(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭が挿入される内筒と、前記内筒が貫入された外筒と、前記内筒を回転させる回転装置と、前記外筒を前記内筒に対して軸方向に相対移動させるアクチュエータと、前記外筒の軸方向の相対移動によって前記内筒に挿入された杭を把持する把持機構とを有することを特徴とする杭抜き装置。
【請求項２】
前記内筒の外表面に、掘削土を排出するためのスクリュウが形成されている請求項１に記載の杭抜き装置。
【請求項３】
前記内筒と前記外筒はそれぞれ外周面に貫通孔を有し、両者の貫通孔は軸方向に略同一位置に形成されている請求項１に記載の杭抜き装置。
【請求項４】
前記内筒の先端部に掘削刃が取り付けられている請求項１に記載の杭抜き装置。
【請求項５】
前記内筒の先端部に水を供給できるように構成されている請求項１に記載の杭抜き装置。
【請求項６】
前記内筒を回転させたとき装置全体が連れ回るのを防止する連れ回り防止機構を有する請求項１に記載の杭抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地中に埋め込まれた杭を引き抜く際に使用する杭抜き装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ビル、マンション、工場等の地上建造物では、その荷重を支持するために、地中の固い地盤まで杭が埋め込まれている。これらの地上建築物を解体等する場合は、地中に深く埋め込まれた杭を引き抜く必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地中の固い地盤層に深く埋め込まれた杭の引き抜き作業は容易ではなく、特に建築物が密集しているような場合や、傾斜地の場合等では作業は困難を極める。また、作業は出来る限り振動及び騒音を少なくして行なうことが望ましい。
【０００４】
本発明は、従来引き抜き作業が困難であった条件下でも比較的容易に、かつ作業中の振動・騒音を抑えながら効率よく杭抜き作業を行なうことが出来る杭抜き装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の目的を達成するために以下の構成とする。
【０００６】
すなわち、本発明の杭抜き装置は、杭が挿入される内筒と、前記内筒が貫入された外筒と、前記内筒を回転させる回転装置と、前記外筒を前記内筒に対して軸方向に相対移動させるアクチュエータと、前記外筒の軸方向の相対移動によって前記内筒に挿入された杭を把持する把持機構とを有することを特徴とする。
【０００７】
かかる構成によれば、内筒を回転させることで掘進して、埋め込まれた杭を内筒内に納め、外筒を相対移動させることで杭を把持することが出来る。その後、杭抜き装置を引き上げれば、杭は内筒内に収納された状態で一緒に引き上げられる。杭抜き装置の掘進により杭に強固に付着している地盤の土砂は杭の回りから除去されるので、杭抜き装置の引き上げは比較的容易に行なえる。以上により、杭の引き抜き作業を容易かつ効率的に、低騒音・低振動で行なうことが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の杭抜き装置について図面を引用しながら説明する。
【０００９】
図１は本発明の杭抜き装置を使って杭抜き作業をしている状態を示した概略説明図である。
【００１０】
本発明の杭抜き装置は、駆動部１００と掘進部２００とから構成される。図１中、１０は本発明の杭抜き装置を略鉛直方向に吊り下げるクレーン車、５０は地中に埋め込まれた杭、８０は掘進部２００が掘進中に歳差運動するのを防止するための振れ止め板である。
【００１１】
図２は、本発明の杭抜き装置の概略構成を示した断面図である。
【００１２】
掘進部２００は、中空円筒状の外筒２１０と、外筒２１０の内部に軸方向に移動可能でかつ軸回りに回転可能に収納された内筒２２０とから構成されている。
【００１３】
一方、駆動部１００は、回転装置１１０と、カップリング１２０と、給水ホース１３０と、油圧シリンダ１４０とを主要構成要素としている。回転装置１１０は、内筒２２０を回転させるための回転力を発生するモータ１１２と、減速機１１４とから構成される。１１５はモータ１１２に電力を供給するための電力供給ワイヤである。カップリング１２０は回転装置１１０の回転トルクを内筒２２０に伝達する機能とともに、給水ホース１３０から供給された掘進水１３１を内筒内の配管に送る回転継ぎ手としての機能をも有する。シリンダ１４０は、一端が駆動部１００の筐体１０１に固定され、他端が外筒２１０に固定される。これにより、シリンダ１４０は、外筒２１０を内筒２２０に対して軸方向に相対的に移動させることが出来る。また、内筒２２０のみを外筒２１０及び駆動部１００に対して回転させることが出来る。シリンダ１４０は上記の機能を発揮させるために筐体１０１の外周部に必要個数（本実施形態では直径方向に２個）設置される。
【００１４】
図２において、１０５は筐体１０１の上部に取り付けられたフックであり、図１に示したように、クレーン車１０のワイヤ１２に取り付けられたフック１３と掛合させて、駆動部１００及び掘進部２００からなる杭抜き装置全体を吊り下げるためのものである。
【００１５】
また、１０８は、筐体１０１に固定された所定長さのアーム１０７の先端に取り付けられた滑車である。図１に示したように、クレーン車１０のワイヤ１４は所定の張力を付与させながら滑車１０８を介して地表に固定される。これにより、内筒２２０を回転させたときに、駆動部１００及び外筒２１０がこれと一緒に回転するのを防止する。
【００１６】
図３は外筒２１０の概略構成を示しており、図３（Ａ）は上面図、図３（Ｂ）は側面図である。外筒２１０は、両端が開口した中空円筒形状をしており、側面には軸方向に所定間隔で所定の大きさの開口２１４が形成されている。また、上端部には、前記シリンダ１４０の一端部が接続される固定部２１２が直径方向に２カ所設置されている。本実施の形態では、外筒２１０は、外径が６０９．６ｍｍ、肉厚１２．７ｍｍの鋼鉄製丸管である。
【００１７】
図４は内筒２２０の概略構成を示した側面図である。内筒２２０も、下端が開口した中空円筒形状をしており、外周部に所定ピッチのスクリュウ２２２が溶接等により取り付けられている。また、側面には開口２２４が形成されている。開口２２４は、外筒２１０の開口２１４と軸方向間隔及び大きさが略同一で、シリンダ１４０が短縮状態のときに軸方向に同一位置になるように形成されている。上端部には駆動部１００のカップリング１２０と結合する結合部２２６が設けられ、結合部２２６を介して回転トルクと掘進水が供給される。供給された掘進水は内筒２２０の内壁面に固着された配管２３８を通り、内筒２２０の下端部開口付近にまで導かれ、放水孔２３９より噴出する。内筒２２０の下端部には、先端にダイアモンドが固定された掘削刃２２８が、内筒２２０の下端部から突出するように、外周部に等角度で４カ所設置されている。掘削刃２２８を含む最大外径Ｄ２２は外筒２１０の外径より太く形成されている。
【００１８】
本実施の形態では、内筒２２０は、外径５０８．８ｍｍ、肉厚９．５ｍｍ、長さ１２０００ｍｍの鋼鉄製丸管であり、スクリュウ２２２を含めた外径は外筒２１０の内径に対して相対運動するために必要なクリアランス分だけ細く形成されている。また、掘削刃２２８を含む最大外径Ｄ２２は６３０ｍｍである。
【００１９】
内筒２２０の下端からわずかに上方の外周部に杭把持機構２４０が等角度に４カ所設置されている。
【００２０】
図５は杭把持機構２４０の構成を示した概略図であり、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＩ−Ｉ線での矢印方向からみた断面図である。図５に示すように、把持部材２４２は支持軸２４８の回りに回転可能に保持され、支持軸２４８は内筒２２０の外周部に固定された一対の保持部２３２に固定されている。内筒２２０には、一対の保持部２３２の間から下方の領域にかけて貫通孔２３０が形成されている。把持部材２４２は、回転方向２４５ａに回転したときに内筒２２０の外周面に当接する当接部２４２ａと、回転方向２４５ｂに回転したときに内筒２２０に設けられた貫通孔２３０を通って内筒２２０の内壁面に突出する掛止部２４２ｂと、外筒２１０の下端部２１０ａが当接しながら摺動する、傾斜面を備えた摺動部２４２ｃとを有する。通常状態では、ねじりコイルバネ等（図示せず）により、把持部材２４２は回転方向２４５ａに付勢され、当接部２４２ａが内筒２２０の外周面に押圧された状態で静止している。図２に示したシリンダ１４０が伸張して外筒２１０が図５（Ｂ）の矢印２１８の方向に移動すると、外筒２１０の下端部２１０ａが把持部材２４２の摺動部２４２ｃに当接し、把持部材２４２は回転方向２４５ｂに回転する。
【００２１】
図６は、図１に示した振れ止め板８０の平面図である。Ｈ型鋼等からなる一対の長辺フレーム８２ａ，８２ｂと、一対の短辺フレーム８４ａ，８４ｂとを略矩形状に接合し、その中央部に固定板８６を接合する。固定板８６には略円形状の開口８８が形成されている。開口８８の径は上記外筒２１０の外径よりわずかに大きく形成されている。
【００２２】
次に、本発明の杭抜き装置を用いた杭抜き作業について、図１、図７〜図１０を用いて順に説明する。なお、図７、図８、図１０では、図面を簡略化するために、駆動部、振れ止め板、クレーン車等は省略しており、杭５０、外筒２１０、内筒２２０のみを図示している。また、これらの図では説明に必要な構成要素を誇張して記載しており、実際の装置と寸法比は一致していない。
【００２３】
まず、引き抜こうとする杭の上端部を地表にわずかに露出させ、図６に示した振れ止め板８０を、杭の上端が開口８８の略中央部に位置するように設置し、矩形状のフレーム部分８２ａ，８２ｂ，８４ａ，８４ｂを用いて地表に強固に固定する。次に、図１に示したように、クレーン車１０のワイヤ１２で本発明の杭抜き装置を吊り下げて、杭抜き装置の掘進部２００の外筒２１０が開口８８内に入り、かつ、内筒２２０内に杭５０の上端が入るような位置まで杭抜き装置を移動する。このとき、シリンダ１４０は短縮状態である。また、クレーン車のワイヤ１４を地表に架張する。この状態を模式的に示したのが図７（Ａ）である。
【００２４】
次に、杭抜き装置を静かにおろして地表に接触させるとともに、駆動部１００の回転装置１１０（図１参照）により内筒２２０を回転させ、掘削を開始する（図７（Ｂ））。掘削は、内筒２２０の内側下端部に備えられた放水孔２３９より掘進水を放出しながら、内筒２２０の下端部に固定された掘削刃２２８で土砂を除去して進行する。除去された水を含んだ土砂は内筒２２０の外表面に備えられたスクリュウ２２２によって、内筒２２０と外筒２１０との間を通って上昇し、外筒２１０の開口２１４や、掘進部２００の上端から排出される。このように、回転する内筒２２０の掘進方向先端にダイアモンドを付着させた掘削刃２２８を設けているので、固い地盤等であっても効率よく掘進できる。また、掘進水を供給しながら掘削するので、掘進速度が速くなり、また土砂の排出が容易となり、掘削作業を効率よく行なえる。また、外筒２１０の開口２１４と内筒２２０の開口２２４とは、軸方向に略同一の間隔及び位置に形成されているから、開口２１４，２２４を通して内部の杭５０の状態を目視することが出来る。なお、掘進中はワイヤ１４の張力を調整して装置全体の連れ回りを防止する。また、掘進途中で必要に応じて杭抜き装置を上下させて、杭５０と内筒２２０との間の土砂を掻き取るようにするのが好ましい。
【００２５】
内筒２２０の先端部に設置された杭把持機構２４０が杭５０の先端にまで達したところで内筒２２０の回転を停止させる（図８（Ａ））。
【００２６】
図９にこのときの杭把持機構２４０の動作を示す。図９（Ａ）のように、杭把持機構２４０が杭５０の先端近傍まで掘進したとき内筒２２０の回転を止め、シリンダ１４０を伸張させ、外筒２１０を内筒２２０に対して掘進方向と同じ方向２１８に相対的に移動させる。これにより、外筒２１０の下端部２１０ａが把持部材２４２の摺動部２４２ｃに当接し、把持部材２４２が矢印方向２４５ｂに回転する。これにより、把持部材２４２の掛止部２４２ｂが内筒２２０の貫通孔２３０を通って内筒２２０の内壁面側に突出し、杭５０の下端を把持する（図９（Ｂ））。これにより、杭５０の把持動作が完了する（図８（Ｂ））。
【００２７】
その後、杭５０を把持した状態（すなわち、シリンダ１４０を伸張させた状態）でクレーン車で杭抜き装置を引き上げると、杭５０を内筒内に収納した状態で引き抜くことが出来る（図１０）。作業開始前に杭５０の周囲に付着していた土砂は内筒２２０により除去されているから、クレーン車の引き上げ荷重はほぼ杭抜き装置と杭との合計荷重に一致し、容易に引き上げることができる。
【００２８】
最後に、安全な場所でシリンダ１４０を縮小させ、把持機構２４０による杭の把持を解除して、杭５０を内筒２２０から引き抜くことで、杭抜き作業が完了する。本発明によれば、杭はその外径よりわずかに大きな内径を有する内筒内に収納された状態で引き抜かれるので、取り出された杭には泥等はほとんど付着しておらず、その後の杭の搬送等の取り扱いが容易である。
【００２９】
なお、上記の実施の形態では、掘削の進行方向の推進力は、杭抜き装置の自重を利用しているが、掘削の推進力の付与方法はこれに限定されない。例えば、図１１に示すように、外筒の上端にワイヤ１６の一端を結合し、滑車を付したおもり１７をワイヤ１６に懸吊し、ワイヤ１６の他端をクレーン車などで把持することもできる。このようにすることにより、杭抜き装置の自重のみでは掘進が困難な固い地盤に対しても効率よく作業を進めることが出来る。
【００３０】
また、上記の実施の形態では、内筒を回転させたときに杭抜き装置全体の連れ回りを防止するために、駆動部１００の筐体に取り付けた所定長さのアーム１０７及び滑車１０８と一端を地表に固定した架張ワイヤ１４とを用いた。しかしながら、装置全体の連れ回り防止機構はこれに限定されない。例えば、図１２（Ａ）に示すように、振れ止め板８０の固定板８６の開口８８の所定位置に切り欠き８９を設け、図１２（Ｂ）に示すように、外筒２１０の外周に、上記切り欠き８９と嵌合するリブ状の突起２１６を軸方向に連続して形成する。これにより、装置全体の回転を突起２１６と切り欠き８９との嵌合で防止することが出来る。もちろん、このような嵌合機構に加えて、図１に示したアーム１０７及び滑車１０８と架張ワイヤ１４を併用して連れ回り防止機構を構成してもよい。以上のいずれの構成であっても、内筒の回転による掘削力の反力がクレーン車側に伝達されない。よって、簡単な構成でクレーン車に負担をかけることなく、効率よく掘削することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明の杭抜き装置によれば、杭抜き装置を鉛直方向に支持するクレーン車と振れ止め板とを設置出来るだけの広さがあれば杭抜き作業を行なうことが出来る。また、クレーン車の設置場所と杭の埋まっている場所とに高低差があるような傾斜地や段差があるような地形であっても、杭抜き作業は何ら支障なく行なうことができる。更に、作業は内筒を回転させ、その後杭抜き装置を引き上げるだけであるから、低騒音・低振動で作業が進行する。従って、本発明によれば、杭抜き作業を簡単に、効率よく行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の杭抜き装置を使って杭抜き作業をしている状態を示した概略説明図である。
【図２】本発明の杭抜き装置の概略構成を示した断面図である。
【図３】本発明の杭抜き装置の外筒の概略構成を示した図であり、図３（Ａ）は上面図、図３（Ｂ）は側面図である。
【図４】本発明の杭抜き装置の内筒の概略構成を示した側面図である。
【図５】本発明の杭抜き装置の杭把持機構の構成を示した概略図であり、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＩ−Ｉ線での矢印方向からみた断面図である。
【図６】本発明の杭抜き装置を用いた杭抜き作業時に使用する振れ止め板の構成を示した平面図である。
【図７】本発明の杭抜き装置を用いた杭抜き作業の工程を順に示した説明図である。
【図８】本発明の杭抜き装置を用いた杭抜き作業の工程を順に示した説明図である。
【図９】本発明の杭抜き装置の杭把持機構の動作を示した断面図である。
【図１０】本発明の杭抜き装置を用いて杭を引き抜いた状態を示した説明図である。
【図１１】本発明の杭抜き装置に掘進方向の推進力を付加するための構成例を示した概略説明図である。
【図１２】本発明の杭抜き装置の連れ回り防止機構の別の構成例を示した図であり、図１２（Ａ）は振れ止め板の平面図、図１２（Ｂ）は外筒の断面図である。
【符号の説明】
１０  クレーン車
１２，１４，１６  ワイヤ
１３  フック
１７  おもり
５０  杭
８０  振れ止め板
８２ａ，８２ｂ  長辺フレーム
８４ａ，８４ｂ  短辺フレーム
８６  固定板
８８  開口
８９  切り欠き
１００  駆動部
１０１  筐体
１０５  フック
１０７  アーム
１０８  滑車
１１０  回転装置
１１２  モータ
１１４  減速機
１１５  電力供給ワイヤ
１２０  カップリング
１３０  給水ホース
１３１  掘進水
１４０  油圧シリンダ
２００  掘進部
２１０  外筒
２１０ａ  外筒下端部
２１２  固定部
２１４  開口
２１６  突起
２１８  外筒移動方向
２２０  内筒
２２２  スクリュウ
２２４  開口
２２６  結合部
２２８  掘削刃
２２６  結合部
２３０  貫通孔
２３２  保持部
２３８  配管
２３９  放水孔
２４０  杭把持機構
２４２  把持部材
２４２ａ  当接部
２４２ｂ  掛止部
２４２ｃ  摺動部
２４５ａ，２４５ｂ  回転方向
２４８  支持軸
【図１】
0003589921.tif 000002
【図２】
0003589921.tif 000003
【図３】
0003589921.tif 000004
【図４】
0003589921.tif 000005
【図５】
0003589921.tif 000006
【図６】
0003589921.tif 000007
【図７】
0003589921.tif 000008
【図８】
0003589921.tif 000009
【図９】
0003589921.tif 000010
【図１０】
0003589921.tif 000011
【図１１】
0003589921.tif 000012
【図１２】
0003589921.tif 000013