JP2015038280A - 杭頭処理方法および破砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音や振動、粉塵などを抑え、作業性も高い杭頭処理方法等を提供する。【解決手段】余盛コンクリート５と構造体コンクリート７との境界面１７に形成した横方向の割岩用孔１１に油圧破砕機２０を挿入して上下に圧力を加え、余盛コンクリート５と構造体コンクリート７を上下に分断する。その後、余盛コンクリート５に形成した上下方向の割岩用孔１３に油圧破砕機を挿入し内外に圧力を加え、主筋９より外側の部分のかぶりコンクリートを分断し取り除く。さらに、余盛コンクリート５に形成した上下方向の割岩用孔１５に油圧破砕機を挿入し上記と同様にして主筋９の内側のコンクリートをコンクリート片２１へと分断する。次に、コンクリート片２１に隣接する上下方向の割岩用孔１５に破砕治具２３の柱部２５を挿入して、破砕部２９の刃先４７を柱部２５側に回転させ、刃先４７によってコンクリート片２１を破砕する。【選択図】図８

Description

本発明は、杭の現場造成時の杭頭処理方法およびこれに用いる破砕装置に関する。

基礎杭などの地下杭を現場造成により構築することがある。杭の現場造成の例を図１０に示す。この例では、図１０（ａ）に示すように地盤１００の掘削を行って孔１０１を形成した後、図１０（ｂ）に示すように孔１０１に鉄筋籠１０２を建込み、図１０（ｃ）に示すように、トレミー管などを用いてコンクリート１０３の打設を開始する。

図１０（ｄ）に示すように、コンクリート１０３の打設の進行に伴って最初に打設したコンクリートが上昇し、杭頭の余盛コンクリート１０３ａとなる。コンクリート１０３の硬化により杭は形成されるが、余盛コンクリート１０３ａは孔１０１の底部にあった土等の不純物を含んでおり構造体とはできないため、これを解体、除去する必要がある。この例では、図１０（ｅ）に示すように杭頭の周囲の地盤１００を掘削した後、図１０（ｆ）に示すように地上にて余盛コンクリート１０３ａを解体、除去している。

余盛コンクリートを除去する際には、主にハンドブレーカを用いて人力にて解体を行う場合が多い。また、余盛コンクリートの下端に横方向の貫通孔を形成し、貫通孔内に油圧式のパッカ等を挿入して拡げ、余盛コンクリートを下方のコンクリートから分断した後、鉄筋籠の主筋から抜き取るようにして引き上げ、除去する方法もある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−７３９７号公報

しかしながら、ハンドブレーカを用いた解体方法では、確実に余盛コンクリートを除去することができるものの、人力による作業のため効率が悪かった。また、大きな騒音、振動や粉塵の飛散も問題となる。これを抑えるために防音シートや単管パイプなどを用いて作業場に仮設の覆いを設ける場合もあるが、杭は通常複数本構築するので、作業の進捗に合わせて盛り替える必要があり、非効率的である。

特許文献１の方法では、騒音や振動、粉塵などを抑制できるが、主筋を曲げないためにコンクリート余盛部全体を一度に引き上げる必要があり、大型の揚重機が必要であった。また、大型の揚重機の使用に伴う仮設構台のオーバースペックも問題であった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は騒音や振動、粉塵などを抑え、作業性も高い杭頭処理方法等を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、杭の現場造成の際、地上に露出した杭頭のコンクリートの側面から内側へ向かう第１の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを上下に分断した後、前記コンクリートの頂面から下方に向かう第２の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを横方向に分断する工程（ａ）と、柱部と、刃先を前記柱部側へ回転可能な破砕部とを有する破砕装置の柱部を前記第２の孔に配置し、前記破砕部を用いて前記コンクリート片を破砕し、除去する工程（ｂ）と、を具備することを特徴とする杭頭処理方法である。

第１の発明では、杭頭の余盛コンクリートを杭本体から分断してコンクリート片に分割し、破砕装置の柱部を余盛コンクリートの分割時に形成した上下方向の孔に挿入し、破砕部を用いてコンクリート片を破砕する。コンクリート片の残りは、コンクリート片を破砕、除去した後の空間を取っ掛かりとして小型重機に取り付けたニブラ等で噛み砕いて除去できる。この方法によれば、騒音や振動、粉塵を抑制でき、大型の重機も不要で人力作業も大きく減るので作業効率も向上する。

また、油圧破砕機などの孔拡張手段によってコンクリートを分断することで、コンクリートを任意の大きさで分割することができ、作業条件に制約があっても破砕装置や小型重機による除去が可能となる。また騒音や振動、粉塵も抑えられ、杭本体のコンクリートへ与える影響も小さい。

前記破砕部は、前記柱部に沿って上下移動可能であることが望ましい。
これにより、コンクリート片の上部を破砕した後、破砕部を下降させて下方のコンクリート片を破砕できる。

前記破砕部は、前記柱部を中心として回転可能であることが望ましい。
これにより、必要な位置に破砕部を回転させて配置でき、破砕作業が簡単になる。

前記破砕部は前記柱部を通した筒状の取付部に取付けられ、前記取付部に設けられたネジ孔にネジを締め付けて、前記柱部の側面を前記ネジの先端部で押さえることにより、前記取付部を前記柱部に固定可能であることも望ましい。
これにより、破砕部を任意の高さ、任意の平面位置に移動させた後、容易に固定することができる。

前記コンクリートの外周部に上下方向の主筋が埋設され、前記工程（ｂ）では、前記主筋の外側のコンクリートを取り除いた後に残った前記主筋の内側のコンクリートを除去することが望ましい。
本発明は、主筋の干渉などにより除去が困難となる主筋内側のコンクリート片の除去に特に有効である。この場合は、上記のように先にかぶりコンクリートを取り除いておく。

前記コンクリートの外周部に上下方向の主筋が埋設され、前記主筋の外側への変形を防止するための変形防止材が設けられることが望ましい。
これにより、コンクリートの横方向の分断時の主筋の変形が抑えられる。

第２の発明は、杭の現場造成の際、地上に露出した杭頭のコンクリートの側面から内側へ向かう第１の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを上下に分断した後、前記コンクリートの頂面から下方に向かう第２の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを横方向に分断したコンクリート片を破砕するために用いる破砕装置であって、前記第２の孔に挿入可能な柱部と、刃先を前記柱部側へ回転可能な、前記コンクリート片を破砕するための破砕部と、を有することを特徴とする破砕装置である。

前記破砕部は、前記柱部に沿って上下移動可能であることが望ましい。
また、前記破砕部は、前記柱部を中心として回転可能であることが望ましい。
さらに、前記破砕部は前記柱部を通した筒状の取付部に取付けられ、前記取付部に設けられたネジ孔にネジを締め付けて、前記柱部の側面を前記ネジの先端部で押さえることにより、前記取付部を前記柱部に固定可能であることが望ましい。

本発明によれば、騒音や振動、粉塵などを抑え、作業性も高い杭頭処理方法等を提供できる。

現場造成杭１を示す図 割岩用孔１１、１３、１５を示す図 油圧破砕機２０の挿入を示す図 コンクリートの上下方向の分断を示す図 かぶりコンクリートのコンクリート片１９の除去を示す図 コンクリートの横方向の分断を示す図 破砕装置２３を示す図 コンクリート片２１の破砕を示す図 破砕装置２３の配置を示す図 杭の現場造成について示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。

（現場造成杭１）
図１は、本発明の実施形態に係る杭頭処理方法により余盛コンクリートの解体除去を行う現場造成杭１を示す図である。この現場造成杭１は、図１０等を用いて説明したものと同様の方法で、地盤に形成した孔３に鉄筋籠を建て込みコンクリートを打設して形成されたものである。図１は、コンクリートの硬化後、周囲の地盤を掘り下げるなどして杭頭を地上に露出させた段階を示している。余盛コンクリート５の大きさは、例えば高さが８００ｍｍ程度、直径が２．０ｍ程度である。

図１に示すように、現場造成杭１のコンクリートは、地上に露出した杭頭部分の余盛コンクリート５と、余盛コンクリート５の下方の、杭本体として使用する構造体コンクリート７とからなる。また、外周部には鉄筋籠の主筋９が周方向に間隔をあけて埋設される。

（杭頭処理方法）
次に、上記の現場造成杭１の余盛コンクリート５の解体除去を行う杭頭処理方法について説明する。

（１．割岩用孔の形成）
本実施形態では油圧破砕機（孔拡張手段）を用いて余盛コンクリート５の分割を行う。そこで、まず図２に示すように現場造成杭１に油圧破砕機を挿入するための割岩用孔を形成する。

ここでは、余盛コンクリート５と構造体コンクリート７との境界面１７に、横方向の複数の割岩用孔１１（第１の孔）を形成する。割岩用孔１１は、コンクリートの側面から内側へと平面中心に向けて水平に穿孔する。

また、余盛コンクリート５の頂面から下方に向かう複数の割岩用孔１３、１５（第２の孔）を形成する。割岩用孔１３は、隣り合う主筋９間の中心の若干内側で鉛直下方に穿孔を行い形成する。割岩用孔１５は割岩用孔１３の内側で鉛直下方に穿孔を行い形成する。割岩用孔１３、１５は、余盛コンクリート５の周方向に間隔をあけて設けられる。

割岩用孔１１、１３、１５の位置、数、径、深さなどは、穿孔機械や油圧破砕機の仕様、余盛コンクリート５の大きさや形状等に応じて、後述するように余盛コンクリート５を構造体コンクリート７から好適に分断し複数のコンクリート片に分割できるように適切に設定する。

（２．コンクリートの上下方向の分断）
次に、余盛コンクリート５と構造体コンクリート７とを上下に分断する。

コンクリートの分断を行うには、まず図３（ａ）に示すように、各割岩用孔１１に油圧破砕機２０の先端部のウェッジライナー２０ａを挿入する。そして、図３（ｂ）に示すように油圧によってくさび状のウェッジ２０ｂを押し込んでウェッジライナー２０ａを上下に拡げ、上下のコンクリートに圧力をかける。

すると、図４に示すように余盛コンクリート５と構造体コンクリート７との境界面１７に横方向の割裂が生じ、図の矢印Ａに示すように余盛コンクリート５が構造体コンクリート７から分断される。

（３．かぶりコンクリートの除去）
続いて、余盛コンクリート５の主筋９の外側のかぶりコンクリートを取り除く。

ここでは、上下方向の各割岩用孔１３に油圧破砕機を挿入して前記と同様にして余盛コンクリート５の平面の内外方向に圧力を加える。すると、図５に示すように各割岩用孔１３から余盛コンクリート５の外周面へと至る上下方向の割裂が生じ、主筋９の外側のかぶりコンクリートが図の矢印Ｂに示すように横方向に分断される。その後、分断されたかぶりコンクリートのコンクリート片１９を小型重機等を用いて除去する。必要に応じて、コンクリート片１９を除去した後に残った主筋９の外側のコンクリートも取り除かれる。

（４．コンクリートの横方向の分断）
その後、残った余盛コンクリート５をさらに横方向に分断する。

ここでは、上下方向の各割岩用孔１５に油圧破砕機を挿入して前記と同様にして内外方向に圧力を加える。これにより、図６に示すように、各割岩用孔１５から残った余盛コンクリート５の外周面へ至る上下方向の割裂が生じ、前記と同様、主筋９の内側のコンクリートが横方向に分断され、複数のコンクリート片２１に分割される。

なお、上記のようにコンクリートを横方向へ分断する際に主筋９が外側に向かって曲がらないよう、各主筋９の上部を取り囲むように図示しないリング状の帯筋を予め溶接し変形防止材として仮固定しておくことも可能である。ただし、後述するコンクリート片２１の除去時には取外すようにしておく。その他、変形防止材としては主筋９を囲むように余盛コンクリート５の側面をシートで覆い、外側からワイヤを巻き付けるような構成も可能である。

また、本実施形態では全ての割岩用孔１１、１３、１５を形成した後で、これらの割岩用孔１１、１３、１５を利用してコンクリートを分断したが、作業順序はこれに限らない。例えば、先に割岩用孔１１を形成して油圧破砕機２０を用い余盛コンクリート５を構造体コンクリート７から分断した後、割岩用孔１３、１５を形成して油圧破砕機を用い余盛コンクリート５を横方向に分割してもよい。いずれにしても、杭本体の健全性を担保するため、最初に割岩用孔１１を利用して余盛コンクリート５と構造体コンクリート７を上下に分断し、その後に割岩用孔１３、１５を利用して余盛コンクリート５を横方向に分割すればよい。

さらに、割岩用孔１３、１５の穿孔の手間を省くため、現場造成杭１の構築時に、鉄筋籠の上端部に塩ビ管などを上下方向に取り付けた状態でコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後にこの塩ビ管を割岩用孔１３、１５として用いることも可能である。

（５．コンクリート片２１の除去）
図６で説明したように主筋９の内側のコンクリートをコンクリート片２１へと分割した後、破砕装置を用いてコンクリート片２１の破砕、除去を行う。

図７（ａ）はコンクリート片２１の破砕を行うための破砕装置２３を示す図であり、図７（ｂ）は破砕装置２３の設置を示す図である。

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、破砕装置２３は、柱部２５、取付部２７、破砕部２９、油圧シリンダ３１等からなり、除去対象のコンクリート片２１に隣接する上下方向の割岩用孔１５に柱部２５を挿入して配置する。

柱部２５は、例えば鉄筋等が用いられる。柱部２５は上下方向の割岩用孔１５に挿入可能な径とする。例えば、割岩用孔１５の径が１００ｍｍ程度の場合、柱部２５の径は８０ｍｍ程度以下とすることが望ましい。

取付部２７は筒状の部材であり、油圧シリンダ３１と破砕部２９の一端が側面に接合される。取付部２７の筒内には柱部２５が通される。取付部２７は図７（ａ）の矢印Ｃに示すように柱部２５に沿って上下移動可能であり、かつ矢印Ｄに示すように柱部２５の回りを回転可能である。これにより、破砕部２９が柱部２５に沿って上下移動可能、かつ柱部２５を中心としてその回りを回転可能となっている。

取付部２７の柱部２５への固定は頭付きボルト３３を用いて行われる。すなわち、取付部２７の外周面には図示しないネジ孔が設けられており、頭付きボルト３３のネジ３９（図９参照）をネジ孔に締め付けて柱部２５の側面をネジ３９の先端部で押さえることにより、取付部２７が柱部２５に固定される。

破砕部２９は、一端が取付部２７に接合されたアーム部４５と、アーム部４５の他端とヒンジ軸３５ａによりヒンジ結合された端部４９とを有する。端部４９の上端部は、一端が取付部２７に接合された油圧シリンダ３１の他端に、ヒンジ軸３５ｂによりヒンジ結合される。端部４９の下端部には、コンクリート片２１を破砕するための刃先４７が設けられる。

破砕部２９では、油圧シリンダ３１を伸長させることにより、端部４９の下端部の刃先４７が柱部２５側へ回転する。油圧シリンダ３１を収縮させると、刃先４７は逆方向に回転する。油圧シリンダ３１には油圧ポンプ（不図示）から油圧ホース３１ａが接続される。

図８は破砕装置２３によるコンクリート片２１の破砕を示す図であり、余盛コンクリート５の上下方向断面を示す。また、図９は図８（ａ）の線Ｅ−Ｅに沿った水平方向断面を示す図である。

図８（ａ）に示すように、上下方向の割岩用孔１５に柱部２５を挿入して破砕装置２３を配置した状態で油圧シリンダ３１を伸長させると、図８（ｂ）に示すように端部４９の刃先４７が柱部２５側に回転する。これにより、コンクリート片２１の上部が刃先４７で噛み砕かれて破砕する。その後、油圧シリンダ３１を収縮させ刃先４７を逆方向に回転させる。

必要に応じて、図９の矢印Ｆに示すように破砕部２９を柱部２５を中心として回転させて位置を変え、コンクリート片２１の上部の残りを破砕することができる。この場合、頭付きボルト３３を緩めて取付部２７の柱部２５への固定を解除し、取付部２７を回転させ破砕部２９の位置を変える。その後、頭付きボルト３３を再度締め付けて取付部２７を柱部２５へ固定し、前記と同様に油圧シリンダ３１を伸長させると、コンクリート片２１の上部の残りが破砕される。

コンクリート片２１の上部を破砕すれば、必要に応じて破砕部２９を下降させ、下方のコンクリート片２１も破砕する。この場合、前記と同様にして取付部２７の柱部２５への固定を解除し、取付部２７を柱部２５に沿って下方に移動させ、破砕部２９を下降させる。その後、頭付きボルト３３を再度締め付けて取付部２７を柱部２５へ固定し、前記と同様に油圧シリンダ３１を伸長させ、下方のコンクリート片２１を破砕する。

こうしてコンクリート片２１の上部から一定部分を破砕、除去する。コンクリート片２１の残りは、コンクリート片２１を除去した後の空間を取っ掛かりとして、図示しない小型重機に取り付けたニブラ等で噛み砕いて除去できる。別のコンクリート片２１も上記と同様の方法で除去可能である。あるいは、１つのコンクリート片２１を上記の方法で除去すれば、別のコンクリート片２１は、破砕装置２３を用いずに、コンクリート片２１を除去した後の空間を利用して小型重機に取り付けたニブラ等で噛み砕いて除去することもできる。

このように、本実施形態では、杭頭の余盛コンクリート５を杭本体から分断してコンクリート片２１へと分割し、破砕装置２３の柱部２５を余盛コンクリート５の分割時に形成した上下方向の割岩用孔１５に挿入して、破砕部２９を用いてコンクリート片２１を破砕する。コンクリート片２１の残りは、コンクリート片２１を破砕、除去した後の空間を取っ掛かりとして小型重機のニブラ等で噛み砕いて除去できる。この方法によれば、騒音や振動、粉塵を抑制でき、大型の重機も不要で人力作業も大きく減るので作業効率も向上する。

また、油圧破砕機２０によってコンクリートを分断することで、コンクリートを任意の大きさで分割することができ、作業条件に制約があっても、破砕装置２３や小型重機による除去が可能となる。また騒音や振動、粉塵も抑えられ、杭本体のコンクリートへ与える影響も小さい。

また本実施形態では、上下方向に埋設された主筋９の外側のかぶりコンクリートを取り除いた後に、主筋内側のコンクリート片２１を破砕装置２３を用いて除去している。本発明の杭頭処理方法は、破砕装置２３の柱部２５を主筋９の内側にある割岩用孔１５に挿入してコンクリート片２１を破砕することから、主筋９の干渉などにより除去が困難となる主筋内側のコンクリート片２１の除去に特に有効であり、上記の手順でコンクリート片２１の除去を好適に行える。なお、かぶりコンクリートのコンクリート片１９の除去も、破砕装置２３の柱部２５を割岩用孔１３に挿入し、上記と同様に行うことが可能である。

また、破砕装置２３では、破砕部２９が柱部２５に沿って上下移動可能である。これにより、コンクリート片２１の上部を破砕した後、破砕部２９を下降させて下方のコンクリート片２１を破砕でき、コンクリート片２１の上部から一定部分を破砕できる。

また、破砕装置２３では、破砕部２９が柱部２５を中心として回転可能であり、必要な位置に破砕部２９を回転させて配置でき、破砕作業が簡単になる。

また、破砕装置２３では、破砕部２９が柱部２５を通した筒状の取付部２７に取り付けられ、取付部２７は、側面に設けたネジ孔に頭付きボルト３３のネジ３９を締め付けてネジ３９の先端部で柱部２５の側面を押さえることで、柱部２５に固定される。これにより、破砕部２９を任意の高さ、任意の平面位置に移動させた後、容易に固定することができる。

さらに、前記したように主筋９の周囲に帯筋などを変形防止材として取付けておけば、コンクリートの横方向の分断時の主筋の変形が抑えられて好ましい。

しかしながら、本実施形態がこれに限ることはない。例えば、本実施形態ではコンクリート片２１の上部から一定部分を破砕装置２３で破砕したが、コンクリート片２１の全体を破砕装置２３で破砕してもよい。

さらに、破砕装置２３の構成も上述したものに限らない。例えば柱部２５を雄ネジ付きの鉄筋とし、取付部２７の筒内に雌ネジを設けて上記の雄ネジと螺合させ、取付部２７を回転させることで破砕部２９を上下移動させることも可能である。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１………現場造成杭
５………余盛コンクリート
７………構造体コンクリート
９………主筋
１１、１３、１５………割岩用孔
１７………境界面
１９、２１………コンクリート片
２０………油圧破砕機
２３………破砕装置
２５………柱部
２７………取付部
２９………破砕部

Claims (10)

1. 杭の現場造成の際、地上に露出した杭頭のコンクリートの側面から内側へ向かう第１の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを上下に分断した後、前記コンクリートの頂面から下方に向かう第２の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを横方向に分断する工程（ａ）と、
   柱部と、刃先を前記柱部側へ回転可能な破砕部とを有する破砕装置の柱部を前記第２の孔に配置し、前記破砕部を用いて前記コンクリート片を破砕し、除去する工程（ｂ）と、
   を具備することを特徴とする杭頭処理方法。
2. 前記破砕部は、前記柱部に沿って上下移動可能であることを特徴とする請求項１記載の杭頭処理方法。
3. 前記破砕部は、前記柱部を中心として回転可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の杭頭処理方法。
4. 前記破砕部は前記柱部を通した筒状の取付部に取付けられ、
   前記取付部に設けられたネジ孔にネジを締め付けて、前記柱部の側面を前記ネジの先端部で押さえることにより、前記取付部を前記柱部に固定可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の杭頭処理方法。
5. 前記コンクリートの外周部に上下方向の主筋が埋設され、
   前記工程（ｂ）では、前記主筋の外側のコンクリートを取り除いた後に残った前記主筋の内側のコンクリートを除去することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の杭頭処理方法。
6. 前記コンクリートの外周部に上下方向の主筋が埋設され、
   前記主筋の外側への変形を防止するための変形防止材が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の杭頭処理方法。
7. 杭の現場造成の際、地上に露出した杭頭のコンクリートの側面から内側へ向かう第１の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを上下に分断した後、前記コンクリートの頂面から下方に向かう第２の孔に挿入した孔拡張手段を用いて前記コンクリートを横方向に分断したコンクリート片を破砕するために用いる破砕装置であって、
   前記第２の孔に挿入可能な柱部と、
   刃先を前記柱部側へ回転可能な、前記コンクリート片を破砕するための破砕部と、
   を有することを特徴とする破砕装置。
8. 前記破砕部は、前記柱部に沿って上下移動可能であることを特徴とする請求項７記載の破砕装置。
9. 前記破砕部は、前記柱部を中心として回転可能であることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の破砕装置。
10. 前記破砕部は前記柱部を通した筒状の取付部に取付けられ、
    前記取付部に設けられたネジ孔にネジを締め付けて、前記柱部の側面を前記ネジの先端部で押さえることにより、前記取付部を前記柱部に固定可能であることを特徴とする請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の破砕装置。

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