JP7291069B2

JP7291069B2 - 解体方法および加圧装置

Info

Publication number: JP7291069B2
Application number: JP2019222882A
Authority: JP
Inventors: 雄介井出
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2023-06-14
Anticipated expiration: 2039-12-10
Also published as: JP2021092066A

Description

本発明は、杭の解体方法およびこれに用いる加圧装置に関する。

PHC(Pretensioned Spun High Strength Concrete)杭は中空部を有する円筒状の中空杭であり、基礎杭等として地盤に埋設され様々な構造物の支持に用いられる。PHC杭の壁部にはPHC杭の軸方向のPC鋼材が埋設され、PHC杭にはこのPC鋼材によるプレストレスが導入される。

地下構造物の施工時や構造物の解体時などでは、地下構造物の施工の支障となるPHC杭や、構造物の解体に伴って不要となったPHC杭を撤去する場合がある。

非特許文献１には、地中のPHC杭がシールド機の掘進の支障となる場合に、PHC杭の中空部から高圧水および研磨材（アブレイシブジェット）を壁部に放射してPHC杭の壁部を切断したうえで、切断後のコンクリート塊等をシールド機のカッタビットで切削しながらシールド機に取り込み、撤去する例が記載されている。

またPHC杭の上方に十分な空間がある場合には、杭抜用ケーシングでPHC杭の外周の地盤を削孔し、PHC杭と地盤との摩擦を切った後、クレーン等によりPHC杭を上方から引抜き、撤去することもできる。

中川雅由,小坂彰洋,大塚努,小土井満治,齊藤祐輔「シールド掘進における新たな支障物撤去工法の実用化～営団地下鉄11号線隅田川工区土木工事～」土木学会年次学術講演会講演概要集第6部、Vol.57、pp.107-108、2002

しかしながら、非特許文献１のようにアブレイシブジェットによってPHC杭の壁部を切断する場合、アブレイシブジェットによってPHC杭の周囲の地盤を切削してしまうことによる地盤の緩み等に注意が必要となる。

このように、PHC杭の解体には困難を伴うことも多く、これを容易に解体できる解体方法が求められている。PHC杭を上方から引抜ける場合も、杭抜用ケーシングの圧入に大型の重機が必要となり、狭隘な箇所では施工が困難である。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、杭を容易に解体できる解体方法等を提供することを目的とする。

前述した課題を解決するための第１の発明は、地中に埋設されたコンクリート製の杭の解体方法であって、前記杭の中空部の周囲の壁部を前記中空部から加圧し、前記壁部に亀裂を発生させる作業を、杭軸方向に沿って繰り返す工程（ａ）を含み、前記工程（ａ）において、前記中空部に加圧装置を挿入し、前記加圧装置を用いて前記壁部を加圧し、前記加圧装置は、前記中空部に挿入されるロッドと、前記ロッドの先端に取り付けられ、前記ロッドから外側に突出する上下の支持板と、を有し、進退可能な円錐体と、平面の中心に円錐状の窪みを有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片と、が上下の前記支持板の間に設けられ、前記工程（ａ）では、前記円錐体を前記窪みに押し込むことで、前記分割片が外側に移動して当該分割片により前記壁部が押圧されることを特徴とする解体方法である。
第２の発明は、地中に埋設されたコンクリート製の杭の解体方法であって、前記杭の中空部の周囲の壁部を前記中空部から加圧し、前記壁部に亀裂を発生させる作業を、杭軸方向に沿って繰り返す工程（ａ）を含み、前記壁部には杭軸方向の鋼材が埋設されており、前記中空部から前記亀裂を通じて前記杭の周囲の地盤に潤滑剤を注入する工程（ｂ）と、前記杭を引抜く工程（ｃ）と、をさらに含むことを特徴とする解体方法である。

本発明によれば、杭の解体時に杭の中空部から杭の壁部を加圧し、壁部のコンクリートに引張による亀裂を発生させる。この場合、前記のように杭の周囲の地盤に緩みが生じることが無く、またコンクリートには引張による亀裂が容易に発生するので、杭を容易に解体できるようになる。

杭を上方から引抜ける場合には、第２の発明のように潤滑剤の注入を行うことで、杭とその周囲の地盤の摩擦を低減する。これにより、前記のような杭抜用ケーシングの圧入が不要となり、また小型のクレーン等で杭を容易に引抜くことが可能になる。さらに、PHC杭のように杭の壁部にPC鋼材などの鉛直方向の鋼材が埋設されている場合、本発明の方法では杭の壁部に亀裂を発生させる際にこの鋼材を切断してしまうことが無いので、鋼材により一続きとなった杭を一度に引抜くことが可能である。

前記工程（ｂ）において、前記潤滑剤の注入口を側面に設けた前記潤滑剤の注入管を前記中空部に挿入し、前記注入口の上下において前記注入管と前記壁部の間を塞いだ後、前記注入口から前記潤滑剤の注入を行うことが望ましい。
これにより、潤滑剤の注入圧力が散逸することがない。また潤滑剤を意図した亀裂を通じて杭の周囲の地盤へと好適に注入することができる。

前記杭は例えば中空杭である。
本発明の解体方法は、中空部が元から存在する中空杭の解体に好適に使用することができる。ただし、中空部の無い杭の場合も、杭に中空部を形成することにより、同様の解体方法を実施することが可能である。

また第１の発明のように加圧装置を杭の中空部に挿入し、これを用いて杭の壁部を加圧することで、亀裂を確実に発生させることができる。

前記加圧装置は、進退可能な円錐体と、平面の中心に円錐状の窪みを有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片と、を有し、前記工程（ａ）では、前記円錐体を前記窪みに押し込むことで、前記分割片が外側に移動して当該分割片により前記壁部が押圧される。
これにより、杭の全周に万遍なく亀裂を発生させ、杭の解体を好適に行うことができる。

第３の発明は、コンクリート製の杭の解体時に、前記杭の中空部の周囲にある壁部を前記中空部から加圧するための加圧装置であって、前記中空部に挿入されるロッドと、前記ロッドの先端に取り付けられ、前記ロッドから外側に突出する上下の支持板と、を有し、進退可能な円錐体と、平面の中心に円錐状の窪みを有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片と、が上下の前記支持板の間に設けられ、前記円錐体を前記窪みに押し込むことで、前記分割片が外側に移動して当該分割片により前記壁部が押圧されることを特徴とする加圧装置である。

本発明により、杭を容易に解体できる解体方法等を提供することができる。

杭１００を示す図。杭１００の解体方法の概略を示す図。亀裂１０４の形成工程について説明する図。亀裂１０４の形成工程について説明する図。加圧装置１を示す図。加圧装置１による壁部１０１の加圧について説明する図。潤滑剤５の注入工程について説明する図。潤滑剤５の注入工程について説明する図。

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（１．杭１００）
図１は、本発明の実施形態に係る解体方法で解体を行う杭１００を示す図である。杭１００は、中空部を有する円筒状の中空杭であり、コンクリート製のものである。杭１００は基礎杭等として地盤に埋設され、様々な構造物の支持に用いられる。

杭１００は例えばPHC杭であり、中空部の周囲の壁部１０１に杭１００の軸方向（以下、杭軸方向という）のPC鋼材１０２が埋設される。このPC鋼材１０２により、杭軸方向のプレストレスが杭１００に導入される。なお杭１００の壁部１０１には、PC鋼材１０２の他、補強用の鉄筋（不図示）なども埋設される。

（２．杭１００の解体方法の概略）
図２は本発明の実施形態に係る杭１００の解体方法の概略を示す図である。本実施形態では、地盤の掘削、杭頭の切断などを行って図２（ａ）に示すように杭１００の頂部を地盤３上に露出させた後、当該杭１００の解体を行う。なお図２（ａ）の符号４は、杭１００の底部の根固めコンクリートであり、杭１００の打設時に設けられる。

杭１００の解体にあたっては、まず図２（ｂ）に示すように杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を発生させる。亀裂１０４は杭１００の中空部から壁部１０１を加圧することで発生させるが、この工程の詳細については後述する。亀裂１０４は杭軸方向に間隔を空けて複数形成し、その間隔は例えば1～2m程度とするが、これに限ることはない。

その後、図２（ｃ）に示すように杭１００の中空部から亀裂１０４を通じて杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５を注入する。潤滑剤５としては例えば日本マテリアル社製の一液性摩擦減少剤ＪＭ－Ｒなどの薬液を用いることができ、推進工事で用いられる裏込剤を用いることも可能である。潤滑剤５の注入工程の詳細については後述する。

潤滑剤５の注入後、小型のクレーン（不図示）等を用い、図２（ｄ）に示すように杭１００を上方から引抜いて撤去する。本実施形態では上記のように予め杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５を注入しておくことで、杭１００とその周囲の地盤３の摩擦を低減し、小型のクレーンで杭１００を容易に引抜くことが可能になる。

なお本実施形態では杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を形成しているが、壁部１０１には杭軸方向のPC鋼材１０２が埋設されているので、図２（ｄ）の引抜工程ではPC鋼材１０２により一続きとなった杭１００を一度に引抜くことが可能である。

（３．亀裂１０４の形成工程）
次に、図２（ｂ）で示した亀裂１０４の形成工程について説明する。本実施形態では、図３（ａ）に示すように杭１００の中空部に加圧装置１を挿入し、この加圧装置１を用いて杭１００の壁部１０１に圧力を加えることで、壁部１０１に亀裂１０４を発生させる。

加圧装置１は、上下の支持板１１の間にジャッキ１２と加圧部１３を設けた構成を有し、ロッド１４で支持しつつ杭１００の上方から杭１００の中空部に吊り込まれる。

ジャッキ１２は上側の支持板１１の下面に取付けられ、加圧部１３は下側の支持板１１の上に配置される。上下の支持板１１は、杭１００の内径より若干小さな直径の円板状であり、ボルト等の連結材１５によって連結される。

図５は加圧装置１を示す斜視図である。ジャッキ１２としては、本体１２０中央の凹部１２２に配置した伸縮部を油圧等により伸縮させるものが用いられる。このようなジャッキ１２には例えばコンパクトロックジャッキ（登録商標）等があるが、特に本実施形態では伸縮部の先端に円錐体１２１を設け、伸縮部の伸縮により円錐体１２１を進退可能とする。

加圧部１３は、平面の中心に円錐状の窪み１３２を有する円板を、平面視で放射状に（すなわち平面の中心から円板の径方向に延びる分割線で）分割した分割片１３１を有する。上記円板の直径は杭１００の内径よりも小さく、各分割片１３１は上記円板を周方向に複数（図の例では４つ）に分割した扇型の形状となっている。

分割片１３１には上記円板の径方向に延びる長孔１３３が設けられており、前記した連結材１５はこの長孔１３３を通して設けられる。

杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を発生させる際は、上記した加圧装置１を杭１００の中空部に配置した状態で、ジャッキ１２の伸縮部を伸長させ、その先端の円錐体１２１を図６（ａ）の矢印ａに示すように窪み１３２に向けて楔のように押し込んでゆく。

すると、各分割片１３１は円錐体１２１により押し広げられて図６（ｂ）に示すように外側に移動する。この際、前記の連結材１５は長孔１３３内を相対移動し、連結材１５が各分割片１３１の移動を妨げることはない。なお、「外側」とは杭１００の周囲の地盤３側をいう。これに対し、杭１００の平面の中心側は「内側」というものとする。

外側に移動した各分割片１３１は、杭１００の壁部１０１を加圧する。これにより壁部１０１のコンクリートに周方向の引張力が発生し、当該引張力によって壁部１０１のコンクリートに亀裂１０４が発生する。図３（ｂ）はこの状態を示す図である。

亀裂１０４の形成時は、ジャッキ１２の制御情報を地上から参照することにより、杭１００の壁部１０１に亀裂１０４が発生したことを把握可能である。例えば分割片１３１で杭１００の壁部１０１を加圧する際、亀裂１０４の発生前はジャッキ１２の伸縮部に加わる反力が大きく、亀裂１０４の発生により当該反力が大きく低下する。したがって、ジャッキ１２の制御情報としてこのような反力の推移を観測することで、壁部１０１に亀裂１０４が発生したことを容易に把握できる。

また図６（ａ）に示すように、分割片１３１の下面には凹部１３４が、下側の支持板１１の上面には凸部１１１がそれぞれ設けられており、図６（ａ）に示す初期状態において、支持板１１の凸部１１１は分割片１３１の凹部１３４内の外側の位置に収容される。凹部１３４内では、凹部１３４の内側の壁面と凸部１１１の内側の壁面の間を接続するバネなどの弾性体１３５が設けられており、この弾性体１３５は凹部１３４の内側の壁面を内側へと付勢している。

図６（ｂ）に示すように円錐体１２１を窪み１３２に押し込んで分割片１３１が外側に移動すると、凹部１３４の内側の壁面と凸部１１１の内側の壁面の間隔が狭まり、弾性体１３５が縮んだ状態となる。

本実施形態では、杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を発生させた後、ジャッキ１２の伸縮部を収縮させて円錐体１２１を図６（ｃ）に示すように後退させる。円錐体１２１を後退させると弾性体１３５の復元力により分割片１３１の凹部１３４の内側の壁面が内側に向かって押され、これにより分割片１３１が内側に移動して初期状態の位置に戻る。

本実施形態では、こうして分割片１３１を元の位置に戻した後、図４（ａ）に示すように加圧装置１を上方に移動させ、再び前記と同様の手順により図４（ｂ）に示すように杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を発生させる。

以上の作業を杭１００の底部から頂部に向けて杭軸方向に繰り返すことで、図２（ｂ）に示すように杭１００の壁部１０１に複数段の亀裂１０４を発生させることができる。

（４．潤滑剤５の注入工程）
潤滑剤５の注入工程では、図７（ａ）に示す注入装置２を用いて潤滑剤５の注入を行う。注入装置２は、杭１００の上方から杭１００の中空部に挿入して潤滑剤５の注入を行うための注入管２１を有し、注入管２１の下端部では潤滑剤５の注入口２１１が注入管２１の側面に設けられる。

注入口２１１の上下では、流体を供給することにより膨張する膨張体（パッカー）２２が注入管２１の周囲に装着される。流体としては各種の液体、気体などを用いることができ、特に限定されない。このような膨張体２２の例が特開2001-131951号公報などに記載されており、注入管２１の内部には、例えば潤滑剤５を流通させるための流通管と膨張体２２に流体を供給するための供給管が個別に設けられる。

図７（ａ）は膨張体２２の膨張前の状態であるが、潤滑剤５の注入時には、膨張体２２の内部に流体を供給して膨張体２２を図７（ｂ）に示すように膨張させ、注入口２１１の上下において、注入管２１と杭１００の壁部１０１との間の隙間を塞ぐ。

この状態で注入管２１を介した潤滑剤５の加圧注入を行う。注入管２１の注入口２１１を出た潤滑剤５は、図７（ｂ）に示すように壁部１０１の亀裂１０４を通じて杭１００の周囲の地盤３に注入され、浸透する。注入口２１１の上下では、注入管２１と壁部１０１との間の隙間が膨張体２２により塞がれているので、潤滑剤５の注入圧力が散逸することがない。

こうして最下段の亀裂１０４を通じて潤滑剤５を杭１００の周囲の地盤３に注入した後、前記の供給管を介して膨張体２２から流体を一旦回収し、膨張体２２を収縮させて図８（ａ）に示すように注入管２１を1～2m程度上方に引き上げる。その後、先程と同様の手順で今度は最下段の亀裂１０４の一つ上の亀裂１０４を通じて図８（ｂ）に示すように杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５を注入する。

こうして潤滑剤５の注入作業を杭軸方向に1～2m程度のピッチで繰り返し、杭１００の底部から頂部へと数回に分けて潤滑剤５の注入を行う。これにより各段の亀裂１０４を通じて潤滑剤５の注入を行うことで、図２（ｃ）に示すように、杭１００の全長に亘って万遍無く、杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５が注入されることとなる。

また杭１００の中空部に残った潤滑剤５は、図２（ｄ）に示すように杭１００を引抜く際に、杭１００の周囲の地盤３の崩壊を防止する安定液の役割を果たす。

以上説明したように、本実施形態によれば、杭１００の解体時に杭１００の中空部から杭１００の壁部１０１を加圧し、壁部１０１のコンクリートに引張による亀裂１０４を発生させる。この場合、前記のように杭１００の周囲の地盤３に緩みが生じることが無く、またコンクリートには引張による亀裂が小さな圧力で容易に発生するので、杭１００を容易に解体できるようになる。

また本実施形態では杭１００を上方から引抜いて撤去するが、この際杭１００の中空部から亀裂１０４を通じて杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５を注入することで、杭１００とその周囲の地盤３の摩擦を低減する。これにより、前記のような杭抜用ケーシングの圧入が不要となり狭隘な箇所での施工が可能で、また小型のクレーン等で杭１００を簡単に引抜いて撤去することが可能になる。さらに、杭１００の中空部から杭１００の周囲の地盤３に潤滑剤５を注入する場合、杭１００の外側の地盤３を削孔して注入管等による潤滑剤５の注入を行うよりも、杭１００の周囲に効率良く確実に潤滑剤５を浸透させることができ、削孔等の手間もかからない。

加えて、本実施形態の方法では、杭１００の壁部１０１に亀裂１０４を発生させる際にPC鋼材１０２を切断してしまうことが無いので、PC鋼材１０２により一続きとなった杭１００を一度に引抜くことが可能である。これに対し、仮に前記のようにアブレイシブジェットで壁部１０１を切断する場合、壁部１０１とともにPC鋼材１０２も切断してしまうので、上記のように杭１００を一度に引抜くことは困難である。

また本実施形態では、潤滑剤５の注入にあたって注入管２１の注入口２１１の上下の膨張体２２を前記のように膨張させ、注入管２１と杭１００の壁部１０１との間の隙間を塞ぐことで、潤滑剤５の注入圧力が散逸することがない。また潤滑剤５を意図した亀裂１０４を通じて杭１００の周囲の地盤３へと好適に注入することができる。

また本実施形態では、前記のように加圧装置１を杭１００の中空部に挿入し、これを用いて杭１００の壁部１０１を加圧することで、亀裂１０４を確実に発生させることができる。

特に本実施形態では、加圧装置１が、平面の中心に円錐状の窪み１３２を有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片１３１を有し、ジャッキ１２により円錐体１２１を窪み１３２に押し込むことで、分割片１３１が外側に移動して当該分割片１３１により杭１００の壁部１０１が押圧される。係る構成の加圧装置１を用いることで、杭１００の全周に万遍なく亀裂を発生させ、杭１００の解体を好適に行うことができる。またジャッキ１２の制御情報を地上で観測することで、壁部１０１に亀裂１０４が発生したことを前記したように把握可能である。

しかしながら、本発明が以上の実施形態に限られることはない。例えば加圧装置１の構成は前記したものに限定されず、杭１００の中空部から杭１００の壁部１０１を加圧して亀裂１０４を発生させ得る限りにおいて、様々な構成を採ることが可能である。例えば円錐体１２１の後退時に分割片１３１を元の位置に戻すため、前記の弾性体１３５に替えて円板の外周部に当たる箇所にゴムなどの弾性体を巻き付けてもよい。

また加圧装置１は、分割片１３１により杭１００の壁部１０１の押圧を行うものに限ることも無い。例えばジャッキの水平方向の伸縮部の伸長により壁部１０１を押圧するものや、袋状の膨張体の膨張により壁部１０１を押圧するものであってもよい。

さらに、壁部１０１の加圧は加圧装置１などを用いて機械的に行うものに限ることも無い。例えば静的破砕剤などの膨張剤を用い、その膨張により杭１００の壁部１０１を加圧することも可能である。

また、本実施形態では杭１００を地盤３から引抜いて撤去するが、地中の杭１００がシールド機の掘進の支障となる場合には、亀裂１０４を発生させて小割にした杭１００のコンクリート塊等をシールド機のカッタビットで切削しながらシールド機に取り込み、撤去してもよい。この場合、図２（ｄ）で示した杭１００の引抜工程が不要になり、図２（ｃ）で示した潤滑剤５の注入工程も不要になる。

また本実施形態では潤滑剤５の注入時に袋状の膨張体２２を膨張させて注入管２１と杭１００の壁部１０１との間の隙間を塞いでいるが、隙間を塞ぐための機構はこれに限らない。例えば特許第4225550号に記載されているように、ピストン等を用いてパッカーなどの張出体を外側に張出させるものであってもよい。

また本実施形態の解体方法は、PHC杭に限らず、PC杭などその他の中空杭にも好適に適用することが可能である。また壁部１０１に杭軸方向のPC鋼材１０２が埋設される代わりに、壁部１０１に杭軸方向の鉄筋（鋼材）が埋設される場合もある。また中空部が元から存在するPHC杭等の中空杭だけでなく、中空部の無い杭の場合も、杭を削孔するなどして中空部を形成することにより、同様の解体方法を実施することが可能である。

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示し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：加圧装置
２：注入装置
３：地盤
５：潤滑剤
１１：支持板
１２：ジャッキ
１３：加圧部
１４：ロッド
１５：連結材
２１：注入管
２２：膨張体
１００：杭
１０１：壁部
１０２：PC鋼材
１０４：亀裂
１１１：凸部
１２０：本体
１２１：円錐体
１２２：凹部
１３１：分割片
１３２：窪み
１３３：長孔
１３４：凹部
１３５：弾性体
２１１：注入口

Claims

地中に埋設されたコンクリート製の杭の解体方法であって、
前記杭の中空部の周囲の壁部を前記中空部から加圧し、前記壁部に亀裂を発生させる作業を、杭軸方向に沿って繰り返す工程（ａ）を含み、
前記工程（ａ）において、前記中空部に加圧装置を挿入し、前記加圧装置を用いて前記壁部を加圧し、
前記加圧装置は、
前記中空部に挿入されるロッドと、
前記ロッドの先端に取り付けられ、前記ロッドから外側に突出する上下の支持板と、
を有し、
進退可能な円錐体と、
平面の中心に円錐状の窪みを有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片と、
が上下の前記支持板の間に設けられ、
前記工程（ａ）では、前記円錐体を前記窪みに押し込むことで、前記分割片が外側に移動して当該分割片により前記壁部が押圧されることを特徴とする解体方法。
地中に埋設されたコンクリート製の杭の解体方法であって、
前記杭の中空部の周囲の壁部を前記中空部から加圧し、前記壁部に亀裂を発生させる作業を、杭軸方向に沿って繰り返す工程（ａ）を含み、
前記壁部には杭軸方向の鋼材が埋設されており、
前記中空部から前記亀裂を通じて前記杭の周囲の地盤に潤滑剤を注入する工程（ｂ）と、
前記杭を引抜く工程（ｃ）と、
をさらに含むことを特徴とする解体方法。
前記工程（ｂ）において、前記潤滑剤の注入口を側面に設けた前記潤滑剤の注入管を前記中空部に挿入し、前記注入口の上下において前記注入管と前記壁部の間を塞いだ後、前記注入口から前記潤滑剤の注入を行うことを特徴とする請求項２記載の解体方法。
前記杭は中空杭であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の解体方法。
コンクリート製の杭の解体時に、前記杭の中空部の周囲にある壁部を前記中空部から加圧するための加圧装置であって、
前記中空部に挿入されるロッドと、
前記ロッドの先端に取り付けられ、前記ロッドから外側に突出する上下の支持板と、
を有し、
進退可能な円錐体と、
平面の中心に円錐状の窪みを有する円板を、平面視で放射状に分割した分割片と、
が上下の前記支持板の間に設けられ、
前記円錐体を前記窪みに押し込むことで、前記分割片が外側に移動して当該分割片により前記壁部が押圧されることを特徴とする加圧装置。