JP2009256999A - 既設中空杭の杭抜き工法 - Google Patents

Abstract

【課題】既設中空杭を地中から引き抜く際の杭重量の軽減化を図るとともに杭抜き孔の充填処理を容易にすることができる既設中空杭の杭抜き工法を提供する。
【解決手段】（ｂ）に示すように、既設鋼管杭の中空部に正転の攪拌装置15を挿入して、鋼管杭内の充填材を掘削する。（ｃ）に示すように、既設鋼管杭17の中空部から攪拌装置15を反転させながら引き上げることにより、（ｄ）に示すように、既設鋼管杭17の中空部に充填材Ｓを残置させる。（ｅ）に示すように、既設鋼管杭17の外周部をケーシング16により高圧ジェット水を併用して掘削する。これにより、既設鋼管杭17の外周面に沿って、地中に杭抜き孔18を開け、杭外周面から、地盤の摩擦抵抗を切り離す。（ｆ）（ｇ）に示すように、既設鋼管杭17を地中から引き上げ、鋼管杭内充填材Ｓを既設鋼管杭17内から分離、排出して、地中に生じた杭抜き孔18に埋戻し、ケーシング16を引き上げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、攪拌装置およびケーシングを用いた既設中空杭の杭抜き工法に関する。

地中にある既設杭の外周面に沿って掘削機能を有するケーシングを挿入することで、杭外周面を締め固めた地盤の摩擦抵抗を低減させてから、この既設杭を地中から引き抜くようにした既設杭の引き抜き方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

実際の現場では、テレスコクレーンをベースマシーンとした掘削機により、既設鋼管杭の外周面を特殊ケーシングの先端より水または泥水を吐出しながら杭先端深度まで掘削して杭外周面の摩擦力を低減させた後、玉掛けワイヤを杭周に回して掘削機もしくは補助クレーンにて既設鋼管杭内に土砂などの充填材が充填された状態で吊り上げるようにしている。

既設鋼管杭の杭抜き孔は、セメントミルク等を釜場に溜めて杭吊り上げ時に沈降充填させるか、充填材（山砂、再生砂）をバックホウで投入して埋め戻すようにしている。さらに、抜き出した鋼管杭は、酸素溶断により切断して鋼材と中空部充填材とに分別している。
特開平８−１６５６４９号公報（第３頁、図４−１０）

既設杭が中空であって、その中空部に土砂などの充填材が詰め固められている場合は、既設杭を地中から引き抜くときに、既設杭の自重に、中空部に詰まった充填材の重量が加算されて、引き抜き時の杭重量が大きくなっており、杭抜き作業用のクレーンの大型化とそれに伴う施工地盤の補強対策が容易でなく、この作業に時間と費用とを要している。

また、既設杭を地中から引き抜くと、地面に杭抜き孔が生ずるので、この杭抜き孔内にセメントミルクや充填材を充填して杭抜き孔を塞ぐ必要があるが、杭抜き孔内への確実な充填処理は容易でなく、この処理作業に時間と費用とを要している。

さらに、引き抜いた鋼管杭の中空部に土砂などの充填材が詰まっているので、引き抜き時における杭の短尺分断処理、および引き抜き後の鋼管杭を鋼材と中空部充填材とに分別処理する必要があり、これらの処理作業に時間と費用とを要している。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、既設中空杭を地中から引き抜く際の杭重量の軽減化を図るとともに杭抜き孔の充填処理を容易にすることができる既設中空杭の杭抜き工法を提供することを目的とする。

請求項１に記載された発明は、地中にある既設中空杭の内周面に沿って攪拌装置を挿入して杭内周面に詰め固められた充填材を攪拌することによって杭内周面に対する充填材の摩擦抵抗を低減させるとともに揉み解された充填材を杭内に残置させる攪拌工程と、既設中空杭の外周面に沿って掘削機能を有するケーシングを挿入することで杭外周面地盤の摩擦抵抗を低減させるケーシング挿入工程と、既設中空杭内から排出された充填材を地中に開いた杭抜き孔内に充填しながら既設中空杭を地中から引き抜く杭抜き工程とを具備した既設中空杭の杭抜き工法である。

請求項２に記載された発明は、請求項１記載の既設中空杭の杭抜き工法における既設中空杭を、既設鋼管杭としたものである。

請求項３に記載された発明は、請求項２記載の既設中空杭の杭抜き工法において、杭抜き工程で地中から地上に引き抜かれた既設鋼管杭のみをスクラップ化処理する方法である。

請求項１に記載された発明によれば、攪拌工程で攪拌装置により既設中空杭の杭内周面に詰め固められた充填材の摩擦抵抗を低減させ、かつケーシング挿入工程でケーシングにより杭外周面地盤の摩擦抵抗を低減させるので、杭抜き工程では杭内周面および杭外周面に作用する摩擦抵抗を軽減して既設杭のみを地中から容易に引き抜くことができ、すなわち杭重量を軽減でき、杭重量の増加に伴うクレーンの大型化の必要がないとともに、攪拌装置によって揉み解された充填材を杭内に残置させ、かつ既設中空杭を地中から引き抜く杭抜き工程では、既設中空杭内から分離残置された充填材を地中に生じた杭抜き孔内に充填しながら既設中空杭を地中から引き抜くので、杭抜き工程後の杭抜き孔の充填処理を容易に行なうことができ、杭抜き孔の充填性が良いので地盤変状を防止できる。

請求項２に記載された発明によれば、既設鋼管杭の引き抜き時の重量を軽減できるとともに、既設鋼管杭内から分離、排出された充填材を杭抜き孔内に充填しながら既設鋼管杭を引き抜くので、杭抜き孔に追加充填処理する充填材を大幅に削減でき、かつ、杭短尺化での溶断が容易であることから、コスト縮減および工期短縮を図れる。

請求項３に記載された発明によれば、杭抜き工程で地中から地上に引き抜かれた既設鋼管杭は、既に杭内中空部から充填材が排出された状態にあるので、引き抜き後の鋼管杭を鋼材と中空部充填材とに分別処理する必要がなく、これらの処理作業に時間と費用とをかけることなく、既設鋼管杭のみを直ちにスクラップ化処理でき、この処理作業に要する時間と費用を大幅に削減できる。特に、杭抜き工程で地中から地上に引き抜かれた既設鋼管杭から順次スクラップ化処理することで、長尺の既設鋼管杭を狭いスペースでも容易にスクラップ化処理できる。

以下、本発明を、図１および図２に示された一実施の形態、図３に示された他の実施の形態を参照しながら詳細に説明する。

図２（ａ）は、３点式杭打ち機をベースマシーン11とした施工機を示し、ベースマシーン11により垂直に支持されたリーダ12に沿って、ワイヤ13により昇降可能な回転駆動機14が摺動自在に装着され、この回転駆動機14に中掘り機能を有する攪拌装置15が取り付けられている。この攪拌装置15は、図示されたスパイラルオーガ、または羽根付き掘削ロッドなどである。回転駆動機14には、図２（ｃ）に示されるように円筒状のケーシング16を取り付けることもできる。

このケーシング16は、軸方向および周方向に所定ピッチで穴が穿設された円筒状ケーシング本体の先端からジェット水を噴出しながら回転掘削する掘削機能を有するとともに、円筒状ケーシング本体の内部に杭を把持するチャッキング装置を備えているものもある。さらに、ケーシング16の頭部16aは、分割可能に設けられている。

図２（ａ）は、スパイラルオーガ、または羽根付き掘削ロッドなどの攪拌装置15を挿入する攪拌工程の前半を示し、地中Ｇにある既設中空杭としての既設鋼管杭17の内周面に沿って、中掘り機能を有する攪拌装置15を正転させながら挿入する。このとき、攪拌装置15を挿入しつつ、攪拌装置の先端の掘削ビットの吐出口よりベントナイト泥水、もしくはこれに準ずる潤滑効果が得られる液体を注入することで、既設鋼管杭17の内部を攪拌装置15にて正転・中掘り掘削し、杭中空部に詰め固められた土砂などの充填材Ｓを攪拌することによって杭内周面に対する充填材Ｓの摩擦抵抗を低減させる。

図２（ｂ）は、スパイラルオーガ、または羽根付き掘削ロッドなどの攪拌装置15を引き抜く攪拌工程の後半を示し、杭先端に到達した攪拌装置15を逆転させながら引き上げる。既設鋼管杭17の内部から攪拌装置15を逆転させながら引き抜くことで、正転時に掘削した充填材Ｓを杭内に残置させるようにする。

図２（ｃ）（ｄ）は、ケーシング挿入工程を示し、既設鋼管杭17の外周面に沿ってジェットエアまたはジェット水を併用しながら掘削機能を有するケーシング16を挿入することにより、杭外周面地盤の摩擦抵抗を低減させ、または除去する。このとき、ケーシング16の先端より水、または泥水を吐出しながら杭先端深度まで杭外周面を掘削する。

図２（ｅ）は、既設鋼管杭17の頭部を地面上に頭出しさせる工程の一例を示し、ケーシング16の一部に設けられたチャッキング装置により既設鋼管杭17を把持して、杭頭部が地面から突出するまでケーシング16と共に既設鋼管杭17を引き上げる。

その他の既設鋼管杭引上方法としては、スパイラルオーガまたは羽根付き掘削ロッドなどの攪拌装置15の先端部に油圧駆動による拡大操作が可能な拡翼ビットを設け、この拡翼ビットを杭先端位置で拡大させて既設鋼管杭17を拡翼上に架けて、攪拌装置15と既設鋼管杭17を同時に引き上げるようにしても良い。

この既設鋼管杭17の頭出し時に、既設鋼管杭17の内部の充填材Ｓは、攪拌装置15の正逆転により揉み解されているので、既設鋼管杭17内から排出されて、地中に生じた杭抜き孔18内に充填される。

図２（ｆ）は、ケーシング16の頭部16aを分離する工程であり、この頭部分離により、既設鋼管杭17の杭頭部が地上に露出する。攪拌装置15で引き上げて杭頭部を地上に露出させる場合はケーシング16はその深度に滞める。

図２（ｇ）は、既設鋼管杭17を地中から引き抜く杭抜き工程を示し、クレーン21により吊り上げるが、杭の内外の周面摩擦が十分除去されていない場合は、バイブロハンマ22、もしくは油圧引き上げ装置にて既設鋼管杭17の杭頭部を把持して杭を加振などしながら引き上げる。このとき、既設鋼管杭17内から排出された充填材Ｓを地中に生じた杭抜き孔18内およびケーシング16内に充填しながら既設鋼管杭17を引き抜く。

図２（ｈ）（ｉ）に示されるように、引き上げた既設鋼管杭17は中空状態であるから、引き上げ途中状態でも酸素溶断したり、ニブラにて圧縮処理して、スクラップ化処理することが可能である。23は、杭上部17aと杭下部17bとを分離した溶断部を示す。

図２（ｊ）は、既設鋼管杭17を引き上げた後、油圧ショベル24により杭抜きに伴う孔内沈下分を含む地面の空隙25を埋め戻す工程を示す。

図２（ｋ）（ｌ）は、ケーシング引き抜き工程を示し、ケーシング16の本体部分に頭部16aを接続して、地中Ｇからケーシング16を引き上げる。このとき、ケーシング16内から排出された充填材Ｓは、地中に生じた杭抜き孔18内に充填される。

最後に、ケーシング16の引上に伴う沈下分を含む地面の窪みを、油圧ショベル24により埋め戻して整地する。

次に、図１は、上記施工方法の概略を示したものである。

図１（ａ）に示されるように、地中Ｇに埋設された既設鋼管杭17の中空部には、土砂などの充填材Ｓが充填されている。

図１（ｂ）に示されるように、既設鋼管杭17の中空部に正転のスパイラルオーガまたは羽根付き掘削ロッドなどの攪拌装置15を挿入して、鋼管杭内の充填材Ｓを掘削しつつ、攪拌装置15の先端の掘削ビットの吐出口よりベントナイト泥水、もしくはこれに準ずる潤滑効果が得られる液体を注入することで杭内周面に詰め固められた充填材Ｓの摩擦抵抗を低減させる。

図１（ｃ）に示されるように、既設鋼管杭17の中空部から攪拌装置15を反転させながら引き上げることにより、図１（ｄ）に示されるように、既設鋼管杭17の中空部に充填材Ｓを残すようにする。攪拌装置15の正反転により、揉み解された充填材Ｓと杭内面との間の摩擦抵抗は著しく減少している。

図１（ｅ）に示されるように、既設鋼管杭17の外周部をケーシング16により高圧ジェットエアまたは高圧ジェット水を併用して掘削する。これにより、既設鋼管杭17の外周面に沿って、地中に杭抜き孔18を開け、杭外周面の地盤の摩擦抵抗を切り離す。ケーシング16は、高圧ジェットエアまたは高圧ジェット水と強力な駆動機を用いるため掘削能率が高い。

図１（ｆ）（ｇ）に示されるように、クレーンのみ、もしくはバイブロハンマなどを用いて既設鋼管杭17を加振などしながら引き上げ、適宜長さで溶断する。この既設鋼管杭引き上げ時は、攪拌装置15による掘削で既設鋼管杭17の内周面との付着力が弱まった鋼管杭内充填材Ｓを、既設鋼管杭17内から分離、排出させ、地中に生じた杭抜き孔18に残置させる。

最後に、杭抜きによって生じた孔内沈下分の埋め戻しをして、ケーシング16を引き上げ、地表面の窪みを埋め戻して整地する。

次に、この実施の形態の効果を説明する。

杭引き抜き時の杭重量を軽減化できる。すなわち、攪拌工程で攪拌装置により既設鋼管杭17の中空部を中掘り掘削して、既設鋼管杭17内の充填材Ｓと既設鋼管杭17の内面との間の摩擦抵抗を低減させることで、杭引き抜き時に既設鋼管杭17内から分離残置された充填材Ｓを地中に生じた杭抜き孔内に充填しながら、充填材Ｓの重量分を軽減された既設鋼管杭17のみを吊り上げることができ、杭重量の増加に伴うクレーンの大型化の必要がないとともに、杭引き抜き作業を容易にできる。

杭抜き孔18の充填処理を容易にできる。すなわち、中掘り掘削して既設鋼管杭17の内面と杭内の充填材Ｓとの摩擦抵抗を低減させ、その既設鋼管杭17をクレーンのみ、もしくはバイブロハンマ22、もしくは油圧引き上げ装置にて抜き上げることにより、既設鋼管杭17内の充填材Ｓを杭内から分離、排出して、地中に生じた杭抜き孔18内に残置、充填させることができ、杭抜き孔18の最深部への充填性が良いので地盤変状を防止できる。杭抜き孔18に追加充填処理する充填材を大幅に削減でき、かつ、杭短尺化での溶断が容易であることから、コスト縮減および工期短縮を図れる。

スクラップ分別を容易にできる。すなわち、杭引き上げ時に杭中空部内の充填材Ｓを排出して杭抜き孔18内に充填させるため、既設鋼管杭17と杭中空部内の充填材Ｓが引き上げ時に分別されるため、引き上げ後は既設鋼管杭17のみを酸素溶断処理するか、ニブラにて圧縮処理することで、容易に鋼材スクラップ化ができる。

次に、図３（ａ）（ｂ）は、施工機械の他の実施形態を示し、ベースマシーン（図示せず）から起こされた２本ステーブーム、もしくは伸縮ブーム31により支持されるリーダ12が反転可能に軸支され、また、このリーダ12に沿って、ワイヤにより昇降可能なオーガ用回転駆動機14aおよびケーシング用回転駆動機14bがそれぞれ摺動自在に装着され、オーガ用回転駆動機14aに、中掘り機能を有するスパイラルオーガまたは羽根付き掘削ロッドなどの攪拌装置15を取り付け、ケーシング用回転駆動機14bに、掘削機能を有する円筒状のケーシング16を取り付けることが可能である。

このような施工機械を用いると、本発明における攪拌工程と、ケーシング挿入工程と、杭抜き工程とを、必ずしも順次経時的に実施する必要がない。

例えば、攪拌装置用回転駆動機14aおよびケーシング用回転駆動機14bを同時に駆動しながら下降させることで、本発明における攪拌工程とケーシング挿入工程とを同時に実施しても良い。

要するに、既設鋼管杭17から杭抜き孔18への土砂充填と、既設鋼管杭17および充填材Ｓの分別とを１工程で行える点は、図１および図２に示された実施の形態と同様であり、作業能率を飛躍的に向上できる。

なお、攪拌装置15がスパイラルオーガの場合は、充填材を杭内に残置させるために挿入時のスパイラルオーガを正転させ、引き抜き時のスパイラルオーガを逆転させる必要があるが、攪拌装置15が羽根付き掘削ロッドの場合は、正転のまま挿入して引き抜くようにしても良い。

本発明は、既設鋼管杭17に適した杭抜き工法であるが、他の既設中空杭にも利用可能である。

本発明に係る既設中空杭の杭抜き工法の一実施の形態を示す水平断面図であり、（ａ）は、地中に埋設された既設鋼管杭を示し、（ｂ）は、既設鋼管杭の中空部に正転の攪拌装置を挿入する工程を示し、（ｃ）は、既設鋼管杭の中空部から攪拌装置を反転させながら引き上げる工程を示し、（ｄ）は、既設鋼管杭の中空部に充填材が残された状態を示し、（ｅ）は、既設鋼管杭の外周部をケーシングにより掘削した工程を示し、（ｆ）は、既設鋼管杭を引き上げた工程を示し、（ｇ）は、ケーシングを引き上げた工程を示す。 本発明に係る既設中空杭の杭抜き工法の一実施の形態を示す垂直断面図であり、（ａ）は、既設鋼管杭の中空部に正転の攪拌装置を挿入する工程を示し、（b）は、既設鋼管杭の中空部から攪拌装置を反転させながら引き上げる工程を示し、（ｃ）（ｄ）は、既設鋼管杭の外周部をケーシングにより掘削する工程を示し、（ｅ）は、既設鋼管杭の頭部を地面上に頭出しさせる工程を示し、（ｆ）は、ケーシングの頭部を分離する工程を示し、（ｇ）は、既設鋼管杭を地中から引き抜く杭抜き工程を示し、（ｈ）（ｉ）は、引き上げた既設鋼管杭をスクラップ化処理する工程を示し、（ｊ）は、地面の窪みを埋め戻す工程を示し、（ｋ）（ｌ）は、ケーシング引き抜き工程を示す。 同上杭抜き工法を実施する施工機械の他の実施形態を示し、（ａ）は、攪拌装置およびケーシングを地面から引き抜いた状態を示し、（ｂ）は、既設鋼管杭を引き上げる状態を示す。

符号の説明

Ｇ 地中
Ｓ 充填材
15 攪拌装置
16 ケーシング
17 既設中空杭としての既設鋼管杭

Claims (3)

1. 地中にある既設中空杭の内周面に沿って攪拌装置を挿入して杭内周面に詰め固められた充填材を攪拌することによって杭内周面に対する充填材の摩擦抵抗を低減させるとともに揉み解された充填材を杭内に残置させる攪拌工程と、
   既設中空杭の外周面に沿って掘削機能を有するケーシングを挿入することで杭外周面地盤の摩擦抵抗を低減させるケーシング挿入工程と、
   既設中空杭内から排出された充填材を地中に開いた杭抜き孔内に充填しながら既設中空杭を地中から引き抜く杭抜き工程と
   を具備したことを特徴とする既設中空杭の杭抜き工法。
2. 既設中空杭は、既設鋼管杭である
   ことを特徴とする請求項１記載の既設中空杭の杭抜き工法。
3. 杭抜き工程で地中から地上に引き抜かれた既設鋼管杭のみをスクラップ化処理する
   ことを特徴とする請求項２記載の既設中空杭の杭抜き工法。

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