JP2014084611A - 埋設杭の引き抜き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】引き抜き穴２１の削孔時に、埋設杭１１の外周の土や玉石を排土し、埋設杭１１を簡単かつ確実に引き抜くことのできる装置を提供すること。
【解決手段】削孔ケーシング１５は、下端部の掘削用ケーシング１５ａと連結用ケーシング１５ｂからなり、この掘削用ケーシング１５ａに設けた噴射ノズル１７と掘削ビット１６により液体を噴射しつつ埋設杭１１の周りを回転して引き抜き穴２１を削孔し、この引き抜き穴２１の削孔後に埋設杭１１を引き抜くようにした埋設杭の引き抜き装置において、前記掘削用ケーシング１５ａを構成する円筒体３６の内壁の下端から上端まで連続して又は間欠的に、前記埋設杭１１に付着した土砂を剥離するための螺旋状に突出した排土用突条２７を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中に埋設してある埋設杭を簡単かつ確実に引き抜くことのできる埋設杭の引き抜き装置に関するものである。

従来から地盤１０に埋設された埋設杭１１を引き抜くには、図６に示すような工法で行われていた。
（ａ）埋設されている埋設杭１１の位置を確認し、バックホウ１２で穴１３を掘削して、埋設杭１１の頭出しを行う。
（ｂ）穴１３の掘削深度が深く、地盤１０が崩壊し易い場合は、後述の削孔ケーシング１５より大きな径の表層ケーシング１４を設置する。
（ｃ）表層ケーシング１４内の杭頭に削孔ケーシング１５の掘削用ケーシング１５ａをセットし、所定の深度まで連結用ケーシング１５ｂを順次連結しながら回転して掘削ビット１６の先端刃で埋設杭１１の周りに引き抜き穴２１を削孔する。このとき、先端刃の近くから液体を噴射する。削孔ケーシング１５の掘削用ケーシング１５ａに、所定の深度まで連結用ケーシング１５ｂを順次連結したり、削孔後に切り離すときには、図５に示す高所作業車が使用される。この高所作業車は、無端帯車のベースマシン２３にブーム２４とガイド柱２５を設けて、削孔ケーシング１５をガイド柱２５に沿って掘進するもので、削孔ケーシング１５の上端部に掘進機２６が取り付けられる。
（ｄ）削孔ケーシング１５で埋設杭１１下端部まで引き抜き穴２１を削孔したら、削孔ケーシング１５を地上まで引き抜く。このとき、噴射ノズル１７からの泥水で引き抜き穴２１の孔壁の崩壊を防止する。
（ｅ）引き抜かれた削孔ケーシング１５の掘削用ケーシング１５ａ部分に引き抜きワイヤ１８が引き掛けられる。
（ｆ）再度削孔ケーシング１５を引き抜き穴２１に挿入し、引き抜きワイヤ１８の先端の玉掛け部１９を埋設杭１１の途中にセットし、削孔ケーシング１５だけを引き抜き穴２１から引き抜く。
（ｇ）埋設杭１１を、玉掛けした引き抜きワイヤ１８により前記ベースマシン２３で引き抜く。地盤１０には、引き抜いた跡に空洞２０が形成される。
（ｈ）空洞２０にバックホウ１２にて埋め戻し砂２２を投入して埋め戻しを行う。
（ｉ）埋め戻し後、表層ケーシング１４を撤去して埋設杭１１の引き抜きを完了する。

以上のような埋設杭１１の引き抜く工法において、地盤１０を泥水状態にするため、大量の泥水やベントナイトの懸濁水などの削孔水を使用すると、大量の削孔水を送り込むための設備が必要になるとともに、埋め戻した時にセメントなどの固化剤が希釈化されて地盤の強度が低下するおそれがあるので、代わりに発砲水を噴射するという工法が提案されている（特許文献１）。

また、埋設杭１１の外周に削孔ケーシング１５で引き抜き穴２１を削孔する際に、削孔ケーシング１５の外周に螺旋羽根を設けてこの削孔ケーシング１５を正回転しながら埋設杭１１の周りに引き抜き穴２１を削孔し、この引き抜き穴２１が埋設杭１１の底に達したら螺旋羽根付き削孔ケーシング１５を逆回転しながら引き抜く。また、削孔ケーシング１５の内側には、突片を設けて削孔ケーシング１５の引き上げの際に埋設杭１１の泥をかき落とす、という工法が記載されている（特許文献２）。

特開２０１２−１２２１９７号公報 特開２００７−１３８５４４号公報

特許文献１に示す工法では、大量の削孔水を送り込む代わりに発砲水を噴射し、埋め戻した時にセメントなどの固化剤が希釈化されて地盤の強度が低下しないようにしている。
しかし、この工法では、引き抜き穴２１を削孔しても埋設杭１１の周りに土や玉石が固く付着したままであり、埋設杭１１を引き抜くのに極めて大きな力を出力可能な大型の引き抜き機を必要とし、このような大型機械を現場に搬入したり、搬出するのに煩雑な作業となるという問題があった。
また、埋設杭１１の周りに引き抜き穴２１を削孔しただけでは、削孔ケーシング１５を抜いたとき引き抜き穴２１が崩れて元の状態に埋まってしまい、埋設杭１１が抜けにくくなる。
特許文献２に示す工法では、外周に螺旋羽根を有する削孔ケーシング１５を正回転しながら埋設杭１１の周り侵入させ、削孔ケーシング１５が埋設杭１１の底に達したら螺旋羽根付き削孔ケーシング１５を逆回転しながら引き抜くものであるが、この工法では、削孔ケーシング１５の下端部に掘削ビット１６がなく、削孔ケーシング１５の正回転時に削孔ケーシング１５が埋設杭１１の周りの地盤に食い込みながら削孔するため、埋設杭１１の直径の６〜７倍の大きな穴を掘らなければならず、無駄な削孔工事となる。また、削孔ケーシング１５の内側に突片を設けて削孔ケーシング１５の引き上げの際に埋設杭１１の泥をかき落とすとしているが、削孔ケーシング１５の内側に突片を付けだけでは十分に埋設杭１１の泥をかき落とすことはできない。

本発明は、特に、Ｈ形鋼などの複雑な形状の埋設杭１１を引き抜くための引き抜き穴２１の削孔時に、埋設杭１１の外周の土や玉石を排土し、埋設杭１１を簡単かつ確実に引き抜くことのできる埋設杭の引き抜き装置を提供することを目的とするものである。

本発明による埋設杭の引き抜き装置は、削孔ケーシング１５は、下端部の掘削用ケーシング１５ａとこの掘削用ケーシング１５ａに連結される連結用ケーシング１５ｂからなり、この掘削用ケーシング１５ａに設けた噴射ノズル１７と掘削ビット１６により液体を噴射しつつ埋設杭１１の周りを回転して引き抜き穴２１を削孔し、この引き抜き穴２１の削孔後に埋設杭１１を引き抜くようにした埋設杭の引き抜き装置において、前記掘削用ケーシング１５ａを構成する円筒体３６の内壁に、前記埋設杭１１に付着した土砂を剥離するための螺旋状に突出した排土用突条２７を設けたことを特徴とする。

埋設杭１１の周りの排土を効率よく行うために、排土用突条２７は、掘削用ケーシング１５ａの内壁の下端から上端まで連続して又は間欠的に設けられ、この排土用突条２７の傾斜角度は、削孔ケーシング１５の地盤１０への侵入する螺旋角度より小さくなるように設定する。

引き抜き穴２１の外形を大きくするために連結用ケーシング１５ｂの外周にも螺旋状に突出した排土用突条３５を形成してもよい。

請求項１記載の発明によれば、削孔ケーシングは、掘削用ケーシングとこの掘削用ケーシングに連結される連結用ケーシングからなり、この掘削用ケーシングに設けた噴射ノズルと掘削ビットにより液体を噴射しつつ埋設杭の周りを回転して引き抜き穴を削孔し、この引き抜き穴の削孔後に埋設杭を引き抜くようにした埋設杭の引き抜き装置において、前記掘削用ケーシングを構成する円筒体の内壁に、前記埋設杭に付着した土砂を剥離するための螺旋状に突出した排土用突条を設けたので、埋設杭がＨ形鋼のように外形に凹凸のあるような複雑な形状であっても効率よく埋設杭に付着する土砂を排土することができる。そのため、掘削用ケーシングとの共回りをなくして埋設杭の引き抜きが容易になる。

請求項２記載の発明によれば、排土用突条は、掘削用ケーシングの内壁の下端から上端まで連続して又は間欠的に設けられ、この排土用突条の傾斜角度は、削孔ケーシングの地盤への侵入する螺旋角度より小さくなるように設定したので、埋設杭に付着する土砂の排土がより効率的に行える。

請求項３記載の発明によれば、排土用突条は、掘削用ケーシングに連結される連結用ケーシングの内壁にも形成したので、埋設杭に付着する土砂の排土がなお一層効率的に行える。

請求項４記載の発明によれば、連結用ケーシングの外周に引き抜き穴の外形を大きくするための螺旋状に突出した排土用突条を形成したので、掘削用ケーシングの削孔後の引き抜きが容易になる。

請求項５記載の発明によれば、噴射ノズルから噴射する液体は、ベントナイトを水で希釈し、かつ、気泡を混合したものからなるので、削孔後の引き抜き穴の内壁が崩壊するのを防止し、掘削用ケーシングの引き戻しと、埋設杭の引き抜きが容易になる。

本発明による埋設杭の引き抜き装置の実施例１を示すもので、（ａ）は、掘削用ケーシング１５ａの縦断面図、（ｂ）は、掘削用ケーシング１５ａの平面図である。 本発明による埋設杭の引き抜き装置の実施例２を示すもので、（ａ）は、掘削用ケーシング１５ａの縦断面図、（ｂ）は、排土用突条２７の模式的な斜視図である。 本発明による埋設杭の引き抜き装置の実施例３を示す掘削用ケーシング１５ａの正面図である。 本発明による削孔ケーシング１５の回転数と排土用突条２７の螺旋角度の関係を示すもので、（ａ）は、削孔ケーシング１５が１０回転したときと、５回転したときの螺旋角度の説明図、（ｂ）は、削孔ケーシング１５の貫入速度と螺旋角度の関係を示す説明図である。 （ａ）は、引き抜き穴２１を削孔するときに使用される一般的な高所作業車の正面図、（ｂ）は、埋設杭１１がＨ形鋼であるときの引き抜き穴２１との説明図である。 従来から採用されている埋設杭１１の引き抜きの工程図である。

本発明による埋設杭の引き抜き装置は、削孔ケーシング１５は、下端部の掘削用ケーシング１５ａとこの掘削用ケーシング１５ａに連結される連結用ケーシング１５ｂからなり、この掘削用ケーシング１５ａに設けた噴射ノズル１７と掘削ビット１６により液体を噴射しつつ埋設杭１１の周りを回転して引き抜き穴２１を削孔し、この引き抜き穴２１の削孔後に埋設杭１１を引き抜くようにした埋設杭の引き抜き装置において、前記掘削用ケーシング１５ａを構成する円筒体３６の内壁に、前記埋設杭１１に付着した土砂を剥離するための螺旋状に突出した排土用突条２７を設ける。

排土用突条２７は、掘削用ケーシング１５ａの内壁の下端から上端まで連続して設けてもよいし、また、９０度設けたら３６０度設けずにさらに９０度設けることを繰り返して間欠的に設けてもよい。この排土用突条２７の傾斜角度は、削孔ケーシング１５の地盤１０への侵入する螺旋角度より小さくなるように設定することで排土をより効果的に行わせることができる。

排土用突条２７は、掘削用ケーシング１５ａに連結される連結用ケーシング１５ｂの内壁にも形成してもよい。また、連結用ケーシング１５ｂの外周に引き抜き穴２１の外形を大きくするための螺旋状に突出した排土用突条３５を形成してもよい。

噴射ノズル１７から噴射する液体は、ベントナイトを水で希釈し、かつ、気泡を混合したものを使用することで引き抜き穴の内壁が崩れるのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施例１を図面に基づき説明する。
図１において、削孔ケーシング１５は、先端部の掘削用ケーシング１５ａと、この掘削用ケーシング１５ａに連結される連結用ケーシング１５ｂとからなる。本発明による掘削用ケーシング１５ａは、その内壁に排土用突条２７を有することを特徴としている。
削孔ケーシング１５は、図５に示すように、先端部の掘削用ケーシング１５ａに連結用ケーシング１５ｂが埋設杭１１の長さに応じて順次連結される。
前記本発明による掘削用ケーシング１５ａは、埋設杭１１が幅３００ｍｍ程度までであれば、直径７００ｍｍ、高さ１０００ｍｍ、厚さ９ｍｍ程度の金属製の円筒体３６の内部に、幅２０ｍｍ程度の排土用突条２７を溶接等で取り付けたものを主体とし、前記円筒体３６の下端部には、例えば６０度の間隔で先端刃を有する掘削ビット１６が固定的に取り付けられている。また、円筒体３６の上端部には、前記連結用ケーシング１５ｂの連結リング２８と連結するための連結リング２８が設けられている。排土用突条２７の幅は、回転時の抵抗があまり大きくならず、埋設杭１１の排土効果が上がるように決定される。

前記排土用突条２７の螺旋角度θは、削孔ケーシング１５の貫入速度Ｖ及び回転数Ｎによって設定される。さらに詳しくは、例えば、図４に示すように、掘削用ケーシング１５ａの直径が７００ｍｍ、長さが１０００ｍｍとしたとき、全周囲の長さが２１９９ｍｍとなる。回転数が５ｒｐｍで、貫入速度が１．０ｍ／ｍｉｎであれば、削孔時の螺旋角度は、５．２０度となる。ここで、排土用突条２７のθを５．２０度とすると、削孔された孔の壁面には、螺旋状の溝が形成されるだけで、排土の効果が小さくなる。
そこで、回転数が５ｒｐｍで、貫入速度が１．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、５．２０度より小さな値に設定する。
同様にして、図４に示すように、回転数が５ｒｐｍで、貫入速度が２．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、１０．４０度より小さな値に設定し、回転数が１０ｒｐｍで、貫入速度が１．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、２．６０度より小さな値に設定し、回転数が１０ｒｐｍで、貫入速度が２．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、５．２０度より小さな値に設定し、回転数が２０ｒｐｍで、貫入速度が１．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、係止突片３０度より小さな値に設定し、回転数が２０ｒｐｍで、貫入速度が２．０ｍ／ｍｉｎのときの排土用突条２７の角度θは、２．６０度より小さな値に設定する。
以上は、例示であってこれらの数値に限定されるものではなく、地盤１０の性質、埋設杭１１の形状や太さ等によって適宜決定される。

前記削孔ケーシング１５の外周には、垂直方向に１本、又は１８０度間隔で２本の高圧ホース３２が取り付けられる。この高圧ホース３２は、掘削用ケーシング１５ａ、連結用ケーシング１５ｂ毎に取り付けられ、掘削用ケーシング１５ａと連結用ケーシング１５ｂを連結するときに高圧ホース３２も連結される。掘削用ケーシング１５ａにおける高圧ホース３２の下端部は、噴射ノズル１７となっている。前記高圧ホース３２を、掘削用ケーシング１５ａと連結用ケーシング１５ｂの外周に取り付けるために、図１（ｂ）及び図３に示すように、連結リング２８、掘削用ケーシング１５ａ、連結用ケーシング１５ｂのそれぞれの外周にアングル材などでホースガイド溝３３を形成し、このホースガイド溝３３内に高圧ホース３２を収納し、削孔時の保護のためにホースカバー３４を被せる。掘削用ケーシング１５ａと連結用ケーシング１５ｂを連結するには、掘削用ケーシング１５ａの係止溝２９に連結用ケーシング１５ｂの係止突片３０を嵌め込み回動し、係止溝２９に回り止め板３１を圧入固着する。固着したら連結用ケーシング１５ｂの高圧ホース３２と掘削用ケーシング１５ａの高圧ホース３２とをねじで連結する。

以上のような構成による作用を説明する。
図６（ａ）（ｂ）に示すように、埋設されている埋設杭１１の位置を確認し、穴１３を掘削して、埋設杭１１の頭出しを行い、穴１３の掘削深度が深く、地盤１０が崩壊し易い場合は、表層ケーシング１４を設置する。頭出しをした埋設杭１１の傍に図５に示すように、高所作業車３８のガイド柱２５を垂直に設置し、表層ケーシング１４内の杭頭に削孔ケーシング１５の掘削用ケーシング１５ａをセットし、所定の深度まで連結用ケーシング１５ｂを順次連結しながら回転して掘削ビット１６の先端刃で埋設杭１１の周りに引き抜き穴２１を削孔する。このとき、先端刃の近くの噴射ノズル１７から液体を噴射する。
この液体は、ベントナイトを水で１０００倍程度に希釈したものが地上のタンクに貯留されており、削孔ケーシング１５の上端部までポンプで汲み上げ、スイベル３７から２股に分かれた高圧ホース３２で噴射ノズル１７に送り込む。スイベル３７の位置が高いので、噴射ノズル１７では十分な水圧がかかるが、必要に応じて高圧で送り出して噴射ノズル１７から噴射する。この液体に気泡を混合すれば、気体の注入量を減らして地盤の強度を低下しないようにする。気泡を混合することで、削孔した壁面が崩れるのを防止し、掘削作業をやり易くする。

掘削用ケーシング１５ａで埋設杭１１の周りの削孔を開始すると、円筒体３６の内側に形成されている排土用突条２７で埋設杭１１に付着している土砂を剥離する。掘削用ケーシング１５ａが回転数５ｒｐｍ、貫入速度１．０ｍ／ｍｉｎであると、掘削用ケーシング１５ａは、螺旋角度５．２０度で侵入する。そこで、排土用突条２７の傾斜角度θを掘削用ケーシング１５ａの侵入時の螺旋角度５．２０度と異なる角度、例えば、４．０〜５．０度程度の小さな角度に設定しておくと、埋設杭１１の周りから土砂が排土される。排土用突条２７の傾斜角度θを螺旋角度の５．２０度より大きな５．５〜６．０度程度とするようにしてもよい。

このようにして埋設杭１１の周りに引き抜き穴２１を削孔しつつ埋設杭１１の土砂を排土し、掘削用ケーシング１５ａの連結リング２８に連結用ケーシング１５ｂの連結リング２８を連結ながら埋設杭１１の先端まで削孔する。掘削用ケーシング１５ａが埋設杭１１の先端に到達したら、逆回転して埋設杭１１の周りの土砂を排土しつつ上部の連結用ケーシング１５ｂを順次解体しながら掘削用ケーシング１５ａを地上まで引き上げる。
削孔ケーシング１５の外周の高圧ホース３２は、ホースガイド溝３３に収納され、ホースカバー３４で保護されているので削孔ケーシング１５による削孔作業中に損傷することはない。

削孔された引き抜き穴２１は、掘削用ケーシング１５ａの掘削ビット１６により形成されたままではなく、排土用突条２７で埋設杭１１の周りの土砂を崩しながら排土しているので、削孔ケーシング１５と埋設杭１１が共周りすることがなくなり、埋設杭１１が抜けやすくなる。また、抜いた埋設杭１１が長いときは、適当な長さに切断しながら引き抜きができ、高所作業車３８も埋設杭１１より低いものであってもよい。

図１に示す前記実施例では、排土用突条２７は、掘削用ケーシング１５ａの内部上端から下端まで連続して形成したが、これに限られるものではなく、図２（ａ）（ｂ）に示すように、１８０度排土用突条２７を形成したら３６０度は形成せず、次の１８０度形成するというように、一定間隔で間欠的に形成してもよい。排土用突条２７の形成角度と形成しない割合はこの例に限られるものではない。
前記実施例では、掘削用ケーシング１５ａの内壁だけに排土用突条２７を形成したが、連結用ケーシング１５ｂの内壁にも排土用突条２７を形成してもよい。
前記実施例では、掘削用ケーシング１５ａと連結用ケーシング１５ｂの内壁だけに排土用突条２７を形成したが、掘削用ケーシングの削孔後の引き抜きが容易にするために、図３に示すように、掘削用ケーシング１５ａの外壁にも排土用突条３５を形成してもよい。この排土用突条３５の螺旋角度は、内壁の排土用突条２７の螺旋角度と同一でもよいし、異ならせてもよい。

１０…地盤１０￥、１１…埋設杭、１２…バックホウ、１３…穴、１４…表層ケーシング、１５…削孔ケーシング、１５ａ…掘削用ケーシング、１５ｂ…連結用ケーシング、１６…掘削ビット、１７…噴射ノズル、１８…引き抜きワイヤ、１９…玉掛け部、２０…空洞、２１…引き抜き穴、２２…埋め戻し砂、２３…ベースマシン、２４…ブーム、２５…ガイド柱、２６…掘進機、２７…排土用突条、２８…連結リング、２９…係止溝、３０…係止突片、３１…回り止め板、３２…高圧ホース、３３…ホースガイド溝、３４…ホースカバー、３５…排土用突条、３６…円筒体、３７…スイベル、３８…高所作業車。

Claims (5)

1. 削孔ケーシングは、掘削用ケーシングとこの掘削用ケーシングに連結される連結用ケーシングからなり、この掘削用ケーシングに設けた噴射ノズルと掘削ビットにより液体を噴射しつつ埋設杭の周りを回転して引き抜き穴を削孔し、この引き抜き穴の削孔後に埋設杭を引き抜くようにした埋設杭の引き抜き装置において、前記掘削用ケーシングを構成する円筒体の内壁に、前記埋設杭に付着した土砂を剥離するための螺旋状に突出した排土用突条を設けたことを特徴とする埋設杭の引き抜き装置。
2. 排土用突条は、掘削用ケーシングの内壁の下端から上端まで連続して又は間欠的に設けられ、この排土用突条の傾斜角度は、削孔ケーシングの地盤への侵入する螺旋角度より小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１記載の埋設杭の引き抜き装置。
3. 排土用突条は、掘削用ケーシングに連結される連結用ケーシングの内壁にも形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の埋設杭の引き抜き装置。
4. 連結用ケーシングの外周に引き抜き穴の外形を大きくするための螺旋状に突出した排土用突条を形成したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の埋設杭の引き抜き装置。
5. 噴射ノズルから噴射する液体は、ベントナイトを水で希釈し、かつ、気泡を混合したものからなることを特徴とする請求項１記載の埋設杭の引き抜き装置。

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