JP2009263966A - 既設杭の撤去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、少ない機器構成によって既設杭の下方にグラウトを注入して既設杭を押し上げて切断撤去する既設杭の撤去方法を提供する。
【解決手段】既設杭の周囲を回転しながら掘削するケーシングと、前記既設杭の中心部に縦穴を穿孔する回転ドリルによって既設杭の周囲の掘削と中心部への貫通孔の穿設を行う第１工程と、穿設された既設杭の貫通孔にグラウト注入用ロッドを挿入する第２工程と、前記グラウト注入用ロッドにグラウトホースを接続する第３工程と、前記グラウト注入用ロッドの下端から既設杭の下方にグラウトを圧入して既設杭を押し上げる第４工程と、押し上げられた既設杭の上部を一定長さで切断し撤去する第５工程と、切断された既設杭に相当する長さだけ短縮されたグラウト注入用ロッドにグラウトホースを接続してグラウトの圧入を再開する第６の工程と、以後第４工程から第６工程を繰り返し行うことによる。
【選択図】図４

Description

本発明は、地中に打ち込まれた既設杭の撤去方法に関する。

一般に既存の建築物を建て替える場合には、該建築物を解体・撤去するとともに、該建築物を支持するために地盤に打ち込まれていた既設の基礎杭をも引き抜いて撤去する必要がある。
従来の既設杭の引き抜き方法としては、クレーンで吊り上げたケーシングを既設杭の周囲にバイブロハンマーによって打ち込んで既設杭と地盤とを縁切りした上、前記ケーシングに設けたチャッキング装置により既設杭をチャッキングして前記ケーシングとともにクレーンで吊り上げて引き抜く方法や、先端にビットを取付けたケーシングを回転しながら既設杭の周囲に貫入して既設杭と地盤とを縁切りした上、前記ケーシングを既設杭の周囲から取り外し、その後にクレーンによって既設杭を引き抜く方法が知られている。

しかし、上記の従来のケーシングをバイブロハンマーによって既設杭の周囲に打ち込む方法では、騒音と振動を伴い周辺住民への環境公害が生じ、また既設杭をケーシングとともにクレーンで吊り上げて引き抜くため、揚重力の大きい大規模なクレーンを必要とし、施工コストの増大が免れ得ない。
一方、先端にビットを取り付けたケーシングを回転しながら既設杭の周囲に貫入して既設杭と地盤とを縁切りした上、前記ケーシングを既設杭の周囲から取り外してクレーンで既設杭を引き抜く方法では、ケーシングを取り外した後に既設杭の周囲にできた間隙に周辺地盤が崩落して埋まり、既設杭の摩擦抵抗が大きくなってそのままでは引き抜けない事態が生ずることがあるなどの問題があった。

そこで、これを解決するために様々な発明が行われてきている。
例えば、騒音、振動の環境公害に対しては、既設杭を囲撓するようにして回転しながら地中に降下させるケーシングの貫入方法と、前記ケーシングの下部内側に前記既設杭を切断する切断刃を突出させ、ケーシングの回転によって既設杭を地中において切断する方法とで、低騒音、低振動とした発明が、特開２００６−１６７７８号公報や、特開２００６−２５７６７５号公報などに開示されている。
特開２００６−１６７７８号は、本発明者らによりなされたものであって「既設杭の外径より大径の短尺なケーシングを回転しながら既設杭をケーシングの長さ分を地中に降下させる第１工程と、ケーシングの下部内面から既設杭の外壁面に向けた切断刃を突出させ、ケーシングの回転により切断刃を既設杭の腹部に切り入れて切断する第２工程と、切断刃の切り入れによって切断された短尺の既設杭部分をケーシングの内側に保持して地上に引き上げる第３工程と、引き上げられた短尺の既設杭部分をケーシングから取り外す第４工程と、短尺の既設杭部分が取り外された短尺なケーシングを再び、地中の前記短尺の既設杭部分が切断撤去されて残置された既設杭を囲撓するごとくして下降させ、前記第１工程〜第４工程を繰り返し採用する工程とからなる」既設杭の切断撤去方法である。

一方、既設杭と地盤とが縁切りされた後にケーシングを取り外して既設杭を引き上げる方法において周辺地盤が崩落して既設杭が引き抜けなくなる問題については、特開平９−２０２０３０号公報に、「地中に埋設されたコンクリート製の既存杭を、先端に杭破砕用ヘッドを装着したアースオーガーによって杭頭部から順次破砕してい所定範囲にわたり既存杭の破砕を完了した後に、破砕されてアースオーガーのオーガースクリューに絡みついた状態の既存杭の補強鋼線とコンクリート破砕片とを、オーガースクリューとともに引き上げて地中から除去するようにした」既存杭除去工法及び同工法に用いる杭破砕用ヘッドの発明が開示されている。
また、特開平６−２０７４１２号公報には、「既存杭を収容するように鋼管のケーシングを打設して杭と周囲地盤を縁切りし、その杭を地上からの作業によって撤去する工法において、上記ケーシングの下端に設けたノズルからケーシング内の杭の下端近傍に向かってモルタルを注入する工程、モルタルの注入によって杭を上昇させる工程、杭の上昇に伴ってその上端を支持しながら杭を撤去する工程、モルタルの硬化前にケーシングを撤去する工程を含むことを特徴とするモルタル注入による既存杭の撤去工法」が開示されている。
特開２００６−１６７７８号公報 特開２００６−２５７６７５号公報 特開平９−２０２０３０号公報 特開平６−２０７４１２号公報

特許文献１、特許文献３の発明は、前述のように、ケーシングの回転を利用して地中に貫入し、既設杭を地中で切断することから騒音、振動が少なくなり公害問題を生じることなく、かつ既設杭を短く切断して少しずつ撤去できるので、林立したビル間の狭隘な場所で小規模な引き抜き機での作業が可能となるなど、従来の既設杭の撤去方法にはない効果をもたらしたが、既設杭をすべて撤去した後、残された縦穴を埋め戻す作業を行う必要があること、ケーシングに既設杭を切断するための切断刃を取り付けた特殊なケーシングを製作して使用しなければならないことなどの問題がある。
また特許文献３の発明には、地中での既存杭の破砕時や、破砕された補強鋼線とコンクリート片の引き上げ時に、周辺の地盤を崩落させるおそれがあること、また撤去後の縦穴を埋め戻す作業を行う必要があることなどの問題がある。

そして特許文献４のモルタル注入による既存杭の撤去方法は、撤去と撤去後の空洞へのモルタル注入とが同時に進行するため周辺地盤の崩落のおそれはなく、撤去後の埋め戻しの必要もないなどの優れた効果を備えているが、杭の下端付近にモルタルを注入するための装置の構成が複雑になっているのは否めない。
すなわち同発明の明細書の段落「０００７」〜「００１１」によれば、杭を収容するように打ち込まれるケーシングには予め注入管が縦方向に付設され、その下端部にはケーシングの中心部に向かってノズルが形成され、かつ上端部には圧縮空気の供給源である空気圧縮機が接続されて、前記ノズルから杭の下端付近に前記圧縮空気を吹き込み、ケーシング内の土壌に杭の中心位置に達するような穿孔を穿ち、次いでケーシングの上部外周に設けた旋回装置によって前記ケーシングを杭の周囲に旋回させ、これに伴うノズルの旋回によって前記穿孔を水平に連続して扇形に拡大し、最終的には円板状の空間を杭の下方に形成し、その空間に前記ノズルからモルタルを注入して、前空間の上方の土壌ともども杭をピストン状に押し上げて撤去すると記述されている。そして、注入管に圧縮空気とモルタルとを交互に切替供給するために供給管の地上部分に三方弁を介してモルタル輸送管を合流させているとしている。
また、ケーシングを振動打ち込み機で打ち込むとしていることから、騒音や振動の問題は解決されていない。

本発明は、前記既設杭の撤去方法の諸問題を解決するため、騒音、振動の発生が少なく、少ない機器構成によって既設杭の下方にグラウトが注入でき、注入したグラウトによって既設杭を押し上げて切断、撤去する既設杭の撤去方法を提供するものである。

本願発明者は、上記に鑑み鋭意研究の結果、次の手段によりこの課題を解決した。
（１）既設杭を撤去する既設杭の撤去方法において、
既設杭の外径より大きな内径を有し回転しながら既設杭の周囲を掘削するケーシングと、前記既設杭の中心部に縦穴を穿孔する回転ドリルとを同時に回転降下することによって、前記既設杭の周囲を掘削するとともに既設杭の中心部にその全長にわたる貫通孔を穿設する第１の工程と、
前記ドリルで穿設した既設杭中心部の貫通孔に、該既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間へグラウトを圧入する管状のグラウト注入用ロッドを挿入する第２の工程と、
前記グラウト注入用ロッドの上端開口部に、高圧グラウトポンプからグラウトを供給するグラウトホースを接続する第３の工程と、
前記グラウト注入用ロッドの下端から既設杭の下端部と該既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入して、前記既設杭を地上に押し上げる第４の工程と、
地上に押し上げられた既設杭が一定の長さに達したときグラウトの圧入を停止し、前記地上に押し上げたれた既設杭の上部を一定の長さで切断して撤去する第５の工程と、
前記グラウト注入用ロッドを切断された既設杭に相当する長さだけ引き上げた後その開口部にグラウトホースを接続してグラウトの圧入を再開する第６の工程とでなり、
以後第４の工程から第６の工程を複数回繰り返し行って撤去することを特徴とする既設杭の撤去方法。
（２）前記既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入するための空間を確保するため、周囲の地盤から縁切りされた既設杭をクレーン等の引き上げ装置によってグラウトの圧入可能な空間が得られるよう引き上げる工程を、前項（１）に記載の第１の工程と第２の工程の間、又は第２の工程と第３の工程との間に加えることを特徴とする前項（１）に記載の施設杭の撤去方法。
（３）前記グラウト注入用ロッドが、前記所定長さのロッドを複数本接続可能にされてなり、圧入グラウトによって押し上げられた前記既設杭が、所定長さで切断・撤去される都度、前記グラウト注入用ロッドを引き上げ、かつ最上部に位置する所定長さのロッド１本を取り外し、前記既設杭の貫通孔に残されたグラウト注入用ロッドの上端開口部にグラウトホースを接続して撤去作業を継続してなることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の既設杭の撤去方法。

本発明により下記の効果が発揮される。
〈１〉既設杭の外径より大きな内径を有し回転しながら既設杭の周囲を掘削するケーシングと、前記既設杭の中心部に縦穴を穿孔する回転ドリルとを同時に回転降下することによって、前記既設杭の周囲を掘削するとともに既設杭の中心部にその全長にわたる貫通孔を穿設し、次いで、前記ドリルで穿設した既設杭中心部の貫通孔に、該既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入する管状のグラウト注入用ロッドを挿入し、高圧グラウトポンプからグラウトホースを介して供給されるグラウトを、前記グラウト注入用ロッドの下端から前記既設杭の下方に圧入して該既設杭を地上に押し上げるので、既設杭下方へのグラウト注入が少ない機材で行え、かつ既設杭の周囲の掘削と中心部の貫通孔の穿設が同時に行え作業効率の向上が図れる。 また、騒音や振動の発生が少なく、環境公害を発生するおそれも少ない。
〈２〉地上に押し上げられた既設杭が一定の長さに達したときグラウトの圧入を停止し、前記地上に押し上げられた既設杭の上部を一定の長さで切断して撤去するので、大規模なクレーンを必要とせず、林立したビル間の狭隘な場所で小規模のクレーンでの既設杭の撤去作業が可能となる。
〈３〉グラウトによって既設杭を押し上げるので、既設杭の撤去後の空洞は形成されず、ケーシング撤去後の周辺地盤崩落のおそれがなく、また既設杭撤去後の埋め戻し作業の必要がなく工期短縮にもつながる。
〈４〉前記既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入するための空間を確保するため、周囲の地盤から縁切りされた既設杭をクレーン等の引き上げ装置によってグラウトの圧入可能な空間が得られるよう引き上げる工程を、請求項１に記載の第１の工程と第２の工程の間、又は第２の工程と第３の工程との間に加えているので、既設杭の下端部と支持地盤との間に確実にグラウトが圧入でき、既設杭の押し上げが的確に行え、撤去作業が効率よく行える。

本発明の既設杭の撤去方法を実施するための最良の形態を実施例の図に基づいて説明する。
図１は既設杭の周囲をケーシングで掘削するとともに既設杭の中心部に回転ドリルで貫通孔を穿設する第１工程の説明図、図２は穿設された貫通孔にグラウト注入用ロッドを挿入する第２工程の説明図、図３は貫通孔に挿入されたグラウト注入用ロッドにグラウトホースを取り付ける第３工程の説明図、図４はグラウト注入によって既設杭を押し上げる第４工程の説明図、図５は押し上げられた既設杭を切断・撤去する第５工程の説明図、図６は残置された既設杭に挿入されているグラウト注入用ロッドに再度グラウトホースを取り付けてグラウトを注入する第６工程の説明図、図７は既設杭がすべて撤去された時点での状態を示す説明図、図８はケーシングを引き抜く最終工程の説明図、図９は完工時の状態を示す説明図である。
図において１は既設杭、２はケーシング、３は回転ドリル、４はクレーン、５はグラウト注入用ロッド、５ａは一定長さの単位ロッド、６は杭切断装置、６ａはクランプ装置、６ｂは切断機、６ｃはロッド装着腕部、７はグラウトホース、８はグラウト、１０は貫通孔、Ｂは既設杭の支持地盤を示す。

本基礎杭の撤去方法は、まず第１の工程として、図１に示すように、クレーン４に既設杭１の外径より大きな内径を有し回転しながら既設杭の周囲を掘削するケーシング２と、前記既設杭１の中心部に縦穴を穿孔する回転ドリル３とを吊り下げて両者を同時に回転降下させ、ケーシング２によって前記既設杭１の全長にわたってその周囲を掘削して周囲地盤から縁切りするとともに、既設杭の中心部にその全長にわたる貫通孔１０を穿設する。
この際ケーシング２及び回転ドリル３は、当初クレーン４に吊り下げ可能な長さに制限されるが、掘削、穿孔が進むにつれて継ぎ足し、前記既設杭１の全長にわたっての掘削、穿孔を終えるまで継続実施する。

そして第２の工程として、図２に示すように、前記ケーシング２を既設杭１の周囲の地盤崩落防止のために既設杭１の周囲に残置するとともに、前記回転ドリル３を撤去した後、該既設杭の上方に杭切断装置６を配設し、さらに前記回転ドリル３で穿設した既設杭１の中心部に穿設された貫通孔１０に、該既設杭１の下端部と既設杭の支持地盤Ｂとの間にグラウト８を圧入するための管状のグラウト注入用ロッド５を挿入する。
なお前記グラウト注入用ロッド５は、一定長さの単位ロッド５ａを複数本接続してなり、既設杭１の下部にグラウト８が注入され前記既設杭が押し上げられるに伴って、前記グラウト注入用ロッド６の先端も上方に移動しなければならない事態に対応できるようにしている。
また、前記既設杭１の下端部と既設杭の支持地盤Ｂとの間にグラウト８を圧入するための空間が得られず、グラウトの圧入ができない場合には、第１の工程と第２の工程の間、又は第２の工程と第３の工程との間に周囲の地盤から縁切りされた既設杭１をクレーン４等の引き上げ装置によってグラウト８の圧入が可能となる空間が得られる程度まで引き上げる工程を加えることが好ましい。

第３の工程では、図３に示すように、前記グラウト注入用ロッド５を杭切断装置６に上下動可能に備えられたロッド装着腕部６ｃで保持し、該グラウト注入用ロッド５の上端開口部に、高圧グラウトポンプ（図示せず）からグラウト８を供給するグラウトホース７を接続する。
そして第４の工程では、図４に示すように、前記グラウトホース７を介して既設杭１の下面と該既設杭１の支持地盤Ｂとの間に、グラウト８を圧入し、前記既設杭１を圧入したグラウト８によって押し上げる。このときグラウト注入用ロッド５も注入されたグラウトによって押し上げられ、前記杭切断装置６に上下動可能に備えられたロッド装着腕部６ｃも上方に押し上げられる。

第５の工程では、グラウト８の注入により既設杭１の押し上げ長さがある一定値（例えば１．５〜２ｍ）に達したとき、一旦グラウトホース７をグラウト注入用ロッド５から取り外してグラウト８の圧入を停止する。そして、グラウト８の注入によって押し上げられて地上に一定長さ現出した前記既設杭１を杭切断装置６に備えられたクランプ装置６ａによって把持し、杭切断装置６の切断機６ｂによって、前記切断機６ｂより上方に押し上げられた既設杭１の部分を切断し、クレーン４を用いて撤去する。
この際、前記グラウト注入用ロッド５の上端が切断機６ｂより下方に位置するよう、前記一定長さの単位ロッド５ａの１又は複数本を除去しておくことが望ましい。

本既設杭撤去方法の第６の工程は、図６に示すように、前記グラウト注入用ロッド５を前記切断された既設杭に相当する長さだけ引き上げ、所定の位置に引き下ろされた前記ロッド装着腕部６ｃに保持させた後その上端の開口部にグラウトホース７を接続してグラウト８の圧入を再開する。
以後は第４の工程から第６の工程を複数回繰り返し行って既設杭１を複数に切断して撤去する。
図７は、前記既設杭１がすべて撤去され、前記ケーシング２内に既設杭１を押し上げたグラウト８が充填されている状態を示している。
最後の工程は、図８に示すように、地盤内に残置されたケーシング２をクレーン４を用いて回転しながら引き抜く工程であり、ケーシングがすべて引き抜かれると既設杭１の頭部を現出させるために掘削した部分にもグラウトを注入して完工とする（図９参照）。

既設杭の周囲をケーシングで掘削するとともに既設杭の中心部に回転ドリルで貫通孔を穿設する第１工程の説明図 穿設された貫通孔にグラウト注入用ロッドを挿入する第２工程の説明図 貫通孔に挿入されたグラウト注入用ロッドにグラウトホースを取り付ける第３工程の説明図 グラウト注入によって既設杭を押し上げる第４工程の説明図 押し上げられた既設杭を切断撤去する第５工程の説明図 残置された既設杭に挿入されているグラウト注入用ロッドに再度グラウトホースを取り付ける第６工程の説明図 既設杭がすべて撤去された時点での状態の説明図 ケーシングを引き抜く最終工程の説明図 完工時の状態を示す説明図

符号の説明

１：既設杭
２：ケーシング
３：回転ドリル
４：クレーン
５：グラウト注入用ロッド
５ａ：一定長さの単位ロッド
６：杭切断装置
６ａ：クランプ装置
６ｂ：切断機
６ｃ：ロッド装着腕部
７：グラウトホース
８：グラウト
１０：貫通孔
Ｂ：既設杭の支持地盤

Claims (3)

1. 既設杭を撤去する既設杭の撤去方法において、
   既設杭の外径より大きな内径を有し回転しながら既設杭の周囲を掘削するケーシングと、前記既設杭の中心部に縦穴を穿孔する回転ドリルとを同時に回転降下することによって、前記既設杭の周囲を掘削するとともに既設杭の中心部にその全長にわたる貫通孔を穿設する第１の工程と、
   前記ドリルで穿設した既設杭中心部の貫通孔に、該既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間へグラウトを圧入する管状のグラウト注入用ロッドを挿入する第２の工程と、
   前記グラウト注入用ロッドの上端開口部に、高圧グラウトポンプからグラウトを供給するグラウトホースを接続する第３の工程と、
   前記グラウト注入用ロッドの下端から既設杭の下端部と該既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入して、前記既設杭を地上に押し上げる第４の工程と、
   地上に押し上げられた既設杭が一定の長さに達したときグラウトの圧入を停止し、前記地上に押し上げたれた既設杭の上部を一定の長さで切断して撤去する第５の工程と、
   前記グラウト注入用ロッドを切断された既設杭に相当する長さだけ引き上げた後その開口部にグラウトホースを接続してグラウトの圧入を再開する第６の工程とでなり、
   以後第４の工程から第６の工程を複数回繰り返し行って撤去することを特徴とする既設杭の撤去方法。
2. 前記既設杭の下端部と既設杭の支持地盤との間にグラウトを圧入するための空間を確保するため、周囲の地盤から縁切りされた既設杭をクレーン等の引き上げ装置によってグラウトの圧入可能な空間が得られるよう引き上げる工程を、請求項１に記載の第１の工程と第２の工程の間、又は第２の工程と第３の工程との間に加えることを特徴とする請求項１に記載の施設杭の撤去方法。
3. 前記グラウト注入用ロッドが、前記所定長さのロッドを複数本接続可能にされてなり、圧入グラウトによって押し上げられた前記既設杭が、所定長さで切断・撤去される都度、前記グラウト注入用ロッドを引き上げ、かつ最上部に位置する所定長さのロッド１本を取り外し、前記既設杭の貫通孔に残されたグラウト注入用ロッドの上端開口部にグラウトホースを接続して撤去作業を継続してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の既設杭の撤去方法。
   

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