杭と中空部分が無い場所打ちコンクリート杭のいずれにも対応出来る。そして、チェーンコンベアカッタの先端から固化材が出せるので、切削した材料と攪拌することにより、杭を除去した後の地盤の強度調整も可能で、杭を破砕したまま現位置にて強度の確保が可能なので、水平圧力にも対応でき、隣接地への影響も少ないという優れた効果がある。

以下、図面を参照して、この発明の好ましい実施形態を説明する。図１ないし図４は、垂直軸回りに回転する回転カッタ２を用いる実施形態を示した図であり、図５ないし図７は、水平軸回りの上下のスプロケットに巻架されて周回するチェーンコンベアカッタを用いる第２実施形態を示した図である。

第１実施形態で用いる回転カッタ２は、除去しようとする杭４の直径４ｄより僅かに大きい直径２ｄを有する所定長さの短円筒形で、その先端（下面）には、頂角１２０度程度の円錐面に配置された放射方向の６枚の切刃５が形成され、この切刃５に超硬合金やセラミックス製の切削チップ６が固着してある。

この切削チップ６は、１個の切刃上に複数個が隣接するものとの間に１枚のチップの幅６ｂより小さい間隔ｗを明けて配置され、隣接する切刃には、同様なチップが隣の切刃と千鳥の位置関係になるように、すなわち隣の切刃で間隔ｗとなっている半径位置にチップ６が来るようにして固着されている。

各切刃５の回転方向（図の矢印Ａ方向）前方には、カッタの周面に形成された６本の切粉排出用の螺旋溝７がそれぞれ開口しており、切削チップ６で削られた切粉は、カッタ２の回転に伴い、この螺旋溝７を通ってカッタ２の上部へとかき上げられる。

カッタ２は、図示しないアースオーガ等で回転駆動される回転シャフト８の下端に固定されている。

次に図１を参照して、地盤９に埋設された既存の場所打ち杭４の除去工程を説明する。まず、除去しようとする杭４の上端中心に、切削を開始するときのカッタ２の振れ止めとなるセンタ孔１０を穿設する。そして、回転シャフト８を垂直にしてカッタ２の中心軸をセンタ孔１０に合せ、アースオーガ等で回転シャフト８を回転させながらカッタ２を杭４の頂部に押圧する。カッタ２は、ちょうどドリルが被加工物を切削するように、杭４をその中に埋設された鉄筋やＰＣ鋼線１１と共に切削し、その切粉は、螺旋溝７によりカッタ２の回転に伴ってカッタ２の上方空間へと送り出される。各切刃５に複数の切削チップ６が間隔を明けて設けてあることから、切削反力が小さく、切粉の排除も円滑になる。

切削チップ６は、杭４のコンクリートと埋設されている鉄筋やＰＣ鋼線を差別することなく切削してゆき、従って切削に伴って出てくる切粉は、コンクリート切粉と鋼の切粉との混合物である。

切削が進むに従ってカッタ２は下方へ送られ、杭４の切除により生じた切粉は螺旋溝７でカッタ２の上方へと次々と送られる。カッタ２の上方に溜まった切粉は、下方から次々と送られてくる切粉によって上方へと押し上げられ、余分な切粉は、回転カッタ２によって穿設された孔（切削孔）１２から地表へ溢れ出る。

カッタ２の先端が杭４の下端にまで達したら、回転シャフト８を逆回転させ、カッタ２を上昇させる。このカッタ２の逆回転により、カッタ２上の切粉は、カッタ２の下方へと戻され、切削孔１２に充填される。充填される切粉は、コンクリート切粉と補強鉄筋やＰＣ鋼線の鋼の切粉と杭の周囲から削り取られた土砂との混合物である。このとき、カッタ２の先端部からセメントミルクなどの固化材を適宜注入しながらカッタ２を上昇させることにより、切削孔１２に充填された切粉を適宜な強度で結合一体化することができる。

カッタ２が上端まで引き上げられたら、カッタ２の回転を停止し、地上に残った余分の切粉を負圧吸引ダクトやパワーショベルで集めて除去する。この余分の切粉は、埋立材等として再利用することができる。

図５ないし７に示すチェーンコンベアカッタ１３を用いる方法は、大径の場所打ち杭を除去するのに適した方法である。チェーンコンベアカッタ１３は、その切削孔の断面が正方形となる。そこで杭４がすべて除去されるように、杭４の頂部端面を使用するチェーンコンベアカッタ１３の切削孔の寸法で複数の正方形領域１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄに区画し（図７参照、図では４個に区画されている。）、各区画毎にチェーンコンベアカッタ１３を杭４の上端から下方へと周回させながら挿入して、杭４を各区画毎に切削する。

チェーンコンベアカッタ１３は、上下の水平軸１４、１５に装着されたチェーンスプロケット１６、１７間に巻架された帯状のチェーン１８の外面に、そのチェーンリンクに１個又は複数個の超硬合金やセラミックス製の切削チップ１９を固着した構造で、上方のスプロケット１６は図示しない駆動源により回転駆動される上方の水平軸１４に固定され、下方のスプロケット１７は下方の水平軸１５に自由回転可能に軸支されている。

チェーン１８は、上方の水平軸１４を回転駆動することによって周回駆動され、杭の上端から下方へと押動することにより、主として下方のスプロケット１７に巻回されている部分の下面で杭４のコンクリート及び補強鉄筋ないしＰＣ鋼線を切削し、同時に周囲の土砂を削り取ってゆく。切削チップ１９で削られた切粉は、コンクリート切粉と鉄筋やＰＣ鋼線の切粉と土砂との混合物となり、チェーン１８の周回により攪拌されてチェーン１８のコンベア作用により上方へと送られる。

チェーンコンベアカッタ１３の下端が杭４の下端に達したら、チェーンコンベアカッタ１３を周回させながら上方へ引き抜いて行く。切削時に上方へ運ばれた切粉は、カッタ１３の引き上げ時にチェーンコンベアカッタ１３の周回により、その下方の切削孔１２へと送り戻されて充填される。このとき、第１実施形態の場合と同様に、チェーンコンベアカッタ１３で適宜固化材を搬送して切削孔１２に充填された切粉を適宜な強度に固化させることができる。

チェーンコンベアカッタ１３を地上まで引き抜いたら、余分な切粉を負圧吸引ダクトやパワーショベルで集めて除去し、隣接する区画領域１２ｂないし１２ｄを同様にして順次切削して杭４全体を粉砕除去する。

以上のようにこの発明の方法では、地中のコンクリート杭をその場所で杭に埋設されている補強鉄筋やＰＣ鋼線と共に切削して、これらを共に粉状ないし砕片状の切粉としてこれらを混合した状態でカッタ２、１３を抜き取るときに切削してできた孔に充填して行くものであるから、杭を除去した後の周囲の地盤の強度が低下するおそれがなく、地上に排出された余分の切粉も粉末ないし砕片状であるから、負圧ダクトやパワーショベルで容易に集めて搬出することができ、従来工法のように引き上げられた鉄筋やＰＣ鋼線の除去に手数を要することもない。そして、この発明の方法によれば、従来除去が困難であった径が大きくかつ中空孔を有していない場所打ち杭の除去も可能になるという優れた特徴がある。

第１実施形態の工法を示す説明図 杭の一般的な補強鉄筋の配置を示す模式図 杭とカッタ及び切削チップとの関係を模式的に示す平面図 第１実施形態で用いるカッタの側面図 第２実施形態の方法を模式的に示す図 図５のカッタを他の方向から見た模式図 杭の断面とカッタによる切削孔との関係を示す模式的な平面図

符号の説明

４ 杭
６ 切削チップ
11 鉄筋
12 切削孔
13 チェーンコンベアカッタ
14 上水平軸
15 下水平軸
18 帯状チェーン
19 切削チップ

Claims (3)

1. 回転ないし周回する切削チップ(6,19)を備えたカッタ(2,13)で既設コンクリート杭(4)をその中に埋設されている補強鉄筋ないしＰＣ鋼線(11)と共に杭の上端から下方へと切削し、当該切削により生じたコンクリート切粉及び鉄筋ないしＰＣ鋼線の切粉を上記カッタにより穿設された切削孔(12)内に残置して当該切削孔から溢れた切粉のみ搬出することを特徴とする、既設コンクリート杭の除去方法。
2. 上下の水平軸(14,15)回りに巻架されたチェーン(18)に前記切削チップ(19)を固定したチェーンコンベアカッタ(13)を用いる、請求項１記載の既設コンクリート杭の除去方法。
3. 既設杭が現場打ちコンクリート杭である、請求項１又は２記載の既設コンクリート杭の除去方法。

Images