JP4621276B2 - 杭抜機及び杭抜方法 - Google Patents

Description

本発明は、地盤に埋設された杭を引き抜くための杭抜機、及びその杭抜機を用いた杭抜方法に関する。

地盤に埋設されたＨ形鋼や鋼板などの杭を引き抜くための杭抜機としては、所定間隔を離して立設された二本の支柱によって、上枠体が支持されている門型フレームと、上枠体に設けられたホイストから吊り下げられたチャックと、を備えているものがある。
この杭抜機では、門型フレームを地上面に設置し、杭の上端部を把持したチャックを上昇させることで、杭を地盤から引き抜くことができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−００４２８１号公報（段落００１５〜００１６、図１）

ここで、地盤に埋設された杭の周囲にセメントなどの固結材を充填して硬化させることで、杭の沈下を防ぐとともに、杭の支持力を高めることができる。このように、杭の周囲に固結材が充填されている場合には、杭を引き抜いたときに、固結材も杭に付着した状態で引き抜かれる。したがって、杭の引き抜き力が大きくなるとともに、固結材が引き抜かれることで地盤に形成された穴部を埋め戻す必要がある。さらに、引き抜いた杭はリサイクルすることが望ましいが、杭に付着した固結材を剥離する必要があるため、杭のリサイクルに係る費用が高くなっている。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、杭の引き抜き力を低減するとともに、杭のみを地盤から引き抜くことができ、さらに、杭のリサイクルに係る費用を低減することができる杭抜機及び杭抜方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の杭抜機は、ベースマシンのアームに取り付けられる杭抜機であって、所定間隔を離して立設された二本の支柱によって、上枠体が支持されている門型フレームと、前記上枠体からハンマー用ワイヤによって吊り下げられた打撃ハンマーと、前記上枠体からチャック用ワイヤによって吊り下げられ、地盤に埋設された杭を把持するチャックと、を備え、前記門型フレームの前記上枠体に前記ベースマシンの前記アームが取り付けられ、前記ハンマー用ワイヤ及び前記チャック用ワイヤは、前記ベースマシンの巻上装置に巻架されており、前記巻上装置によって前記ハンマー用ワイヤを巻き取り又は繰り出すことで、前記打撃ハンマーが前記各支柱に案内されて昇降するとともに、前記巻上装置によって前記チャック用ワイヤを巻き取り又は繰り出すことで、前記チャックが前記打撃ハンマーの側方を通過して昇降することを特徴としている。

前記課題を解決するため、本発明の杭抜方法は、前記した杭抜機を用いた杭抜方法であって、地盤に埋設された杭の周囲には固結材が充填されて硬化しており、前記打撃ハンマーを前記杭の上端部に打撃して、前記杭を前記固結材から縁切りさせる工程と、前記杭の上端部を前記チャックによって把持し、前記チャックを上昇させることで、前記杭を吊り上げる工程と、を含むことを特徴としている。

本発明の杭抜機及び杭抜方法では、地盤から杭を引き抜く前に、杭の上端部を打撃ハンマーで打撃して杭に振動を付与することで、杭を地盤や固結材から縁切りすることができるため、杭の引き抜き力を低減することができる。
また、杭を地盤や固結材から縁切りすることで、杭を吊り上げたときに、杭のみが地盤から引き抜かれるため、杭を引き抜いた後に、地盤を埋め戻す量が少なくなり、作業効率を高めることができる。
また、杭を地盤や固結材から縁切りすることで、引き抜いた杭に土や固結材が付着しないため、杭を引き抜いた状態でリサイクルすることができ、杭のリサイクルに係る費用を低減することができる。
また、チャックが打撃ハンマーの側方を通過して昇降するため、チャックによって杭を吊り上げるときに、門型フレームから打撃ハンマーを撤去する必要がない。したがって、杭の打撃と引き抜きを連続して行うことができるため、作業効率を高めることができる。

本発明の杭抜機及び杭抜方法によれば、杭の引き抜き力を低減するとともに、杭のみを地盤から引き抜くことができ、さらに、杭のリサイクルに係る費用を低減することができる。また、杭の打撃と引き抜きを連続して行うことができ、作業効率を高めることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明において、前後左右方向とは、各図に示した前後左右方向に対応している。
本実施形態では、地盤に埋設されたＨ形鋼の杭を引き抜く場合を例として説明する。本実施形態では、図２に示すように、地盤に掘削された穴部Ｈに杭Ｐが挿入されており、杭Ｐの上端部が地上面から突出している。また、杭Ｐと穴部Ｈとの隙間には、固結材Ｃが充填されて硬化している。本実施形態では、固結材Ｃとしてセメントを用いており、この固結材Ｃによって、杭Ｐの沈下を防ぐとともに、杭Ｐの支持力を高めている。

杭抜機１は、図２に示すように、所定間隔を離して立設された二本の支柱１１，１１によって、上枠体１２が支持されている門型フレーム１０と、上枠体１２からハンマー用ワイヤ４３によって吊り下げられた打撃ハンマー２０と、上枠体１２からチャック用ワイヤ４４によって吊り下げられたチャック３０と、を備えている。
門型フレーム１０の上枠体１２には、ベースマシン４０（図１参照）のアーム４１が取り付けられており、ハンマー用ワイヤ４３及びチャック用ワイヤ４４は、ベースマシン４０の巻上装置（図示せず）に巻架されている。

ベースマシン４０は、図１に示すように、既存の移動式クレーン（本実施形態ではラフタークレーン）であり、上下方向に傾動自在で、長手方向に伸縮自在なアーム４１が、水平方向に旋回可能な旋回体４２に取り付けられている。
旋回体４２には、ハンマー用ワイヤ４３及びチャック用ワイヤ４４の基端側が巻架された巻上装置（図示せず）が設けられており、ハンマー用ワイヤ４３及びチャック用ワイヤ４４の先端側は、アーム４１の先端部に掛け渡されている。
アーム４１の先端部は、門型フレーム１０の上枠体１２に対してピンジョイントによって取り付けられており、アーム４１を傾動、伸縮及び旋回させることで、門型フレーム１０を移動させることができる。

門型フレーム１０は、図２に示すように、平面視でコの字形状の板状部材である底版１３と（図３（ｂ）参照）、左右方向に所定間隔を離して底版１３上に立設されている二本の支柱１１，１１と、各支柱１１，１１の上端部に支持されている上枠体１２と、を備えている。
各支柱１１，１１の下端部は、底版１３の上面に対して回動自在な状態で取り付けられており、各支柱１１，１１は下端部を回動中心として後方に傾斜させることができる。

支柱１１は、図３（ｂ）に示すように、矩形断面の部材であり、四隅にガイドレール１１ａ・・・がそれぞれ取り付けられている。ガイドレール１１ａは、丸パイプによって形成されており、支柱１１の隅部に沿って上下方向に延びている。

上枠体１２は、図２に示すように、左右の支柱１１，１１の上端部に架設された部材であり、上面にはベースマシン４０のアーム４１の先端部をピンジョイントによって取り付けるためのブラケット１２ａが突設されている。

上枠体１２の下部には、縦回転するフレーム側滑車１４が取り付けられているとともに、縦回転する八体の滑車が並設されたフレーム側滑車群１５が取り付けられている。フレーム側滑車１４及びフレーム側滑車群１５は、上枠体１２の左右方向の中央部に配置されている。図１に示すように、フレーム側滑車群１５は、上枠体１２の前後方向の中央部に配置され、フレーム側滑車１４は、フレーム側滑車群１５よりも上方で、フレーム側滑車群１５よりも前側に配置されている。

打撃ハンマー２０は、図２に示すように、円柱状の打撃部材２１と、この打撃部材２１の左右両側に取り付けられたスライダ２２，２２と、を備えている。
打撃ハンマー２０の左右のスライダ２２，２２は、図３（ａ）に示すように、左右の支柱１１，１１にそれぞれ取り付けられている。具体的には、スライダ２２は、支柱１１の内側に配置された二本のガイドレール１１ａ，１１ａに対して、上下方向にスライド自在な状態で取り付けられている。
打撃部材２１は、各支柱１１，１１の前後方向の中央部よりも前側に配置されており、打撃部材２１の一部は、各支柱１１，１１の前面よりも前側に突出している。
また、打撃部材２１の上端部には、図２に示すように、ベースマシン４０から上枠体１２のフレーム側滑車１４に掛け回されたハンマー用ワイヤ４３の先端部（下端部）が連結されている。したがって、ベースマシン４０の巻上装置（図示せず）によって、ハンマー用ワイヤ４３を巻き取り又は繰り出すことで、打撃ハンマー２０は二本の支柱１１，１１に案内されて昇降する。

チャック３０は、Ｈ型鋼である杭Ｐのウェブを把持する既存の保持具であり、縦方向に形成された把持溝３１内に杭Ｐのウェブを挿入し、把持溝３１内で杭Ｐのウェブを挟み込むことによって、杭Ｐを保持することができる。
チャック３０は、上枠体１２の前後方向の中央部、すなわち、左右の支柱１１，１１の間に配置されている。
また、チャック３０の上端部には、縦回転する八体の滑車が並設されたチャック側滑車群３２が取り付けられている。チャック側滑車群３２の各滑車と、門型フレーム１０の上枠体１２に取り付けられたフレーム側滑車群１５の各滑車とには、チャック用ワイヤ４４が交互に掛け回されている。したがって、ベースマシン４０の巻上装置（図示せず）によって、チャック用ワイヤ４４を巻き取り又は繰り出すことで、チャック３０は二本の支柱１１，１１の間で昇降する。

このような杭抜機１によって地盤から杭Ｐを引き抜く場合には、まず、図１に示すように、打撃ハンマー２０が杭Ｐの直上に配置されるように、ベースマシン４０を用いて門型フレーム１０を地上面に設置する。

続いて、図４に示すように、ベースマシン４０からハンマー用ワイヤ４３を繰り出して、打撃ハンマー２０を降下させ、地上面から突出している杭Ｐの上端部に、打撃ハンマー２０の打撃部材２１を打撃する。これにより、杭Ｐに振動が付与され、杭Ｐが固結材Ｃから縁切りされた状態となる。

杭Ｐと固結材Ｃとを縁切りした後に、杭Ｐの直上にチャック３０が配置されるように、ベースマシン４０を用いて門型フレーム１０を移動させる。このとき、門型フレーム１０の各支柱１１，１１は下端部を回動中心として僅かに後方に傾斜させる。これにより、各支柱１１，１１の上端部に設けられた上枠体１２は、各支柱１１，１１の下端部に対して後方に移動することになる。すなわち、上枠体１２から垂直に吊り下げられたチャック３０は、各支柱１１，１１よりも後方に吊り下げられた状態となり、各支柱１１，１１の前側に取り付けられた打撃ハンマー２０とチャック３０とは、チャック３０を昇降させたときに、チャック３０が打撃ハンマー２０に干渉しない位置関係となる。
そして、図５に示すように、チャック３０を下降させ、チャック３０の把持溝３１に杭Ｐのウェブを挿入して把持する。このとき、チャック３０は打撃ハンマー２０の側方（後方）を通過して下降する。

図６に示すように、チャック３０が杭Ｐの上端部を把持した状態で、ベースマシン４０の巻上装置（図示せず）によってチャック用ワイヤ４４を巻き上げて、チャック３０を上昇させることで、杭Ｐを吊り上げる。このとき、杭Ｐと固結材Ｃとは縁切りされているため、杭Ｐを吊り上げたときに、杭Ｐは固結材Ｃから分離して引き抜かれ、固結材Ｃは地盤内に残される。

以上のような杭抜機１、及びその杭抜機１を用いた杭抜方法によれば、図４に示すように、地盤から杭Ｐを引き抜く前に、杭Ｐの上端部を打撃ハンマー２０で打撃して杭Ｐに振動を付与することで、杭Ｐを固結材Ｃから縁切りすることができるため、杭Ｐの引き抜き力を低減することができる。
なお、本実施形態では、門型フレーム１０の上枠体１２に取り付けられたフレーム側滑車群１５と、チャック３０に取り付けられたチャック側滑車群３２とにチャック用ワイヤ４４が掛け回されており、滑車群１５，３２を用いることでチャック用ワイヤ４４の張力が増大されているため、低出力の巻上装置を用いることができ、ベースマシン４０（図１参照）を小型化することができる。

また、杭Ｐを固結材Ｃから縁切りすることで、図６に示すように、杭Ｐを吊り上げたときに、杭Ｐのみが地盤から引き抜かれ、固結材Ｃは地盤内に残される。したがって、杭Ｐを引き抜いた後に、地盤に大きな穴部が形成されず、地盤を埋め戻す量が少なくなるため、作業効率を高めることができる。

また、引き抜いた杭Ｐに固結材が付着しないため、杭を引き抜いた状態でリサイクルすることができ、杭Ｐのリサイクルに係る費用を低減することができる。

また、チャック３０が打撃ハンマー２０の側方を通過して昇降するため、チャック３０によって杭Ｐを吊り上げるときに、門型フレーム１０から打撃ハンマー２０を撤去する必要がない。したがって、杭Ｐの打撃と引き抜きを連続して行うことができ、作業効率を高めることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜に設計変更が可能である。
例えば、地盤に埋設された杭の周囲に固結材が充填されていない場合であっても、杭と地盤とが結合している場合には、図１に示す本発明の杭抜機１によって、杭を地盤から引き抜く前に、杭の上端部を打撃して、杭と地盤とを縁切りさせることで、杭の引き抜き力を低減させるとともに、杭のみを地盤から引き抜くことができ、さらに、杭に付着する土砂が少なくなるため、杭のリサイクルに係る費用を低減することができる。

また、本実施形態では、門型フレーム１０の各支柱１１，１１を後方に傾斜させることで、チャック３０が打撃ハンマー２０に干渉しないように構成されているが、各支柱１１，１１を傾斜させなくても、チャック３０が打撃ハンマー２０に干渉しないように、打撃ハンマー２０の取り付け位置を設定することもできる。

本実施形態の杭抜機を示した側面図である。 本実施形態の杭抜機を示した正面図である。 本実施形態の杭抜機を示した図で、（ａ）は打撃ハンマーの平面図、（ｂ）は底版の平面図である。 本実施形態の杭抜方法を示した図で、打撃ハンマーによって杭を打撃したときの正面図である。 本実施形態の杭抜方法を示した図で、チャックによって杭を把持したときの正面図である。 本実施形態の杭抜方法を示した図で、チャックによって杭を吊り上げたときの正面図である。

符号の説明

１ 杭抜機
１０ 門型フレーム
１１ 支柱
１１ａ ガイドレール
１２ 上枠体
１４ フレーム側滑車
１５ フレーム側滑車群
２０ 打撃ハンマー
２１ 打撃部材
２２ スライダ
３０ チャック
３２ チャック側滑車群
４０ ベースマシン
４１ アーム
４２ ハンマー用ワイヤ
４３ チャック用ワイヤ
Ｐ 杭
Ｃ 固結材

Claims (2)

1. ベースマシンのアームに取り付けられる杭抜機であって、
   所定間隔を離して立設された二本の支柱によって、上枠体が支持されている門型フレームと、
   前記上枠体からハンマー用ワイヤによって吊り下げられた打撃ハンマーと、
   前記上枠体からチャック用ワイヤによって吊り下げられ、地盤に埋設された杭を把持するチャックと、を備え、
   前記門型フレームの前記上枠体に前記ベースマシンの前記アームが取り付けられ、前記ハンマー用ワイヤ及び前記チャック用ワイヤは、前記ベースマシンの巻上装置に巻架されており、
   前記巻上装置によって前記ハンマー用ワイヤを巻き取り又は繰り出すことで、前記打撃ハンマーが前記各支柱に案内されて昇降するとともに、
   前記巻上装置によって前記チャック用ワイヤを巻き取り又は繰り出すことで、前記チャックが前記打撃ハンマーの側方を通過して昇降することを特徴とする杭抜機。
2. 請求項１に記載された杭抜機を用いた杭抜方法であって、
   地盤に埋設された杭の周囲には固結材が充填されて硬化しており、
   前記打撃ハンマーを前記杭の上端部に打撃して、前記杭を前記固結材から縁切りさせる工程と、
   前記杭の上端部を前記チャックによって把持し、前記チャックを上昇させることで、前記杭を吊り上げる工程と、を含むことを特徴とする杭抜方法。

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