JP7119381B2 - 地中構造物撤去装置及びこれを用いた地中構造物撤去方法 - Google Patents

Description

本発明は、地中に埋没されている、例えば既設杭などの既設構造物を撤去する際に用いる地中構造物撤去装置及びこれを用いた地中構造物撤去方法に関する。

既存の建築物を建て替える場合、建築物の解体とともに建築物の基礎に埋没された既成基礎や既成杭などの地中構造物を撤去する作業が行われる。例えば既成基礎を撤去する方法については、例えば、特許文献１にて考案されている。この特許文献１では、据え置き式の全周回転装置により保持されたケーシングを用いて、既成基礎を貫通するまで掘削し、ケーシングの内部にクレーンなどにより吊り下げられた吊上げ装置を挿入し、挟持アームを拡開させて内張り状に保持することで、吊上げ装置を固定する。この状態で、ケーシングに回転と押し込みの推進力を付与することで、挟持アームの先端に設けた切削ビットにより既成基礎の外周部を切削し掴み代を形成する。その後、拡開した挟持アームを閉じる方向に回動させることにより既成杭の上端部を掴み、吊下げ装置を引き上げることで、既成基礎を地上に排出する。

また、既成杭を撤去する方法については、例えば特許文献２にて考案されている。特許文献２では、回転圧入手段により筒状ケーシングを地盤に回転圧入し、既設杭の上部側を筒状ケーシングにより同心状に囲繞した後、筒状ケーシング内部で既設杭の頂端よりも上位側にある土砂をハンマーグラブなどで地上に排出する。次に、クレーンなどにより吊り下げられた地中障害物撤去装置を、該装置が有するグラブシェルを非切断姿勢の状態で筒状ケーシング内に挿入し、地中障害物撤去装置を筒状ケーシングに固定する。そして、筒状ケーシングを再度回転圧入した後、地中障害物撤去装置のグラブ保持筒に入り込む既設杭の上部側が所定長さに達した段階で、非切断姿勢にあるグラブシェルを内側に回動させてゆき、グラブシェルの先端に有する切断刃により既設杭を外周面側から切り込んでいき、最終的に既設杭を切断する。その後、筒状ケーシングの回転圧入を停止し、グラブシェルの筒状ケーシングへの固定を解除し、グラブシェルを筒状ケーシングから引き上げることで、グラブ保持筒に保持された既成杭の上部の切断部分を地上に排出する。

また、既設杭を撤去する方法としては、上述した特許文献２の他に、特許文献３が挙げられる。特許文献３では、地盤への建て込み時にケーシングの内周面の下端部に設置した切断装置により既成杭の鉄筋カゴの主筋群を切断した後、ケーシング内部に把持装置を挿入する。把持装置により既成杭の上部を把持した後、把持装置をケーシングに固定し、ケーシングを回転させる。これにより、ケーシングの回転により把持装置を回転させて、把持装置に把持された既成杭をねじ切る。なお、把持装置を引き上げることで、把持装置が把持している既成杭のねじ切られた部分が地上に排出される。

特開２０１２－１３２２１８号公報 特開２０１６－１７６２６３号公報 特開２０１３－２５３４５５号公報

特許文献１に開示される方法では、既設構造物が既設基礎の場合に有効な方法であるが、既設構造物が例えば地盤に固着安定されている既設杭の場合には、深度が深く、且つ既設杭を一度に引き上げて取り出すことが困難であり、既設杭を撤去する方法としては好適ではない。

また、特許文献２に開示される方法では、既設杭を短く切断して地上に搬出することから、特許文献１に開示される方法よりも既設杭を撤去する方法としては適している。しかしながら、特許文献２に開示される方法では、グラブシェルを内側に回動させながら既設杭を切断する時に、グラブシェルに設けた切断刃が既設杭の鉄筋を切断しきれない場合がある。このような場合には、一旦、装置をケーシングから取り出し、切断されていない鉄筋を別の装置を用いて切断する必要がある。その際に、グラブシェルを閉じ状態から開き状態に回動させる必要があるが、掘削時に発生する土砂やコンクリートなどにより、グラブシェルを閉じ状態から開き状態に回動させることが困難となる場合もある。その結果、既設杭の撤去作業の効率が低下するという問題がある。

また、特許文献３に開示される方法では、地盤に回転圧入されたケーシングの内部に既設杭が所定長さ入り込んだことを受けて、ケーシングを高速回転させながらケーシングの内部に設けた切断装置の削孔ビットを中心側に延出させて、既設杭が有する鉄筋（主筋）を横切断する。しかしながら、ケーシングの回転圧入は、既設杭を目視確認した上での作業ではなく、構造図（設計図面）などを参照して施工されるため、回転圧入されるケーシングの長手方向に直交する断面における中心と、既設杭の延出方向に直交する断面における中心とが一致していないこともあり、このような場合には、既設杭が有する鉄筋を横切断することができない場合もある。

さらに、これら特許文献で開示される方法では、回転圧入されたケーシングに吊下げ装置、構造物撤去装置、把持装置などを挿入し、ケーシングに対して固定する作業や、ケーシングへの固定を解除する作業を要することから撤去作業が長期化しやすい。同時に、ケーシングを回転圧入する全周回転装置の他に、クレーンを設置するスペースを確保する必要がある。

本発明は、地中構造物を効率良く撤去することができるようにした地中構造物撤去装置及びこれを用いた地中構造物撤去方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の地中構造物撤去装置は、地中構造物を把持する複数の把持部材と、前記複数の把持部材を各々回動させるアクチュエータと、回転ロッドに固定される一端部とは反対側となる他端部に、前記複数の把持部材が各々軸着され、前記回転ロッドの回転時に前記複数の把持部材とともに回転して、前記複数の把持部材により把持した状態で前記地中構造物を捩ることが可能な本体部材と、前記本体部材に固定され、前記複数の把持部材及び前記アクチュエータを被覆するケーシングと、前記ケーシングの下端部に所定角度間隔を空けて設けられる削孔ビットと、を有し、前記ケーシングは、前記本体部材の回転時に、前記複数の把持部材の各々に側方から当接して、前記複数の把持部材の捻れを防止する捻れ防止部材を有することを特徴とする。

なお、前記複数の把持部材に把持される前記地中構造物は、前記回転ロッドの正逆回転により、ねじ切られることが好ましい。

また、前記アクチュエータは、前記複数の把持部材の各々と前記本体部材との間に配置されて、前記複数の把持部材の各々を個別に回動させる油圧シリンダであることを特徴とする。

なお、前記複数の把持部材は、前記地中構造物の側面を切り込む切削刃を有することが好ましい。

また、前記回転ロッドは、複数段階に伸縮可能なテレスコピック方式のケリーバであることが好ましい。この場合、前記回転ロッドは、掘削機が有する全周回転装置の駆動により回転することが好ましい。

本発明の地中構造物撤去方法の一実施形態は、上記記載の地中構造物撤去装置を地盤に生成された掘削穴に挿入する挿入工程と、前記地中構造物撤去装置が有する複数の把持部材により前記掘削穴の底面から露呈する地中構造物を把持する把持工程と、前記複数の把持部材により前記地中構造物を把持した状態で、前記地中構造物撤去装置を正逆回転させて、前記複数の把持部材が保持した前記地中構造物をねじ切る切断工程と、前記地中構造物撤去装置を前記掘削穴から引き上げて、前記切断工程によりねじ切られた前記地中構造物を地盤表面に排出する排出工程と、を有することを特徴とする。

また、前記挿入工程は、前記地中構造物撤去装置が下端部に固定されたテレスコピック方式のケリーバを下方に伸長させる工程を含み、前記排出工程は、伸長した前記ケリーバを縮退させて前記地中構造物撤去装置を前記掘削穴から引き上げる工程を含むことを特徴とする。

また、前記把持工程は、前記複数の把持部材が有する切削刃により前記地中構造物の側面に切り込む工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、地中構造物を効率良く撤去することが可能となり、地中構造物の撤去作業の工期を短縮することが可能となる。また、本発明によれば、全周回転装置の他に、クレーンを設置するスペースを確保する必要がなくなるため、狭い作業領域であっても効率良く地中構造物を撤去することができる。

第１実施形態の構造物撤去装置を搭載した掘削機の外観を示す図である。 構造物撤去装置の構成の一例を示す斜視図である。 （ａ）グラブシェル対が開き状態にあるとき、（ｂ）グラブシェル対が閉じ状態にあるとき、（ｃ）回転中心ＣＬから距離Ｌ１ずれた位置にある地中構造物を把持したグラブシェル対を示す斜視図である。 地中構造物撤去装置のケーシングの開口近傍を下方から視認した場合の一例を示す図である。 地盤の穿孔時を示す正面図である。 地盤に生成した掘削穴に構造物撤去装置を挿入した状態を示す図である。 （ａ）構造物撤去装置を掘削穴に挿入した状態、（ｂ）構造物撤去装置により地中構造物を把持した状態、（ｃ）ねじ切った地中構造物を掘削穴から排出する状態を示す図である。 全周回転装置の下部に設けた固定具にケーシングを取り付けた状態で、地盤を穿孔する場合の一例を示す図である。 第２実施形態の構造物撤去装置の正面、側面及び底面を示す図である。 （ａ）構造物撤去装置を掘削穴に挿入した状態、（ｂ）構造物撤去装置により地中構造物を把持した状態、（ｃ）ねじ切った地中構造物を掘削穴から排出する状態を示す図である。

以下、本実施形態について、図面を用いて説明する。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、掘削機１０は、下部走行体１１ａと上部旋回体（以下、車体と称する）１１ｂとからなる自走式のベースマシン１１と、車体１１ｂの前後方向に回動可能な短尺のリーダ１２とを有する。リーダ１２は、長手方向の略中央部分を、車体１１ｂの前部に有するフロントブラケット１３に軸着される。また、リーダ１２は、フロントブラケット１３の上部に軸支された油圧シリンダ（以下、起伏シリンダと称する）１４の先端部を、長手方向の上端部に後方から軸着する。したがって、リーダ１２は、起伏シリンダ１４の伸縮により、フロントブラケット１３に軸着された箇所を中心として立設又は倒伏される。図１では、リーダ１２が地盤に垂直に立設された状態を示す。この状態においては、リーダ１２の下端部が地盤表面近傍に位置する。なお、起伏シリンダ１４の伸縮させることでリーダ１２を立設又は倒伏させているが、リーダ１２を立設又は倒伏させることが可能な機構であれば、起伏シリンダ１４に限定される必要はない。

全周回転装置１５は、ケリーバ１６などを保持（チャック）して、保持したケリーバ１６を回転させながら下方に押し込む装置である。全周回転装置１５は、リーダ１２に移動可能に設置される。全周回転装置１５は、リーダ１２の上端に軸着された油圧シリンダ（以下、昇降シリンダと称する）１７の下端部を軸着する。したがって、全周回転装置１５は、昇降シリンダ１７の伸縮によってリーダ１２の長手方向に沿って移動する。符号１８は、ケリーバ１６を保持する回転アダプタであり、符号１９は、ケーシングを用いた掘削を行う際に、ケーシングを接続するドレッテラーと呼ばれる固定具である。なお、昇降シリンダ１７を用いて全周回転装置１５をリーダ１２の長手方向に移動させているが、全周回転装置１５をリーダ１２の長手方向に沿って移動させることが可能な機構であれば、昇降シリンダ１７に限定される必要はない。

全周回転装置１５に保持されるケリーバ（請求項に記載の回転ロッドに相当）１６は、複数段の分割ケリーバのうち、内側の分割ケリーバから伸長及び縮退させることで、ケリーバの長さを段階的に変更することができるテレスコピックタイプのケリーバである。以下、分割ケリーバのうち、最内側に位置する分割ケリーバをインナーケリーバ１６ａ、最も外側に位置する分割ケリーバをアウターケリーバと称する。ケリーバが有する分割ケリーバのうち、インナーケリーバ１６ａは、掘削を行うオーガドリルやコアバレルなどの掘削具の他、本発明の構造物撤去装置３０を固定する。

マストヘッド２０は、立設状態のリーダ１２の上端側に設けられる。マストヘッド２０は、車体１１ｂが有するウインチ２５，２６から繰り出された吊下げワイヤを巻き掛ける。ウインチ２５は、繰り出された吊下げワイヤが全周回転装置１５に保持されるケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａに取り付けられる。したがって、ウインチ２５は、吊下げワイヤの繰り出し及び巻き取りにより、ケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａを昇降させる。また、ウインチ２６は、繰り出された吊下げワイヤが全周回転装置１５に保持されるケリーバ１６のアウターケリーバに取り付けられる。したがって、ウインチ２６は、吊下げワイヤの繰り出し及び巻き取りにより、ケリーバ１６のアウターケリーバを昇降させる。なお、アウターケリーバの昇降により、ケリーバ１６全体が昇降する。

図２に示すように、構造物撤去装置３０は、装置本体（請求項に記載の本体部材に相当）３１、グラブシェル対（請求項に記載の把持部材に相当）３２、油圧シリンダ（請求項に記載のアクチュエータに相当）３４，３５、ケーシング３６などを有する。装置本体３１は、ケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａを挿入固着する筒状の接続部３１ａを装置本体３１の長手方向における一端部に有する。装置本体３１は、装置本体３１の長手方向において、接続部３１ａが設けられる一端部とは反対側となる他端部にグラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８を各々軸着する。また、装置本体３１は、長手方向の略中央となる外周面に油圧シリンダ３４，３５を１８０°間隔を空けて軸着する。なお、図２において、符号３１ｂは、油圧シリンダ３４を軸着する際に用いるピン３９を固定する軸受け部であり、符号３１ｃは、油圧シリンダ３５を軸着する際に用いるピン４０を固定する軸受け部である。

グラブシェル対３２は、２つのグラブシェル３７，３８を有する。グラブシェル対３２は、閉じ動作時に対象となる物体を把持し、開き動作時に物体の把持を解除する。グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８は、油圧シリンダ３４，３５の伸縮により各々開閉して、その閉じ動作時に目的の対象物を把持（挟持）する。なお、グラブシェル対３２におけるグラブシェルの数を２としているが、３以上であってもよい。

グラブシェル３７は、閉じ動作時にグラブシェル３８と対峙する一側面が略円弧状に切り欠かれた略三角筒状の部材である。言い換えれば、グラブシェル３７は凹状に湾曲した一側面を有し、この一側面が閉じ動作時にグラブシェル３８と対峙する。グラブシェル３７は、閉じ動作時にグラブシェル３８と対峙する一側面及び側面３７ａに跨った凹部４１と、側面３７ａ及び側面３７ｂに跨った凹部４２とを有する。例えば凹部４１は、装置本体３１の軸着片３１ｄを挿入する。グラブシェル３７と、装置本体３１の軸着片３１ｄとは、装置本体３１の軸着片３１ｄを凹部４１に挿入した状態でピン４３を用いて軸着される。また、凹部４２は、油圧シリンダ３４のロッド３４ｂの先端部を挿入する。グラブシェル３７と、油圧シリンダ３４のロッド３４ｂの先端部とは、油圧シリンダ３４のロッド３４ｂの先端部を凹部４２に挿入した状態でピン４４を用いて軸着される。なお、符号３７ｄは、グラブシェル３７を閉じ動作したときに対象物に当接される当接面である。

グラブシェル３８は、グラブシェル３７と同一の形状の部材である。グラブシェル３８は、グラブシェル３７と同様に、２つ凹部４５，４６を有する。例えば凹部４５は、装置本体３１の軸着片３１ｅ（図４参照）を挿入する。グラブシェル３８と、装置本体３１の軸着片３１ｅとは、装置本体３１の軸着片３１ｅを凹部４５に挿入した状態でピン４７を用いて軸着される。また、凹部４６は、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂの先端部を挿入する。グラブシェル３８と、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂの先端部とは、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂの先端部を凹部４６に挿入した状態でピン４８を用いて軸着される。なお、符号３８ｄは、グラブシェル３８を閉じ動作したときに対象物に当接される当接面である。

油圧シリンダ３４，３５は、例えば複動式の油圧シリンダである。なお、図２においては、油圧シリンダ３４，３５に作動油を供給する供給管、作動油を供給する供給路の切り替を行う方向切替弁、及び地盤に設置した油圧ポンプの構成については省略している。また、以下に示す油圧シリンダの配置は、一例を示すものであり、使用に応じて適宜変更されることが好ましい。

油圧シリンダ３４，３５は、シリンダ本体３４ａ，３５ａの長手方向に設けた供給ポートのいずれか一方への作動油の供給によりロッド３４ｂ，３５ｂを伸縮動作する。例えば油圧シリンダ３４のシリンダ本体３４ａの両端部に設けられる供給ポートのうち、ロッド３４ｂ側の一端部に設けられる供給ポートに作動油が供給されたときには、油圧シリンダのロッド３４ｂがシリンダ本体３４ａの内部に縮退される。油圧シリンダ３４のロッド３４ｂの先端部は、グラブシェル３７に軸着されている。したがって、油圧シリンダ３４のロッド３４ｂが縮退すると、グラブシェル３７がロッド３４ｂに引っ張られる。その結果、グラブシェル３７は、装置本体３１の軸着片３１ｄに軸着するピン４３を中心にして外方に向けて（図７（ａ）中Ａ方向に）回動する。

また、シリンダ本体３４ａの両端部に設けられる供給ポートのうち、ロッド３４ｂ側の一端部とは反対側となる他端部に設けられる供給ポートに作動油が供給されたときには、油圧シリンダ３４のロッド３４ｂがシリンダ本体３４ａから伸長される。油圧シリンダ３４のロッド３４ｂが伸長すると、グラブシェル３７がロッド３４ｂを押し出す。したがって、グラブシェル３７は、装置本体３１の軸着片３１ｄに軸着するピン４３を中心にして内方に向けて（図７（ａ）中Ｂ方向に）回転する。

同様に、油圧シリンダ３５のシリンダ本体３５ａの両端部に設けられる供給ポートのうち、ロッド３５ｂ側の一端部に設けられる供給ポートに作動油が供給されたときには、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂがシリンダ本体３５ａの内部に縮退される。油圧シリンダ３５のロッド３５ｂの先端部は、グラブシェル３８に軸着されている。したがって、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂが縮退すると、グラブシェル３８がロッド３５ｂに引っ張られる。その結果、グラブシェル３８は、装置本体３１の軸着片３１ｅに軸着するピン４７を中心にして外方に向けて（図７（ａ）中Ｃ方向に）回転する。

また、シリンダ本体３５ａの両端部に設けられる供給ポートのうち、ロッド３５ｂ側の一端部とは反対側となる他端部に設けられる供給ポートに作動油が供給されたときには、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂがシリンダ本体３５ａから伸長される。油圧シリンダ３５のロッド３５ｂが伸長すると、グラブシェル３８がロッド３５ｂを押し出す。したがって、油圧シリンダ３５のロッド３５ｂが伸縮すると、グラブシェル３８が、装置本体３１の軸着片３１ｅに軸着するピン４７を中心にして内方に向けて（図７（ａ）中Ｄ方向に）回転する。

ここで、グラブシェル３７，３８が各々内方に向けて回動する動作を閉じ動作と称し、グラブシェル３７，３８が各々外方に向けて回動する動作を開き動作と称する。また、油圧シリンダ３４，３５は、伸縮動作によりグラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８を開閉動作させることから、以下、油圧シリンダ３４，３５を、開閉動作用シリンダ３４，３５と称する。

ここで、図３（ａ）に示すように、開閉動作用シリンダ３４のロッド３４ｂがシリンダ本体３４ａに、開閉動作用シリンダ３５のロッド３５ｂがシリンダ本体３５ａに完全に縮退したときのグラブシェル対３２の状態を開き状態と称する。一方、図３（ｂ）に示すように、開閉動作用シリンダ３４のロッド３４ｂがシリンダ本体３４ａから、開閉動作用シリンダ３５のロッド３５ｂがシリンダ本体３５ａから各々伸長してグラブシェル３７の当接面３７ｄの上端部と、グラブシェル３８の当接面３８ｄの上端部とが接触した状態を閉じ状態と称する。

例えば開閉動作用シリンダ３４，３５のロッド３４ｂ，３５ｂがシリンダ本体３４ａ，３５ａから伸長される際の最大伸長量に対して、グラブシェル３７，３８の回動量は、以下に設定される。例えば、掘削による掘削穴に対して、図３（ｃ）の点線で示すように、掘削穴の底面の中心となる位置（装置本体３１の中心軸ＣＬと同軸となる位置）で露呈される地中構造物７０の他に、図３（ｃ）の二点鎖線で示すように、掘削穴の底面の中心からずれた位置（例えば装置本体３１の中心軸から距離Ｌ１離れた位置）で露呈される地中構造物７０’がある。

上述したように、図３（ｃ）の点線で示す地中構造物７０は、掘削穴の底面の中心で露呈される地中構造物である。この場合、グラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８は、各々閉じ状態となる前に、当接面３７ｄ，３８ｄが地中構造物７０に各々当接される。一方、図３（ｃ）の二点鎖線で示す地中構造物７０’は、掘削穴の底面の中心から距離Ｌ１ずれた位置で露呈される地中構造物である。この場合、グラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８のうち、地中構造物７０’に近接する一方のグラブシェル（図３（ｃ）においては、グラブシェル３７が相当する）は、閉じ状態に到達する前に当接面３７ｄが地中構造物７０’に当接される。その一方で、他方のグラブシェル（図３（ｃ）においては、グラブシェル３８が相当する）は、閉じ状態を超えて回動したときに当接面３８ｄが地中構造物７０’に当接される必要がある。

したがって、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８の最大回動量は、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８が閉じ状態となるときのグラブシェル３７，３８の回動量を超過するように設定される。つまり、閉じ状態までグラブシェル３７，３８を回動させたときの開閉動作用シリンダ３４，３５のロッド３４ｂ，３５ｂの伸長量は、ロッド３４ｂ，３５ｂの最大伸長量未満に設定される。

図２に戻って、上述した装置本体３１は、外周縁に下方に延出された筒状のリブを有する円板状の固定具５０を有する。固定具５０は、ケーシング３６を固定保持する。ケーシング３６は、下端部に削孔ビット５５を所定角度間隔（例えば４５°間隔など）で複数備え、これら削孔ビット５５により地中構造物の外周を掘削する他、地盤に埋設された地中構造物を切削する。

図２及び図４に示すように、ケーシング３６は、外周面に２つの開口５６，５７を有する円筒状の部材である。開口５６，５７は、１８０°間隔で、言い換えれば対面する位置に設けられる。開口５６は、外方に向けて回動するグラブシェル３７がケーシング３６に接触することを防止する。同様にして、開口５７は、外方に向けて回動するグラブシェル３８がケーシング３６に接触することを防止する。

ケーシング３６は、内周面に、開口５６，５７の各々に連なるように配置されたガイド部材（請求項に記載の捻れ防止部材に相当）６１，６２，６３，６４を有する。ガイド部材６１，６２は、グラブシェル３７の両側面に位置してグラブシェル３７の回動方向を規制する他、グラブシェル対３２により地中構造物を把持した状態で構造物撤去装置３０を回転させたときに、回転方向における後端側に位置するガイド部材がグラブシェル３７の側方から当接されてグラブシェル３７を支持して、把持した地中構造物からの反力によるグラブシェル３７の捻れや捻れによる変形を防止する。同様にして、ガイド部材６３，６４は、グラブシェル３８の両側面に位置してグラブシェル３８の回動方向を規制する他、グラブシェル対３２により地中構造物を把持した状態で構造物撤去装置３０を回転させた
ときに、回転方向における後端側に位置するガイド部材がグラブシェル３８の側方から当接されてグラブシェル３８を支持して、把持した地中構造物からの反力によるグラブシェル３８の捻れや捻れによる変形を防止する。

次に、第１実施形態の構造物撤去装置３０を用いて地中構造物１００を撤去する方法について説明する。

まず、地盤の穿孔（掘削）が実施される。詳細には、掘削機１０を目的の位置に設置した後、ケリーバ１６が掘削機１０の全周回転装置１５に取り付ける。ここで、ケリーバ１６は、掘削機１０が設置される前に予め掘削機１０の全周回転装置１５に予め設置してもよい。掘削機１０は、例えば地中構造物が既成杭であれば、全周回転装置１５の回転中心が既成杭の中心と同軸となるように設置されることになるが、既成杭の位置は、立て替える前の建築物の施工時における設計図面等から特定される。

図５に示すように、ケリーバ１６を全周回転装置１５に取り付けた後、ケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａの先端部に、ケーシング付きオーガドリル（以下、オーガドリル）７５を固定する。ここで、オーガドリル７５が有するケーシング７５ａは、内径が既成杭の最大径よりも大きいものが使用される。なお、図５においては、ケーシング７５ａを有するオーガドリル７５を例に挙げているが、ケーシングを有していないオーガドリルの他、コアバレルなどの掘削具を固定し、地盤を穿孔してもよい。なお、符号７５ｂはドリル部である。

全周回転装置１５を駆動させると、ケリーバ１６の回転によりオーガドリル７５が回転しながら地盤に押し込まれる。その結果、地盤が穿孔される。オーガドリル７５による地盤の穿孔では、所定深さまで穿孔した後、オーガドリル７５を掘削穴６５から引き上げて、ケーシング内に保持された土砂を取り除く。そして、オーガドリル７５を掘削穴６５に再度挿入して、オーガドリル７５による地盤を削孔する。これら動作が繰り返し実行される。その結果、深度の深い掘削穴６５が地盤に形成される。

オーガドリル７５により地中構造物１００が埋設される深度まで穿孔すると、オーガドリル７５の回転及び地盤への押し込みが停止される。その後、ウインチ２５による吊下ワイヤの巻き取りにより、伸長したケリーバ１６をインナーケリーバ１６ａから順に縮退させる。そして、ケリーバ１６を縮退させた後、昇降シリンダ１７が縮退して、全周回転装置１５が上方に移動する。その結果、オーガドリル７５が掘削穴６５から地盤に引き出される。掘削穴６５から引き出されたオーガドリル７５は、ケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａの先端部から取り外される。そして、構造物撤去装置３０がケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａの先端部に取り付けられる。

図６に示すように、構造物撤去装置３０は、オーガドリル７５が取り外されたケリーバ１６のインナーケリーバ１６ａの先端部に固定される。全周回転装置１５の昇降により、構造物撤去装置３０は、掘削穴６５に挿入される。このとき、構造物撤去装置３０は、ケーシング３６の下端部に設けた削孔ビット５５が掘削穴６５の底面に当接するまで掘削穴６５に挿入される。このとき、構造物撤去装置３０が有するグラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８は、開き状態に保持される。

全周回転装置１５を駆動させて、ケリーバ１６を回転させながら、掘削穴６５の底面に向けて押し込む。これにより、構造物撤去装置３０が回転し、構造物撤去装置３０が有するケーシング３６の下端部に設けた削孔ビット５５が、掘削穴６５の底面を掘削する。その後、全周回転装置１５の駆動が停止される。このとき、水平方向に伸びる地中構造物がある場合には、ケーシング３６の下端部に設けた削孔ビット５５による切削により切断される。

図７（ａ）に示すように、掘削穴６５に挿入された構造物撤去装置３０は、グラブシェル対３２は、開き状態で保持されている。その後、地上側に設置された油圧ポンプを駆動させ、同時に必要に応じて方向切替弁を切り替える。油圧ポンプの駆動により、開閉動作用シリンダ３４，３５が作動して、グラブシェル３７，３８は、内方に向けて各々回動する。その結果、図７（ｂ）に示すように、グラブシェル３７，３８の当接面３７ｄ，３８ｄが地中構造物１００の側面に個々に当接される。したがって、地中構造物１００は、グラブシェル対３２により把持される。この状態で、全周回転装置１５が駆動する。全周回転装置１５の駆動により、ケリーバ１６が軸ＣＬを中心として所定角度範囲で複数回、正逆回転する。正逆回転とは、図７（ｂ）に示すように、軸ＣＬを中心として、Ｒ１方向の回転及びＲ２方向の回転である。なお、Ｒ１方向への回転とＲ２方向への回転の各々における回転角は同一の角度であってもよいし、異なる角度であってもよい。

ケリーバ１６の複数回の正逆回転に合わせて、構造物撤去装置３０も軸ＣＬを中心に正逆回転する。上述したように、地中構造物１００の上端部はグラブシェル対３２により把持されている。したがって、グラブシェル対３２に把持された地中構造物１００の上端部は、地中に埋設される部分に対して複数回捩られる。上述したように、ケーシング３６は、ガイド部材６１，６２，６３，６４を内部に有している。したがって、構造物撤去装置３０の正逆回転時に、ガイド部材６１，６２，６３，６４のうち、回転方向において後端側に位置するガイド部材が、グラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８の側方から支持する。例えばＲ１方向の回転の場合には、グラブシェル３７はガイド部材６１に、グラブシェル３８はガイド部材６４に各々支持される。また、Ｒ２方向の回転の場合には、グラブシェル３７はガイド部材６２に、グラブシェル３８はガイド部材６３に各々支持される。その結果、地中構造物１００を把持するグラブシェル対３２のグラブシェル３７，３８が地中構造物１００からの反力によるねじれの発生を防止することができる。

上述したグラブシェル対３２の正逆回転により、グラブシェル対３２に把持された地中構造物１００の上端部１００ａが、例えば図７（ｂ）中点線で示す位置でねじ切られる。

その後、全周回転装置１５の駆動が停止され、ウインチ２５による吊下げワイヤの巻き取りが実行される。吊下げワイヤの巻き取りにより、構造物撤去装置３０が掘削穴６５から引き上げられる。このとき、グラブシェル対３２は、ねじ切った地中構造物１００の上端部１００ａを把持しているので、ねじ切った地中構造物１００の上端部１００ａが地盤上に排出される。なお、地中構造物１００が地盤内に残存している場合には、掘削穴６５に構造物撤去装置３０を挿入し、地中構造物１００の一部をグラブシェル対３２によりねじ切りながら回収していく。

このように、地中構造物１００の上端部を把持したグラブシェル対３２は、構造物撤去装置３０を固定するケリーバ１６の正逆回転とともに回転し、この回転により地中構造物をねじ切る。そしてケリーバ１６の縮退による構造物撤去装置３０の引き上げとともに、ねじ切った地中構造物が引き上げられて、地盤表面に撤去される。その結果、地中構造物を撤去する作業を効率良く実施することが可能となる。

なお、図７においては、掘削穴６５の底部の中心から地中構造物１００の上端部１００ａが露呈する場合を説明している。しかしながら、地中構造物１００の上端部１００ａが露呈する位置は、掘削穴６５の底部の中心である場合の他、該中心からずれた位置から露呈する場合もある。上述したように、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８の最大回動量は、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８が閉じ状態となるときのグラブシェル３７，３８の回動量を超過するように設定される。したがって、掘削穴６５の底部の中心からずれた位置で露呈される地中構造物１００であっても、グラブシェル対３２により地中構造物１００の上端部１００ａを把持でき、また、把持した地中構造物１００の上端部１００ａをねじ切ることが可能となる。

ここで、開閉動作用シリンダ３４，３５のロッド３４ｂ，３５ｂの最大回動量を、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８が閉じ状態となるときのグラブシェル３７，３８の回動量を超過するように設定しているが、開閉動作用シリンダ３４，３５に供給される作動油の油圧の調整を開閉動作用シリンダ毎に個別に行うことも可能である。開閉動作用シリンダ３４，３５に供給される作動油の油圧の調整を開閉動作用シリンダ毎に個別に行うことで、グラブシェル対３２の各グラブシェル３７，３８の回動量を個別に調整できる。その結果、掘削穴６５の底部の中心からずれた位置で露呈される地中構造物１００の場合であっても、グラブシェル対３２による地中構造物１００の上端部１００ａの把持や、把持した地中構造物１００の上端部１００ａをねじ切る動作を行うことが可能となる。

第１実施形態では、オーガドリル７５のみを用いて地盤を穿孔している。しかしながら、図８に示すように、全周回転装置１５の下部に設けた固定具１９にケーシング７７を固定し、オーガドリル７５とケーシング７７とを回転させながら地盤に押し込むことで、地盤を穿孔することも可能である。この場合、固定具１９に固定されるケーシング７７は、穿孔の深さに応じて、順次継ぎ足される。地中構造物が露呈する深さまで地盤を穿孔した後、ケーシング７７は、地盤中にそのまま残存される。したがって、構造物撤去装置３０による地中構造物の撤去作業が終了するまでの間、ケーシング７７は、孔壁を保護する。図８の事例では、本発明と同様の効果が得られる他、地中構造物を撤去する過程で、孔壁が崩壊することを防止することができる他、地中構造物を撤去する際の排出経路が確保されるので、地中構造物を確実に地盤上に排出することができる。

第１実施形態では、ケーシング３６を有する構造物撤去装置３０を一例として取り上げているが、これに限定されるものではなく、ケーシングを備えていない構造物撤去装置３０であってもよい。

第１実施形態では、構造物撤去装置３０が有するグラブシェル対３２は地中構造物１００を把持する機能のみを有しているが、グラブシェルの先端に切削刃を設け、地中構造物を把持する機能の他に、地中構造物を切削する機能を持たせることも可能である。

＜第２実施形態＞
図９（ａ）から図９（ｃ）に示すように、構造物撤去装置８０は、装置本体８１、グラブシェル対８２及び開閉動作用シリンダ８３，８４を有する。なお、図９に示す構造物撤去装置８０は、ケーシングを有していないが、図９に示す構造物撤去装置８０にケーシングを設けることも可能である。

装置本体８１は、ケリーバ１６に固定する接続部８１ａを上端部に有する。また、装置本体８１は、下端部において、グラブシェル対８２の各グラブシェル８６，８７を軸着する。さらに、装置本体８１は、長手方向の中央部分において、開閉動作用シリンダ８３，８４の一端部を各々軸着する。なお、図９中符号８８は支持部であり、地中構造物２００の上面に当接されて地中構造物２００を支持する。

グラブシェル対８２は、対面する２つのグラブシェル８６，８７を有する。これらグラブシェル８６，８７の形状は同一である。グラブシェル８６は、幅方向（図９中Ｙ方向）の中央部分を外側に湾曲させた円弧状のシェル本体８６ａを有する。シェル本体８６ａは切削刃９０を下端部に有する。切削刃９０は、例えば７つの刃部９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅ，９０ｆ，９０ｇを有する。なお、これら刃部９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄ，９０ｅ，９０ｆ，９０ｇは、図９（ｂ）に示す側面視において、幅方向の中央部に位置する刃部９０ｄが最も高い位置に、また幅方向の両端部に位置する刃部９０ａ，９０ｇが最も低い位置となるように、階段状に配置される。

グラブシェル８６は、シェル本体８６ａから内方に向けて延出する２つの側壁８６ｂ，８６ｃと、これら側壁８６ｂ，８６ｃに跨った上壁８６ｄと、を有する。上壁８６ｄは、開閉動作用シリンダ８３の一端を軸着する軸着片９１と、装置本体８１の下端部に軸着する軸着片９２，９３とを有する。軸着片９１は、開閉動作用シリンダ８３の一端部に設けた凹部８３ａに挿入された状態で軸着される。また、軸着片９２，９３は、装置本体８１の下端部に設けた凹部８１ｂ，８１ｃに各々挿入された状態で軸着される。

グラブシェル８７は、グラブシェル８６と同様に、幅方向（図９中Ｙ方向）の中央部分を外側に湾曲させた円弧状のシェル本体８７ａを有する。シェル本体８７ａは切削刃９５を下端部に有する。切削刃９５は、例えば７つの刃部９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ，９５ｆ，９５ｇを有する。なお、これら刃部９５ａ，９５ｂ，９５ｃ，９５ｄ，９５ｅ，９５ｆ，９５ｇは、グラブシェル８６が有する切削刃９０と同様に、幅方向の中央部に位置する刃部９５ｄが最も高い位置に、また幅方向の両端部に位置する刃部９５ａ，９５ｇが最も低い位置となるように、階段状に配置される。

グラブシェル８７は、シェル本体８７ａから内方に向けて延出する２つの側壁８７ｂ，８７ｃと、これら側壁８７ｂ，８７ｃに跨った上壁８７ｄと、を有する。上壁８７ｄは、開閉動作用シリンダ８４の一端を軸着する軸着片９６と、装置本体８１の下端部に軸着する軸着片９７，９８とを有する。軸着片９６は、開閉動作用シリンダ８４の一端部に設けた凹部（図示省略）に挿入された状態で軸着される。また、軸着片９７，９８は、装置本体８１の下端部に設けた凹部８１ｄ、８１ｅに各々挿入された状態で軸着される。

開閉動作用シリンダ８３，８４は、例えば油圧シリンダが用いられる。なお、油圧シリンダとしては、複動式の油圧シリンダが挙げられる。開閉動作用シリンダ８３，８４は、伸縮動作によりグラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７を開閉動作する。開閉動作用シリンダが伸長すると、グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７が内方に向けて回動し、開閉動作用シリンダが縮退すると、グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７が外方に向けて回動する。なお、図９（ａ）は、開閉動作用シリンダ８３，８４が完全に縮退した状態を示している。この状態では、グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７が開いた状態となる。以下、開閉動作用シリンダ８３，８４が完全に縮退して、グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７が開いている状態を開き状態と称する。

次に、構造物撤去装置８０を用いて地中構造物２００を撤去する手順について説明する。なお、第２実施形態においては、掘削機及びケリーバについては説明を省略しているが、第１実施形態において説明した掘削機及びケリーバが用いられる。したがって、以下の説明においては、掘削機、掘削機を構成する各部及びケリーバについては、第１実施形態と同一の符号を付して説明する。

まず、掘削穴１５０の底面から地中構造物２００が露呈するまで、オーガドリル７５による地盤の穿孔が実施される。地盤の穿孔の後、伸長したケリーバ１６を縮退させ、オーガドリル７５が掘削穴１５０から引き上げられる。ケリーバ１６の先端部に固定したオーガドリル７５を取り外した後、構造物撤去装置８０がケリーバ１６の先端部に固定される。ケリーバ１６の伸長により、構造物撤去装置８０が掘削穴１５０に挿入される。図１０（ａ）に示すように、掘削穴１５０に挿入された構造物撤去装置８０は、伸長されるケリーバ１６により掘削穴１５０の底部に向けて移動する。構造物撤去装置８０の支持部８８が、地中構造物２００の上面に当接される。この状態で、地盤上に設置された油圧ポンプを駆動させると、開閉動作用シリンダ８３，８４が作動する。なお、掘削穴１５０の底部に向けて移動する構造物撤去装置８０のグラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７は、開き状態に保持されている。開閉動作用シリンダ８３，８４の作動により、開閉動作用シリンダ８３，８４が各々伸長する。その結果、開き状態に保持されたグラブシェル対８２のグラブシェル８６は図１０（ｂ）中Ｈ方向に回動し、グラブシェル８７は図１０（ｂ）中Ｉ方向に回動する。つまり、グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７は、内方に向けて各々回動する。この過程で、グラブシェル８６が有する切削刃９０及びグラブシェル８７が有する切削刃９５が地中構造物２００の側面に当接される。なお、開閉動作用シリンダ８３，８４に供給される作動油の油圧は、開閉動作用シリンダ８３，８４において設定される油圧の最大値である。したがって、切削刃９０，９５は、地中構造物２００の側面に当接された後、開閉動作用シリンダ８３，８４の伸長により、地中構造物２００の側面に各々食い込む。

油圧ポンプの作動により開閉動作用シリンダ８３，８４が伸長した後、全周回転装置１５が駆動される。全周回転装置１５の駆動により、全周回転装置１５に保持されたケリーバ１６が回転する。したがって、ケリーバ１６の回転ととともに、構造物撤去装置８０が回転する。ここで、構造物撤去装置８０は、正逆回転してもよいし、一方向のみに回転してもよい。なお、正逆回転とは、Ｒ３方向、Ｒ４方向、Ｒ３方向、・・・の順（又はその逆の順）で、所定の角度回転することを指す。構造物撤去装置８０が回転されることで、グラブシェル対８２に把持された地中構造物２００の上端部が、地盤に固定された他の部分に対して捩られる。

グラブシェル対８２の回転により地中構造物２００の上端部２００ａが、地盤に固定された他の部分に対して捩られる過程にも、グラブシェル８６の切削刃９０及びグラブシェル８７の切削刃９５が地中構造物２００の側面へ食い込み、また、その食い込み量が増大する。その結果、地中構造物２００の上端部２００ａが、地盤に固定された他の部分に対してねじ切られる。

なお、ねじ切られた地中構造物２００の上端部２００ａは、支持部８８により支持された状態で、グラブシェル対８２に把持される。したがって、図１０（ｃ）に示すように、構造物撤去装置８０を引き上げると、ねじ切られた地中構造物２００の上端部２００ａは、構造物撤去装置８０とともに地盤表面に排出される。なお、地中構造物２００が地盤内に残存している場合には、掘削穴１５０に構造物撤去装置８０を挿入し、地中構造物２００の一部をグラブシェル対８２によりねじ切りながら回収していく。その結果、第１実施形態と同様に、地中構造物を撤去する作業を効率良く実施することが可能となる。

第２実施形態の構造物撤去装置８０は、グラブシェル８６，８７の切削刃９０，９５を地中構造物２００の側面に食い込ませながら回転して、地中構造物２００の上端部をねじ切るようにしている。地中構造物２００の上端部をねじ切る方法は、上記に限定されるものではない。例えば、構造物撤去装置８０を回転させながら、グラブシェル８６，８７の切削刃９０，９５を地中構造物２００の側面に摺接させて、地中構造物の側面を全周に亘って切削して切削溝を生成する。そして、グラブシェル８６，８７の切削刃を、切削溝の底部にグラブシェル８６，８７の切削刃９０，９５を食い込ませながら構造物撤去装置８０を回転させて、地中構造物２００の上端部をねじ切る。この場合、開閉動作用シリンダ８３，８４に供給する作動油の油圧を調整して、グラブシェル８６，８７の回動量を制御する必要がある。

なお、第２実施形態の構造物撤去装置８０は、開閉動作用シリンダ８３，８４の作動時に、供給する作動油の油圧を個別に調整する、言い換えれば、グラブシェル８６，８７の
回動量を個別に調整することも可能である。グラブシェル対８２のグラブシェル８６，８７の回動量を個別に調整できるようにすることで、第２実施形態の構造物撤去装置８０の場合も、第１実施形態の構造物撤去装置３０と同様に、地中構造物２００の上端部が掘削穴１５０の底部の中心から露呈される場合だけでなく、掘削穴１５０の底部の中心からずれた位置から露呈する場合であっても、地中構造物２００の上端部の外周面を切削し、地中構造物２００の上端部を把持した状態で地中構造物２００の上端部をねじ切ることが可能となる。

１０…掘削機、１５…全周回転装置、１６…ケリーバ、３０…構造物撤去装置、３２，８２…グラブシェル対、３１，８１…装置本体、３４，３５，８３，８４…油圧シリンダ（開閉動作用シリンダ）、３６…ケーシング、３７，３８，８６，８７…グラブシェル、５５…削孔ビット、６１，６２，６３，６４…ガイド部材、１００，２００…地中構造物、９０，９５…切削刃

Claims (9)

1. 地中構造物を把持する複数の把持部材と、
   前記複数の把持部材を各々回動させるアクチュエータと、
   回転ロッドに固定される一端部とは反対側となる他端部に、前記複数の把持部材が各々軸着され、前記回転ロッドの回転時に前記複数の把持部材とともに回転して、前記複数の把持部材により把持した状態で前記地中構造物を捩ることが可能な本体部材と、
   前記本体部材に固定され、前記複数の把持部材及び前記アクチュエータを被覆するケーシングと、
   前記ケーシングの下端部に所定角度間隔を空けて設けられる削孔ビットと、
   を有し、
   前記ケーシングは、前記本体部材の回転時に、前記複数の把持部材の各々に側方から当接して、前記複数の把持部材の捻れを防止する捻れ防止部材を有する
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
2. 請求項１に記載の地中構造物撤去装置において、
   前記複数の把持部材に把持される前記地中構造物は、前記回転ロッドの正逆回転により、ねじ切られる
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の地中構造物撤去装置において、
   前記アクチュエータは、前記複数の把持部材の各々と前記本体部材との間に配置されて、前記複数の把持部材の各々を個別に回動させる油圧シリンダである
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の地中構造物撤去装置において、
   前記複数の把持部材は、前記地中構造物の側面を切り込む切削刃を有する
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の地中構造物撤去装置において、
   前記回転ロッドは、複数段階に伸縮可能なテレスコピック方式のケリーバである
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の地中構造物撤去装置において、
   前記回転ロッドは、掘削機が有する全周回転装置の駆動により回転する
   ことを特徴とする地中構造物撤去装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の地中構造物撤去装置を地盤に生成された掘削穴に挿入する挿入工程と、
   前記地中構造物撤去装置が有する複数の把持部材により前記掘削穴の底面から露呈する地中構造物を把持する把持工程と、
   前記複数の把持部材により前記地中構造物を把持した状態で、前記地中構造物撤去装置を正逆回転させて、前記複数の把持部材が保持した前記地中構造物をねじ切る切断工程と、
   前記地中構造物撤去装置を前記掘削穴から引き上げて、前記切断工程によりねじ切られた前記地中構造物を地盤表面に排出する排出工程と、
   を有することを特徴とする地中構造物撤去方法。
8. 請求項７に記載の地中構造物撤去方法において、
   前記挿入工程は、前記地中構造物撤去装置が下端部に固定されたテレスコピック方式のケリーバを下方に伸長させる工程を含み、
   前記排出工程は、伸長した前記ケリーバを縮退させて前記地中構造物撤去装置を前記掘削穴から引き上げる工程を含む
   ことを特徴とする地中構造物撤去方法。
9. 請求項７又は請求項８に記載の地中構造物撤去方法において、
   前記把持工程は、前記複数の把持部材が有する切削刃により前記地中構造物の側面に切り込む工程を含む
   ことを特徴とする地中構造物撤去方法。

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