(57)【要約】【課題】地中の所定切断深さまで土砂を掘り下げることなく、沈設された鋼管杭内側からの切断作業を可能とする新規な構造からなる鋼管杭切断用ヘッド、およびそれによる新規な鋼管杭の切断方法を提供する。【解決手段】鋼管杭Ｐの中空部に挿入可能とするヘッド本体１１の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、概略「ほうき星」形状であり、切込刃部３が形成されてなる刃付き展開駒２を展開可能に組み込む一方、切込制御ピン６がヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなる鋼管杭切断用ヘッド１である。【選択図】　　図１
2004076279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなるものとしたことを特徴とする鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項２】
切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなるものとし、ヘッド本体の所定方向回転による遠心力および／または切込制御ピンの自重による押出力によって刃付き展開駒の切込刃部側にヘッド本体の外側に向けた回動展開力を及ぼし、刃付き展開駒切込刃部が鋼管杭の外径を越えて突出する位置にまで回動可能となるようにすると共に、自重落下する切込制御ピンの刃付き展開駒への接触により、該刃付き展開駒に及ぶ前記回動展開力に抗する方向への回動を阻止し得るようにしたことを特徴とする鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項３】
切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とする外径寸法に設定されたヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形であって太くなる側の中途平断面寸法がヘッド本体軸心と軸着用基端部外側面間距離の２倍以上のものとなるように規制された切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなるものとしたことを特徴とする鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項４】
切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とする外径寸法に設定されたヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、展開軸周りの一部にヘッド本体軸心と展開軸間距離内の適宜半径の円弧または円弧内に納まる多角形その他適宜形状とした軸着用基端部を含み、該軸着用基端部の両端の中の少なくともヘッド本体軸心側に位置することとなる端部からは次第に展開軸からの距離を大きくしてヘッド本体軸心と展開軸間距離を超える寸法となるように設定されることにより、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形であって太くなる側の中途平断面寸法がヘッド本体軸心と軸着用基端部外側面間距離の２倍以上のものとなるように規制された切込制御ピンが、ヘッド本体軸心位置に設けた落とし込み空間部内を自重で降下可能に組み合わされてなるものとしたことを特徴とする鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項５】
ヘッド本体は、先端側外周部の略等間隔を隔てた少なくとも三箇所以上の複数箇所に、先端側が細く、基端側が巾広くなる傾斜形状とするよう設定された矢羽根状、多角形状あるいは流線形状をなす誘導枠を設けてなるものとした、請求項１ないし４何れか記載の鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項６】
刃付き展開駒は、その切込刃部を展開軸よりもヘッド本体の外側に配置されたものとし、切込刃部すくい面を、ヘッド本体の回転方向に向けて鋼管杭内周壁に切り込むよう形成したことにより、切込刃部すくい面に切断抵抗を受けたときに展開軸を中心にヘッド本体外側に向けて自動的に展開、移動力を発生し得る如くしてなる、請求項１ないし５何れか記載の鋼管杭切断用ヘッド。
【請求項７】
切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなる鋼管杭切断用ヘッドを、オーガモータにユニバーサルジョイントを介して吊着状にした上、既に地中に打ち込まれた鋼管杭内の適所まで挿入、降下すると共に、その軸心がヘッド本体軸心に略合致するようにした状態でヘッド本体内に装着してある切込制御ピンに予め連結した索条の自由端側を鋼管杭上端から外部操作可能となる状態に仮止めし、切込制御ピン自身は自重で降下可能な状態にしたまま、鋼管杭切断用ヘッドを回転駆動することにより、その遠心力および／または切込制御ピンの自重による押出力によって刃付き展開駒の切込刃部側が鋼管杭内周面から外側面方向に拡開状とする回動展開力を生じさせ、予め刃付き展開駒の拡開度に応じてヘッド本体軸心からの距離を大きくするよう規制してある平面形状に由来し、切込制御ピンがその降下量を増してより太い径側を刃付き展開駒外周縁に当接してその都度拡開度を固定状とする作動を繰り返し続け、刃付き展開駒の切込刃部をヘッド本体から外方に突出させていく間に、鋼管杭の内周面から外径に向けて徐々に切削進行し、最終的に鋼管杭の外径を越えて突出状となった段階で所定箇所における鋼管杭の切断工程を終え、その後、切込制御ピンに予め連結してある索条の自由端側を使って切込制御ピンを強制的に引き抜いて刃付き展開駒外周縁への当接状態を解放してから、先の回転とは逆回転駆動して刃付き展開駒をヘッド本体内に収めた状態で切断済み鋼管杭上方に引き上げてしまうようしたことを特徴とする、請求項１ないし６何れか記載の鋼管杭切断用ヘッドによる鋼管杭の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の目的】
この発明は、地中に打ち込まれ、支持層に達して打ち止めされた鋼管杭の地上に突出した状態に残された頭部を切り揃えるようにする、沈設後における鋼管杭の頭部処理技術に関するものであって、特に、地中の所定切断深さまで土砂を掘り下げることなく、沈設された鋼管杭内側からの切断作業を可能とする新規な構造からなる鋼管杭切断用ヘッド、およびそれによる新規な鋼管杭の切断方法を提供しようとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
軟弱地盤上に住宅を建築する際に、当然のことながら重要となるのが確りとした基礎工事であり、一般には複数本の既製コンクリート杭を所定間隔毎に打ち込み、建築される建物の重量に応じた支持力を確保することが行われており、旧河川等の凹部を埋め立てた土地、腐根土、粘土等が厚く分布する旧沼地や湿地帯に盛土造成した土地等には、こうした基礎工事が不可欠なものとなっている。
【０００３】
特に、盛土して間もない造成地や、丘陵郡等の斜面地を造成した土地であって切土、盛土の変換部等のように支持層が不均質な場合には、沈設箇所によって杭の打ち込み量が異なり、予定されていた深さまで打ち込む前に、打込み不可能（高止まり）となって杭の頭部を地上に突出させたままとなることがあり、このような場合には、杭の頭部を水平に切断して全ての杭の上端を揃えなければならなくなり、既製コンクリート杭は内部に鉄筋を有している上、縦割れを生じ易すく、水平状に切り揃える作業が非常に困難であり、こうした作業性の面や経済性の面等を考慮すると、鋼管杭を使用した方が有利になるということから、近年では一般住宅用の土地造成にも鋼管杭による基礎工事が行われるようになってきている。
【０００４】
このように比較的切断作業に適すると言われる鋼管杭であるが、実際に沈設後に地上に突出した杭頭部を切断する場合には、地上から約４０ｃｍないし１ｍ前後の深さ位置を切断する必要があり、図５の杭頭部の切断作業状態を断面化した側面図に示されるように、鋼管杭Ｐの周囲を地上面ＧＬから、人が入って熔断作業を行える程度の空間Ｓを形成するよう、図示していない油圧ショベルを使用して掘り下げることとなるが、地上に突出する鋼管杭Ｐの頭部を避けながらその周囲を掘削するには、鋼管杭Ｐの周囲を油圧ショベルが略半周または一周するように操縦しながら、移動する毎にショベルの向きを調整し直して掘削しなければならない上、掘り起こされた土砂は周辺作業の邪魔になるので、必要に応じて邪魔にならない場所に移動させるか、工事現場から搬出しなければならないことになる。
【０００５】
また、杭を切断してセメントミルクによる根固めを施した後には、設計図通りの根切りを形成した状態に埋め戻さなければならないので、複数本の鋼管杭Ｐの頭部を掘り起こし、切断して埋め戻すまでには、多大な時間と労力とを費やさざるを得ないのが現状となっており、しかも細い鋼管杭Ｐが密集して沈設された現場では、小型の油圧ショベルさえも入り込めない場合が発生して最終的には人力に頼る作業となってしまう等といった多くの不都合な問題を抱えていて、これまでのところ、沈設後の鋼管杭を切断する作業が、基礎工事全体の工期に大きな影響を与えてしまい、工事費用の大幅な増大を招いてしまうことがあった。
【０００６】
この発明は、以上のように、一般住宅向け造成地等でも採用されることとなった鋼管杭は、沈設後の切断作業に多大な時間と労力とを費やさざるを得ず、建設工期や建設費用に大きな負担となっていたという事情に疑問を抱いた本願出願人が、より効率的に鋼管杭を切断することはできないものかとの判断から、逸速くその開発、研究に着手し、長期に渡る試行錯誤と幾多の試作、実験とを繰り返してきた結果、今回、遂に新規な構造からなる鋼管杭切断用ヘッド、およびそれに使用する新規な鋼管杭の切断方法を実現化させることに成功したものであり、以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構成を詳述することとする。
【０００７】
【発明の構成】
図面に示すこの発明を代表する実施例からも明確に理解されるように、この発明の鋼管杭切断用ヘッドは、基本的に次のような構成から成り立っている。　即ち、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなるものとした構成を要旨とする鋼管杭切断用ヘッドである。
【０００８】
この基本的な構成からなる鋼管杭切断用ヘッドは、換言するならば、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなるものとし、ヘッド本体の所定方向回転による遠心力および／または切込制御ピンの自重による押出力によって刃付き展開駒の切込刃部側にヘッド本体の外側に向けた回動展開力を及ぼし、刃付き展開駒切込刃部が鋼管杭の外径を越えて突出する位置にまで回動可能となるようにすると共に、自重落下する切込制御ピンの刃付き展開駒への接触により、該刃付き展開駒に及ぶ前記回動展開力に抗する方向への回動を阻止し得るようにした構成からなる鋼管杭切断用ヘッドということもできる。
【０００９】
そして、これら基本的な構成をより具体的なものとして示すならば、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とする外径寸法に設定されたヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形であって太くなる側の中途平断面寸法がヘッド本体軸心と軸着用基端部外側面間距離の２倍以上のものとなるように規制された切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなる鋼管杭切断用ヘッドであるということができる。
【００１０】
更に具体的には、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とする外径寸法に設定されたヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、展開軸周りの一部にヘッド本体軸心と展開軸間距離内の適宜半径の円弧または円弧内に納まる多角形その他適宜形状とした軸着用基端部を含み、該軸着用基端部の両端の中の少なくともヘッド本体軸心側に位置することとなる端部からは次第に展開軸からの距離を大きくしてヘッド本体軸心と展開軸間距離を超える寸法となるように設定されることにより、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形であって太くなる側の中途平断面寸法がヘッド本体軸心と軸着用基端部外側面間距離の２倍以上のものとなるように規制された切込制御ピンが、ヘッド本体軸心位置に設けた落とし込み空間部内を自重で降下可能に組み合わされてなる構成とした鋼管杭切断用ヘッドとなる。
【００１１】
ヘッド本体は、一個以上の刃付き展開駒を、外周側に迫り出し可能とするよう収納するものであってパイルドライバやアースオーガ、アースドリル等の建設機械の回転部に装着可能とする機能を果たすものであり、切断の対象となる鋼管杭中に収容可能な外郭寸法に形成されたものとし、鋼管杭を切断するに十分な強度をもつ構造としなければならず、先端側に鋼管杭への挿入操作を容易にする、誘導枠を形成したものとするのが望ましい。
【００１２】
誘導枠は、ヘッド本体を建設機械のクレーンやアームによって吊り上げられたヘッド本体を、遠隔操作によって地上の鋼管杭頭部中に降下させる作業を円滑に行えるように案内する機能を果たすものであり、ヘッド本体の先端側の外周に略等間隔を隔てた少なくとも三箇所以上の複数箇所に設けられ、基端側が巾広くなる傾斜形状とするよう設定された矢羽根状、多角形状、あるいは流線形状をなす外郭形状をなすものとしなければならず、金属棒を折曲してこのような外郭形状を形成したものとすることも可能であるが、強度や耐久性、経済性、軽量化等を考慮すれば略平板状に形成されたものとするのが望ましい。
【００１３】
刃付き展開駒は、ヘッド本体を鋼管杭中に降下させる際には、ヘッド本体の中心寄りであって対象となる鋼管杭内径より小さい水平面範囲に収まる状態に収納されており、鋼管杭中の切断箇所に達してヘッド本体が回転駆動されるときに、ヘッド本体の遠心方向に迫り出し、突出した先端部の切込刃部を鋼管杭内周壁面に切り込んで、突っ切り状に切断可能とする機能を果たすものであり、少なくとも一個が、ヘッド本体の外周の適所から外側に突出可能に設けられたものとしなければならず、切削、切断のバランスを考慮すれば、二個設ける場合には、１８０゜間隔、三個の場合には１２０゜間隔とするように、周方向に等分配置されたものとするのが望ましい。
【００１４】
軸着用基端部は、刃付き展開駒をヘッド本体に回動自在に軸着可能とすると共に、展開軸回りに回動する際に、隣接する刃付き展開駒や切込制御ピン等との間に不要な緩衝を生じないよう、刃付き展開駒基端部外周縁の形状を整える機能を果たすものであり、ヘッド本体内に折り畳み状に収容された隣接する刃付き展開駒に干渉せず、しかも切断の進展と共に降下してくる切込制御ピンとも干渉しない形状としなければならず、展開軸を中心とする略円弧形状あるいはそれに近似する多角形状等の平面形状とするのが望ましい。
【００１５】
切込刃部は、刃付き展開駒の軸着用基端部とは反対側となる端部であって同刃付き展開駒がヘッド本体外側に振り出されたときに、最初に鋼管杭の内周壁面に到達する部位に、鋼管杭の壁面を外周壁に達するまで突っ切り状に切断可能とする切り刃を形成する機能を果たすものであり、鋼管杭を比較的容易に切断できる工具素材を用いて、切断に適した切り刃形状を形成したものとしなければならず、刃付き展開駒に鑞付けにより一体化したもの、あるいは脱着可能な固定構造を設けて交換可能なスローアウェイ型とすることが可能である。
【００１６】
展開軸は、刃付き展開駒を、ヘッド本体内に収納可能、且つヘッド本体の外周形状から突出させて所定厚み寸法をもつ鋼管杭を内周面から外周面に突っ切り状として切断可能とするよう軸着する機能を果たすものであり、切断の際に刃付き展開駒に加わる応力を十分な強度で支えることができる構造としなければならず、ヘッド本体の回転中心に略平行な軸心をもって設けられたものとすべきであり、刃付き展開駒の回動構造および切込制御ピン落とし込み用の空間等を確保することによって一体構造を形成することが困難なヘッド本体の上下部を、軸上下端の連結構造によって形成したものとすることができる外、刃付き展開駒をヘッド本体から取外して交換できるよう、脱着可能とするこのが可能であり、また、刃付き展開駒の厚み方向の上下面に突出するよう一体に形成し、ヘッド本体中に枢着状に軸着した構造とすることも可能である。
【００１７】
切込制御ピンは、自重によって降下することにより、刃付き展開駒をヘッド本体外側へ展開させると共に、鋼管杭の内周壁に接して切削、切断する刃付き展開駒に発生するヘッド本体中心側への反力を受け止め、切断作業中に渡って刃付き展開駒の後退を強固に阻止する機能を果たすものであり、所定長の錐形状としなければならず、製造効率や取扱い性を考慮すると略上下転倒円錐形とするのが望ましいが、切断作業の進展に伴って次第に拡開状に展開されて行く刃付き展開駒の接触縁部形状に従って上下転倒多角錐形に形成することも可能であり、その場合には、上下軸方向の断面形が、刃付き展開駒の枚数に応じた略多角形断面形状となる。
【００１８】
【関連する発明】
更に、この発明の骨幹を成す上述の鋼管杭切断用ヘッドに関連し、この発明には、鋼管杭切断用ヘッドによる鋼管杭の切断方法も、関連する発明として含まれる。
即ち、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能とするヘッド本体の、軸心と外周縁との間に位置する一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に平行する展開軸を回動中心とする水平面内回動が可能であり、その平面形が、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状を有するものとされ、当該平面形で展開軸から最も離れ、且つ展開軸とヘッド本体外周間距離を十分超える箇所には切込刃部が形成されてなるものとした刃付き展開駒を組み込む一方、ヘッド本体軸心位置には、略上下転倒長円錐形の切込制御ピンが、その軸心をヘッド本体軸心に略合致させたまま自重で降下可能に組み合わされてなる鋼管杭切断用ヘッドを、オーガモータにユニバーサルジョイントを介して吊着状にする。
【００１９】
そして、吊着状にした当該鋼管杭切断用ヘッドを、既に地中に打ち込まれた鋼管杭内の適所まで挿入、降下すると共に、その軸心がヘッド本体軸心に略合致するようにした状態でヘッド本体内に装着してある切込制御ピンに予め連結した索条の自由端側を鋼管杭上端から外部操作可能となる状態に仮止めし、切込制御ピン自身は自重で降下可能な状態にしたまま、鋼管杭切断用ヘッドを回転駆動することにより、その遠心力および／または切込制御ピンの自重による押出力によって刃付き展開駒の切込刃部側が鋼管杭内周面から外側面方向に拡開状とする回動展開力を生じさせ、予め刃付き展開駒の拡開度に応じてヘッド本体軸心からの距離を大きくするよう規制してある平面形状に由来し、切込制御ピンがその降下量を増してより太い径側を刃付き展開駒外周縁に当接してその都度拡開度を固定状とする作動を繰り返し続け、刃付き展開駒の切込刃部をヘッド本体から外方に突出させていく間に、鋼管杭の内周面から外径に向けて徐々に切削進行し、最終的に鋼管杭の外径を越えて突出状となった段階で所定箇所における鋼管杭の切断工程を終え、その後、切込制御ピンに予め連結してある索条の自由端側を使って切込制御ピンを強制的に引き抜いて刃付き展開駒外周縁への当接状態を解放してから、先の回転とは逆回転駆動して刃付き展開駒をヘッド本体内に収めた状態で切断済み鋼管杭上方に引き上げてしまう構成とした前記何れか記載の鋼管杭切断用ヘッドによる鋼管杭の切断方法である。
【００２０】
鋼管杭の切断を完了した後に、鋼管杭切断用ヘッドを逆転駆動せずに、刃付き展開駒をヘッド本体外周縁から突出させたまま、切断された鋼管杭頭部諸共上昇させて切断された鋼管杭頭部を、地上に引き上げてしまうことも可能であり、鋼管杭頭部を保持したままの鋼管杭切断用ヘッドを、トラックやダンプ、不整地運搬車等の運搬車両荷台に設置された離脱用治具上に降下させ、鋼管杭頭部を同離脱用治具上に載置状とした上、鋼管杭切断用ヘッドを逆転操作し、該離脱用治具の対応箇所に係合した刃付き展開駒がヘッド本体内に収納されたものとなり、運搬車両荷台上に鋼管杭頭部を残して鋼管杭切断用ヘッドを脱抜状に上昇、離脱させるようにすることが可能であり、運搬車両を移動させながら複数箇所の切断鋼管杭を搭載し、そのまま工事現場から搬出するものとすることができる。　　以下では、図面に示すこの発明を代表する実施例と共に、その構造について詳述することとする。
【００２１】
【実施例】
図１の水平状に切断されたヘッド本体要部の断面図、図２の鋼管切断用ヘッドの斜視図、および図３の鋼管杭切断用ヘッドを鋼管杭内に誘導する状態の断面図に示される事例は、切断対象となる鋼管杭の中空部に挿入可能な形状および寸法に形成されたヘッド本体の軸心回りであって外周縁内の一以上の箇所に、ヘッド本体軸心に略平行な軸心回りに回動可能とし、概略「ほうき星」またはそれに略近い形状に形成され、回動の軸心からヘッド本体外周間距離を十分に越える箇所には切込刃部を形成してなる刃付き展開駒を組み込み、さらにヘッド本体の軸心位置に、下向きとなった先端を小径として上側基端側を大径に設定し、所定長寸法とした略上下転倒長円錐形の切込制御ピンを挿通可能とするよう形成してなる、基本的構成からなるこの発明の鋼管杭切断用ヘッドにおける代表的な一実施例を示すものである。
【００２２】
当該鋼管杭切断用ヘッド１は、図１および図２中に示すように、切断の対象となる鋼管杭Ｐの内径寸法ｄよりも小径ＨＤに設定され、中心部に切込制御ピン６を軸心方向に貫通可能な図示しない落とし込み案内孔が穿孔された二枚の円盤部１２，１２を有し、これら二枚の円盤部１２，１２は互いに、後述する刃付き展開駒２，２，２を装着可能な間隔を隔てて同心状に配置され、ヘッド本体１１先端側に位置する一方の円盤部１２の中央部からは、切込制御ピン６を同心状に案内可能な円管状のピン案内路４を所定寸法延伸させたものとし、該ピン案内路４の先端部から同基端部、ならびにピン案内路４と一体に設けられた円盤部１２の先端側面に至る範囲には、先端側が三角板形状であって基端側所定範囲が、円盤部１２の外径縁に一致された矢羽根状に形成された四枚の誘導枠５，５，……が、該ピン案内路４の周囲に互いに９０゜の角度を隔てて配置され、一体に結合されたものとなっている。
【００２３】
刃付き展開駒２，２，２は、その軸着用基端部２２，２２，２２を、ヘッド本体１１円盤部１２，１２の中心から、切込制御ピン６の円錐面形状部の上方基端側の最大外径寸法を越える外径側であって円盤部１２，１２の外径縁部よりも内側となる同一円周上の、周方向約１２０゜置き毎の位置に、ヘッド本体１１の軸心に平行状に配置され、両端部を円盤部１２，１２に結合された展開軸２１，２１，２１によって軸着されたものとなっており、二枚の円盤部１２，１２は、三本の板厚方向に貫通された展開軸２１，２１，２１によって一体に連結されたものとなっている。また、展開軸２１は、刃付き展開駒２の軸着用基端部２２に一体に設けられらものとすることも可能であり、その際には、展開軸２１の両端部を二枚の円盤部１２，１２の夫々に、回転自在且つ脱抜不能とするよう連結したものとすべきである。
【００２４】
刃付き展開駒２は、その軸着用基端部２２の外周面を、展開軸２１中心からヘッド本体１１中心に位置する切込制御ピン６の円錐面形状部の上方基端側の最大外径に達しない半径寸法内であって、しかも展開軸２１中心からヘッド本体１１外周壁内となる半径寸法に設定された円弧形状としているが、同半径寸法内に納まる多角形状に形成することも勿論可能である。
【００２５】
また、刃付き展開駒２の軸着用基端部２２とは反対側となる展開用先端部２３は、その先端部に向かうに従って軸着用基端部２２の円弧形状部幅寸法よりも次第に幅広くなるよう設定され、しかもヘッド本体１１中心側に折り畳まれるように回動されたときに、同ヘッド本体１１の外周縁内に納まる外郭形状に形成され、夫々の刃付き展開駒２の平面形状を、概略「ほうき星］型に形成したものとしており、展開軸２１から展開用先端部２３までの寸法が、同展開軸２１からヘッド本体１１の一番近い外周縁までの距離よりも長い寸法に設定されたものとなっている。
【００２６】
さらに、ヘッド本体１１の外周縁側に位置する展開用先端部２３には、図中に白抜き矢印で示されるヘッド本体１１の回転方向に略垂直状となる面をすくい面３１、同回転方向と略平行状となる面を逃げ面３２とし、外側に向かう切っ先が先端側に向けて切り込み可能な、炭素工具鋼、高速度工具鋼、ステライト、ダイヤモンド、超硬合金、セラミック等からなる、一体固着型あるいは交換可能なスローアウェイ型の切込刃部３を設けたものとなっている。
【００２７】
切込制御ピン６は、その全長を特に制限されるものではないが、取扱い性を考慮した上でヘッド本体１１の全長と略同程度より僅かに長く設定され、下方先端を軸心に一致する先鋭状とし、基端側に向かうに従ってその外周直径を次第に大きくするよう形成された上下転倒長円錐形に形成し、その円錐形状上方基端側範囲の最大外径寸法を、図１中に示す、ヘッド本体１１中心から、ヘッド本体１１内側に収納する状態に折り畳まれた刃付き展開駒２のヘッド本体１１中心側に最も近い外周壁面との距離ｒの２倍の寸法を越える寸法であって、しかも切込制御ピン６の円錐形状上方基端側範囲の最大外径の外周面が、刃付き展開駒２のヘッド本体１１中心側に最も近い外周縁に接合したときに、ヘッド本体１１の外側に展開された展開用先端部２３切込刃部３が、切断の対象となる鋼管杭Ｐの外径Ｄに一致するか、あるいは、それを越えて突出可能となるよう寸法設定されたものとなっている。また、切込制御ピン６の上端部には、落下規制用の係合ストッパ６１および索条連結用の吊着環６２が設けられ、同吊着環６２には所定長の索条６３の一端が繋着されている。
【００２８】
さらに、ヘッド本体１１の基端側に位置する円盤部１２の基端側外側面には、図示しない連結機構が設けられ、図３に示されるように、オーガモータ７にユニバーサルジョイント７１を介して接続した中空状回転シャフト７２の先端に着脱自在に連結できるものとし、中空状回転シャフト７２はその上端部付近に、内側中空部に収容された切込制御ピン６に先端側を繋着した索条６３の自由端側を導出可能な図示しない導出口を形成し、該索条６３自由端を牽引操作することによって切込制御ピン６を吊上げ操作可能とすると共に、中空状回転シャフト７２から導出された索条６３の自由端を一時的に仮固定して、切込制御ピン６の吊り上げ状態を一時的に維持できる、図示しない仮固定部を形成したものとなっている。
【００２９】
【作用】
以上のとおりの構成からなるこの発明の鋼管杭切断用ヘッド１は、図１ないし図３、および図４の鋼管杭の切断作業状態の断面図に示されるように、以下のような鋼管杭の切断方法に使用することが可能である。
地盤の支持層まで達するよう沈設され、上端を図３中に示されるように、地上から突出した状態で高止まりとなった鋼管杭Ｐは、図示しないクローラ杭打機の図中に示したオーガモータ７にユニバーサルジョイント７１を介して接続された中空状回転シャフト７２の先端に装着された鋼管杭切断用ヘッド１を用いて切断することが可能である。
【００３０】
鋼管杭切断用ヘッド１は、中空状回転シャフト７２上端側から導出された索条６３の自由端を牽引して同中空状回転シャフト７２上端側付近の適所に仮固定することによって先端部のみを、上側の円盤部１２中心の図示しない落とし込み案内孔に射し通した状態に維持するよう切込制御ピン６を吊上げ状とし、各刃付き展開駒２，２，２を円盤部１２，１２外周縁の内側であってヘッド本体１１内に収納した状態に折り畳まれた状態、つまり、各刃付き展開駒２，２，２の切込刃部３，３，３が、図２中に示したように、ヘッド本体１１の外側に突出しないように収められた状態とすることによって鋼管杭Ｐの上端開口から降下させるよう挿入可能となり、鋼管杭Ｐ上端開口からゆっくりと降下させた鋼管杭切断用ヘッド１は、先端側の外周部に形成された誘導枠５，５，……が、先端側から基端側に連なる矢羽根型輪郭形状によって鋼管杭Ｐ内径に同心状の配置となるよう導かれることとなる。
【００３１】
図４中に示した鋼管杭Ｐの切断位置の地上面ＧＬからの深さ寸法Ｃは、一般に４０ｃｍ〜１ｍ前後であるが、その位置を正確に割り出すには、刃付き展開駒２，２，２の下端縁部から中空状回転シャフト７２上端縁部までの長さＬを前もって測定し、もしくは設計、製造の段階で明確にしておき、鋼管杭切断用ヘッド１を鋼管杭Ｐ中に降下させた後に、各種測量器械を用いて地上面ＧＬから中空状回転シャフト７２上端縁部までの距離が（Ｌ−Ｃ）となるようにオーガモータ７を上下移動し、その高さを微調整するか、または可能であれば、巻尺を直接中空状回転シャフト７２に当てて上端縁部までの距離が（Ｌ−Ｃ）となるようにするか、あるいは、中空状回転シャフト７２の外周壁に軸方向に沿った目盛りを表示しておき、鋼管杭Ｐ中への進入深さを直接読み取れるようにしておくか、さらにまた、鋼管杭Ｐ中へ降下する直前に、鋼管杭Ｐ頭部の地上面ＧＬからの突出量Ｔを測定して、切断位置までの寸法（Ｔ＋Ｃ）位置に相当する中空状回転シャフト７２の外周壁に、チョーク等を用いて目印を書き込んでおく等して、正確に割り出すことが可能である。
【００３２】
これら何れか、あるいはその他の計測法によって所望する切断深さ位置に配置された鋼管杭切断用ヘッド１は、以下のようにして切断作業を開始する。　　先ず、仮固定を解いて索条６３を静かに降下させることにより、切込制御ピン６が円盤部１２の落とし込み案内孔を通じて下側に移動し、そのテーパ形状の外周壁面が、各刃付き展開駒２，２，２の対応する外周縁部に接し、切込制御ピン６の自重を伝えて外側に押し出す力を発生する。そして、これと略同時に、図１中白抜き矢印方向にオーガモータ７を回転駆動させると、展開軸２１を中心に外側に押し出された各展開用先端部２３，２３，２３が、同図中に実線で示された状態に、各々の切込刃部３，３，３を鋼管杭Ｐの内周壁面に切り込む状態となり、さらに、鋼管杭切断用ヘッド１を同方向に回転駆動させれば、各切込刃部３，３，３のすくい面３１，３１，３１が鋼管杭Ｐの内周壁に食い込んで摩擦力を生じるが、この摩擦力を受ける各切込刃部３，３，３は、夫々の展開軸２１，２１，２１よりも外周側に配置されているため、オフセット状の力を発生して各刃付き展開駒２，２，２が夫々の展開軸２１，２１，２１を中心に、さらに外側に展開される方向の力（鋼管杭Ｐに食い込む方向の力）を発生するものとなり、回転駆動の進行に従って切削状の切断を進展させて行くこととなる。
【００３３】
鋼管杭Ｐの内周壁面を切削するようにして切断を進行させると、各刃付き展開駒２，２，２は自動的に外側に展開し、さらに食い込み状となって行くが、各刃付き展開駒２，２，２が外側に展開される毎に、各刃付き展開駒２，２，２中央の空間が広がり、切込制御ピン６がその自重による降下を進め、常に各刃付き展開駒２，２，２のヘッド本体１１中央側への後退を阻むこととなり、最終的には、切込制御ピン６基端側の最も太い部分付近が、刃付き展開駒２，２，２の位置まで降下して、図１中二点鎖線で示される状態まで、各刃付き展開駒２，２，２が外側に向けて展開され、鋼管杭Ｐの肉厚部を完全に切断することとなる。
【００３４】
切断を終えた後、オーガモータ７を一旦停止させ、索条６３を牽引操作して切込制御ピン６を鋼管杭切断用ヘッド１から強制的に抜き去り、そのまま索条６３を仮固定状とし、今度はオーガモータ７を図１中の白抜き矢印とは逆方向に回転駆動すれば、鋼管杭Ｐ切断面や周辺土砂との接触抵抗を受けた各刃付き展開駒２，２，２は、展開軸２１，２１，２１を中心にヘッド本体１１内側に折り畳まれるように回動されることとなり、切断された鋼管杭Ｐの頭部をそのまま残すように、鋼管杭切断用ヘッド１を鋼管杭Ｐ内から通じて脱抜状に上昇、離脱させることが可能となる。
【００３５】
【効果】
以上のとおり、この発明の鋼管杭切断用ヘッドによれば、沈設された鋼管杭の内側から、所望する深さ位置を正確に切断することができるので、鋼管杭の周辺を切断位置まで掘り下げる作業を一切不要とすることができる上、従前までであれば、人手による熔断や切断作業を必要としていたが、鋼管杭の沈設工事に使用したパイルドライバやアースオーガ、アースドリル等の建設機械を利用することができるので、切断用具や設備の移動、撤収作業等が不要となり、しかも掘り起こしに伴う埋戻し作業も不要となるので、鋼管杭の切断作業を格段に迅速化且つ効率化することができ、さらにその切断面も整然と均質に切り揃えることができるという秀れた特徴が得られるものである。
【００３６】
また、この発明の鋼管杭切断用ヘッドによる鋼管杭の切断方法によれば、刃付き展開駒を収納した鋼管杭切断用ヘッドを鋼管杭内の適所まで挿入、降下させた後、切込制御ピンの索条を緩めて自重による降下が可能な状態として当該鋼管杭切断用ヘッドを所定方向に回転、駆動することにより、発生する遠心力および／または切込制御ピンの降下による迫り出し力によって刃付き展開駒が、拡開状となってヘッド本体の外側へ突出状となり、自動的に鋼管杭の内周壁面に切り込んで行くものとなり、しかも刃付き展開駒が切削を進展するに従い、切込制御ピンが降下してヘッド本体中央に形成される空間を閉鎖状に保持するものとなり、切込刃部の後退を阻止するようにしたことから、より迅速な切断が可能となり、さらに、鋼管杭を切断した後に、切込制御ピンを抜き去り、鋼管杭切断用ヘッドを逆転させることによって刃付き展開駒をヘッド本体内に収納状にしてしまうことにより、鋼管杭内から鋼管杭切断用ヘッドを速やかに離脱させることができることとなって、人手を要する作業を最小限度に抑え、鋼管杭の切断作業を大幅に効率化することができるという秀れた効果を発揮できる。
【００３７】
特に、実施例に説明した鋼管杭切断用ヘッド１は、上記した特徴に加え、概略「ほうき星」に近い形状をなすように形成された三枚の刃付き展開駒２，２，２の夫々が、図１中に示したように、ヘッド本体１１の中心回りに、略等間隔を隔てて配置され、各切込刃部３，３，３を、各々の展開軸２１，２１，２１よりも外周側に配置させ、そのすくい面３１，３１，３１をヘッド本体１１の回転方向に切り込む構造としたことにより、鋼管杭Ｐの内周壁面に当接して切削抵抗を発生した各切込刃部３が、オフセット荷重を受けて外側（切込み方向）に向けて、自動的に展開され、強力に切れ込んで行くこととなるので、刃付き展開駒２，２，２を強制的に拡開させるための特別な駆動源を必要とせず、比較的簡素な構造として小型、軽量なものとすることができ、しかも迅速な切断を実現できる。
【００３８】
叙述の如く、この発明の鋼管杭切断用ヘッド、およびそれによる鋼管杭の切断方法は、その新規な構成によって所期の目的を遍く達成可能とするものであり、しかも製造も容易であって、従前までのように、油圧ショベルを使用して鋼管杭周辺を掘り起こし、熔断や機械式鋸等を使用して切断した後に、再度埋め戻す等という非効率的で多大な時間と労力とを費やしてしまう作業を一切不要とし、しかも鋼管杭の沈設に使用したアースオーガやパイルドライバ等の建設機械にアタッチメント交換程度の工数で装着し、比較的簡便に作業を進めることができることから、従前までに比較し、遥かに経済的なものとすることができる上、作業効率自体も大幅に高めることができ、費用の削減と工期の短縮とを確実に達成可能にするものであり、耐震構造化による重量の増加や高層化が進み、基礎工事の重要性が改めて注目されている建設業界において高く評価され、広範に渡って利用、普及していくものになると予想される。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の鋼管杭切断用ヘッド、およびそれによる鋼管杭の切断方法の技術的思想を具現化した代表的な実施例を示すものである。
【図１】水平断面化された鋼管杭切断用ヘッド要部を示す断面図である。
【図２】鋼管杭切断用ヘッドの外観形状を示す斜視図である。
【図３】鋼管杭の切断作業開始直前の状態を示す断面図である。
【図４】鋼管杭を切断している状態を示す断面図である。
【図５】従来の鋼管杭の切断作業を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　鋼管杭切断用ヘッド
１１　　同　ヘッド本体
１２　　同　円盤部
２　　　刃付き展開駒
２１　　同　展開軸
２２　　同　軸着用基端部
２３　　同　展開用先端部
３　　　切込刃部
３１　　同　すくい面
３２　　同　逃げ面
４　　　ピン案内路
５　　　誘導枠
６　　　切込制御ピン
６１　　同　係合ストッパ
６２　　同　吊着環
６３　　同　索条
７　　　オーガモータ
７１　　同　ユニバーサルジョイント
７２　　同　中空状回転シャフト
Ｐ　　　鋼管杭
ｄ　　　同　内径
Ｄ　　　同　外径
Ｓ　　　熔断作業を行える程度の空間
ＧＬ　　　地上面
【図１】
2004076279.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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