JP5658191B2 - 地中杭切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、建築物の基礎の構築または地盤改良等のために地中に埋設されている杭（以下、地中杭と言う）を、建築物の立替や地盤の新たな改質などのために地中から除去するときに、外回りが掘削された地中杭を除去し易い長さ寸法となるように地中杭の外周面を環状に切削する地中杭切削装置の改良に関するものである。

従来、地中杭切削装置には、掘削された地中杭の外回りに位置させるケーシングと、ケーシングを回転又は停止させるケーシング駆動装置と、地中杭の外回りを公転しつつ地中杭の外周面を環状に切削するワイヤーソーと、ワイヤーソーを地中杭の外周面から離れる待機状態から地中杭の外周面に水平の弧状に巻掛ける切削状態まで誘導する誘導装置を備えたものがある（特許文献１）。

特許第４３７０５８５号公報

従来の地中杭切削装置は、地中杭の外周面を切削するときのワイヤーソーの切削速度が、ケーシングの回転に伴いワイヤーソーが地中杭の外回りを公転する速度で一義的に決まる。ところが、地中杭切削装置は、ケーシングを回転させる速度の限界からワイヤーソーの切削速度にも限界があり、杭切削のための作業時間が長時間となる問題があった。

本発明は、上記問題を解決するために、ワイヤーソーの切削速度を増速させて杭切削のための作業時間を短縮できる地中杭切削装置の提供を目的とする。

本発明に係る地中杭切削装置は、掘削された地中杭の外回りに位置させるケーシングと、該ケーシングを回転又は停止させるケーシング駆動装置と、前記地中杭の外回りを走行することで該地中杭の外周面を環状に切削するワイヤーソーと、該ワイヤーソーを前記地中杭の外周面から離れる待機状態から前記地中杭の外周面に水平の弧状に巻掛ける切削状態まで誘導する誘導装置を備えた地中杭切削装置において、前記ワイヤーソーは、プーリで走行自在なエンドレス状に張架され、切削速度増加装置で駆動されており、該切削速度増加装置は前記地中杭の頭部に載置して固定される固定部材に取り付けられた太陽手段と、前記固定部材の外回りに公転する回転部材に回転自在に支持され、且つ前記太陽手段と伝動可能に連結された遊星手段と、該遊星手段に伝動可能に連結されて前記ワイヤーソーを走行させる駆動プーリと、前記ケーシングと前記回転部材の間に配置されて前記ケーシング駆動装置の駆動力を前記ケーシングを介して前記回転部材へ伝達する回転力伝達手段を有し、前記遊星手段が公転のみするときに比べて切削速度を増大させ得るように構成されていることを特徴とする。

またワイヤーソーの切削速度を更に増速させるために、前記遊星手段と前記駆動プーリの間に増速装置を設けたことを特徴とする。

またワイヤーソーを待機状態と切削状態に円滑に切り替えるために、前記誘導装置が、前記回転部材に取着された一方の杭巻掛け用プーリと、前記固定部材と前記回転部材の間に配置されて前記固定部材に回転自在に支持された中間回転体に取着された他方の杭巻掛け用プーリと、前記回転部材と前記中間回転体の間に配置された誘導切替手段とを備え、前記ケーシング駆動装置の駆動に伴う前記回転部材の正・逆回転方向の回転力を前記誘導切替手段を介して前記中間回転体へ伝達させて両方の杭巻掛け用プーリの位置関係を変更させることで、前記ワイヤーソーを待機状態と切削状態に切り替えるようにしたことを特徴とする。

またワイヤーソーを待機状態と切削状態に円滑に切り替えるために、前記誘導装置が、前記固定部材に回転自在に支持されて内側に前記地中杭の貫通空間が形成されると共に前記ワイヤーソーの通過部を水平方向へ設けた筒状の待機・切削切替部と、前記回転部材と前記待機・切削切替部の間に配置された誘導切替手段とを備え、前記ケーシング駆動装置の駆動に伴う前記回転部材の正・逆回転方向の回転力を前記誘導切替手段を介して前記待機・切削切替部へ伝達させて、前記ワイヤーソーを、前記待機・切削切替部の外周面に当接させる待機状態と、前記通過部に通過させる切削状態に切り替えるようにしたことを特徴とする。

本発明に係る地中杭切削装置は、ワイヤーソーの切削速度を切削速度増加装置で増速させることができるため、地中杭の切削のための作業時間を従来に比べて短縮することができる。また、本発明に係る地中杭切削装置は、切削速度増加装置の駆動源をケーシング駆動装置以外に別途必要とせず、駆動源を別途設けない分だけ装置構造を簡単にすることができる。

また本発明に係る地中杭切削装置は、増速装置によりワイヤーソーの切削速度を増速することにより、地中杭の切削のための作業時間を更に短縮することができる。

また本発明に係る地中杭切削装置は、ケーシング駆動装置の駆動に伴う回転部材の正・逆回転により一方の水平方向変換用プーリと他方の水平方向変換用プーリの位置関係を変更することで、ワイヤーソーを待機状態と切削状態に円滑に切り替えることができる。

更に本発明に係る地中杭切削装置は、ケーシング駆動装置の駆動に伴う回転部材の正・逆回転により、待機・切削切替部の外周面にワイヤーソーを当接させる待機状態と待機・切削切替部の通過部にワイヤーソーを通過させる切削状態とに円滑に切り替えることができる。

本発明に係る地中杭切削装置（以下、「本発明装置」と言う。）の第１の実施の形態を示すものであり、地中杭Ｐの外回りを掘削した後に地中杭Ｐに対する切削を行なう状態を中間省略し且つ部分断面して示す正面図である。 同実施の形態において、上方一部が切削除去された地中杭Ｐに対する次の切削を行なう本発明装置の主要部を拡大し、ケーシング４を断面すると共に回転部材７の一部を破断して示す中間省略した正面図であって、誘導切替手段３１で誘導装置１１を切削状態Ｋにしてワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面に当接させた状態を示すものである。 同実施の形態において、上方一部が切削除去された地中杭Ｐに対する次の切削を行なう本発明装置の主要部を拡大し、縦断面すると共に中間省略した背面図であって、誘導切替手段３１で誘導装置１１を切削状態Ｋにしてワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面に当接させた状態を示すものである。 同実施の形態において、上方一部が切削除去された地中杭Ｐに対する次の切削を行なう本発明装置の主要部を拡大し、ケーシング４を断面すると共にその他の一部を破断した状態を上方から見た斜視図であって、誘導切替手段３１で誘導装置１１を切削状態Ｋにしてワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面に当接させた状態を示すものである。 同実施の形態において、本発明装置の主要部を拡大し、ケーシング４を断面すると共にその他の一部を破断した状態を上方から見た斜視図であって、誘導切替手段３１で誘導装置１１を待機状態Ｊにしてワイヤーソー１０を地中杭Ｐから離した状態を示すものである。 図（Ａ）は図２のＣ６Ａ−Ｃ６Ａ線で断面した平面図、図（Ｂ）は図２のＣ６Ｂ−Ｃ６Ｂ線で断面した平面図、図（Ｃ）は図２のＣ６Ｃ−Ｃ６Ｃ線で断面した平面図である。 地中杭Ｐの外周面を切削したワイヤーソー１０を地中杭Ｐから離す待機状態へ移行させる途中の状態を示す断面した平面図であって、図（Ａ）は図２のＣ６Ａ−Ｃ６Ａ線相当箇所で断面したもの、図（Ｂ）は図２のＣ６Ｂ−Ｃ６Ｂ線相当箇所で断面したもの、図（Ｃ）は図２のＣ６Ｃ−Ｃ６Ｃ線相当箇所で断面したものを示している。 地中杭Ｐの外周面を切削したワイヤーソー１０を地中杭Ｐから離した待機状態Ｊを示す断面した平面図であって、図（Ａ）は図２のＣ６Ａ−Ｃ６Ａ線相当箇所で断面したもの、図（Ｂ）は図２のＣ６Ｂ−Ｃ６Ｂ線相当箇所で断面したもの、図（Ｃ）は図２のＣ６Ｃ−Ｃ６Ｃ線相当箇所で断面したものを示している。 第１の実施の形態における切削速度増加装置１２の別態様の主要部を示す断面図である。 本発明装置の第２の実施の形態を示すものであり、上方が除去された地中杭Ｐに対する次の切削を行なう本発明装置４１の主要部を拡大してケーシング４及び回転部材７を断面すると共に固定部材６を破断して示す中間省略したものであって、誘導切替手段６１で誘導装置５１を切削状態にしてワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面に当接させた状態を示すものである。 図（Ａ）は図１０のＣ１１Ａ−Ｃ１１Ａ線で断面した平面図、図（Ｂ）は図１０のＣ１１Ｂ−Ｃ１１Ｂ線で断面した平面図、図（Ｃ）は図１０のＣ１１Ｃ−Ｃ１１Ｃ線で断面した平面図である。 同実施の形態におけるワイヤーソー１０を地中杭Ｐから離した待機状態Ｊを示す断面した平面図であって、図（Ａ）は図１０のＣ１１Ａ−Ｃ１１Ａ線相当箇所で断面したもの、図（Ｂ）は図１０のＣ１１Ｂ−Ｃ１１Ｂ線相当箇所で断面したものを示している。

（第１の実施の形態）
図１乃至図９に示す第１の実施の形態に係る本発明装置１は、図１に示す如く、地中杭Ｐの外回りを掘削して掘削空間Ｓを形成するための掘削装置２と、外回りが掘削された地中杭Ｐの外周面における切断箇所Ｐｆを環状に切削するための切削装置３とを備えている。

前記掘削装置２は、地中Ｅに埋設されている地中杭Ｐの外回りに掘削空間Ｓを形成するための筒状のケーシング４と、ケーシング４の正逆回転駆動と停止を繰り返すケーシング駆動装置５を有する。

前記掘削装置２のケーシング４は、図１に示す如く、基本部分４Ａと、下端側に複数の掘削刃４ｄを設けた先端部分４Ｂとからなり、基本部分４Ａと先端部分４Ｂを分離可能に連結して、基本部分４Ａの上端をケーシング駆動装置５で駆動して先端部分４Ｂへ回転駆動力を伝達させるようにしてある。ケーシング４は、各部分４Ａ，４Ｂの外周面に泥排出用螺旋羽根４ｃを備え、掘削刃４ｄの掘削で生じた泥等を螺旋羽根４ｃで押し上げて地上へ排出できるように構成してある。基本部分４Ｂは、掘削が進むのに伴い、一定の長さ寸法のものを次々に継ぎ足して延長するようになっている。

前記掘削装置２のケーシング駆動装置５は、ケーシング４の基本部分４Ａの外周面を把持するチャック装置（図示略）を回転駆動させながら下方へ押込むことができる回転押込み装置（図示略）を備えたもの（例えば、特開２００８−７９４６号公報に記載のもの）を用い、地中杭Ｐの外径寸法が１〜３メールと大径のものに対処できるようになっている。

前記切削装置３は、図３に示す如く、地中杭Ｐの頭部Ｐｂに載置して回転不能に固定される内側の固定部材６と、固定部材６に回転自在に支持されて固定部材６の外回りを回る外側の回転部材７と、固定部材６と回転部材７の間に配置され、固定部材６に回転自在に支持されて固定部材６の外回りを回る中間の中間回転体８と、回転部材７及び中間回転体８に跨がって設けられたワイヤーソー張架装置９と、ワイヤーソー張架装置９で走行自在なエンドレス状に張架されたワイヤーソー１０と、張架状態のワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面から離す待機状態Ｊ（図５及び図８（Ｃ）参照）から地中杭Ｐの外周面に水平の弧状に巻掛ける切削状態Ｋ（図２乃至図４及び図６（Ｃ）参照）まで誘導する誘導装置１１と、ワイヤーソー１０を張架方向に沿って走行させる切削速度増加装置１２とを備え、切削状態Ｋのワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外回りにワイヤーソー張架装置９と共に公転（図４に示す矢符Ｇ方向への回転）させつつ切削速度増加装置１２で張架方向へ走行させることで、ワイヤーソー１０の切削速度を公転のみとするときに比べて増大させるようにしてある。

前記切削装置３の内側の固定部材６は、図３に示す如く、地中杭Ｐを外嵌できる下半の筒状の大径部６ａと、地中杭Ｐより小径の上半の筒状の小径部６ｂと、下半と上半の境界に形成された環状の段部６ｃと、段部６ｃの下面側に設けられた回転滑止め部６ｄとからなる。固定部材６は、ワイヤーＷで吊り下げながら降下させて下半の大径部６ａを地中杭Ｐに外嵌させると共に、回転滑止め部６ｄを地中杭Ｐの頭部Ｐｂに当接させることで、地中杭Ｐの上に回転不能に載置されることになる。

前記切削装置３の外側の回転部材７は、図３に示す如く、固定部材６を外嵌する筒部７ａと、筒部７ａの上部に形成されて固定部材６の小径部６ｂを外嵌する内曲げ鍔部７ｂと、内曲げ鍔部７ｂの内側に配設された横振れ防止用コロ７ｃ，７ｃ…とからなり、固定部材６の小径部６ｂに配設された重量受載用コロ６ｆ，６ｆ…に内曲げ鍔部７ｂを回転自在に載置してある。回転部材７は、ワイヤーソー張架装置９及び切削速度増加装置１２の保守点検等やワイヤーソー１０の張架状態の確認作業をし易くするために、適所に作業用開口部（図示略）を開設することもある。

前記切削装置３の中間の中間回転体８は、図３に示す如く、固定部材６を大径部６ａ及び小径部６ｂに跨がって外嵌する筒部８ａと、筒部８ａの内側に形成された内曲げ鍔部８ｂと、内曲げ鍔部８ｂの内側に配設された横振れ防止用コロ８ｃ，８ｃ…とからなり、固定部材６の段部６ｃに配設された重量受載用コロ６ｇ，６ｇ…に内曲げ鍔部８ｂを回転自在に載置してある。中間回転体８は、横振れ防止用コロ８ｃや重量受載用コロ６ｇの保守点検等をするために、適所に作業用開口部（図示略）を開設することもある。

前記切削装置３のエンドレス状のワイヤーソー１０は、スチールワイヤーに強靭な刃部となる切削用ダイヤモンドビーズを一定間隔で固定したもので、コンクリート構造物等を切断するときに用いられるものが容易に入手でき、また、その可撓性により変形が容易なため、地中杭Ｐの外周面から離して地中杭Ｐに巻掛けない待機状態Ｊ（図５及び図８（Ｃ）参照）から地中杭Ｐの外周面に当接させて巻掛ける切削状態Ｋ（図２乃至図４及び図６（Ｃ）参照）まで容易に移動させることが可能となり扱い易いものである。

前記切削装置３のワイヤーソー張架装置９は、図４乃至図６（Ｂ）に示す如く、外側の回転部材７側に設けられたプーリ及び中間の中間回転体８側に設けられたプーリの組合せからなり、ワイヤーソー１０の切削のための走行方向（矢符Ｆ）へ向かって順番に、回転部材７側に設けられ回転軸が水平な駆動プーリ１３、回転部材７側に設けられ回転軸が水平な一方の杭巻掛け用プーリ１４、中間回転体８側に設けられ回転軸が水平な他方の杭巻掛け用プーリ１５、中間回転体８側に設けられ回転軸が水平な案内プーリ１６、中間回転体８側に設けられ回転軸が垂直な複数個の案内プーリ１７，１７…、回転部材７側に設けられ回転軸が水平な案内プーリ１８，１９、回転部材７側に昇降自在に設けられ回転軸が水平な張力付与用プーリ２０、及び回転部材７側に設けられ回転軸が水平な案内プーリ２１からなる。一方の杭巻掛け用プーリ１４及び他方の杭巻掛け用プーリ１５は、ワイヤーソー１０の走行方向を、地中杭Ｐの外周に巻掛ける水平状態から立上げ状態へ変換するものとなる。一方の杭巻掛け用プーリ１４、他方の杭巻掛け用プーリ１５及び案内プーリ１６，１８は、ワイヤーソー１０が待機状態Ｊと切削状態Ｋの間で張架状態が変化するのに伴い垂直軸を中心にして自動的に揺動させるようにして、ワイヤーソー１０をプーリ１４，１５から脱輪させないようにしてある。

前記張力付与用プーリ２０は、流体シリンダー（例えば、油圧シリンダー）２２の出力軸２２ａの先端に回転自在に取着され、流体シリンダー２２へ供給する流体（例えば、油）の圧力を調節することで、ワイヤーソー１０の張力（ワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面に圧接させる力）を変更できるようにしてある。張力付与用プーリ２０は、切削進行に伴い地中杭Ｐに対する巻掛け長さが変化すると、昇降することになる。なお、ワイヤーソー１０に張力を付与する別態様としては、図示は省略したが、案内プーリ１９及び／又は２１を昇降自在に配置し、プーリに張力付与用重りを吊り下げて構成することもある。この場合のプーリ２０は、所定位置に配置され、昇降しない単なる案内プーリとなる。

前記切削装置３の切削速度増加装置１２は、図４に示す如く、固定部材６に取り付けられた太陽手段２５と、回転部材７に回転自在に支持されて太陽手段２５と伝動可能に連結された遊星手段２６と、遊星手段２６に伝動可能に連結されてワイヤーソー１０を走行させる前記駆動プーリ１３と、掘削装置２のケーシング４と回転部材７の間に配置されてケーシング駆動装置５の駆動力をケーシング４を介して回転部材７へ伝達する回転力伝達手段２８を有する。切削速度増加装置１２は、遊星手段２６と駆動プーリ１５の間に、ギャーボック等からなる増速装置２９を必要に応じて設け、回転数について駆動プーリ１５を遊星手段２６よりも速くするようにしてある。

前記切削速度増加装置１２は、太陽手段２５及び遊星手段２６をベルトプーリで形成したときには、太陽手段２５及び遊星手段２６にベルトからなる伝動用巻掛け部材２７を巻掛けて両者２５，２６を伝動可能に連結させ、また、太陽手段２５及び遊星手段２６をチエーンスプロケットで形成したときには、太陽手段２５及び遊星手段２６にチエーンからなる伝動用巻掛け部材２７を巻掛けて両者２５，２６を伝動可能に連結させる。更に、前記切削速度増加装置１２は、図９に示す如く、太陽手段２５の外周を円状に巻掛け固定したチエーン２５ａで形成したときには、遊星手段２６をチエーンスプロケットで形成し、太陽手段２５のチエーン２５ａに遊星手段２６のチエーンスプロケットを噛み合わせて伝動可能に連結させ、また、太陽手段２５及び遊星手段２６を歯車（図示略）で形成したときには、太陽手段２５と遊星手段２６を歯車どうしを噛み合わせて伝動可能に連結させる。切削速度増加装置１２は、いずれの場合でも、遊星手段２６が回転する回転部材７と一体に公転しつつ自転するとき、遊星手段２６の公転と自転の合計の回転によるワイヤーソー１０の切削速度が、従来の公転のみによるワイヤーソー１０の切削速度より速くなるように、太陽手段２５及び遊星手段２６の外径寸法が決定されることになる。なお、増速装置２９を設ける場合には、増速装置２９の増速割合を考慮して太陽手段２５及び遊星手段２６の外径寸法が決定されることになる。

前記切削速度増加装置１２の回転力伝達手段２８は、図４及び図５に示す如く、掘削装置２のケーシング４の基本部分４Ａの内周面に上下方向に沿って突設させた係止片２８ａと、回転部材７の外周面に上下方向に沿って突設させた係止片２８ｂとからなり、ケーシング４の回転に伴い両方の係止片２８ａ，２８ｂを回転方向に係合させることで、ケーシング駆動装置５の駆動力をケーシング４を介して回転部材７へ伝達するようにしてある。ケーシング４の係止片２８ａは、地中杭Ｐの複数ある切削高さ位置の各々へ切削装置３の回転部材７を移動させたとき、回転部材７の係止片２８ｂと係合できるように縦長に突設されている（図１参照）。回転力伝達手段２８は、図４及び図６（Ｃ）に示す如く、ケーシング駆動装置５の駆動力でケーシング４が切削方向Ｇ（正回転方向で本例では時計回転方向）へ回転すると回転部材７も切削方向Ｇへ回転させ、逆に、図５、図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）に示す如く、ケーシング駆動装置５の駆動力でケーシング４が非切削方向Ｈ（逆回転方向で本例では反時計回転方向）へ回転すると回転部材７も非切削方向Ｈへ回転させるようになっている。

前記切削装置３の誘導装置１１は、図４及び図５に示す如く、回転部材７に取着された前記一方の杭巻掛け用プーリ１４と、中間回転体８に取着された前記他方の杭巻掛け用プーリ１５と、回転部材７と中間回転体８の間に配置された誘導切替手段３１とからなり、ケーシング駆動装置５（図１参照）の駆動に伴う回転部材７の正・逆回転方向の回転力を誘導切替手段３１を介して中間回転体８へ伝達させて両方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の位置関係を変更させることで、ワイヤーソー１０を切削状態Ｋ（図４及び図６（Ｃ）参照）と待機状態Ｊ（図５及び図８（Ｃ）参照）の間で切り替えるようにしてある。

前記誘導装置１１の誘導切替手段３１は、図４乃至図８に示す如く、回転部材７の内周面に上下方向へ沿って突設させた係止片３１ａと、中間回転体８の外周面に上下方向へ沿って突設させた係止片３１ｂ，３１ｃとからなり、図６（Ｃ）に示す如く係止片３１ａ，３１ｂを正回転方向である切削方向Ｇに係合させることで、一方及び他方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の位置関係をワイヤーソー１０が地中杭Ｐの外周に巻掛けられる切削状態Ｋにできると共に、図７（Ｃ）に示す如く係止片３１ａ，３１ｃを逆回転方向である非切削方向Ｈに係合させることで、一方及び他方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の位置関係をワイヤーソー１０が地中杭Ｐの外周面から離れる待機状態Ｊ（図８（Ｃ）参照）にできるようにしてある。

前記ワイヤーソー張架装置９で張架されているエンドレス状のワイヤーソー１０は、図４に示すように誘導切替手段３１の切替操作で切削状態Ｋのときには、一方及び他方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の間の張架寸法が地中杭Ｐを巻掛けできる程に長くなると共に案内プーリ１６，１８間の張架寸法が短くなり、図５に示すように誘導切替手段３１の切替操作で非切削状態Ｋのときには、切削状態Ｋのときに比べて、一方及び他方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の間の張架寸法が短くなると共に案内プーリ１６，１８間の張架寸法が長くなり、一方及び他方の杭巻掛け用プーリ１４，１５の間の張架寸法の増減と案内プーリ１６，１８間の張架寸法の減増とをできる限り打ち消し合うようにしてある。なお、打ち消し合うことのできない寸法については、張力付与用プーリ２０の昇降で対処されることになる。ワイヤーソー１０は、案内プーリ１６，１８間の張架寸法が長くなるのに伴い、案内プーリ１７，１７…に案内されて、中間回転部材８の外回りに対する巻掛け領域を増大させることになる。

前記切削装置３の組み立ては、仮置台（図示略）に固定部材６を仮置き、次に、固定部材６に対して中間回転部材８を外嵌させると共に回転自在に支持せさ、続けて、固定部材６及び中間回転部材８に外側の回転部材７を外嵌させると共に中回転部材７を固定部材６に回転自在に支持せさ、最後に、ワイヤーソー１０を張架すると共に切削速度増加装置１２を組み上げる。中間回転部材８及び回転部材７には、外嵌させる前に、ワイヤーソー張架装置９や切削速度増加装置１２の各部材が予め取り付けられる。組み上げられた切削装置３の移動は、固定部材６の上端をワイヤーＷで吊り上げて行われる。

次に、本発明装置１を用いて地中杭Ｐを切断して除去する方法（杭抜き方法）の各工程について説明する。
（１）第１工程（準備工程）：図１に示す如く、地中杭Ｐの頭部の外回りの土砂を除去して杭突出部Ｐａを形成する。次に、地表にケーシング駆動装置５を設置する。続けて、先端部分４Ｂに基本部分４Ａを連結したケーシング４を吊り下げ、先端部分４Ｂで杭突出部Ｐａを外嵌すると共に、基本部分４Ａをケーシング駆動装置５に連結して準備する。

（２）第２工程（掘削工程）：起動したケーシング駆動装置５でケーシング４の基本部分４Ａを回転させつつ地中へ向かって押込み、先端部分４Ｂの掘削刃４ｄで地中杭Ｐの外周りを掘削して、地中杭Ｐの外回りに掘削空間Ｓを形成する。掘削で生じた土砂は、ケーシング４の螺旋羽根４ｃで押し上げられて地上へ排出される。掘削は、地中杭Ｐを切断して除去する深さ（一般的には、地中杭Ｐの先端までの深さ）まで行う。

（３）第３工程（切削工程）：図１に示す如く、組み立てた切削装置３のワイヤーソー１０が待機状態（図５参照）となるようにして切削装置３を吊り下げ、回転の停止したケーング４の内側の掘削空間Ｓへ向かって切削装置３を降下させ、切削装置３の固定部材６の段部６ｃに設けた回転滑止め部６ｄを杭頭部Ｐｂに載置させて固定部材６を回転不能に固定する。切削装置３のワイヤーソー張架装置９の流体シリンダー２２が油圧シリンダーの場合には、油圧配管（図示略）を介して流体シリンダー２２へ適宜圧力の油圧を供給し、ワイヤーソー１０を掘削に最適な所定張力の状態にしておく。次に、ケーシング駆動装置５を起動させてケーング４の基本部分４Ａを切削方向Ｇ（図４参照）（正回転方向で本例では時計回転方向）へ回転させて、図６（Ｃ）に示すように回転伝達手段２８の係止片２８ａ，２８ｂどうし及び誘導切替手段３１の係止片３１ａ，３１ｂどうしを各々切削方向に係合させることで、ワイヤーソー１０を図５及び図８（Ｃ）に示す待機状態Ｊから図３、図４及び図６（Ｃ）に示す切削状態Ｋとする。この切削状態Ｋで、ケーシング駆動装置５によるケーシング４の切削方向への回転を継続させ、地中杭Ｐの外回りをケーシング４と共に回転する切削装置３のワイヤーソー１０で連続に切削して、地中杭Ｐの外周面の全周囲に亘って横向きに開口する環状凹溝Ｐｅ（図７（Ｃ）参照）を形成する。切削速度増加装置１２は、回転する回転部材７に取り付けられている遊星手段２６が、固定状態の環状の太陽手段２５の回りを公転するときに太陽装置１４との伝動可能な連結で自転もすることになり、公転と自転の総和した回転速度で回転する遊星手段２６に増速装置２９を介し又は介さず連結して回転する駆動プーリ１３でエンドレス状のワイヤーソー１０を駆動させることができ、公転のみでワイヤーソー１０を移動させる場合に比べて遊星手段２６を自転させることでワイヤーソー１０の切削速度を増速させることができる。この切削は、地中杭Ｐの外周寄りに配筋されている縦鉄筋Ｐｄ，Ｐｄ…を切断する深さであって、縦鉄筋Ｐｄの存在しない切断分離が可能な内側の非切削部分Ｐｃを残す状態まで行う。

（４）第４工程（切断分離工程）：前記切削が終了したならば、ケーシング駆動装置５の駆動を止めてケーシング４を一旦停止させ、その後に、ケーシング駆動装置５を逆回転方向へ起動させてケーング４を待機方向Ｈ（図７（Ｃ）参照）（逆回転方向で本例では反時計回転方向）へ回転させて、図８（Ｃ）に示すように回転伝達手段２８の係止片２８ａ，２８ｂどうし及び誘導切替手段３１の係止片３１ａ，３１ｃどうしを各々待機方向に係合させることで、ワイヤーソー１０を図４及び図６（Ｃ）に示す切削状態Ｋから図３、図５及び図８（Ｃ）に示すように地中杭Ｐの外周面から離反させた待機状態Ｊにして、エンドレス状のワイヤーソー１０を地中杭Ｐと干渉しない状態にする。ワイヤーソー１０が待機状態Ｊになったならば、ケーシング駆動装置５の駆動を止め、切削装置３を吊り上げてケーング４の内側の掘削空間Ｓから撤去させる。次に、地中杭Ｐの杭頭部Ｐｂ近辺とケーシング４と間に油圧シリンダー等からなる間隔拡げ装置（図示略）を挿入して、地頭部Ｐｂ近辺を一方側へ押圧して、前記縦鉄筋Ｐｄの存在しない内側の非切削部分Ｐｃに大きな曲げモーメントを生じさせて非切削部分Ｐｃを切断する。最後に、地中杭Ｐの切断分離した地表面側部分を、クレーンや、特開２００６−３７６５７号公報に記載の杭引抜き上げ装置等を用いて引き抜いて地中から地上へ排除する。

（５）第５工程（再度の掘削工程〜杭の切断分離工程）：切断分離して排除した部分より更に深い位置にある地中杭Ｐを切断分離する場合には、第３工程（切削工程）及び第４工程（切断分離工程）をこの順番で適宜回数を繰り返して、地中杭Ｐの全部を地上へ排除する。

（６）第６工程（後始末工程）：地中杭Ｐの全部を地上へ排除したならば、切削装置３をケーシング４の内側から撤去すると共に、地中からケーシング４を引抜き、必要に応じて、地中杭撤去後の孔を埋め戻して、作業を完了する。

前記切削装置３は、図３に示す固定部材６の回転滑り止め部６ｄから杭巻掛け用プーリ１４，１５までの高さ寸法を地中杭Ｐの外径寸法に応じて決定し、地中杭Ｐの頭部Ｐｂから切削・切断箇所までの重量を前記第４工程（切断分離工程）において引き抜き可能な重量となるようにしてある。

本発明装置１は、ワイヤーソー１０の切削速度をワイヤーソー１０を公転のみで移動させる従来の場合に比べて切削速度増加装置１２で増速させることができるため、地中杭Ｐの切削のための作業時間を、従来に比べて短縮することができる。また、本発明装置１は、切削速度増加装置１２の駆動源をケーシング駆動装置５以外に別途必要とせず、駆動源を別途設けない分だけ装置構造を簡単にすることができる。

本発明装置１は、ワイヤーソー１０による切削の進行に伴い地中杭Ｐの外周面に切削形成される環状凹溝Ｐｅの溝内に切削屑である小石等が残存しようとするが、ワイヤーソー１０が矢符Ｇ方向の公転に伴い溝内から小石等を押出すため、走行中のワイヤーソー１０が小石等と噛み合うことなくスムーズに環状凹溝Ｐｅへ進入することができ、ワイヤーソー１０が切断する事態を回避させることができる。

（第２の実施の形態）
図１０乃至図１２に示す第２の実施の形態に係る本発明装置４１が第１の実施の形態に係る本発明装置１（図１乃至図９参照）と大きく相違する点は、前記本発明装置１の中間回転体８を省略すると共に、固定部材６の下端に誘導装置５１の待機・切削切替部５２を回転自在に支持させたことである。この相違点から、ワイヤーソー張架装置５９及び誘導切替手段６１の構造が第１の実施の形態に係る本発明装置１と異なることになる。図１０乃至図１２において第１の実施の形態を示す図１乃至図９と同一符号は、相当部分を示す。

本発明装置４１は、掘削装置２と切削装置４３からなる。掘削装置２は、ケーシング４及びケーシング駆動装置５（図１参照）からなり、前記第１の実施の形態と実質的に同一である。

前記切削装置４３は、図１０に示す如く、地中杭Ｐの頭部Ｐｂに載置して回転不能に固定される内側の固定部材６と、固定部材６に回転自在に支持されて固定部材６の外回りを回る外側の回転部材７と、回転部材７に設けられたワイヤーソー張架装置５９と、ワイヤーソー張架装置５９で走行自在なエンドレス状に張架されたワイヤーソー１０と、張架状態のワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外周面から離れる待機状態Ｊ（図１２（Ｂ）参照）から地中杭Ｐの外周面に水平の弧状に巻掛ける切削状態Ｋ（図１１（Ｂ）参照）まで誘導する誘導装置５１と、ワイヤーソー１０を張架方向に沿って走行させる切削速度増加装置１２とを備え、切削状態Ｋのワイヤーソー１０を地中杭Ｐの外回りにワイヤーソー張架装置５９と共に公転させつつ切削速度増加装置１２で張架方向へ走行させることで（図１１（Ｂ）参照）、ワイヤーソー１０の切削速度を公転（地中杭Ｐの回りを回転）のみとするときに比べて増大させるようにしてある。切削装置４３を構成する固定部材６、回転部材７、ワイヤーソー１０及び切削速度増加装置１２は、前記第１の実施の形態と実質的に同一である。

前記回転部材７は、筒部７ａの下方寄りに複数個の案内コロ６２，６２…を必要に応じて設け、固定部材６の大径部６ａの外周面に各案内コロ６２を当接させなから回転させるようにして、触れ防止の対策を施してある。

前記ワイヤーソー張架装置５９を構成するプーリは、その総てが回転部材７側に設けられ、ワイヤーソー１０の切削のための走行方向（矢符Ｆ）へ向かって順番に、回転軸が水平な駆動プーリ１３、回転軸が水平な一方の杭巻掛け用プーリ１４、回転軸が水平な他方の杭巻掛け用プーリ１５、回転軸が水平な案内プーリ１６、回転軸が垂直な複数個の案内プーリ１７，１７…、回転軸が水平な案内プーリ１８，１９、昇降自在に設けられ回転軸が水平な張力付与用プーリ２０、及び回転軸が水平な案内プーリ２１からなる。一方の杭巻掛け用プーリ１４及び他方の杭巻掛け用プーリ１５は、ワイヤーソー１０の走行方向を、地中杭Ｐの外周に巻掛ける水平状態から立上げ状態へ変換するものとなり、ワイヤーソー１０が待機状態Ｊと切削状態Ｋの間で張架状態が変化すると共に切削中に地中杭Ｐに対するワイヤーソー１０の巻掛け状態が変化するのに伴い垂直軸を中心にして自動的に揺動させるようにして、ワイヤーソー１０をプーリ１４，１５から脱輪させないようにしてある。

前記誘導装置５１は、図１０に示す如く、脱落しないように固定部材６に回転自在に支持されて内側に地中杭貫通空間Ｍが形成されると共にワイヤーソーＰが通過する開口した通過部５２ｂを水平方向へ設けた筒状の待機・切削切替部５２と、回転部材７と待機・切削切替部５２の間に配置された誘導切替手段６１とを備え、ケーシング駆動装置５の駆動に伴う回転部材７の正・逆回転方向の回転力を誘導切替手段６１を介して待機・切削切替部５２へ伝達させて、待機・切削切替部５２の外周面５２ａにワイヤーソー１０を当接させる待機状態Ｊ（図１２（Ｂ）に示すように、地中杭Ｐの外周面からワイヤーソー１０を離す状態）と待機・切削切替部５２の通過部５２ｂにワイヤーソー１０を通過させて切削状態Ｋ（図１１（Ｂ）に示すように地中杭Ｐの外周面へワイヤーソー１０を切削可能に巻掛ける状態）に切り替えるようにしてある。

前記誘導装置５１の誘導切替手段６１は、図１０に示す如く、回転部材７の内周面に上下方向へ沿って突設させた係止片６１ａと、待機・切削切替部５２の外周面に上下方向へ沿って突設させた係止片６１ｂ，６１ｃとからなり、図１１（Ｂ）に示す如く係止片６１ａ，６１ｂを正回転方向である切削方向Ｇに係合させることで、待機・切削切替部５２を切削状態Ｋにできると共に、図１２（Ｂ）に示す如く係止片６１ａ，６１ｃを逆回転方向である非切削方向Ｈに係合させることで、待機・切削切替部５２を待機状態Ｊにできるようにしてある。

次に、本発明装置４１を用いて地中杭Ｐを切断して除去する方法（杭抜き方法）の各工程について説明する。
（１）第１工程（準備工程）：前記第１の実施の形態と実質的に同一である。
（２）第２工程（掘削工程）：前記第１の実施の形態と実質的に同一である。

（３）第３工程（切削工程）：図１０に示す如く、組み立てた切削装置４３のワイヤーソー１０が待機状態（図１２参照）となるようにして切削装置４３をワイヤＷで吊り下げ、回転の停止したケーング４の内側の掘削空間Ｓへ向かって切削装置４３を降下させ、切削装置４３の固定部材６の段部６ｃに設けた回転滑止め部６ｄを杭頭部Ｐｂに載置させて固定部材６を回転不能に固定する。切削装置４３のワイヤーソー張架装置５９でワイヤーソー１０を掘削に最適な所定張力の状態にしておく。次に、ケーシング駆動装置５（図１参照）を起動させてケーング４の基本部分４Ａを切削方向Ｇ（図１１参照）（正回転方向で本例では時計回転方向）へ回転させて、回転伝達手段２８の係止片２８ａ，２８ｂどうし及び誘導切替手段６１の係止片６１ａ，６１ｂどうしを各々切削方向に係合させることで、ワイヤーソー１０を図１２（Ｂ）に示す待機状態Ｊから図１１（Ｂ）に示す切削状態Ｋとする。この切削状態Ｋで、ケーシング駆動装置５によるケーシング４の切削方向への回転を継続させ、ケーシング４と共に回転する切削装置４３のワイヤーソー１０で地中杭Ｐの外回りを連続に切削して、地中杭Ｐの外周面の全周囲に亘って横向きに開口する環状凹溝Ｐｅ（図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）参照）を形成する。切削速度増加装置１２は、回転する回転部材７に取り付けられている遊星手段２６が、固定状態の環状の太陽手段２５の回りを公転するときに太陽装置１４との伝動可能な連結で自転もすることになり、公転と自転の総和した回転速度で回転する遊星手段２６に増速装置２９を介し又は介さず連結して回転する駆動プーリ１３でエンドレス状のワイヤーソー１０を駆動させることができ、公転のみでワイヤーソー１０を移動させる場合に比べて遊星手段２６を自転させることでワイヤーソー１０の切削速度を増速させることができる。この切削は、地中杭Ｐの外周寄りに配筋されている縦鉄筋Ｐｄ，Ｐｄ…を切断する深さであって、縦鉄筋Ｐｄの存在しない切断分離が可能な内側の非切削部分Ｐｃ（図７（Ｃ）参照）を残す状態まで行う。

（４）第４工程（切断分離工程）：前記切削が終了したならば、ケーシング駆動装置５（図１参照）の駆動を止めてケーシング４を一旦停止させ、その後に、ケーシング駆動装置５を逆回転方向へ起動させてケーング４を待機方向Ｈ（図１２（Ｂ）参照）（逆回転方向で本例では反時計回転方向）へ回転させて、回転伝達手段２８の係止片２８ａ，３８ｂどうし及び誘導切替手段６１の係止片６１ａ，６１ｃどうしの各々を待機方向に係合させることで、ワイヤーソー１０を図１１（Ｂ）に示す切削状態Ｋから図１２（Ｂ）に示すように地中杭Ｐの外周面から離反させた待機状態Ｊにして、エンドレス状のワイヤーソー１０を地中杭Ｐと干渉しない状態にする。ワイヤーソー１０が待機状態Ｊになったならば、ケーシング駆動装置５の駆動を止め、切削装置４３を吊り上げてケーング４の内側の掘削空間Ｓから撤去させる。次に、前記第１の実施の形態と同様に非切削部分Ｐｃを切断すると共に、地中杭Ｐの切断分離した地表面側部分を引き抜いて地中から地上へ排除する。

（５）第５工程（再度の掘削工程〜杭の切断分離工程）：切断分離して排除した部分より更に深い位置にある地中杭Ｐを切断分離する場合には、第３工程（切削工程）及び第４工程（切断分離工程）をこの順番で適宜回数を繰り返して、地中杭Ｐの全部を地上へ排除する。
（６）第６工程（後始末工程）：前記第１の実施の形態と実質的に同一である。

本発明装置４１は、ケーシング駆動装置５の駆動に伴う回転部材７の正・逆回転により、待機・切削切替部５２の外周面５２ａにワイヤーソー１０を当接させる待機状態Ｊと待機・切削切替部５２の通過部５２ｂにワイヤーソー１０を通過させて切削状態Ｋへ円滑に切り替えることができる。また、本発明装置４３は、回転部材７を正・逆回転させるための駆動源をケーシング駆動装置５以外に別途必要とせず、駆動源を別途設けない分だけ装置構造を簡単にすることができる。

１（４３）…本発明装置、２…掘削装置、３…切削装置、４…ケーシング、４Ａ…基本部分、４Ｂ…先端部分、４ｃ…泥排出用螺旋羽根、４ｄ…掘削刃、５…ケーシング駆動装置、６…固定部材、６ａ…大径部、６ｂ…小径部、６ｃ…段部、６ｄ…回転滑止部め部、６ｆ…重量受載用コロ、６ｇ…重量受載用コロ、７……回転部材、７ａ…筒部、７ｂ…内曲げ鍔部、７ｃ…横振れ防止用コロ、８…中間回転部材、８ａ…筒部、８ｂ…内曲げ鍔部、８ｃ…横振れ防止用コロ、９…ワイヤーソー張架装置、１０…ワイヤーソー、１１…誘導装置、１２…切削速度増加装置、１３…駆動プーリ、１４…一方の杭巻掛け用プーリ、１５…他方の杭巻掛け用プーリ、１６…案内プーリ、１７…案内プーリ、１８…案内プーリ、１９…案内プーリ、２０…張力付与用プーリ、２１…案内プーリ、２２…流体シリンダー、２２ａ…出力軸、２５…太陽手段、２５ａ…チエーン、２６…遊星手段、２７…伝動用巻掛け部材、２８…回転力伝達手段、２８ａ…係止片、２８ｂ…係止片、２９…増速装置、３１…誘導切替手段、３１ａ…係止片、３１ｂ…係止片、３１ｃ…係止片、４３…切削装置、５１…誘導装置、５２…待機・切削切替部、５２ａ…外周面、５２ｂ…通過部、５９…ワイヤーソー張架装置、６１…誘導切替手段、６１ａ…係止片、６１ｂ…係止片、６１ｃ…係止片、６２…案内コロ、Ｅ…地中、Ｆ…矢符（切削のための走行方向）、Ｇ…切削方向、Ｈ…非切削方向、Ｊ…待機状態、Ｋ…切削状態、Ｍ…地中杭貫通空間、Ｐ…地中杭、Ｐａ…突出部、Ｐｂ…杭頭部、Ｐｃ…非切削部分、Ｐｄ…縦鉄筋、Ｐｅ…環状凹溝、Ｐｆ…切削箇所、Ｓ…掘削空間、Ｗ…ワイヤー

Claims (4)

1. 掘削された地中杭の外回りに位置させるケーシングと、該ケーシングを回転又は停止させるケーシング駆動装置と、前記地中杭の外回りを走行することで該地中杭の外周面を環状に切削するワイヤーソーと、該ワイヤーソーを前記地中杭の外周面から離れる待機状態から前記地中杭の外周面に水平の弧状に巻掛ける切削状態まで誘導する誘導装置を備えた地中杭切削装置において、
   前記ワイヤーソーは、プーリで走行自在なエンドレス状に張架され、切削速度増加装置で駆動されており、
   該切削速度増加装置は前記地中杭の頭部に載置して固定される固定部材に取り付けられた太陽手段と、前記固定部材の外回りに公転する回転部材に回転自在に支持され、且つ前記太陽手段と伝動可能に連結された遊星手段と、該遊星手段に伝動可能に連結されて前記ワイヤーソーを走行させる駆動プーリと、前記ケーシングと前記回転部材の間に配置されて前記ケーシング駆動装置の駆動力を前記ケーシングを介して前記回転部材へ伝達する回転力伝達手段を有し、前記遊星手段が公転のみするときに比べて切削速度を増大させ得るように構成されていることを特徴とする地中杭切削装置。
2. 前記遊星手段と前記駆動プーリの間に増速装置を設けた請求項１に記載の地中杭切削装置。
3. 前記誘導装置は、
   前記回転部材に取着された一方の杭巻掛け用プーリと、
   前記固定部材と前記回転部材の間に配置されて前記固定部材に回転自在に支持された中間回転体に取着された他方の杭巻掛け用プーリと、
   前記回転部材と前記中間回転体の間に配置された誘導切替手段とを備え、
   前記ケーシング駆動装置の駆動に伴う前記回転部材の正・逆回転方向の回転力を前記誘導切替手段を介して前記中間回転体へ伝達させて両方の杭巻掛け用プーリの位置関係を変更させることで、前記ワイヤーソーを待機状態と切削状態に切り替えるようにした請求項１又は２に記載の地中杭切削装置。
4. 前記誘導装置は、
   前記固定部材に回転自在に支持されて内側に前記地中杭の貫通空間が形成されると共に前記ワイヤーソーの通過部を水平方向へ設けた筒状の待機・切削切替部と、
   前記回転部材と前記待機・切削切替部の間に配置された誘導切替手段とを備え、
   前記ケーシング駆動装置の駆動に伴う前記回転部材の正・逆回転方向の回転力を前記誘導切替手段を介して前記待機・切削切替部へ伝達させて、前記ワイヤーソーを、前記待機・切削切替部の外周面に当接させる待機状態と、前記通過部に通過させる切削状態に切り替えるようにした請求項１又は２に記載の地中杭切削装置。

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