JP2012077557A - ボイラー及びボイラー建屋の解体工法 - Google Patents

Abstract

【課題】必要とされる補強部材数の減少による工程および工期を削減すると共に、補強部材の資材の有効活用を図ることが可能なボイラー及びボイラー建屋の解体工法を提案する。
【解決手段】ボイラー１１０およびこれを収容したボイラー建屋１００の解体工法において、ボイラー建屋１００は鉄骨ブレース構造の構造物であって、複数のボイラー建屋１００が隣接して設置されていて、隣接するボイラー建屋１００の上部近傍に補強部材２００を渡して互いに連結し、ボイラー１１０を覆う柱１３６、梁１３４、またはブレース１３０の一部を撤去し、ボイラー１１０を撤去することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、発電所のボイラー及びボイラー建屋の解体工法に関する。

火力発電所や原子力発電所には、大型のボイラーが設置されている。発電所のボイラーは大きく、燃焼等による熱伸縮する幅も大きいため、上から吊って支持されている。そのため、ボイラー建屋は地上５０ｍ近く（１１階建て相当）の大きさになる。一般にボイラー建屋は鉄骨ブレース構造であって、壁面は鉄骨の柱、梁、ブレースが露出しており、天井部分などにわずかなスラブ（床材）や腰壁がある程度である。

特許文献１には、ボイラー建屋の頂上にガーターを設置し、ジャッキを介してボイラーを吊下して、ボイラーを下端から少しずつ解体しては下ろしていくジャッキダウン工法が記載されている。特許文献１によれば、ボイラーはその解体作業を地上で行うことができ、足場、養生、補強材が従来よりも遥かに小規模なものですみ、その設置・解体の手間を大幅に削減して、工期の短縮化およびコスト低減を図ることができると述べている（段落００２１等）。

特許文献２には、大型の重機のブーム先端に鉄骨カッターを装備して各部位を切り落とすことによりボイラー建屋（ボイラー施設）を解体する解体工法が提案されている（以後、単に「大型重機解体工法」という。）。特許文献２によれば、大型重機でボイラーを直接解体するので仮設ステージやジャッキの設置がなく、危険な高所での作業をなくすことができるため、安全で工期の短い解体工法を提供できるとしている（段落０００９等）。

特開平１０−０４６８３８号公報 特開２０１０−１１２００３号公報

上記のようにボイラー建屋を解体する際には、まずボイラーを撤去し、そのあとにボイラー建屋を解体する必要がある。しかし、特許文献１に示すようなジャッキダウン工法でも、特許文献２に示すような大型重機解体工法でも、まずボイラー建屋の一部（通常はボイラーの前側）を解体して、ボイラーを露出させる必要がある。ボイラーは水を抜くことで軽くなるが、ボイラー建屋の一部を解体することから強度が低下するため、相対的にボイラー建屋の耐震強度は不足がちになる。ボイラー建屋の解体工事はある程度の期間に亘ることから、その期間内に不測の大地震が発生するおそれもある。そのような場合であっても解体途中のボイラー建屋が倒壊することを防止するために、適宜補強を行う必要がある。耐震強度に対する補強は、主にボイラー建屋の残った梁や柱にブレース材（筋交い）を取り付けることによって行われる。

しかし、そもそも面が少なくなったボイラー建屋で十分な補強を行うためには、相応に数多くの補強部材が必要になる。これに伴い、補強部材を取り付けるための工程も多くなる。さらに、このように数多い補強部材を取り外すことは大変な手間であるため、通常はボイラー撤去後にも補強部材を取り外すことなく、ボイラー建屋と共にスクラップ解体される（いわゆる捨て補強）。

そこで本発明は、必要とされる補強部材数の減少による工程および工期を削減すると共に、補強部材の資材の有効活用を図ることが可能なボイラー及びボイラー建屋の解体工法を提案することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の代表的な構成は、ボイラーおよびこれを収容したボイラー建屋の解体工法において、ボイラー建屋は鉄骨ブレース構造の構造物であって、複数のボイラー建屋が隣接して設置されていて、隣接するボイラー建屋の上部近傍に補強部材を渡して互いに連結し、ボイラーを覆う柱、梁、またはブレースの一部を撤去し、ボイラーを撤去することを特徴とする。

上記構成によれば、隣接するボイラー建屋同士で支え合うことによって、ボイラーの撤去に際してボイラー建屋の一部を撤去した場合であっても、構造物の強度、特に耐震強度を維持することができる。また補強部材とボイラー建屋との接合箇所が少なく、部材数も少ないため、取り付けが容易である。さらには、取り外しも容易であるため、ボイラーの撤去が完了した後に取り外して回収および再使用することができ、資材の有効活用を図ることができる。

補強部材は、鉄骨をほぼ三角形に接合したトラス構造であることが好ましい。隣接するボイラー建屋は１０数ｍほども間が空いているため、１本の鉄骨では座屈を生じてしまう。また、隣接していても業者や時期の違いによって高さが異なる場合が多く、上辺を連結すると斜めに力がかかることになり、１本の鉄骨ではたわんだり座屈したりしてしまうおそれがある。そこで、三角形のトラス構造とすることにより、高さの異なるボイラー建屋の間を支障なく連結することができると共に、面を形成してたわみや座屈に対する剛性を高めることができる。なお、一般的に隣接するボイラー建屋は並行に配置されているため、補強部材は軸力のみ応力がかかるよう設置でき、平面的な形状で足りる。現場施工上、軸力以外の応力が働くような場合は、立体的な形状としても良い。

ボイラーの撤去は、ボイラーを吊下した状態で重機を用いて解体することが好ましい。本発明にかかるボイラー及びボイラー建屋の解体工法によれば、ジャッキダウン工法および大型重機解体工法のいずれを採用する場合にも耐震強度を高めることができる。特に大型重機解体工法ではジャッキダウン工法よりも工期が短く、ジャッキを設置するための補強部材を必要としないため本発明により、より高い効果を得ることができる。

本発明によれば、必要とされる補強部材数の減少による工程および工期を削減すると共に、補強部材の資材の有効活用を図ることができる。

一般的な火力発電所の概略構成図である。 ボイラー建屋を拡大した図である。 ボイラーおよびボイラー建屋の解体工法を説明するフローチャートである。 補強部材を説明する図である。 補強部材を取り付ける様子を説明する図である。 大型重機解体工法を用いた様子を説明する図である。 ボイラーおよびボイラー建屋の解体工法の他の例を説明するフローチャートである。 ジャッキダウン工法を用いた様子を説明する図である。 比較例として１つのボイラー建屋でジャッキダウン工法を用いた例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は一般的な火力発電所の概略構成図であって、内部がわかるように屋根部分の描画を省略している。図１では６軸のタービンが設置されており、それぞれについてボイラー１１０、タービン１１２、発電機１１４などが組になって設置されている。ボイラー１１０は、それぞれがボイラー建屋１００に収容されている。タービン１１２は、それぞれが個別のタービン架台に設置されているが、建屋としては１つの大きなタービン建屋１１６に収容されている。

図２はボイラー建屋１００を拡大した図である。ボイラー建屋１００は、大型のボイラー１１０を上から吊って支持している。そのため、ボイラー建屋１００は地上５０ｍ近く（１１階建て相当）の大きさになる。ボイラー建屋１００は鉄骨ブレース構造であって、壁面は鉄骨の柱、梁、ブレースが露出しており、天井部分などにわずかなスラブ（床材）や腰壁がある程度である。なお、図２では、ボイラー１１０が見えるようにするために、ボイラー上部の屋根スラブおよび腰壁などの描画を省略している。

ボイラー建屋１００（１００ａ、１００ｂ）は、隣接する場合であっても、製造した業者や時期の違いによって構造や高さが異なる（むろん、同じ構造が並ぶ場合もある）。この場合においてもタービン建屋１１６は共用であるが、内部的にはタービン架台が個別であるため、建設時の制約とはならない。

ボイラー建屋１００は、ボイラー１１０の左右両側に四角い柱形部１２２が構成されている。柱形部１２２はさらにボイラー前面１２４とボイラー後面１２６によって連結されていて、ボイラー建屋１００は全体としても大きな箱状になっている。

図３はボイラーおよびボイラー建屋の解体工法を説明するフローチャートであって、大型重機解体工法を用いる場合について説明する。以下、フローチャートに沿って、適宜図面を参照しながら説明する。

まず、先行撤去工事を行う（ステップ３００）。ボイラー１１０を解体する際には、あらかじめ上部鉄骨架構のみにする必要がある。このため、まず不図示の屋上腰壁、屋上防水コンクリート、屋上ＰＳ版、屋上外壁パネルなどを撤去する。

補強工事は、解体工事中のボイラー建屋１００の耐震強度を維持するために行う（ステップ３０２）。ボイラーは水を抜くことで軽くなるが、次に行うボイラー前面撤去工事により、ボイラー建屋の一部を解体することから強度が低下するため、相対的にボイラー建屋の耐震強度は不足がちになる。そこでボイラー建屋１００の強度計算を行い、強度が不足する部分にブレースを追加する。具体例としては、図５（ａ）に示すように、既存のブレース１３０と交差するように補強ブレース１３２を追加する。

ここで本実施形態では、隣接するボイラー建屋１００（１００ａ、１００ｂ）の上部近傍に補強部材２００を渡して互いに連結することによって補強する点に特徴がある。

図４は補強部材２００を説明する図である。本実施形態において補強部材２００は、鉄骨をほぼ三角形に接合したトラス構造である。詳しくは、上辺２０２と、上辺２０２の一端から斜めに下がる下辺２０４と、上辺２０２の他端から下辺２０４のほぼ中央に連結されるブレース２０６とを有している。また、上辺２０２のほぼ中央から、下辺２０４とブレース２０６との接合部まで柱２０８が接続されている。これら上辺２０２、下辺２０４、ブレース２０６、柱２０８はそれぞれ継手鋼板２０９ａ〜２０９ｅによってボルト止めされており、分解可能に組み立てられている。補強部材２００は隣接するボイラー建屋１００に掛け渡されるものであり、上辺２０２および下辺２０４の長さはボイラー建屋１００相互の距離および高さにあわせて設定される（例えば２０ｍ前後）。

図５は補強部材２００を取り付ける様子を説明する図であって、図５（ａ）は補強部材２００を吊っている様子を示す図、図５（ｂ）は補強部材２００の端部とボイラー建屋１００の接合を示す図である。図５（ａ）に示すように、補強部材２００はクローラクレーン２１０によってつり込み、一端をボイラー建屋１００ａに接続し、他端をボイラー建屋１００ｂに接続する。このとき図５（ｂ）に示すように、ボイラー建屋１００ａに継手鋼板による接続金具１３８を溶接しておき、補強部材２００の継手鋼板２０９ａと接続金具１３８とをボルト止めしている。二つのボイラー建屋１００ａ、１００ｂに高さの違いがある場合には、上辺２０２および下辺２０４の長さをあらかじめ調節する。

これにより、隣接するボイラー建屋１００ａ、１００ｂが互いに支持され、迅速、簡潔かつ飛躍的に耐震強度を高めることができる。なお、隣接するボイラー建屋１００ａ、１００ｂは１０数ｍほども間が空いているため、１本の鉄骨では座屈を生じてしまう。また、ボイラー建屋１００ａ、１００ｂの高さが異なる場合には、１本の鉄骨では斜めに力がかかることになり、たわんだり座屈したりしてしまうおそれがある。そこで、上記のように三角形のトラス構造とすることにより、高さの異なるボイラー建屋の間を支障なく連結することができると共に、面を形成してたわみや座屈に対する剛性を高めることができる。なお、一般的な隣接するボイラー建屋は並行に配置されているため、補強部材にかかる応力は軸力のみであるから、平面的な形状で足りる。現場施工上、軸力以外の応力が働くような場合は、立体的な形状としても良い。

補強部材２００によって補強することにより、ボイラー建屋１００上部の水平力等の地震力強度が増加するため、ボイラー建屋１００単体での補強ブレース１３２の数を大幅に削減することが出来る。図５（ａ）ではボイラー前面１２４の上部にわずか２本だけ補強ブレース１３２を追加していて、柱形部１２２にはブレースを追加していない（対比として図９参照）。補強ブレース１３２は、ボイラー前面１２４の中心にある柱１３７を切断した際の柱軸力を柱形部１２２によって支持するために追加している。もっとも、必要とされる補強ブレース１３２は既存の構造に依存するため、全く不要な場合もあれば、柱形部１２２にも必要となる場合もある。いずれにしても、単体のボイラー建屋１００だけで補強する場合よりも、圧倒的に補強ブレースを削減できるのは明らかである。

ボイラー前面撤去工事（ステップ３０４）およびボイラー解体工事（ステップ３０６）は、ボイラー下部より数ブロックに分けて交互に行う。図６は大型重機解体工法を用いた様子を説明する図である。図６に示すように、大型重機２１２のブーム先端に鉄骨カッターを装備して各部位を切り落とすことにより、ボイラー前面１２４およびボイラー１１０を解体する。詳しくは、ステップ３０４においてボイラー１１０解体時に障害となるボイラー前面１２４に位置する梁や柱、ブレースを撤去する。次に、ステップ３０６においてボイラー１１０を解体する。ボイラーを全部解体するまでステップ３０４と３０６を繰り返す（ステップ３０８）。

上記のように、大型重機解体工法はジャッキダウン工法よりも工期が短いため、補強部材２００によって補強すれば利益の相乗効果を得ることができ、工期短縮と資材の有効活用の両方を改善することができる。

ステップ３０８においてボイラー１１０を全部解体したら、補強部材撤去工事を行う（ステップ３１０）。補強部材２００とボイラー建屋１００はボルト接続なので、容易に撤去することが出来る。補強部材２００とボイラー建屋１００間に設置した接続金具１３８をボイラー建屋１００に溶接している場合には、接続金具１３８は残してそのまま本体と共に解体する。また、ボイラー前面１２４に取り付けた補強ブレース１３２も、そのまま本体と共に解体する。

最後に、ボイラー建屋１００の残った架構（ボイラー前面１２４の上部、ボイラー後面１２６、柱形部１２２）を解体する架構撤去工事を行う（ステップ３１２）。解体には大型重機の鉄骨カッターを使用しておこなう。このとき梁１３４や柱１３６は太いＨ鋼であるため大型重機の鉄骨カッターでは切断できない部分もある。その場合は、Ｈ鋼の一部にガス切断等による切れ目を入れて弱い部分を作成後、大型重機による解体をおこなう。

上記構成によれば、隣接するボイラー建屋同士で支え合うことによって、ボイラーの撤去に際してボイラー建屋の一部を撤去した場合であっても、構造物の強度、特に耐震強度を維持することができる。また補強部材とボイラー建屋との接合箇所が少なく、部材数も少ないため、取り付けが容易である。さらには、取り外しも容易であるため、ボイラーの撤去が完了した後に取り外して回収および再使用することができ、資材の有効活用を図ることができる。

なお、上記説明では大型重機解体工法を用いると説明したが、本発明にかかるボイラー及びボイラー建屋の解体工法は、ジャッキダウン工法を採用する場合にも適用しても良い。

図７はボイラーおよびボイラー建屋の解体工法の他の例を説明するフローチャートである。図３に示すフローチャートと説明の重複する部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図８はジャッキダウン工法を用いた様子を説明する図である。先行撤去工事（ステップ３００）と補強工事（ステップ３０２）が完了した後、ボイラー建屋１００の屋上にガーター２２０およびジャッキ２２２を設置する（ステップ３２０）。そして、ジャッキ２２２を介してボイラーを吊下する。

次に、ボイラー前面撤去工事（ステップ３０４）にて、ボイラー１１０解体のために必要なボイラー前面に存在する梁１３４や柱１３６の一部を撤去する。ボイラー前面撤去工事は大型重機２１２で行ってもよいが、ガス溶断により切断分離し、クローラクレーン２１０で吊取り撤去してもよい。そして、ボイラー１１０を下端から１フロア分程度ずつ解体しては（ステップ３２２）、ジャッキ２２２を動作させてボイラー１１０を降下させる（ステップ３２４）。このとき重機は１フロア分程度の高さしか解体しないため、通常の大きさの重機２１４を用いることができる。ボイラーを全部解体するまでステップ３２２と３２４を繰り返す（ステップ３０８）。ステップ３０８においてボイラー１１０を全部解体したら、補強部材撤去工事（ステップ３１０）、架構撤去工事（ステップ３１２）を行う。

この場合においても、補強部材２００を設けて隣接するボイラー建屋同士で支え合うことによって、ボイラー前面１２４を撤去したことによる地震発生時の強度不足を補強することが出来る。ジャッキダウン工法ではガーター２２０によって上部の梁１３４同士が接続され、重量物であるジャッキを支えるため補強ブレース１３２を設置するため、大型重機工法に比べると耐震強度は高い。しかし、本発明を適用することにより補強ブレース１３２の数の削減を図ることができ、大型重機工法の場合と同様に本発明の利益を得ることができる。

図９は比較例として１つのボイラー建屋でジャッキダウン工法を用いた例を示す図である。図９において、太線で示したブレースが補強ブレース１３２である。発明者らが耐震強度を計算したところ、単体のボイラー建屋１００だけで補強するためには、図９に示すように両側の柱形部１２２に数多くの補強ブレース１３２が必要であった。このことから、本発明に依れば補強ブレース１３２を取り付ける工程および工期を大幅に削減できること、および資材の無駄を削減できることが理解できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、発電所のボイラー及びボイラー建屋の解体工法として利用することができる。

１００ …ボイラー建屋
１１０ …ボイラー
１１２ …タービン
１１４ …発電機
１１６ …タービン建屋
１２２ …柱形部
１２４ …ボイラー前面
１２６ …ボイラー後面
１３０ …ブレース
１３２ …補強ブレース
１３４ …梁
１３６ …柱
２００ …補強部材
２０２ …上辺
２０４ …下辺
２０６ …ブレース
２０８ …柱
２０９ …継手鋼板
２１０ …クローラクレーン
２１２ …大型重機
２１４ …重機
２２０ …ガーター
２２２ …ジャッキ
３０４ …ステップ

Claims (3)

1. ボイラーおよびこれを収容したボイラー建屋の解体工法において、
   前記ボイラー建屋は鉄骨ブレース構造の構造物であって、
   複数の前記ボイラー建屋が隣接して設置されていて、
   隣接するボイラー建屋の上部近傍に補強部材を渡して互いに連結し、
   前記ボイラーを覆う柱、梁、またはブレースの一部を撤去し、
   前記ボイラーを撤去することを特徴とするボイラー及びボイラー建屋の解体工法。
2. 前記補強部材は、鉄骨をほぼ三角形に接合したトラス構造であることを特徴とする請求項１に記載のボイラー及びボイラー建屋の解体工法。
3. 前記ボイラーの撤去は、ボイラーを吊下した状態で重機を用いて解体することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のボイラー及びボイラー建屋の解体工法。

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