WO2006041154A1

WO2006041154A1 - 地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法

Info

Publication number: WO2006041154A1
Application number: PCT/JP2005/018949
Authority: WO
Inventors: Hirofumi Kataoka; Koji Kitamura
Original assignee: Hirofumi Kataoka; Koji Kitamura
Priority date: 2004-10-15
Filing date: 2005-10-14
Publication date: 2006-04-20
Also published as: JPWO2006041154A1; JP4653110B2

Abstract

　従来技術の爪構造とは全く異なる思想の下で、耐久性の高い地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法を提供すること。　前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有する。前記チャック爪に下方向きの荷重が掛かった際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持する。

Description

明細書

地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法

技術分野

[0001] 本発明は、地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法に関する。さらに詳しくは、円筒状のケーシングと、このケーシング下端部の掘削歯と、前記ケーシング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチャック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去する地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法に関する。背景技術

[0002] 上述の撤去装置としては、例えば特許文献 1に記載の如きものが知られている。同文献によれば、ケーシングに支持したピンを爪に形成したカム溝に貫通させると共に、爪の後端をロッドにより操作することで爪を突出させている。かかる構造は、杭を支持する際に爪へ作用する負荷をピンとロッドに負担させる点が新規であり、特徴的である。しかし、ピンとロッドという構造的に堅牢とは言い難い部分に荷重が作用するため、同従来技術では当該部分の耐久性が問題であった。

特許文献 1 :特開 2000— 154541

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 力かる従来の実情に鑑みて、本発明の目的は、上記従来技術の爪構造とは全く異なる思想の下で、耐久性の高い地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0004] 上記課題を解決すベぐ本発明の特徴は、円筒状のケーシングと、このケーシング下端部の掘削歯と、前記ケーシング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケ一シング内側に突出するチャック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去する構成であって、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛かった際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することにある。

[0005] また、前記ケーシングを回転させることにより前記チャック爪に反回転方向の荷重が掛カつた際に前記孔の前記回転方向上手側でケーシング内側部分と前記孔の前記回転方向下手側でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記反回転方向の荷重を支持してもよ、。

[0006] 前記ケーシングが前記掘削歯及びチャック爪を有する下分割体とさらに上部のケ一シングに連結させるための上部分割体とを有し、前記上下分割体は相対回転及び相対伸縮可能であり、前記上下分割体の間に各分割体に設けられた係合部が互いに係合してこれら上下分割体の相対伸縮の可否を上下分割体の相対回転位置で選択可能な係合機構を有し、前記爪駆動装置が前記上下分割体の相対縮小により前記チャック爪を前記ケーシングの内側に突出させてもよい。

[0007] 前記係合機構が、チャック爪の突出量を前記上下分割体の相対回転及び相対縮小により調整する圧抜き部と、さらに前記上下分割体の相対縮小を許容した後上下分割体の相対伸長を防ぐ第一チャック部とを備え、前記相対回転で爪の突出及び固定を回転で切替であってもよ!/、。

[0008] 前記係合機構が、縮小規制を段階的に行い、チャック爪の突出量規制を段階的に行うことが望ましい。

[0009] 前記爪駆動装置が伸縮装置とこの伸縮装置により前記チャック爪を駆動させるロッドより構成されてもよい。

[0010] 前記地中障害物が既設杭であり、前記ケーシングを回転させるケーシング駆動装置を昇降させるトップシーブを備え、ケーシング駆動装置とトップシーブにはそれぞれケーシング設置位置を挟んで少なくとも一対のプーリー群が設けられており、前記プーリー群の間を掛けわたすワイヤーをケーシング設置位置を迂回させるプーリーを介して配置することにより、一対のプーリー群間にケーシングの通過を許容する貫通部を設けてもよい。

[0011] 前記地中障害物が杭であってもよぐ前記地中障害物が転石であってもよい。上記課題を解決すベぐ本発明の他の特徴は、前記ケーシングの最下端に位置し上記のいずれかに記載の地中障害物の撤去装置に用いる掘削ユニットであって、前記ケーシング下端部の掘削歯と、前記ケーシング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチャック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去するものであり、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛カつた際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することにある。

[0012] 上記課題を解決すベぐ本発明のさらに他の特徴は、上記のいずれかに記載の地中障害物の撤去装置を用いた地中障害物の撤去方法であって、円筒状のケーシングと、このケーシング下端部の掘削歯と、前記ケーシング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチャック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去する地中障害物の撤去装置を備え、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケ一シング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛カつた際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することにある。

発明の効果

[0013] 上記本発明に係る地中障害物の撤去装置及び掘削ユニット並びにこれを用いた地中障害物の撤去方法の特徴によれば、爪に掛カる上下方向の荷重及び状況に応じてケーシング回転 (水平)方向の荷重をケーシング下端部の孔周りで支持するので、極めて耐久性が高い。しかも、爪と孔との接触を主とする機構なので、上記耐久と相まって、圧力が掛カる土中の過酷な条件においても、故障しにくく確実に作動するようになつた。

[0014] 本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

[0015] [図 1]撤去装置の全体側面図である。

[図 2]トップシーブの平面図である。

[図 3]トップシーブの側面図である。

[図 4]ケーシング駆動装置の側面図である。

[図 5]掘削ユニットの側面図である。

[図 6]掘削ユニットの底面図である。

[図 7]爪駆動機構の側面図である。

[図 8] (a)は爪装置の縦断面図、（b)は爪装置の背面図である。

[図 9]爪装置の動作を示す図であって、（a)は動作前、（b)は動作後の状態を示す縦断面図である。

[図 10]爪の一実施態様を示し、（a)は平面図、（b)は背面図、（c)は側面図である。

[図 11]爪の他の実施態様を示し、（a)は平面図、（b)は背面図、（c)は側面図である

[図 12]他の実施態様に係る爪装置の動作を示す図であって、 (a)は動作前の状態を示す縦断面図、（b)は (a)の背面図、（c)は動作後の状態を示す縦断面図である。

[図 13]さらに他の実施態様に係る爪装置の動作を示す図であって、 (a)は動作前の状態を示す縦断面図、（b)は動作中の状態を示す縦断面図、（C)は動作後の状態を示す縦断面図である。

[図 14]掘削ユニットと杭との関係を示す側面図であって、（a)は通常の爪を収納した掘削状態、（b)は爪を突出させて杭周辺摩擦を解消中の状態、（c)は爪を突出させて杭先端部の縁切りを行っている状態、（d)は杭の引き抜き状態を示す図である。

[図 15]掘削ユニットと杭との関係を示す側面図であって、（a)は通常の爪を収納した掘削状態、（b)は爪を突出させて杭の主筋を切断中の状態、（c)は切断後における杭の弓 Iき抜き状態を示す図である。

[図 16] (a)はケーシングを回転させて順次継ぎ足し、掘削を進める状態を示す全体側面図、（b)は杭の先端に達した状態を示す全体側面図、（c)はケーシングと共に杭を全長分引き抜き、バックホーで杭を切断する状態を示す全体側面図、（d)は杭を一部引き抜き、ケーシングを取り外した状態を示す全体側面図である。

[図 17] (a)はケーシングを外し、ケーシング駆動装置を被せて杭を切断する状態を示す全体側面図、（b)は残った杭を引き抜く状態を示す全体側面図、（c)はケーシング内に埋戻土を戻す状態を示す全体側面図である。

[図 18]他の実施態様に係る撤去装置の全体側面図である。

[図 19]他の実施態様に係る掘削ユニットの正面図である。

[図 20]他の実施態様に係る掘削ユニットの側面図である。

[図 21] (a)は他の実施態様に係る掘削ユニットの底面図、（b)は他の実施態様に係る掘削ユニットの A— A断面図である。

圆 22]他の実施態様に係る爪装置の縦断面図である。

圆 23]他の実施態様に係る爪装置の動作後の状態を示す縦断面図である。

圆 24]他の実施態様に係るチャック爪の一実施態様を示し、（a)は平面図、（b)は背面図、（c)は側面図である。

圆 25]カッターを取り付けた他の実施態様に係るチャック爪の実施態様を示し、 (a) は平面図、（b)は背面図、（c)は側面図である。

[図 26]中環の切欠の湾曲面を平面に展開した平面図である。

[図 27]ロッド及びホルダーの関係を示す図である。 [図 28]他の実施態様に係る掘削ユニットと杭との関係を示す側面図であって、 (a)は通常のチャック爪を収納した掘削状態、（b)はチャック爪を突出させて杭周辺の摩擦を解消中の状態、（c)はチャック爪を突出させて杭先端部の縁切りを行っている状態、（d)は杭の引抜き状態を示す図である。

[図 29]他の実施態様に係る掘削ユニットと杭との関係を示す側面図であって、 (a)は通常のチャック爪を収納した掘削状態、（b)はチャック爪を突出させて杭の主筋を切断中の状態、（c)は切断後における杭の引抜き状態を示す図である。

[図 30] (a)は他の実施態様における撤去装置を用いて杭の上端にチャック爪で溝を形成する工程を説明する図、 (b)は他の実施態様における撤去装置を用いて杭の先端と土との縁切りを行う工程を説明する図、 (c)はノイブ口を用いてシートパイルを打ち込む工程を説明する図である。

[図 31]杭、シートパイル及び地中の関係を説明する横断面図である。

[図 32]シートパイルを示し、（a)は組み合わせ状態の断面図、（b)は第一シートパイルの断面図、（c)は連結部の拡大断面図である。

[図 33] (a)は注水シートパイルの斜視図、（b)は（a)の C— C断面図をそれぞれ示す。

[図 34]掘削ユニットの部品の関係を模式ィ匕した一部断面図を示し、 (a)は第二実施形態を模式化したもの、（b)は内管と中管の機能を変更したもの、（c)はシリンダ装置を用いたものをそれぞれ示す。

[図 35]直線状シートパイルの施工平面図である。

[図 36]各シートパイルの断面図である。

発明を実施するための最良の形態

次に、適宜添付図面を参照しながら、本発明をさらに詳しく説明する。

図 1に示すように、本発明に係る撤去装置 1は第一クローラ 2を備える。第一クローラ 2において、クローラ本体 3の前方にリーダーマスト 4を角度自在に取り付け、リーダ一マスト 4の頂部にトップシーブ 5を取り付けると共に、リーダーマスト 4の中間部にトツプシーブ 5によって上下昇降自在にケーシング 7を回転させるケーシング駆動装置 6 を取り付けている。ケーシング 7の下端には掘削ユニット 8が設けられ、上端にはスィベル 9が設けられている。ケーシング 7は、図 16、 17に示すように複数の単体が適宜連結'取り外しされ、ケーシング駆動装置 6により掘削ユニット 8が駆動回転させられて地中 Eを掘削する。

[0017] トップシーブ 5は図 1〜3に示すように、基礎フレーム 20の先端で分岐する分岐フレーム 21, 22並びに複数のプーリー及びケーシング駆動装置 6の下プーリー 6d間に掛けわたされるワイヤー 25とを備えている。図 3の下プーリー 6dは同図紙面垂直方向に 1対設けられ、一方の下プーリー 6dには分岐フレーム 21上の第二縦プーリー 2 3b、第三縦プーリー 23c、第四縦プーリー 23dから、他方の下プーリー 6dには分岐フレーム 22上の第五縦プーリー 23e,第六縦プーリー 23fからのワイヤー 25が掛けわたされる。下プーリー 6dへの掛けわたしを除くと、ワイヤー 25は第一縦プーリー 23 aから順次第一横プーリー 24a,第二縦プーリー 23b,第三縦プーリー 23c,第四縦プーリー 23d,第二横プーリー 24b,第五縦プーリー 23e,第六縦プーリー 23fの順で掛けわたされる。このように第三縦プーリー 23c,第六縦プーリー 23f,第二横ブーリー 24bを用いることで、分岐フレーム 21, 22の間にケーシング 7を貫通させる貫通部 29を形成している。分岐フレーム 21, 22間には短い円環状の振止環 26が設けられ、この内部が貫通部 29となる。そして、ワイヤー 25をクローラ本体 3から牽引することで、一対の下プーリー 6dを介してケーシング駆動装置 6を上下に昇降させる。

[0018] 図 4に示すように、ケーシング駆動装置 6はケーシング 7を支持し駆動回転させる。

ケーシング駆動装置 6はリーダーマスト 4のレール 4aにスライド自在にスライダー 6cを介して取り付けられた固定部 6aと、この固定部 6aの下でケーシング 7を保持し駆動回転させる回転部 6bとを備えている。固定部 6a,回転部 6bの内部は中空でケーシング 7が貫通し、回転部 6bに設けられたチャック 6gが円周の複数箇所力もケーシング 7に近接移動自在であり、ケーシング 7を保持する。駆動装置 6eの駆動力が回転連結 6f を介して回転部 6bに伝達され、ケーシング 7は駆動回転力を得る。上述の如ぐ固定部 6aに取り付けられた下プーリー 6dは図示しないがケーシング 7を挟んで対象位置に同じものが設けられている。

[0019] 図 4〜6に示すように、ケーシング 7は複数の分割単位が連結部 7xにより順次連結される。保護カバー 7yはロッド 54及び下部以外の位置においてケーシング 7の外面に位置することとなる圧送チューブ 63を適宜箇所で覆うアングル又はチャンネルである。

[0020] 掘削ユニット 8は、ケーシング 7の底部 60に適宜箇所に設けられた小堀削刃 61とケ一シング 7の外面に設けられた大堀削刃 62とを備え、さらにケーシング 7の口径に応じて複数箇所に爪装置 40を備えている。圧送チューブ 63は空気、水、ベントナイト等を注入するためのものであり、ケーシング 7の下部のみでケーシング 7の内部に位置し、他の部分ではケーシング 7の外部に位置する。なお、掘削ユニット 8は、図 5に示すように、ケーシング 7にフランジ等により着脱自在に取付可能としてもよ!/、。

[0021] 爪装置 40を駆動させるための爪駆動機構 90はケーシング 7の上部に設けられている。ケーシング 7に一端を支持されたシリンダー 91の下側に出退するピストン 92をケ一シング 7を貫通溝 7zで内外に貫通する第一継手 93及び第二継手 94を介してロッド 54と連結する。そして、ピストン 92の上下移動に伴ってロッド 54を上下移動させる。

[0022] 図 8〜10に示すように、爪装置 40の爪 41は先端部分を湾曲させた鋼材で形成され、後端の貫通孔 41bに軸 43cが貫通され、この軸 43cは第一連結体 43の一方に形成された長孔 43b内をスライドする。第一連結体 43と第 2連結体 44とは軸 43dにより枢着され、第 2連結体 44は連結板 54bを介してロッド 54と固定される。爪 41の先端には支持孔 47aから爪 41が抜けることを防止するための抜止部 42が固着されている。そして、この爪装置 40は、先の爪駆動機構 90によりロッド 54を上下移動させることで、図 9の如く爪 41を突出、復帰させる。図 9 (b)の状態において、爪 41を突出させて杭 100を保持すると、爪 42の上面が支持孔 47a上部の受け板 47の外側と接触すると共に爪 42の上面が支持孔 47a下部の受け板 47の内側と接触して、抜止部 42に荷重 F1が掛かる。この荷重 F1に対し支持孔 47aと爪 41との間に反力として F2, F3 が発生する。この反力 F2は支持孔 47a下部の受け板 47の内側との接触点に下方向力も掛かり、反力 F3は支持孔 47a上部の受け板 47の外側との接触点に上方向から掛かり、反力 F2の点を支点に荷重 F1を受け止める。従って、爪 41に荷重が掛かつたとしても、爪 41以外の部材、特にロッド 54には荷重が殆ど作用せず、駆動部分の破損を防ぐことができる。爪 41の先端には図 11に示すように鉄筋切断用のカッター 4 2xを取り付けることもできる。

[0023] 図 8 (b)に示すように、爪 41の横幅 W1と支持孔 47aの横幅 W2とのクリアランスは爪 41の移動に影響を及ぼさな、程度に設定され、さらに受け板 47の厚み Tによりケーシング 7の回転時に爪 41に生じる負荷 Frを支持孔 47aの側部と爪 41との接当により受け止めるように構成してある。図 9 (c)に示すように、ケーシング 7の回転により爪 41 の回転方向下手側側面にお!、て、ケーシング 7外部の爪 41側部には土砂の抵抗 F4 がケーシングの反回転方向に掛かり、ケーシング 7内部の爪 41側面には杭 100の抵抗 F5がケーシングの反回転方向に掛かる。また、爪 41の回転方向上手側側面において、受け板 47と爪 41と接触し、その接触によりケーシング回転方向に反力 F6が生じる。よって、ケーシングの回転に対しても、梃子の原理により回転抵抗を受け止めることができ、爪 41以外の部材、特にロッド 54には荷重が殆ど作用せず、駆動部分の破損を防ぐことができる。

[0024] 図 12は爪装置 40の改変例であり、掘削ユニット 8の下端側に設けたプーリー 49a に軸 43cに固定したワイヤー 49を掛けわたし、牽引することで、爪 41を突出させることができる。抜止部 42の下端 42aは爪 41の当初突出時に支点となって爪 41を突出させる駆動力が軽減される。爪 41を強制的に戻すには軸 43cを他のワイヤーで直接牽引するようにしてもよい。図 13は爪 41の上下を逆にした改変例であり、ワイヤー 49 を上に直接引き上げることで、爪 41を突出させることができる。これらの改変例のいずれも、上記実施形態同様に抜止部 42に荷重 F1が掛かるが、支持孔 47aと爪 41との間に反力として F2, F3が発生し、反力 F2の点を支点に荷重 F1を受け止めることができる。

[0025] 次に、図 1、 14、 15を参照しながら、掘削ユニット 8の基本的な動作について説明する。まず、図 14 (a)に示すように、先のトップシーブ 5及びケーシング駆動装置 6を介してケーシング 7及び掘削ユニット 8を駆動回転及び上下移動させ、杭 100の周囲を掘削する。掘削が進むにつれ杭 100とケーシング 7内面との接触抵抗が高まると、 (b)の如く爪 41を突出させて杭 100周面の接触抵抗を軽減する。杭 100の先端部 1 01に到達すると、（c)の如く再び爪 41を突出させて掘削ユニット 8を回転させ、底面の先端抵抗を解除する。その後、（d)の如く爪 41を突出させてケーシング 7と共に杭 100を抜き上げる。

[0026] 図 15 (a)の杭 100を途中で切断するには、図 11に示す先端にカッター 42xの設けられた爪 41を用い、（b)の如く所望位置で爪 41を突出させて回転させ、杭 100内の外周に位置する鉄筋 104を切断する。切断後、（c)に示すように、さらに爪 41を突出させて楔の原理で杭 100を完全切断し、上部をケーシング 7と共に抜き去る。

[0027] 次に、上記撤去装置 1を用いた杭 100の抜き取り工法について、図 16、 17を参照しながら説明する。まず、図 16に示すように、杭 100に対し符号 7a、 7bに示すようにケーシング 7を順次接続し、周面抵抗の解除を行いながら掘削を進める。図 16 (b)の如く杭 100の全長まで掘削ユニット 8が達した時点で先の先端抵抗の解除を行、、さらに爪 41を突出させて杭 100の先端を保持し、図 16 (c)のように杭 100の全てを抜き去る。この状態でケーシング 7はトップシーブ 5の上部まで突出する。そして、クラッシヤー 10により順次下部力杭 100を切断破砕し、杭 100を処分する。杭 100を抜き去った穴 Hにはグラウト Gが注入され、崩壊が防止される。他の杭 100を抜き去るには、ケーシング 7を接続した状態で第一クローラ 2を他の杭 100の位置まで移動させ、掘削を始めれば良ぐトップシーブ 5に貫通部 29を設けたことで、ケーシング 7の分解労力等、工程が大幅に省力化される

[0028] 図 16 (d)、図 17は、ケーシング 7を分解する場合の工法に関する。図 16 (b)の構成の後、中間位置まで杭 100を引き上げてから、図 17 (a)に示すように、保持具 16をケ一シング 7に取り付けてケーシング 7の埋没を防ぎ、ケーシング 7のうち 7cと 7dとの間を分離して 7dを抜き取る。そして、図 17 (a)の如ぐクレーン 12により単体 7dを倒した後、杭 100にケーシング駆動装置 6を被せて倒壊を防止しながら切断部 ΙΟΟχの位置でクラッシャー 11により杭 100を切断し、クレーン 12により撤去する。可能な場合は、図 17 (b)の如ぐ杭 100の残余部分 100bをクレーン 12によりそのまま抜き去ることができる。先の先端抵抗の解除により、抜き去りが容易となる。クレーン 12による抜き取りができない場合は上述の工程を繰り返す。その後、ケーシング 7の残余部分 7c 内に埋戻土をバックホー 13により投入し、 7cを最終的に引き抜くことで杭 100の抜き取りが完了する。

[0029] 次に、添付図面の図 18〜36を参照しながら、本発明の第二実施形態をさらに詳しく説明する。なお、上記第一実施形態と同様の部材には同様の符号を付してある。図 18に示すように、本発明に係る撤去装置 1では、第一クローラ 2のクローラ本体 3 の前方にリーダーマスト 4を角度自在に取り付け、リーダーマスト 4の頂部にトップシーブ 5を取り付けてある。そして、リーダーマスト 4の中間部にトップシーブ 5によって上下昇降自在にケーシング 7を回転させるケーシング駆動装置 6を取り付けてなる。ケ一シング 7の下端には堀削ユニット 8が設けられている。ケーシング 7は、複数の単体が適宜連結'取り外しされ、ケーシング駆動装置 6により堀削ユニット 8が駆動回転させられて地中 Eを掘削する。

[0030] 図 18に示すように、ケーシング駆動装置 6はケーシング 7を支持し駆動回転させる。ケーシング駆動装置 6はリーダーマスト 4のレール 4aにスライド自在にスライダー 6c を介して取り付けられた固定部 6aと、この固定部 6aの下でケーシング 7を保持し駆動回転させる回転部 6bとを備えている。回転部 6bの回転駆動力は連結フランジ 6eを介して上ケーシングに伝達され、ケーシング 7は駆動回転力を得る。

[0031] 上述の如ぐ固定部 6aに取り付けられた下プーリー 6dは、図示しないがケーシング 7を挟んで対象位置に同じものが設けられて、る。ケーシング 7は複数の分割単位が連結部 7xにより順次連結される。保護カバー 7yはロッド 46及び下部以外の位置においてケーシング 7の外面に位置することとなる圧送チューブ 63を覆うアングル等である。

[0032] 図 19、 20、 21 (a)で示すように、掘削ユニット 8は、大略、爪駆動装置 80、爪装置 4 0、伝達機構 50により構成される。爪駆動装置 80は、主として連結環 81、内環 82、中環 83、外環 84により構成される。また、連結環 81は、ケーシング 7と中環 83との間に配置され、ケーシング 7と中環 83とをフランジ 8 laで連結し、ケーシング駆動装置 6 の駆動力を中環 83に伝達する。図 2に示すように、中環 83は円周面に貫通した切欠 30を有している。ここで、上分割体には連結環 81、中環 83及び外環 84が含まれ、下分割体には内環 82及び下環 86が含まれる。

[0033] 内環 82の上部は中環 83の内側に嵌合され、中環 83の 2力所に設けられた切欠 83 、 83対応位置における内環 82外周面には、略正方形のコマ 85、 85力 S設けられている。内環 82及び中環 83は相対回転及び伸縮自在であり、コマ 85が中環 83の切欠 3 0内を移動しつつ円周方句に接当することで、コマ 85及び切欠 30よりなる係合機構により、内環 82の突出量を規制し両者間に回転力を伝達する。 [0034] 外環 84は中環 83の外周面を覆うように配置され、切欠 30を覆い塞ぐことで土砂の切欠 30への流入を防ぎ、中環 83の切欠 30を補強している。また、図 21 (a)に示すように、外環 84の外周面には、ロッド 54の球状端部 54aを内包する上第一ホルダー 51 と、それと同じ構造の上第二ホルダー 52がそれぞれ 2個ずつ 180度隔てて配置されている。

[0035] 図 19、図 22、図 24に示すように、爪装置 40は、底部 60の外周面に、ケーシング 7 の口径に応じて複数箇所に設けられ、本実施形態では 180度隔てて 2力所に設けられている。爪装置 40は図 22に示すように、大略、チャック爪 41、押え板 45、受け板 4 7及びガイド板 48により構成されて、る。

[0036] チャック爪 41は図 24に示すように先端部分を湾曲させた鋼材で形成され、先端に抜け止め用のフランジ 42、後端に貫通孔 43a、側面に溝 41aが設けられている。受け板 47は底部 60の側面に固定され、受け板 47に設けられた支持孔 47aにチャック爪 41が摺動自在に嵌合されてヽる。

[0037] 図 6に示すように、受け板 47の支持孔 47aの両側にはピン 46、 46をそれぞれ内側に突出させて止めボルト 46aで固定し、各ピン 46を溝 41aにスライド可能に嵌め込んであり、チャック爪 41の支持孔 47aへの出退をスムーズにしている。また、支持孔 47a の下方には押え板 45が固定され、チャック爪 41の湾曲部が押え板 45に当接することで、チャック爪 41の支持孔 48aへの出退を補助している。

[0038] 後述する連結部 53の貫通孔 53bとチャック爪 41後端の貫通孔 43には軸 43eを貫通させてある。また、チャック爪 41の左右に設けたガイド板 48のカム面 48aには先の軸 43eがスライド自在に接当し、下ホルダー 53とチャック爪 41とを屈曲可能に連結すると共に、後述のロッドガード 55と相まってカム面 48aに沿って軸 43eの軌跡を制限している。

[0039] チャック爪 41は突出状態で図 23に示すように支持孔 47aの上下に接当し、先端に荷重 F1が下向きに作用する。そこ力も順次右に移るにしたがって、下側から F2,さらに下向きの F3が作用する。すなわち、支持孔 47aの下側である F2の点が支点となつて両側で下向き力 Fl, F3が作用する。これにより、ロッド 54に関わらずチャック爪 41 は多大な荷重を支持することができる利点がある。また、図 24, 25に示すように、支持孔 47aの側面はチャック爪 41と小さなクリアランスで接触して、るので、ケーシング回転時の横方向の負荷にも耐えることができ、後述のカッター 42xによる切断も可能である。

[0040] 図 2、図 3に示すように、伝達機構 50は、上第一ホルダー 51、上第二ホルダー 52、下ホルダー 53、ロッド 54及びロットガード 55から構成される。各ホルダー 51〜53は、ロッド 54の球状端部 54aを内包するように設けられ、図 27に示すように、それぞれ窪み 51cを有するホルダーベース 51aに球状端部 54aを当接させ、窪み 51dを有する 2 枚のベースカバー 51bで挟み込むと共に 4角をボルト 51eで止め、着脱自在に固定している。

[0041] 図 26に示す先の各切欠 30は、杭抜き用の第一部 30aと、杭切断用の第二部 30b とを有している。そして、図 19, 20に示すように、第一部 30aを上第一ホルダー 51と共に、第二部 30bを上第二ホルダー 52と共に、それぞれホルダーを切り替えて使用する。

[0042] 図 19、図 21、図 22に示すように、底部 60は内環 22と連結されている。そして、底部 60の底面に適宜箇所に設けられた小掘削刃 61と、爪装置に至るまで底部 60の外周面に沿って滑らかに順次高くなり拡径して設けられた大掘削刃 62 (62a〜c)を備えている。中環 23から内環 22に伝達された駆動力で、内環 22と共に底部 60が回転し、小掘削刃 61と大掘削刃 62との作用で、地中 Eを掘削することができる。

[0043] 圧送チューブ 63は空気、水、ベントナイト等を注入するためのものであり、上部からケーシング 7の外側に沿って下部まで延長される。圧送チューブ 63は掘削ユニット 8 において、フランジ 64を貫通するジョイント 63aから中継管 63bを介して外環 24外面を誘導され、屈曲自在なフレキシブルチューブ 63cを介して L字管 63dから内環 22を貫通する。これにより、掘削ユニット 8の内部に流動体が供給される。内環 22と外環 2 4の相対移動はフレキシブルチューブ 63cにより吸収される。

[0044] 次に、図 26、 28、 29を参照しながら、堀削ユニット 8の基本的な動作について説明する。

まず、図 28は、杭 100の引抜き作業に相当する。この際、伝達機構 50におけるロッド 54を上第一ホルダー 51に固定すると共にコマ 25を第一部 31aに符合させる。当初において、コマ 25は図 26に示す左抜部 31における PIに位置してコマ 25に対し中環 23を方向 C2側へ回転させる。図 19, 20に示すように、内環 22と中環 23とは伸びきった関係となる。

[0045] 図 28 (a)に示すように、先のトップシーブ 5及びケーシング駆動装置 6を介してケーシング 7及び堀削ユニット 8を駆動回転及び上下移動させ、中管 23及び切欠 30をコマ 25に対して相対的に（以下同様)方向 C1へ回転させ、コマ 25を符合 P1 'の位置で第一部 31に接当させ、杭 100の周囲を掘削する。この際、内環 23が中環 24から突出している状態であるため、図 28に示すように、チャック爪 41は杭 100方向に入り込んでいない。

[0046] 掘削が進むにつれ杭 100とケーシング 7内面との接触抵抗が高まると、随時適宜位置にてケーシング 7全体を下に押し下げ例えばコマ 25を符合 P1 '力も P2の位置まで移動させる。

[0047] 次に、図 28 (b)の如くチャック爪 41を突出させて杭 100周面の接触抵抗を軽減する。この際の掘削ユニット 8におけるコマ 25の位置は、図 26に示す P2の位置に自然に移動する。これにより、内環 23は中環 24にやや入り込み（内環 23、中環 24が相対縮小し）、ロッド 54がチャック爪 41を押し出すように作用することで、図 28 (b)に示すようにチャック爪 41は内側方向にケーシング 7の押し込み量だけ突出し、杭 100周面の接触抵抗を軽減させる。圧抜き部 31は階段状でコマ 25の上方移動は自由であり、チャック爪 41の突出量は先の中環 23の押し込み量により決定される。

[0048] 杭 100の先端部 101に到達すると、図 26の方向 C2に内環 23の回転方句を切り替えてコマ 25を上方に移動させ、さらに矢印 C1の方向に回転を切り替えて図 28 (c)の如くさらにチャック爪 41を突出させて堀削ユニット 8を回転させ、杭 100の底面の先端抵抗を解除する。この際の掘削ユニット 8におけるコマ 25の位置は、図 26に示す P3 の位置に移動する。これにより、内環 23が中環 24に入り込み（内環 23、中環 24が相対縮小し）、ロッド 54がチャック爪 41を押し出すように作用することで、図 28 (c)に示すようにチャック爪 41は杭 100方向にさらに突出し、杭 100の底面の先端抵抗を解除している。

[0049] 杭 100を引抜く際には、図 28 (d)の如くチャック爪 41を突出させてケーシング 7と共に杭 100を抜き上げる。この際の掘削ユニット 8におけるコマ 25の位置は、図 26に示す P4の位置である。この状態において、チャック爪 41を突出させて杭 100を保持すると、図 7で示すように、フランジ 42に荷重 F1が掛力る力支持孔 48aとチャック爪 41 との間に反力として F2, F3が発生し、荷重 F1を受け止める。従って、チャック爪 41 に荷重が掛カつたとしても、チャック爪 41及び受け板 48以外の部材には荷重が殆ど作用せず、駆動部分の破損を防ぐことができる。

[0050] 続いて、図 29 (a)〜（c)を参照しながら、杭 100の切断作業について説明する。ここでは、図 9に示す先端にカッター 42xの設けられたチャック爪 41を用いる。伝達機構 50におけるロッド 54を、上第二ホルダー 52に固定し、爪駆動装置 20におけるコマ 25を、図 26に示す切欠 30の第二部 30bに移動させる。

[0051] 図 29 (a)の状態におけるコマ 25の位置は、図 10に示す Q1の位置である。回転方向は図 10の C2方向であり、図 29 (a)に示すように、チャック爪 41は杭 100方向に未だ突出していない。

[0052] 図 29 (b)の如く所望位置でチャック爪 41を突出させて回転させ、切り込み溝 102を形成すると共に杭 100内の外周に位置する鉄筋 104を切断する。この際の掘削ュ- ット 8におけるコマ 25の位置は、図 26に示す Q2の位置である。コマ 25を Q1から Q2 に移動させるには、僅かに方向 C1に回転させつつ、ケーシング 7を押し込む方向に移動させ、切断部 33の次の段にコマ 25が移動したところで再び C2に中環 23を回転させる。

[0053] 杭 100の鉄筋の切断後、上記作業を繰り返し図 29 (c)に示すように、さらにチャック爪 41を突出させて楔の原理で杭 100を完全切断し、切断部 103をチャック爪 41で掴んで杭 100の上部をケーシング 7と共に抜き去る。なお、この際の掘削ユニット 8におけるコマ 25の位置は、図 26に示す Q3の位置であり、コマ 25を第二チャック部 34に接当させて中環 23によりコマ 25と共に内環 22を引き上げる。

[0054] 次に、図 30〜32を参照しながら杭の撤去工程について説明する。

図 30 (a)に示すように、ケーシング駆動装置 6に掘削ユニット 8を接続し、地表から掘削を開始して、杭 100の地表力も数メートルの部分で掘削ユニット 8の押し込みを停止させる。切欠 30におけるコマ 25を、図 26で示す切断部 33の Q2に位置させることでチャック爪 41を突出させ（図 29 (b)の状態と同一）、掘削ユニット 8を回転させてチャック爪 41で杭 100の上部表面に切り込み溝 102 (図 30 (c)参照）を入れる。

[0055] 一度掘削ユニット 8をグラウンド G上に移動させ、ロッド 54を上第二ホルダー 52から上第一ホルダー 51に入れ替え、更にカッター 42xを有さな、チャック爪 41に付け替える。再度、掘削ユニット 8を用いて掘削を行い、ケーシング 7を継ぎ足すことにより、杭 100の先端まで掘り進む。上述の実施形態同様に、杭 100の中間部及び先端部と土との縁切りを行う（図 28 (b) (c)と同様の作業)。その後、掘削ユニット 8のチャック爪 41を収納させた後、全てのケーシング 7及び掘削ユニット 8をグラウンド G上へ移動させる。

[0056] 続いて、図 30 (c)〖こ示すように、パイブ口 14を用いてシートパールを杭 100の外周におけるケーシング 7の存在した位置に打ち込み、図 31のようにシートパイルで杭 10 0を囲い込む。ここで使用するシートパイル 110は、図 31, 32に示すように同一方向力一個置きに組み合わされる二種類のシートパイル 111, 112により構成されている。

[0057] 図 32 (a) (b)に示すように、横端の形状が異なる 2種類のシートパイル 111, 112をつなぎ合わせ、図 32 (a) (b)に示す如ぐ各シートパイル間に杭抜き作業用のスぺーサー（鋼製） 114を介在させる。シートノィル 111, 112のつなぎ合わせは、図 32 (c) に示す如ぐ連結部 115において凸状終端 111aと凹状終端 112aを重ね合わせる。このように終端の形状が異なる 2種類のシートパイルを組み合わせることで、同一方向力も杭 100の外周を囲い込む。なお、掘削時に先の圧送チューブ 63で水 ' CB液等を注入してもよい。

[0058] 図 33は、液体注入用のシートパイル 111, 112である。複数のチューブ 121 (121a 〜； 0を固定具 123でシートパイル上に固定し、管先端 121xの位置をずらせることで、異なる位置に注水等が可能である。図 31の施工や図 35 (a)の施工に数個おきにこの管付のシートパイルを配置するとよ、。

[0059] 次に、図示省略する力杭 100の上部に先の掘削ユニット 8を位置させる。そして、チャック爪 41を溝に掛止し、第一クローラ 2を用いて地中力も杭 100を引抜く。杭 100 を引抜!、たの穴 Hに土砂を埋め込み、土砂を埋め込んだ後にシートパイルを弓 I抜くこととなる。杭 100を引抜く際に、杭 100の周縁にシートパイルが存在するので、杭 1 00の周縁の土が崩れ落ちることがなく、工事後の地盤沈下を防止することができる。

[0060] 図 34は、爪駆動装置 20、切欠 30、爪装置 40及び伝達装置 50の関係を模式化した一部断面図を示す。 (a)は第一実施形態の図 2の右側を模式ィ匕したものである。一方、図 34 (b)は内環 22と中環 23の役割を同図（a)と相対的に入れ替え、第一内環 22 'に切欠 30を設け、中環 23 'にコマ 25を設けてもよい。

[0061] さらに、図 34 (c)に示すように、爪駆動装置 20、切欠 30、伝達装置 50の代わりに、シリンダ装置 70を用いることも可能である。これは、第二内環 22'，に上ロッド 71aを接続し、下ロッド 71bにチャック爪 41を接続して、上ロッド 71aと下ロッド 71bとの間にシリンダ 71を設けることで実現される。

[0062] 図 35、 36は矩形地域にシートパイルを打設した状態を示す。二種類のシートパイル 111, 112が交互に設けられ、コーナー部分では他のシートパイル 113が用いられる。各シートパイルは図 36に示すように（a) (b)では左右の連結部 11 la, 112aは対象形状であるが、（c)では連結部 113aが左右異なる形状となる。一点鎖線で示したシートパイル 112のみで構成された場合に比較して、占有ラインが B4から B3に拡大され、無駄な境界スペースを削減することが可能となる。

[0063] 最後にその他の実施形態の可能性について言及する。上記各実施形態において、爪 41又は支持孔 47aのいずれか〖こ溝を形成することで、爪 41移動時の抵抗を軽減することが可能である。また、上記第一実施形態では振止環 26が固定であつたが、この振止環 26を例えば前方が開閉可能となるように構成してもよい。

[0064] 上記各実施形態は相互組み合わせが可能であり、各実施形態で用いられていない構成も他の実施形態の構成を適用することが可能である。

産業上の利用可能性

[0065] 本発明は、杭の抜き取り及び切断のための装置及び工法として利用することができる。また、上記爪装置の構造は、杭の抜き取りのみに限らず、他の重量物の保持にも適用可能である。さらに、本発明は、杭や転石等の地中障害物の撤去装置及び撤去方法として利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 円筒状のケーシングと、このケーシング下端部の掘削歯と、前記ケーシング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチャック爪と、このチヤック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チヤック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去する地中障害物の撤去装置であって、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛かった際に前記孔の下部でケ一シング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することを特徴とする地中障害物の撤去装置。

[2] 前記ケーシングを回転させることにより前記チャック爪に反回転方向の荷重が掛かつた際に前記孔の前記回転方向上手側でケーシング内側部分と前記孔の前記回転方向下手側でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記反回転方向の荷重を支持することを特徴とする請求項 1記載の地中障害物の撤去装置。

[3] 前記ケーシングが前記掘削歯及びチャック爪を有する下分割体とさらに上部のケーシングに連結させるための上部分割体とを有し、前記上下分割体は相対回転及び相対伸縮可能であり、前記上下分割体の間に各分割体に設けられた係合部が互いに係合してこれら上下分割体の相対伸縮の可否を上下分割体の相対回転位置で選択可能な係合機構を有し、前記爪駆動装置が前記上下分割体の相対縮小により前記チャック爪を前記ケーシングの内側に突出させるものであることを特徴とする請求項 1 記載の地中障害物の撤去装置。

[4] 前記係合機構が、チャック爪の突出量を前記上下分割体の相対回転及び相対縮小により調整する圧抜き部と、さらに前記上下分割体の相対縮小を許容した後上下分割体の相対伸長を防ぐ第一チャック部とを備え、前記相対回転で爪の突出及び固定を回転で切替であることを特徴とする請求項 3記載の地中障害物の撤去装置。

[5] 前記係合機構が、縮小規制を段階的に行い、チャック爪の突出量規制を段階的に行うことを特徴とする請求項 4記載の地中障害物の撤去装置。

[6] 前記爪駆動装置が伸縮装置とこの伸縮装置により前記チャック爪を駆動させるロッドよりなることを特徴とする請求項 1記載の地中障害物の撤去装置。

[7] 前記地中障害物が既設杭であり、前記ケーシングを回転させるケーシング駆動装置を昇降させるトップシーブを備え、ケーシング駆動装置とトップシーブにはそれぞれケ一シング設置位置を挟んで少なくとも一対のプーリー群が設けられており、前記ブーリー群の間を掛けわたすワイヤーをケーシング設置位置を迂回させるプーリーを介して配置することにより、一対のプーリー群間にケーシングの通過を許容する貫通部を設けたことを特徴とする請求項 1記載の地中障害物の撤去装置。

[8] 前記地中障害物が杭であることを特徴とする請求項 1記載の地中障害物の撤去装置

[9] 前記地中障害物が転石であることを特徴とする請求項 1記載の地中障害物の撤去装置。

[10] 前記ケーシングの最下端に位置し請求項 1〜9のいずれかに記載の地中障害物の撤去装置に用いる掘削ユニットであって、前記ケーシング下端部の掘削歯と、前記ケ一シング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチヤック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去するものであり、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛かった際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することを特徴とする掘削ユニット。

[11] 請求項 1〜9のいずれかに記載の地中障害物の撤去装置を用いた地中障害物の撤去方法であって、円筒状のケーシングと、このケーシング下端部の掘削歯と、前記ケ一シング下端部に設けられた孔と、この孔に挿入されケーシング内側に突出するチヤック爪と、このチャック爪をケーシング内側に突出させる爪駆動装置とを有し、地中に埋設された障害物の外周を前記掘削歯で掘削して当該障害物をケーシングにより覆うと共に前記チャック爪で障害物を掴んだ状態でケーシングを引き上げることにより障害物を地中から撤去する地中障害物の撤去装置を備え、前記チャック爪が前記爪駆動装置により前記孔に沿ってケーシング内側に突出するように湾曲しており、前記孔を形成する部材が厚みを有し、前記チャック爪に下方向きの荷重が掛カつた際に前記孔の下部でケーシング内側部分と前記孔の上部でケーシング外面側部分を前記チャック爪に接当させて前記下方向きの荷重を支持することを特徴とする地中障害物の撤去方法。