JP4606973B2 - 地中基礎杭用解体装置、およびこれを用いる地中基礎杭の解体工法 - Google Patents

Description

本発明は、建造物の地上部を解体除去後、地中に残る基礎杭を解体し、これを撤去するための地中基礎杭用解体装置、およびこれを用いる地中基礎杭の解体工法、並びに解体装置に係り、特に、例えば解体作業現場では基礎杭をそのまま引き抜けない等、近隣への環境配慮を必要とする等の制約条件を有する場合に好適に用い得る地中基礎杭用解体装置、およびこれを用いる地中基礎杭の解体工法に関する。

この種の地中基礎杭の解体工法に関しては、従来から種々の工法が考えられ実用化されている（例えば特許文献１ないし２参照）。
例えば特許文献１に記載の技術では、回転掘削式による地中基礎杭の解体工法が開示されている。この解体工法は、高トルク回転圧入オーガ形式のものであり、スクリューヘッドをケーシング内に挿入し、回転掘削によって基礎杭を解体することができる。

また、例えば特許文献２に記載の技術では、地上から孔内にワイヤーロープによって吊り降ろし可能なシリンダを有する本体部を備えており、この本体部の先端側に、油圧により駆動するリンク機構で径方向外方に向けて押圧可能な破壊用押圧歯を有する解体装置（杭頭処理装置）が開示されている。この解体装置によれば、中空のコンクリート基礎杭内に破壊用押圧歯を挿入し、コンクリート基礎杭の内側から基礎杭を破壊して解体することができる。
特公平６−１０４９７０号公報 実開昭５８−５０１４１号公報

しかしながら、例えば特許文献１に記載の技術による解体工法では、コンクリート基礎杭の型枠となる鉄筋（かご）がある場合、その鉄筋がスクリューヘッドに絡み付き、回転停止となるトラブルが発生し易いという問題がある。また、この解体工法では、解体する基礎杭に応じた長さのスクリューヘッドが必要なので、これを支持する台車側が長尺大型の専用車、つまり専用の付随的設備となり、コスト的にも課題がある。

また、例えば特許文献２に記載の技術では、その解体装置を適用し得る基礎杭が、中空のものに限定されるので、使用条件に制限がある。このことは、特に地中に残るコンクリート基礎杭では、その性状、老朽化の状況、また、どの位の長さなのか等、過去の埋設状況も判らない場合が多く、さらに、これを調査するにも多くの費用がかかるので、種々の基礎杭に対する汎用性を考慮すると未だ検討すべき余地がある。

なお、その他の解体工法としては、例えば回転打撃方式による解体工法がある。回転打撃方式は、ケーシング内にダウンザホールドリルを設置し、その回転及び打撃により、基礎杭の解体・破砕を行なう解体工法である。しかし、この解体工法は、安全かつ確実な方法ではあるものの、打撃による騒音の問題があり、また、大型エアコンプレッサー等の専用の付随的設備が必要となるのでコスト的にも不利であり、あまり利用されることはない。
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、種々の基礎杭に対する汎用性が高く、しかも長尺大型の専用車等の専用の付随的設備を不要とし得る地中基礎杭用解体装置、およびこれを用いる地中基礎杭の解体工法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、地中に埋設された基礎杭を囲繞するように埋設するケーシング孔内に吊り降ろして基礎杭を解体する地中基礎杭用解体装置であって、解体装置は、ケーシング孔内に吊り降ろし可能なフレームと、フレームに設けられて下方に向け開閉可能な複数の解体アームと、解体アームを駆動する油圧シリンダと、を備え、複数の解体アームは、挟圧軌跡が解体装置の中心軸を通る解体アーム対を少なくとも２組設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するよう配置したことを特徴としている。

本発明に係る地中基礎杭用解体装置によれば、この解体装置は、例えば地上からケーシング孔内にワイヤーロープによって吊り降ろし可能なので、一般用のクレーンを、その吊り降ろし用設備として用いることができる。そのため、例えば長尺大型の専用車等の専用の付随的設備が不要である。
また、その解体アームは、挟圧軌跡が解体装置の中心軸を通る解体アーム対を少なくとも２組設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するよう配置したので、自動調芯機能をもち、ケーシング孔内で各解体アームを基礎杭の周方向外径側から押付けることができる。そして、各解体アームを駆動する複数の油圧シリンダは、例えば油圧源として、ケーシングを回転圧入する装置の油圧ユニットを流用可能なので、従来工法における既存設備があれば、これについても専用の付随的設備が不要である。さらに、その油圧源の圧力調整を行なうことにより、高圧で基礎杭を破砕（破壊）することは勿論、油圧を低圧にして杭を破砕させることなく、杭自体を把持した状態で、そのまま引き抜くことも可能である。

また、その解体アームは、各解体アームを基礎杭の周方向外径側から押付け可能に構成されているので、解体すべき基礎杭が、中実または中空いずれの場合でも適用することができる。そのため、基礎杭に対する適用の汎用性が高く、解体作業現場の条件等に合わせて適宜の解体工法を選択することができる。
なお、本発明の地中基礎杭用解体装置は、前記フレームおよび各解体アームの外側面の少なくとも一方に、地中に埋設するケーシングの内壁に当接して解体装置の案内および芯出しをするガイド手段を有する構成とすればより好ましい。このような構成であれば、本発明に係る地中基礎杭用解体装置を地上から孔内にワイヤーロープによって吊り降ろす際の案内、および解体作業位置での芯出しがより容易になる。

また、前記フレームは、その下端部中央に、基礎杭の上面に当接することで深さ方向での解体装置の位置決めをするためのセンタストッパを有する構成とすればより好ましい。このような構成であれば、本発明の地中基礎杭用解体装置をケーシング孔内に吊り降ろした際に、センタストッパが基礎杭の上面に当接することで、深さ方向での解体装置の位置決めをし、各解体アームによる切り込み深さ（解体アーム先端の基礎杭への食い込み深さ）を一定にすることができる。

また、本発明は、本発明に係る地中基礎杭用解体装置を用いて、地中に埋設された基礎杭を解体する工法であって、既存基礎杭に対しその外径面とケーシング内径面との間に作業空間を形成可能な内径を有するケーシングを、基礎杭と同軸に且つ基礎杭とケーシングとの間に作業空間を形成しつつ埋設し、その後、前記地中基礎杭用解体装置を地上部からワイヤーロープによってケーシング孔内に吊り降ろし、吊り降ろされた地中基礎杭用解体装置の各解体アームを前記作業空間部分に入り込ませ、各解体アームで基礎杭の上端部を破砕することを特徴としている。
本発明に係る地中基礎杭の解体工法によれば、本発明に係る地中基礎杭用解体装置を用いて、地中に埋設された基礎杭を解体するので、上記本発明の地中基礎杭用解体装置による作用・効果を奏する地中基礎杭の解体工法を提供することができる。

本発明によれば、基礎杭に対する適用の汎用性が高く、しかも長尺大型の専用車等の専用の付随的設備を不要とし得る地中基礎杭用解体装置、およびこれを用いる地中基礎杭の解体工法を提供することができる。

以下、本発明に係る解体装置の一実施形態、およびこれを用いた地中基礎杭の解体工法の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る地中基礎杭用解体装置（以下、単に「解体装置」ともいう）の一実施形態を説明する図である。
この解体装置１は、図示しないクレーンの作業アタッチメントとして、地中に埋設された基礎杭を解体するための装置であり、同図に示すように、本体部となるフレーム２０を備えて構成されている。このフレーム２０は、その基端部２０ｂが、クレーンのブームにワイヤーロープ１０を介して接続されて昇降可能になっている。

フレーム２０の先端側２０ａには、複数の解体アーム３０がそれぞれ下方に向け開閉可能に配置されている。
複数の解体アーム３０は、その挟圧軌跡が解体装置１の中心軸ＣＬを通る解体アーム対を２組設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するように配置されている。換言すれば、複数の解体アーム３０は、中心軸ＣＬを挟んで水平方向で相対向して一対をなす組が、周方向等間隔に二組構成されており、計４枚の解体アーム３０が配置されている。

各解体アーム３０は、フレーム２０の中心軸ＣＬ方向に向けて湾曲するとともに先端側に向けて徐々に幅狭となる爪状の板部材であり、各解体アーム３０の内側には、刃面をもつクラッシャー部３２がそれぞれに形成されている。また、各解体アーム３０の外側面には、外側に向けて突出するガイド部５０が形成されている。このガイド部５０は、地中に埋設するケーシングの内壁に各解体アーム３０が開いた状態で当接して解体装置１の案内および芯出しをするガイド手段になっている。

各解体アーム３０の略中間部は、フレーム２０に対し連結ピン３４を介してフレーム２０の中心軸ＣＬへ向けて回動可能に枢支されている。また、各解体アーム３０の後端部は、油圧シリンダ４０のロッド４０ａ先端にそれぞれ連結ピン３６を介して回動可能に接続されている。さらに、各油圧シリンダ４０は、その基端側４０ｂがフレーム２０の略中央部２０ｃに連結ピン３８を介して回動可能に連結されている。

そして、各油圧シリンダ４０は、地上部の油圧ユニット（不図示）から各配管されたオイルホース１２を介して供給される油圧によって各ロッド４０ａが伸縮駆動可能になっており、これにより、解体アーム３０は、油圧シリンダ４０を伸縮させると連結ピン３４を支点として、同図中に実線で示した位置から二点鎖線で示した位置の間でそれぞれ所定の角度だけ回動する開閉動作が可能になっている。

ここで、上記フレーム２０の下端部中央には、その中心軸ＣＬに対し水平な面をもつセンタストッパ２２が固定されている。このセンタストッパ２２は、解体装置１がケーシング孔内に吊り降ろされた際に、基礎杭２００の上面に当接することで、深さ方向での解体装置１の位置決めをし、各解体アーム３０による切り込み深さ（解体アーム３０先端の基礎杭への食い込み深さ）を一定にするためのものである。
なお、４枚の解体アーム３０は、いずれも同じ構成からなり、それぞれ周方向等間隔に配置されているので同図で図示されない裏面側に位置する解体アーム３０についても上記説明した構成は同様である。

次に、上述の地中基礎杭用解体装置１を用いた地中基礎杭の解体工法、およびその作用・効果について説明する。
図２は、この地中基礎杭用解体装置１を用いた地中基礎杭の解体工法を説明する図である。
本発明に係る地中基礎杭の解体工法は、上述の解体装置１を用いて地中基礎杭の解体作業を実施するに先だち、まず、図２（ａ）に示すように、基礎杭２００を囲繞するように地中にケーシング１００を埋設する。なお、このケーシング１００を埋設する作業については、周知の方法によるので、詳しい説明は省略するが、ケーシング１００として用いる鋼管は、既存基礎杭２００に対しその外径面とケーシング内径面との間に作業空間Ｓを形成可能な内径を有するものを使用する。このケーシング１００を、回転圧入によって基礎杭２００と同軸に且つ基礎杭２００とケーシング１００との間に作業空間Ｓを形成しつつ埋設する。

そして、一般に用いられる大型クレーン（不図示）で、解体装置１を吊り上げ、同図に示すように、地上部からワイヤーロープ１０によってケーシング孔内Ｃに解体装置１を吊り降ろす。なお、このとき、油圧ユニット（不図示）からのオイルホース１２を同時にセットし、油圧シリンダ４０を縮めて各解体アーム３０が開いた状態で吊り降ろす。

このように、この解体装置１によれば、そのフレーム２０は、地上からケーシング孔内Ｃにワイヤーロープ１０によって吊り降ろし可能なので、一般用のクレーンを、その吊り降ろし用設備として用いることができる。そのため、例えば長尺大型の専用車等の専用の付随的設備が不要である。ここで、この解体装置１によれば、同図に示すように、各解体アーム３０は、その外側面に、地中に埋設するケーシング１００の内壁に、各解体アーム３０開いた状態で当接して解体装置１の案内および芯出しをするガイド手段としてのガイド部５０を有するので、解体装置１を地上から孔内Ｃにワイヤーロープ１０によって吊り降ろす際に、解体装置１のフレーム２０とケーシング１００との芯を揃えて、ケーシング１００内壁で解体装置１を案内しつつ容易に吊り降ろすことができる。

次いで、図２（ｂ）に示すように、センタストッパ２２が、基礎杭２００の上面に当接することで、深さ方向での解体装置１の位置決めがされて、この位置で吊り降ろされた解体装置１の各解体アーム３０を作業空間部分Ｓに入り込ませる。このときも、各解体アーム３０は、その外側面にガイド部５０があるので、解体作業位置での芯出しが容易になっている。

次いで、図２（ｃ）に示すように、地上部の油圧ユニット（不図示）から供給される油圧によって油圧シリンダ４０を作動させ、各解体アーム３０を基礎杭２００に押付けて、各解体アーム３０で基礎杭２００を破砕する。このとき、その解体アーム３０は、挟圧軌跡が解体装置の中心軸を通る解体アーム対を少なくとも２組設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するよう配置しているので、自動調芯機能をもち、ケーシング孔内Ｃで各解体アーム３０を基礎杭２００の周方向外径側から均等に押付けることができる。

さらに、この解体装置１によれば、センタストッパ２２によって、各解体アーム３０による切り込み深さが一定になるので、解体しようとする基礎杭上部の径が不安定な場合であっても、その切り込み深さが一定となり、一回あたりの解体量が安定する。したがって、解体装置１にかかる負荷も安定する。
ここで、この解体装置１によれば、各解体アーム３０を駆動する複数の油圧シリンダ４０は、油圧源として、ケーシング１００を回転圧入する装置の油圧ユニットを流用可能なので、従来工法における既存設備があれば、これについても専用の付随的設備が不要である。さらに、その油圧源の圧力調整を行なうことにより、破砕および把持が適宜選択可能である。

すなわち、高圧で基礎杭を破砕（破壊）することは勿論のこと、例えば基礎杭上部の破砕が進み、基礎杭２００が十分に短くなったときに、油圧を低圧にして杭を破壊させることなく、杭自体を把持した状態で、そのまま引き抜くことも可能である。
また、この解体装置１によれば、その解体アーム３０は、各解体アーム３０を基礎杭２００の周方向外径側から均等に押付けるように構成されているので、解体すべき基礎杭が、中実または中空いずれの場合でも適用することができる。そのため、種々基礎杭に対する適用の汎用性が高い。

以上の作業によって、基礎杭２００を破砕し、破砕・切断されたコンクリートガラおよび鉄筋をハイドログラブ等を用いて地上に回収し、これを繰り返すことにより、基礎杭２００全体を破砕し、地中の基礎杭２００を解体することができる。
なお、上記解体作業において、基礎杭２００のコンクリート部を破砕すると、鉄筋（かご）部分が露出して継続した破砕の邪魔となる場合があるが、その際は、鉄筋切断用のスクリューヘッドを併用することで、コンクリート部の破砕と、鉄筋（かご）部分の切断とを効率良く実施することができる。さらに、ハイドログラブを用いて地上に回収した破砕・切断されたコンクリートガラおよび鉄筋を、そのまま分別機にかけることにより、コンクリートガラのみを再利用する等、解体作業現場の条件等に合わせて適宜の解体工法を選択し、これを組み合わせることができる。

以上説明したように、本発明に係る地中基礎杭用解体装置１およびこれを用いた地中基礎杭の解体工法によれば、例えば地中に残るコンクリート基礎杭が、その性状、老朽化の状況、また、どの位の長さなのか等、過去の埋設状況も判らない場合であっても、種々の基礎杭に対する適用の汎用性が高く、しかも長尺大型の専用車等の専用の付随的設備を不要とすることができる。さらに、孔内での破砕作業であるから安全性が高く、しかも破砕が確実であり、低コストで解体することができる。

また、回転打撃方式のように、打撃による騒音の問題等がなく、環境に配慮した解体工法が可能であり、例えば解体作業現場では基礎杭をそのまま引き抜けない等、近隣への環境配慮を必要とする等の制約条件を有する場合であっても好適に用いることができる。
なお、本発明に係る解体装置およびこれを用いた地中基礎杭の解体工法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、解体アーム３０を計４枚を配置した例で説明したが、これに限定されず、挟圧軌跡が解体装置の中心軸を通る解体アーム対を設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するように配置されていれば、例えば三組以上であってもよい。また、上記実施形態では、これを周方向に等間隔配置した例で説明したが、必ずしも等間隔に限定されない。しかし、均等な圧力で把持ないし破砕をするとともに、低コストに構成する上では、解体アーム３０を、上記実施形態のように、計４枚配置する構成が好適である。

また、上記実施形態では、地中に埋設するケーシングの内壁に当接して解体装置１の案内および芯出しをするガイド手段として、各解体アーム３０の外側面に、外側に向けて突出するガイド部５０を備える構成例で説明したが、これに限定されず、例えばフレーム２０に対してその外側面にケーシングの内壁に当接するようにした凸部を形成し、これをガイド手段とすることができる。なお、このようなガイド手段を有しないで地中基礎杭用解体装置を構成することもできるが、地中に埋設するケーシングの内壁に当接して解体装置の案内および芯出しをより好適にする構成とする上では、例えば上記実施形態のように当該ガイド手段を有する構成が好ましい。ここで、ガイド部５０には、耐摩耗性の高い部材を用いることが好ましい。ガイド部５０に耐摩耗性の高い部材を用いれば、各解体アーム３０を保護することができる。

また、上記実施形態では、センタストッパ２２を有する例で説明したが、これに限定されず、センタストッパを有しないで地中基礎杭用解体装置を構成することもできるが、各解体アーム３０による切り込み深さを一定にする等の作用・効果を奏する構成とする上では、例えば上記実施形態のようにセンタストッパを有する構成とすることが好ましい。また、上記実施形態では、センタストッパ２２が単に固定されているが、センタストッパの軸方向での位置を可変式にしてもよい。可変式とする構成としては、例えばアクチュエータ駆動、ねじによる位置決め、あるいは厚さの異なるストッパ部材を着脱する等によって構成可能である。この様な構成とすれば、切り込み深さを所望の量に適宜変えることができる。また、センタストッパ２２は、その当接する面が水平な平面になっている例で説明したが、これに限定されず、種々の形状で構成可能である。例えばセンタストッパ２２を、基礎杭側に向けて凸の円錐状に構成してもよい。

なおまた、本発明に係る解体装置は、上記例示した地中基礎杭用解体装置として、地中に埋設された基礎杭を解体する用途に好適なのは勿論であるが、これに限定されず、さまざまな対象物の解体に適用可能である。例えば地上であっても、捕捉しにくい対象物（例えば球体）を破砕する場合等に適用可能であり、例えばこの場合には、ワイヤーロープでの吊り下げに拘ることもなく、例えば台車アームに本発明に係る解体装置を装着して使用することができる。また、上述のように、破砕のみならず、把持による引き抜き作業や、地上での解体作業など、作業現場の条件に合わせてさまざまな工法に適用することができる。

本発明に係る解体装置の一実施形態を説明する図である。 本発明に係る解体装置を用いた地中基礎杭の解体工法を説明する図である。

符号の説明

１ 地中基礎杭用解体装置（解体装置）
１０ ワイヤーロープ
１２ オイルホース
２０ フレーム
２２ センタストッパ
３０ 解体アーム
３２ クラッシャー部
３４、３６、３８ 連結ピン
４０ 油圧シリンダ
５０ ガイド部（ガイド手段）
１００ ケーシング
２００ 基礎杭
Ｃ ケーシング孔内
Ｓ 作業空間

Claims (3)

1. 地中に埋設された既存の基礎杭を囲繞するように埋設されるとともに、基礎杭に対しその外径面とケーシング内径面との間に作業空間を形成可能な内径を有するケーシング孔内に吊り降ろして基礎杭を解体する地中基礎杭用解体装置であって、
   前記解体装置は、ケーシング孔内に吊り降ろし可能なフレームと、該フレームに設けられて下方に向け開閉可能に構成され且つ自身の内側に形成されたクラッシャー部を有する複数の解体アームと、該解体アームを駆動する油圧シリンダと、を備え、
   前記フレームは、その下端部中央に、基礎杭の上面に当接することで深さ方向での解体装置の位置決めをするためのセンタストッパを有し、
   前記複数の解体アームは、挟圧軌跡が解体装置の中心軸を通る解体アーム対を少なくとも２組設けたものであり、それぞれの解体アーム対の挟圧軌跡が水平面内において交差するよう配置されるとともに、解体アームが開いた状態で基礎杭の上面に前記センターストッパが当接した姿勢で、前記ケーシング孔内で前記基礎杭の周方向外径側から前記クラッシャー部を押付けることができるように基礎杭の被挟圧部を囲繞するように等配されていることを特徴とする地中基礎杭用解体装置。
2. 各解体アームの外側面に、地中に埋設するケーシングの内壁に当接して解体装置の案内および芯出しをするガイド手段を有することを特徴とする請求項１に記載の地中基礎杭用解体装置。
3. 請求項１または２に記載の地中基礎杭用解体装置を用いて、地中に埋設された基礎杭を解体する工法であって、
   既存基礎杭に対しその外径面とケーシング内径面との間に作業空間を形成可能な内径を有するケーシングを、基礎杭と同軸に且つ基礎杭とケーシングとの間に作業空間を形成しつつ埋設し、その後、前記地中基礎杭用解体装置を地上部からワイヤーロープによってケーシング孔内に吊り降ろし、吊り降ろされた地中基礎杭用解体装置の各解体アームを前記作業空間部分に入り込ませ、各解体アームで基礎杭の上端部を破砕することを特徴とする地中基礎杭の解体工法。

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