JP6211345B2 - 杭頭処理方法および揚重治具 - Google Patents

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揚重治具に関する。

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１３に示す。この例では、図１３（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１３（ｂ）に示すように孔１０１に鉄筋籠１０２を建込み、図１３（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１３（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１３（ｅ）に示すように杭頭の周囲の地盤１００を掘削した後、図１３（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て油圧式のパッカ等を挿入し、これを拡げて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り、狭所などで作業性が低かった。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、柱部と上昇部とを有し、前記柱部に側面から出入可能な突起部を設けた複数の揚重治具を、少なくとも１つの揚重治具の前記柱部を前記第２の孔に挿入するようにして、前記コンクリートを分断したコンクリート片を平面上挟む位置に配置し、各揚重治具の前記柱部の前記突起部を前記コンクリート片に向かって突出させて各揚重治具の間で前記コンクリート片を把持し、前記上昇部によって各揚重治具の前記柱部を上昇させることで前記コンクリート片を持ち上げ、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、余盛コンクリートの分断時に形成した上下方向の孔に挿入した揚重治具を用いてコンクリート片を持ち上げるので、小型重機等でこれを掴み取って除去することができる。この方法によれば、コンクリートを粉砕することなくブロック状に分割して容易に除去できるので、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性も向上する。

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。

前記上昇部が、前記柱部の下端部に設けられることが望ましい。
これにより、コンクリートに鉄筋籠の主筋が上下方向に埋設されている場合でも、揚重治具にてコンクリート片を主筋に沿って確実に持ち上げて除去でき、主筋の変形を確実に防ぐことができる。

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。

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持ち上げて除去するために用いる揚重治具であって、前記第２の孔に挿入可能な柱部と、前記柱部を上昇させるための上昇部とを有し、前記柱部に側面から出入可能な突起部が設けられ、前記突起部は、前記柱部から前記コンクリート片に向かって突出させ、先端を前記コンクリート片の側面に食い込ませるためのものであり、前記上昇部は、前記柱部を上昇させることで前記コンクリート片を持ち上げるためのものであることを特徴とする揚重治具である。
また、前記上昇部が、前記柱部の下端部に設けられることが望ましい。

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、１５ａ、１５ｂ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 コンクリートの横方向の分断を示す図 揚重治具２３の設置を示す図 揚重治具２３を示す図 コンクリート片２１の持ち上げを示す図 揚重治具３３を示す図 コンクリート片２１の持ち上げを示す図 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。

[第１の実施形態]
（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１３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。

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。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。

（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い、前記の境界面１７に達する複数の割岩用孔１３、１５ａ、１５ｂ（第２の孔）を形成する。割岩用孔１３、１５ａ、１５ｂは、それぞれ余盛コンクリート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１５ａ、１５ｂ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１５ｂは割岩用孔１５ａより内側に設けられる。

割岩用孔１１、１３、１５ａ、１５ｂ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、油圧破砕機を用いて余盛コンクリート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、油圧破砕機を用いて、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１５ａ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１５ａ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。

続いて、同じく上下方向の各割岩用孔１５ｂに油圧破砕機を挿入し、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７に示すように、上記のコンクリート片２１の内側のコンクリートが横方向にさらに分断され、コンクリート片２１となる。

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、１５ａ、１５ｂを形成した後で、これらの割岩用孔１１、１３、１５ａ、１５ｂ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、１５ａ、１５ｂ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、１５ａ、１５ｂ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、１５ａ、１５ｂ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、１５ａ、１５ｂ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）
以上のように主筋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、揚重治具を用いてコンクリート片２１の除去を行う。

これを図８〜図１０を参照して説明する。図８は揚重治具２３の設置を示す図であり、図９は揚重治具２３を示す図である。また、図１０はコンクリート片２１の持ち上げを示す図である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は２つの揚重治具２３を結ぶ方向に沿った余盛コンクリート５の上下方向断面を示す。

ここでは、図８に示すように、除去対象のコンクリート片２１を平面上挟む位置にある上下方向の２つの割岩用孔１５ａ、１５ａのそれぞれに、揚重治具２３を挿入する。

この揚重治具２３を図９に示す。図に示すように、揚重治具２３は、柱部２５、突起部２７、上昇部２９等で構成される。

柱部２５は、上下方向の割岩用孔に挿入可能な径を有する柱体である。例えば、割岩用孔の径が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。

突起部２７は、先端が尖った形状を有する部材である。突起部２７は、柱部２５の側面に、上下方向に所定の間隔をあけて設けられる。突起部２７は油圧機構（不図示）等により柱部２５の側面から出入可能である。

上昇部２９は、柱部２５を上昇させるためのものであり、柱部２５の下端部に設けられる。本実施形態では上下に伸縮する油圧ジャッキを用いるが、これに限ることなく、柱部２５を上昇させることができればよい。

図１０（ａ）に示すように、本実施形態では、突起部２７を柱部２５に収納した状態で、揚重治具２３の柱部２５を各割岩用孔１５ａに挿入して下端部の上昇部２９を構造体コンクリート７の上面に配置する。

その後、図１０（ｂ）に示すように各揚重治具２３の柱部２５の側面からコンクリート片２１に向かって突起部２７を突出させ、突起部２７の先端をコンクリート片２１の側面に食い込ませる。こうして、２つの揚重治具２３、２３により、矢印Ｃに示すようにコンクリート片２１を側方から把持する。

そして、図１０（ｃ）に示すように各揚重治具２３の上昇部２９の油圧ジャッキを同時に伸長させて柱部２５を上昇させることにより、コンクリート片２１を上方へ持ち上げる。コンクリート片２１を１００〜２００ｍｍ程度持ち上げ、上端部を残った余盛コンクリート５の頂面から突出させると、小型重機（不図示）に取り付けたニブラなどでコンクリート片２１の上端部を掴み、引き上げて除去する。残りのコンクリート片２１は、上記と同様の方法で、もしくはコンクリート片２１を抜き取った部分の空洞を取っ掛かりとして小型重機に取り付けたニブラで噛み砕くなどして、順次除去できる。

このように、第１の実施形態では、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、余盛コンクリート５の分断時に形成した上下方向の割岩用孔１５ａに挿入した揚重治具２３を用いてコンクリート片２１を持ち上げるので、小型重機等でこれを掴み取って除去することができる。この方法によれば、コンクリートを粉砕することなくブロック状に分割して容易に除去できるので、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、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。

しかしながら、本発明が上記の実施形態に限ることはない。例えば、揚重治具２３では柱部２５の下端部に上昇部２９を設けたが、柱部２５の上部側方に上昇部２９を連結してもよい。この場合は、上昇部２９の油圧ジャッキを、除去対象のコンクリート片２１以外の位置で余盛コンクリート５の頂面に設置し、該頂面で反力をとりつつ伸長させると、コンクリート片２１を持ち上げることができる。ただし、本実施形態のように柱部２５の下端部に上昇部２９を設けると、コンクリート片２１を上下方向の主筋９に沿って鉛直上方に確実に持ち上げて除去でき、主筋９の変形を確実に防ぐことができる。

さらに、本実施形態では割岩用孔１５ａに揚重治具２３を配置して主筋内側のコンクリート片２１の除去に用いたが、揚重治具２３は割岩用孔１５ｂに配置して用いてもよい。また、一方の揚重治具２３のみ割岩用孔１５ａ等に挿入して配置し、他方は余盛コンクリート５の外周面に沿って配置して、その間のコンクリート片２１を持ち上げて除去することも可能である。

あるいは、かぶりコンクリートのコンクリート片１９を除去する前に前記の方法で主筋９の内側のコンクリートをコンクリート片２１に分割することも可能で、この場合では、揚重治具２３を割岩用孔１３に挿入してコンクリート片２１の除去に用いることも可能である。

なお、以上では主筋内側のコンクリート片２１を除去するケースを説明した。本発明の杭頭処理方法は、コンクリート片２１を主筋９に沿って鉛直上方に持ち上げて除去できることから、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る。ただし、前記したかぶりコンクリートのコンクリート片１９を揚重治具２３を用いて除去することも可能である。この場合は割岩用孔１３に一方の揚重治具２３を配置し、他方の揚重治具２３を余盛コンクリート５の外周面に沿って配置して、その間のコンクリート片１９を持ち上げればよい。

さらに、本実施形態では２つの揚重治具２３を用いたが、揚重治具２３の数は複数であればよく、３つ、あるいは４つの揚重治具２３を用いることなども可能である。コンクリート片を平面上挟むようにしてこれら複数の揚重治具２３を配置し、前記と同様にコンクリート片を持ち上げて除去することができる。揚重治具２３の数を増やすとコンクリート片を安定的に持ち上げることができるが、設置には時間がかかるので、これらのバランスを考慮して揚重治具２３の数は決定すればよい。

また、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。

[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、コンクリート片２１を持ち上げる際に用いる揚重治具において第１の実施形態と異なる。その他の点については第１の実施形態と略同様であるので、図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

図１１は第２の実施形態の揚重治具３３を示す図である。図１２はコンクリート片２１の持ち上げを示す図であり、２つの揚重治具３３を結ぶ方向に沿った余盛コンクリート５の上下方向断面を示す。

図１１に示すように、揚重治具３３は、第１の実施形態と同様の柱部２５、突起部２７、上昇部２９等で構成されるが、上昇部２９の油圧ジャッキが柱部２５の上端部に設けられる。また、一対の揚重治具３３の頂部が頂部部材４１で連結される。なお、頂部部材４１は、各揚重治具３３を挿入する割岩用孔の位置に合わせて、各揚重治具３３の平面位置が調整可能であることが望ましい。

本実施形態では、頂部部材４１を支持機構（不図示）で支持しつつ、図１２（ａ）に示すように、上昇部２９の油圧ジャッキを伸長させ、突起部２７を柱部２５に収納した状態で、各揚重治具３３の柱部２５を各割岩用孔１５ａに挿入する。

その後、前記と同様、図１２（ｂ）に示すように柱部２５の側面から突起部２７を突出させて先端をコンクリート片２１の側面に食い込ませ、揚重治具３３、３３によって矢印Ｄに示すようにコンクリート片２１を側方から把持する。

そして、図１２（ｃ）に示すように、上昇部２９の油圧ジャッキを収縮させることによりコンクリート片２１を持ち上げる。前記と同様、コンクリート片２１を１００〜２００ｍｍ上方へ持ち上げ、上端部を残った余盛コンクリート５の頂面から突出させると、小型重機（不図示）に取り付けたニブラなどでコンクリート片２１の上端部を掴み、引き上げて除去する。残りのコンクリート片２１も、上記と同様の方法で、もしくはコンクリート片２１を抜き取った部分の空洞を取っ掛かりとして小型重機に取り付けたニブラで噛み砕くなどして、順次除去できる。

この第２の実施形態でも前記した第１の実施形態と同様の効果が得られ、騒音や振動、粉塵などを抑え、作業性も高めることができる。

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、１５ａ、１５ｂ………割岩用孔
１７………境界面
１９、２１………コンクリート片
２０………油圧破砕機
２３、３３………揚重治具
２５………柱部
２７………突起部
２９………上昇部
４１………頂部部材

Claims (6)

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、
   柱部と上昇部とを有し、前記柱部に側面から出入可能な突起部を設けた複数の揚重治具を、少なくとも１つの揚重治具の前記柱部を前記第２の孔に挿入するようにして、前記コンクリートを分断したコンクリート片を平面上挟む位置に配置し、各揚重治具の前記柱部の前記突起部を前記コンクリート片に向かって突出させて各揚重治具の間で前記コンクリート片を把持し、前記上昇部によって各揚重治具の前記柱部を上昇させることで前記コンクリート片を持ち上げ、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. 前記上昇部が、前記柱部の下端部に設けられ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または請求項２に記載の杭頭処理方法。
4. 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３のいずれかに記載の杭頭処理方法。
5. 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持ち上げて除去するために用いる揚重治具であって、
   前記第２の孔に挿入可能な柱部と、前記柱部を上昇させるための上昇部とを有し、前記柱部に側面から出入可能な突起部が設けられ、
   前記突起部は、前記柱部から前記コンクリート片に向かって突出させ、先端を前記コンクリート片の側面に食い込ませるためのものであり、
   前記上昇部は、前記柱部を上昇させることで前記コンクリート片を持ち上げるためのものであることを特徴とする揚重治具。
6. 前記上昇部が、前記柱部の下端部に設けられることを特徴とする請求項５記載の揚重治具。

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