(57)【要約】      （修正有）【課題】杭を破損せずにローコスト・短工期で引き抜く技術を提供する。【解決手段】杭頭に静的な正負交番のトルクをかけることにより、杭上部からから先端に向かって部分的に徐々に周面摩擦を切り、最終的には杭先端までの周面摩擦を切り杭を引き抜くことを可能にする。杭の弾性ねじり変形性能と地盤の繰り返し変形による強度低下特性を活用して、鋼管杭の杭頭に静的な正負繰り返しの回転力（トルク）を作用させることにより杭周面地盤に繰り返しせん断力を与え、上部地盤のせん断強度を低下させる。その結果、ねじり変形が大きくなり、上部から鋼管と地盤の摩擦が切れ始める。上部の摩擦が切れるとトルクはより深部の周面の摩擦に作用し、「摩擦切り」が深部に進展する。最終的に先端までねじり変形が到達し、杭周面のすべての摩擦力が切れ、杭を引き抜くことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
埋設された杭の杭頭に正負交番の静的なトルクを作用させ、上部より杭先端方向に徐々に周面摩擦を切ることにより杭を引き抜くことを可能とする杭の引き抜き方法
【請求項２】
埋設された螺旋羽根付き回転貫入鋼管杭の杭頭に正負交番の静的なトルクを作用させ、上部より杭先端方向に徐々に周面摩擦を切ったのちに逆回転トルクを作用させることにより、回転のみで杭を引き抜くことを可能とする杭の引き抜き方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭の引き抜き方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築や土木構造物に杭が数多く使用されている。構造物を解体撤去する場合や仮設構造物の使用が終了した場合に、杭を引き抜く必要性がある。杭は周面摩擦力が大きく引き抜く場合に大きな引き抜き力が必要となる。無理して過大な力をかけると杭を壊す場合もある。大きな力をかけるためには大きな施工機械が必要となりコストと工期がかかる。
【０００３】
杭の引き抜きは下記の二つの工法が一般的である。
１． 杭の周りに杭より一回り大きなケーシングを全旋回回転機等で挿入し、ケーシングで摩擦を切って上方へ大きな引っ張り力を作用させることにより杭を引き抜く。
２． 杭頭に上下の振動を加え振動力で上から摩擦を切り、引き抜ける状況まで摩擦を切って上方へ引っ張り力をかけることにより杭を引き抜く。
いずれの工法も載荷能力の大きな施工機械を必要とし、工期とコストがかかる。１．の場合は杭を破損する可能性もある。２．の場合は騒音振動問題を起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許文献は以下のようなものがあるが上記工法の施工機械や施工方法に関するものである。特許文献１：特開2009-287326既存杭の引き抜き方法特許文献2：特開2008-8146鋼管杭の引き抜き方法
【非特許文献】
【０００５】
被特許文献は以下のようなものがある。上記工法の施工方法と特長が紹介されている。
非特許文献１：既存杭引き抜き研究会ホームページ  http://kuinuki.com/
【発明の概要】
【０００６】
杭の弾性変形性能と繰り返しせん断荷重を加えられた地盤の強度特性を活用する。具体的には杭頭に静的な正負交番のトルクをかけることにより、杭上部から先端に向かって部分的に徐々に円周方向の力で周面摩擦を切る。最終的には杭先端までの周面摩擦を切り、杭を引き抜くことを可能とする施工方法の提供である。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の第一の課題は杭を破損せずにローコスト、短工期で引き抜く技術の提供にある。既存技術にトルクを利用した引き抜き方法は検索できなかった。一方向に静的なトルクを作用させると杭周面のすべての摩擦力が稼働し、杭の限界ねじり強度内で摩擦を切ることは困難である。本発明の第二の課題は上記の解決にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
地盤に繰り返しせん断変形を与えた場合の強度低下特性を活用し、以下の方法による。
１． 杭頭に静的な正負交番の回転力（トルク）を作用させることにより杭周面地盤に繰り返しせん断力を与え、上部地盤のせん断強度を低下させる。
２． 上部地盤のせん断強度が低下するとねじり変形が大きくなり、上部から杭と地盤の摩擦が切れ始める。
３． 上部の摩擦が切れるとトルクはより深部の周面に作用し、「摩擦切り」が深部に進展する。
４． 最終的に先端までトルク（ねじり変形）が到達し、杭周面のすべての摩擦力が切れ杭を引き抜くことができる。
５． 杭を破損せず、短工期・ローコストで杭を引き抜くことを可能とする。
【発明の効果】
【０００９】
杭体が弾性範囲におさまる「適切なトルク」を繰り返し作用させるので、杭を破損せず小さな施工機械で杭を引き抜くことができる。結果的にローコスト、短工期、無騒音、無振動の施工が実現できる。杭の再利用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】鉛直に打設された杭の引き抜き実施例を示した図である。
【図２】交番トルクを作用させた場合の杭周面のねじり変形量と深さの関係を繰り返し回数をパラメータに表した図である。
【図３】図２に示すA、B部の周面摩擦力と杭頭トルクの繰り返し回数の関係を表した図である。
【図４】鉛直面に斜めに打設された螺旋羽根付き回転貫入杭の引き抜き実施例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は三点杭打機や全旋回回転機のような既存の回転機能を有する施工機械で実施できる。
【実施例１】
【００１２】
図1に示すように杭を引き抜く際には杭頭に回転力（トルク）を作用させる施工機械を用いる。交番の静的トルクを作用させると杭頭が杭芯を軸として正負交番に回転する。
【００１３】
図２はその際に発生する杭頭回転量と深さ及び交番載荷の繰り返し回数の関係を現した概念図である。初期は地盤のせん断剛性が大きく杭上部の一部しか回転変形は生じないが交番で載荷することにより徐々に地盤の剛性と強度が低下していく。粘土はある程度以上の繰り返しせん断変形が作用すると接触結合力や吸着力が低下し大きな剛性及び強度低下が起こる。砂は繰り返しせん断力が作用すると液状化現象により大きな剛性及び強度低下を起こす。地盤が剛性及び強度低下を起こすと杭頭ねじり変形量は大きくなり、トルクは徐々に深い部分に集中的に作用していく。その結果、杭頭回転量が大きくなりながら杭頭トルクの大部分はさらに深い部分に集中的に作用していく。つまり土と杭表面の摩擦は上部から徐々に切れていき最終的には杭先端の摩擦を切ることが可能となる。
【００１４】
図３は上記を説明するためにある深度に発生する杭の周面摩擦力と杭頭の繰り返し回数の関係を表した概念図である。杭上部周辺の地盤は初期に大きな摩擦力が集中的に発生するが繰り返しせん断力を受けると徐々に強度が低下していき、変形が大きくなり摩擦力は低下していく。杭中間部はしばらく後にトルクが伝達されはじめ摩擦力が発生し増加するが、その後はせん断強度の低下とともに摩擦力は徐々に低下する。これを繰り返すことにより杭先端まで摩擦を切ることが可能となる。上記方法に必要なトルクは一方向にトルクを与えて摩擦を切る場合に必要なトルクと比較すると極めて小さく、杭を破損させる危険性が極めて少ない。
【００１５】
表１は三種類の径と長さの鋼管の弾性限の杭頭ねじり変形量とトルクを表した表である。鋼管杭は弾性変形量が大きく本方法が適する杭であることが分かる。
【００１６】
【表１】
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【実施例２】
【００１７】
図４は垂直面に斜めに打設した螺旋羽根付き回転貫入杭の引き抜き状況を表す図である。杭頭に交番にトルクを作用させ摩擦力を切った後に逆回転を作用させると引き抜き力を用いず回転力だけで杭を引き抜くことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本工法を用いることにより解体工事や仮設構造物の杭の撤去が杭体を損傷させずローコスト・短工期で行うことが可能となる。産業廃棄物処理やCO2排出の観点からも有用な工法であり、撤去材のリユースの可能性も有する。
【符号の説明】
【００１９】
１       地盤
２       杭
３       全旋回回転機
４       三点杭打機
５       水平及び斜め施工用三点杭打機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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