鋼管杭の構造と撤去方法
【課題】地盤の緩みの発生を生じず、経済的に撤去のできる鋼管杭と撤去方法を提供する。
【解決手段】オーガー翼１１を備えた中空の鋼管である杭体１と、杭体１の先端に取り付ける先端ビット２とによって構成する。杭体１と先端ビット２とは、先端ビット２の短筒２１に杭体１を挿入可能に構成する。杭体１と先端ビット２の短筒２１を貫通する連結ピン３を備え、杭体１と先端ビット２とは、一方の嵌合溝２３に他方の嵌合ブロック２４を嵌合できるように構成する。
【解決手段】オーガー翼１１を備えた中空の鋼管である杭体１と、杭体１の先端に取り付ける先端ビット２とによって構成する。杭体１と先端ビット２とは、先端ビット２の短筒２１に杭体１を挿入可能に構成する。杭体１と先端ビット２の短筒２１を貫通する連結ピン３を備え、杭体１と先端ビット２とは、一方の嵌合溝２３に他方の嵌合ブロック２４を嵌合できるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の構造と撤去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の基礎に鋼管杭が用いられ、先端にオーガー翼を装着した鋼管杭を回転と圧入で支持盤に埋設する鋼管杭は多くの特徴と備えているので広く採用されている。
ところで杭が支持していた建築物などが、建て替えや売却で撤去する必要が生じる場合がある。
そこで特許文献１および図６に示すように、既設杭ａの外側に新たに、既設杭ａの外径よりも内径の大きい鋼管ケーシングｂを回転挿入し、既設杭ａと地盤との縁を切った後に既設杭ａを挿入時とは反対方向に回転して引き抜くような技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８１４６号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したような従来の鋼管杭の撤去方法、引き抜き方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 既設杭を引き抜くと、その体積分だけ空隙ができることになるので、周囲の地盤が緩む原因となる。
＜２＞ 多数本の既設杭が設置してあるのが通常であるから、すべての既設杭の周囲に、各杭ごとにそれよりも内径の大きい鋼管ケーシングを回転挿入するという工程が必要となり、不経済なものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために、本発明の鋼管杭の構造は、オーガー翼を備えた中空の鋼管である杭体と、杭体の先端に取り付ける先端ビットとによって構成し、杭体と先端ビットとは、先端ビットの短筒に杭体を挿入可能に構成し、杭体と先端ビットの短筒を貫通する連結ピンを備え、杭体と先端ビットとは、一方の嵌合溝に他方の嵌合ブロックを嵌合できるように構成したことを特徴とするものである。
また鋼管杭の撤去方法は、上記の鋼管杭を使用し、杭体を回転して地盤中に挿入し、挿入工程が終了したら、杭体と先端ビットとを貫通していた連結ピンを撤去しておき、引き抜きに際しては杭体内に砂などの充填材を充填しつつ杭体を挿入時とは反対方向に回転して引き抜くことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の鋼管杭の構造と撤去方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 杭の設置時に、将来の撤去を予定して杭体と先端ビットを分離しておくので、撤去時には杭体に挿入時と反対方向の回転を与えるだけで対応でき、きわめて経済的である。
＜２＞ 杭体の撤去時に、中空の杭体を通して充填材を充填しつつ引き抜くので、撤去後に地盤中に空間が残ることがない。そのために周囲の地盤の緩みを生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の鋼管杭の構造の実施例の説明図。
【図２】遊び代の説明図。
【図３】杭体と先端ビットを一体化する工程の説明図。
【図４】一体化した杭体と先端ビットを分割する工程の説明図。
【図５】杭を撤去する工程の実施例の説明図。
【図６】従来の鋼管杭の撤去方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞基本的構成。（図１）
本発明の鋼管杭は、オーガー翼１１を備えた中空の鋼管である杭体１と、杭体１の先端に取り付ける先端ビット２とによって構成する。
【００１０】
＜２＞杭体。（図１）
杭体１は通常の中空の鋼管であり、その先端付近にオーガー翼１１を取り付けてある。
杭体１の地盤への挿入には、杭体１の最上部を公知の装置によって把持して回転を与えることによって行う。
【００１１】
＜３＞先端ビット。（図１）
先端ビット２は、杭体１の最先端に取り付ける部材であり、円錐体の一面に短筒２１を設けて構成する。
この短筒２１の内径を、杭体１の外径よりも大きくすることによって、杭体１の先端を短筒２１内に挿入して一体化することができる。
なお図の実施例とは反対に、短筒２１の外径を、杭体１の内径よりも小さく構成しても同様の機能を果たすことができる。
【００１２】
＜４＞一体化。（図３）
先端ビット２の短筒２１と杭体１とが相互に嵌合する範囲に、両者の対応する位置にピン挿入口１２、２２を開口する。
そして側面から連結ピン３を挿入すれば、先端ビット２の短筒２１と杭体１とが一体となる。
連結ピン３を挿入したら短筒２１のピン挿入口２２の外側から溶接キャップ２３を被せ、ピン３の端部を溶接して途中での抜け出すことのないように処理する。
ピン３を直接溶接することも可能である。
以上の作業は杭体１を地盤へ挿入する前の段階で、地表面において行うことができる。
【００１３】
＜５＞回転力の伝達。
杭体１は回転力を与えて地盤に挿入するから、杭体１の強力な回転を、先端ビット２に確実に伝達できる必要がある。
そのために先端ビット２の内側に鋼材の塊を溶接して嵌合ブロック２４として機能させる。
一方の杭体１の先端には切欠きを設けて嵌合溝２３として機能させる。
この両者を嵌合することによって、杭体１の回転を確実に先端ビット２に伝達することができる。
なお、図の実施例とは反対に、杭体１に嵌合ブロック２４を突設し、先端ビット２に嵌合溝２３を形成しても同様の機能を達成できる。
【００１４】
＜６＞遊び代。（図２）
上記のように、杭体１の回転力は先端ビット２には伝達するが、その回転力は連結ピン３には伝達させないように構成する必要がある。
そのために、嵌合ブロック２４と嵌合溝２３の遊び代ｔ１と、溶接キャップ２３内径と連結ピン３との遊び代ｔ３と、連結ピン３とピン挿入口２２との遊び代ｔ２との関係は次の通りに設定することが好ましい。
ｔ１×２＋ｔ３＜ｔ２
【００１５】
＜７＞撤去用具。（図４）
前記の連結ピン３を撤去するために撤去用具４を使用する。
これは、杭体１の内径よりも小さい外径を備えた棒状体であり、短い棒状体を順次連続して延長が可能である。
棒状体には、鍔状にリング４２を取り付け、そのリング４２の外径を、杭体１の内径に近いものとして形成する。
その結果、撤去用具４の棒状体を、常に杭体１の内部の中心に位置させることができる。
撤去用具４の先端にはフック４１を形成する。
このフック４１を連結ピン３を係合して、撤去用具４に地上から回転を与えることによって、連結ピン３に捩じりを与え、切断し、あるいは強引に引き上げて引き抜くなどの作用を行うものである。
【００１６】
＜８＞工程。
次に杭の挿入、撤去工程について説明する。（図５）
【００１７】
＜９＞地盤への挿入。
上記の鋼管杭を使用して、先端ビット２と一体化した杭体１に回転を与えてオーガー翼１１で地盤を切りながら地盤中に挿入する。
この工程は従来のオーガー翼１１を設けた杭の挿入工程と同様である。
【００１８】
＜１０＞分離。
挿入工程が終了したら、杭体１と先端ビット２と分離可能の状態とする。
そのために両者を貫通していた連結ピン３を撤去する。
連結ピン３の撤去のために例えば先端にフック４１を形成した撤去用具４を使用する。
この撤去用具４を杭体１の内部に挿入し、先端のフック４１に連結ピン３を係合して回転を与え、あるいは強引に引き抜き、あるいは切断して連結ピン３を撤去する。
連結ピン３を撤去すれば、杭体１と先端ビット２との一体化が解除され、分離が可能となる。
【００１９】
＜１１＞構造物の支持。
杭体１と先端ビット２が分離可能となっても、分離しているわけではないから鉛直方向の支持力には影響を与えない。
その状態で、例えば構造物の基礎杭として機能させ、その上端で構造物５の重量を受けて支持杭としての本来の目的を達成させる。
【００２０】
＜１２＞回転の確認。
時代の要請で構造物５の解体などが始まり、支持杭の存在が不要になった場合に支持杭を撤去する。
杭体１は長年地中に設置してあるから、場合によっては周囲の地盤により強固に締付けられていることも想定される。
そこで杭体１の頭部から注水し、さらに上端にキャップ６を設置して加圧注水する。
すると杭体１内部の水が周囲に流出して杭体１と地盤との摩擦を低減することができる。
その状態で、挿入時と反対方向への回転力を杭体１に与えて、杭体１の回転の可能性を確認する。
【００２１】
＜１３＞充填材の充填。
杭体１に、挿入時と反対の回転を与えれば、オーガー翼１１によって杭体１は上方へ移動して引き抜くことができる。
その際に、中空の杭体１の頭部から杭体１内に砂、珪砂などの粒状体を充填材７として充填しつつ杭体１を挿入時とは反対方向に回転して引き抜く。
充填材７としては砂以外にセメント系固化材を使用することもできる。
杭体１は地上で適当な寸法に切断しつつ全杭体１を引き抜いて撤去作業を終了する。
その後の地中には充填材７の柱が形成されており、その跡に空隙を生じることはないから、周囲の地盤を緩めることがない。
【符号の説明】
【００２２】
１：杭体
２：先端ビット
３：ピン
４：撤去用具
５：構造物
７：充填材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管杭の構造と撤去方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の基礎に鋼管杭が用いられ、先端にオーガー翼を装着した鋼管杭を回転と圧入で支持盤に埋設する鋼管杭は多くの特徴と備えているので広く採用されている。
ところで杭が支持していた建築物などが、建て替えや売却で撤去する必要が生じる場合がある。
そこで特許文献１および図６に示すように、既設杭ａの外側に新たに、既設杭ａの外径よりも内径の大きい鋼管ケーシングｂを回転挿入し、既設杭ａと地盤との縁を切った後に既設杭ａを挿入時とは反対方向に回転して引き抜くような技術が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８１４６号公報。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したような従来の鋼管杭の撤去方法、引き抜き方法にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 既設杭を引き抜くと、その体積分だけ空隙ができることになるので、周囲の地盤が緩む原因となる。
＜２＞ 多数本の既設杭が設置してあるのが通常であるから、すべての既設杭の周囲に、各杭ごとにそれよりも内径の大きい鋼管ケーシングを回転挿入するという工程が必要となり、不経済なものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような課題を解決するために、本発明の鋼管杭の構造は、オーガー翼を備えた中空の鋼管である杭体と、杭体の先端に取り付ける先端ビットとによって構成し、杭体と先端ビットとは、先端ビットの短筒に杭体を挿入可能に構成し、杭体と先端ビットの短筒を貫通する連結ピンを備え、杭体と先端ビットとは、一方の嵌合溝に他方の嵌合ブロックを嵌合できるように構成したことを特徴とするものである。
また鋼管杭の撤去方法は、上記の鋼管杭を使用し、杭体を回転して地盤中に挿入し、挿入工程が終了したら、杭体と先端ビットとを貫通していた連結ピンを撤去しておき、引き抜きに際しては杭体内に砂などの充填材を充填しつつ杭体を挿入時とは反対方向に回転して引き抜くことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の鋼管杭の構造と撤去方法は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 杭の設置時に、将来の撤去を予定して杭体と先端ビットを分離しておくので、撤去時には杭体に挿入時と反対方向の回転を与えるだけで対応でき、きわめて経済的である。
＜２＞ 杭体の撤去時に、中空の杭体を通して充填材を充填しつつ引き抜くので、撤去後に地盤中に空間が残ることがない。そのために周囲の地盤の緩みを生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の鋼管杭の構造の実施例の説明図。
【図２】遊び代の説明図。
【図３】杭体と先端ビットを一体化する工程の説明図。
【図４】一体化した杭体と先端ビットを分割する工程の説明図。
【図５】杭を撤去する工程の実施例の説明図。
【図６】従来の鋼管杭の撤去方法の説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【０００９】
＜１＞基本的構成。（図１）
本発明の鋼管杭は、オーガー翼１１を備えた中空の鋼管である杭体１と、杭体１の先端に取り付ける先端ビット２とによって構成する。
【００１０】
＜２＞杭体。（図１）
杭体１は通常の中空の鋼管であり、その先端付近にオーガー翼１１を取り付けてある。
杭体１の地盤への挿入には、杭体１の最上部を公知の装置によって把持して回転を与えることによって行う。
【００１１】
＜３＞先端ビット。（図１）
先端ビット２は、杭体１の最先端に取り付ける部材であり、円錐体の一面に短筒２１を設けて構成する。
この短筒２１の内径を、杭体１の外径よりも大きくすることによって、杭体１の先端を短筒２１内に挿入して一体化することができる。
なお図の実施例とは反対に、短筒２１の外径を、杭体１の内径よりも小さく構成しても同様の機能を果たすことができる。
【００１２】
＜４＞一体化。（図３）
先端ビット２の短筒２１と杭体１とが相互に嵌合する範囲に、両者の対応する位置にピン挿入口１２、２２を開口する。
そして側面から連結ピン３を挿入すれば、先端ビット２の短筒２１と杭体１とが一体となる。
連結ピン３を挿入したら短筒２１のピン挿入口２２の外側から溶接キャップ２３を被せ、ピン３の端部を溶接して途中での抜け出すことのないように処理する。
ピン３を直接溶接することも可能である。
以上の作業は杭体１を地盤へ挿入する前の段階で、地表面において行うことができる。
【００１３】
＜５＞回転力の伝達。
杭体１は回転力を与えて地盤に挿入するから、杭体１の強力な回転を、先端ビット２に確実に伝達できる必要がある。
そのために先端ビット２の内側に鋼材の塊を溶接して嵌合ブロック２４として機能させる。
一方の杭体１の先端には切欠きを設けて嵌合溝２３として機能させる。
この両者を嵌合することによって、杭体１の回転を確実に先端ビット２に伝達することができる。
なお、図の実施例とは反対に、杭体１に嵌合ブロック２４を突設し、先端ビット２に嵌合溝２３を形成しても同様の機能を達成できる。
【００１４】
＜６＞遊び代。（図２）
上記のように、杭体１の回転力は先端ビット２には伝達するが、その回転力は連結ピン３には伝達させないように構成する必要がある。
そのために、嵌合ブロック２４と嵌合溝２３の遊び代ｔ１と、溶接キャップ２３内径と連結ピン３との遊び代ｔ３と、連結ピン３とピン挿入口２２との遊び代ｔ２との関係は次の通りに設定することが好ましい。
ｔ１×２＋ｔ３＜ｔ２
【００１５】
＜７＞撤去用具。（図４）
前記の連結ピン３を撤去するために撤去用具４を使用する。
これは、杭体１の内径よりも小さい外径を備えた棒状体であり、短い棒状体を順次連続して延長が可能である。
棒状体には、鍔状にリング４２を取り付け、そのリング４２の外径を、杭体１の内径に近いものとして形成する。
その結果、撤去用具４の棒状体を、常に杭体１の内部の中心に位置させることができる。
撤去用具４の先端にはフック４１を形成する。
このフック４１を連結ピン３を係合して、撤去用具４に地上から回転を与えることによって、連結ピン３に捩じりを与え、切断し、あるいは強引に引き上げて引き抜くなどの作用を行うものである。
【００１６】
＜８＞工程。
次に杭の挿入、撤去工程について説明する。（図５）
【００１７】
＜９＞地盤への挿入。
上記の鋼管杭を使用して、先端ビット２と一体化した杭体１に回転を与えてオーガー翼１１で地盤を切りながら地盤中に挿入する。
この工程は従来のオーガー翼１１を設けた杭の挿入工程と同様である。
【００１８】
＜１０＞分離。
挿入工程が終了したら、杭体１と先端ビット２と分離可能の状態とする。
そのために両者を貫通していた連結ピン３を撤去する。
連結ピン３の撤去のために例えば先端にフック４１を形成した撤去用具４を使用する。
この撤去用具４を杭体１の内部に挿入し、先端のフック４１に連結ピン３を係合して回転を与え、あるいは強引に引き抜き、あるいは切断して連結ピン３を撤去する。
連結ピン３を撤去すれば、杭体１と先端ビット２との一体化が解除され、分離が可能となる。
【００１９】
＜１１＞構造物の支持。
杭体１と先端ビット２が分離可能となっても、分離しているわけではないから鉛直方向の支持力には影響を与えない。
その状態で、例えば構造物の基礎杭として機能させ、その上端で構造物５の重量を受けて支持杭としての本来の目的を達成させる。
【００２０】
＜１２＞回転の確認。
時代の要請で構造物５の解体などが始まり、支持杭の存在が不要になった場合に支持杭を撤去する。
杭体１は長年地中に設置してあるから、場合によっては周囲の地盤により強固に締付けられていることも想定される。
そこで杭体１の頭部から注水し、さらに上端にキャップ６を設置して加圧注水する。
すると杭体１内部の水が周囲に流出して杭体１と地盤との摩擦を低減することができる。
その状態で、挿入時と反対方向への回転力を杭体１に与えて、杭体１の回転の可能性を確認する。
【００２１】
＜１３＞充填材の充填。
杭体１に、挿入時と反対の回転を与えれば、オーガー翼１１によって杭体１は上方へ移動して引き抜くことができる。
その際に、中空の杭体１の頭部から杭体１内に砂、珪砂などの粒状体を充填材７として充填しつつ杭体１を挿入時とは反対方向に回転して引き抜く。
充填材７としては砂以外にセメント系固化材を使用することもできる。
杭体１は地上で適当な寸法に切断しつつ全杭体１を引き抜いて撤去作業を終了する。
その後の地中には充填材７の柱が形成されており、その跡に空隙を生じることはないから、周囲の地盤を緩めることがない。
【符号の説明】
【００２２】
１：杭体
２：先端ビット
３：ピン
４：撤去用具
５：構造物
７：充填材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オーガー翼を備えた中空の鋼管である杭体と、
杭体の先端に取り付ける先端ビットとによって構成し、
杭体と先端ビットとは、先端ビットの短筒に杭体を挿入可能に構成し、
杭体と先端ビットの短筒を貫通する連結ピンを備え、
杭体と先端ビットとは、一方の嵌合溝に他方の嵌合ブロックを嵌合できるように構成した、
鋼管杭の構造。
【請求項２】
請求項１記載の鋼管杭を使用し、
杭体を回転して地盤中に挿入し、
挿入工程が終了したら、杭体と先端ビットとを貫通していた連結ピンを撤去しておき、
引き抜きに際しては杭体内に砂などの充填材を充填しつつ杭体を挿入時とは反対方向に回転して引き抜くことを特徴とした、
鋼管杭の撤去方法。
【請求項１】
オーガー翼を備えた中空の鋼管である杭体と、
杭体の先端に取り付ける先端ビットとによって構成し、
杭体と先端ビットとは、先端ビットの短筒に杭体を挿入可能に構成し、
杭体と先端ビットの短筒を貫通する連結ピンを備え、
杭体と先端ビットとは、一方の嵌合溝に他方の嵌合ブロックを嵌合できるように構成した、
鋼管杭の構造。
【請求項２】
請求項１記載の鋼管杭を使用し、
杭体を回転して地盤中に挿入し、
挿入工程が終了したら、杭体と先端ビットとを貫通していた連結ピンを撤去しておき、
引き抜きに際しては杭体内に砂などの充填材を充填しつつ杭体を挿入時とは反対方向に回転して引き抜くことを特徴とした、
鋼管杭の撤去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７９５３３（Ｐ２０１３−７９５３３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０３５５（Ｐ２０１１−２２０３５５）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（５９８０２７８４７）株式会社設計室ソイル (15)
【出願人】（５１１２３０５４３）日建商事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（５９８０２７８４７）株式会社設計室ソイル (15)
【出願人】（５１１２３０５４３）日建商事株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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