JPH09203040A - 既存杭除去工法及び同工法に用いる杭破砕用ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中に埋設された既存コンクリート杭を効率
よく除去する。 【解決手段】 地中に埋設されたコンクリート製の既存
杭Ｐを、先端に杭破砕用ヘッド１０を装着したアースオ
ーガーによって杭頭部から順次破砕していき、所定範囲
にわたり既存杭Ｐの破砕を完了した後に、破砕されてア
ースオーガーのオーガースクリュー１１に絡みついた状
態の既存杭Ｐの補強鋼線とコンクリート破砕片とを、オ
ーガースクリュー１１とともに引き上げて地中から除去
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は既存杭除去工法及び
同工法に用いる杭破砕用ヘッドに係り、特に既存構造物
の基礎として地中に埋設されている既存コンクリート杭
を効率よく除去できるようにした既存杭除去工法及び同
工法に用いる杭破砕用ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市再開発や土地の高度有効利用
等を目的として老朽化した既存構造物を解体、取り壊し
する工事が増加している。建物躯体を解体する場合、地
上部分はコンクリートブレーカー等を用いて完全に取り
壊すことが可能である。一方、地上部分を支持していた
基礎部分は新しく建設される建物等の荷重条件に適合し
ないのが普通である。このため、たとえば既存の杭基礎
（以下、既存杭と記す。）の位置が新しい基礎の配置等
と干渉する場合には既存杭を除去する必要がある。この
場合、既存の構造物にどのような既存杭が使われていた
か等を把握して、既存杭の種類に適した杭除去方法をと
る必要がある。

【０００３】既存杭としては、杭断面が中空環状をした
鉄筋コンクリート既製杭（ＲＣ杭）やプレストレストコ
ンクリート既製杭（ＰＣ杭）が代表的である。この種の
既存コンクリート既製杭を除去するために、従来、種々
の杭除去工法が開発されている。図６（ａ）、（ｂ）は
従来の既存コンクリート杭除去工法の一例を示した模式
説明図である。図６（ａ）は、バイブロケーシング工法
の一例を示した図である。この工法では、まず同図に示
したように、バイブロハンマ５１を用いて既存杭５０の
周囲の地山５３に鋼管ケーシング５２を圧入し、既存杭
５０と周辺地山５３との摩擦を遮断（フリクションカッ
ト）する。このとき、バイブロハンマ５１の振動締固め
効果により鋼管ケーシング５２内の土５４が密実状態と
なる。これにより、鋼管ケーシング５２を引き上げる
と、既存杭５０も抱きかかえられて同時に引き抜かれ
る。図６（ｂ）は、ウォータージェットによるフリクシ
ョンカットを行った後、ジャッキ等により既存杭５０を
引き抜く杭除去工法の一例を示したものである。同図に
示した工法では、シートパイル６２の下端に取り付けら
れたウォータージェット噴射装置６１を運転しながら、
シートパイル６２をバイブロハンマ（図示せず）で杭５
０の周辺に埋設する。このため、既存杭５０の周辺の地
山５３が緩められ、既存杭５０を容易に引き抜くことが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図６の各図
に示した杭除去方法では、鋼管ケーシング５２やシート
パイル６２を打ち込むためにバイブロハンマが用いられ
る。このため相当の騒音・振動が発生し、現場周辺の建
物や住民への影響が大であった。特に市街地では騒音・
振動規制の点からこの工法を採用できない場合もある。
また、図６（ａ）に示したバイブロケーシング工法で
は、既存杭の杭長等が分からない場合には鋼管ケーシン
グ長さをどの程度に設定してよいか判断できない。さら
に既存杭を抱きかかえて引き抜く方式であるため、残土
が発生するという問題もある。一方、図６（ｂ）に示し
た工法では、ウォータージェット噴射により既存杭周辺
の地山が相当広い範囲で緩んでしまう。このため、新設
構造物の根切り工事の山止め設計等でその影響を考慮す
る必要がある。その結果、仮設コストが増加することが
予想される。

【０００５】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、簡単な装置によって騒音・
振動を発生させずに、地山を乱すことなく地中に埋設さ
れている既存コンクリート杭を地中で破砕し、その後コ
ンクリート破砕片と杭の鉄筋や補強鋼線を、地上に回収
できるようにした既存杭除去工法及び同工法に用いる杭
破砕用ヘッドを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は地中に埋設されたコンクリート製の既存杭
を、先端に杭破砕用ヘッドを装着したアースオーガーに
よって杭頭部から順次破砕していき、所定範囲にわたり
前記既存杭の破砕を完了した後に、破砕されて前記アー
スオーガーのオーガースクリューに絡みついた状態の前
記既存杭の補強鋼線とコンクリート破砕片とを、前記オ
ーガースクリューとともに引き上げて地中から除去する
ようにしたことを特徴とするものである。

【０００７】また、前記杭破砕用ヘッドとして、ヘッド
先端の外径が地中に埋設されたコンクリート製の既存杭
の中空部内径より小さく、前記ヘッド先端から根元部に
かけて拡径するスクリューが軸部に形成され、該スクリ
ューの最大径が前記既存杭の外径にほぼ等しく設定され
た杭破砕用ヘッドを、前記軸部の根元部位置でオーガー
スクリューの先端に装着するようにしたものである。

【０００８】前記スクリューの外周縁に沿って複数の超
硬ビットを、着脱自在に取り付けたり、前記スクリュー
の外周縁に沿って連続して鋸刃状刃部を、該スクリュー
と一体的に形成することが好ましい。

【０００９】前記杭破砕用ヘッドは、ヘッド先端にガイ
ドロッドを取り付けることが好ましい。また、前記ヘッ
ド先端の近傍の軸部に油圧駆動コンクリート破砕機構が
組み込むことが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の既存杭除去工法に
用いる杭破砕用ヘッドの一実施の形態について添付図面
を参照して説明し、次いで杭破砕用ヘッドを用いた既存
杭除去工法について説明する。図１は、図５に一例とし
て示したベースマシンＢに搭載されたアースオーガー１
０のオーガースクリュー１１の先端部分を示した部分正
面図である。図示しないリーダに沿って吊り込まれたオ
ーガースクリュー１１の下端位置には図１に示したよう
に、本発明の既存コンクリート杭破砕用ヘッドとしての
破砕ヘッド２０が固定ピン（図示せず）によって装着さ
れている。破砕ヘッド２０をオーガースクリュー１１下
端に取り付ける方法としては、着脱作業の効率化から固
定ピン、ボルトナットによる方法が好ましいが、破砕ヘ
ッド２０の交換を行わないような場合には、溶接によっ
て取り付けてもよい。この破砕ヘッド２０の軸部２１の
周面には、本実施の形態では、２条のスクリュー２２が
形成されている。軸部２１に形成するスクリュー２２の
条数は、破砕ヘッド２０のコンクリート破砕力、コンク
リート破砕片の地上への回収能力を考慮して設定するこ
とが好ましい。スクリュー２２の各部の寸法は破砕する
既存コンクリート杭Ｐの寸法に対応した値に設定されて
いる。すなわち、既存コンクリート杭Ｐの内径がφ1、
外径がφ2、破砕ヘッド２０のスクリュー２２の先端ビ
ット部分の直径φ3、最大スクリュー径φ4であるとき、
破砕ヘッド２０と既存コンクリート杭Ｐの各寸法の間に
はφ3＞φ4、φ3＞φ1、φ2＝φ4の関係が成り立ってい
る。すなわち、これらの関係を言い替えると、 (1)破砕ヘッドのスクリュー形状はスクリュー外縁の包
絡線がヘッド先端から根元部にかけて拡径する略円錐台
形状となるようにする。 (2)破砕ヘッドの先端径は既存コンクリート杭の中空部
に挿入可能な寸法とする。 (3)スクリューの最大径は既存コンクリート杭の外径と
等しくする。 なお、(3)のスクリューの最大径と既存コンクリート杭
の外径とはほぼ等しい程度でよく、厳密な一致は要求さ
れていない。また、最大スクリュー径φ4と、オーガー
スクリュー１１の外径φ5とはほぼ等しいか、外径φ5の
方が最大スクリュー径φ4よりわずかに小さくなるよう
に設定することが好ましい。

【００１１】また、破砕ヘッド２０に形成されたスクリ
ュー２２のリード角は図１に示したように、オーガース
クリュー１１のリード角より２〜３倍程度大きく設定さ
れている。このため、破砕ヘッド２０が既存コンクリー
ト杭Ｐの中空部１に挿入され、オーガースクリュー１１
を介して破砕ヘッド２０に回転力が付与されると、回転
力の一部は大きな前進力に変換される。また、スクリュ
ー２２に使用されている鋼板の肉厚もオーガースクリュ
ー１１より３倍程度厚くなっている。さらにスクリュー
外縁２２ａには後述するように各種形状の刃部が形成さ
れている。破砕ヘッド２０を前進させると、刃部がコン
クリート杭Ｐの内周面２を押圧する。刃部が押し当てら
れたコンクリート３の内周面２は圧壊するとともに、作
用した内圧によって生じた引張ひび割れが内周表面から
外方に向けて放射状に進行し、コンクリート断面全体が
引張破壊する。

【００１２】さらに破砕ヘッド２０の先端には鋼棒製の
ガイドロッド２４が取り付けられている。本実施の形態
では、ガイドロッド２４は支持ピン２６を介して破砕ヘ
ッド２０の先端キャップ２５に揺動可能に取り付けられ
ている。ガイドロッド２４は先端２４ａが所定の振れ幅
で振れるように取り付けられているので、ガイドロッド
先端２４ａをコンクリート杭Ｐの中空部１に合わせるだ
けで、オーガースクリュー１１の先端、すなわち破砕ヘ
ッド２０を既存コンクリート杭Ｐの中空部１に確実かつ
容易に案内することができる。なお、ガイドロッド２４
は破砕ヘッド２０の先端キャップ２５に溶接等により固
定してもよい。

【００１３】ここで、破砕ヘッド２０のスクリュー外縁
２２ａの刃部の形状について図２を参照して説明する。
図２（ａ）は、外縁刃部としてクランプ方式の超硬ビッ
ト２７を使用した例を示している。この超硬ビット２７
の刃先部には超硬チップ（図示せず）が組み込まれてい
る。超硬ビット２７はスクリュー外縁２２ａに形成され
たホルダにはめ込まれ、固定ボルト（図示せず）で固定
される。このクランプ方式によれば、摩耗した超硬ビッ
ト２７を容易に交換できる。また、ビットの寿命が比較
的長い場合には、溶接方式により超硬ビット２７をスク
リュー外縁２２ａに固着することも可能である。図２
（ｂ）は、破砕ヘッド２０のスクリュー外縁２２ａに連
続鋸刃状の刃部２２ｂを直接形成した例を示したもので
ある。この刃部２２ｂが形成された破砕ヘッド２０で
は、刃部２２ｂによってコンクリート内周面を破砕する
という作用より、破砕ヘッド２０に大きな前進力を作用
させることによりスクリュー外縁２２ａでコンクリート
内周面を外方に強く押圧する動作を卓越させ、これによ
ってコンクリートの破壊を進行させる。したがって、オ
ーガースクリュー１１の推進力は大きくする必要がある
が、刃部が相当摩耗しても、破砕ヘッド２０のコンクリ
ート破砕能力はそれほど低下しない。このため、刃部の
交換頻度が少なくて済むという利点がある。スクリュー
外縁２２ａに形成する刃部２２ｂの形状は図示した形状
以外にも角歯状、曲線波形状等、種々の刃形状が適用可
能である。このとき最大スクリュー径φ4は、スクリュ
ー外縁２２ａに設けられた刃部（超硬ビット２７または
連続鋸刃状刃部の刃先）の外周縁とすればよい。なお、
図１、３では図の簡単化のために刃部の表示を省略して
いる。

【００１４】次に、破砕ヘッド２０による杭の破砕機構
及びアースオーガーによるコンクリート破砕片の回収の
動作について説明する（図１、図５参照）。まず、地中
に埋設された既存コンクリート杭Ｐの杭頭部を露出さ
せ、杭の軸線方向にあわせるように地上位置でリーダ６
の方向、位置をセットする。さらに破砕ヘッド２０が先
端に装着されたオーガースクリュー１１を、リーダ（図
示せず）に沿って既存コンクリート杭Ｐの杭頭部まで降
下させる。このときガイドロッド２４を杭中空部１に案
内させ、破砕ヘッド２０のスクリュー２２先端をコンク
リート杭体の内周面に当接させる。この状態からオーガ
ー駆動ユニットを駆動させると、先端の破砕ヘッド２０
はオーガースクリュー１１を介して回転力を付与され、
コンクリート杭の中空部１内にねじ込まれるように前進
する。このとき、ねじ込まれたスクリュー２２部分の外
径が中空部１の内径より大きくなると、スクリューから
伝わる力が環状コンクリート内周面に内圧として作用す
る。これにより、コンクリート内周面が圧壊するととも
に、内圧効果によって内周面側から外方にかけて放射状
に引張ひび割れが発生する。さらに破砕ヘッド２０が杭
中空部１を前進すると、さらにスクリュー径が大きくな
り、ひび割れは完全に内外を貫通し、環状のコンクリー
トは複数のブロック状に破壊する。このときコンクリー
ト杭内には補強鋼線としての鉄筋やＰＣ鋼線が配筋され
ている。これら補強鋼線は周囲のコンクリートの破壊に
伴って変形あるいは一部が伸長して破断することが予想
される。しかし、ほとんどの場合、ブロック状に破砕し
たコンクリート内に埋設された状態で変形している。こ
れにより、破砕された後のコンクリート破砕片はこれら
の補強鋼材によってお互いが分離してしまわない程度に
連結した状態が保持されることになる。

【００１５】このように、本発明では、オーガー駆動ユ
ニットの駆動により破砕ヘッド２０を回転させながらコ
ンクリート杭中空部１内を前進させることで既存コンク
リート杭Ｐを上部から次々と破砕していくことができ
る。そしてコンクリート杭を破砕していくと、破砕ヘッ
ド２０が取り付けられているオーガースクリュー１１に
はコンクリート杭内に配筋された軸方向の補強鋼線が絡
みついてくる。この補強鋼線には多数の帯筋およびコン
クリート破砕片が連なっていて、オーガースクリュー１
１の回りには破砕されたコンクリート片のほとんどが絡
みついている。これら補強鋼線とコンクリート破砕片を
オーガースクリュー１１から取り除くには、オーガース
クリュー１１全体を地上に引き上げた状態で、オーガー
スクリュー１１を逆回転させる。このときリーダ（図示
せず）の所定位置に設けられたスライディングオーガー
ホルダ８内には突起状のスクレーパー９が取り付けられ
ている（図１参照）。このスクレーパーでオーガースク
リュー１１面をかき落とすようにしてオーガースクリュ
ー１１に絡みついた補強鋼線を取り除くことができる。

【００１６】図３は、破砕ヘッド２０の回転に伴う前進
によるコンクリート破砕に先行してコンクリート内面に
先行破壊部分を形成し、破砕ヘッド２０に付与する回転
力を軽減するようにしたコンクリート破砕機構を組み込
んだ他の実施の態様を示した説明図である。本実施の形
態では、破砕ヘッド２０先端にコンクリート破砕機構の
一部としての鋼製加圧ヘッド３０が取着されている。こ
の加圧ヘッド３０は図３の側面図、４（ａ）の平断面図
に示したように、内部が上方に開いた略円錐台状にくり
貫かれた円筒形状をなし、ほぼ１２０°の等角度に分割
されたピースから構成されている。各ピースの上端部が
揺動可能に破砕ヘッド２０に吊持されている。一方、破
砕ヘッド２０の中空シャフト２１内には昇降ロッド３１
が収容されている。この昇降ロッド３１の先端にはくさ
びコーン３２が固着されている。くさびコーン３２は図
３に示したように、加圧ヘッド３０のくり貫き部分とほ
ぼ同形の円錐台形状をなし、加圧ヘッド３０のくり貫き
部分にその一部が遊嵌されている。油圧動作により昇降
ロッド３１が中空シャフト２１内を所定量だけ降下する
と、このくさびコーン３２の押し広げ作用により、加圧
ヘッド３０の下端は矢印に示したように外側に回動す
る。

【００１７】したがって、図４（ａ）、（ｂ）に示した
ように、加圧ヘッド３０はくり貫き部分にくさびコーン
３２が押し込まれることで同図（ｂ）に示したように外
方に押し広げられる。この押圧力により加圧ヘッド３０
が接触するコンクリート内周面は圧壊するとともに、そ
の位置から外方に向けて引張ひび割れが進行する。その
後、くさびコーン３２を上昇させると加圧ヘッド３０は
図３に示した初期状態に戻る。この状態から破砕ヘッド
２０をコンクリート杭中空部１へ推進させると、すでに
引張ひび割れが各所に発生したコンクリート杭は容易に
ブロック状に破壊される。なお、この加圧ヘッド３０を
外側に押し広げる手段としては、シリンダロッド方式、
アーム駆動方式等の各種の公知の駆動手段を適用でき
る。また、スクリュー２２の各部とコンクリート杭Ｐと
の寸法関係は、図１に示した場合と同様である。

【００１８】次に、図５を参照して既存コンクリート杭
Ｐを破砕、除去する方法について説明する。図５は、本
発明の杭破砕用ヘッドとしての破砕ヘッド２０を搭載し
たアースオーガー１０で地中に埋設された既存コンクリ
ート杭を破砕、除去する作業状態を示した模式説明図で
ある。図５に示した斜杭Ｐ1は、既に撤去された擁壁
（図示せず）の基礎杭として施工されたもので、施工予
定の場所打ち杭Ｐ2とハッチング部分４が干渉してしま
う。斜杭Ｐ1であるため、本例ではベースマシンＢとし
てラフティークレーンを使用している。ラフティークレ
ーンは、タイヤ走行するとともに、クレーンブーム５の
先端でアースオーガー１０のリーダ６を地面から傾斜を
なすように保持してセットすることができる。このた
め、斜杭Ｐ1の場合にも精度良く杭の軸線に沿ってリー
ダ６をセットできる。また、オーガースクリュー１１の
先端には本発明の破砕ヘッド２０が連結されている。オ
ーガースクリュー１１を前進させて破砕ヘッド２０のガ
イドロッド２４（図示せず）を斜杭Ｐ1の杭頭部の中空
部１にセットし、破砕ヘッド２０先端を杭中空部１内周
面に一致させる。さらに破砕ヘッド２０に回転力を付与
させながら前進させて地中にある斜杭Ｐ1を所定の深さ
まで破砕する。次いで、オーガースクリュー１１を逆回
転させながら引き抜く。このとき、泥ねい化した地山と
補強鋼線でつながれた状態のコンクリート破砕片ブロッ
クがオーガースクリュー１１に絡みついた状態で引き上
げられる。さらにオーガースクリュー１１を逆回転さ
せ、リーダ６のスライディングオーガーホルダ８を通過
させて内部のスクレーパー９（図１参照）によってオー
ガースクリュー１１から補強鋼線とコンクリート破砕片
とが取り除かれる。以上の作業により、地中に埋設され
た既存コンクリート杭Ｐ1を所定の範囲にわたって完全
に除去することができる。

【００１９】なお、オーガー駆動ユニット７は公知の装
置を使用することができ、電動モータ、油圧モータのい
ずれの駆動手段でもよいことはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、簡単な装置により、地中に埋設された既存コ
ンクリート杭Ｐを地中で破砕し、その破砕片を効率よく
回収することができるという効果を奏する。また、既存
杭の除去工事において、周辺の建物や住民に迷惑をまっ
たくかけず、地盤を乱さないので、新規の地下部分の構
築に全く支障をきたさないという効果を期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による杭破砕用ヘッドの一実施の態様を
示した正面図。

【図２】破砕ヘッドのスクリュー外縁の刃部の一態様を
示した部分正面図。

【図３】破砕ヘッド先端にコンクリート破砕機構を設け
た他の実施の形態を示した部分正面図。

【図４】図３に示したコンクリート破砕機構によるコン
クリート破砕のメカニズムを示した断面図。

【図５】既存コンクリート杭除去の作業状態を示した作
業状態説明図。

【図６】従来の既存コンクリート杭除去工法の一例を示
した施工状態図。

【符号の説明】

１ コンクリート杭中空部 ２ コンクリート杭内周面 １０ アースオーガー １１ オーガースクリュー ２０ 破砕ヘッド ２２ スクリュー ２４ ガイドロッド ３０ コンクリート破砕機構 Ｐ，Ｐ1 既存コンクリート杭

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中に埋設されたコンクリート製の既存杭
   を、先端に杭破砕用ヘッドを装着したアースオーガーに
   よって杭頭部から順次破砕していき、所定範囲にわたり
   前記既存杭の破砕を完了した後に、破砕されて前記アー
   スオーガーのオーガースクリューに絡みついた状態の前
   記既存杭の補強鋼線とコンクリート破砕片とを、前記オ
   ーガースクリューとともに引き上げて地中から除去する
   ようにしたことを特徴とする既存杭除去工法。
2. 【請求項２】ヘッド先端の外径が地中に埋設されたコン
   クリート製の既存杭の中空部内径より小さく、前記ヘッ
   ド先端から根元部にかけて拡径するスクリューが軸部に
   形成され、該スクリューの最大径が前記既存杭の外径に
   ほぼ等しく設定され、前記軸部の根元部位置でオーガー
   スクリューの先端に装着されたことを特徴とする杭破砕
   用ヘッド。
3. 【請求項３】前記スクリューの外周縁に沿って複数の超
   硬ビットが、着脱自在に取り付けられたことを特徴とす
   る請求項２記載の杭破砕用ヘッド。
4. 【請求項４】前記スクリューの外周縁に沿って連続鋸刃
   状の刃部が、該スクリューと一体的に形成されたことを
   特徴とする請求項２記載の杭破砕用ヘッド。
5. 【請求項５】前記ヘッドの先端にガイドロッドが取り付
   けられたことを特徴とする請求項２記載の杭破砕用ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】前記ヘッド先端の近傍の軸部に、油圧駆動
   コンクリート破砕機構が組み込まれたことを特徴とする
   請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の杭破砕用
   ヘッド。