JP5046038B2 - 中空コンクリート杭の破砕ヘッド - Google Patents

Description

この発明は、新たに基礎杭を構築する際、既に埋設された中空コンクリート杭を破砕する際に使用する中空コンクリート杭の破砕ヘッドに関する。

新たに基礎杭を構築する現場で、既に中空コンクリート杭が埋設されており、この既設の杭が、構築予定の基礎杭の近接位置の場合には、工事の邪魔になる場合があった。また、工事中に何らかの原因で既設の中空コンクリート杭を構築し直す場合もあった。これらの場合には、その既設の中空コンクリート杭を除去する必要があった。

従来は、下端に破砕用の刃を設けた装置で、刃を回転しながら中空コンクリート杭を上面から破砕する装置が使用されていた（例えば、特許文献２、３）。

これらの装置は大型化して、取り扱いが煩雑であり、破砕効率が悪いため、出願人は、螺旋羽根の外周に破砕刃を設けて破砕装置を構成し、中空コンクリート杭の中空部から外側に向けて破砕する装置を提案していた（特許文献１）。
特開平９−２０３０３９ 特開昭６１−２５０２３０ 特開平４−３６８５１３

前記従来の技術では、螺旋羽根は、多少捻ってあるが（平面視で６０度程度）板状の構造であり、破砕刃で破砕後に鉄筋類を巻き付けて除去する場合には、好都合であったが、破砕時に螺旋羽根に生じる負荷が大きく、螺旋羽根の材厚を厚くせざるを得なかった。また、中空コンクリート杭には鋼製の端板があるため、端板を除去するためには、別途端板を除去するための作業が必要となっていた。

然るにこの発明は、少なくとも１８０度以上に捻ってある螺旋羽根を使用して、破砕刃の刃先を間隔を空けて、下向きに配置したので、前記問題点を解決した。

即ちこの発明は、以下のように構成したことを特徴とする中空コンクリート杭の破砕ヘッドである。
(1) 回転ロッドとの連結部を有するヘッド本体に、螺旋羽根を配置する。
(2) 前記螺旋羽根は、下端から上端に向けて徐々に半径が大きくなるように形成し、下端の半径を破砕予定の中空コンクリート杭の内径より小さく形成した。
(3) 前記螺旋羽根の外周壁に、所定間隔を空けて複数の破砕刃を固定し、該破砕刃の刃先を取付位置の前記螺旋羽根の下面より下向きに位置させ、前記破砕刃の基端を取付位置の前記螺旋羽根の上面より上向きに位置させた。
(4) 前記各螺旋羽根は、「少なくとも２枚の螺旋羽根を、位相を違えて配置して、前記ヘッド本体の軸を中心として少なくとも１８０度以上の範囲に形成する。」あるいは「ヘッド本体の軸から放射方向で上下に複数の破砕刃が位置するように形成する。」

また、前記において、破砕刃の間隙を、破砕予定の中空コンクリート杭のリング状の端板の幅より大きく形成した中空コンクリート杭の破砕装置である。更に、ヘッド本体の下端に破砕予定の中空コンクリート杭の中空部の充填固化物を除去できる除去ヘッドを取り付けた中空コンクリート杭の破砕装置である。

この発明の破砕ヘッドは、ヘッド本体の軸を中心として旋回角度１８０度以上の螺旋羽根を設けて、所定間隔を空けて配置した下向きの破砕刃を設け、あるいはヘッド本体の軸から放射方向で上下に複数の破砕刃が位置するように破砕刃を位置させたので、中空コンクリート杭の継手端板が存在しても端板の上下の杭壁を破砕でき、破砕効率を高めた。また、所定間隔を空けて配置した破砕刃の上端を螺旋羽根の上面より上方に位置させたので、残った端板を係止した状態で、下方の杭壁を破砕できる。

破砕ヘッド１は、中空円筒状のヘッド本体２の上、下に、他のロッドとの上連結部３、下連結部４を形成し、ヘッド本体２の側面２ａに、破砕刃１０、１０を有する螺旋羽根５、５を２つ取り付けて構成する（図１、図３）。螺旋羽根５、５は位相を違えて、２枚の螺旋羽根５、５は、軸２ｂに対して回転対称に取り付ける。
また、各螺旋羽根５は、旋回角度が１回転よりも若干小さな角度で形成され、下端６（直径Ｄ_０）から上端７（直径Ｄ_００）に向けて徐々に半径（ヘッド本体の軸２ｂからのねじりの半径）が大きくなるように形成され、下端６の直径Ｄ_０を、破砕予定の中空コンクリート杭３０の内径より小さく形成する（図３（ｂ））。
破砕刃１０、１０は、螺旋羽根５の外周壁８に、間隙１４を空けて、刃先１２を斜め下方に向けて固定され、破砕刃１０の基端１１は、固定位置の螺旋羽根５の上面５ｂよりも上方に位置している（図３（ｂ））。
また、破砕刃１０、１０は、放射方向Ｙ_１１、Ｙ_１２、Ｙ_２１、Ｙ_２２で上下に、破砕刃１０、１０は複数配置される（図３（ｂ））。

図面に基づきこの発明の実施例を説明する。

［１］破砕ヘッド１の構成

（１） 軸２ｂを上下に配置した中空円筒状のヘッド本体２の上端に、他のロッドとの上連結部３を形成し、下端に他の部材やロッドとの下連結部４を形成する。ヘッド本体２の側面２ａに、ヘッド本体２の長さ方向の中心を軸２ｂとして、２枚の螺旋羽根５、５を、位相を違えて取り付ける。従って、２枚の螺旋羽根５、５は、軸２ｂに対して回転対称に取り付ける。

また、各螺旋羽根５は、下端６から上端７に向けて徐々に半径（ヘッド本体の軸２ｂからのねじりの半径）が大きくなるように形成され、螺旋羽根５、５の下端６の直径Ｄ_０、上端７の直径Ｄ_００として、下端７の直径Ｄ_０は、破砕予定の中空コンクリート杭３０の内径より小さく形成する。螺旋羽根５の直径は例えば、以下のように設定する。
下端Ｄ_０＝６００ｍｍ
上端Ｄ_００＝１３００ｍｍ
また、各螺旋羽根５、５は旋回角度３１５度程度（１周より若干小さい。上端６から下端７に向けてのねじりの範囲）で形成されている。

螺旋羽根５の外周壁８に、破砕刃１０、１０を固定する。破砕刃１０は、両螺旋羽根５、５で同じ高さ位置（ヘッド本体２の軸２ｂに対して直径対称な位置）に固定され、所定の間隔１４を空けて５個つづ取り付けられている。螺旋羽根５の下端部（Ｄ_０）と破砕予定の中空コンクリート杭の外径に応じて、直径Ｄ_１〜Ｄ_４の位置に配置されている（図３（ｂ）。前記位置は例えば、現状で普及している中空コンクリート杭の外径の規格に応じて、以下のように設定する。
Ｄ_０＝Φ６００ｍｍ
Ｄ_１＝Φ７５０ｍｍ
Ｄ_２＝Φ９００ｍｍ
Ｄ_３＝Φ１０５０ｍｍ
Ｄ_４＝Φ１２００ｍｍ
この規格であれば、外径９００ｍｍ（内径６６０ｍｍ）〜外径１２００ｍｍ（内径９００ｍｍ）の中空コンクリート杭の破砕に対応できる。

（２） また、破砕刃１０は、螺旋羽根５の外周壁８の傾きに沿って下向きに固定され、螺旋羽根５の上から下に向けた傾きよりも若干下向きに形成され、破砕刃１０の先端１２は、固定位置の螺旋羽根５の下面５ａよりも下方に位置し、破砕刃１０の基端１１は、固定位置の螺旋羽根５の上面５ｂよりも上方に位置している。

（３） 破砕刃１０は、螺旋羽根５で上記の直径位置に配置されるので、１つの螺旋羽根５の外周壁８で、下端６から上端７まで破砕刃１０を追えば、各破砕刃１０、１０の間には間隙１４、１４が形成される。この間隙１４は最下端の間隙Ｌ_１（直径Ｄ_０位置の破砕刃と直径Ｄ_１位置の破砕刃１０の間）が最も小さくは、この間隙Ｌ_１は少なくとも破砕される中空コンクリート杭の端板の幅Ｌ_０よりも大きく形成されることが好ましい（図１、図３（ｂ））。間隔Ｌ_１は、Ｄ_１位置の破砕刃が外径７５０ｍｍ以下の中空コンクリート杭を対象としているので、この場合、
間隔Ｌ_１＝１００ｍｍ
で設定される（図１）。

（４） また、破砕刃１０、１０は、ヘッド本体１の軸２ｂから、直径Ｄ_３又は直径Ｄ_０に対応する放射方向Ｙ_１１で、上下に２個の破砕刃１０、１０が配置され、放射方向Ｙ_１１と対称な他側の放射方向Ｙ_１２でも同様に上下に２個の破砕刃１０、１０が配置されている。また、直径Ｄ_４又は直径Ｄ_１に対応する放射方向Ｙ_２１で、上下に２個の破砕刃１０、１０が配置され、放射方向Ｙ_２１と対称な他側の放射方向Ｙ_２２でも同様に上下に２個の破砕刃１０、１０が配置されている（図３（ｂ）。

ここで、軸２ｂから４つの放射方向Ｙ_１１、Ｙ_１２、Ｙ_２１、Ｙ_２２で上下に２個づつ破砕刃１０、１０を配置したが。少なくとも２つの放射方向で、破砕刃１０、１０が上下に２個づつ破砕刃１０、１０を配置することが好ましい。

（５） 以上のようにして、この発明の破砕ヘッド１を構成する（図１図３（ａ）（ｂ））。

［２］破砕ヘッド１の使用

（１） 破砕ヘッド１の下連結部４に、中空コンクリート杭３０の中空部３３に充填されたソイルセメントや泥土を掻き出す除去ヘッド２０を取り付ける。除去ヘッド２０は、通常の掘削ヘッドと同様に螺旋羽根２１、２１の下端に掘削刃２２、２２を有する構造である（図１）。

（２） 中空コンクリート杭３０は、上下に端板３５、３５を有し、通常は複数本の単位杭の上下を端板３５、３５で連結して構成されている。最上段の中空コンクリート杭３０の上の端板３５は、別途の装置で除去しておく（図１鎖線図示）。

（３） 続いて、螺旋羽根５と同一方向にねじられたスパイラル２６を有する回転ロッド２５の下端に、この破砕ヘッド１を連結して、回転させながら下降して、破砕予定の中空コンクリート杭３０の上方から、中空部３３に溜まったソイルセメントや泥土を除去ヘッド２０で除去する。除去ヘッド２０でソイルセメントなどを除去しながら、その上方では破砕ヘッド１の破砕刃１０、１０で中空コンクリート杭３０の杭壁を上部側（上部内壁側又は上端側）から崩す（図２（ａ））。この際、中空部３３に溜まったソイルセメントや泥土と破砕されたコンクリート片は螺旋羽根２１、５、スパイラル２６で上方に送られて、地上まで搬送される。
この際、中空コンクリート杭３０のＰＣ鋼棒や螺旋鉄筋その他の鉄筋（以下「鉄筋類」）がある場合には、螺旋羽根５、５の破砕刃１０の基端１１で絡めて巻き取ることができ、他の破砕刃１０、１０の先端１１で、中空コンクリート杭３０を破砕し続けることができる。ある程度絡んだ鉄筋類が増えた場合には、一旦破砕ヘッド１を地上に上げて、鉄筋類を除去して、再度除去装置を下降して、同様に破砕をする。

（４） 続いて、途中に端板３５、３５があった場合（連結杭の継手部分があった場合）、中空コンクリート杭３０の内径にもよるが、回転ロッド２５を振って破砕ヘッド１を横方向に振れば、下端、２番目の破砕刃１０、１０、が端板３５の内側（中空部）を通って、中空コンクリート杭３０の端板３５の下方の内壁３１を破砕できるので、端板３５を残したまま、その下方の内壁３１を破砕できる（図２（ｂ））。

（５） この際、残った端板３５は、その下側の中空コンクリート杭３０の杭壁が破砕できたならば、分離され、螺旋羽根５、５の破砕刃１０、１０の基端１１に掛止され、係止された状態で、下方の杭壁を他の破砕刃１０で破砕できる（図２（ｃ））。
全部の中空コンクリート杭３０の破砕又は必要な破砕が完了したならば、破砕ヘッド１を地上に引き上げる。

［３］他の実施例

（１） 前記実施例において、破砕ヘッド１の螺旋羽根５の旋回角度を約３１５度としたが、２枚の螺旋羽根５、５の場合、１枚の螺旋羽根５の旋回角度は１８０度以上としてあれば好ましい。１８０度以上であれば上下方向で必ず２つの破砕刃１０、１０が位置できるので、破砕効率を高めることができる。
また、１つの螺旋羽根５の旋回角度は１８０度未満であっても、螺旋羽根５を３つ以上設け、あるいは上下に螺旋羽根５を配置して、略鉛直方向で破砕刃１０の上方に他の破砕刃１０が位置するように形成することもできる（図示していない）。

（２） また、前記実施例において、ヘッド本体２の下端に下連結部４を設けたが、省略することもできる（図４）。この場合には、別の手段で、予め中空コンクリート杭３０の中空部３３の固化セメントミルク類を掻き出しておけば（あるいは中空部３３にはじめから固化セメントミルク類が無い場合）、破砕機能専用であるので、破砕効率を高めることができる。

この発明の実施例の側面図である。 （ａ）〜（ｃ）はこの発明を使用した破砕を説明する概略した縦断面図である。 この発明の実施例で、（ａ）は正面図、（ｂ）は底面図である。 この発明の他の実施例の側面図である。

符号の説明

１ 破砕ヘッド
２ ヘッド本体
２ａ ヘッド本体の側面
２ｂ ヘッド本体の軸
３ 上連結部
４ 下連結部
５ 螺旋羽根
６ 螺旋羽根の下端
７ 螺旋羽根の上端
８ 螺旋羽根の外周壁
１０ 破砕刃
１１ 破砕刃の基端
１２ 破砕刃の先端
１４ 破砕刃間の間隙
２０ 除去ヘッド
２１ 除去ヘッドの螺旋羽根
２２ 除去ヘッドの掘削刃
２５ 回転ロッド
３０ 中空コンクリート杭
３１ 中空コンクリート杭の内壁
３２ 中空コンクリート杭の外壁
３３ 中空コンクリート杭の中空部
３５ 中空コンクリート杭の端板

Claims (3)

1. 以下のように構成したことを特徴とする中空コンクリート杭の破砕ヘッド。
   (1) 回転ロッドとの連結部を有するヘッド本体に、螺旋羽根を配置する。
   (2) 前記螺旋羽根は、下端から上端に向けて徐々に半径が大きくなるように形成し、下端の半径を破砕予定の中空コンクリート杭の内径より小さく形成した。
   (3) 前記螺旋羽根の外周壁に、所定間隔を空けて複数の破砕刃を固定し、該破砕刃の刃先を取付位置の前記螺旋羽根の下面より下向きに位置させ、前記破砕刃の基端を取付位置の前記螺旋羽根の上面より上向きに位置させた。
   (4) 前記各螺旋羽根は、「少なくとも２枚の螺旋羽根を、位相を違えて配置して、前記ヘッド本体の軸を中心として少なくとも１８０度以上の範囲に形成する。」あるいは「ヘッド本体の軸から放射方向で上下に複数の破砕刃が位置するように形成する。」
2. 破砕刃の間隙を、破砕予定の中空コンクリート杭のリング状の端板の幅より大きく形成した請求項１記載の中空コンクリート杭の破砕装置。
3. ヘッド本体の下端に破砕予定の中空コンクリート杭の中空部の充填固化物を除去できる除去ヘッドを取り付けた請求項１記載の中空コンクリート杭の破砕装置。

Images