JP2009144450A - コンクリート構造物の破壊方法 - Google Patents

Abstract

【課題】破壊されたコンクリートなどの破片を容易に取り出し得るコンクリート構造物の破壊工法を提供する。
【解決手段】コンクリート構造物Ｃの被破壊部分Ｈに挿入用穴部31を形成するとともにこの挿入用穴部に放電エネルギーにより起爆される破壊用物質が充填された破壊用容器を挿入した状態で放電エネルギーを与えて破壊用物質を爆発させて被破壊部分の破壊を行う破壊方法であって、被破壊部分に所定幅の隙間32を形成するとともに、被破壊部分側の隙間表面である自由面Ｓに沿って、当該被破壊部分に破壊用容器を挿入し得る挿入用穴部31を所定間隔おきに複数個形成し、これら挿入用穴部に破壊用容器を挿入した後、破壊用容器に放電エネルギーを与えて破壊用物質を爆発させる方法である。
【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート構造物の破壊方法に関する。

例えば、コンクリート構造物の破壊方法に、電気エネルギー、より具体的には、放電エネルギーにより発生される放電衝撃力を用いたものがある。
この放電衝撃力を用いた破壊方法は、例えば水・油などの破壊用物質が充填された筒状容器内に、先端に銅線などの金属細線が接続された一対の電極を挿入してなる破壊用容器を用いて、コンクリート構造物の破壊を行うようにした破壊工法が提案されている。

なお、破壊に際しては、両電極同士間に高電圧の直流を短時間で供給して金属細線を溶融気化させ、この溶融気化作用により水などの破壊用物質が一気に気化または膨張することにより生じる衝撃力を利用するものである。

そして、コンクリート構造物を破壊する場合、コンクリート構造物の被破壊部分に所定間隔おきに破壊用容器を挿入する穴部を複数穿設するとともにこれら各穴部に破壊用容器を挿入しておき、順次、破壊用容器における電極同士間に高電圧の直流を流し、破壊用物質の気化膨張により生じる衝撃力（以下、爆発ともいう）でもって、被破壊部分の破壊が行われていた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１２００５１

ところで、上記破壊用容器を用いて、コンクリート構造物の中でも、マスコンクリートと呼ばれているような殆どコンクリートだけで構成されているような大きい塊の部分を破壊する場合、その被破壊部分に所定間隔おきに破壊用容器を挿入する穴部を複数穿設するとともに、これら各穴部に破壊用容器を挿入した後、順次、高電圧の直流を流すことにより、破壊が行われることになる。

ところで、破壊後におけるコンクリートは多数のひび割れが発生した状態となり、引き続き破壊を行うためには、破壊されたコンクリートの破片を取り出す必要があるが、その取出し作業が非常に面倒なものになってしまう。

例えば、被破壊部分が大型構造物の一部である場合、具体的に言うと、自由面がその付近に無いような内側部分である場合には、衝撃力により破壊されると、その破片が周囲に押し付けられて、破片の取出し作業が困難になるという問題がある。

そこで、本発明は、破壊されたコンクリートなどの破片を容易に取り出し得るコンクリート構造物の破壊方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るコンクリート構造物の破壊方法は、コンクリート構造物の被破壊部分に穴部を形成するとともにこの穴部に電気エネルギーにて起爆される破壊用物質が充填された破壊用容器を挿入した状態で電気エネルギーを与えることにより破壊用物質を爆発させて被破壊部分の破壊を行う破壊方法であって、
コンクリート構造物の被破壊部分に所定幅の隙間を形成するとともに、この隙間の被破壊部分側表面である自由面に沿って、当該被破壊部分に破壊用容器を挿入し得る複数の穴部を所定間隔おきでもって列状に形成し、
これらの穴部に破壊用容器を挿入した後、破壊用容器に電気エネルギーを与えて破壊用物質を爆発させる方法である。

また、請求項２に係るコンクリート構造物の破壊方法は、請求項１に記載の破壊方法における隙間をワイヤーソーイング工法により形成する方法である。
また、請求項３に係るコンクリート構造物の破壊方法は、請求項１に記載の破壊方法における隙間を、穴部を貫通穴部にするとともにその一部が重なるように所定平面内で並列に穿設することにより形成する方法である。

また、請求項４に係るコンクリート構造物の破壊方法は、請求項１乃至３のいずれかに記載の破壊方法における隙間の幅を穴部の中心から自由面までの距離以上にする方法である。

また、請求項５に係るコンクリート構造物の破壊方法は、請求項１乃至４のいずれかに記載の破壊方法において、自由面に沿って穿設される穴部列を所定間隔でもって複数形成するとともに、自由面から第１列目の穴部中心までの第１距離、第１列目から第２列目以降における各列の穴部中心間の距離が、順次、狭く（第１距離＞第２距離＞・・・＞第ｎ距離）する方法である。

さらに、請求項６に係るコンクリート構造物の破壊方法は、請求項４または５に記載の破壊方法において、自由面を鉛直面に沿うようにするとともに、列状に所定間隔おきに形成された穴部のうち、下側の穴部に破壊用容器を挿入し爆発させて下側部分を破壊した後、その破片を自由面側の隙間に移動させる破壊移動手順を、順次、上側部分に適用して、破壊する方法である。

上記各破壊方法によると、コンクリート構造物の被破壊部分に、隙間を形成して自由面を設けるようにしたので、破壊により生じたコンクリートなどの破片が隙間側に移動するため、隙間が存在しない場合に比べて、破片の取出し作業を容易に行うことができる。

また、隙間の幅を穴部の中心から自由面までの距離以上にすることにより、被破壊部分で生じた破片を自由面まで移動させることができるので、一層、破片の取出し作業を容易に行うことができる。

さらに、破壊を部分的に順次行う場合には、列状に形成される穴部群の設置間隔を、自由面側に生じる隙間の幅よりも狭くなるようにしたので、連続して破壊作業を行う場合でも、破片の取出し作業を容易に行うことができる。すなわち、破壊作業を連続的に且つ容易に行うことができる。

［実施の形態］
以下、本発明の実施の形態に係るコンクリート構造物の破壊方法を図面に基づき説明する。

本実施の形態においては、コンクリート構造物、より具体的には、コンクリートの大きい塊部分（マスコンクリートともいい、鉄筋があまり配設されていない部分である）を、破壊用容器を用いた破壊装置により破壊する場合について説明する。

まず、破壊装置を図１に基づき説明する。
この破壊装置は、大きく分けて、破壊用容器（カートリッジともいう）１と、この破壊用容器１に破壊作用（爆発作用ともいえる）を発揮させるための電源（電気エネルギー）を供給する電源装置２とから構成されている。

上記破壊用容器１は、上端の開口部１１ａからトリニトロメタンなどの爆発性物質Ｅが充填された筒状容器（例えば、円筒容器が用いられる）１１と、この筒状容器１１内に挿入された一対の棒状電極１２，１２と、これら両電極１２，１２の先端同士に亘って接続された金属細線（例えば、銅線が用いられる）１３と、筒状容器１１の開口１１ａを塞ぐ蓋体１４とから構成されている。

また、上記電源装置２は、途中に開閉スイッチ（サイリスタなどが用いられる）２３が設けられた電気配線２２を介して破壊用容器１１の一対の電極１２，１２に直列に接続されるコンデンサ２１と、このコンデンサ２１に直列に接続されて高電圧の直流を供給し得る直流電源２４とから構成されている。簡単に言えば、コンデンサ２１および金属細線１３は、直流電源２４に対して並列に接続されていることになる。なお、上記直流電源２４は、例えば商用電源（または発電機）からの交流を高電圧の直流に変換するものなどが用いられる。

したがって、直流電源２４により、コンデンサ２１に電気エネルギーが蓄えられた状態で、開閉スイッチ２３をオンにすることにより、一気に、高電圧の直流を金属細線１３に流して（供給して）当該金属細線１３を溶融気化させることができる。金属細線１３が溶融気化すると、その溶融気化時の体積膨張による衝撃力により、充填されたニトロメタンが起爆される。すなわち、破壊用容器１が爆発することになる。

次に、本発明に係るコンクリート構造物の破壊方法について説明する。
まず、図２に示すように、コンクリート構造物（マスコンクリート）Ｃの被破壊部分Ｈに、筒状容器１１を挿入（または装填）する水平方向の挿入用穴部３１を上下で且つ所定間隔おきに複数個でドリルなどにより穿設するとともに、被破壊部分Ｈの端部近傍にて、切断用ワイヤーを用いたワイヤーソーイング工法により、所定幅の隙間３２を形成する。具体的には、切断用ワイヤーを通す水平方向の挿通用穴部３３を上下に形成するとともに、この上下の挿通用穴部３３に切断用ワイヤーを挿通させた状態で、当該切断用ワイヤーを移動（往復移動または一方向移動）させることにより、上下の挿通用穴部３３，３３間のコンクリート部分を除去すれば、切断用ワイヤーの幅に相当する隙間３２が得られる。すなわち、少なくとも、被破壊部分Ｈ側に自由面Ｓが得られたことになる。

次に、上記自由面Ｓから所定距離Ｌ内側に入った位置で且つ当該自由面Ｓと平行な仮想平面Ｐ内に、所定間隔ｄでもって上下に複数個の挿入用穴部３１を、例えばドリルなどを用いて穿設（形成）する。なお、隙間３２（自由面Ｓ）よりも先に挿入用穴部３１を穿設するようにしてもよい。

次に、上記穿設された各挿入用穴部３１内に破壊用容器１を挿入（装填）した後、それぞれの電極１２，１２に電源装置２を接続し、そして、例えば下方の破壊用容器１から上方の破壊用容器１に向かって、順番に、電気エネルギーを供給して爆発させる。なお、他に悪影響を与えない場合には、複数個の破壊用容器１を一緒に爆発させることもできる。

爆発が起こると、図３に示すように、爆発力が自由面Ｓに伝播してコンクリートが破壊される。なお、図４（ａ）に示すように爆発箇所の近くに自由面Ｓがある場合には、爆発による割れの進行波が自由面Ｓで反射するため（反射波が発生する）、図４（ｂ）に示すように自由面Ｓが存在しない場合に比べて、破壊力が大きくなる。

すなわち、コンクリートが破壊されると、自由面Ｓ側に隙間３２が形成されているため、その破片ｈが隙間３２側に移動して破壊用容器１と自由面Ｓとの間（破壊用容器側）の被破壊部分Ｈが確実に破壊され（図３参照）、したがって破片ｈを容易に外部に取り出すことができる。

なお、隙間が形成されていない場合には、図５に示すように、被破壊部分Ｈに亀裂が発生するだけで、破片ｈは強固に保持された状態となるため、破片ｈの取出し作業が非常に困難になる。

ところで、上記実施の形態においては、隙間の幅が切断用ワイヤーの幅である場合、すなわち隙間の幅がそれほど広くない場合について説明したが、図６に示すように、挿入用穴部３１の中心位置（穿設中心位置）から自由面Ｓまでの距離Ｌと同一（または、それ以上）の幅Ｄを有する隙間３２′を形成するようにしてもよい。

このように、隙間３２′の幅Ｄを広くすることにより、挿入用穴部３１より自由面Ｓ側の破壊部分、すなわち破片ｈを殆ど隙間３２′側に移動させることができるため、引き続いて破壊する場合でも、破片の取出し作業も含めて、一連の破壊作業を容易に行うことができる。

ここで、被破壊部分を順番に破壊する場合の作業手順について説明しておく。
順番に破壊する場合には、下方から上方に向かって破壊が行われる。
具体的には、図７に示すように、まず下側部分を破壊する。下側部分が破壊されると、破壊された破片ｈの多くは隙間３２′側に飛散される。

そして、この後、上側部分を破壊する。すると、破片ｈの一部は下方に落下するとともに、その多くは隙間３２′側に移動することになり、やはり、破片ｈの取出し作業が容易となる。

なお、逆に、上方から破壊すると、図８に示すように、隙間３２′の下方に破片ｈが落下し、まだ破壊されていないコンクリートとの間に嵌り込み、その取出し作業が困難になる。

次に、コンクリート構造物の被破壊部分を連続的に破壊する場合、つまり、被破壊部分を順次自由面側に削り取るように破壊する場合である（例えば、かまぼこを端から順番に切り取っていくような場合である）。

すなわち、図９に示すように、コンクリート構造物の被破壊部分Ｈを、４回に分けて、つまり４列にて破壊する場合について説明する。
この場合における挿入用穴部３１の穿設ピッチについて説明する。

すなわち、自由面Ｓに沿って穿設される挿入用穴部３１列を所定間隔でもって４列形成するとともに、自由面Ｓから第１列目の挿入用穴部３１の中心までの第１距離Ｌ１、第１列目の中心から第２列目の中心までの第２距離Ｌ２、第２列目の中心から第３列目の中心までの第３距離Ｌ３、第３列目の中心から第４列目の中心までの第４距離Ｌ４が、順次、狭くなるように、つまり、第１距離＞第２距離＞第３距離＞第４距離となるようにされる。勿論、挿入用穴部３１がｎ列設けられる場合には、第１距離＞第２距離＞・・・＞第ｎ距離となるようにされる。

このようにすることにより、破壊部分の幅よりも、自由面側に形成される隙間の方が必ず広くなるため、破壊部分の破片を自由面側の隙間に移動させることができ、したがって破壊作業を連続して行う場合でも、破片の取出し作業を含めて、一連の破壊作業を容易に行うことができる。

ところで、上述した各説明においては、隙間をワイヤーソーイング工法により形成するようにしたが、図１０に示すように、ドリルなどで水平方向の貫通穴部４１を多数且つ互いに貫通穴部４１同士が重なるように穿設することにより、形成してもよい。

また、上記説明においては、挿入用穴部３１または貫通穴部４１を水平方向で形成するように説明したが、例えば鉛直方向に形成してもよい。勿論、この場合も、自由面側から水平方向にコンクリートを破壊していくことになる。

さらに、上記説明においては、破壊用物質としてニトロメタンを用いるようにしたが、例えば水、油などを用いることもできる。水を用いた場合には、金属細線の溶融気化熱により、当該水が一瞬に気化する際にの膨張力が爆発力となり、また油を用いた場合には、金属細線の溶融気化時の体積膨張力を周囲に伝達することにより、爆発力が得られる。このため、油は圧力伝達物質と呼ぶことができる（場合によっては、水も圧力伝達物質と呼ぶことができる）。

本発明の実施の形態に係る破壊装置の概略構成を示す図である。 本発明の実施の形態に係る破壊方法を説明するためのコンクリート構造物の被破壊部分の側面図である。 同破壊方法を説明するための被破壊部分の側面図である。 同破壊方法での破壊作用を説明するための被破壊部分の側面図を示し、（ａ）は自由面が存在する場合、（ｂ）は自由面が存在しない場合を示す。 同破壊方法を説明するための比較例に係る被破壊部分の側面図である。 同破壊方法の変形例を説明するための被破壊部分の側面図である。 同破壊方法の変形例を説明するための被破壊部分の側面図である。 同破壊方法の変形例を説明するための比較例に係る被破壊部分の側面図である。 同破壊方法の変形例を説明するための被破壊部分の側面図である。 同破壊方法の変形例を説明するための被破壊部分の側面図である。

符号の説明

１ 破壊用容器
２ 電源装置
１１ 筒状容器
１２ 棒状電極
１３ 金属細線
２１ コンデンサ
２４ 直流電源
３１ 挿入用穴部
３２ 隙間
３２′ 隙間
３３ 挿通用穴部
４１ 貫通穴部

Claims (6)

1. コンクリート構造物の被破壊部分に穴部を形成するとともにこの穴部に電気エネルギーにて起爆される破壊用物質が充填された破壊用容器を挿入した状態で電気エネルギーを与えることにより破壊用物質を爆発させて被破壊部分の破壊を行う破壊方法であって、
   コンクリート構造物の被破壊部分に所定幅の隙間を形成するとともに、この隙間の被破壊部分側表面である自由面に沿って、当該被破壊部分に破壊用容器を挿入し得る複数の穴部を所定間隔おきでもって列状に形成し、
   これらの穴部に破壊用容器を挿入した後、破壊用容器に電気エネルギーを与えて破壊用物質を爆発させることを特徴とするコンクリート構造物の破壊方法。
2. ワイヤーソーイング工法により隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の破壊方法。
3. 穴部を貫通穴部にするとともにその一部が重なるように所定平面内で並列に穿設することにより隙間を形成することを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の破壊方法。
4. 隙間の幅を、穴部の中心から自由面までの距離以上となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の破壊方法。
5. 自由面に沿って穿設される穴部列を所定間隔でもって複数形成するとともに、自由面から第１列目の穴部中心までの第１距離、第１列目から第２列目以降における各列の穴部中心間の距離を、順次、狭くしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の破壊方法。
6. 自由面を鉛直面に沿うようにするとともに、列状に所定間隔おきに形成された穴部のうち、下側の穴部に破壊用容器を挿入し爆発させて下側部分を破壊した後、その破片を自由面側の隙間に移動させる破壊移動手順を、順次、上側部分に適用して、破壊することを特徴とする請求項４または５に記載のコンクリート構造物の破壊方法。

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