JP6923895B1 - 杭撤去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】杭の引抜作業の効率化と装置の信頼性向上とを両立することができる杭撤去装置を提供する。【解決手段】アースオーガ４と、このアースオーガ４を軸心回りに回転駆動する駆動装置３と、アースオーガ４の下端側部分において内径方向にチャック可能な複数のチャック部材５とを備えた杭撤去装置１であって、アースオーガ４は、円筒状の削孔ケーシング４２と、削孔ケーシング４２の外周面に螺旋状に取り付けられたスクリュー体４３と、削孔ケーシング４２の下端側部分に外径方向に膨出するように形成された円環状の収容室４４であって、水平方向に開閉作動する複数のチャック部材５を収容可能な収容室４４とを有する。【選択図】 図４

Description

本発明は、アースオーガを軸心回りに回転駆動する駆動手段と杭を支持可能な複数のチャック部材とを備えた杭撤去装置に関する。

従来より、土木構造物等を建造する場合、その基礎を構成する杭（基礎杭）を地中に打ち込む一方、老朽化した土木構造物等を建て替える場合には、構造物等の解体に加えて、地中に埋設された既設の杭を撤去している。既設杭を地中から撤去する際、既設杭の外周を囲繞可能なアースオーガ、所謂円筒状のケーシングを杭の軸心に芯合わせして鉛直状にセットした後、回転駆動可能な駆動装置を用いてケーシングを地中に回転圧入することにより既設杭を周囲の地盤から縁切りしている。

特許文献１の杭撤去装置は、既設杭の最大外径よりも大きい内径を備えた円筒状のケーシングと、重機に支持されると共にケーシングを回転駆動する駆動装置と、ケーシング外周の下端側部分に内径方向へチャック可能なチャック部材とを有し、このチャック部材を駆動する油圧シリンダをケーシング上部に取り付けると共に油圧シリンダのロッド端部とチャック部材とが連結ロッドを介して連結されている。

ところで、既設杭を囲繞するケーシングが杭の深度まで掘進する場合、ケーシングの下端部に対して周辺の地盤から抵抗力（土砂圧力）が作用する。このケーシングに作用する抵抗力は、地盤が硬い程、また、深度が深い程、大きくなる傾向があり、ケーシングを含めて杭撤去装置全体の信頼性に影響を与えることもある。
そこで、削孔時、ケーシングの下端部周辺に泥濘化剤を供給することにより、ケーシングの下端部周辺の土砂を泥濘化させてケーシングに作用する抵抗力を低減させることも行われている（例えば、特許文献２）。

特許第３７８０２９３号公報 特許第３８２３１１３号公報

特許文献１の杭撤去装置は、掘進速度の上昇によって削孔作業の効率を増加できる。
しかし、特許文献１の杭撤去装置では、装置自身の信頼性を確保できない虞がある。
既設杭の引抜時、杭撤去装置のチャック部材は、チャック動作に伴ってケーシング内に部分的に突入することにより、既設杭の下端部を支持するように構成されている。
つまり、チャック部材は、引抜時を除く大方の間、ケーシング外に配置されているため、削孔時、地盤（土砂）に直接晒されている。それ故、掘進速度が高い程、チャック部材に作用する抵抗力も増加し、抵抗力に伴ってチャック部材が破損する虞も増加する。

特許文献２の技術ように、土砂を泥濘化させる泥濘化剤等を用いることでチャック部材に作用する地盤からの抵抗力を低減することも可能である。
しかし、泥濘化剤を用いる場合、泥濘化剤を取回す配管構造や溶剤の供給制御機構等が新たに必要であり、更に、引抜前の空気送り込み工程等の工程追加も必要になる。
即ち、既設杭の引抜撤去作業において、杭の引抜作業の効率化と装置の信頼性向上との両立は容易ではない。

本発明の目的は、杭の引抜作業の効率化と装置の信頼性向上とを両立可能な杭撤去装置等を提供することである。

請求項１の発明は、既設の杭の外径よりも大きい内径を有するアースオーガと、このアースオーガを軸心回りに回転駆動する駆動手段と、前記アースオーガの下端側部分において内径方向にチャック可能な複数のチャック部材とを備えた杭撤去装置において、前記アースオーガは、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの外周面に螺旋状に取り付けられたスクリュー体と、前記ケーシングの下端側部分に外径方向に膨出するように形成された円環状の収容室であって、水平方向に開閉作動する前記複数のチャック部材を収容可能な収容室とを有し、前記収容室は、上壁部と、下方程小径化する下壁部と、前記上壁部と下壁部の外周部を連結する側壁部とを有することを特徴としている。

この杭撤去装置では、前記アースオーガは、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの外周面に螺旋状に取り付けられたスクリュー体とを有するため、泥濘化溶剤等を必要とすることなく、掘進速度を速くすることができ、削孔作業の効率化を図ることができる。
前記ケーシングの下端側部分に外径方向に膨出するように形成された円環状の収容室であって、水平方向に開閉作動する前記複数のチャック部材を収容可能な収容室を有するため、チャック部材を削孔時から引抜時に亙ってケーシング内部に収容することができ、チャック部材が地盤に直接晒されることを回避することができる。
しかも、圧入抵抗を小さくしてアースオーガの掘進速度を一層速くすることができ、削孔作業の効率化を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記ケーシングの直径をＤ１、前記収容室の最大直径をＤ２、前記スクリュー体の直径をＤ３としたとき、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３ の関係が成立することを特徴としている。この構成によれば、削孔作業の効率を維持しつつケーシング内部に収容室を形成するスペースを確保することができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、前記複数のチャック部材は、チャック動作したとき前記ケーシングの軸心側へ突入し、チャック解除動作したとき前記ケーシングと前記収容室の側壁部との間の空間に配置されることを特徴としている。
この構成によれば、削孔時、チャック解除動作したチャック部材とケーシングの下端開口から侵入した土砂との直接的な干渉を回避することができる。

請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記ケーシングの側部に上下方向に並ぶ複数の開口部が形成されたことを特徴としている。この構成によれば、削孔時、ケーシングの下端開口から侵入した土砂をケーシング内部から排出することができ、削孔作業の効率低下を回避することができる。

本発明の杭撤去装置によれば、チャック部材をケーシング内部に収容することにより、杭の引抜作業の効率化と装置の信頼性向上とを両立することができる。

実施例１に係る杭撤去装置の使用状態を示す図である。 駆動装置の側面図である。 駆動装置の平面図である。 アースオーガの側面図である。 チャック解除動作時における図４のV-V線断面図である。 チャック動作時における図４のV-V線断面図である。 既設杭の撤去作業の説明図であって、（ａ）は、削孔作業途中を示す図、（ｂ）は、削孔作業完了を示す図、（ｃ）は、引抜作業途中を示す図、（ｄ）は、引抜作業完了を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
以下の説明は、本発明を重機に装着された杭撤去装置に適用したものを例示したものであり、本発明、その適用物、或いは、その用途を制限するものではない。

以下、本発明の実施例１について図１〜図７に基づいて説明する。
図１に示すように、杭撤去装置１は、移動手段である重機２に吊り下げられた状態で使用される。重機２は、自走及び旋回可能なクローラ２１と、このクローラ２１に回動自在に支持された重機本体２２と、この重機本体２２の前部から前側上方に延びるブーム２３と、ブーム２３に支持されたリーダ（ガイドセル）２４等により構成されている。
鉛直姿勢のリーダ２４には、ワイヤ操作で上下移動可能な昇降部材２５が設けられている。杭撤去装置１は、ブラケット２６を介して昇降部材２５に取り付けられる。

杭撤去装置１は、回転駆動可能な駆動装置３（駆動手段）と、既設の杭Ｐ（図７参照）よりも大きい内径を有する円筒状のアースオーガ４と、このアースオーガ４の下端側部分において内径方向にチャック可能な複数（例えば、３つ）のチャック部材５を主な構成要素としている。

まず、駆動装置３について説明する。
駆動装置３は、鉛直姿勢に配置されたアースオーガ４を軸心回りに回転駆動するように構成されている。図１，図２に示すように、駆動装置３は、リング台３１の上部に鋼板を用いて組立てた吊り下げ用台３２を立設して装置本体を形成し、台３２の上端をピンを用いてブラケット２６に連結している。

リング台３１の内周には、ボールベアリングを介してサークルギヤ３３が回転可能に配設されている。リング台３１の中心部には、サークルギヤ３３を同軸上で回転可能に支持する取付軸３４が取り付けられている。センタギヤ３５は、取付軸３４の外周で且つサークルギヤ３３と同じ高さ位置に固定されている。取付軸３４には、その軸心に沿って流体通路孔が貫通され、上端部分にスイベルジョイント３６が設けられている。

図２，図３に示すように、サークルギヤ３３とセンタギヤ３５の間に２つの油圧モータ３７が並設されている。これら油圧モータ３７の出力軸の下端側部分には、サークルギヤ３３とセンタギヤ３５に夫々噛み合うモータギヤ３８が固定されている。
サークルギヤ３３の下端には、アースオーガ４を固定可能な複数の結合金具３９が設置されている。油圧モータ３７は、削孔時、サークルギヤ３３を介してアースオーガ４を右回転させ、また、引抜時、サークルギヤ３３を介してアースオーガ４を左回転させている。

次に、アースオーガ４について説明する。
図１に示すように、アースオーガ４は、中間ケーシング４１と、この中間ケーシング４１の下端部に連結された削孔ケーシング４２と、この削孔ケーシング４２の外周面に取り付けられたスクリュー体４３と、削孔ケーシング４２の下端側部分に形成された円環状の収容室４４等を有している。

中間ケーシング４１は、円筒状に形成されている。この中間ケーシング４１は、上端部が複数の結合金具３９に複数のボルトを介して固定され、下端部が削孔ケーシング４２の上端部に複数のコッタ継手４５を介して連結されている。全長が異なる複数種類の中間ケーシング４１が予め準備されており、引抜対象である既設杭Ｐの深度が深いとき、長手方向の全長が長い中間ケーシング４１を選択し、既設杭Ｐの深度が浅いとき、全長が短い中間ケーシング４１を選択して使用する。

図１，図４に示すように、削孔ケーシング４２は、中間ケーシング４１に対して同心上に連結され、中間ケーシング４１と同じ内径を有して円筒状に形成されている。
削孔ケーシング４２は、複数の開口部４２ａと、１対の作動油経路４２ｂとを備えている。複数の開口部４２ａは、削孔ケーシング４２の側部に上下方向に並ぶように形成されている。本実施形態では、複数の開口部４２ａが、平面視にて、軸心に対して点対称配置になるように上下方向に２列設けられている。削孔時、削孔ケーシング４２の下端開口４２ｓから内部に侵入した土砂は、複数の開口部４２ａから削孔ケーシング４２の外部に順次排出される。

１対の作動油経路４２ｂは、スイベルジョイント３６から後述するチャック部材５に作動油を供給するための油圧ホース４６を収容して配索する経路である。これらの作動油経路４２ｂは、平面視にて、軸心に対して点対称配置になるように上下方向に２本設けられている。図５，図６に示すように、１対の作動油経路４２ｂは、削孔ケーシング４２の外周面に、横断面三角形状になるよう夫々形成されている。

次に、収容室４４について説明する。
収容室４４は、複数のチャック部材５を空間内部に収容するように構成されている。
図４〜図６に示すように、収容室４４は、削孔ケーシング４２の下端側部分に外径方向へ膨出するように円環状に形成されている。収容室４４は、円環状の上壁部４４ａと、下方程小径化する下壁部４４ｂと、上壁部４４ａと下壁部４４ｂの外周部を連結する側壁部４４ｃとを備えている。

削孔ケーシング４２の直径をＤ１、収容室４４の最大直径（側壁部４４ｃの直径）をＤ２、スクリュー体４３の直径をＤ３としたとき、次式が成立するように側壁部４４ｃの直径Ｄ２が設定されている。
Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３ …（１）
これにより、削孔作業の効率を維持しつつ削孔ケーシング４２の内部に収容室４４を形成するスペースを確保することができる。

また、直径Ｄ２は、次式が成立するように設定されている。
Ｄ２＜２×Ｄ１ …（２）
直径Ｄ２が２×Ｄ１以上の場合、掘進抵抗が大きくなり過ぎ、削孔効率が低下するためである。

次に、複数のチャック部材５について説明する。
３つのチャック部材５は、収容室４４の内部で軸心回りに等間隔になるよう配設されている。これらチャック部材５は、既設杭Ｐを把持可能に形成され、削孔ケーシング４２の下端側部分において内径方向に既設杭Ｐをチャック可能に夫々構成されている。
図４〜図６に示すように、各チャック部材５は、板状のチャック体５１と、シリンダ５２と、チャック体５１に連結されると共にシリンダ５２によって駆動されるロッド５３等を夫々備えている。

略繭状のチャック体５１は、その基端部寄り部分に回動点５１ｐが形成されている。
このチャック体５１は、回動点５１ｐにて収容室４４に支持され、この回動点５１ｐ回りに水平方向に向けて回動可能に構成されている。
シリンダ５２は、その基端部が収容室４４に対して回動可能に支持されている。このシリンダ５２は、油圧ホース４６の下端側部分に接続され、この油圧ホース４６を介して作動油が給排される。

ロッド５３は、シリンダ５２に作動油が供給されたとき、伸長され、シリンダ５２から作動油が排出されたとき、短縮されるように構成されている。
図５に示すように、チャック解除動作（開作動）時、ロッド５３が短縮し、チャック体５１は、回動点５１ｐを中心として時計回りに回動する。このとき、３つのチャック体５１は、削孔ケーシング４２（下端開口４２ｓ）よりも外側且つ側壁部４４ｃよりも内側の格納領域に配置される。

図６に示すように、チャック動作（閉作動）時、ロッド５３が伸長し、チャック体５１は、回動点５１ｐを中心として反時計回りに回動する。このとき、３つのチャック体５１は、基端部が回動点５１ｐよりも外側（外径側）に移動するため、先端部が回動点５１ｐよりも内側（内径側）に移動する。これに伴い、チャック体５１の先端側部分が、削孔ケーシング４２（下端開口４２ｓ）よりも内側に突入する。以上により、作動油の供給によって、３つのチャック体５１が協働して既設杭Ｐを把持、或いは既設杭Ｐをチャック体５１の上に載置させることができ、また、既設杭Ｐを途中部で分断することもできる。

次に、図７（ａ）〜図７（ｄ）に基づき、既設杭Ｐの撤去手順について説明する。
図７（ａ）に示すように、削孔作業時、既設杭Ｐとアースオーガ４を同軸上に配置して、駆動装置３がアースオーガ４を右回転駆動する。これにより、アースオーガ４は、地中に回転圧入される。このとき、チャック体５１は、収容室４４の内部、所謂ケーシング４２よりも外側且つ側壁部４４ｃよりも内側の格納領域に配置されている（図５参照）。
回転圧入に伴いアースオーガ４内部に侵入する土砂は、複数の開口部４２ａからアースオーガ４の外部に順次排出される。

図７（ｂ）に示すように、アースオーガ４が既設杭Ｐの深度まで掘進した削孔作業完了時、既設杭Ｐはアースオーガ４に完全に囲繞されている。既設杭Ｐをアースオーガ４内部に収容するため、シリンダ５２に作動油を供給してチャック動作を行う。
これにより、下端開口４２ｓをチャック体５１を用いて塞ぎ、既設杭Ｐをチャック体５１上に載置する（図６参照）。

図７（ｃ）に示すように、引抜作業時、既設杭Ｐをチャック体５１上に載置した状態で駆動装置３がアースオーガ４を左回転駆動する。アースオーガ４は、左回転に伴って上昇移動する。図７（ｄ）に示すように、アースオーガ４の先端が地上に現れた時点で既設杭Ｐの引抜作業が完了する。

次に、本発明の実施形態による杭撤去装置１の作用効果について説明する。
この杭撤去装置１によれば、アースオーガ４は、円筒状の削孔ケーシング４２と、削孔ケーシング４２の外周面に螺旋状に取り付けられたスクリュー体４３とを有するため、泥濘化溶剤等を必要とすることなく、掘進速度を速くすることができ、削孔作業の効率化を図ることができる。削孔ケーシング４２の下端側部分に外径方向に膨出するように形成された円環状の収容室４４であって、水平方向に開閉作動する複数のチャック部材５を収容可能な収容室４４を有するため、チャック部材５を削孔時から引抜時に亙って削孔ケーシング４２内部に収容することができ、チャック部材５が地盤に直接晒されることを回避することができる。

収容室４４は、上壁部４４ａと、下方程小径化する下壁部４４ｂと、上壁部４４ａと下壁部４４ｂの外周部を連結する側壁部４４ｃとを有するため、圧入抵抗を小さくしてアースオーガ４の掘進速度を一層速くすることができ、削孔作業の効率化を図ることができる。

削孔ケーシング４２の直径をＤ１、収容室４４の最大直径をＤ２、スクリュー体４３の直径をＤ３としたとき、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３ の関係が成立している。
これによれば、削孔作業の効率を維持しつつ削孔ケーシング４２内部に収容室４４を形成するスペースを確保することができる。

複数のチャック部材５は、チャック動作したとき削孔ケーシング４２の軸心側へ突入し、チャック解除動作したとき削孔ケーシング４２と収容室５４ｂこの側壁部４４Ｃとの間の空間に配置されている。これによれば、削孔時、チャック解除動作したチャック部材５と削孔ケーシング４２の下端開口４２ｓから侵入した土砂との直接的な干渉を回避することができる。

削孔ケーシング４２の側部に上下方向に並ぶ複数の開口部４２ａが形成されたため、削孔時、削孔ケーシング４２の下端開口４２ａから侵入した土砂を削孔ケーシング４２の内部から排出することができ、削孔作業の効率低下を回避することができる。

次に、前記実施形態を部分的に変更した変形例について説明する。
１〕前記実施形態においては、中間ケーシング４１と削孔ケーシング４２から構成されたアースオーガ４の例を説明したが、必ずしも、アースオーガ４は中間ケーシング４１を備えていなくても良い。この場合、アースオーガ４（削孔ケーシング４２）の全長（長手方向長さ）が、既設杭Ｐの全長よりも大きくなるように設定される。

２〕前記実施形態においては、３つのチャック部材５を備えた杭撤去装置１の例を説明したが、必ずしも、チャック部材５が３つである必要はなく、２つであっても良く、また、４つ以上であっても良い。また、１対の作動油経路４２ｂの例を説明したが、作動油経路４２ｂの数は、油圧ホース４６の数に合わせて設定可能である。

３〕前記実施形態においては、油圧モータ３７を２つ備えた駆動装置３の例を説明したが、少なくとも、アースオーガ４を回転駆動できれば良く、１つ又は３つ以上の油圧モータであっても良い。また、アースオーガ４を回転駆動可能な電動モータを備えても良い。

４〕その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を付加した形態で実施可能であり、本発明はそのような変更形態も包含するものである。

１ 杭撤去装置
３ 駆動装置
４ アースオーガ
５ チャック部材
４２ 削孔ケーシング
４２ａ 開口部
４３ スクリュー体
４４ 収容室
４４ａ 上壁部
４４ｂ 下壁部
４４ｃ 側壁部
Ｐ 既設杭

Claims (4)

1. 既設の杭の外径よりも大きい内径を有するアースオーガと、このアースオーガを軸心回りに回転駆動する駆動手段と、前記アースオーガの下端側部分において内径方向にチャック可能な複数のチャック部材とを備えた杭撤去装置において、
   前記アースオーガは、
   円筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの外周面に螺旋状に取り付けられたスクリュー体と、
   前記ケーシングの下端側部分に外径方向に膨出するように形成された円環状の収容室であって、水平方向に開閉作動する前記複数のチャック部材を収容可能な収容室とを有し、
   前記収容室は、上壁部と、下方程小径化する下壁部と、前記上壁部と下壁部の外周部を連結する側壁部とを有することを特徴とする杭撤去装置。
2. 前記ケーシングの直径をＤ１、前記収容室の最大直径をＤ２、前記スクリュー体の直径をＤ３としたとき、Ｄ１＜Ｄ２＜Ｄ３ の関係が成立することを特徴とする請求項１に記載の杭撤去装置。
3. 前記複数のチャック部材は、チャック動作したとき前記ケーシングの軸心側へ突入し、チャック解除動作したとき前記ケーシングと前記収容室の側壁部との間の空間に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭去装置。
4. 前記ケーシングの側部に上下方向に並ぶ複数の開口部が形成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の杭撤去装置。

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