JP2009145000A

JP2009145000A - 放電破壊具

Info

Publication number: JP2009145000A
Application number: JP2007324122A
Authority: JP
Inventors: Hiroshige Arai; 浩成荒井; Hirotoshi Obi; 博俊小尾; Masato Takahata; 正人高畑; Satoru Ishihara; 哲石原
Original assignee: Taisei Corp; Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Taisei Corp; Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-07-02

Abstract

【課題】破壊作業を迅速かつ容易に行える放電破壊具を提供する。
【解決手段】円筒容器２内に挿入配置した金属細線４に、所定量の電気エネルギーを供給することにより、金属細線４を急激に溶融気化させ、金属細線４の溶融気化現象に伴って、金属細線４の周囲に設けた爆発性の破壊用物質５を爆発させる放電カートリッジ１と、放電カートリッジ１を中間部に収容配置する金属筒体１２と、金属筒体１２内で放電カートリッジ１の両端部側にそれぞれタンピング材を充填して形成され衝撃エネルギーの漏洩を防止するタンピング部１１Ａ，１１Ｂと、金属筒体１２の両端部に設けられて放電カートリッジ１およびタンピング部１１Ａ，１１Ｂを封入する閉鎖部材１３Ａ，１３Ｂとを具備した。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電による衝撃エネルギーを用いた放電破壊具に関する。

放電による衝撃エネルギーを用いてコンクリート構造物や岩盤などを破壊するために使用する放電カートリッジは、有底の筒状容器内に一対の電極部材を介して溶融気化物質である金属細線を配置し、筒状容器内を破壊用物質を充填して、筒状容器の開口部を閉鎖部材で閉鎖したものである。

この放電カートリッジを用いた破壊作業は、たとえばコンクリート構造物の破壊部分にカートリッジの装着穴を形成し、この装着穴に放電カートリッジを底部まで装着した後、装着穴の開口部側を土砂などのタンピング材を充填して加圧し、放電カートリッジの衝撃エネルギーが装着穴の開口部から漏れるのを防止している。この種の技術には、特許文献１のように、装着穴の開口部でタンピング材を押さえ部材を介して押圧する押圧装置を設けたものがある。
特許第３７７３３０５号

しかしながら、上記従来方法では、放電カートリッジを装着穴に装着した後、装着穴にタンピング材を充填して押し固めなければならず、手間がかかり、また下面から上向きに装着穴を形成した破壊個所では、タンピング材の充填作業が困難であるという問題があった。

本発明は上記問題点を解決して、破壊作業を迅速かつ容易に行える放電破壊具を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、破壊容器内に挿入配置した溶融気化物質に、所定量の電気エネルギーを供給することにより、溶融気化物質を急激に溶融気化させ、溶融気化物質の溶融気化現象に伴って、溶融気化物質の周囲に設けた爆発性の破壊用物質を爆発させる放電カートリッジと、当該放電カートリッジを所定位置に収容配置する金属筒体と、放電カートリッジを挟んで金属筒体の一端部側および他端部側の少なくとも一方に充填され放電カートリッジによる衝撃力の漏洩を防止するタンピング材と、前記金属筒体の一端部および他端部にそれぞれ設けられて放電カートリッジおよびタンピング材を封入する閉鎖部とを具備したものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、タンピング部を、放電カートリッジに接続された給電用リード線を引き出す一端部側と、その反対の他端部側とにそれぞれ形成して、放電カートリッジを金属筒体の長さ方向の中央部に配置したものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の構成において、タンピング部を、放電カートリッジに接続された給電用リード線を引き出す金属筒体の一端部側に形成して、放電カートリッジを金属筒体の他端部側に配置したものである。

請求項１記載の構成によれば、予め金属筒体内に放電カートリッジを装填後、さらにタンピング材を詰め込んでタンピング部を形成し、閉鎖部によって封入して放電破壊具を形成しておくことにより、放電破壊具の電極に導線を接続し、被破壊体に形成した装着穴に放電破壊具を装填して、破壊作業を容易かつ迅速に実施することができ、破壊現場でのタンピング材の充填作業なしで破壊作業を効率よく行うことができる。また、上向きの装着穴であっても、装着穴に放電破壊具を装填して保持するだけでよく、また装着穴の奥側に外部タンピング部を形成する場合でも、放電破壊具により外部タンピング部を保持することができるので、容易に破壊作業を行うことができる。

また金属筒体が周方向に膨張し破壊されて衝撃エネルギーを被破壊体に伝達することから、装着穴と放電破壊具との間に隙間があっても、衝撃エネルギーを被破壊物に確実に伝達することができ、装着穴径の仕様を緩やかにすることができて、破壊作業を能率よく行うことができる。

請求項２記載の構成によれば、金属筒体内で放電カートリッジを挟んで充填されたタンピング材により、装着穴の長さ方向に放出される衝撃エネルギーの漏洩を防止できることから、金属筒体の周囲にのみ衝撃エネルギーが放出され、破壊方向の制御を行うことができる。したがって、破壊方向を選択できて破壊作業を計画的および限定的に精度よく行うことができる。

請求項３記載の構成によれば、金属筒体内で放電カートリッジの一端部側に充填されたタンピング材により、装着穴の長さ方向に放出される衝撃エネルギーのうち、一端部側（装着穴の開口側）への漏洩を防止できることから、金属筒体の周囲と他端部側（装着穴の奥側）に衝撃エネルギーが放出され、破壊方向の制御を行うことができる。したがって、破壊方向を選択できて破壊作業を計画的および限定的に精度よく行うことができる。また、装着穴の奥側に予め外部タンピング部を形成しておくことにより、金属筒体の周囲にのみ衝撃エネルギーを放出させることもできる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１，図２に示すように、本発明に係る放電破壊具１０は、金属筒体１２内に２つのタンピング部１１Ａ，１１Ｂを介して放電カートリッジ１を中央部に配置し、金属筒体１２の両端部を閉鎖部材（閉鎖部）１３Ａ，１３Ｂにより閉鎖したものである。

２つのタンピング部、すなわち他端側の底部タンピング部１１Ａおよび一端部側の天部タンピング部１１Ｂを形成するタンピング材は、たとえば砂などの粒度の細かい粒状体が好適である。また粘土混じりの土砂なども使用することができ、放電カートリッジ１の衝撃エネルギーを吸収して漏洩の防止可能なものが使用される。なお、粘土は、実験の結果、放電カートリッジ１の衝撃エネルギーの吸収に適していないことがわかった。

放電カートリッジ１は、たとえば樹脂製で金属筒体１２内に挿入可能（少し小径）な有底の円筒容器（破壊容器）２に、一対の電極３を一定間隔をあけてたとえば開口部２ａから軸心部に挿入配置し、電極３の先端部間に金属細線４（溶融気化物質の一例で、たとえばＣｕからなる）を連結し、円筒容器２内で金属細線４の周囲に所定量の爆発性の破壊用物質５（ニトロメタンなどの爆発性物質あるいは可燃性物質が用いられる）を充填し、円筒容器２の開口部を蓋材（破壊容器）６で閉じて爆発性の破壊用物質５を封入している。なお、一対の電極３は蓋材６を貫通し、それぞれの端子３ａは外部に露出されている。

金属筒体１２は、放電カートリッジ１の衝撃エネルギーにより破壊可能な強度を有する厚み（たとえば１．２ｍｍから３．６ｍｍの範囲）および材質（たとえば鋼管などの構造用鋼材や鋼製電線管など）で所定長さに形成される。そしてこの金属筒体１２の長さは、放電カートリッジ１から放出される衝撃エネルギーの漏洩を防止できる天部、底部タンピング部１１Ａ，１１Ｂを形成できる長さに形成されている。放電カートリッジ１の両端子３ａには、リード線１４Ａ，１４Ｂがそれぞれ接続されて金属筒体１２の外側まで導出されている。ここで、金属筒体１２でリード線１４Ａ，１４Ｂが導出される一端部側を天部開口部、その反対の他端部側を底部開口部という。

図３に示すように、放電カートリッジ１の電極３に電気エネルギーを供給するエネルギー供給回路２１は、リード線１４Ａ，１４Ｂに接続される一対の導線２４Ａ，２４Ｂがそれぞれ接続された電源装置（直流高電圧電源）２２と、一対の導線２４Ａ，２４Ｂ間に並列接続されたコンデンサー２３と、一方の導線２４Ａに介在された放電スイッチ２５（パワースイッチングユニット）とで構成されている。

上記放電破壊具１は、まず、金属筒体１２の底部開口部を閉鎖部材１３Ｂにより閉鎖する。次に所定量のタンピング材を天部開口部から供給して所定圧で突き固め、所定の長さの底部タンピング部１１Ｂを形成する。さらに導線１４Ａ，１４Ｂが端子３ａにそれぞれ接続された放電カートリッジ１を天部開口部から挿入して底部タンピング部１１Ｂ上に配置した後、さらに天部開口部から同量のタンピング材を供給して同一圧で突き固め、天部タンピング部１１Ａの長さを底部タンピング部１１Ｂとほぼ同一とする。そして、金属筒体１２の天部開口部に閉鎖部材１３Ａを装着して固定し、両タンピング部１１Ａ，１１Ｂおよび放電カートリッジ１を封入する。放電カートリッジ１のリード線１４Ａ，１４Ｂは、天部タンピング部１１Ａ中を通って閉鎖部材１３Ｂから導き出される。したがって、放電破壊具１０（金属筒体１２）の長さは、放電カートリッジ１の長さと、タンピング部１１Ａ，１１Ｂの長さの２倍と、閉鎖部材１３Ａ，１３Ｂの高さの和となる。

なお、ここで閉鎖部として閉鎖部材１３Ａ，１３Ｂを採用したが、この閉鎖部材１３Ａ，１３Ｂはたとえば樹脂製の蓋からなる。この閉鎖部材１３Ａ，１３Ｂはタンピング材の漏出を防ぐことができればよく、接着剤やパテにより金属筒体１２の開口部を閉鎖したものでよいし、金属筒体１２の底部開口部に、予め一体に底部（閉鎖部）を形成した有底状の円筒容器を使用し、天部開口部にのみ閉鎖部材１３Ａを装着してもよい。また金属筒体１２の両端部を加圧して閉鎖し（また接着剤やパテを併用し）閉鎖部とすることもできる。

ここで、金属筒体１２内のタンピング部１１Ａ，１１Ｂの長さは、それぞれ放電カートリッジ１から金属筒体１２の長さ方向に放出する衝撃エネルギーを吸収できる長さにそれぞれ形成されている。

上記放電破壊具１０では、金属筒体１２内で両側に充填されたタンピング部１１Ａ，１１Ｂにより放電カートリッジ１から金属筒体１２の長さ方向に放出される衝撃エネルギーの漏洩が防止されることから、金属筒体１２の周囲に均等に衝撃エネルギーが放出され、図３に示すように、これにより破壊方向が限定される。

図３に示すように、被破壊体であるコンクリート構造物３１の所定位置に、少なくとも放電破壊具１０の長さより深い装着穴３２を穿孔し、この装着穴３２に放電破壊具１０を挿入する。一方、電源装置２２からコンデンサー２３に金属細線４を溶融気化させるのに必要な所定量の電気エネルギーを蓄積する。そして、放電スイッチ２５をオンして、コンデンサー２３から電極３を介して金属細線４に電気エネルギーが供給され、金属細線４が溶融気化してその体積膨張により衝撃エネルギーが発生する。この時の放電、火花、発熱、体積膨張に伴う衝撃エネルギーにより、破壊用物質５が爆発する。この衝撃エネルギーは、図３に示すように、金属筒体１２の半径方向に均等に放出され、装着穴３２の周囲に、金属筒体１２の膨張による圧縮破砕部３１ａが形成され、さらにその周囲が断裂破壊されて脆弱化される。装着穴３２からの破壊領域に自由面３３がある場合には、破断線３４を介して払い出し破砕部３５が形成される。

なお、装着穴３２の内径は、放電破壊具１０（金属筒体１２）の外径Ｄに対して隙間ΔＤがあっても十分な破壊力をコンクリート構造物３１に伝達することができる。これは、図５に示す破壊後の放電破壊具１２’のように、金属筒体１２の放電カートリッジ１の収納部が周方向に大きく膨張して破壊されることから、隙間ΔＤがあっても衝撃エネルギーをコンクリート構造物３１に伝達することができるためである。

上記実施の形態によれば、放電破壊具１０を、予め金属筒体１２内に放電カートリッジ１をその両端部側にタンピング部１１を介して詰め込み、閉鎖部によって封入しておくことにより、コンクリート構造物３１に形成された装着穴３２に装填し、エネルギー供給回路２１から導線２４Ａ，２４Ｂおよびリード線１４Ａ，１４Ｂを介して所定の電気エネルギーを供給するだけで破壊作業を実施することができ、破壊現場でのタンピング材の充填作業なしで、破壊作業を効率よく迅速に行うことができる。また、金属筒体１２内で放電カートリッジ１の両側に詰め込まれたタンピング部１１Ａ，１１Ｂにより、金属筒体１２の長さ方向に放出される衝撃エネルギーの漏洩を防止できることから、金属筒体１２の周囲に均等に衝撃エネルギーを放出することができ、破壊方向の制御を行うことができる。これにより、破壊方向を選択できることから、破壊作業を計画的に限定的に精度よく行うことができる。さらに、金属筒体１２が周方向に膨張して破壊されることで衝撃エネルギーをコンクリート構造物３１に効果的に伝達させることから、装着穴３２と放電破壊具１０との間に隙間ΔＤがあっても、衝撃エネルギーをコンクリート構造物３１に確実かつ十分に伝達することができるので、装着穴３２の寸法仕様を緩やかにできて破壊作業を能率よく行うことができる。

したがって、たとえば建築物のリニューアルにおいて、コンクリート構造物や天然石などの脆弱化した部分のみを限定的に破壊して除去するのに最適であり、他の部分に悪影響を与えないように破壊することができる。また老朽化した原子力発電所などの汚染コンクリート構造物の破壊処理や、爆発物の使用が禁止された区域のコンクリート構造物の破壊、大型重機が侵入できない狭溢地域でのコンクリート構造物の破壊に最適である。

［実施の形態２］
図６および図７は、放電破壊具４０の他の実施の形態を示す。この放電破壊具４０は、他端部側の底部開口部に閉鎖部材１３Ｂを取り付けた後、リード線１４Ａ，１４Ｂ付きの放電カートリッジ１を挿入し、ついで、タンピング材を所定量充填して所定圧で突き固めて天部タンピング部１１Ａを形成し、一端部側の天部開口部に閉鎖部材１３Ａを装着固定したものである。

この放電破壊具４０は、図７（ｂ）に示すように、直接装着穴３２に底部まで挿入して配置し、給電してもよい。この場合には、放電破壊具４０の底部側のコンクリート構造物３１にも衝撃エネルギーが作用して破壊される。

また図７（ａ）に示すように、装着穴３２の底部に予めタンピング材を充填して所定圧で所定高さに突き固めて外部タンピング部５１を形成した後、放電破壊具４０を挿入して給電してもよい。この場合には、外部タンピング部５１により放電破壊具４０の底部側への衝撃エネルギーの漏洩が防止されて周囲にのみ衝撃エネルギーが放出され、実施の形態１と同様に、衝撃エネルギーが制御される。

上記放電破壊具４０によれば、装着穴３２の天部開口部へのタンピング材の充填作業が不要となる分、破壊作業を能率よく実施することができる。また、装着穴３２の底部に、外部タンピング部５１を形成しておくことにより、衝撃エネルギーを放電破壊具４０周囲にのみ放出させて方向制御することができる。

本発明に係る放電破壊具の実施の形態１を示す縦断面図である。放電カートリッジの縦断面図である。放電破壊具の使用状態を示す説明図である。破壊後の放電破壊状態を示す縦断面図である。破壊後の金属筒体を示す斜視図である。本発明に係る放電破壊具の実施の形態２を示す縦断面図である。放電破壊具の使用状態を示す断面図で、（ａ）は外部タンピング部を形成したもの、（ｂ）は外部タンピング部を形成しないものを示す。

符号の説明

１放電カートリッジ
２円筒容器（破壊容器）
３電極
４金属細線（溶融気化物質）
５爆発性の破壊用物質
１０放電破壊用具
１１Ａ天部タンピング部
１１Ｂ底部タンピング部
１２金属筒体
１３Ａ，１３Ｂ閉鎖部材
２１エネルギー供給回路
２２電源装置
２３コンデンサー
２５放電スイッチ
３１コンクリート構造物
３２装着穴
５１外部タンピング材

Claims

破壊容器内に挿入配置した溶融気化物質に、所定量の電気エネルギーを供給することにより、溶融気化物質を急激に溶融気化させ、溶融気化物質の溶融気化現象に伴って、溶融気化物質の周囲に設けた爆発性の破壊用物質を爆発させる放電カートリッジと、
当該放電カートリッジを所定位置に収容配置する金属筒体と、
放電カートリッジを挟んで金属筒体の一端部側および他端部側の少なくとも一方に充填され放電カートリッジによる衝撃力の漏洩を防止するタンピング材と、
前記金属筒体の一端部および他端部にそれぞれ設けられて放電カートリッジおよびタンピング材を封入する閉鎖部とを具備した
ことを特徴とする放電破壊具。
タンピング部を、放電カートリッジに接続された給電用リード線を引き出す金属筒体の一端部側と、その反対の他端部側とにそれぞれ形成して、放電カートリッジを金属筒体の長さ方向の中央部に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の放電破壊具。
タンピング部を、放電カートリッジに接続された給電用リード線を引き出す金属筒体の一端部側に形成して、放電カートリッジを金属筒体の他端部側に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の放電破壊具。