JP2014218817A - アースオーガー及び地中障害物撤去工法 - Google Patents

Abstract

【課題】地中障害物撤去を効率良く施工することができ、それによって工期の短縮を図ることができ、また施工現場の空頭制限を受けることがないアースオーガー及びそれを用いた地中障害物撤去工法を提供する。
【解決手段】オーガー軸４，６の外周にスパイラル翼５が設けられたオーガースクリュー２と、その先端に取り付けられ、切削ビット２０を有するオーガーヘッド３とからなるアースオーガー１であって、アースオーガー１を全周回転掘削機のチャック機構によって把持するために、スパイラル翼５の外周に円筒状の把持部８を設けた。把持部８にはスパイラル翼５の上下の翼部分間に開口し、翼部分間が破砕物で詰まるのを防止するためにスパイラル状の切欠き１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、アースオーガー及び地中障害物撤去工法に関し、より詳細には新設構造物を築造するにあたり、その障害となる既存の杭基礎などの地中障害物を撤去する技術に関する。

既設構造物の杭基礎、地中壁、地中梁などは、新設構造物を築造する際の障害となるので、一般には事前にこのような地中障害物を撤去する工事が行われている。

従来の地中障害物撤去工法としては、ケーシング回転掘削工法が多用されている。この工法は地上に設置した全周回転掘削機により、先端に切削ビットを有するケーシングを回転圧入して障害物に円筒形の切り込みを入れ、ケーシングによって孔壁を保護しながらその内部の障害物を撤去する工法である。そして、障害物の撤去には、ケーシング内にハンマーグラブやチゼル（重錘）を自由落下させて障害物を破砕し、その破砕物をハンマーグラブによって地上に排出する方式が採用されている。

しかしながら、ハンマーグラブやチゼルの落下による障害物の破砕は、大きな騒音・振動を伴う。このようなことから、ケーシング内の障害物を輪切りにして撤去する技術や、障害物をブレーカやクラッシャーによって破砕して撤去する技術が提案されている（特許文献１，２参照）。

これらの既提案の技術は、障害物の撤去に伴う騒音・振動の問題を解消したものであるが、ケーシングの圧入、ケーシング内の障害物の切断ないし破砕、その後の撤去という手順を踏むため、工期が長くなるという問題がある。

既存杭の撤去方法としてロックオーガー工法も知られている（例えば特許文献３参照）。この工法は先端に切削ビットを有するケーシング内にアースオーガーを挿入配置し、ケーシングとアースオーガーを互いに逆方向に回転させて既存杭を破砕し、撤去する工法である。しかしながら、この工法は、通常のオーガー工法で用いられるように駆動装置がリーダーマストに取付けられたものであるため、アースオーガーやケーシングに、高トルク及び大きな押込み力を付与することができず、施工効率の点で問題があり、また低空頭の施工現場では適用が困難である。

特開２００５ー３１４８７１号公報 特開２０１３ー１９２５０号公報 特開２００３ー１６９６０３号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、地中障害物撤去を効率良く施工することができ、それによって工期の短縮を図ることができ、また施工現場の空頭制限を受けることがないアースオーガー及びそれを用いた地中障害物撤去工法を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、オーガー軸の外周にスパイラル翼が設けられたオーガースクリューと、その先端に取り付けられ、切削ビットを有するオーガーヘッドとからなるアースオーガーであって、
このアースオーガーを全周回転掘削機のチャック機構によって把持するために、前記スパイラル翼の外周に円筒状の把持部を設けたことを特徴とするアースオーガーにある。

上記アースオーガーにおいて、前記把持部には前記スパイラル翼の上下の翼部分間に開口する切欠きが設けられている構成を採用すると好適である。この場合、切欠きは前記スパイラル翼の上下の翼部分間を縫うように形成されたスパイラル状のものとするとよい。

また、この発明は上記アースオーガーを用いた地中障害物撤去工法であって、
前記全周回転掘削機を障害物上方の地盤上に設置する工程と、
前記全周回転掘削機に前記アースオーガーをセットして、前記チャック機構により前記把持部を把持し、前記全周回転掘削機を駆動して前記アースオーガーにより地盤を掘削するとともに、前記障害物を破砕する工程と、
前記障害物の破砕後、その破砕物を随伴して前記アースオーガーを引き上げる工程と
を備えてなることを特徴とする地中障害物撤去工法にある。

上記撤去工法において、前記オーガー軸は中空のものであり、前記アースオーガーの引き上げ時にオーガー軸に流動化処理土を供給し、この流動化処理土を前記オーガーヘッドから掘削孔内に注入する構成を採用することができる。

この発明によれば、アースオーガーのスパイラル翼の外周に全周回転掘削機のチャック機構によって把持するための把持部を設けたので、全周回転掘削機を利用してアースオーガーに高トルクと大きな推力（押込み力）を与えて地盤及び障害物を掘削ないし破砕することができる。したがって、施工効率が向上し、工期の短縮化を図ることができる。また、低空頭の施工現場でも施工が可能である。

この発明の実施形態を示し、アースオーガーの正面図である。 全周回転掘削機の一例を示す正面図である。 チャック機構の一例を示す断面図である。 この発明によるアースオーガーを用いた地中障害物撤去工法を示す手順図である。 図４に引き続く手順を示す図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１に示すように、アースオーガー１はオーガースクリュー２と、オーガーヘッド３とからなっている。オーガースクリュー２は、それ自体は周知のものと同様の構造で、スクリュー軸４の外周にスパイラル翼５が設けられたものである。

オーガーヘッド３も、それ自体は周知のもので、ヘッド軸６にスパイラル翼７が設けられ、スパイラル翼７の先端に多数の切削ビット２０が設けられたものである。この切削ビット２０は、硬岩やコンクリートを切削することが可能な超硬ビットである。ヘッド軸６はスクリュー軸４の先端に着脱自在に装着され、これらの軸４，６によってオーガー軸が構成される。このオーガー軸４，６は中空軸である。以上までの構成は、周知のアースオーガーと同様である。

この発明によれば、オーガースクリュー２のスパイラル翼５の外周に円筒形の把持部８が設けられている。把持部８は所要の厚みを有する鋼材からなり、溶接等によりスパイラル翼の外周に固定される。この把持部８は図２に例示する全周回転掘削機９のチャック機構によって把持するためのものである。全周回転掘削機９は、一般には地盤にケーシングを回転圧入する際に使用される周知のものであり、ベースフレーム１０の四隅に昇降シリンダ１１が設けられ、これらの昇降シリンダ１１に昇降フレーム１２が連結されている。

この昇降フレーム１２にテーパ孔１３ａを有する回転フレーム１３が回転可能に支持されている（図３参照）。チャック機構は、この回転フレーム１３のテーパ孔１３ａに沿って昇降する楔部材１４と、この楔部材１４を駆動するチャックシリンダ２１（図２参照）によって構成される。すなわち、この発明によるアースオーガー１は、回転フレーム１３の内方に挿入され、把持部８とテーパ孔１３ａとの間に挿入される楔部材１４によって把持される。したがって、全周回転掘削機１は、ケーシングの場合と同様に、アースオーガー１に高トルクを付与し、また大きな推力（押込み力）を付与することができる。

なお、図３に示すチャック機構は、アースオーガー１を回転させ、地盤に押し込むときのメインチャック機構であり、これとは別に回転フレーム１３が下降位置に達したときにメインチャック機構に代えてアースオーガー１を把持するサブチャック機構が設けられている。

再び図１を参照し、把持部８にはスパイラル翼５の上下の翼部分間に開口する切欠き１５が形成されている。この実施形態では、切欠き１５はオーガースクリュー２のスパイラル翼５の上下の翼部分間を縫うように所定の幅で形成されている。したがって、切欠き１５はアースオーガー１の軸方向に連続している。切欠きは連続したものではなく、上下の翼部分間に断続的に設けた多数の開口であってもよい。

後述するアースオーガー１による障害物の撤去時には、障害物の破砕物が土砂とともにオーガースクリュー１のリフト作用により上昇することになる。把持部８が切欠きのない円筒形のものであると、特に土砂が粘土質のものである場合などには、スパイラル翼５の上下の翼部分と把持部８との間に粘土混じりの破砕物が詰まってリフト作用が機能しなくなるおそれがある。しかしながら、このような切欠き１５を形成することにより、粘土等の土砂の一部が切欠き１５を介して外部に逃げるので、翼部分間の詰まりを防止することができる。

次に、上記アースオーガー１を使用した地中障害物の撤去工法について説明する。図４に示すように、まず、既存杭や地中壁などの障害物１６の上方の地盤上に全周回転掘削機９を設置する（同図（ａ））。次に、アースオーガー１を全周回転掘削機９にセットし、そのチャック機構によってアースオーガー１を把持する。そして、全周回転掘削機９の回転駆動機構及び推力機構（図２の昇降シリンダ１１）によりアースオーガー１を回転させるとともに地盤に押込み、地盤を掘削する（同図（ｂ））。この掘削時には、把持部８は全周回転掘削機の回転力及び推力をオーガー軸４，６に伝達する機能のみならず、孔壁を保護する機能を発揮する。

なお、全周回転掘削機９は、昇降シリンダ１１が伸縮を繰り返すことによってアースオーガー１を地盤に押し込むのであるが、回転フレーム１３が下降位置に達したときには一旦掘削を停止し、図示しないサブチャック機構によりアースオーガーを把持するとともに、前述したメインチャック機構による把持を解除する。そして、昇降シリンダ１１の２伸張によって昇降フレーム及び回転フレーム１３を上昇させ、その上昇位置でアースオーガー１をメインチャック機構により再び把持するとともに、サブチャック機構の把持を解除して、再び掘削を開始する。

掘削が進行してアースオーガー１の先端が障害物１６に達すると、障害物１６はオーガーヘッド３の切削ビット２０により切削・破砕される（同図（ｃ））。このとき生じる破砕物はオーガースクリュー２のリフト作用により、スパイラル翼５に沿って上昇する。

アースオーガー１の先端が障害物１６の下端に達し、その破砕が終了したら、全周回転掘削機９の駆動を停止する（図５（ｄ））。そして、スクリュー軸４の上端に流動化処理土を供給するためのホース１７を連結する。このホース１７は流動化処理土を運搬するミキサー車などに連結されている。ここで、流動化処理土とは建設発生土などにセメントなどの固化材を添加して混合した流動状の埋め戻し土である。この流動化処理土は、固化材の添加量を調整することにより、一軸圧縮強度やフロー値を調整することができ、また締固めを必要としない。したがって、障害物撤去後の地盤を周囲の地盤と同じ強度にすることができる。

流動化処理土の供給準備をしたら、全周回転掘削機９の駆動によりアースオーガー１を引き上げる（同図（ｅ））。このとき、アースオーガー１は掘削時と同方向に回転させるか、あるいは非回転とする。これにより、アースオーガー１は破砕物を随伴したまま引き上げられる。アースオーガー１の引き上げ時には、オーガー軸４，６に流動化処理土を供給する。そして、アースオーガー１を引き上げながら、この流動化処理土１８をオーガー軸４，６の先端から掘削孔１９内に注入する。同図（ｆ）は、アースオーガー１を完全に引き上げた状態を示し、全周回転掘削機９を撤収して施工を完了する。

以上のように、この発明によれば、アースオーガーのスパイラル翼の外周に全周回転掘削機のチャック機構によって把持するための把持部を設けたので、全周回転掘削機を利用してアースオーガーに高トルクと大きな推力を与えて地盤及び障害物を掘削ないし破砕することができる。したがって、施工効率が向上し、工期の短縮化を図ることができる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態ではオーガースクリューの軸方向全体に亘って連続する長尺円筒形の把持部を設けたが、軸方向に適宜の間隔をおいて短尺円筒形の把持部を複数設けるようにしてもよい。この場合、上下の把持部の間の隙間が上記実施形態で示した切欠き１５と同様の作用をするので、破砕物による翼部分間の詰まりを防止することができる。

また、この発明によるアースオーガーは地中障害物の撤去に限らず、岩盤などを掘削する際の通常の地盤掘削にも適用できる。

１：アースオーガー
２：オーガースクリュー
３：スクリューヘッド
４：スクリュー軸（オーガー軸）
５：スパイラル翼
６：ヘッド軸（オーガー軸）
８：把持部
９：全周回転掘削機
１１：昇降シリンダ
１２：昇降フレーム
１３：回転フレーム
１３ａ：テーパ孔
１４：楔部材
１５：切欠き
１６：障害物
１７：ホース
１８：流動化処理土
２０：切削ビット
２１：チャックシリンダ

Claims (5)

1. オーガー軸の外周にスパイラル翼が設けられたオーガースクリューと、その先端に取り付けられ、切削ビットを有するオーガーヘッドとからなるアースオーガーであって、
   このアースオーガーを全周回転掘削機のチャック機構によって把持するために、前記スパイラル翼の外周に円筒状の把持部を設けたことを特徴とするアースオーガー。
2. 前記把持部には前記スパイラル翼の上下の翼部分間に開口する切欠きが設けられていることを特徴とする請求項１記載のアースオーガー。
3. 前記切欠きは前記スパイラル翼の上下の翼部分間を縫うように形成されたスパイラル状のものであることを特徴とする請求項２記載のアースオーガー。
4. 請求項１，２又は３記載のアースオーガーを用いた地中障害物撤去工法であって、
   前記全周回転掘削機を障害物上方の地盤上に設置する工程と、
   前記全周回転掘削機に前記アースオーガーをセットして、前記チャック機構により前記把持部を把持し、前記全周回転掘削機を駆動して前記アースオーガーにより地盤を掘削するとともに、前記障害物を破砕する工程と、
   前記障害物の破砕後、その破砕物を随伴して前記アースオーガーを引き上げる工程と
   を備えてなることを特徴とする地中障害物撤去工法。
5. 前記オーガー軸は中空のものであり、前記アースオーガーの引き上げ時にオーガー軸に流動化処理土を供給し、この流動化処理土を前記オーガーヘッドから掘削孔内に注入することを特徴とする請求項４記載の地中障害物の撤去工法。

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