(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に固定された杭を抜くための杭抜き工法であって、高圧水噴射装置を圧入装置により地盤に圧入しながら杭の周囲の地盤に前記高圧水噴射装置で高圧の水を吹きつけ、前記杭の周囲の地盤を軟化させた後、前記杭を引き上げ、前記杭の引き上げ作業と並行して、前記高圧水噴射装置が前記杭の側面に対して接触しながらスライドするように前記圧入装置により前記高圧水噴射装置の引き上げを行うことを、特徴とする杭抜き工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物を建て替える場合などに既存の基礎杭を土中より引き抜くのに適した杭抜き工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、既存の建物などを取り壊して新たに建築物を構築する場合などは、既存の建物に使用されていた古い基礎杭は相当に劣化しており、新設の建物とは基礎杭の本数や大きさ、長さなどが合わないため、一旦、杭の引き抜きを行い、その杭の穴は周囲の地盤と同等な強度を持たせるため、埋め戻しを行う必要があった。
【０００３】
そのため、従来における工法においては、既存の基礎杭の引き抜きを行う際に、周囲の地盤を広範囲に掘り下げて基礎杭の相当部分を露出させた後、その頭にワイヤやチェーンなどを取り付け、油圧クレーンなどを使用して無理やり引く抜くことが行われていた。
また、基礎杭の穴を埋め戻す場合は、石や土砂などを埋め戻したり、コンクリートを基礎杭の穴に流し込んだりしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来における工法においては、基礎杭を引き抜くとき、引き上げ能力がかなり大きい引き抜き用クレーンなどの建設機械を必要とし、建設機械が大型化するとともにその価格が高額となり、工事費用がコストアップするという問題があった。
【０００５】
また、埋め戻す場合には、石や土砂などを埋め戻した場合に内部に空洞ができて穴の周辺の地盤より強度が低下するという問題があり、次の基礎工事を行う場合の支障になっていた。さらに、コンクリートを基礎杭の穴に流し込んだ場合には、逆に穴の周辺の地盤より強度が極端に高くなり、次の基礎工事を行う場合の支障になるという問題があり、地盤改良を行う必要があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、杭を引き抜く際にあまり大きな力を必要とせず、工事コストが安価な杭抜き工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る杭抜き工法は、地盤に固定された杭を抜くための杭抜き工法であって、高圧水噴射装置を圧入装置により地盤に圧入しながら杭の周囲の地盤に前記高圧水噴射装置で高圧の水を吹きつけ、前記杭の周囲の地盤を軟化させた後、前記杭を引き上げ、前記杭の引き上げ作業と並行して、前記高圧水噴射装置が前記杭の側面に対して接触しながらスライドするように前記圧入装置により前記高圧水噴射装置の引き上げを行うことを、特徴とする。
【０００８】
本発明に係る杭抜き工法は、杭を抜く際に高圧の水を吹きつけて杭の周囲の地盤を軟化させることにより杭を抜きやすくすることができるので、杭の周辺の地盤を広範囲に掘削する必要がなく、工事に要する手間と期間を従来の工法に比して大幅に削減できる。また、杭を引き抜く際にあまり大きな力を必要とせず、工事コストを安価に抑えることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態の杭抜き工法に使用する杭抜き装置の要部を示す。
杭抜き装置は、基礎杭１の周囲の地盤２に基礎杭１と同心円形状に高圧水を吹きつけて地盤２を軟化させる高圧水噴射装置１０と、下端が高圧水噴射装置１０に固着され基礎杭１より長く形成された鋼矢板１３と、この鋼矢板１３を挟持して高圧水噴射装置１０を地盤に圧入する油圧式の圧入装置２０とを備えたものである。鋼矢板１３は、高圧水噴射装置１０を杭に沿って移動させるためのガイド材である。
【００１５】
高圧水噴射装置１０は、基礎杭１の周囲に高圧の水を噴射するための円形の噴水管１１と、この噴水管１１を基礎杭１の周囲にガイドするための円筒状のケーシング１２とから構成されている。この高圧水噴射装置１０には、高圧水噴射装置１０を圧入するための鋼矢板１３が取り付けられており、この鋼矢板１３に沿って導水管１４が取り付けられている。この導水管１４の上端には外部より高圧水噴射装置１０に高圧の水を供給する高圧ホース１５が接続され、この高圧ホース１５は外部の高圧ポンプ１６と水タンク１７に接続されている。
【００１６】
また、噴水管１１には、高圧の水の噴射口となるノズル１１ａが適宜な間隔で下向きに設けられている。ノズル１１ａは、鋼矢板１３の取り付け部分を避け、効率や加工の手間を考慮して設ける。ノズル１１ａは、噴水管１１に例えば４箇所で設けられる。
【００１７】
高圧水噴射装置１０を圧入する油圧式の圧入装置２０は、一般的に基礎用パイルの圧入、引き抜きに使用される公知の圧入装置である。この圧入装置２０は、油圧により、鋼矢板１３を介して高圧水噴射装置１０を地盤２に圧入するものである。この圧入装置２０は、既設の基礎杭１の周囲に設置された反力架台２１と、この反力架台２１の上に固定された固定台２２と、この固定台２２の上で自由に移動できる移動台２３と、この移動台２３に取り付けられ油圧シリンダを備えた圧入機構２４とから構成されている。また、この圧入装置２０は、高圧水噴射装置１０を圧入することができるほか、高圧水噴射装置１０を逆方向に引き上げることもできるようになっている。
【００１８】
圧入装置２０は、油圧で圧入、引き抜きを行うので、無振動、無騒音で工事ができるものである。この圧入装置２０の能力は圧入で１００トン、引き抜きで１３０トンの能力を持つものである。そして、ラジコンによる遠隔操作もできるようになっている。さらに、圧入機構２４は、把持用のアタッチメントを交換することで、円筒状のパイルやコ字状の鋼矢板まで、自在に扱えるようになっている。
【００１９】
つぎに、このように構成された杭抜き装置による杭抜き工法について、図２乃至図５を参照して説明する。
まず、図３に示すように、圧入装置２０を補助クレーン３で反力架台２１ごとに吊り上げて、基礎杭１の周囲にセットする（図２のステップＳ１）。そして、高圧水噴射装置１０を基礎杭１の頭部にセットする（図２のステップＳ２）。また、図１に示すように、導水管１４を高圧ホース１５を経由して、外部の高圧ポンプ１６と水タンク１７に接続しておく。
【００２０】
次いで、外部の高圧ポンプ１６を作動させ、高圧水噴射装置１０より基礎杭１の周囲に基礎杭１と同心円状に高圧の水を噴射する（図２のステップＳ３）。一例で、この場合の水の圧力は１５ｋｇ／ｃｍ2 であり、噴射量は３２０リットル／分である。すると、基礎杭１の周囲の地盤が軟化するので、圧入装置２０で鋼矢板１３および高圧水噴射装置１０の圧入を開始する（図２のステップＳ４）。この場合の圧力はそれほど必要とせず、毎分０．５ｍの速度で圧入する。このようにして圧入作業を続行すると、図４に示すように、高圧水噴射装置１０は、基礎杭１の先端部に達するようになるので、圧入を停止する（図２のステップＳ５）。
【００２１】
次いで、基礎杭１の引き上げ準備を行い（図２のステップＳ６）、図５に示すように、補助クレーン３の補巻きで基礎杭１にワイヤ４を巻き付けて、２〜３ｍの引き上げを行う（図２のステップＳ７）。そこで一旦引き上げを停止して玉掛ワイヤを基礎杭１に巻き付け、補助クレーンの主巻きにセットする。そして、高圧洗車機（図示せず）などで基礎杭１の泥を落としながら基礎杭１の引き上げを行う（図２のステップＳ７）。そして、基礎杭１の引き上げ作業と並行して、圧入装置２０により高圧水噴射装置１０の引き上げも行う（図２のステップＳ８）。このとき、ケーシング１２が基礎杭１の側面に対して接触しながらスライドするように高圧水噴射装置１０を引き上げるようにすると、基礎杭１の周囲の泥を落として摩擦を減らすことができ、基礎杭１が引き上げやすくなるため、好ましい。
【００２２】
また、基礎杭１が溶接などで継ぎ足して長いかどうかを判定し（図２のステップＳ９）、長い場合には、継ぎ目でガス切断などを行い（図２のステップＳ１０）、再度引き上げを行う（図２のステップＳ１１）。基礎杭１が長くない場合は、そのまま引き上げを行う。このようにして引き上げを終了する（図２のステップＳ１２）。引き抜いた基礎杭１は、基礎杭１の置き場所に移動し、ワイヤ４を取り外す。また、高圧水噴射装置１０は、洗浄を行い、補助クレーン３で圧入装置２０と一緒に反力架台２１ごとに吊り上げて、つぎの基礎杭１の周囲にセットし、前回と同様の杭抜き作業を行う。
【００２３】
なお、地盤２の固さや基礎杭１の長さによっては、圧入装置２０による圧入作業を行わなくとも、高圧水噴射装置１０の水圧だけで地盤２が軟化して泥状化し、杭抜き装置の鋼矢板１３および高圧水噴射装置１０の自重や高圧水噴射装置１０の水圧だけで沈下することが可能となり、余分なエネルギーを消耗しないで済む。
【００２４】
上述した杭抜き工法においては、高圧水噴射装置１０を使用することにより、基礎杭１の周辺の地盤２を広範囲に掘削する必要がなくなるので、工事に要する手間と期間を従来の工法に比して大幅に削減できるものである。また、油圧式の圧入装置２０を使用することにより、無振動、無騒音で工事を行うことができるので、工事現場周辺の住民などに及ぼす迷惑なども解消できる。
【００２５】
つぎに、上述のように基礎杭１を抜いた穴を埋め戻して地盤改良する地盤改良工法について説明する。
この地盤改良工法に使用する掘削装置３０は、改良された掘削機であり、図６に示すように、台車３１に取り付けられた回転する掘削用ロッド３２の先端に攪拌用ビット３３が装着されている。この攪拌用ビット３３には、掘削用爪３４と攪拌用翼３５が取り付けられており、先端部にはセメントミルクの注入口３６が設けられている。そして、掘削用ロッド３２と攪拌用ビット３３は内部が中空に形成されており、この掘削用ロッド３２の上端にはセメントミルクを圧送するための圧送ホース３７が接続されている。
【００２６】
セメントミルクは、表１に示すように、セメント（ポルトランドセメント）とベントナイトと水とを配合して構成される。セメントミルクに配合されるベントナイトの量は、セメントに対し１０％前後である。杭抜き穴５の周囲の土砂（原土）２．５４３ｍ３あたり表１に示す分量のセメントとベントナイトと水とが配合される。圧縮強度は、水の量に応じて変化し、水の量が多いほど圧縮強度が小さくなる。杭抜き穴５の周囲の土砂の圧縮強度に合わせて、用いるセメントミルクの水の分量を決定する。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
掘削装置３０で杭抜き穴５を埋め戻すためには、まず基礎杭１を抜いた杭抜き穴５に周囲の地盤２の土砂または粗砂で埋めておく。次いで、掘削装置３０で掘削用ロッド３２を回転させながら地盤２を掘削し、同時に、セメントミルクの圧送機（図示せず）でセメントミルクを圧送し、注入口３６よりセメントミルクを地盤２の杭抜き穴５の中に注入する。一例で、セメントミルクの注入量は、５０リットル／分である。このようにして、攪拌用ビット３３が杭抜き穴５の先端位置に達したら、掘削を停止し、掘削用ロッド３２を回転させながら引き上げる。
【００２９】
この作業工程を２回繰り返し、セメントミルクと周囲の地盤２とを十分に混合する。こうして改良された地盤は、地盤に形成された穴の中に、穴の周囲の土砂とセメントとベントナイトと水との混合物が設けられて成る。改良地盤では、杭抜き穴５の土質を周囲の地盤２の土質に十分近いものとし、さらに、圧縮強度を周囲の地盤２の圧縮強度と同等に調整する。
【００３０】
上述した地盤改良工法によれば、埋め戻した地盤はセメントミルクと周囲の地盤が適度に混合されているので、土質が周囲の地盤と類似したものとなる。また、砂利だけを埋め戻した地盤と異なり、地盤が不安定になることがない。さらに、コンクリートを埋め戻した地盤と異なり、地盤が固過ぎることがなく、周囲の地盤と強度がほぼ同等となる。このため、つぎの基礎工事を行う場合に、工事が容易となる。この地盤改良工法は、杭抜き穴５の埋め戻しの場合に限定されず、他の地盤でも適用可能となるものである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、杭を引き抜く際にあまり大きな力を必要とせず、工事コストが安価な杭抜き工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の杭抜き装置の要部を示す正面図ある。
【図２】本発明の実施の形態の杭抜き工法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態の杭抜き工法の準備状態を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態の杭抜き工法の圧入状態を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態の杭抜き工法の引き上げ状態を示す正面図である。
【図６】本発明の実施の形態の地盤改良工法に使用する掘削装置を示す正面図である。
【符号の説明】
１    基礎杭
２    地盤
３    補助クレーン
４    ワイヤ
５    杭抜き穴
１０    高圧水噴射装置
１１    噴水管
１１ａ  ノズル
１２    ケーシング
１３    鋼矢板
１４    導水管
１５    高圧ホース
１６    高圧ポンプ
１７    水タンク
２０    圧入装置
２１    反力架台
２２    固定台
２３    移動台
２４    圧入機構
３０    掘削装置
３１    台車
３２    掘削用ロッド
３３    攪拌用ビッド
３４    掘削用爪
３５    攪拌翼
３６    注入口
３７    高圧ホース
【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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