JP7165461B1 - 破砕装置及び柱状改良杭の撤去工法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、地中に埋設された柱状改良杭を芯ずれすることなく安定して破砕作業を行うことができる破砕装置及び柱状改良杭の撤去工法を提供することを目的とする。【解決手段】本開示に係る破砕装置１００は、先端部に噴出口４１を有する円筒状のロッド本体４とヘッド５とを有する破砕ロッド１０と、噴出口４１から噴射される空気を供給するコンプレッサ７と、破砕ロッド１０を回転・昇降させる駆動装置２，３と、を備え、地中に埋設された柱状改良杭６を破砕する破砕装置であって、ヘッド５は、ガイド５０と破砕歯５２とを有し、ガイド５０は、破砕ロッド１０を回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、噴出口４１がガイド５０の軌跡内に配置されるようにロッド本体４に固定されている。【選択図】図１

Description

本開示は、破砕装置及び柱状改良杭の撤去工法に関する。

柱状地盤改良杭は昭和５０年頃から主に戸建住宅の基礎杭として施工され、古いものでは施工後５０年ほどが経っている。このような柱状地盤改良杭を使用している住宅は、建て替えの時期がきており、住宅を建て替えたり住宅を取り壊して更地にしたりする際、地中埋設物である柱状地盤改良杭の撤去が必要な場合がある。

地中に埋設された柱状地盤改良杭を撤去する技術としては、例えば、引き抜き工法（例えば、特許文献１又は２を参照。）又は破砕工法（例えば、特許文献３～５を参照。）がある。特許文献１の引き抜き工法は、杭の外周地盤に鋼管ケーシングを挿入し、鋼管ケーシングを地盤から引き抜いた後、杭を地盤から引き抜く工法である。特許文献２の引き抜き工法は、杭の外周に管状の引き抜き治具を挿入した状態で引き抜き治具とともに杭を引き抜く工法である。特許文献３の破砕工法は、先端に逆筍形状のオーガヘッドが取り付けられたオーガスクリューとその外側のケーシングとを、互いに正逆回転させて掘削を行う既存杭撤去オーガ工法において、全ての破砕物をオーガスクリューにて地上に排出し、既存杭を破砕・撤去後に埋め戻し材にて埋め戻しを完了するまで、ケーシングを残置させる工法である。特許文献４の破砕工法は、破砕ビットが装着されたスクリューを回転させながらケーシングとともに下降させることにより、破砕ビットで柱状改良杭を破砕しながら地中を掘削し、スクリューの先端側から圧縮空気を噴射させることにより、地中に存在する柱状改良杭の破砕物をケーシングの上部から排出する工法である。特許文献５の破砕工法は、ケーシングを用いなくても芯ずれすることなく柱状改良杭を破砕する工法であり、掘削ヘッドは、少なくとも３条の掘削翼の外周部に小型ビットよりも掘削方向に突出する先行爪が取り付けられているため、柱状改良杭を切削する小型ビットに先行して先行爪が柱状改良杭の周囲の土壌を掘削することで、少なくとも三方向から柱状改良杭を抑えるように嵌合する。この結果、掘削ヘッドは、柱状改良杭を確実に捉えて、芯ずれすることなく効率的に破砕することができるというものである。

特開２００８－００８１４６号公報 特開２０１５－１８３５０１号公報 特開２０１４－１６３２１３号公報 特許第５７００６１１号公報 特開２０２０－１６０６２号公報

引き抜き工法では、柱状地盤改良杭の強度が不足して引き抜くことができない場合がある。このため、特許文献１又は２の引き抜き工法のように、引き抜く前にケーシングで地中の杭を包囲することが必要であり、機械設備などのコストが多大となる問題があった。また、特許文献３の破砕工法のように逆筍形状のオーガヘッドを用いる場合、ケーシングを用いないと芯ずれが生じるおそれがあるので、ケーシングが必須である。特許文献４の破砕工法も、地中の柱状改良杭をケーシングで囲むことが必須である。これらの破砕工法は、特許文献１又は２の引き抜き工法と同様に機械設備などのコストが多大となる問題があった。特許文献５の破砕工法では、先行爪が掘削方向、すなわち柱状改良杭の長手方向に突出しているので、破砕しようとする柱状改良杭の直径に合った位置に先行爪が配置されていなければ先行爪が柱状改良杭に嵌合しないので芯ずれ防止の効果が得られない。このため、破砕対象となる柱状改良杭の直径に応じて専用の掘削ヘッドを用意する必要があり、汎用性が低い。また、柱状改良杭の破砕物によって掘削ヘッドの抵抗が大きくなってスムーズな破砕作業を行うことができなくなるおそれがある。

本開示は、地中に埋設された柱状改良杭を芯ずれすることなく安定して破砕作業を行うことができる破砕装置及び柱状改良杭の撤去工法を提供することを目的とする。

本発明に係る破砕装置は、先端部に噴出口を有する円筒状のロッド本体とヘッドとを有する破砕ロッドと、前記噴出口から噴射される空気を供給するコンプレッサと、前記破砕ロッドを回転・昇降させる駆動装置と、を備え、地中に埋設された柱状改良杭を破砕する破砕装置であって、前記ヘッドは、ガイドと破砕歯とを有し、前記ガイドは、前記破砕ロッドを回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、前記噴出口が前記ガイドの前記軌跡内に配置されるように前記ロッド本体に固定されていることを特徴とする。

本発明に係る破砕装置では、前記ヘッドは、前記ガイドとして円錐台側面形状を有する中空カバーと、前記中空カバーの内面に突設された前記破砕歯と、を有することが好ましい。中空カバーによって柱状改良杭の全周を常にガイドしながら掘り進めることができるので、芯ずれをより防止することができる。

本発明に係る破砕装置では、前記ヘッドは、２本以上の前記破砕歯を有し、該２本以上の破砕歯は、前記中空カバーの円周方向に交差する方向に並んだ複数個の凸部を有し、かつ、前記破砕歯の本数をｎ（ただし、ｎは２以上の整数）としたとき、前記破砕ロッドの回転軸を中心にｎ回対称となるように配置されていることが好ましい。芯ずれをより抑制することができる。

本発明に係る破砕装置では、前記ヘッドは、前記中空カバーの外面に螺旋状に突設された螺旋突条を更に有することが好ましい。破砕ロッドの引き揚げをよりスムーズに行うことができる。

本発明に係る柱状改良杭の撤去工法は、破砕装置を用いて前記柱状改良杭を破砕する柱状改良杭の撤去工法において、前記破砕装置は、先端部に噴出口を有する円筒状のロッド本体とヘッドとを有する破砕ロッドと、前記噴出口から噴射される空気を供給するコンプレッサと、前記破砕ロッドを回転・昇降させる駆動装置と、を備え、前記ヘッドは、ガイドと破砕歯とを有し、前記ガイドは、前記破砕ロッドを回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、前記噴出口が前記ガイドの前記軌跡内に配置されるように前記ロッド本体に固定されており、前記撤去工法は、前記ヘッドを前記柱状改良杭の上方位置にセットする位置決め工程と、前記駆動装置の駆動によって前記破砕ロッドを回転させながら下降させ、前記コンプレッサの駆動によって前記噴出口から空気を噴射しながら前記破砕歯で前記柱状改良杭を破砕して掘り進めていく破砕工程と、該破砕工程完了後、前記駆動装置の駆動によって前記破砕ロッドを回転させながら引き揚げる引揚工程と、を含むことを特徴とする。

本発明に係る柱状改良杭の撤去工法では、前記ヘッドは、前記ガイドとして円錐台側面形状を有する中空カバーと、前記中空カバーの内面に突設された前記破砕歯と、前記中空カバーの外面に螺旋状に突設された螺旋突条を更に有しており、前記破砕工程は、前記破砕ロッドの回転方向が前記ヘッドを掘削方向における前記螺旋突条の巻き方向と同じ方向となるように前記破砕ロッドを回転させながら下降させる工程であり、前記引揚工程は、前記破砕ロッドの回転方向が前記ヘッドを掘削方向における前記螺旋突条の巻き方向と逆方向となるように前記破砕ロッドを回転させながら上昇させる工程であることが好ましい。破砕ロッドの掘り下げ及び引き揚げをよりスムーズに行うことができる。

本開示によれば、地中に埋設された柱状改良杭を芯ずれすることなく安定して破砕作業を行うことができる破砕装置及び柱状改良杭の撤去工法を提供することができる。

本実施形態に係る破砕装置の一例を説明するための概略図である。 図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の概略断面図である。 図２に示す破砕ロッドの概略底面図である。 図２に示す破砕ロッドの概略底面図の変形例である。 図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の変形例を示す概略正面図である。 図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の変形例を示す概略正面図である。 本実施形態に係る柱状改良杭の撤去工法の一例を説明するための図であり、（ａ）は位置決め工程、（ｂ）（ｃ）は破砕工程を示す。

以下、添付の図面を参照して本発明の一態様を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。本発明の効果を奏する限り、種々の形態変更をしてもよい。

図１は、本実施形態に係る破砕装置の一例を説明するための概略図である。図２は、図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の概略断面図である。本実施形態に係る破砕装置１００は、図１に示すように、先端部に噴出口４１を有する円筒状のロッド本体４とヘッド５とを有する破砕ロッド１０と、噴出口４１から噴射される空気を供給するコンプレッサ７と、破砕ロッド１０を回転・昇降させる駆動装置２，３と、を備え、地中に埋設された柱状改良杭６を破砕する破砕装置であって、ヘッド５は、図２に示すように、ガイド５０と破砕歯５２とを有し、ガイド５０は、破砕ロッド１０を回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、噴出口４１がガイド５０の軌跡内に配置されるようにロッド本体４に固定されている。

柱状改良杭６は、住宅又は地上３階建て以下高さ１３ｍ以下で軒下９ｍ以下の軽量建物などの構築物が不同沈下することを防止するために、地中に形成された中実の柱状体であり、地盤ＧＬに形成した掘削穴内でセメントミルクと地盤ＧＬに含まれる土壌とを混合した混合物を固化させることで柱状の杭が形成される。柱状改良杭６のサイズは、特に限定されないが、例えば、直径が４００～１０００ｍｍ程度、高さが１～１０ｍ程度である。

破砕装置１００は、既に地中に形成された柱状改良杭６を撤去する必要が生じた場合に、該柱状改良杭６を破砕して撤去する装置である。破砕装置１００は、図１に示すように、破砕ロッド１０と、コンプレッサ７と、破砕ロッド１０を回転させる駆動装置としてモータ２と、破砕ロッド１０を昇降させる駆動装置としてガイドリーダ３と、ガイドリーダ３を支持する作業車両１と、を備えることが好ましい。

コンプレッサ７は、ロッド本体４の管内通路４２（図２に図示）に圧縮空気を供給する装置である。コンプレッサ７は、図１に示すように、ロッド本体４の基端側にホース又はパイプなどの配管（主配管）８を介して接続されることが好ましい。主配管８の一端は、コンプレッサ７に接続され、主配管８の他端は、ロッド本体４の基端に接続されたスイベルなどの接続部９に接続されることが好ましい。

モータ２は、破砕ロッド１０を回転させる駆動装置である。モータ２の下端は、破砕ロッド１０のうちロッド本体４の基端側に取り付けられる。モータ２の側面は、ガイドリーダ３に上下動可能に取り付けられる。これによって、モータ２に取り付けた破砕ロッド１０をガイドリーダ３に沿って昇降させることができる。

ガイドリーダ３は、破砕ロッド１０を昇降させる駆動装置である。ガイドリーダ３は、作業車両１の作業用アームに取り付けられ、地盤ＧＬに対して鉛直方向に支持されることが好ましい。作業車両１の作業用アームに取り付けられることで、破砕装置１００の位置決めを容易に行うことができる。地盤ＧＬに対して鉛直方向に支持されることで、破砕ロッド１０を鉛直方向に上下動させることができる。

作業車両１は、例えば、クレーン車又は土木作業に一般に使用されている作業車であり、ガイドリーダ３を介して破砕ロッド１０を地盤ＧＬに対して鉛直方向に立てた状態で支持しながら、破砕ロッド１０を破砕作業地点まで移動させる重機である。

破砕ロッド１０は、ロッド本体４とロッド本体４の先端部に設けられたヘッド５とを有する。本実施形態に係る破砕装置１００は、ヘッド５がガイド５０として図２及び図３に示すように中空カバー５１を有する破砕装置１００Ａと、ヘッド５がガイド５０として図６に示すようにガイド棒５５を有する破砕装置１００Ｂと、を包含する。

ロッド本体４は、例えば図２に示すような円筒状の管であり、管内通路４２を有する。噴出口４１は、ロッド本体４の先端部に設けられた開口であり、管内通路４２に連通している。噴出口４１の個数は、特に限定されず、１個又は２個以上であってもよい。噴出口４１は、図２に示すようにロッド本体４の先端（下端）に設けるか、又はロッド本体４の先端（下端）近傍の側面に設けてもよいし（不図示）、ロッド本体４の先端（下端）及びロッド本体４の先端（下端）近傍の側面の両方に設けてもよい（不図示）。コンプレッサ７が作動すると、ロッド本体４の基端側に注入された圧縮空気は、管内通路４２を通って噴出口４１から噴射される。

ヘッド５は、ガイド５０と破砕歯５２（図２、図３に図示）、５７（図６に図示）とを有する。ガイド５０は、破砕時に破砕ロッド１０が柱状改良杭６の長手方向に沿って移動することをガイドし、破砕歯５２，５７は、柱状改良杭６を削って破砕する。ガイド５０に関し、「ガイド５０は、破砕ロッド１０を回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっている」とは、ガイド５０が例えば図２及び図３に示す中空カバー５１のように現実に円錐台側面形状の回転体をなしている形態及びガイド５０が例えば図６に示すガイド棒５５のように破砕ロッド１０の回転軸Ｏに対して末広がり状に傾斜した少なくとも２本の棒状部材が回転して円錐台側面形状の仮想の回転体を形成する形態を包含する。ここで、円錐台とは、例えば図２及び図３の円錐台側面形状の中空カバーを用いて説明すると、直円錐においてその底面を大底面５１ａとし、該大底面５１ａに平行な面で円錐を切断した面を小底面５１ｂとする立体をいう。大底面５１ａ及び小底面５１ｂは円形であり、大底面５１ａの面積は小底面５１ｂの面積よりも大きい。円錐台側面とは、前記円錐台において、大底面５１ａ及び小底面５１ｂの円周を辺とする曲面をいう。ガイド５０の軌跡である円錐台側面形状の下端（大底面５１ａ）の内径は、破砕する柱状改良杭６の直径に応じて適宜設計され、破砕する柱状改良杭６の直径と同じか破砕する柱状改良杭６の直径よりも２～３ｃｍほど大きいことが好ましい。ガイド５０の軌跡である円錐台側面形状の上端（小底面５１ｂ）の内径は、ロッド本体４の直径に応じて適宜選択され、ロッド本体４の直径と同じかロッド本体４の直径よりも２～３ｃｍほど大きいことが好ましい。

まず、図１～図５を参照して、破砕装置１００Ａのヘッド５について説明する。本実施形態に係る破砕装置１００Ａでは、ヘッド５は、図２及び図３に示すように、ガイド５０として円錐台側面形状を有する中空カバー５１と中空カバー５１の内面に突設された破砕歯５２とを有することが好ましい。中空カバー５１は、例えば、金属製又は合金製の部材であり、ロッド本体４と一体になって回転する。中空カバー５１では円錐台が中空になっている。大底面５１ａは円形状に開口しており、中空カバー５１の下端をなしている。小底面５１ｂは円形状に開口しており、中空カバー５１の上端をなしている。中空カバー５１は、噴出口４１が中空カバー５１の軌跡内に配置されるようにロッド本体４に固定されている。破砕ロッド１０を回転時に中空カバー５１が描く軌跡は、中空カバー５１の形状と一致するので、中空カバー５１は、噴出口４１が中空カバー５１内に配置されるようにロッド本体４に固定されていると言い換えることができる。中空カバー５１の中心軸は、破砕ロッド１０の回転軸Ｏと一致するように、ロッド本体４に固定されていることが好ましい。中空カバー５１の中心軸は、その円錐台側面形状の円錐台の軸、すなわち大底面５１ａの中心及び小底面５１ｂの中心を通る軸である。中空カバー５１はロッド本体４の側面に溶接などで固着されていてもよいし、着脱自在に取り付けられていてもよい。破砕歯５２は、例えば、金属製又は超硬合金などの合金製のチップ又は板部材である。

本実施形態に係る破砕装置１００Ａでは、ヘッド５は、２本以上の破砕歯５２を有し、２本以上の破砕歯５２は、中空カバー５１の円周方向に交差する方向に並んだ複数個の凸部５２ａを有し、かつ、破砕ロッド１０の回転軸Ｏを中心にｎ回対称（ただし、ｎは２以上の整数）となるように配置されていることが好ましい。芯ずれをより抑制することができる。破砕歯５２は、図３に示すように、中空カバー５１の円周方向に交差する方向に並んだ複数個の凸部５２ａを有することが好ましい。中空カバー５１の円周方向とは、中空カバー５１を構成する円錐台側面の大底面５１ａの中心と小底面５１ｂの中心とを通る軸上の点を中心とする円の円周方向をいう。円周方向に交差する方向は、例えば、図２及び図３に示すように円錐台側面の母線方向であることが好ましいが、本発明はこれに限定されず、母線からずれた方向であってもよい（不図示）。図２及び図３では、一例として、破砕歯５２が、複数個の凸部５２ａとして複数個の超硬チップを有しており、複数個の超硬チップを列状に並べて中空カバー５１の内面に溶接などで固着されることで１本の破砕歯５２を構成した形態を示したが、本発明はこれに限定されず、１本の直線状又は曲線状の基部の上端に複数個の凸部５２ａが形成されており、該基部が中空カバー５１の内面に溶接などで固着されることで１本の破砕歯５２を構成していてもよい（不図示）。また、破砕歯５２の本数は、特に限定されず、２本以上であることが好ましく、３本以上であることがより好ましい。破砕歯５２が３本以上であることが芯ずれ防止の観点からより好ましい。図２及び図３では、一例として、破砕歯５２が３本であり、回転軸Ｏを中心に３回対称となる形態を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、破砕歯５２が２本であり、回転軸Ｏを中心に２回対称となる形態（不図示）又は破砕歯５２が４本であり、回転軸Ｏを中心に４回対称となる形態（不図示）であってもよい。

本実施形態に係る破砕装置１００Ａでは、破砕歯５２が２本以上であり、かつ、各破砕歯５２が複数個の凸部５２ａを有するとき、各破砕歯５２の複数個の凸部５２ａのうち少なくとも掘削方向の先方側にある凸部５２ａ１が同一円周上に配置されることが好ましい。これによって、破砕を開始すると、掘削方向の先方側にある複数個の凸部５２ａが同時に柱状改良杭６を捉えるので、破砕初期における芯ずれを防止することができる。掘削方向とは、柱状改良杭６を破砕する時に破砕ロッド１０が進行する方向であり、柱状改良杭６の地表側から地表側とは反対側へ向かう方向である。掘削方向の先方側にある凸部５２ａ１は、中空カバー５１の最も下端側に設けられた凸部である。掘削方向の先方側にある凸部５２ａ１は、図３に示すように大底面５１ａの縁に沿って中空カバー５１の内面に設けられることが好ましい。２本以上の破砕歯５２では、図３に示すように、複数個の凸部５２ａが同一円周上に配置されることが好ましい。図３を例にとって説明すると、３本の破砕歯５２では、掘削方向の先方側にある凸部５２ａ１がそれぞれ同一円周上に配置され、更に掘削方向の先方側にある凸部５２ａ１に隣接する各凸部５２ａ２，５２ａ３，５２ａ４，５２ａ５もそれぞれ同一円周上に配置されていることが好ましい。柱状改良杭６の直径が大底面５１ａの直径よりも小さかったとしても、各破砕歯５２において、いずれかの凸部５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３，５２ａ４，５２ａ５が柱状改良杭６を同時に捉えるので、破砕初期における芯ずれを防止することができる。また、破砕歯５２は、図３に示すように、歯の頂点を結ぶ稜線が直線であるか、又は図４に示すように曲線であってもよい。歯の稜線とは、隣り合う凸部５２ａの頂点同士を結んだ仮想線である。なお、図４では、破砕歯５２の稜線を破線で模式的に示したが、図３に示すように複数個の凸部５２ａが破線で示した曲線上に並んでいてもよい。

図５は、図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の変形例を示す概略正面図である。本実施形態に係る破砕装置１００Ａでは、ヘッド５は、図５に示すように、中空カバー５１の外面に螺旋状に突設された螺旋突条５３を更に有することが好ましい。破砕ロッド１０の引き揚げをよりスムーズに行うことができる。螺旋突条５３は、中空カバー５１と一体に成形されているか、又は中空カバー５１に溶接などで固着されていてもよい。螺旋突条５３は、地盤ＧＬ中の土砂に対する中空カバー５１の回転の抵抗を小さくする役割をもつ。螺旋突条５３の螺旋の巻き方向は、図３では、一例として中空カバー５１を正面視したとき右上がりになっている、すなわち中空カバー５１を小底面５１ｂ側から大底面５１ａ側へ向かってみたとき螺旋が時計回りに巻かれている右巻きの形態を示したが、本発明はこれに限定されず、螺旋突条５３の螺旋の巻き方向が中空カバー５１を正面視したとき左上がりになっている、すなわち中空カバー５１を小底面５１ｂ側から大底面５１ａ側へ向かってみたとき螺旋が反時計回りに巻かれている左巻きの形態としてもよい。

図６は、図１に示す破砕装置の破砕ロッドの先端部の変形例を示す概略正面図である。次に、図６を参照して、ヘッド５がガイド５０としてガイド棒５５を有する破砕装置１００Ｂについて説明する。図６に示す破砕装置１００Ｂは、ヘッド５が異なる以外は図１に示す破砕装置１００Ａと基本的な構成を同じくする。このため、共通する構成についての説明を省略し、異なる構成について説明する。

本実施形態に係る破砕装置１００Ｂでは、ヘッド５は、図６に示すように、掘削翼５６と、ガイド５０として破砕ロッド１０の回転軸Ｏに対して掘削方向に向けて末広がり状に傾斜して掘削翼５６に突設された少なくとも２本のガイド棒５５と、掘削翼５６の下端に突設された破砕歯５７と、を有していてもよい。掘削翼５６は、ロッド本体４の側面のうち噴出口４１よりもロッド本体４の基端側の部分に取り付けられる金属製又は合金製の部材であり、ロッド本体４と一体になって回転する。掘削翼５６の形状は、図６では一例として板状である形態を示したが、本発明はこれに限定されず、円板状であってもよい（不図示）。掘削翼５６は、破砕ロッド１０の回転軸Ｏに対して、垂直方向、かつ、放射方向に延設することが好ましい。ガイド棒５５は、金属製又は合金製の棒状部材であり、掘削翼５６の回転方向外側の端部に溶接などで固着されることが好ましい。ガイド棒５５は、２本以上であるか、３本以上であることがより好ましい。掘削翼５６が板状である場合、１本の掘削翼５６に対して１本のガイド棒５５が設けられることが好ましい。掘削翼５６が円板状である場合、円板の円周部にガイド棒５５が設けられることが好ましい。ガイド棒５５は、破砕ロッド１０の回転軸Ｏを中心にｎ回対称（ただし、ｎは２以上の整数）となるように配置されていることが好ましい。ガイド棒５５が末広がり状に傾斜していることで、破砕ロッド１０が回転した時にガイド棒５５が描く軌跡が円錐台側面形状となる。また、ガイド棒５５が２本以上あることで、柱状改良杭６を確実に捉えることができる。ガイド棒５５の柱状改良杭６側の部分には、破砕歯（不図示）が突設されていてもよく、該破砕歯はガイド棒５５の突出方向に沿って並ぶ複数個の凸部を有することが好ましい。該破砕歯によって柱状改良杭６の外周を削りながら掘り進めることで、ガイド棒５５がそれに突設した破砕歯（不図示）を介して柱状改良杭６をより確実に保持することができるので、芯ずれをより防止することができる。破砕歯５７は、図６に示すように、掘削翼５６の回転方向外側から内側へ向かって並ぶ複数個の凸部５７ａを有することが好ましい。凸部５７ａは破砕時の回転方向の前方に向かって凸となっていることが好ましい。破砕歯５７は、複数個の凸部５７ａとして複数個の超硬チップを有しており、複数個の超硬チップを列状に並べて掘削翼５６の下端に溶接などで固着されることで１本の破砕歯５７を構成していてもよいし（図６に図示）、一本の直線状又は曲線状の基部の上端に複数個の凸部５７ａが形成されており、該基部が掘削翼５６の下端に溶接などで固着されることで１本の破砕歯５７を構成していてもよい（不図示）。また、本実施形態に係る破砕装置１００では、ガイド５０が図２及び図３に示す中空カバー５１のうち破砕歯５２が設けられた部分だけからなる形態に変形してもよい。

以上の通り、本実施形態に係る破砕装置１００（１００Ａ，１００Ｂ）では、破砕ロッド１０を回転時にガイド５０が描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっていることによって、柱状改良杭６の直径が円錐台側面形状の下端の直径と同じである場合だけでなく円錐台側面形状の下端の直径よりも小さい場合であっても、ガイド５０が破砕対象の柱状改良杭６の側面を直接的に又は間接的に保持しながら破砕が進行する。この結果、本実施形態に係る破砕装置１００は、柱状改良杭６を芯ずれすることなく効率的に破砕することができる。さらに、破砕対象となる柱状改良杭６の直径に応じて専用のヘッド５を用意する必要がないので、汎用性が高い。また、ガイド５０の軌跡内に噴出口４１が配置されることで、噴出口４１から噴射された圧縮空気が、ガイド５０の軌跡内にある柱状改良杭６の破砕物をガイド５０の軌跡外に排出する。この結果、柱状改良杭６の破砕物及び地盤ＧＬ中の土砂が破砕歯５２，５７に付着することを防止して、破砕歯５２，５７が常に柱状改良杭６を捉えることができるので、安定して破砕作業を行うことができる。さらに、柱状改良杭６の破砕物及び地盤ＧＬ中の土砂が破砕ロッド１０の回転を妨げることによってヘッド５に係る抵抗が大きくなることを防止することができるので、スムーズな破砕作業を行うことができる。また、破砕歯５２，５７がガイド５０の軌跡内に設けられることによって、破砕歯５２，５７に大きな負荷がかかって破損することを防止することができる。

図２及び図３に示すように、ガイド５０が中空カバー５１である場合、中空カバー５１が、常に、その内面に突設した破砕歯５２を介して破砕対象の柱状改良杭６の側面を間接的に保持しながら破砕が進行するので、柱状改良杭６の全体において破砕時の芯ずれを防止することができる。また、破砕歯５２は中空カバー５１内に設けられているので、破砕歯５２に大きな負荷がかかって破損することを防止することができる。また、図６に示すように、ガイド５０がガイド棒５５である場合、ガイド棒５５が破砕ロッド１０の回転軸Ｏに対して掘削方向に向けて末広がり状に傾斜して設けられることで、破砕ロッド１０を回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となる。これによって、ガイド棒５５が破砕対象となる柱状改良杭６の側面を直接的に保持しながら破砕を進行することができるので、ガイド５０が中空カバー５１である破砕装置１００Ａと同様に柱状改良杭６を芯ずれすることなく効率的に破砕することができる。

本実施形態に係る破砕装置１００では、図１に示すように、埋め戻し材供給装置１１と、一端が主配管８に接続され、他端が埋め戻し材供給装置１１に接続されるホース又はパイプなどの分岐配管１２と、主配管８における分岐配管の分岐部分に配設された切替装置１３とを更に備えることが好ましい。埋め戻し材供給装置１１は、例えば、ミキサーと圧送ポンプと障害物除去装置とが順にホースなどで接続されており、埋め戻し材は圧送ポンプによってミキサーから障害物除去装置へ送られて障害物を除去された後、分岐配管へ送られる。埋め戻し材は、柱状改良杭６の破砕後に地中に残っている柱状改良杭６の破砕物に混合することで、周辺地盤と同程度の地盤強度にするための資材であり、特に限定されないが、例えば、固化後に容易に再掘削できる程度の強度となるような低濃度のセメントミルクである。分岐配管１２は、主配管８の経路の途中に接続されて、ロッド本体４の管内通路４２とコンプレッサ７とをつなぐ主経路から分岐して、ロッド本体４の管内通路４２と埋め戻し材供給装置１１とをつなぐ分岐経路を形成する配管である。切替装置１３は、例えば三方弁である。切替装置１３においてコンプレッサ７側の入口を開、埋め戻し材供給装置１１側の入口を閉とすることで、噴出口４１から圧縮空気が噴射される。また、切替装置１３においてコンプレッサ７側の入口を閉、埋め戻し材供給装置１１側の入口を開とすることで、噴出口４１から埋め戻し材が噴出される。

図７は、本実施形態に係る柱状改良杭の撤去工法の一例を説明するための図であり、（ａ）は位置決め工程、（ｂ）（ｃ）は破砕工程を示す。本実施形態に係る柱状改良杭の撤去工法は、破砕装置１００を用いて柱状改良杭６を破砕する柱状改良杭６の撤去工法において、破砕装置１００は、図１～図３に示すように、先端部に噴出口４１を有する円筒状のロッド本体４とヘッド５とを有する破砕ロッド１０と、噴出口４１から噴射される空気を供給するコンプレッサ７と、破砕ロッド１０を回転・昇降させる駆動装置２，３と、を備え、ヘッド５は、ガイド５０と破砕歯５２とを有し、ガイド５０は、破砕ロッド１０を回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、噴出口４１がガイド５０の軌跡内に配置されるようにロッド本体４に固定されており、撤去工法は、図７（ａ）に示すように、ヘッド５を柱状改良杭６の上方位置にセットする位置決め工程と、図７（ｂ）（ｃ）に示すように、駆動装置２，３の駆動によって破砕ロッド１０を回転させながら下降させ、コンプレッサ７（図１に図示）の駆動によって噴出口４１から空気を噴射しながら破砕歯５２（図２、図３に図示）で柱状改良杭６を破砕して掘り進めていく破砕工程と、破砕工程完了後、駆動装置２，３の駆動によって破砕ロッド１０を回転させながら引き揚げる引揚工程と、を含む。図７では一例として図１に示す破砕装置１００Ａを用いた撤去工法を示したが、図６に示す破砕装置１００Ｂを用いても同様に杭を撤去することができる。

位置決め工程では、例えば、作業車両１（図１に図示）を操縦して破砕装置１００を地盤ＧＬの破砕作業位置まで移動させ、図７（ａ）に示すように、破砕ロッド１０を地盤ＧＬ中に埋設された柱状改良杭６の上方位置に配置する。このとき、破砕ロッド１０の回転軸Ｏ（図２に図示）を柱状改良杭６の中心に合わせることが好ましく、ガイド５０が中空カバー５１である場合、破砕ロッド１０の回転軸Ｏ（図２に図示）及び中空カバー５１の中心軸を柱状改良杭６の中心に合わせることがより好ましい。破砕装置１００を地盤ＧＬの破砕作業位置まで移動したら、図７（ａ）に示すように、ガイドリーダ３の下端を地盤ＧＬ上に載置することが芯ずれ防止の観点からより好ましい。

破砕工程では、モータ２の駆動によって破砕ロッド１０を回転させながら、ガイドリーダ３に沿って破砕ロッド１０を下降させるとともに、コンプレッサ７（図１に図示）を作動させて、噴出口４１から圧縮空気の噴射を開始する。そうすると、中空カバー５１の下端が地表面に接触して破砕歯５２によって地盤ＧＬが掘削される。そして、そのまま破砕ロッド１０を下降し続けると、中空カバー５１の下端が埋設されている柱状改良杭６に到達して破砕歯５２が柱状改良杭６を破砕して、柱状改良杭６の砂状の破砕物が生成される。このとき、柱状改良杭６の砂状の破砕物及び掘削された地盤ＧＬ中の土砂は、噴出口４１から噴射される圧縮空気によって、中空カバー５１と柱状改良杭６との間の隙間を通って柱状改良杭６の周囲の地盤ＧＬに押し付けられて中空カバー５１の外側に排出される。これによって、中空カバー５１内が土砂や破砕物で埋まることがなく、破砕歯５２は常に柱状改良杭６に接触して安定した破砕作業を続けることができる。なお、噴出口４１から噴射された圧縮空気は中空カバー５１と柱状改良杭６との間の隙間を通って地表に排出される。このとき、少量の破砕物が地表に排出されて砂山が形成されてもよい。また、破砕歯５２が図２及び図３に示すように、中空カバー５１の円周方向に交差する方向に並んだ複数個の凸部５２ａを有することで、凸部５２ａ１が柱状改良杭６を外周から削り始め、破砕ロッド１０の下降に伴って凸部５２ａ２、凸部５２ａ３・・と順に柱状改良杭６を削ることとなり、柱状改良杭６をより効率的に細かい砂状の破砕物とすることができる。

図７（ｃ）に示すように、柱状改良杭６の全体を破砕し終えたら破砕工程を終了し、次いで引揚工程を行う。引揚工程では、モータ２の駆動によって破砕ロッド１０を回転させながら、ガイドリーダ３に沿って破砕ロッド１０を上昇させる。柱状改良杭６の破砕物は地盤ＧＬ中に残存することとなるが、細かい砂状であるので、そのまま埋め戻し残土として利用しても問題ない。引揚工程では、コンプレッサ７をオフにして噴出口４１からの圧縮空気の噴射を停止した状態で破砕ロッド１０を引き揚げてもよいし、コンプレッサ７をオンのままにして噴出口４１から圧縮空気の噴射をしながら破砕ロッド１０を引き揚げてもよい。本実施形態では、引揚工程では、コンプレッサ７をオンのままにして噴出口４１から圧縮空気の噴射をしながら破砕ロッド１０を引き揚げることがより好ましい。これによって、圧縮空気が破砕ロッド１０の引き揚げを補助するので、引揚工程をよりスムーズに行うことができる。

本実施形態に係る柱状改良杭の撤去工法では、ヘッド５は、図２に示すように、ガイド５０として円錐台側面形状を有する中空カバー５１と、中空カバー５１の内面に突設された破砕歯５２と、図５に示すように、中空カバー５１の外面に螺旋状に突設された螺旋突条５３を更に有しており、破砕工程は、破砕ロッド１０の回転方向がヘッド５を掘削方向における螺旋突条５３の巻き方向と同じ方向となるように破砕ロッド１０を回転させながら下降させる工程であり、引揚工程は、破砕ロッド１０の回転方向がヘッド５を掘削方向における螺旋突条５３の巻き方向と逆方向となるように破砕ロッド１０を回転させながら上昇させる工程であることが好ましい。破砕ロッド１０の掘り下げ及び引き揚げをよりスムーズに行うことができる。例えば、図５に示すように掘削方向における螺旋突条５３の巻き方向が右巻きであるとき、破砕工程では破砕ロッド１０を時計回りに回転させながら下降させ、引揚工程では破砕ロッド１０を反時計回りに回転させながら上昇させる。図示しないが、掘削方向における螺旋突条５３の巻き方向が左巻きであるとき、破砕工程では破砕ロッド１０を反時計回りに回転させながら下降させ、引揚工程では破砕ロッド１０を時計回りに回転させながら上昇させる。これらの動作は、破砕工程は、ネジを締める動作と同様に、破砕ロッド１０の回転に伴って中空カバー５１が回転しながら地盤ＧＬ中を掘り進める動作と解することができ、引揚工程は、ネジを緩める動作と同様に、破砕ロッド１０の回転に伴って中空カバー５１が回転しながら地盤ＧＬから引き揚げられる動作と解することができる。

本実施形態に係る柱状改良杭の撤去工法は、破砕装置１００が、コンプレッサ７と、コンプレッサ７とロッド本体４の管内通路４２とを接続する主配管８と、埋め戻し材供給装置１１と、一端が主配管８に接続され、他端が埋め戻し材供給装置１１に接続されるホース又はパイプなどの分岐配管１２と、主配管８における分岐配管の分岐部分に配設された切替装置１３とを更に備え、破砕工程後引揚工程前又は引揚工程後に、埋め戻し工程を更に有していてもよい。破砕装置１００が埋め戻し材供給装置１１を備えるとき、破砕工程では、図１に示す切替装置１３においてコンプレッサ７側の入口を開、埋め戻し材供給装置１１側の入口を閉とし、コンプレッサ７（図１に図示）を作動させる。これによって、コンプレッサ７から圧縮空気が主配管８からロッド本体４の管内通路４２へ送り込まれ、圧縮空気が噴出口４１から噴射される。埋め戻し工程では、図１に示す切替装置１３においてコンプレッサ７側の入口を閉、埋め戻し材供給装置１１側の入口を開とし、埋め戻し材供給装置１１を作動させる。これによって、埋め戻し材が分岐配管１２からロッド本体４の管内通路４２へ送り込まれ、埋め戻し材が噴出口４１から噴出される。埋め戻し工程を破砕工程後引揚工程前に行う場合は、噴出口４１は地中にあるので、破砕ロッド１０を回転・上昇させながら埋め戻し材を噴出口４１から噴出させて、柱状改良杭６の破砕物と埋め戻し材とを混合させる。埋め戻し工程を引揚工程後に行う場合は、噴出口４１は地上にあるので、破砕ロッド１０を回転・下降させながら埋め戻し材を噴出口４１から噴出させて、柱状改良杭６の破砕物と埋め戻し材とを混合させ、柱状改良杭６の下端があった深度まで噴出口４１が到達した後、破砕ロッド１０を回転・上昇させて地上に引き揚げる。本実施形態では、埋め戻し工程は引揚工程後に行うことがより好ましい。これによって、破砕ロッド１０が埋め戻し材を噴出させながら柱状改良杭６の下端があった深度まで噴出口４１が到達した後、破砕ロッド１０を引き揚げる時に、柱状改良杭６の破砕物と埋め戻し材とを練り混ぜることができ、破砕した全域において柱状改良杭６の破砕物と埋め戻し材との混合物を均一にして地盤の強度を均一にすることができる。

１ 作業車両
２ 駆動装置（モータ）
３ 駆動装置（ガイドリーダ）
４ ロッド本体
５ ヘッド
６ 柱状改良杭
７ コンプレッサ
８ 配管（主配管）
９ 接続部
１０ 破砕ロッド
１１ 埋め戻し材供給装置
１２ 分岐配管
１３ 切替装置
４１ 噴出口
４２ 管内通路
５０ ガイド
５１ 中空カバー
５１ａ 大底面
５１ｂ 小底面
５２ 破砕歯
５２ａ（５２ａ１，５２ａ２，５２ａ３，５２ａ４，５２ａ５） 凸部
５３ 螺旋突条
５５ ガイド棒
５６ 掘削翼
５７ 破砕歯
５７ａ 凸部
１００（１００Ａ，１００Ｂ） 破砕装置
ＧＬ 地盤
Ｏ 回転軸

Claims (6)

1. 先端部に噴出口を有する筒状のロッド本体とヘッドとを有する破砕ロッドと、
   前記噴出口から噴射される空気を供給するコンプレッサと、
   前記破砕ロッドを回転・昇降させる駆動装置と、を備え、地中に埋設された柱状改良杭を破砕する破砕装置であって、
   前記ヘッドは、ガイドと破砕歯とを有し、前記ガイドは、前記破砕ロッドを回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、前記噴出口が前記ガイドの前記軌跡内に配置されるように前記ロッド本体に固定されていることを特徴とする破砕装置。
2. 前記ヘッドは、前記ガイドとして円錐台側面形状を有する中空カバーと、前記中空カバーの内面に突設された前記破砕歯と、を有することを特徴とする請求項１に記載の破砕装置。
3. 前記ヘッドは、２本以上の前記破砕歯を有し、
   該２本以上の破砕歯は、前記中空カバーの円周方向に交差する方向に並んだ複数個の凸部を有し、かつ、前記破砕歯の本数をｎ（ただし、ｎは２以上の整数）としたとき、前記破砕ロッドの回転軸を中心にｎ回対称となるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の破砕装置。
4. 前記ヘッドは、前記中空カバーの外面に螺旋状に突設された螺旋突条を更に有することを特徴とする請求項２又は３に記載の破砕装置。
5. 破砕装置を用いて柱状改良杭を破砕する柱状改良杭の撤去工法において、
   前記破砕装置は、
   先端部に噴出口を有する円筒状のロッド本体とヘッドとを有する破砕ロッドと、
   前記噴出口から噴射される空気を供給するコンプレッサと、
   前記破砕ロッドを回転・昇降させる駆動装置と、を備え、
   前記ヘッドは、ガイドと破砕歯とを有し、前記ガイドは、前記破砕ロッドを回転時に描く軌跡が掘削方向に向けて末広がりの円錐台側面形状となっており、かつ、前記噴出口が前記ガイドの前記軌跡内に配置されるように前記ロッド本体に固定されており、
   前記撤去工法は、
   前記ヘッドを前記柱状改良杭の上方位置にセットする位置決め工程と、
   前記駆動装置の駆動によって前記破砕ロッドを回転させながら下降させ、前記コンプレッサの駆動によって前記噴出口から空気を噴射しながら前記破砕歯で前記柱状改良杭を破砕して掘り進めていく破砕工程と、
   該破砕工程完了後、前記駆動装置の駆動によって前記破砕ロッドを回転させながら引き揚げる引揚工程と、を含むことを特徴とする柱状改良杭の撤去工法。
6. 前記ヘッドは、前記ガイドとして円錐台側面形状を有する中空カバーと、前記中空カバーの内面に突設された前記破砕歯と、前記中空カバーの外面に螺旋状に突設された螺旋突条を更に有しており、
   前記破砕工程は、前記破砕ロッドの回転方向が前記ヘッドを掘削方向における前記螺旋突条の巻き方向と同じ方向となるように前記破砕ロッドを回転させながら下降させる工程であり、
   前記引揚工程は、前記破砕ロッドの回転方向が前記ヘッドを掘削方向における前記螺旋突条の巻き方向と逆方向となるように前記破砕ロッドを回転させながら上昇させる工程であることを特徴とする請求項５に記載の柱状改良杭の撤去工法。

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