JP2007332669A

JP2007332669A - 発破制御用装薬容器及び発破制御方法

Info

Publication number: JP2007332669A
Application number: JP2006165972A
Authority: JP
Inventors: Takehito Tezuka; 武仁手塚
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2006-06-15
Filing date: 2006-06-15
Publication date: 2007-12-27

Abstract

【課題】既存鉄筋コンクリート建物のコンクリート柱を、発破工法により効率的に解体する。
【解決手段】既存建物の解体作業において、鉄筋コンクリート柱１等に少なくとも２本の装薬さく孔３を設け、２本の装薬さく孔３内に、その内部に爆薬包４が装填される筒状体１０を収容する。筒状体１０の周面の一部には開口が形成されており、内部に装填された爆薬包４を爆破させた際に生じた発破エネルギーを、開口に対向した鉄筋コンクリート柱部材１に伝播させることで、所定の指向性破壊を生じさせ、２本の装薬さく孔３間に位置する柱を効率よく破壊する。
【選択図】図１

Description

本発明は発破制御用装薬容器及び発破制御方法に係り、特に鉄筋コンクリート建物のコンクリート部材を解体する際の効率的な部材切断のための発破制御方法及び発破制御を確実に行えるようにした発破制御用装薬容器に関する。

一般に岩盤あるいはコンクリート等の１自由面を有する爆破対象に対して、集中装薬を行うせん孔爆破の場合、発破装薬量Ｌにはハウザーの公式として知られるＬ＝ｃＷなる関係がある(ｃ：発破係数、Ｗ：最小抵抗線)。また、爆破対象の軸線方向の次元には関係なく装薬点から部材の径方向に円錐状に発破破壊が起き、爆薬の装薬点から自由面に向かって圧縮応力波が伝播し直交方向に引張が生じ、爆破対象が円錐状に破砕されることが知られている。この現象に着目し、円錐形状に破砕される爆破対象の体積と、上述のハウザーの公式との関係から１自由面における集中装薬爆破における安全装薬量を決定する方法が提案されている（特許文献１）。また、同一出願人により、爆破対象が立体的な岩石等の場合の、上述の公式の適用に対して、せん孔長Ｈと、そのせん孔の最奥部の装薬点からそれぞれの方向の自由面までの最小抵抗線Ｗ₁，Ｗ₂との関係をもとに装薬量を算定する立体的岩石の小割発破方法も提案されている（特許文献２参照）。

特開平６−２０１３００号公報特開平５−２７２９００号公報

ところで、特許文献２は、たとえば直径が１m程度の岩石を小割にするために、その中心部に向けてせん孔して装薬点を設け、その岩石をその装薬点から各自由面に相当する各面に向けて破砕させようとするものである。

この考え方を鉄筋コンクリート構造材等に適用した場合、鉄筋コンクリート構造部材では、材質が一様に近いため、応力波は装薬点を中心とした球状に各自由面に伝播することが想定される。

図７は既存鉄筋コンクリート建物の解体工事の解体状況を模式的に示した説明図である。同図に示したように、鉄筋コンクリート柱５３は、上階５０の床版５１、解体階５５の梁５１等が撤去された状態で自立している。この鉄筋コンクリート柱５３を柱脚部５３ａで切断する場合を例に説明する。通常、発破によって鉄筋コンクリート柱５３の柱脚部５３ａを破壊して解体を行う場合、発破時に対象となる鉄筋コンクリート柱５３が自立できなくなり、倒壊するのを防止するために仮設鋼材でサポート櫓６０が組み立てられている。図８は、柱５３の柱脚部５３ａの所定範囲に装薬された爆薬による発破後の破壊状況を模式的に示した説明図である。図８に示したように、発破による破壊形状は円錐状であり、破壊した柱脚部５３ａにおいて、その破壊範囲が柱部材切断に必要な３０cm程度で生じるようにする必要がある。また、この種の既存建物の解体工事は、市街地等で実施される場合も多く、発破時の騒音や振動を最小限にすることも求められているため、装薬量を最小限にすることが求められている。そして図８に示したように、その後、この破砕された範囲において２次破砕においてチッパー作業を行い、柱脚部の所定範囲のコンクリートを取り除いて、鉄筋５５を露出させる。

このように、一般的な鉄筋コンクリート建物の部材解体を行う際の発破方法として、鉄筋が露出した状態にコンクリート部材を破砕する、すなわち装薬点から３０cm程度の範囲を効率的に小割発破し、その後、この破砕された範囲において、２次破砕としてのチッパー作業等を行い、露出した鉄筋を切断することが効率的な部材切断の発破方法である。

ところが、図９に示した超高層鉄筋コンクリート構造建物の柱のように柱幅Ｄが９０cm程度になる場合には、発破最小抵抗線が柱幅Ｄで規定されるため、同図に示したように、せん孔長（爆薬包の挿入深さ）Ｈに依存した装薬点５６から円錐状に破壊し、柱５３の断面の中心部５３ｂに破壊されない部分が多数残り、部材軸方向の確実な小割破壊が難しくなる。そのため、柱切断位置に複数段にわたって装薬が必要になったり、段発雷管を用いることが必要になるという問題がある。それでも最小抵抗線より深い部分が依然として破壊されずに残り、発破後の２次破砕作業が困難になることが予想される。また、柱内を伝播する発破エネルギーの進行方向を制御しない場合、柱幅が大きくなればなるほど、装薬量を大幅に増量する必要があるため、発破騒音や振動がさらに大きくなるという問題もある。

このように、装薬量は部材寸法で決定され、部材が大きくなるとその装薬量も増大する上、また、部材切断以外の範囲に発破エネルギーが進行するため、発破の効率はきわめて低下する。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消すべく、部材切断に際し、発破エネルギーの進行方向に指向性を持たせ、部材切断を効率的に制御し、その後の２次破砕が容易になるようにした発破制御用装薬容器及び発破制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は発破対象部材に設けられた装薬さく孔内に収容され、その内部に爆薬包が装填される筒状体であって、その周面の一部に開口が形成され、内部に装填された爆薬包を爆破させた際に生じた発破エネルギーを、前記開口に対向した面から前記発破対象部材に伝播させることで、前記発破対象部材側に所定の指向性破壊を生じさせることを特徴とする。

また、上述の発破制御用装薬容器を用いた発破制御方法として、多自由面で囲まれた発破対象部材に少なくとも２本の装薬さく孔を設け、前記２本の装薬さく孔内に、前記発破制御用装薬容器を、前記開口が前記２本の装薬さく孔間で対向するように収容し、その内部に爆薬包を収容し、前記爆薬包を爆破させることにより生じた発破エネルギーを、前記開口に対向した面から発破対象部材に伝播させ、前記発破対象部材に所定の指向性破壊を生じさせることで、前記２本の前記装薬さく孔間に位置する部材部分を有効に破壊するようにしたことを特徴とする。

このとき、前記装薬さく孔は、対向した部材面から平行にさく孔形成され、前記発破対象部材の断面のほぼ中心位置に前記発破制御用装薬容器が位置することが好ましい。

本発明によれば、鉄筋コンクリート建物のコンクリート部材を解体する際に、その部材形状に応じた効率的な部材切断のための発破制御を行え、効率の良い部材解体作業を行えるという効果を奏する。

以下、本発明の発破制御用装薬容器及び発破制御方法の実施するための最良の形態として、以下の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、解体対象となる柱１の柱脚部１ａの所定の対向する面から形成された装薬さく孔中の最奥部に発破制御用装薬容器を収容し、その内部に爆薬包を装填した状態を示した鉄筋コンクリート柱の一部断面図である。図１に示したように、本発明による柱の解体工事においても、発破後の柱１の倒壊防止のために、図７と同様の構成のサポート櫓２が組み立てられている。

図２は、本発明の発破制御用装薬容器１０の一実施例と、装薬さく孔３（破線で表示）及び容器内部に装填される爆薬包４との関係を模式的に示した拡大斜視図である。同図に示した発破制御用装薬容器１０（以下、単に装薬容器１０と記す。）は、本実施例では、ＪＩＳ規格に規定された一般構造用炭素鋼鋼管が使用されている。なお、この容器の直径、長さは、図３各図に示したように使用する爆薬包４の長さ、直径により、適宜決定することが好ましい。この発破制御用装薬容器１０の鋼管表面には、図２に示したように、長方形状の開口１１が形成されており、たとえばこの開口１１は、後述するように、装薬さく孔３内に挿入された際に、その装薬さく孔３の配置に応じて上方、あるいは下方、斜め方向、側方等に向くように挿入される。なお、図示しないが装薬さく孔３内の装薬容器１０内に爆薬包４が装填されると、その点火導線５は、装薬さく孔３の部材口元から部材外の図示しない点火装置まで導かれ結線されるようになっている。そのとき装薬さく孔３内には公知の込め物（図示せず）が部材口元まで充填されるようになっている。

図３各図は、装薬容器１０の開口の形状例を示した平面図である。装薬容器１０に形成された開口により、内部に装填された爆薬包４が爆発し、通常、放射状（同心円状）に広がる発破エネルギーは、装薬容器１０の内面に作用した際に、この開口１１から外方に向いた強い指向性を有して容器外に伝播する。このため他の方向への発破エネルギーの伝播は装薬容器１０に阻まれ、相対的に小さくなる。このように装薬容器１０に開口１１を設けることで、発破エネルギー、すなわち発破対象部材（たとえば柱１）の破壊の進行に指向性を持たせることが可能になる。

その開口１１としては、開口１１が下向きに配置されることもあるため、内部の爆薬包が開口１１から脱落しないように、図３（ａ）に示したように、装薬容器１０内に収容される爆薬包よりも小さな寸法とすることを原則とするが、図３（ｂ）に示したように、細幅のスリット１２を複数本形成したり、メッシュ（図示せず）を貼ったりして爆薬包４が装薬容器１０内に確実に収容しておくことができる。図３（ｃ）に示したように、長円形ないし楕円形をなした開口１１を形成することにより爆破時の発破エネルギーを効率よく爆破対象のコンクリート部材に伝播させることもできる。図３（ｄ）に示した装薬容器１０は全長にわたりスリット１３が形成された形状からなり、またその外径は装薬さく孔３の内径より十分に小さく設定されている（図３（ｅ）参照）。したがって、爆破時に装薬容器１０のスリット１３が発破エネルギーにより拡幅され、拡幅されたスリット１３の外側の発破対象部材であるコンクリート面に向けて発破エネルギーを強い指向性を持たせて伝播させることができる。

ここで、本発明の発破制御用装薬容器１０を用いた、解体対象部材に対する発破制御方法について、図４，図５を参照して説明する。
本発明の発破制御方法は、発破エネルギーの伝播方向を制御するために発破点において、発破対象に相対的に弱い部分を形成することで、その方向に伝播する発破エネルギーに指向性をもたせることを特徴とする。具体的には、図２に示したように、装薬容器１０を装薬さく孔３の最奥部に挿入し、その中に爆薬包４を充填し、点火導線５を装薬さく孔３を孔口まで導くとともに、公知の図示しない充填材物（込め物）を用いて装薬さく孔３を閉塞する。本実施例では、図４に示したように、鉄筋コンクリート柱１の柱脚部１ａを切断位置とし、この位置に相当する破壊範囲（２点鎖線表示）内に２本の平行な装薬さく孔３が柱中央部付近まで削孔され、その最奥部に装薬容器１０を上下方向に所定の間隔ｄを開けて装薬容器１０の開口１１が対向するように配置されている。すなわち、上側の装薬容器１０の開口１１は下方に向き、下側の装薬容器１０の開口１１は上方に向いている。このように上下位置の装薬容器１０の開口１１が配置された状態で、それぞれの装薬容器１０内に装填された爆薬包（図示せず）を同時に爆破させることにより、各爆発によって生じた発破エネルギーが開口１１によって指向され、装薬容器１０間に挟まれた範囲である切断位置に集中し、この切断位置での軸方向部分のコンクリートが効率よく確実に破砕される。

このとき、装薬容器１０を用いて図４に示した切断範囲Ｌ内で効率的なコンクリート破壊を生じさせるために、装薬容器１０の配置関係は、図４，図５に示したように、解体対象となる柱幅Ｄ，切断範囲高さＬ，装薬さく孔長Ｈ，装薬容器１０間離れｄとすると、一例として、以下のような関係が成り立つように設定することが好ましい。
Ｈ＝（１／２）×Ｄ
ｄ＝（２／３）×Ｌ
Ｌ＝３０cm（柱幅Ｄにより設定）

このように装薬容器１０を設置して発破制御を行うことにより、発破時に爆薬が爆発すると装薬容器１０内で発生した発破エネルギーは開口１１側に卓越して伝播し、対向した装薬容器１０間のコンクリートに圧縮応力波は伝播すると共にその直交方向である柱側面に向けて引張応力状態が広がる。これにより破壊範囲でのコンクリート破砕は、柱の芯部に近い装薬容器１０近傍から柱側面の自由面に、切断範囲のほぼ全域にわたり広がる。

ここで、本発明の装薬容器１０を用いた鉄筋コンクリートの解体工事の手順について、図６各図を参照して説明する。
上述したように、上階のコンクリート床版および梁が切り出された状態の鉄筋コンクリート柱に対してサポート櫓２を組み立て、このサポート櫓２により、柱の切断後にも柱が自立するように保持させる。なお、本実施例ではサポート櫓２の鉄骨ポスト２ａの一部に図示しないシリンダジャッキ等の駆動装置を組み込んだ伸縮装置２Ａが介装されており、柱１の自立をサポートできるようになっている。なお、鉄骨ポスト２ａの脚部には引張ワイヤ７が張設され、各ポスト２ａの脚部が広がってサポート櫓２が倒壊しないようになっている。

以下、柱解体作業の手順について図１，図２及び図６各図を参照して説明する。まず、図１に示したように、上下位置に平行位置にさく孔された２本の装薬さく孔３の最奥部に、それぞれ開口１１が対向するように装薬容器１０を挿入し、さらに爆薬包４を装薬容器１０内に装填する。そして、図６（ａ）に示したように、柱１の切断位置に相当する部材周りを防護金網６で覆う。この防護金網６は、通常の目合いの亀甲金網、溶接金網を柱周面に１重乃至２重程度に巻回して端部を定着する程度で、発破時のコンクリート片の飛散防止を図ることができる。発破後にこの防護金網６を外し、２次破砕作業として、作業員がチッパー等で、発破によって破砕した塊状のコンクリート片を取り除き、柱主筋８とフープ筋（（図示せず））とが露出した状態（図６（ｂ））で、柱１はサポート櫓２で支持される。この状態で主鉄筋を高圧噴射ガス溶断機等の切断機で切断、除去することができる。その後、アンカー仕様の吊り環９を柱１の部材上部に取り付け、クレーン等の揚重機の吊りワイヤ１５を巻回して吊り上げ、外部に柱全体を搬出する（図６（ｃ）参照）。

なお、以上の説明では、鉄筋コンクリート柱の柱脚部の所定範囲を切断する場合を例に説明したが、梁の発破切断を行うことも可能であり、その場合には、たとえば図４，図５に示した各図を梁端部の平面部分拡大図として考え、梁幅Ｄに対して装薬容器１０の開口１１が水平方向に対向するように、装薬さく孔を行うことにより、梁端部における梁軸方向の梁切断作業を行うこともできる。

本発明の発破制御方法を鉄筋コンクリート柱の解体作業に適用した一実施例を示した一部断面柱正面図。発破制御用装薬容器の一実施例を示した斜視図。発破制御用装薬容器に形成される開口の各種変形例を示した平面図。図１に示した鉄筋コンクリート柱に発破制御用装薬容器を適用した状態を拡大して示した説明図。図４に示した発破制御用装薬容器の配置関係を説明するために示した拡大図。図１に示した鉄筋コンクリート柱の解体作業手順を示した作業順序図。既存鉄筋コンクリート建物の解体作業における柱解体状況の一例を示した説明図。図７に示した鉄筋コンクリート柱の柱脚部の発破による解体状態を示した説明図。柱幅が広い柱の発破解体時の柱内の破壊状態を模式的に示した柱部分拡大図。

符号の説明

１柱
１ａ柱脚部
３装薬さく孔
４爆薬包
１０発破制御用装薬容器
１１開口
１２，１３スリット

Claims

発破対象部材に設けられた装薬さく孔内に収容され、その内部に爆薬包が装填される筒状体であって、その周面の一部に開口が形成され、内部に装填された爆薬包を爆破させた際に生じた発破エネルギーを、前記開口から前記発破対象部材に伝播させることで、前記発破対象部材側に所定の指向性破壊を生じさせることを特徴とする発破制御用装薬容器。
多自由面で囲まれた発破対象部材に少なくとも２本の装薬さく孔を設け、前記２本の装薬さく孔内に、請求項１記載の発破制御用装薬容器を、前記開口が前記２本の装薬さく孔間で対向するように収容し、その内部に爆薬包を収容し、前記爆薬包を爆破させることにより生じた発破エネルギーを、前記開口に対向した面から発破対象部材に伝播させ、前記発破対象部材に所定の指向性破壊を生じさせることで、前記２本の前記装薬さく孔間に位置する部材部分を有効に破壊するようにしたことを特徴とする発破制御方法。
前記装薬さく孔は、対向した部材面から平行にさく孔形成され、前記発破対象部材の断面のほぼ中心位置に前記発破制御用装薬容器が位置するようにしたことを特徴とする請求項２に記載の発破制御方法。