JP4602919B2 - 地中構造物の除去方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存杭（既製杭、場所打杭など）や連続壁等の地中に埋設された地中構造物を除去する方法に関するものである。

近年、主に大都市周辺において、古い工場や老朽化した建物（例えば、商用ビルディングや居住用のマンションなど）を取り壊し、土地を再利用するケースが増えている。これは、我が国におけるコンクリート製建物の建築開始時からほぼ５０年以上の年月が経過していることが影響しているものと考えられる。このようなケースは、今後増える一方となろう。

建築物には、それにふさわしい基礎が必要となるし、土壌汚染対策として地中に連続壁を構築する場合もある。建物を新しくするには、上物を撤去した後に、その上物に関する地中構造物をも撤去する必要がある。

特に、撤去するのがやっかいな地中構造物として、大口径の場所打拡底杭を挙げることができる。例えば、特許文献１（特開２００３−３４９３２号公報）に開示されているように、場所打杭の撤去には、ケーシングを利用するのが一般である。

次に、図１５，１６を参照しながら、従来技術の概要を説明する。図１５に示すように、撤去されるべき地中構造物である、杭１は、直径６０ｃｍ〜２００ｃｍ程度の円筒状であることが多く、軸方向の長さが５０ｍに至る大型のものもある。そして、その底部は、幅広に形成されたリブ１ａとなっている。杭１は、コンクリートを主材とし、図１６に示すように、その内部には、鉄筋かご３が存在する。鉄筋かご３は、複数の太い主筋３ａと、主筋３ａ同士を接続する円筒状の横筋３ｂとからなる。図１６に示すように、鉄筋かご３の一部は、バリ３ｃとなり杭１から外部へ露出していることがある。また、図１５に示すように、杭１は、垂直方向に真っ直ぐ滑らかに形成されているのが望ましいが、実際には、偏芯していたり、凹凸があったり、バリがあったり、曲がっていたりというように、何らかの問題があることが多い。

ケーシング２は、もともと杭１を構築するための装置である。杭１の撤去時には、撤去しようとしている杭１よりも一回り大きなケーシング２を用い、ケーシング２の下端部に形成された歯２ａにより、杭１の外周を、さらにその外周から分離（通常、「縁切り」と呼ばれる。）しながら、杭１に玉掛けされたワイヤ４を大型のクレーンで牽引し、杭１を引き抜く。また、これと同時に、ケーシング２の近傍に水を供給し、縁切りされた土を泥状にして引き抜きを容易にしようとする。

しかしながら、ケーシング２と杭１の軸方向は、必ずしも平行にはならず、ケーシング２が思うように進まないことも多い。ましてや、上述のように杭１自体に問題があれば、直ちに引き抜き工事が難航する。加えて、杭１を引き抜くための荷重は、ワイヤ４による牽引力のみであり、大型クレーンによりワイヤ４に一定の牽引力を付与しても、杭１の抵抗は変動するため、ワイヤ４は伸び縮みを繰り返し、いくら太くて強靱なワイヤ４を用いても、しばしばワイヤ４が破断してしまう。こうなると、既存のワイヤ４を取り外し、再度新たなワイヤを玉掛けする必要があるなど、工事の難航は必至である。

実際、１本の杭を引き抜くのに数ヶ月を要するのはざらであり、いくら時間をかけても引き抜けないという事態に陥る場合も多い。このため、１本の杭を引き抜く工事費用は、数百万円から場合によっては一千万円を超えることもある。

以上のような力任せのやり方では限界がある点に着目し、本発明者らは、新たな技術を提案するものである。なお、他の地中構造物の撤去についても、同様の問題点がある。
特開２００３−３４９３２号公報

そこで本発明は、迅速かつ容易に地中構造物を除去できる方法を提供することを目的とする。

第１の発明に係る除去方法は、チェーンコンベアカッタに設けられた複数のビットであって地中構造物へ臨むものを、地上を向く方向にセットし、複数のビットを地中構造物の側面に接触させ、複数のビットにより地中構造物の側面を掻き上げる。

第２の発明に係る除去方法は、複数のチェーンコンベアカッタを地中構造物を挟んで対向するように配置すると共に、複数のチェーンコンベアカッタのそれぞれに設けられた複数のビットであって地中構造物へ臨むものを、地上を向く方向にセットし、複数のビットを地中構造物の側面に接触させ、複数のビットにより地中構造物の側面を掻き上げる。

これらの構成において、複数のビットが地中構造物の側面を地上へ向けて掻き上げることにより、地中構造物は周囲の土壌から縁切りされるだけでなく、ビットによって持ち上がる方向の荷重を受ける。よって、ワイヤによる牽引力のみによる場合に比べ、遙かに容易に地中構造物を引き抜くことができる。地中構造物の多少の曲がり、凹凸、バリ等が存在したとしても、ビットによりそれらを取り除くことも可能であるし、あるいは、それらにビットを食い込ませて、掻き上げるきっかけとして利用することもできる。

複数のチェーンコンベアカッタを地中構造物を挟んで対向するように配置させると、地中構造物を両側から持ち上げることができ、さらに好ましい。

第３の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、チェーンコンベアカッタは、地中構造物の下部へ吐出液を吐出する。

この構成により、吐出液の圧力を地中構造物を持ち上げるために利用でき、引き抜きが容易になると共に、地中構造物が引き抜かれた結果形成される空間を、吐出液で埋めることができ、土圧が急激に変化したことによる地盤の変化を抑制できる。

第４の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、吐出液は、水を含む。

この構成により、縁切りされた土壌を泥状となし、引き抜きを一層容易にできる。

第５の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、吐出液は、固化材を含む。

この構成により、固化材を固化させれば、地盤強度を引き抜き前の状態に比べ遜色のないものにすることができる。

第６の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、複数のＨ鋼の間をチェーンコンベアカッタにより切削して複数のＨ鋼の間に危険断面を形成し、危険断面に亀裂を発生させる。

この構成により、地中構造物内に複数のＨ鋼が存在するとき、亀裂の発生により、地中構造物を複数の部分に分割でき、大きな地中構造物を小分けして、容易に撤去できる。

第１０の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、連続壁への土圧の差を利用して亀裂を発生させる。

この構成により、特別な外力を作用させなくても、大きな地中構造物を小分けできる。

第１１の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、チェーンコンベアカッタにより、地中構造物に軸方向を向く穴を開ける。

この構成により、地中構造物を引き抜く前に、地中構造物の一部を取り除くことができ、引き抜くべき地中構造物の重量を減らすことができる。

第１２の発明に係る除去方法では、第１の発明に加え、チェーンコンベアカッタにより、地中構造物を軸方向において複数の部分に分断する。

この構成により、大きな地中構造物を小分けして、容易に撤去できる。

本発明によれば、複数のビットが地中構造物の側面を地上へ向けて掻き上げることにより、地中構造物は周囲の土壌から縁切りされるだけでなく、ビットによって持ち上がる方向の荷重を受ける。よって、ワイヤによる牽引力のみによる場合に比べ、遙かに容易に地中構造物を引き抜くことができる。これにより、地中構造物の撤去に要する、時間、手間、費用を大幅に削減できる。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の形態における地中構造物の除去方法に使用するチェーンコンベアカッタの正面図、図１（ｂ）は、同側面図である。

以下、図１に基づいて、このチェーンコンベアカッタ１０の構成を説明する。さて、図１に示すように、このチェーンコンベアカッタ１０は、チェーンソー型チェーンコンベアカッタである。即ち、四角形の断面を持ち、縦長のポスト１１の周囲に、エンドレスチェーン１２が張架され、エンドレスチェーン１２の外周から、外側に向けて多数のビット１３が突設されている。ビット１３（特に、四隅のビット）は、鉄筋を切断する場合には、超硬性カッタービットであることが望ましい。

また、エンドレスチェーン１２には、駆動装置１４から駆動力が付与されることにより、エンドレスチェーン１２は、矢印Ｍ１方向に巡回する。

ここで、駆動装置１４は、モータなどの原動機１５と、この原動機１５の駆動力を、所定の歯車比で減速して、エンドレスチェーン１２に伝達する、減速機１６とからなる。

また、図２に拡大して示しているように、ポスト１１の下端部には、リターンローラ１７が、回転自在に軸支されており、複数のビット１３は、リターンローラ１７に周接して、下降方向から上昇方向へ折り返す。

なお、チェーンコンベアカッタ１０が、地中を鉛直下方へ掘削する際には、ビット１３は、専らリターンローラ１７付近、つまり、ポスト１１の下端部付近でのみ、掘削の仕事を行う。一方、後述するように、地中構造物を掻き上げる際には、矢印Ｍ１方向に上昇する側面のビット１３が主な役割を果たす。

また、図３に示すように、このチェーンコンベアカッタ１０の上端部にある、連結部１８には、クローラクレーン１９のフック２０が、係合しており、クローラクレーン１９によって、チェーンコンベアカッタ１０を地中から引き上げることができる。

逆に、このチェーンコンベアカッタ１０は、その自重とビット１３の仕事により、地中を掘削する。勿論、チェーンコンベアカッタ１０が、地中を掘削するときには、クローラクレーン１９のフック２０の位置を、チェーンコンベアカッタ１０にあわせて下げてゆけばよい。但し、この際、クローラクレーン１９は、チェーンコンベアカッタ１０に、押し下げる荷重を作用させるわけではない。

なお、チェーンコンベアカッタ１０を、地中から引き抜いたり、水平方向に移動させることができさえすれば、図示しているクローラクレーン１９に代えて、任意の装置を用いても良い。

（概要）
次に、地中構造物として杭１を例にとり、本発明の地中構造物の除去方法の概要を説明する。

まず、図４に示すように、クローラクレーン（チェーンコンベアカッタとは別のもの）から垂下するワイヤ４を杭１に掛ける。次に、一対のチェーンコンベアカッタのそれぞれビット１３が杭１の周面側で上昇する向きとなるように、これらのチェーンコンベアカッタをセットし、地中の掘削を開始する。そして、杭１の下端部までチェーンコンベアカッタを進め、これらのビット１３によりリブ１ａを切削し除去する。このとき、ポンプ３１から吐出液をチェーンコンベアカッタの下部に設けた吐出口３２から吐出させ、縁切りされた土壌を泥状にする。

次に、チェーンコンベアカッタが杭１の下端部まで達したら、図５に示すように、チェーンコンベアカッタを低速高トルク回転させ、ビット１３により杭１の周面を掻き上げる。同時に、吐出口３２から吐出液３０（ソイルセメントを貧配合したものが好ましい。）を吐出し、吐出液３０の流入圧を杭１を持ち上げる方向に作用させる。このとき、杭１は、泥と吐出液３０とにより形成される粘弾性流体の中に浸かった状態にあり、周辺の土壌から分離されると共に、この流体による圧力及び浮力を受ける。

その結果、杭１は上昇し、杭１の下部に空間が形成されるが、この空間は吐出液３０により満たされるので、地盤の緩みが抑制される。そして、図６に示すように、地上へ至った杭１は、ワイヤ４により吊り上げられて撤去される。

地中構造物の撤去にチェーンコンベアカッタを使用すると、以下の利点がある。
（１）チェーンコンベアカッタは、任意の位置にセットできるため、切削位置の制御をしやすく、狭い場所でも実施できる。深い位置まで土壌を切削できるため、地中深くまで位置する地中構造物の除去に適する。
（２）未固結地盤だけでなく、レキ質土、岩盤、コンクリートそのものも切削できる。
（３）縦穴を形成するから、地下水位が浅い透水性地盤においても土留め工事を必要としない。
（４）軟弱地盤では、高い切削撹拌能力により、土の流動化を促進できる。
（５）緩んだ地盤では、固化材を使用して地盤改良もあわせて実施できる。
（６）超硬性カッタービットを使用でき、コンクリートだけでなく鉄筋や一部の鋼材をも破断できる。

以下、地中構造物の種類に応じた各種実施の形態を説明する。

（実施の形態１）
地中構造物は、比較的小径（直径：１２０ｃｍ以下）の杭である。土壌は、砂、シルト等、粘着性が弱いものが対象となる。

杭の周面土をチェーンコンベアカッタにより掘削撹拌しながら（注水を併用する）、周面土を軟弱化または流動化させ、杭の周面による抵抗力を大幅に低減させて引き抜く。

図７に示すように、チェーンコンベアカッタにより杭の周面土を切削撹拌し、縦穴を２〜４カ所（個数は周面の抵抗力を考慮して増減する。）開ける。

このとき、チェーンコンベアカッタの吐出口３２から杭に向けて水を吐出する。すると、水は、より抵抗が少ない経路を選び流動する性質があるため、結果的に図７に矢印で示すように、第１の縦穴から第２の縦穴に至る経路とその逆の経路において水の通り道が形成され、周面土が軟弱化または流動化する。

引き抜く際には、図５に示したように、ビット１３による掻き上げ力を利用する。

（実施の形態２）
地中構造物は、比較的小径（直径：１２０ｃｍ以下）の杭である。土壌は、関東ローム層のように、粘着性が強いものが対象となる。

杭の周面土をチェーンコンベアカッタにより掘削撹拌しながら（注水を併用する）、周面土を軟弱化または流動化させ、杭の周面による抵抗力を大幅に低減させて引き抜く。

図８に示すように、チェーンコンベアカッタにより杭の周面土を切削撹拌し、縦穴を複数カ所（個数は周面の抵抗力を考慮して増減する。）開け、杭を縦穴で包囲する。このとき、チェーンコンベアカッタの吐出口３２から杭に向けて水を吐出する。

引き抜く際には、図５に示したように、ビット１３による掻き上げ力を利用する。

（実施の形態３）
地中構造物は、比較的大径（直径：１２０ｃｍ以上）の杭である。土壌の粘着性は、強くても弱くても差し支えない。

まず、図９に示すように、杭４１の内部をチェーンコンベアカッタにより切削し、第１の縦穴を形成する。このとき、チェーンコンベアカッタのビット１３により、鉄筋かご４１ａを切断することが望ましい。

さらに、チェーンコンベアカッタにより、周面土を切削撹拌すると共に、杭４１の周辺部を切削する。これにより、第２の縦穴〜第１０の縦穴を形成し、杭４１の残存する部分を、外縁部４２〜４５に分離し小分けする。

そして、分離された外縁部４２〜４５を、チェーンコンベアカッタのビットによる掻き上げ力とクレーンによる牽引力により、地上へ引き抜く。なお、杭４１の破片は、リサイクルすることが望ましい。

（実施の形態４）
地中構造物は、比較的大径（直径：１２０ｃｍ以上）の杭である。土壌の粘着性は、強くても弱くても差し支えない。

まず、図１０に示すように、杭４１の内部をチェーンコンベアカッタにより切削し、第１の縦穴を形成する。このとき、チェーンコンベアカッタのビット１３により、鉄筋かご４１ａを切断することが望ましい。

次に、第１の縦穴とは角度を変えて、第２の縦穴を形成する。このとき、チェーンコンベアカッタのビット１３により、鉄筋かご４１ａを切断することが望ましい。

さらに、チェーンコンベアカッタの角度を変えながら、周面土を切削撹拌すると共に、杭４１の周辺部を切削する。これにより、第３の縦穴〜第８の縦穴を形成し、杭４１の残存する部分を、外縁部４６〜５１に分離し小分けする。

そして、分離された外縁部４６〜５１を、チェーンコンベアカッタのビットによる掻き上げ力とクレーンによる牽引力により、地上へ引き抜く。なお、杭４１の破片は、リサイクルすることが望ましい。

（実施の形態５）
地中構造物は、あらゆる杭、地中梁、地中壁である。チェーンコンベアカッタにより、地中構造物の全部を切削し破砕する。破片は、リサイクルする。

（実施の形態６）
地中構造物は、連続壁である。図１１に示すように、この連続壁は、Ｈ鋼５３を同軸状に内蔵する筒体５３を、複数互いにオーバラップするように構築して形成される。筒体５３の断面は、図示しているものでは円であるが、矩形など他の形状でも差し支えない。なお、図１１、図１２、図１４において、筒体５３よりも上方が連続壁の外側であり、下側が内側であるものとする。

さて、図１２に示すように、チェーンコンベアカッタを連続壁に対して斜めにセットし、ビットの先端部分がＨ鋼５３同士の隙間に至るようにする。そして、チェーンコンベアカッタによる切削を実施し、第１〜第４の縦穴を形成する。このとき、ビットの先端部分同士の間隔は、通常約５ｃｍ程度とするが、可能ならより狭くして差し支えない。これにより、連続壁に意図的に危険断面を形成し、この危険断面に剪断破壊による亀裂５４、５５を生じさせ、亀裂５４、５５を境として、長い連続壁を小分けするものである。勿論、亀裂の数は、必要に応じて種々変更できる。例えば、薄い連続壁ならば少なくし、厚い連続壁ならば多くする等である。

即ち、図１３に示すように、危険断面を形成したら、その近傍において、連続壁の内側を、チェーンコンベアカッタにより切削撹拌し、図１４に示すように、第５〜第８の縦穴を形成する。

このとき、図１３を注意深く見れば分かるように、第５〜第８の縦穴をある程度形成した状態では、連続壁の内側には、既に土壌は存在しないか或いは土壌が流動化し土圧が低下している。一方、連続壁の外側には従前のとおり土壌が存在している。即ち、内側から連続壁に作用する土圧よりも外側から連続壁に作用する土圧の方か大きくなり、土圧の差を生じている。この土圧の差がある水準を超えると、もはや上記危険断面は土圧の差に耐えることができなくなり、剪断破壊し、亀裂５４、５５が発生する。

このとき、チェーンコンベアカッタを緩やかに進行させ、危険断面付近を目視で観察していれば、亀裂が生じたかどうかは知覚できるはずである。したがって、チェーンコンベアカッタの動作を、複雑な計測系を使用して制御しなければならないというわけではない。

その後は、第５〜第８の縦穴を所定深さまで形成すると共に、これらに対向する外側の第９〜第１２の縦穴を形成し、亀裂５４、５５により分断された、各部分壁６０〜６２を順次地上へ引き抜く。

なお、亀裂が形成された後、連続壁の外側の土塊が大きく変位し、隣接構造物への影響が懸念されるときは、内側の縦穴形成により掘り出された土壌を再度埋め戻すなどの処置をし、土圧変位を制御することが望ましい。

（ａ）本発明の実施の形態における地中構造物の除去方法に使用するチェーンコンベアカッタの正面図 （ｂ）同側面図 図１の下端部拡大図 本発明の実施の形態におけるチェーンコンベアカッタの立面図 同地中構造物の除去方法の工程説明図 同地中構造物の除去方法の工程説明図 同地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態１における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態２における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態３における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態４における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態６における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態６における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態６における地中構造物の除去方法の工程説明図 本発明の実施の形態６における地中構造物の除去方法の工程説明図 従来の地中構造物の除去方法の工程説明図 従来の地中構造物の除去方法の工程説明図

符号の説明

１、４０、４１ 杭
１ａ リブ
２ ケーシング
２ａ 歯
３、４１ａ 鉄筋かご
３ａ 主筋
３ｂ 横筋
３ｃ バリ
４ ワイヤ
１０ チェーンコンベアカッタ
１１ ポスト
１２ エンドレスチェーン
１３ ビット
１４ 駆動装置
１５ 原動機
１６ 減速機
１７ リターンローラ
１８ 連結部
１９ クローラクレーン
２０ フック
３０ 吐出液
３１ ポンプ
３２ 吐出口
４２〜５１ 外縁部
５２ 筒体
５３ Ｈ鋼
５４、５５ 亀裂
６０〜６２ 部分壁
Ｇ 地面

Claims (11)

1. 複数のチェーンコンベアカッタを地中構造物を挟んで対向するように配置すると共に、前記複数のチェーンコンベアカッタのそれぞれに設けられた複数のビットであって前記地中構造物へ臨むものを、地上を向く方向にセットし、
   前記複数のビットを地中構造物の側面に接触させ、前記複数のビットにより前記地中構造物の側面を掻き上げることを特徴とする地中構造物の除去方法。
2. 前記チェーンコンベアカッタは、前記地中構造物の下部へ吐出液を吐出する、請求項１記載の地中構造物の除去方法。
3. 前記吐出液は、水を含む、請求項２記載の地中構造物の除去方法。
4. 前記吐出液は、固化材を含む、請求項２記載の地中構造物の除去方法。
5. 前記地中構造物は、既存杭である、請求項１から４いずれか記載の地中構造物の除去方法。
6. 前記地中構造物は、連続壁である、請求項１から４いずれか記載の地中構造物の除去方法。
7. 前記連続壁は、複数のＨ鋼を含む、請求項６記載の地中構造物の除去方法。
8. 前記複数のＨ鋼の間を前記チェーンコンベアカッタにより切削して前記複数のＨ鋼の間に危険断面を形成し、前記危険断面に亀裂を発生させる、請求項７記載の地中構造物の除去方法。
9. 前記連続壁への土圧の差を利用して前記亀裂を発生させる、請求項８記載の地中構造物の除去方法。
10. 前記チェーンコンベアカッタにより、前記地中構造物に軸方向を向く穴を開ける、請求項１から９のいずれか記載の地中構造物の除去方法。
11. 前記チェーンコンベアカッタにより、前記地中構造物を軸方向に直角な方向において複数の部分に分断する、請求項１から１０のいずれか記載の地中構造物の除去方法。

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