(57)【要約】【課題】簡単な構造により杭を抜くことなく破砕し、その破砕物を地上側へ排出することが可能なコンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法を提供する。【解決手段】除去用ヘッド１には、円筒状のケーシング４の下部側に円周方向に沿って複数の第一の超硬ビット（周縁部破砕用超硬ビット）５が配置され、更に、ケーシング４の内側には該ケーシング４の直径方向に略Ｓ字状に配置されるとともに各々の向きを異ならせて第二の超硬ビット（中心部破砕用超硬ビット）６がそれぞれの向きを異ならせて配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に打設されたコンクリート杭を破砕して除去するコンクリート杭の除去装置に用いられる除去用ヘッドであって、
前記除去ヘッドは、
円筒状のケーシングと、
前記ケーシングの下部側に円周方向に沿って配置された複数の周縁部破砕用超硬ビットと、
前記ケーシングの内側であって当該ケーシングの直径方向に配置された複数の超硬ビットであって、それぞれの超硬ビットの先端を傾斜させるようにして配置された中心部破砕用超硬ビットと、
を備えていることを特徴とするコンクリート杭の除去用ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、
前記中心部破砕用超硬ビットは、
前記ケーシングの直径方向に沿って略Ｓ字状に配置されていることを特徴とするコンクリート杭の除去用ヘッド。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、
前記周縁部破砕用超硬ビット及び前記中心部破砕用超硬ビットはいずれか一方又は両方が交換可能に形成されていることを特徴とするコンクリート杭の除去用ヘッド。
【請求項４】
請求項１又は３に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、
前記ケーシングの上部に螺旋状の羽根を備えていることを特徴とするコンクリート杭の除去用ヘッド。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドを利用したコンクリート杭の除去方法であって、
周囲に螺旋状の羽根を備えた長尺のオーガスクリューの先端に前記除去用ヘッドを取り付けるステップと、
前記オーガスクリューの上部側に配置された駆動装置によって前記オーガスクリュー及び前記除去用ヘッドを回転させることにより地中に打設されたコンクリート杭の上端側から破砕するステップと、
を備えていることを特徴とするコンクリート杭の除去方法。
【請求項６】
請求項５に記載のコンクリート杭の除去方法において、
前記破砕物を除去した後の杭穴に埋め戻し材又は固化材を注入して埋め戻しを行うステップを備えていることを特徴とするコンクリート杭の除去方法。
【請求項７】
請求項５に記載のコンクリート杭の除去方法において、
前記破砕物を除去した後の杭穴に応力材を打設するステップを備えていることを特徴とするコンクリート杭の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法に関し、さらに詳しくは地中に打設されているコンクリート杭を破砕して除去するコンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建造物を建造する場合、建造物の自重を支持し、堅固な地盤に確実に伝達するために地盤内に杭を埋設する施工が行われている。地盤に埋設する杭としては、予め張設した複数本のＰＣ鋼線等の鋼材にコンクリートを円筒状に一体化させて高強度・高耐力を図ったコンクリート杭が使用されている。そして、このような建造物を解体し、その跡地に新たな建造物への建替え等を行う場合には、まず、地上にある建造物の解体を行い、その後に地盤中に残置されるコンクリート杭（＝残置杭）の除去を行い、更地となった敷地に新たな建造物建設のための工事がなされる。
【０００３】
従来行われていた残置杭の除去方法としては、例えば、特許文献１〜３に示すものがある。特許文献１に示す工法は、杭の外周部に埋戻剤を注入しながら杭を引き上げるものであり、特許文献２に示す破砕除去装置及び方法は、オーガヘッドとその外側のケーシングとを互いに逆回転させながら掘削して杭を除去するものであり、特許文献３に示す工法は、掘削ピットで残置杭内の鋼材を掘削ピットの内側に巻き付けながら残置杭破砕し、その後、鋼材を巻き付けたまま掘削・破砕装置を引き上げるものである。
【０００４】
また、特許文献４に示す杭破砕装置は、杭を破砕して除去するものであり、杭の中心部を破砕する内側軸と杭の周辺部を破砕する外側軸とからなる破砕軸を備えた構成となっている。さらに、特許文献５に示す破砕処理工法及び装置は、地中杭Ｐの径方向外側の土を掘削しながら破砕ヘッドで地中杭の頂部を破砕する掘削ヘッドと、この掘削ヘッドが設けられたケーシングに破砕ヘッドが一体的に設けられ、ケーシングの内周と地中杭の外周との環状隙間に落下する破砕残材を排出口からケーシングの外周側へ排出させながら地中杭の破砕処理を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１２１４９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１９５６８号公報
【特許文献３】特開２０１７−７１９５２号公報
【特許文献４】特開２００６−２３３４２７号公報
【特許文献５】特開２００８−１６３５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１，２に示す方法や装置は、杭を地中から引き抜くための動力を備えた装置が必要となることから装置が大型化すると共に作業できる場所が限られるという問題がある。また、特許文献３に示す工法は、掘削・破砕装置の下端に鋼材を強制的に巻き付けることによってコンクリート部分の破砕を行うものであるが巻き付いた鋼材を分離する作業が面倒であり、鋼材が切断すること等によって外れた場合には再度の巻き付け作業が困難となるおそれがある。さらに、特許文献４に示す既存杭破砕装置は、中心部を破砕する中心部破砕体及び周縁部を破砕する周縁部破砕体を備えるものであるが、刃が摩耗した場合の交換を含むメンテナンスが容易ではなく、破砕体の構造が複雑になることでコストの高騰を招く可能性がある。また、特許文献５に示す破砕処理工法及び破砕処理装置も同様に、刃が摩耗した場合の交換を含むメンテナンスが容易ではなく、掘削ヘッド及び破砕ヘッドと、この破砕ヘッドに一体化されたケーシングとを備える構成であるため装置の大型化は避けられない。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、簡単な構造により杭を抜くことなく破砕し、その破砕物を地上側へ排出することが可能なコンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法を提供することを目的とする。また、コンクリート杭を破砕した後の破砕物の排出も容易に行えると共に、メンテナンス性を高めたコンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために請求項１に記載の本発明は、地中に打設されたコンクリート杭を破砕して除去するコンクリート杭の除去装置に用いられる除去用ヘッドであって、前記除去ヘッドは、円筒状のケーシングと、前記ケーシングの下部側に円周方向に沿って配置された複数の周縁部破砕用超硬ビットと、前記ケーシングの内側であって当該ケーシングの直径方向に配置された複数の超硬ビットであって、それぞれの超硬ビットの先端を傾斜させるようにして配置された中心部破砕用超硬ビットとを備えていることを特徴とする。
【０００９】
上記課題を解決するために請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、前記中心部破砕用超硬ビットは、前記ケーシングの直径方向に沿って略Ｓ字状に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
上記課題を解決するために請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、前記周縁部破砕用超硬ビット及び前記中心部破砕用超硬ビットはいずれか一方又は両方が交換可能に形成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記課題を解決するために請求項４に記載の本発明は、請求項１又は３に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドにおいて、前記ケーシングの上部に螺旋状の羽根を備えていることを特徴とする。
【００１２】
上記課題を解決するために請求項５に記載の本発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載のコンクリート杭の除去用ヘッドを利用したコンクリート杭の除去方法であって、周囲に螺旋状の羽根を備えた長尺のオーガスクリューの先端に前記除去用ヘッドを取り付けるステップと、前記オーガスクリューの上部側に配置された駆動装置によって前記オーガスクリュー及び前記除去用ヘッドを回転させることにより地中に打設されたコンクリート杭の上端側から破砕するステップとを備えていることを特徴とする。
【００１３】
上記課題を解決するために請求項６に記載の本発明は、請求項５に記載のコンクリート杭の除去方法において、前記破砕物を除去した後の杭穴に埋め戻し材又は固化材を注入して埋め戻しを行うステップを備えていることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために請求項７に記載の本発明は、請求項５に記載のコンクリート杭の除去方法において、前記破砕物を除去した後の杭穴に応力材を打設するステップを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るコンクリート杭の除去用ヘッドによれば、ケーシングの周囲に配置された複数の周縁部破砕用超硬ビットとケーシングの直径方向に沿って複数は位置されると共にその先端を傾斜させるようにして配置された中心部破砕用超硬ビットを備えることにより、ビットが杭全体に確実に接触するので破砕作業を確実に行うことができるという効果がある。また、ヘッドの小型軽量化が可能なので小型のバックホウによる作業も可能となり、作業現場を選ぶことなく作業を行うことができるという効果がある。
【００１６】
また、本発明に係るコンクリート杭の除去方法によれば、オーガスクリューによって除当該去用ヘッドを回転させながら地中に打設された杭の上端側から順次破砕することとしたので、杭を引き抜くことなく除去することができ、しかも破砕及び破砕物の排出が一連の作業において行える結果、杭の除去を効率的に行えるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るコンクリート杭の除去用ヘッドの一実施形態を示す正面図である。
【図２】図１に示す除去用ヘッドの底面図である。
【図３】除去用ヘッドの他の実施形態の底面図である。
【図４】本発明に係るコンクリート杭の除去方法の一実施形態における各工程を示す説明図であり、（ａ）は除去用ヘッドのセット状態を示す説明図、（ｂ）は掘削・破砕の初期の状態を示す説明図、（ｃ）は掘削・破砕の完了の状態を示す説明図、（ｄ）は除去用ヘッドとオーガを引き上げた状態を示す説明図である。
【図５】図４に続く工程を示す説明図であり、（ａ）は杭穴の埋め戻し処理を示す説明図、（ｂ）は杭穴の埋め戻しの完了を示す説明図である。
【図６】本発明に係るコンクリート杭の除去方法の第一の実施形態を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係るコンクリート杭の除去方法の他の実施形態を示し、（ａ）は杭穴の埋め戻し作業の説明図、（ｂ）は杭穴の埋め戻し終了の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［コンクリート杭の除去用ヘッドの構成］
以下、本発明に係るコンクリート杭の除去用ヘッド及びコンクリート杭の除去方法について、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るコンクリート杭の除去用ヘッドの一実施形態を示す正面図、図２は図１の除去用ヘッドの底面図である。
【００１９】
コンクリート杭の除去用ヘッド（以下、単に「除去用ヘッド」という。）１は、概略として、円柱状（又は、円筒状）の軸２と、軸２の外周に螺旋状に設けられた螺旋羽根３と、螺旋羽根３の下部に設けられたケーシング４と、ケーシング４の下部の周縁部を取り巻くように着脱自在に取り付けられた複数の第一の超硬ビット（周縁部破砕用超硬ビット）５と、図２に示すように、第一の超硬ビット５の内側でそれよりも上方に位置するようにしてケーシング４の直径方向に略Ｓ字状に配設された複数の第二の超硬ビット（中心部破砕用超硬ビット）６を備えて構成されている。このように構成された除去用ヘッド１は、後述する杭抜き機等の重機から吊下されたオーガスクリュー１７の先端に取り付けられ、オーガスクリュー１７の回転に伴って地中に埋設されているコンクリート杭の破砕・撤去が行われる。
【００２０】
螺旋羽根３は鉄等の金属製材料によって形成され、軸２の回転に伴って第一の超硬ビット５及び第二の超硬ビット６によって破砕された破砕物を上方へ向かって案内する機能を担っている。そして、ケーシング４は、第一の超硬ビット５及び第二の超硬ビット６を取り付けるための筐体として機能すると共に枠部材７によってその強度の補強がなされている。そして、ケーシング４は内部が開口されており、第一の超硬ビット５及び第二の超硬ビット６で破砕された破砕物がケーシング４の内側を通過することができ、そして、ケーシング４の内側を通過した破砕物は螺旋羽根３の回転に伴って上部（地上）へと案内されるようになっている。
【００２１】
第一の超硬ビット５及び第二の超硬ビット６は、既存杭（図示せず）を破砕してもあまり磨耗等を生じない素材を用いて形成されている。具体的には、硬度の高い素材（タングステンの炭化物など）の粉末を鉄、コバルト、ニッケルなどの鉄属金属と焼結した焼結複合材料によって形成されている。第一の超硬ビット５と第二の超硬ビット６とでは、その形状及び配置が異なっている。すなわち、第一の超硬ビット５は、コンクリート杭の周辺を破砕する役目を担っているため、先端形状は板状に形成されると共に、先端面は高さ方向に差が設けられた傾斜部５ａを備えている。本実施形態では第一の超硬ビット５，５はケーシングの下端の周縁に沿って８個が配置されており、第一の超硬ビット５，５は摩耗した場合に容易に交換可能なようにケーシング４にボルト止によって固定されている。これにより、第一の超硬ビット５，５の摩耗が進行した場合でも簡単に交換することが可能となり、性能が維持される。
【００２２】
一方、本実施形態では第二の超硬ビット６も８個が配置されており、ケーシング４の内側の直径方向に沿って略Ｓ字状を描きながら等間隔で取り付けられている。第二の超硬ビット６の各々は、図２に示すように、円柱状とされ、その先端面は第一の超硬ビット５の高さ位置よりも上方に位置するようにして配置されている。そして、第二の超硬ビット６はケーシング４に固定されたホルダ６ａに設けられた図示しないスプリングピンによって着脱可能とされている。そして、図２に示すように、第二の超硬ビット６，６は、底面視において先端部が全体としてＳ字を描くように配置されているのに加えて、それぞれの先端方向を異ならせるように傾斜して配置されている。このように、第二の超硬ビット６がＳ字を描くように配置されていることによって、コンクリート杭への接触が同一方向のみからではなく多方向から接触することができるのでコンクリート杭を確実に破砕することが可能となる。
【００２３】
また、除去用ヘッド１の他の実施形態を図３に示す。図３に示された除去用ヘッド１は、ケーシング４の下部の周縁部を取り巻くように取り付けられた複数の第一の超硬ビット（周縁部破砕用超硬ビット）５と、第一の超硬ビット５の内側でそれよりも上方に位置するようにしてケーシング４の直径方向に配設された複数の第二の超硬ビット（中心部破砕用超硬ビット）６を備えて構成されている。本実施形態では、第二の超硬ビット６が直線状に配置されたものであるが、第二の超硬ビット６の先端の向きは除去用ヘッド１の回転に従ってコンクリート杭に向かうような方向に取り付けられており、コンクリート杭を確実に破砕できるようになっている。尚、他の構成は上述した実施形態と同様なので同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２４】
［コンクリート杭の除去方法］
次に、上述した除去用ヘッド１を利用して行うコンクリート杭の除去方法について説明する。図４は本発明に係るコンクリート杭の除去方法の一実施形態における各工程を示す説明図であり、（ａ）は除去用ヘッドのセット状態を示す説明図、（ｂ）は掘削・破砕の初期の状態を示す説明図、（ｃ）は掘削・破砕の完了の状態を示す説明図、（ｄ）は除去用ヘッドとオーガを引き上げた状態を示す説明図である。また、図５は図４に続く工程を示す説明図であり、（ａ）は杭穴の埋め戻し処理を示す説明図、（ｂ）は杭穴の埋め戻しの完了を示す説明図である。また、図６は本発明に係るコンクリート杭の除去方法の第一の実施形態を示すフローチャートである。
【００２５】
コンクリート杭の除去作業に使用する重機１０にはトラッククレーンタイプやクローラクレーンがあるが、ここでは図４（ａ）に示すようなトラッククレーンタイプを用いることとしている。重機１０は、上方に伸縮可能なクレーン（又はスティシリンダ）１１を備えた車体１２と、クレーン１１の先端と地面との間に垂直に立設されるリーダー１３と、クレーン１１の先端からワイヤロープ１５によって吊下された駆動装置１４と、駆動装置１４の下端に配置された状態でリーダー１３に添って下降・上昇するオーガスクリュー１７と、リーダー１３の下部側に取り付けられて回転するオーガスクリュー１７の振れを防止する振れ止め装置１６を備えて構成されている。
【００２６】
初めに、図４（ａ）に示すように、オーガスクリュー１７の下端に除去用ヘッド１を装着する（ステップＳ１）。そして、オーガスクリュー１７が地中に埋設された除去対象であるコンクリート杭２０と同軸になるように位置決めした後、駆動装置１４を駆動させ、図４（ｂ）に示すように、オーガスクリュー１７を回転させながら徐々に下降させ（ステップＳ２）、コンクリート杭２０の上端へ除去用ヘッド１を当接させる。そして、駆動装置１４によりオーガスクリュー１７を介して除去用ヘッド１を回転させ、オーガスクリュー１７を徐々に降下させながらコンクリート杭２０の破砕を連続的に実施する（ステップＳ３）。コンクリート杭２０を破砕する過程で発生したコンクリート杭２０の破砕物は除去用ヘッド１の螺旋羽根３の回転に伴って徐々に上部へ案内され、オーガスクリュー１７によって最終的に地上へ排出される（ステップＳ４）。
【００２７】
破砕作業が進行し、図４（ｃ）に示すように、除去用ヘッド１がコンクリート杭２０の下端（先端側）に到達したらコンクリート杭２０の破砕が完了する。コンクリート杭２０の破砕が完了したら駆動装置１４の回転方向を反転させ、オーガスクリュー１７を破砕時とは反対方向に回転させると共に、図４（ｄ）に示すように、ワイヤロープ１５を操作してオーガスクリュー１７及びその先端に取り付けられている除去用ヘッド１をグランドレベル（ＧＬ）の上まで引き上げる（ステップＳ５）。引き上げが完了したら次の作業のために上述したステップを必要に応じて繰り返す。
【００２８】
一方、コンクリート杭２０を除去したことによって生じた杭孔２１に再生砂等の杭孔固化材２２（又は「埋め戻し材」）を注入する（ステップＳ６）。この作業を杭孔固化材２２がグランドレベル（ＧＬ）と同一高さになるまで行うと、図５（ｂ）に示すようになる。以上により、コンクリート杭２０の撤去作業及び埋め戻し作業が終了する。
【００２９】
［コンクリート杭の除去方法の他の実施形態］
次に、上述した実施形態における除去方法において、一部を変更した他の実施形態について説明する。この実施形態における除去方法は、図４（ａ）〜（ｄ）に示した処理が終了後、図７（ａ）に示すように杭孔２１にセメントミルク等の杭孔固化材２３を注入し、これを図７（ｂ）に示すようにグランドレベル（ＧＬ）になるまで実施するという方法である。
【００３０】
さらに、上述の杭孔固化材２２や杭孔固化材２３に代えて、杭孔２１に杭材・心材等の応力材を打設することも可能である。
【００３１】
［実施形態の効果］
本実施形態に係る除去用ヘッドによれば、螺旋羽根３の下部側に円筒状のケーシング４を配置し、このケーシング４の下端側の周縁部に円周方向に沿って複数の第一の超硬ビット（＝周縁部破砕用超硬ビット）５を配置し、さらにケーシング４の内側であってケーシング４の直径方向に互いに異なる向きに第二の超硬ビット（＝中心部破砕用超硬ビット）６を配置したので、コンクリート杭２０確実に破砕することができると共に、破砕物の排出を連続して行えるという効果がある。また、第二の超硬ビットを略Ｓ字状に配置することによりコンクリート杭への接触性が良くなり、効率的に破砕を行うことが可能となる。
【００３２】
また、第一の超硬ビット（＝周縁部破砕用超硬ビット）５及び第二の超硬ビット６は交換可能に形成されているで、磨耗等に際して迅速な交換が可能になるという効果がある。尚、摩耗の程度によっては第一の超硬ビット５及び第二の超硬ビット６のいずれか一方を交換可能とし、他方を固定とすることも可能である。
【００３３】
また、ケーシング４の上部に螺旋羽根３を設けたことにより、破砕された破砕物を除去用ヘッド１の回転によって地上側へ連続的に排出することができるという効果がある。
【００３４】
本実施形態に係るコンクリート杭の除去方法によれば、オーガスクリュー１７の先端に除去用ヘッド１を取り付け、オーガスクリュー１７の上部側に配置された駆動装置１４によってオーガスクリュー１７を介して除去用ヘッド１を回転させることにより地中に埋設されたコンクリート杭２０をその上端側から破砕することとしたので、破砕と破砕物の排出を連続して行うことが可能となり、コンクリート杭２０を効率的に除去することができるという効果がある。
【００３５】
また、破砕物を除去した後の杭孔２１に杭孔固化材２２，２３や埋め戻し材を注入して埋め戻しを行うことにより、破砕後の杭孔２１を迅速に埋め戻すことができるという効果がある。
【００３６】
さらに、破砕物を除去した後の杭孔２１に杭材、心材等による応力材を打設することにより、廃棄対象の杭材、心材等を再利用することができるという効果がある。
【００３７】
尚、本発明は、上記実施例に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは変更しない範囲内で種々な変形が可能である。例えば、コンクリート杭を対象としたが、中空杭等にも適用可能である。また、本実施形態においては、第二の超硬ビット６，６は一列としたが、他の配列、例えば十字形等にする構成も可能である。
【００３８】
以上のように、好ましい各実施形態について説明したが、本発明に係る除去用ヘッド１は、コンクリート杭の破砕・除去に限らず、電柱、構造物等の破砕・除去や、土中に埋設されたコンクリート障害物などの除去にも採用可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１      除去用ヘッド
２      軸
３      螺旋羽根
４      ケーシング
５      第一の超硬ビット（周縁部破砕用超硬ビット）
６      第二の超硬ビット（中心部破砕用超硬ビット）
７      枠部材
１０      重機
１１      クレーン
１２      車体
１３      リーダー
１４      駆動装置
１５      ワイヤロープ
１６      振れ止め装置
１７      オーガ
２０      コンクリート杭
２１      孔
２２      杭孔固化材
２３      杭孔固化材
３０      重機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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