JP6877762B2

JP6877762B2 - 掘削装置

Info

Publication number: JP6877762B2
Application number: JP2018187374A
Authority: JP
Inventors: 孝彦樫本
Original assignee: Oak Co Ltd
Current assignee: Oak Co Ltd
Priority date: 2018-10-02
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2021-05-26
Anticipated expiration: 2038-10-02
Also published as: JP2020056214A

Description

杭打機用クローラクレーンを仮設桟橋に乗載して山間部や沿岸部の地盤で杭打ち作業を行うための仮設桟橋の構台用鋼杭、土留め用鋼杭、地滑り抑止用鋼杭、その他既成杭の対して強力な荷重や衝撃を受ける既成杭にあっては、これらの荷重や衝撃に対し耐荷重性や耐衝撃力を持たせるために既成杭の先端部は地盤中でモルタルやコンクリート等の根固め材によって強力に根固めされている。本発明は、これら地盤中において強力に根固め材によって根固めされた既成杭の引き抜き工法に関する。

上記の仮設桟橋の構台用の鋼杭や土留め用鋼杭、地滑り抑止用鋼杭等の既成杭Ｋは、図８〜図１０に示すように地盤Ｇの粘土や砂礫等よりなる土砂層Ｇｓとその下層の支持地盤である岩盤支持層Ｇｒとにかけて掘削した削孔に埋設され、そのうち、岩盤支持層Ｇｒの削孔に埋設された既成杭先端部と削孔との間には、モルタル、セメントミルク、採石、コンクリート等の根固め材Ｃが充填されたり圧密されて、該根固め材Ｃによって既成杭は強力に根固めされており、これによって既成杭に負荷する強大な荷重や衝撃力に十分に耐えるようになっている。

ところでこのように地中に埋設された既成杭をそのまま再利用される場合はまれで、殆どの既成杭は引き抜かれるようになっている。

ところで、地中に強力に根固め材によって根固めされた既成杭を地盤から引き抜く際には既成杭の周囲にリング状に根固めされた地固め材を撤去する必要があるが、その撤去作業が極めて困難であることは容易に推測される。

例えば下記の特許文献１に示すように既成杭を囲むようにしてその周囲にオーガドリルを用いてリング状の掘削孔を形成し、該掘削孔によって既成杭とその周囲の土壌との縁を切り、しかる後に、既成杭を地上に引き抜くようになっている既成杭引き抜き工法が提案されている。

特開２０１５ー１８３５０１号公報

しかしながら上記従来の既成杭引き抜き工法に用いられるオーガドリルでは、既成杭に強力に付着している根固め材を撤去することは困難である。

本発明に係る既成杭の引き抜き工法は強力の打撃掘進力を備えるダウザホールハンマーを用いて既成杭の周囲に強力に付着している根固め材を効率的に撤去することが可能な既成杭引き抜き工法を提案するものである。

上記課題を解決するための手段を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の既成杭引き抜き工法は、地盤Ｇに埋設された既成杭Ｋの周囲が根固め材Ｃによって根固めされた既成杭Ｋを地上に引き抜くための既成杭引き抜き工法であって、地盤Ｇに埋設された既成杭Ｋの周囲を囲むように平面視略リング状に根固めされた根固め材Ｃに向かって掘進可能な複数のダウンザホールハンマー１（１ａ〜１ｆ）を平面視略リング状に配設し、これら平面視略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲のリング状の根固め材Ｃを破砕してその根固め状態を破断し、しかる後に既成杭Ｋを地上に引き抜くようにしたことを特徴とするものである。

また、請求項２に係る既成杭引き抜き工法は、複数のダウンザホールハンマー１を平面視略リング状に配設するためのダウンザホールハンマーリング状配設部３と、複数のダウンザホールハンマー１に高圧エアーＡを供給するためのリング状中空筒部４と、外部の高圧エアー導入パイプ５にスイベル機構６を介して繋がれリング状中空筒部４に高圧エアーＡを導入するためのスイベル継手部７と、を備えたリング状カットケーシング２を用いて地盤Ｇに掘進し、その掘進途上で、リング状カットケーシング２のダウンザホールハンマーリング状配設部３の既成杭囲み用中空部８に既成杭Ｋを囲い込み入れると共に、これに続いてリング状中空筒部４の既成杭囲み用中空部９に既成杭Ｋを囲い込み入れながら、平面略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲のリング状に根固めされた根固め材Ｃを破砕し、破砕された根固め材Ｃの破砕屑Ｃａはダウンザホールハンマー１から排出されるエアーブローによって外部に排出され、根固め材Ｋが破砕された後、リング状カットケーシング２を地上に取り出し、しかる後に既成杭Ｋを地上に引き抜くようにしたことを特徴とするものである。

また、請求項３は、請求項２に記載の既成杭引き抜き工法において、リング状カットケーシング２はスイベル機構６に繋がれるオーガーマシン１０によって回転駆動されるようになっていることを特徴とする。

また、請求項４は、請求項２に記載の既成杭引き抜き工法において、リング状カットケーシング２は、該ケーシング２を全周回転駆動する全周回転駆動装置等のテーブルマシン１１によって回転駆動されるようになっていることを特徴とする。

また、請求項５は、請求項２〜４の何れかに記載の既成杭引き抜き工法において、リング状カットケーシング２には、破砕された根固め材Ｋの破砕屑Ｋａがダウンザホールハンマー１から排出されるエアーブローによって外部に排出するための排土孔１２が設けられてなることを特徴とする。

上記解決手段による発明の効果を、後述する実施形態の参照符号を付して説明すると、請求項１に係る発明の既成杭引き抜き工法によれば、地盤Ｇに埋設された既成杭Ｋの周囲を囲むようにして既成杭の周囲を囲むように根固めされた根固め材Ｃに向かって掘進可能な複数のダウンザホールハンマー１（１ａ〜１ｆ）を平面視略リング状に配設し、これら平面視略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲を囲むように平面視リング状に根固めされた根固め材Ｃを平面視リング状に打撃掘進しながらその根固め状態を破断するようにしたため、例えば単体のダウンザホールハンマーを根固め材Ｃのリング方向に移動させながら打撃作用と掘進作用とを交互に作用させて根固め材Ｃをそのリング部に沿って徐々に多大の時間と手間をかけて破砕する破砕作業に比べて、極めて能率的に且つ容易に根固め材Ｃを破砕することができ、その後の既成杭Ｋの地上への引き抜き作業に迅速に移行することができる。

また、請求項２に係る発明の既成杭引き抜き工法によれば、複数のダウンザホールハンマー１を平面視略リング状に配設するためのダウンザホールハンマーリング状配設部３と、複数のダウンザホールハンマー１に高圧エアーＡを供給するためのリング状中空筒部４と、外部の高圧エアー導入パイプ５にスイベル機構６を介して繋がれリング状中空筒部４に高圧エアーＡを導入するためのスイベル継手部７と、を備えたリング状カットケーシング２を用いて地盤Ｇに掘進し、その掘進途上で、リング状カットケーシング２のダウンザホールハンマーリング状配設部３の既成杭囲み用中空部８に既成杭Ｋを囲い込み入れると共に、これに続いてリング状中空筒部４の既成杭囲み用中空部９に既成杭Ｋを囲い込み入れながら、平面略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲のリング状に根固めされた根固め材Ｃを破砕するようにしたためその破砕作業を迅速に行うことができる。

また、その破砕作業に上述の構成よりなるリング状カットケーシング２を用いるため、複数のダウンザホールハンマー１は当該ケーシング２の内部で平面視リング状に配設されており、且つこれはリング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１に同時に当該ハンマー１の作動用の高圧エアーＡが導入されているため、作業者は、当該リング状カットケーシング２を地上から地盤Ｇに向かって降下させ且つ埋入させる作業を行うだけで、根固め材Ｃの破砕作業を行うことができ、その破砕作業を極めて容易に且つ能率的に行うことができる。

さらに、ダウンザホールハンマー１作動用の高圧エアーＡの作動作用を終えた排出エアーＢがダウンザホールハンマー１の先端部から排出され、これがエアーブローとなって破砕された根固め材Ｃの破砕屑Ｃａは外部に排出され、掘削地盤Ｇ中に有害なモルタルやコンクリートを含んだ破砕屑Ｃａが残留することがない。

そして、根固め材Ｋが破砕された後、リング状カットケーシング２を地上に取り出すことによって、地盤Ｇ中の既成杭Ｋは地盤Ｇとのフリクションから開放されるため極めて容易に既成杭Ｋを地上に引き抜くことができる。

また、請求項３に係る発明の既成杭引き抜き工法によれば、リング状カットケーシング２はスイベル機構６に繋がれるオーガーマシン１０によって回転駆動されるようになっているため、リング状カットケーシング２は、その回転駆動によって一層能率的に掘進打撃作用を行うことができる。

また、請求項４に係る発明の既成杭引き抜き工法によれば、図９に示すように、リング状カットケーシング２は、該ケーシング２を全周回転駆動する全周回転駆動装置等のテーブルマシン１１によって回転駆動されるようになっているため、リング状カットケーシング２は、その回転駆動によって一層能率的に掘進打撃作用を行うことができる。

また、請求項５に係る発明の既成杭引き抜き工法によれば、リング状カットケーシング２には、破砕された根固め材Ｋの破砕屑Ｋａがダウンザホールハンマー１から排出されるエアーブローによって外部に排出するための排土孔１２が設けられてなるため、ダウンザホールハンマー１作動用の高圧エアーＡの作動作用を終えた排出エアーＢは、リング状カットケーシング２の排土孔１２から外部に排出され、これがエアーブローとなって破砕された根固め材Ｃの破砕屑Ｃａは、リング状カットケーシング２の内部に滞留することなく外部に円滑に排出することができる。

本発明に係る既成杭引き抜き工法に用いるリング状カットケーシングの外観斜視図である。同リング状カットケーシングの内部下部側に配設される平面視リング状の複数のダウンザホールハンマーをリング状のハンマー固定プレートに固定するに当っての分解斜視図である。リング状カットケーシングの正面図である。図３におけるＡーＡ線断面図であり、その使用状態を示した縦断正面である。図３におけるＢーＢ線断面図である。図３におけるＣーＣ線断面図である。図３におけるＤーＤ線断面図である。本発明に係る既成杭引き抜き工法に用いるリング状カットケーシングを回転駆動させる一実施形態の使用状態図である。本発明に係る既成杭引き抜き工法の作業手順を示す作業工程図である。本発明に係る既成杭引き抜き工法に用いるリング状カットケーシングを回転駆動させる他の実施形態の使用状態図である。

図１は、本発明に係る既成杭引き抜き工法に用いる一実施形態のリング状カットケーシング２の外観斜視図、図３は、同外観正面図、図４は、図３におけるＡーＡ線断面図であり、詳しくは、その使用状態を示す縦断正面図である。

リング状カットケーシング２は、図４に良く現れているように、その略全長にわたってリング状の内側ケーシング１３とこれに対向する外側ケーシング１４が設けられ、両ケーシング１３，１４間に平面視リング状の中空筒部４が形成されている。なお、内側ケーシング１３は外側ケーシング１４よりも上端部が短く、その上端部は端板１５で閉塞されている。

当該リング状カットケーシング２の上端部には、２重の天板１６で閉塞され、その中心部に六角雄スイベル継手7が突設され、該スイベル継手部７にスイベル機構６の六角雌スイベル継手１７がロックピン１８によって連結されている。また、リング状カットケーシング２の上部側で前記天板１６と外側ケーシング１４と前記端板１５とに囲繞されて高圧エアーＡの中継室１９が形成される。したがって、スイベル機構６に繋がれた高圧エアー導入パイプ５からの高圧エアーＡは、スイベル機構６及びこれに連結されるスイベル継手部７に貫設された高圧エアー供給路２０に供給され、前記中継室１９を中継してリング状中空筒部４に供給される。

当該リング状カットケーシング２のリング状中空筒部４の下部側には、図１、図４に示すようにダウンザホールハンマーリング状配設部３が設けられている。

該ダウンザホールハンマーリング状配設部３には、図２に分解状態で示す複数のダウンザホールハンマー１、図示では６体のダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆが、図５〜図７に示すように平面視略リング状に配設されている。すなわち、図１、図２及び図４に示すように、リング状中空筒部４の中程にはリング状の２重の固定プレート２１が内側ケーシング１３と外側ケーシング１４にその内外周面で固着され、該固定プレート２１に６個のスペーサー支柱２２ａ〜２２ｆが平面視リング状に配設固着される。

夫々のスペーサー支柱２２ａ〜２２ｆはその下端部に六角雌継手２３（図４参照）が固着されており、一方該六角雌継手２３に対応して六角雄継手２４が６体のダウンザホールハンマー１ａ〜ｆの夫々の上端部に突出固着されており、両者はロックピン２５によって連結される。

そして夫々のスペーサー支柱２２ａ〜２２ｆ、これらに固着されている六角雌継手２３およびこれに連結される六角雄継手２４の中心部には高圧エアー導入孔２６が貫設され、夫々のダウンザホールハンマー１ａ〜ｆの高圧エアー導入路２７に繋がっている。

ダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆの高圧エアー導入路２７に導入された高圧エアーＡは、夫々のダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆに装備するハンマービット２８（図１〜図４）を、周知のように図示しないピストンによって上下動させて、その打撃によって強力な掘削作動を行うものであって、ハンマービット２８の強力な打撃掘進作用によって岩盤支持層Ｇｒと既成杭Ｋとの間に根固めされたモルタルやコンクリート等の根固め材Ｃを破砕することができる。なお、外側ケーシング１４の外周面には縦方向に延びる補強リブ２９が周方向適当間隔に固着されている。

ダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆの高圧エアー導入路２２に導入された高圧エアーＡがハンマービット２３に対する打撃作業を終えると、図４に矢印で示すように、排出エアーＢとなってリング状カットケーシング２と地盤Ｇに形成された掘削孔Ｄとの間から外部に放出され、また図７に示すようにリング状中空筒部４の既成杭囲み用中空部９を通過して排土孔１２，１２からも外部に放出される。そして、高圧エアーである排出エアーＢがエアーブローとなって破砕された根固め材Ｃの破砕屑Ｃａを外部に排出し、掘削地盤Ｇ中に有害なモルタルやコンクリートを含んだ破砕屑Ｃａが残留することがない。

図５〜図７に示すように平面視略リング状に配設される６体のダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆは、図６又は図７に示すように内外ケーシング１３，１４によって形成されたリング状中空筒部４に、詳しくはその下方側のダウンザホールハンマーリング状配設部３に配設される。

これら６体のダウンザホールハンマー１ａ〜１ｆによって既成杭Ｋの根固め材Ｃを打撃掘進しながら、図４及びず６に示すようにリング状カットケーシング２のダウンザホールハンマーリング状配設部３の既成杭囲み用中空部８に既成杭Ｋを囲い込み入れ、これに続いて図４及び図７に示すように、リング状中空筒部４の既成杭囲み用中空部９に既成杭Ｋを囲い込み入れながら、平面略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲のリング状に根固めされた根固め材Ｃを破砕し、図示のように既成杭Ｋに若干量付着する根固め材Ｃと岩盤支持層Ｇｓに付着する根固め材Ｃとの縁を切り、既成杭Ｋの引き抜きを容易にする。

なお、図４又は図８に示すように、高圧エアー導入パイプ５とリング状カットケーシング２とに繋がれるスイベル機構６の上部にはオーガーマシン１０が取り付けられ、オーガーマシン１０は杭打用クローラクレーン等の重機のステー３０に支持されるリーダー３１にアーム３２を介して上下に案内されるようになっており、オーガーマシン１０によってリング状カットケーシング２は回転駆動されながら地盤Ｇに掘進するようなっている。
また、図１０に示す実施形態にあっては、高圧エアー導入パイプ５とリング状カットケーシング２とに繋がれるスイベル機構６は杭打用クローラクレーン等の重機に吊設されるフック３３に吊具３４によって吊持され、リング状カットケーシング２の掘進にともなってフック３３が下降するようになっており、リング状カットケーシング２は全周回転圧入機構等からなるテーブルマシン１１に抱持固定され、テーブルマシン１１は地盤Ｇに埋設される反力杭３５によって地盤Ｇに支持されており、該テーブルマシン１１によってリング状カットケーシング２は回転駆動されながら地盤Ｇに掘進するようなっている。なお、オーガーマシン１０は、ケーシングの外周面を掴持して全周回転あるいは周方向に左右揺動させながらケーシングを地盤中に押し込んで掘削するタイプのもので、周知の構造からなるものである。

図９は、図８に示すオーガーマシン１０によってリング状カットケーシング２の掘進作用と杭抜き工程を示すもので、先ず（ａ）に示すように、地盤Ｇの土砂層Ｇｓから岩盤支持層Ｇｒに埋設された既成杭Ｋは、（ｂ）に示すように、地盤Ｇから上部に突出している部分は切除され、次に（ｃ）に示すように、地盤Ｇ上で高圧エアー導入パイプ５とリング状カットケーシング２とに繋がれるスイベル機構６がオーガーマシン１０に取り付けられ、矢印で示すように地盤Ｇ中に挿入され、次に（ｄ）に示すようにオーガーマシン１０の回転駆動をともないながら、リング状カットケーシング２の下端部の平面視リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１によって矢印で示すように上下動を繰り返しながら岩盤支持層Ｇｒを掘削すると共に、既成杭Ｋ周りの根固め材Ｃを打撃掘進作用によって破砕し、次に（ｅ）に示すように、ダウンザホールハンマー１が矢印で示すように下方の既成杭Ｋ周りの根固め材Ｃを破砕し終え、破砕した根固め材Ｃの破砕屑Ｃａを矢印で示すように、リング状カットケーシング２と掘削孔Ｄとの間や、リング状カットケーシング２の排土孔１２から高圧エアーである排出エアーの付勢力によって外部に排出し、しかる後に（ｆ）に示すように、オーガーマシン１０によってリング状カットケーシング２を掘削孔Ｄから矢印で示すように地盤Ｇ上に取り出し、そして（ｇ）に示すように、リング状カットケーシング２の地盤Ｇから取り出した後に、既成杭Ｋを杭打用クローラクレーン等の重機に吊設されるフック３６と吊具３７によって地盤Ｇ中から抜き出すことになり、そして最後に既成杭Ｋの抜き出された掘削孔Ｄに適宜フオーク等の埋め戻し具３８によって土砂等の土壌Ｇａを埋め戻すことになる。

なお、図１０に示す実施形態のリング状カットケーシング２は全周回転圧入機構等からなるテーブルマシン１１は、図９に示す（ｃ）〜（ｆ）の工程中に前記オーカーマシン１０に替えて設置されることによって既成杭Ｋの抜き出し工程を得ることができることは容易に推考できるであろう。

以上のように本発明の既成杭引き抜き工法によれば、地盤Ｇに埋設された既成杭Ｋの周囲を囲むようにして既成杭の周囲を囲むように根固めされた根固め材Ｃに向かって掘進可能な複数のダウンザホールハンマー１を平面視略リング状に配設し、これら平面視略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマー１の掘進打撃作用によって既成杭Ｋの周囲を囲むように平面視リング状に根固めされた根固め材Ｃを平面視リング状に打撃掘進しながらその根固め状態を破断するようにしたため、例えば単体のダウンザホールハンマーを根固め材Ｃのリング方向に移動させながら打撃作用と掘進作用とを交互に作用させて根固め材Ｃをそのリング部に沿って徐々に多大の時間と手間をかけて破砕する破砕作業に比べて、極めて能率的に且つ容易に根固め材Ｃを破砕することができ、その後の既成杭Ｋの地上への引き抜き作業に迅速に移行することができる。

１ダウンザホールハンマー
２リング状カットケーシング
３ダウンザホールハンマーリング状配設部
４リング状中空筒部
５高圧エアー導入パイプ
６スイベル機構
７スイベル継手部
８既成杭囲み用中空部
９既成杭囲み用中空部
１０オーガーマシン
１１テーブルマシン
１２排土孔

Claims

地盤に埋設された既成杭の周囲が根固め材によって根固めされた既成杭を地上に引き抜くための既成杭引き抜き工法であって、
地盤に埋設された既成杭の周囲を囲むように根固め材によって根固めされた根固め材に向かって掘進可能な複数のダウンザホールハンマーを平面視略リング状に配設し、これら平面視略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマーの掘進打撃作用によって既成杭の周囲の根固め材を破砕してその根固め状態を破断し、しかる後に既成杭を地上に引き抜くようにした既成杭引き抜き工法。
複数のダウンザホールハンマーを平面視略リング状に配設するためのダウンザホールハンマーリング状配設部と、複数のダウンザホールハンマーに高圧エアーを供給するためのリング状中空筒部と、外部の高圧エアー導入パイプにスイベル機構を介して繋がれリング状中空筒部に高圧エアーを導入するためのスイベル継手部と、を備えたリング状カットケーシングを用いて地盤に掘進し、その掘進途上で、リング状カットケーシングのダウンザホールハンマーリング状配設部の既成杭囲み用中空部に既成杭を囲い込み入れると共に、これに続いてリング状中空筒部の既成杭囲み用中空部に既成杭を囲い込み入れながら、平面略リング状に配設された複数のダウンザホールハンマーの掘進打撃作用によって既成杭の周囲に根固めされた根固め材を破砕し、破砕された根固め材の破砕屑はダウンザホールハンマーから排出されるエアーブローによって外部に排出され、根固め材が破砕された後、リング状カットケーシングを地上に取り出し、しかる後に既成杭を地上に引き抜くようにした既成杭引き抜き工法。
リング状カットケーシングはスイベル継手部に繋がれるオーガーマシンによって回転駆動されるようになっている請求項２に記載の既成杭引き抜き工法。
リング状カットケーシングは、該ケーシングを全周回転駆動する全周回転駆動装置等のテーブルマシンによって回転駆動されるようになっている請求項２に記載の既成杭引き抜き工法。
リング状カットケーシングには、破砕された根固め材の破砕屑がダウンザホールハンマーから排出されるエアーブローによって外部に排出するための排土孔が設けられてなる請求項２〜４の何れかに記載の既成杭引き抜き工法。