JP7414317B2 - 土砂埋戻し装置及び土砂埋戻し工法 - Google Patents

Description

本発明は、土砂埋戻し装置及び土砂埋戻し工法に関するものである。

既設杭を引抜く方法はいくつかあり、この中でチャッキング工法（あるいはパワーチャッキング工法）と呼ばれる工法は、既存杭の外周を包み込むようにケーシングで掘削し、杭の先端に達したら、ケーシング内部のチャック爪でチャッキングして既存杭をケーシングに内包した状態で引き上げる工法である。杭全体をケーシングで包み込んで引き上げるので、中折れ、破損、ジョイント不接合などが生じた杭も確実に撤去できる工法である。
チャッキング工法に用いる既設杭引抜き装置は、例えば、特開２０００－１５４５４１号公報に開示されている。その既設杭引抜き装置を用いた既設杭の引抜き方法は、既設杭を囲む円筒状のケーシングを打込機によって回転駆動して掘削刃で掘削しつつ、水あるいはベントナイトなどの泥土化剤をケーシングの下端に送り、ケーシングの下端の内外周辺の土砂を泥土化して摩擦抵抗を低減させる。ケーシングの下端が既設杭の下端よりも下方に位置する深さまでケーシングを挿入し、チャック爪をケーシングの内側に向けて突出させる。この状態でケーシングに引上げ力を加えて既設杭の最下端部にチャック爪を当接させ、チャック爪により既設杭を支持して持ち上げ力を加える。更にケーシングを引上げてこのケーシング内の既設杭及び土砂と共に引抜くという引抜き方法である。

特開２０００－１５４５４１号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、ケーシングが円筒形状であって土砂等と密着して空気の抜け道がなく、既設杭を地中から引抜く際に地中が真空となっていくので引抜くのが難しいことがあり、更に、引抜きながら周囲の土が部分的に落下するので、空隙のある軟弱な地盤になってしまうという問題があった。
また、引抜いた後は、地中に縦孔が出来てしまうので、人が落下するなどの危険が生じるという問題があった。
これらの問題の発生を防止するために、従来は既設杭を引抜きながら充填剤を注入する必要があり、装置が複雑で高価になり、充填剤のコストがかかるという問題があった。

また、ビルなどの建物を解体撤去する時、建物を支えている杭も撤去しなければならない。建設時の設計内容・強度等が不明なためである。現在、撤去工事に関する国の指針がないため、撤去方法、埋戻し、復旧等は、関係業者の技量と方針に任されており、近年、杭抜工事に起因した大型重機の転倒事故が多数発生している。

これらの事故要因を考察すると、杭抜業界は地中に残された杭を完璧に抜くことが不可能と判断した場合、該杭を粉砕撤去する手段を選ぶ。そして、地中杭などの障害物の撤去で発生する地中の空間は、砂などにより埋め戻すのが本来であるが、深度が深い場合の埋戻し手段が確立していないため、様々な手段で行ってしまうとの事情がある。また、杭抜きに伴い生じる地中の空隙のため、重機自身の荷重によって転倒等が発生するケースも多数あり、地中に空隙を発生させないことが最大の対策となる。

現在の対策は、セメントミルクを流し込んで空隙埋めをしている。充填時のセメントミルクの固化は、周辺地盤と同じ程度の固さにする必要があるが、地域や地盤に応じてその固さをセメントの配合量や調整で行うのは難しい。加えて、六価クロム対策、セメントミルク調達の不便性など、課題が多く、この方法を常套手段としていくのは難易度が高い。このように問題の多い地中の空隙の埋め戻しについては、本来は国が指針等を制定等して事故を減らす必要があるが、現状、その指針はない。

また、重機等の転倒防止も大変重要であるが、経時的な周辺地盤の緩みによる建造物の傾倒防止も同様に重要である。
このような背景から、杭を引き抜きながら、同時に土砂を空隙に埋戻して締め固めして行く装置及び工法が望まれている。

そこで、本発明は、充填剤を用いないで、品質面、安全面及びコスト面において優れた土砂埋戻し装置及び土砂埋戻し工法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために以下によって把握される。
（１）本発明の土砂埋戻し装置は、地盤を掘削して埋め戻す土砂埋戻し装置であって、回転させて既設杭の周囲の地中に挿入させる中空のケーシングと、前記ケーシングの外周面に所定の傾斜をもって取付けられた複数の羽根と、を備え、前記複数の羽根が前記ケーシングの前記外周面に連続する仮想的な螺旋翼を形成するように配置されており、前記ケーシングは地面を掘削しながら前記既設杭の周囲を囲むように挿入され、掘削した掘削孔と前記ケーシングとの間に土砂を補充することができる隙間を形成する。
（２）上記（１）において、前記ケーシングの下方には、前記既設杭に当接させるチャック爪が設けられている。
（３）上記（２）において、前記チャック爪は、その一端が前記ケーシングの内側において回動可能に支持されると共に、前記既設杭の最大外径の外側において最も離れた状態から前記ケーシングの内側に向けて最も開いた状態まで動作する。
（４）本発明の土砂埋戻し工法は、上記（１）から（３）のいずれかに記載の土砂埋戻し装置を用いた土砂埋戻し工法であって、地中に挿入された前記ケーシングを引抜く引抜き工程を含み、前記引抜き工程は、前記複数の羽根により前記ケーシングの周囲の土砂を締め固める工程を含む。
（５）上記（４）において、前記既設杭を引抜く際に埋戻しを行う。

本発明によれば、充填剤を用いないで、品質面、安全面及びコスト面において優れた土砂埋戻し装置及び土砂埋戻し工法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る既設杭引抜き装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る既設杭引抜き装置の軸垂直断面図である。 本発明の実施形態に係るチャック爪が退避した状態を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るチャック爪が突出した状態を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るケーシングの変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係るケーシングの変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係るケーシングの変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係るケーシングの変形例を示す図である。 本発明の実施形態に係るチャック爪の変形例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るチャック爪の変形例の退避した状態を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るチャック爪の変形例の突出した状態を示す概念図である。 本発明の実施形態に係るケーシングにおいて延長ケーシングを追加した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る延長ケーシングの接合の例を示す図である。 本発明の実施形態に係るロッド連結部の例を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施形態について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号又は符号を付している。

図１は、本発明の実施形態に係る既設杭引抜き装置１の正面図である。図１において、既設杭引抜き装置１は、その最上部においてスイベルジョイント５と連結されており、スイベルジョイント５はその上部にスイベルジョイント取付部６が設けられている。スイベルジョイント取付部６は図示しないクレーン等の重機によって保持される。

既設杭引抜き装置１は、ケーシング１０が上下に伸びた筒状に設けられており、ケーシング１０の下方には、チャック爪２０が設けられている。ケーシング１０の下の最上部のフランジ１１の上面には油圧装置７が設けられており、油圧装置７とチャック爪２０がロッド２２によって連結されている。ロッド２２は、ケーシング１０の中に設けられたガイド１４の中を貫通してケーシング１０の内部に設けられている。

図１に示すように、ケーシング１０は、スイベルジョイント５から伝達される回転力によって回転し、最下部に設けられた掘削爪１２によって掘削しながら地面Ｇの下の地中に埋設されている既設杭２の周囲を囲むように挿入される。図１は、既設杭２の下端部２ａより下側までケーシング１０を挿入した状態を示す図であり、ケーシング１０を必要な深さまで挿入された状態を示している。

この状態で、フランジ１１は既設杭引抜き装置１の地上部にあり、したがって、フランジ１１に設けられた油圧装置７も既設杭引抜き装置１の地上部にあり、このように設置することで、油圧装置７が土砂等に埋まることを防止することができ、油圧装置７を良好な状態に維持することができる。更に、ケーブルや油圧配管を地中に配置する必要がなく、単純な構造にすることができる。

また、油圧装置７は、ケーシング１０及びケーシング１０に設けられたロッド２２と一緒に回転するように設けられている。このようにすることで、ロッド２２を駆動する油圧装置７をケーシング１０において、より単純な構造で設置することができる。

なお、既設杭引抜き装置１が引抜き作業に用いられる既設杭２は、様々な種類の杭が対象となり、例えば、既製コンクリート杭、ペデスタル杭、鋼管杭等である。

図２は、本発明の実施形態に係る既設杭引抜き装置１のＡ－Ａにおける軸垂直断面図である。既設杭２を示す２点鎖線は、既設杭２の最大外径を示している。そして、ケーシング１０に内接する内接円１０ａは、既設杭２の最大外径より大きく構成されている。このように構成することで、ケーシング１０を回転させて最下部の設けられた掘削爪１２によって掘削しながら既設杭２の周囲を囲むように挿入する際にケーシング１０と既設杭２が干渉するのを防ぐことができる。

ケーシング１０は、軸垂直断面が多角形であることが望ましく、図２に示す例では、四角形（正方形）である。そして、ロッド２２は、多角形の角部の内側に設けられており、ケーシング１０に内接する内接円１０ａよりも更に外側に配置されている。そして、内接円１０ａは、既設杭２の最大外径より大きい。このように、ケーシング１０を多角形にすることで、ロッド２２をケーシング１０の内部に効率良く配置することができ、その場合でもロッド２２と既設杭２が干渉するのを防ぐことができる。

また、掘削孔Ｈとケーシング１０の間には、掘削孔Ｈの円周とケーシング１０の多角形の辺に相当する要素で形成される空間（隙間）ができため、空気の抜け道が確保できる。したがって、既設杭２を地中から引抜く際に地中が真空とならないため、既設杭２を容易に引抜くことができる。

更に、既設杭２を引抜く際に周囲の柔らかくなった土砂等が下方に落下するとともに地上から土砂等を掘削孔Ｈとケーシング１０の間の隙間に補充することができるので、空隙のある軟弱な地盤にならず、確実に埋め戻しをして強固な地盤にすることができる。

掘削爪１２は、ケーシング１０の軸垂直断面である多角形の角部に設けられており、掘削される孔の外形はケーシング１０の軸垂直断面の外接円になり、図１及び図２において掘削孔Ｈに示すとおりである。このような掘削により、ケーシング１０は地中の土砂と干渉しないで挿入される。そして、ロッド２２に対して掘削爪１２の幅を適宜選択することで、掘削爪１２が掘削する範囲にロッド２２が含まれるようにすることができ、ロッド２２をケーシング１０の内部に配置してもロッド２２が地中の土砂と干渉するのを防止することができる。

チャック爪２０は、ロッド２２の動作によりケーシング１０において既設杭２の最大外径の内側に突出した位置と外側に退避した位置との間で動作するように設けられている。
図２において、２点鎖線で示すチャック爪２０は、既設杭２の最大外径の内側に突出した位置にある状態を示している。チャック爪２０がケーシング１０の軸垂直断面の中心を挟んで対向する位置に２つ設けられており、既設杭２の下側に回動した状態で、クレーン等の重機で既設杭引抜き装置１を上方に持ち上げると、チャック爪２０が既設杭２の下端部２ａに当接して支持する状態となり、更に上方に持ち上げるとケーシング１０の中に既設杭２を内包した状態で引き上げることができる。なお、既設杭２を引き上げる際に、既設杭２の下端ではなく中間位置の外周面にチャック爪２０を当接させて、既設杭２を把持して引き上げるようにしてもよい。

チャック爪２０が既設杭２の下端部２ａを確実に支持していること又は既設杭２の中間位置の外周面を確実に把持していることは、ロッド２２の駆動源である油圧装置７に設けられた油圧センサーによって検出して判定される。
油圧センサーによる検出の他、例えば、更に単純な方法として、ロッド２２の上方の適切な箇所に蛍光塗料等でマーキング２２ａを付しておき、そのマーキング２２ａが視認できるようにケーシング１０の適切な箇所に覗き開口１３を設け、覗き開口１３からマーキング２２ａを確認することで、ロッド２２の移動量を確認する手段としてもよい。
このように、既設杭２全体をケーシング１０で包み込んで引き上げるので、中折れ、破損、ジョイント不接合などが生じた既設杭２も確実に撤去することができる。

チャック爪２０は、ケーシング１０において既設杭２の最大外径の外側に退避した位置にある状態では、掘削孔Ｈの内側に退避しており、掘削爪１２の幅を適宜選択することで、掘削爪１２が掘削する範囲にチャック爪２０が含まれるようにすることができる。このため、ケーシング１０を地中に挿入する際にチャック爪２０が地中の土砂と干渉するのを防止することができる。

ケーシング１０を多角形にすることで、掘削が完了して、チャック爪２０によって既設杭２の下端部２ａを支持して引き上げてくる際に、周囲の柔らかくなった土砂等が下方に落下するとともに、地上から土砂等を掘削孔Ｈとケーシング１０の間にできた隙間に補充しながら既設杭２を引き上げてくるので、空隙のある軟弱な地盤にはならず、強固な地盤にすることができる。このように、既設杭２の引抜き作業と同時に確実に埋め戻しができ、充填剤も必要としないので、品質面、安全面、コスト面において優れた引抜き作業を行うことができる。

このように、既設杭引抜き装置１を用いた既設杭引抜き工法は、ケーシング１０を既設杭２の下端部２ａより下側まで挿入する挿入工程と、チャック爪２０を既設杭２の下端部２ａに当接させる支持工程と、を含むものである。
そして、更に、ケーシング１０を既設杭２の下端部２ａをチャック爪２０で支持した状態で引抜く引抜き工程を含み、挿入工程は、地中に掘削孔Ｈを掘削しながらケーシング１０を既設杭２の下端部２ａより下側まで挿入する工程を含み、引抜き工程は、ケーシング１０と掘削孔Ｈの隙間に土砂を補充する工程を含むものである。
ここでいう土砂は、土と砂の混合したもの、土だけのもの、砂だけのもの、砂利、石が混合したもの等、広く土壌を形成する材料（土壌形成材料）を含むものである。

ケーシング１０の軸垂直断面は多角形であることが望ましく、図１、図２に示す正方形の他、長方形、菱形、三角形、五角形、六角形などであってもよい。また、ケーシング１０の軸垂直断面の形状は、掘削孔Ｈとケーシング１０の間に適度な隙間ができればよく、この観点からは多角形に限定されず、例えば、楕円形であってもよい。

チャック爪２０は図１、図２に示す場合には、ケーシング１０の中心に対向して２つ設けられているが、これに限定されるものではなく、１つでもよく、３つあるいはそれ以上設けてもよい。ケーシング１０の軸垂直断面の形状や既設杭２の大きさや状況、チャック爪２０の大きさや形状に応じて適宜選択される。

図３Ａは、本発明の実施形態に係るチャック爪２０が既設杭２の最大外径の外側に退避した状態を示す概念図であり、図３Ｂは、本発明の実施形態に係るチャック爪２０が既設杭２の最大外径の内側に突出した状態を示す概念図である。

図３Ａにおいて、ロッド２２は第１ロッド２３と第２ロッド２４を有しており、第１ロッド２３の上端側が油圧装置７に連結されており、下端側が第１軸支部２６によって第２ロッド２４と回動可能に連結されている。また、第２ロッド２４の下端側は、第２軸支部２７によってチャック爪２０に回動可能に連結されている。

チャック爪２０は、第２ロッド２４と連結されていない側がケーシング１０の内側においてチャック爪支持部１６に固定された第３軸支部２８によって回動可能に支持されている。図３Ａにおいて、第１ロッド２３と第２ロッド２４がほぼ一直線になり、チャック爪２０が最下端の位置になった状態を示しており、この状態では、チャック爪２０も第１ロッド２３及び第２ロッド２４とほぼ一直線になり、多角形のケーシング１０の角部の内側において既設杭２の最大外径の外側において最も離れた状態になっている。

第１ロッド２３は、ケーシング１０の内側に設けられたガイド１４を貫通して設けられており、ガイド１４によってそのケーシング１０の内側への動作範囲が規制されている。

油圧装置７は、例えば、油圧シリンダー等であり、第１ロッド２３を上下方向に駆動することができる。図３Ａに示す状態において、油圧装置７によって第１ロッド２３を上方に駆動すると、ガイド１４によって動作範囲が規制されるため、第１ロッド２３はガイド１４に接触しながらほぼ垂直の状態を維持して上方に駆動される。

第１ロッド２３が上方に駆動されるに伴い第１軸支部２６が上方に動き、これによって第２軸支部２７が第３軸支部２８を中心に回動してケーシング１０の内側に向けて開いていく。そして、図３Ｂに示すように、チャック爪２０がケーシング１０の内側に向けて最も開いた状態になる。図３Ａでほぼ垂直であったチャック爪２０が図３Ｂではほぼ水平になっている。

図３Ａにおいては、既設杭２の最大外径の外側にあったチャック爪２０が図３Ｂではその内側に突出しており、チャック爪２０を既設杭２の中間位置の外周面に当接させてチャック爪２０で既設杭２を把持することができる。この際、既設杭２の外周面が変形してチャック爪２０が食い込むようになることもある。この状態で既設杭引抜き装置１をクレーン等で上方に持ち上げると、既設杭２をチャック爪２０で把持しながら引上げて、引抜くことができる。なお、チャック爪２０を既設杭２の下端部２ａに当接させて、下端部２ａを支持することにより既設杭２を引抜くことでもよい。

図３Ｂに示すように、チャック爪２０がケーシング１０の内側に向けて開いた状態で油圧装置７によって第１ロッド２３を下方向に駆動することによって、上記と逆の動作により図３Ａに示すチャック爪２０が退避した状態に戻すことができる。
また、チャック爪２０が開く量は調整可能であり、既設杭２の大きさ等に応じて図３Ａと図３Ｂに示す位置の間で適宜設定される。

図４Ａ及び図４Ｂは、本発明の実施形態に係るケーシング１０の変形例を示す図である。ケーシング１０は、その外周面に所定の傾斜をもって取付けられた複数の羽根４０、４１を備えている。複数の羽根４０、４１は、それらを連接したときに、ケーシング１０の外周面に連続する仮想的な螺旋翼４３が形成されるように配置されている。ここで、羽根４０、４１は、ケーシング１０に固定されており、掘削対象の地盤の土質やケーシング１０の製造条件などに応じて任意の形状とすることができる。例えば、図４Ａに示すような略長方形のものであってもよいし、図４Ｂに示すような略半月形のものであってもよい。図には記載していないが、切り欠いた略扇形などのものでも差し支えない。また、羽根４０、４１が取付けられている傾斜も、特に限定されない。掘削対象の地盤の土質やケーシング１０の製造条件などに応じて任意の傾斜とすることができる。

更には、複数の羽根４０、４１を取り付ける間隔についても、種々の変形が可能である。図４Ａ及び図４Ｂでは、個々の羽根４０、４１は、仮想的な螺旋翼４３をケーシング１０の長手方向に沿って周回ごとに一定の箇所を切り欠くことによって形成されているが、これに対し、例えば切り欠く箇所を周回ごとにずらすようにしてもよい。

複数の羽根４０、４１は、連続する仮想的な螺旋翼４３を形成しているが、その長手方向のピッチは任意に設定してよい。図４Ａ及び図４Ｂでは、仮想的な螺旋翼４３の長手方向のピッチはケーシング１０の全長にわたって均一の場合を示しているが、これに限定される必要はなく、不均一とすることもできる。例えば、ピッチが相対的に密になっている区間と相対的に疎になっている区間が混在していてもよいし、また、ケーシング１０の一方の端部から別の端部へ向かう方向に、ピッチが相対的に疎から密へ変化するようにしてもよい。

また、仮想的な螺旋翼４３の外周縁をケーシング１０の長手方向に結んでできる仮想的な立体形状は、ケーシング１０を用いる地盤などの条件に従って、好適なものを選択することができる。図４Ａ及び図４Ｂでは、仮想的な立体形状が円柱を形成する場合を示しているが、例えば、ケーシング１０から仮想的な螺旋翼４３の外周縁までの直線距離を徐々に変化させることによって、円錐を形成するようにしもよい。

以上のように、仮想的な螺旋翼４３を切り欠いて形成した複数の羽根４０、４１を有することによって、ケーシング１０を地中に正回転しながら挿入する際には、複数の羽根４０、４１による土砂の掘削が円滑に行われるとともに、逆回転して引き抜く際には、羽根４０、４１同士の間に設けられた空間から掘削された土砂が地中に落下し、土砂が地上に掻き出されてしまうことを軽減することができる。連続する螺旋翼の場合、掘削された土砂が付着する螺旋翼の面積が広いこと、あるいはピッチを隔てて隣り合う螺旋翼同士の間に掘削された土砂が挟まれた状態となることなどから、掘削された土砂の少なからぬ量がケーシング１０の引き抜きとともに地上に掻き出されてしまうが、本実施形態に係るケーシング１０の変形例は、このような問題を軽減することができる。

本実施形態に係るケーシング１０の変形例によれば、ケーシング１０を正回転させて挿入する時は、掘削爪１２に加えて羽根４０、４１により土砂の掘削が円滑に行われるものである。また、ケーシング１０を逆回転させて引抜く際には、引き抜いた既設杭２の抜け跡に掘削土をより堅固に締固めを行うことができ、空隙のない強固な地盤を確保することができる。

図４Ｃ、図４Ｄは、本発明の実施形態に係るケーシング１０の変形例を示す図である。図４Ｃ、図４Ｄは、羽根４０が上方向に折畳み可能に設けられている場合を示している。
図４Ｃに示すように、ケーシング１０が正回転して土中に侵入していく際には、羽根４０が土砂の圧力を受けて上方向に折り畳まれている。このようにすることで、ケーシング１０を地中に挿入する際に羽根４０が抵抗になりにくくなり、また、羽根４０の損傷を防止することができる。

図４Ｄは、ケーシング１０と掘削孔Ｈの間の空間に土砂を埋戻すときの状態を示すものである。図４Ｄに示すように、この場合には、ケーシング１０を逆回転して引き抜く際に、ケーシング１０の外周に設けられている羽根４０が開いた状態となる。土中においてはケーシング１０の周囲に掘削された土砂が存在しているが、開いた状態の羽根４０の作用により、掘削された土砂が下方に押し付けられ、締め固められていくこととなる。掘削現場の地質が、相対的に支持力の低いような場合であっても、このような手段により支持力の改善を図ることができる。
なお、図４Ｂで示す羽根４１を羽根４０と同様に、上方向に折畳み可能に設けてもよい。

このように、既設杭引抜き装置１は、掘削された土砂を埋戻す土砂埋戻し装置として機能するものである。そして、この土砂埋戻し装置は、地盤を掘削して埋め戻すものであって、図２に示すように中空のケーシング１０と、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示すように、ケーシング１０の外周面に所定の傾斜をもって取付けられた複数の羽根４０、４１と、を備え、これらの複数の羽根４０、４１がケーシング１０の外周面に連続する仮想的な螺旋翼４３を形成するように配置されているものである。

上記の土砂埋戻し装置を用いて土砂埋戻し工法を行うことができる。そして、この土砂埋戻し工法は、上記の土砂埋戻し装置を用いた土砂埋戻し工法であって、地中に挿入されたケーシング１０を引抜く引抜き工程を含み、この引抜き工程は、複数の羽根４０、４１によりケーシング１０の周囲の土砂を締め固める工程を含むものである。

図５は、本発明の実施形態に係るチャック爪２０の変形例であるチャック爪３０を示す斜視図である。
図６Ａは、本発明の実施形態に係るチャック爪２０の変形例であるチャック爪３０が退避した状態を示す概念図であり、図６Ｂは、突出した状態を示す概念図である。

図５に示すように、チャック爪３０は、ケーシング１０の下端において対向して設けられた２つの軸支部３８Ｒ、３８Ｌにより支持されており、２つの軸支部３８Ｒ、３８Ｌを結ぶ軸線を中心として既設杭２の最大外径の内側に突出した位置と外側に退避した位置との間で動作し、回動可能に支持されている。

図５に示すように、ケーシング１０はフィン４５を備えるようにしてもよい。図５は、フィン４５を上方向に折畳み可能に設けられている場合を示しており、開いた状態を実線で示し、閉じた状態を破線で示している。このように設けられたフィン４５は、図４Ｃ、図４Ｄで示す折畳み可能に設けられた羽根４０と同様の作用をする。すなわち、ケーシング１０を引き抜く際に、ケーシング１０の外周に設けられているフィン４５が開いた状態となり、開いた状態のフィン４５の作用により、掘削された土砂が下方に押し付けられ、締め固められていく。

図６Ａにおいて、既設杭引抜き装置１は、第１ロッド３３と第２ロッド３４を有しており、第１ロッド３３の上端側が油圧装置７に連結されており、下端側が第１軸支部３６によって第２ロッド３４と回動可能に連結されている。また、第２ロッド３４の下端側は、第２軸支部３７によってチャック爪３０に回動可能に連結されている。

チャック爪３０は、第２ロッド３４と連結されていない側がケーシング１０の内側に固定された第３軸支部３８（３８Ｒ、３８Ｌ）によって回動可能に支持されている。図６Ａにおいて、第１ロッド３３と第２ロッド３４がほぼ一直線になり、チャック爪３０が既設杭２の最大外径の外側に退避した状態を示しており、この状態では、チャック爪３０は第１ロッド３３及び第２ロッド３４とほぼ垂直になっている。

第１ロッド３３は、ケーシング１０の内側に設けられたガイド１４を貫通して設けられており、ガイド１４によってそのケーシング１０の内側への動作範囲が規制されている。

油圧装置７は、例えば、油圧シリンダー等であり、第１ロッド３３を上下方向に駆動することができる。図６Ａに示す状態において、油圧装置７によって第１ロッド３３を下方に駆動すると、ガイド１４によって動作範囲が規制されるため、第１ロッド３３はガイド１４に接触しながらほぼ垂直の状態を維持して下方に駆動される。

第１ロッド３３が下方に駆動されるに伴い第１軸支部３６が下方に動き、これによって第２軸支部３７が第３軸支部３８を中心に回動してケーシング１０の内側に向けて開いていく。そして、図６Ｂにおいて、チャック爪３０がケーシング１０の内側に向けて開いた状態を示している。

図６Ａにおいては、既設杭２の最大外径の外側にあったチャック爪３０が図６Ｂではその内側まで突出しており、既設杭２の下部にチャック爪３０を当接させて支持したり、既設杭２の中間位置でチャック爪３０を既設杭２の外周面に当接させて把持したりすることができる。この状態で既設杭引抜き装置１をクレーン等で上方に持ち上げると、既設杭２をチャック爪３０で支持又は把持しながら引上げて、引抜くことができる。既設杭２の中間位置で既設杭２の外周面を把持する場合には、既設杭２の外周面が変形してチャック爪３０が食い込むようになることもある。

図６Ｂに示すように、チャック爪３０がケーシング１０の内側に向けて開いた状態で油圧装置７によって第１ロッド３３を上方向に駆動することによって、上記と逆の動作により図６Ａに示すチャック爪３０が退避した状態に戻すことができる。
また、チャック爪３０が開く量は調整可能であり、既設杭２の大きさ等に応じて適宜設定される。

図２に示すチャック爪２０が片持ちの構造になっていたのに対して、変形例のチャック爪３０は、２つの軸支部３８Ｒ、３８Ｌにより支持される両持ちの構造となっているためより強い強度を有している。また、水平に退避させた状態で、ケーシング１０の外周面の半周分とほぼ同等の大きさの多角形又は半円状の形状になっており、より広い受け面を有している。したがって、既設杭２を引抜く際に、変形したり破損したりすることを防止することができる。また、広い受け面を有するため、既設杭２をより確実に支持することができる。

図７は、本発明の実施形態に係るケーシング１０において延長ケーシング５２を追加した状態を示す図である。
図８は、本発明の実施形態に係る延長ケーシング５２の連結の例を示す図である。
図９は、本発明の実施形態に係るロッド連結部５８の例を示す図である。

図７において、ケーシング１０は、連結された上部ケーシング５０及び下部ケーシング５１を有し、ロッド２２が、連結された上部ロッド５５及び下部ロッド５６を有している。
例えば、特に非常に深い位置まで埋設されている既設杭２に対応したケーシング１０の場合、このケーシング１０を浅い深さに埋設された既設杭２に使用した場合、クレーン等で非常に高い位置までケーシング１０を吊り上げる必要があり不適である。一方で、既設杭２の埋設されている深さに応じて、多くの長さのケーシング１０を保有するのは多くの費用が必要となり、大きな保管場所の確保も必要になる。

ケーシング１０とロッド２２をそれぞれ上下に分離することで、様々な深さに埋設されている既設杭２に応じて、上下のケーシング１０とロッド２２を組み合わることによって、様々な長さのケーシング１０とロッド２２にすることができる。

図７に示す例では、既設杭引抜き装置１が、延長ケーシング５２を有しており、上部ケーシング５０と下部ケーシング５１が、この延長ケーシング５２を介して連結された構造になっている。
また、ロッド２２が、延長ロッド５７を有しており、上部ロッド５５と下部ロッド５６が、この延長ロッド５７を介して連結されている。

図８に示すように、上部ケーシング５０と下部ケーシング５１は、スプライスプレート５３をボルト５４で螺合することで連結されている。延長ケーシング５２を含む場合も同様に、上部ケーシング５０と延長ケーシング５２、延長ケーシング５２と下部ケーシング５１は、スプライスプレート５３をボルト５４で螺合することで連結されている。この場合、上部ケーシング５０、下部ケーシング５１及び延長ケーシング５２に雌ねじが設けられており、スプライスプレート５３には、ねじのない貫通孔が設けられている構成にしてもよい。
また、スプライスプレート５３は、２面に設けてもよく、更に多くの面に設けてもよい。ケーシング１０の軸断面形状や大きさ等に応じて、適宜決定される。

図９に示すように、上部ロッド５５と延長ロッド５７、下部ロッド５６と延長ロッド５７は、ロッド連結部５８によって連結されている。ロッド連結部５８は、貫通孔が設けられた端部を組み合わせて、貫通孔に連結軸５９を挿入した構造になっている。例えば、図９に示すように、凸部を有する雄の端部とコの字状の凹部を有する雌の端部を組み合わせ、雄の端部に設けられた貫通孔を連結軸５９に対してやや大きい径として、連結軸５９に対して回動可能にしてもよい。
また、連結軸５９を先端に雄ねじを有するシャフトとし、貫通孔が設けられた雄雌の端部に挿入して、ロッド連結部５８の外側でナットによって固定するようにしてもよい。あるいは、雌の端部の片側に雌ねじが設けられており、連結軸５９である上記シャフトを螺合するようにしてもよい。

このように、ケーシング１０及びロッド２２を複数の単位の組み合わせにより構成し、その接合を取り外し可能な構造にすることで、様々な深さに埋設されている既設杭２に対して、上部ケーシング５０と下部ケーシング５１及び上部ロッド５５と下部ロッド５６、更には延長ケーシング５２、延長ロッド５７を組み合わせることによって、様々な長さのケーシング１０とロッド２２を容易に構成することができる。
延長ケーシング５２、延長ロッド５７は、これを含まない構成、１つずつ含む構成及び２つ以上の複数個含む構成等、適宜選択することができる。また、ケーシング１０を地中に挿入する際及び地上に引抜く際に、延長ケーシング５２、延長ロッド５７を途中で取り付けたり、取り外したりして作業を行うことができる。
このようにすることによって、様々な深さに埋設されている既設杭２に容易に対応することができる。

以上説明したように、本発明によれば、充填剤を用いないで、品質面、安全面及びコスト面において優れた既設杭引抜き装置１を提供することができる。

すわなち、ケーシング１０が円筒形状ではなく、その軸垂直断面が多角形であり、ケーシング１０の外周面が土砂等と密着することがなく隙間ができるため、空気の抜け道が確保できる。したがって、既設杭２を地中から引抜く際に地中が真空とならないため、既設杭２を容易に引抜くことができる。
仮に、掘削した周辺の地盤が緩く、多角形のケーシング１０の周囲に土砂等が密着して真空となってしまう状況が発生した場合には、既設杭２を引き抜く際にできた空間に送水したり、土砂や廃土などを送り込んだりする、という手段を用いてもよい。

また、既設杭２を引抜く際に周囲の柔らかくなった土砂等が下方に落下するとともに地上から土砂等を掘削孔Ｈとケーシング１０の間の隙間に補充することができるので、空隙のある軟弱な地盤にならず、確実に埋め戻しをして強固な地盤にすることができる。このように品質面で優れている。

また、既設杭２を引抜く際に埋め戻しを行うので、縦孔が出来てしまうことがなく、人が落下するなどの危険が生じることがなく、安全面でも優れている。
更に、充填剤を注入する必要がないため装置が単純で廉価になり、また、充填剤のコストがかからないため、コスト面でも優れている。

そして、大型重機の転倒事故等の原因となる杭抜きに伴い生じる地中の空隙の埋め戻しについては、本来は国が指針等を制定等して事故を減らす必要があるが、現状は、その指針はない。本発明は、このような指針の制定に向けての提案でもある。そして、重機等の転倒防止も非常に重要であるとともに、経時的な周辺地盤の緩みによる建造物の傾倒防止も同様に非常に重要であり、いずれも本発明の作用効果に含まれるものである。すなわち、本発明の既設杭引抜き装置１及び土砂埋戻し装置、既設杭引抜き工法及び土砂埋戻し工法は、杭を引き抜きながら、同時に土砂を空隙に埋戻して締め固めして行く装置及び工法であり、これによって、重機等の転倒防止及び経時的な周辺地盤の緩みによる建造物の傾倒防止を図ることができるものである。

以上、具体的な実施形態に基づいて本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を実施しても良い。

このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形や改良を施したものも本発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは、当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ 既設杭引抜き装置
２ 既設杭
２ａ 下端部
５ スイベルジョイント
６ スイベルジョイント取付部
７ 油圧装置
１０ ケーシング
１０ａ 内接円
１１ フランジ
１２ 掘削爪
１３ 覗き開口
１４ ガイド
１６ チャック爪支持部
２０ チャック爪
２２ ロッド
２２ａ マーキング
２３ 第１ロッド
２４ 第２ロッド
２６ 第１軸支部
２７ 第２軸支部
２８ 第３軸支部
３０ チャック爪
３３ 第１ロッド
３４ 第２ロッド
３６ 第１軸支部
３７ 第２軸支部
３８ 第３軸支部
４０ 羽根
４１ 羽根
４３ 仮想的な螺旋翼
４５ フィン
５０ 上部ケーシング
５１ 下部ケーシング
５２ 延長ケーシング
５３ スプライスプレート
５４ ボルト
５５ 上部ロッド
５６ 下部ロッド
５７ 延長ロッド
５８ ロッド連結部
５９ 連結軸
Ｇ 地面
Ｈ 掘削孔

Claims (5)

1. 地盤を掘削して埋め戻す土砂埋戻し装置であって、
   回転させて既設杭の周囲の地中に挿入させる中空のケーシングと、
   前記ケーシングの外周面に所定の傾斜をもって取付けられた複数の羽根と、を備え、
   前記複数の羽根が前記ケーシングの前記外周面に連続する仮想的な螺旋翼を形成するように配置されており、
   前記ケーシングは地面を掘削しながら前記既設杭の周囲を囲むように挿入され、掘削した掘削孔と前記ケーシングとの間に土砂を補充することができる隙間を形成することを特徴とする土砂埋戻し装置。
2. 前記ケーシングの下方には、前記既設杭に当接させるチャック爪が設けられていることを特徴とする請求項１記載の土砂埋戻し装置。
3. 前記チャック爪は、その一端が前記ケーシングの内側において回動可能に支持されると共に、前記既設杭の最大外径の外側において最も離れた状態から前記ケーシングの内側に向けて最も開いた状態まで動作することを特徴とする請求項２記載の土砂埋戻し装置。
4. 請求項１～３のいずれか１項に記載の土砂埋戻し装置を用いた土砂埋戻し工法であって、
   地中に挿入された前記ケーシングを引抜く引抜き工程を含み、前記引抜き工程は前記複数の羽根により前記ケーシングの周囲の土砂を締め固める工程を含むことを特徴とする土砂埋戻し工法。
5. 前記既設杭を引抜く際に埋戻しを行うことを特徴とする請求項４記載の土砂埋戻し工法。

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