JP4536094B2 - オーガーヘッド及びそれを備えた破砕装置 - Google Patents

Description

本発明は、オーガーヘッド及びそれを備えた破砕装置に関するものである。更に詳しくは、地中に埋設されている基礎用のコンクリート杭を地中において破砕するオーガーヘッド及びそれを備えた破砕装置に関する。

例えば、都市圏における再開発を行う場合の建物の建て替え等においては、古い建物を解体し撤去すると共に基礎部分も撤去する必要がある。特に規模の大きな建物の多くは、基礎部分を安定させるために基礎の下にコンクリート杭が埋設されており、基礎部分の撤去の際には、これらのコンクリート杭も撤去しなければならない。

コンクリート杭を撤去する方法としては、コンクリート杭を地中から引き抜いて破砕するなどして処分する方法と、地中において粉々に破砕して地中に埋めたままにする方法がある。コンクリート杭を引き抜く方法では、大掛かりな装置が必要で工事に必要なコストも高いので、近年においては、比較的安価に工事を行うことができる地中で破砕する方法が採用される傾向にある。

コンクリート杭を地中で破砕する装置としては、例えば特許文献１に記載の杭の破砕装置がある。この破砕装置は、通常の杭打ち機によりドライブされて降送されるロッドと、ロッドの下端に設けられたスクリューと、スクリューの先にコンクリート杭の上端面を破砕するよう設けた破砕刃と、スクリューと一体に回転し、かつ可鍛部がコンクリート杭の上端に被さるように設けた円筒形のガイドキャップと、ガイドキャップの下端に設けた切削刃を備えた構造である。前記破砕刃は、ガイドキャップ内部の下端寄りに設けられている。

特開昭６３−１６１２２２

本願発明者は、新規のオーガーヘッドを開発するにあたり、まず特許文献１記載の杭の破砕装置と同様の装置を試作し、現場において実際にコンクリート杭を破砕する実験を試みた。この実験においては、コンクリート杭の破砕がある程度進むと、ロッドがある位置から降送不能になり、破砕ができなくなる現象が生じた。

そこで、ロッドを上昇させて破砕装置を検証したところ、ガイドキャップ内部の破砕刃の周りに、破砕された破砕物（コンクリートや鉄筋の砕片）や土が極めて緊密な状態で詰まっており、破砕物等を上部のスクリュー側へ送ることができず、破砕刃がコンクリート杭に接触できない状態となっていた。この状態から推測されることは、前記作業に伴い、ガイドキャップ内部の破砕刃近傍の破砕物等の圧力が極めて高くなって詰まったのではないかということである。

つまり、破砕刃で破砕された破砕物は、砕片間に微小な空隙ができるために見かけの体積が増大する。しかも、コンクリート杭を破砕する破砕刃は、筒形のガイドキャップ内部にあり、体積が増大した破砕物の圧力の逃げ場が上部のスクリューへ向かう方向にしかない。これでは、破砕されて上方へ送られる破砕物の量と、ガイドキャップ内部に下方から入ってくる土等の量のバランスが崩れると、すなわち見かけの体積が増大し上方へ送るときの抵抗が増した破砕物の上昇が遅れると、直ぐにガイドキャップ内部の圧力が上昇して破砕物や土等がガイドキャップ内壁に密着して詰まってしまうと考えられる。
したがって、試作したものと同様の構造を有する特許文献１記載の杭の破砕装置も同様の結果を生ずることは強く推測されるものである。

そこで本発明の目的は、コンクリート杭の破砕作業時において、破砕刃で破砕されたコンクリート砕片等の破砕物と、ガイドキャップに下方から入ってきた土や石が、ガイドキャップ内部やその近傍で詰まることを防止することにより、地中におけるコンクリート杭の破砕を円滑に効率よく行うことができるオーガーヘッド及びそれを使用した破砕装置を提供することである。

上記課題を解決するために本発明が講じた手段は次のとおりである。
本発明は、
作業機のオーガードリルの先端に取り付けてコンクリート杭を破砕するオーガーヘッドであって、
軸に二重螺旋の螺旋羽根が設けられているスクリューと、
該スクリューの前記螺旋羽根の外周面に壁部の内周面が固着されており、下端部には切削刃を備えている筒形のガイド体と、
該ガイド体の内部であって前記螺旋羽根の下端縁部に設けられている破砕刃を備え、
前記ガイド体の壁部における前記破砕刃の先端部と対応する位置またはその近傍を含んだ位置には、上方が開放されている排出口が対向して設けられており、
前記ガイド体の壁部の上端面は、前記排出口上部の開放箇所を除いて前記スクリューの螺旋羽根の螺旋形状に沿う螺旋状に形成され、前記螺旋羽根の上面に沿わせてある、
オーガーヘッドである。

本発明は、
リーダーを備えた作業機と、
前記リーダーに回転駆動及び昇降駆動が可能に取り付けられているオーガードリルと、
該オーガードリルの先端に取り付けられている前記記載のオーガーヘッドと、
を備えている、破砕装置である。

本発明のオーガーヘッドは、排出口が、上部が破砕刃の先端部と対応する位置またはその近傍を含んだ位置にあり、そこから破砕刃の下方に向けて周方向へ所要の幅で設けられているのがより好ましい。

本願発明は、
リーダーを備えた作業機と、
前記リーダーに回転駆動が可能に取り付けられているオーガードリルと、
該オーガードリルの先端に取り付けられている前記記載のオーガーヘッドと、
前記オーガードリルを前記リーダーに沿って昇降させる昇降駆動装置と、
を備えており、
前記昇降駆動装置は、
前記リーダーに鉛直方向に設けられているラックと、
前記オーガードリル側に設けられた昇降駆動用モーターと、
該昇降用モーターで駆動され、前記ラックと噛み合わせられるピニオンを備えている、破砕装置である。

（削除）

（削除）

（作用）
本発明に係るオーガーヘッド及び破砕装置の作用を説明する。なお、ここでは本発明の各構成要件のそれぞれに、後述する実施の形態において各部に付与した符号を対応させて付与し説明するが、この符号の付与は、あくまで説明の理解を容易にするためであって各構成要件の上記各部への限定を意味するものではない。

破砕装置(B)をコンクリート杭を破砕する位置に据え、オーガードリル(9)を回転駆動し、オーガードリル(9)先端に取り付けられているオーガーヘッド(H)を地中に降送し、地中に埋設されているコンクリート杭の上端部にガイド体(2)を被せる。
オーガーヘッド(9)を回転させてさらに降送することにより、ガイド体(2)内部の破砕刃(3)によってコンクリート杭が上部から順次破砕される。

また、コンクリート杭の周囲の地盤（土や石等）は、ガイド体(2)の下端に設けられている切削刃(4)により切削される。切削された土や石は、オーガーヘッド(H)が下降するのに伴いコンクリート杭の外周面とガイド体(2)内壁の間に入っていく。

一方、破砕刃(3)によって破砕されて生じた破砕物は、オーガーヘッド(H)が回転しながら下降するのに伴い、スクリュー(1)等によって順次上方へ送られる。破砕物は、細かく破砕されることにより、それらの間に微小な空隙が形成されるために、結果として破砕刃(3)の上方において見かけの体積が増大し、圧力も大きくなると考えられる。

コンクリート杭の外周面とガイド体(2)内壁の間を通り上がってきた前記切削された土や石は、仮に破砕物の上方への搬送が遅れても、排出口(20,21)からガイド体(2)の外へ排出されることにより圧力を適度に逃がすことができるので、例えば破砕物に下方から圧力を加えて土や石を破砕物と共に詰まらせてしまうようなことのない比較的低い圧力を維持することができると推測される。

すなわち、前記切削された土や石が上方の破砕物に下方から大きな圧力を加えることがないので、破砕刃(3)の周りで破砕物や土等が固まって詰まってしまうことを防止できると思われる。これにより、破砕物は上方へ円滑に送られることとなり、オーガーヘッド(H)による地中でのコンクリート杭の破砕を円滑に効率よく行うことができる。

本発明によれば、破砕作業時にコンクリート杭の外周面とガイド体内壁の間からガイド体に入った土や石が上方の破砕物に下方から大きな圧力を加えることがないので、破砕刃の周りで破砕物や土等が固まって詰まってしまうことを防止できる。その理由は、地中のことであり必ずしも明らかではないが、前記土や石は、仮に破砕刃によって破砕された破砕物の上方への搬送が遅れても、排出口からガイド体の外へ排出されることにより圧力を適度に逃がすことができるので、破砕物に下方から圧力を加えて破砕物と共に詰まらせてしまうことのない圧力を維持することができると推測されるのである。
これにより、破砕物は上方へ円滑に送られることとなり、地中でのコンクリート杭の破砕を円滑に効率よく行うことができる。

本発明を図面に示した実施例に基づき詳細に説明する。

図１は本発明に係るオーガーヘッドの一実施の形態を示す正面図、
図２はオーガーヘッドの背面図、
図３はオーガーヘッドの側面図、
図４はオーガーヘッドの平面図、
図５はオーガーヘッドの底面図、
図６はオーガーヘッドの上方斜視図、
図７はオーガーヘッドの下方斜視図、
図８はオーガーヘッドの構造を示す説明図である。

オーガーヘッドＨは、後述する破砕装置Ｂを構成する作業機７のオーガードリル９の先端に取り付けられて使用される。オーガーヘッドＨは、オーガードリル９に着脱自在なアタッチメントである。

オーガーヘッドＨは、鉄製のスクリュー１と、スクリュー１の下部（使用時を基準として）に設けられている同じく鉄製のガイド体２と、ガイド体２の内部に設けられている破砕刃３と、ガイド体２の下端部に設けられている切削刃４とを備えている。以下、これら各部について詳細に説明する。

スクリュー１は、軸１０に、二重螺旋の螺旋羽根１１、１１ａを設けた構造である。なお、螺旋羽根はシングルタイプでもよいが、例えば軸１０を短くしてオーガードリル９の螺旋羽根を実質的に代用できる構造とすれば螺旋羽根は必ずしも必要ではない。この場合は、破砕刃を螺旋羽根以外の部材（例えば直径線方向に架設したロッド等）を介してガイド体２内部に取り付ける構造となる。

軸１０の上端部には断面六角形の接続軸１２が設けられ、接続軸１２はオーガードリル９に連結するための構造（詳細な説明は省略する）を有している。また、螺旋羽根１１、１１ａの下端部は、軸１０の下端とほぼ同じ高さ位置に設定されている。

螺旋羽根１１、１１ａの下端縁部は、後述するガイド体２のほぼ直径線方向に設けられている。一方の螺旋羽根１１はほぼ半ピッチに形成され、その下端縁部には、直径線方向の三箇所にコンクリートや鉄筋等の破砕が可能な硬度及び強度を有する超硬合金製の破砕刃（ビット）３が並設されている。

また、他方の螺旋羽根１１ａはほぼ１ピッチに形成され、その下端縁部には、直径線方向の二箇所に破砕刃３が所要間隔で並設されている。螺旋羽根１１の破砕刃３と、螺旋羽根１１ａの破砕刃３は、回転方向において同じ方向を向くように固着されている。また、各破砕刃３は、螺旋羽根１１、１１ａの傾斜方向と平行に、回転方向に向かい下がり傾斜するように設けられている。

スクリュー１の下端部には、円筒体の壁部に相対向して二箇所に後述する排出口２０、２１を設けた構造のガイド体２が固着されている。ガイド体２は、破砕の対象となるコンクリート杭の外径よりやや径大の内径を有し、ガイド体２の下部側をコンクリート杭の上部に外嵌めして被せることができる。なお、ガイド体２の内径は、コンクリート杭の規格に合わせて適宜大きさに設定され、ガイド体２の内径が変わることによって前記破砕刃３の数も適宜設定される。

ガイド体２は、二箇所の上端面２２、２３が前記螺旋羽根１１、１１ａの下部側外周部の螺旋形状に沿うように同じく螺旋状に形成されている。ガイド体２は、螺旋羽根１１、１１ａの羽板の外周面に内周面を合わせ、かつ前記各螺旋状の上端面２２、２３を螺旋羽根１１、１１ａの上面に沿わせるようにして溶接によって固着されている。
そして、ガイ
ド体２の壁部には、前記螺旋羽根１１の破砕刃３と螺旋羽根１１ａの破砕刃３が外部から見える位置に窓状の排出口２０、２１がガイド体２の直径線方向に相対向して設けられている。

排出口２０、２１の上部側は前記上端面２２、２３の周方向における中断部にあたり、排出口２０、２１は上部が前記破砕刃３の先端部と対応する位置またはその近傍を含んだ位置にあり、そこから破砕刃３より下方に向けて大きく開口され、かつ周方向へ所要の幅で設けられている。また、排出口２０、２１の周方向両側の端縁部２４は、鉛直方向に設けられており、下端縁部は水平部２６と傾斜部２７で形成されている。

ガイド体２の下端縁部には、全周にわたり多数の超硬合金製の切削刃４が所要間隔で固着されている。各切削刃４は固着金具とビット（何れも符号省略）からなり、ビットは埋設されているコンクリート杭の周りの地盤を切るように掘削することができる硬度と強度を有している。なお、ガイド体２内周面において切削刃４の上方側の一箇所には、内周面に土が付着しにくいようにする切削刃４ａが設けられている。

図９は本発明に係る破砕装置の構造を示す説明図、
図１０は破砕装置の昇降駆動装置とリーダーの取付構造を示す平面視説明図、
図１１は図１０におけるＡ−Ａ断面説明図である。

破砕装置Ｂは、作業機７と、リーダー８と、リーダー８に沿って昇降可能に取り付けられている昇降駆動装置６と、昇降駆動装置６に取り付けられているオーガードリル９及びオーガードリル９の先端（下端）に取り付けられている前記オーガーヘッドＨを備えている。オーガードリル９は、昇降駆動装置６よって軸周方向に回転駆動されると共に昇降駆動される。なお、昇降駆動装置６と後述するラック８０、ピニオン６１によって本発明にいう昇降装置が構成される。

昇降駆動装置６には、オーガードリル９回転用の一台の回転駆動用モーター６２と、４台の昇降駆動用モーター６０が左右二台ずつを上下に配して設けられている。回転駆動用モーター６２と昇降駆動用モーター６０は油圧モータであるが、電気モータ等、他のモーターを採用してもよい。各昇降駆動用モーター６０の回転軸には、ピニオン６１が固着されている。一方、リーダー８には、上下方向のほぼ全長にわたりラック８０が設けられている。ラック８０は所要幅の長尺な板状で、幅方向の両側にそれぞれ全長にわたりピニオン６１と噛み合う歯が設けられている。

昇降駆動装置６は、ラック８０に各ピニオン６１を両側から噛み合わせ、各昇降駆動用モーター６０により各ピニオン６１を回転させることにより、リーダー８に沿って昇降可能である。また、リーダー８の下部には、オーガードリル９を挿通してオーガードリル９の振れ止めをするための案内管８１が設けられている。

（作用）
図１ないし図１０を参照して、オーガーヘッドＨを備えている破砕装置Ｂの作用を説明する。
地中に埋設されているコンクリート杭Ｐの上端より上方の土はあらかじめ取り除いておく。そして、破砕装置Ｂをコンクリート杭Ｐを破砕する位置に据え、リーダー８を垂直に立てる。昇降駆動装置６を作動させ、オーガードリル９を降送し、オーガードリル９先端のオーガーヘッドＨのガイド体２を地中に埋設されているコンクリート杭Ｐの上端部に外嵌めにより被せる。

昇降駆動装置６によりオーガードリル９を回転駆動し、さらにオーガードリル９を地中に降送する。これにより、オーガーヘッドＨの破砕刃３によってコンクリート杭Ｐが上部から順次破砕され、コンクリート杭Ｐに使用されている鉄筋も同様に破砕される。

また、コンクリート杭Ｐの周囲の地盤（土や石等）は、ガイド体２の下端に設けられている切削刃４により切削されるので、降送に対する抵抗は軽減される。そして、切削された土や石は、オーガーヘッドＨが下降するのに伴いコンクリート杭Ｐの外周面とガイド体２内壁の間に入っていく。

一方、破砕刃３によって破砕されて生じたコンクリート砕片等の破砕物は、オーガーヘッドＨが回転しながら下降するのに伴い、螺旋羽根１１、１１ａによって順次上方のオーガードリル９側へ送られる。また、破砕物は、破砕刃３で細かく破砕されることにより、それらの間に微小な空隙が形成されるために、結果として破砕刃３の上方において見かけの体積が増大し、圧力も大きくなると考えられる。

そして、前記破砕が進むと、破砕物の見かけの体積が杭孔内部（スクリュー１がある位置）で増大することによる圧力の増大を、破砕物を上方へ逃がすことで吸収することが十分にできなくなって、破砕物の上方への搬送が遅れると考えられる。また、コンクリート杭Ｐの外周面とガイド体２内壁の間を通り上がってきた前記切削された土や石は、排出口２０、２１からガイド体２の外へ排出されることにより圧力を適度に逃がすことができるので、前記のように破砕物の上方への搬送が遅れても、破砕物に下方から必要以上の圧力を加えることがない。つまり、前記切削された土や石は、土や石と破砕物をスクリュー１周りやガイド体２内部に詰まらせてしまうことのない比較的低い圧力を維持することができると推測される。

すなわち、前記切削された土や石が上方の破砕物に下方から大きな圧力を加えることがないので、破砕刃３の周りでコンクリート砕片等の破砕物や土等が固まって詰まってしまうことを防止できると考えられるのである。これにより、破砕刃で破砕された破砕物は詰まることなく上方へ円滑に送られることとなり、オーガーヘッドＨによる地中でのコンクリート杭Ｐの破砕を円滑に効率よく行うことができる。

なお、本明細書で使用している用語と表現は、あくまで説明上のものであって限定的なものではなく、上記用語、表現と等価の用語、表現を除外するものではない。また、本発明は図示されている実施の形態に限定されるものではなく、技術思想の範囲内において種々の変形が可能である。

本発明に係るオーガーヘッドの一実施の形態を示す正面図。 オーガーヘッドの背面図。 オーガーヘッドの側面図。 オーガーヘッドの平面図。 オーガーヘッドの底面図。 オーガーヘッドの上方斜視図。 オーガーヘッドの下方斜視図。 オーガーヘッドの構造を示す説明図。 本発明に係る破砕装置の構造を示す説明図。 破砕装置の昇降駆動装置とリーダーの取付構造を示す平面視説明図。 図１０におけるＡ−Ａ断面説明図。

Ｂ 破砕装置
Ｈ オーガーヘッド
１ スクリュー
１０ 軸
１１、１１ａ 螺旋羽根
１２ 接続軸
２ ガイド体
２０、２１ 排出口
２２、２３ 上端面
２４ 端縁部
２６ 水平部
２７ 傾斜部
３ 破砕刃
４ 切削刃
４ａ 切削刃
６ 昇降駆動装置
６０ 昇降駆動用モーター
６１ ピニオン
６２ 回転駆動用モーター
７ 作業機
８ リーダー
８０ ラック
８１ 案内管
９ オーガードリル
Ｐ コンクリート杭

Claims (3)

1. 作業機のオーガードリル(9)の先端に取り付けてコンクリート杭を破砕するオーガーヘッドであって、
   軸(10)に二重螺旋の螺旋羽根(11,11a)が設けられているスクリュー(1)と、
   該スクリュー(1)の前記螺旋羽根(11,11a)の外周面に壁部の内周面が固着されており、下端部には切削刃(4)を備えている筒形のガイド体(2)と、
   該ガイド体(2)の内部であって前記螺旋羽根(11,11a)の下端縁部に設けられている破砕刃(3)を備え、
   前記ガイド体(2)の壁部における前記破砕刃(3)の先端部と対応する位置またはその近傍を含んだ位置には、上方が開放されている排出口(20,21)が対向して設けられており、
   前記ガイド体(2)の壁部の上端面(22,23)は、前記排出口(20,21)上部の開放箇所を除いて前記スクリュー(1)の螺旋羽根(11,11a)の螺旋形状に沿う螺旋状に形成され、前記螺旋羽根(11,11a)の上面に沿わせてある、
   オーガーヘッド。
2. リーダー(8)を備えた作業機(7)と、
   前記リーダー(8)に回転駆動及び昇降駆動が可能に取り付けられているオーガードリル(9)と、
   該オーガードリル(9)の先端に取り付けられている請求項１記載のオーガーヘッド(H)と、
   を備えている、破砕装置。
3. リーダー(8)を備えた作業機(7)と、
   前記リーダー(8)に回転駆動が可能に取り付けられているオーガードリル(9)と、
   該オーガードリル(9)の先端に取り付けられている請求項１記載のオーガーヘ
   ッド(H)と、
   前記オーガードリル(9)を前記リーダー(8)に沿って昇降させる昇降駆動装置(6)と、
   を備えており、
   前記昇降駆動装置(6)は、
   前記リーダー(8)に鉛直方向に設けられているラック(80)と、
   前記オーガードリル(9)側に設けられた昇降駆動用モーター(60)と、
   該昇降用モーター(60)で駆動され、前記ラック(80)と噛み合わせられるピニオン(61)を備えている、破砕装置。

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