JP2017185443A - 静的破砕方法および静的破砕方法で用いる破砕工具 - Google Patents

Abstract

【課題】被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填し、前記破砕剤を膨張させて前記被破砕物を破砕する静的破砕技術において、破砕態様を制御しながら優れた効率で被破砕物を破砕する。【解決手段】押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、押圧部材、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、空間に充填された破砕剤が膨張して押圧部材を削孔の内壁面に向けて押圧する前に空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、を備え、第１工程は、被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された長尺体を複数本、削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて削孔に挿入し、複数の長尺体の集合体を押圧部材として準備する工程を含み、第３工程は、蓋部材の削孔側端部を押圧部材の反削孔側端部に係合させて空間を塞ぐ係合工程を含んでいる。【選択図】図２

Description

この発明は、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填し、前記破砕剤を膨張させて前記被破砕物を破砕する静的破砕方法および静的破砕方法で用いる破砕工具に関するものである。

岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物を破砕する方法として、セメント等の膨張材を破砕剤として用いることが提案されている。例えば特許文献１では、破砕対象物に穿孔を設け、当該穿孔に対し、穿孔内に底板を配置し、ボルトなどで底板に結合された連結用具を穿孔外に立設している。この連結用具の上部には、天板がプッシュナットなどにより連結されている。そして、穿孔内部のうち天板と底板とで挟まれた空間に膨張性破砕剤が充填される。ここでは、破砕剤の膨張圧力が穿孔の上方開口を介して漏れるのを天板により抑え、穿孔の開口部付近にも破砕剤の膨張圧力を効果的に付与することで、破砕対象物の表面側のクラック発生が早くなり結果的に破砕時間が短縮される。

特開２００６−１０２６３８号公報

特許文献１に記載の静的破砕方法では、穿孔の内壁面全体に破砕剤が接触しており、この状態で膨張することで破砕剤の膨張圧力を内壁面に作用させて被破砕物の破砕を実行する。しかしながら、破砕剤の膨張圧力は穿孔の内壁面に対して等方的に作用するため、被破砕物の破砕は必ずしも効率的であるとは言えない。また、被破砕物に付与されるクラックの位置や方向はランダムであり、被破砕物の静的破砕態様を制御することは事実上不可能であり、施工性の面で改良の余地があった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填し、前記破砕剤を膨張させて前記被破砕物を破砕する静的破砕技術において、破砕態様を制御しながら優れた効率で被破砕物を破砕することを目的とする。

本発明の第１態様は、静的破砕方法であって、押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、押圧部材、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、空間に充填された破砕剤が膨張して押圧部材を削孔の内壁面に向けて押圧する前に空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、を備え、第１工程は、被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された長尺体を複数本、削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて削孔に挿入し、複数の長尺体の集合体を押圧部材として準備する工程を含み、第３工程は、蓋部材の削孔側端部を押圧部材の反削孔側端部に係合させて空間を塞ぐ係合工程を含むことを特徴としている。

また、本発明の第２態様は、静的破砕方法であって、押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、押圧部材、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、空間に充填された破砕剤が膨張して押圧部材を削孔の内壁面に向けて押圧する前に空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、を備え、第１工程は、押圧部材として、被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された第１の長尺体を複数本、削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて削孔に挿入可能な第１の集合体と、削孔形成方向および第１幅方向と直交する第２幅方向において第１の集合体から離間させて空間を形成しながら被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された第２の長尺体を複数本、第２幅方向に集めて削孔に挿入可能な第２の集合体と、を準備する工程を含むことを特徴としている。

また、本発明の第３態様は、被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填して被破砕物を破砕する静的破砕方法に用いる破砕工具であって、削孔に挿入可能な押圧部材と、押圧部材の反削孔側端部に係合可能な削孔側端部を有する蓋部材とを備え、押圧部材は、被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された複数本の長尺体を削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて削孔に挿入されることで、複数の長尺体の集合体、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間を形成し、蓋部材の削孔側端部が押圧部材の反削孔側端部に係合して空間を塞いで空間に充填される破砕剤を空間に閉じ込めることを特徴としている。

さらに、本発明の第４態様は、被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填して被破砕物を破砕する静的破砕方法に用いる破砕工具であって、削孔に挿入可能な押圧部材と、押圧部材の反削孔側端部に係合可能な削孔側端部を有する蓋部材とを備え、押圧部材は、被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された第１の長尺体を複数本、削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて削孔に挿入可能な第１の集合体と、削孔形成方向および第１幅方向と直交する第２幅方向において第１の集合体から離間しながら被破砕物に対して削孔が形成される削孔形成方向に延設された第２の長尺体を複数本、第２幅方向に集めて削孔に挿入可能な第２の集合体と、を有し、第１の集合体および第２の集合体は、第１幅方向および第２幅方向において互いに対向しながら削孔内で離間配置されることで、第１の集合体、第２の集合体、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間を形成し、蓋部材の削孔側端部が押圧部材の反削孔側端部に係合して空間を塞いで空間に充填される破砕剤を空間に閉じ込めることを特徴としている。

以上のように構成された発明では、被破砕物に形成された削孔に対し、複数の長尺体が幅方向に集めて挿入された集合体が押圧部材として挿入されることで押圧部材、削孔の内壁面および削孔の底面で囲まれた空間が形成される。そして、膨張性を有する破砕剤が当該空間に充填される。ここで、破砕剤が膨張する前に空間が蓋部材で塞がれる。このため、膨張する破砕剤の削孔からの漏洩を防止しながら破砕剤の膨張力の多くが押圧部材の側面のうち空間に対向する面に与えられ、押圧部材は削孔の内壁面側に押圧する。このように破砕剤の膨張力が押圧部材を介して削孔の内壁面に集中的に与えられ、優れた破砕効率が得られる。また、押圧部材により削孔の内壁面を押圧する方向とほぼ直交する方向の亀裂が被破砕物に導入され、破砕態様を制御することができる。しかも、押圧部材を削孔内に配置して破砕剤の導入空間を狭めた状態で静的破砕処理を実行しているため、破砕剤の使用量を抑制することができ施工コストの低減を図ることができる。

本発明にかかる静的破砕方法の第１実施形態に用いられる破砕工具の一例を示す図である。 図１に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。 図１に示す破砕工具を複数個用いて被破砕物を広範囲にわたって破砕する静的破砕方法を示す模式図である。 本発明にかかる静的破砕方法の第２実施形態を模式的に示す図である。 図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具の他の例を示す図である。 図５に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。 図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具の別の例を示す図である。 図７に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。 図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具のさらに別の例を示す図である。 図９に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。

本発明にかかる静的破砕方法の技術的特徴は、３つの工程（ａ）〜（ｃ）、
（ａ）押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、
（ｂ）前記押圧部材、前記削孔の内壁面および前記削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、
（ｃ）前記空間に充填された前記破砕剤が膨張して前記押圧部材を前記削孔の内壁面に向けて押圧する前に前記空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、
を有することであり、これによって、削孔内での破砕剤の膨脹により発生する力、つまり膨脹力の多くを押圧部材に与えて削孔の内壁面側に押圧して破砕態様を制御しながら優れた効率で被破砕物を破砕することが可能となっている。以下、前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された長尺体を複数本、前記削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて前記削孔に挿入し、前記複数の長尺体の集合体を押圧部材として用いた第１実施形態について図１および図２を参照しつつ説明する。

図１は、本発明にかかる静的破砕方法の第１実施形態に用いられる破砕工具の一例を示す図であり、破砕工具を構成する部品相互を分離した状態を示している。また、図２は図１に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。この第１実施形態にかかる静的破砕方法は、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に形成された削孔２に破砕工具９の押圧部材９１をセットすることで、押圧部材９１、削孔２の内壁面および削孔２の底面で囲まれた空間５を形成し（第１工程）、次に削孔内に膨脹性を有する破砕剤４を空間５に充填し（第２工程）、削孔２内の破砕剤４が膨張する前に破砕工具９の蓋部材３３で上記空間５を塞いだ（第３工程）後、破砕剤４の膨張によって被破砕物１を破砕する方法である。以下、上記破砕工具９の構成を説明した後で、静的破砕方法の第１実施形態について詳述する。なお、本明細書では、削孔２を形成する方向、つまり削孔形成方向を「Ｚ方向」とし、削孔形成方向Ｚと直交する方向を「Ｘ方向」および「Ｙ方向」と定義する。

この破砕工具９は、押圧部材９１と蓋部材９２で構成されている。これらのうち押圧部材９１は、複数（本実施形態では４本）の円柱状の鋼棒９１１〜９１４で有している。各鋼棒９１１〜９１４は削孔形成方向Ｚに延設されている。そして、これらのうち鋼棒９１１〜９１３は、削孔２の（−Ｘ）方向側で内周面と側面が接触するように挿入されるとともに、残りの鋼棒９１４が鋼棒９１１〜９１３の側面と接触するように挿入される。これによって、４本の鋼棒９１１〜９１４が削孔２の（−Ｘ）方向側に集まり、削孔２の（−Ｘ）方向側の内部空間を占めるように集合体が形成される。当該集合体は上方からの平面視で略半円状に配置され、（−Ｘ）方向側が削孔２の内壁面に倣った形状を有する一方、（＋Ｘ）方向側では平面に近似した形状となっている。また、削孔２の（＋Ｘ）方向側で略半円柱状の空間５が形成される。したがって、後述するように空間５に投入された破砕剤４が膨張すると、その膨張力が（＋Ｘ）方向側から集合体に与えられ、集合体が（−Ｘ）方向に移動し、削孔２の内壁面を押圧する。このように上記集合体が押圧部材９１として機能する。なお、図１では、各鋼棒９１１〜９１４を独立して削孔２に挿入しているが、その挿入態様はこれに限定されるものではなく、任意であり、例えば予め４本を束ねて一括しても挿入してもよい。

破砕工具９の蓋部材９２は、削孔２の平面サイズと同じあるいはそれよりも広い平面サイズを有して削孔２の開口を上方より塞ぐことが可能な蓋部位９２１と、蓋部位９２１の下面から削孔側、つまり（＋Ｚ）方向に延設された係合部位９２２を有している。係合部位９２２は略半円柱形状を有しており、（−Ｘ）方向側の側面が押圧部材９１の（＋Ｘ）方向側の反削孔側端部、つまり（−Ｚ）方向側端部と係合自在となっている。したがって、図２（ｃ）および（ｄ）に示すように、係合部位９２２が押圧部材９１の（−Ｚ）方向側端部と係合した状態で、蓋部材９２が（＋Ｚ）方向に押し込まれると、削孔２を上方から封止可能となっている。このように蓋部材９２の係合部位９２２が本発明の「削孔側端部」の一例に相当しており、上記のように係合させる処理が本発明の「係合工程」の一例に相当する。

次に、上記のように構成された破砕工具９を用いて被破砕物１を破砕する方法について図２を参照しつつ詳述する。まず、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に対して（＋Ｚ）方向に削孔２を形成する。これに続いて、図２（ａ）に示すように、押圧部材９１を構成する鋼棒９１１〜９１４を削孔２の（−Ｘ）方向側に集めて挿入する。これによって、削孔２の（−Ｘ）方向側の内部空間を占めるように押圧部材９１がセットされるとともに削孔２の（＋Ｘ）方向側に空間５が形成される。

それに続いて、図２（ｂ）中の破線に示すように、空間５に破砕剤４を流し込んだ後、当該破砕剤４が膨張する前に、図２（ｃ）に示すように、蓋部材９２の係合部位９２２を上記空間５の（−Ｚ）方向側端部に挿入して蓋部材９２によって空間５を封止する。破砕剤４としては、例えばＳマイト（住友大阪セメント株式会社の商品名）やブライスター（太平洋マテリアル株式会社の商品名）やＨＰロックトーン（河合石灰興業株式会社の商品名）などの静的破砕剤を用いることができる。

そして、時間経過に伴って破砕剤４が膨張し、図２（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力が押圧部材９１に対して（−Ｘ）方向に加わる。それによって押圧部材９１が図２（ｄ）の白抜き矢印で示すように削孔２の内壁面をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に押圧する。このため、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、Ｙ方向に延びる亀裂７が発生して被破砕物１が破砕される。

以上のように、第１実施形態によれば、膨張する破砕剤４の削孔２からの漏洩を防止しながら破砕剤４の膨張力の多くが押圧部材９１の側面のうち空間５に対向する面に与えられ、押圧部材９１は削孔２の内壁面側に押圧する。このように破砕剤４の膨張力が押圧部材９１を介して削孔２の内壁面に集中的に与えられ、優れた破砕効率が得られる。また、押圧部材９１により削孔２の内壁面を押圧する方向Ｘとほぼ直交する方向Ｙの亀裂７が被破砕物１に導入され、破砕態様を制御することができる。しかも、押圧部材９１を削孔２内に配置して破砕剤４の導入空間５を狭めた状態で静的破砕処理を実行しているため、破砕剤４の使用量を抑制することができ施工コストの低減を図ることができる。

図３は図１に示す破砕工具を複数個用いて被破砕物を広範囲にわたって破砕する静的破砕方法を示す模式図である。なお、同図中の（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ時刻ｔ１〜ｔ７での削孔形成状況、破砕工具の設置状況および破砕状況を示している。また、この破砕方法では、図１に示す破砕工具９を用いた静的破砕方法と、リッパーによるリッピング除去方法とを組み合わせている。なお、ここでは段階的な静的破砕を行うために、複数の破砕工具９を３つのグループに分けて使用することから、本明細書では、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４に設置する破砕工具９をそれぞれ「破砕工具９Ａ」、「破砕工具９Ｂ」および「破砕工具９Ｃ」と称する。

まず時刻ｔ１では、図３（ａ）に示すように、被破砕物１のうち自由面に近接する位置で複数の削孔２を自由面に沿って並設する。そして、図３（ｂ）に示すように、次の時刻ｔ２で、上記複数の削孔２に対して破砕工具９Ａを設置するとともに、その設置作業と並行して破砕工具９Ａに対して反自由面側（同図における右手側）で新たなに複数の削孔２を追加形成する。なお、破砕工具９Ａの設置は、鋼棒９１１〜９１４が削孔２の自由面側（同図の左手側）に集めて挿入されて亀裂７が自由面と平行に発生するように行われる。この点に関しては、その他の破砕工具９Ｂ、９Ｃについて同様である。

時間経過に伴い、図３（ｃ）に示すように、破砕工具９Ａの周囲で亀裂７が発生する。そして、時刻ｔ３で、破砕工具９Ａの反自由面側に既に形成された複数の削孔２に対して破砕工具９Ｂを設置するとともに、その設置作業と並行して破砕工具９Ｂに対して反自由面側で新たなに複数の削孔２を追加形成する。

さらに時間経過すると、図３（ｄ）に示すように、破砕工具９Ａによる亀裂７はさらに隣の破砕工具９Ａに向けて大きくなるとともに、破砕工具９Ｂの周囲でも亀裂７が発生する。そして、時刻ｔ４で、破砕工具９Ｂの反自由面側に既に形成された複数の削孔２に対して破砕工具９Ｃを設置する。さらに、時間経過に伴って、図３（ｅ）、（ｆ）に示すように、破砕工具９Ａ、９Ｂ、９Ｃにより発生した亀裂７が大きくなり、被破砕物１では自由面から広範囲にわたって亀裂７が入る。その後で、図３（ｇ）に示すように、被破砕物１のうち亀裂７が導入された領域をリッパー（図示省略）によりリッピング除去する。これによって自由面が広がる、つまり被破砕物１の破砕除去が進行する。

以上のように、破砕態様を制御することができる破砕工具９（９Ａ、９Ｂ、９Ｃ）を時間差を設けて設置することで被破砕物１を自由面側から順番に静的破砕することができ、広範囲な静的破砕作業を効率的に行うことができる。

上記したように、図１および図２に示す実施形態では（−Ｘ）方向が本発明の「第１幅方向」の一例に相当し、図３に示す実施形態では自由面に沿った方向Ｙと直交する方向Ｘのうち自由面側に向かう方向（−Ｘ）が本発明の「第１幅方向」の一例に相当している。また、上記実施形態では、鋼棒９１１〜９１４が本発明の「長尺体」の一例に相当している。

ところで、第１実施形態では図１に示す破砕工具９を用いて破砕処理を実行しているが、別の破砕工具を用いて破砕処理を行ってもよい（第２実施形態）。以下、図４を参照しつつ本発明の第２実施形態について説明する。

図４は本発明にかかる静的破砕方法の第２実施形態を模式的に示す図である。この第２実施形態が第１実施形態と大きく相違する点は、押圧部材が２つ設けられた破砕工具９を用いている点であり、その他の構成は基本的に同一である。

第２実施形態で使用される破砕工具９は、２つの押圧部材９３、９４と、蓋部材９５とを有している。押圧部材９３、９４はいずれも押圧部材９１と同一構成を有している。つまり、押圧部材９３は、４本の円柱状の鋼棒９３１〜９３４で有している。各鋼棒９３１〜９３４は削孔形成方向Ｚに延設されている。そして、これらのうち鋼棒９３１〜９３３は、削孔２の（−Ｘ）方向側で内周面と側面が接触するように挿入されるとともに、残りの鋼棒９３４が鋼棒９３１〜９３３の側面と接触するように挿入される。これによって、４本の鋼棒９３１〜９３４が削孔２の（−Ｘ）方向側に集まり、削孔２の（−Ｘ）方向側の内部空間を占めるように第１の集合体が形成される。当該第１の集合体は上方からの平面視で削孔２の約１／３の領域に配置され、（−Ｘ）方向側が削孔２の内壁面に倣った形状を有する。

また、押圧部材９４は、４本の円柱状の鋼棒９４１〜９４４で有している。各鋼棒９４１〜９４４は削孔形成方向Ｚに延設されている。そして、これらのうち鋼棒９４１〜９４３は、削孔２の（＋Ｘ）方向側で内周面と側面が接触するように挿入されるとともに、残りの鋼棒９４４が鋼棒９４１〜９４３の側面と接触するように挿入される。これによって、４本の鋼棒９４１〜９４４が削孔２の（＋Ｘ）方向側に集まり、削孔２の（＋Ｘ）方向側の内部空間を占めるように第２の集合体が形成される。当該第２の集合体は上方からの平面視で削孔２の約１／３の領域に配置され、（＋Ｘ）方向側が削孔２の内壁面に倣った形状を有する。

破砕工具９の蓋部材９５は、削孔２の平面サイズと同じあるいはそれよりも広い平面サイズを有して削孔２の開口を上方より塞ぐことが可能な蓋部位９５１と、蓋部位９５１の下面から削孔側、つまり（＋Ｚ）方向に延設された係合部位９５２を有している。係合部位９５２は略オーバル形状を有しており、（−Ｘ）方向側の側面が押圧部材９３の（＋Ｘ）方向側の反削孔側端部と係合自在であるとともに、（＋Ｘ）方向側の側面が押圧部材９４の（−Ｘ）方向側の反削孔側端部と係合自在となっている。したがって、図４（ｃ）および（ｄ）に示すように、係合部位９５２が押圧部材９３、９４の（−Ｚ）方向側端部と係合した状態で、蓋部材９５が（＋Ｚ）方向に押し込まれると、削孔２を上方から封止可能となっている。

次に、上記のように構成された破砕工具９を用いて被破砕物１を破砕する方法について図４を参照しつつ詳述する。まず、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に対して（＋Ｚ）方向に削孔２を形成する。これに続いて、図４（ａ）に示すように、押圧部材９３を構成する鋼棒９３１〜９３４を削孔２の（−Ｘ）方向側に集めて挿入するとともに、押圧部材９４を構成する鋼棒９４１〜９４４を押圧部材９３から離間させながら削孔２の（＋Ｘ）方向側に集めて挿入する。これによって、Ｘ方向において中央部において空間５が形成される。

それに続いて、図４（ｂ）中の破線に示すように、空間５に破砕剤４を流し込んだ後、当該破砕剤４が膨張する前に、図４（ｃ）に示すように、蓋部材９５の係合部位９５２を上記空間５の（−Ｚ）方向側端部に挿入して蓋部材９５によって空間５を封止する。そして、時間経過に伴って破砕剤４が膨張し、図４（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力が押圧部材９３に対して（−Ｘ）方向に加わるとともに押圧部材９４に対して（＋Ｘ）方向に加わる。それによって押圧部材９１が図４（ｄ）の白抜き矢印で示すように削孔２の内壁面をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に押圧する。このため、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、Ｙ方向に延びる亀裂７が発生して被破砕物１が破砕される。

このように第２実施形態においては、鋼棒９３１〜９３４が本発明の「第１の長尺体」の一例に相当し、これらを集めた集合体が本発明の「第１の集合体」の一例に相当している。また、鋼棒９４１〜９４４が本発明の「第２の長尺体」の一例に相当し、これらを集めた集合体が本発明の「第２の集合体」の一例に相当している。また、（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向がそれぞれ本発明の「第１幅方向」および「第２幅方向」の一例に相当している。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したものに対して種々の変更を加えることが可能である。例えば、上記実施形態では４本の鋼棒を集めた集合体を押圧部材としているが、鋼棒の個数についてはこれに限定されない。また、上記実施形態では、円柱状の鋼棒を本発明の「長尺体」として用いているが、長尺体の形状、大きさや材質などについてはこれに限定されるものではない。例えば鋼材の代わりに木材や竹などを用いてもよい。また、断面形状が円環形状、楕円形状や半円形状などであってもよい。

また、図３に示す静的破砕方法においては、図１に示す破砕工具９を用いているが、破砕工具の構成はこれに限定されるものではなく、例えば図４に示す破砕工具９を用いてもよい。また、以下に説明する破砕工具を用いてもよい。

図５は、図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具の他の例を示す図であり、同図（ａ）は破砕工具を構成する部品相互を分離した状態を示し、同図（ｂ）は上記部品を相互に係合させた状態を示している。また、図６は図５に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。

この破砕工具３は一対の押圧部材３１、３２を有している。押圧部材３１はＺ方向に延設された略半円柱形状の金属部材で構成されており、（−Ｘ）方向側が湾曲側面３１１となっており、削孔２の内壁面を押圧自在となっている。一方、（＋Ｘ）方向側の面には、段差部が形成されており、その段差部よりも反削孔側、つまり（−Ｚ）方向側に傾斜面３１２が形成されている。また、段差部よりも削孔側、つまり（＋Ｚ）方向側に面法線方向が（＋Ｘ）方向に延びる平面３１３がＺ方向に延設されている。この平面３１３が本発明の「第１の受圧平面」に相当しており、破砕剤４の膨張力を受けて押圧部材３１が（−Ｘ）方向に移動し、それによって湾曲側面３１１が削孔２の内壁面を押圧する押圧面として機能する。

また、押圧部材３２は基本的に押圧部材３１と同一構成を有している。つまり、押圧部材３２はＺ方向に延設された略半円柱形状の金属部材で構成されており、（＋Ｘ）方向側が湾曲側面３２１となっており、削孔２の内壁面を押圧自在となっている。一方、（−Ｘ）方向側の面には、段差部が形成されており、その段差部よりも反削孔側、つまり（−Ｚ）方向側に傾斜面３２２が形成されている。また、段差部よりも削孔側、つまり（＋Ｚ）方向側に面法線方向が（−Ｘ）方向に延びる平面３２３がＺ方向に延設されている。この平面３２３が本発明の「第２の受圧平面」に相当しており、破砕剤４の膨張力を受けて押圧部材３２が（＋Ｘ）方向に移動し、それによって湾曲側面３２１が削孔２の内壁面を押圧する押圧面として機能する。なお、このように構成された一対の押圧部材３１、３２は、第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３を互いに対向させた状態で削孔２に挿入可能となっている。

破砕工具３の蓋部材３３は、削孔２の平面サイズと同じあるいはそれよりも広い平面サイズを有して削孔２の開口を上方より塞ぐことが可能な蓋部位３３１と、蓋部位３３１の下面から削孔側、つまり（＋Ｚ）方向に延設された楔部位３３２と、楔部位３３２の下面に固着された平板部位３３３とを有している。平板部位３３３のＹ方向幅は削孔２の内径よりも狭い一方、Ｘ方向幅は、楔部位３３２の下方端部のＸ方向幅よりも若干広く、Ｘ方向の両側にショルダー部が形成され、押圧部材３１、３２の段差部と係合可能となっている。また、楔部位３３２は下方端部から上方端部に向けてＸ方向幅が広がる形状を有しており、（−Ｘ）方向側の側面が押圧部材３１の傾斜面３１２を摺動自在で、かつ（＋Ｘ）方向側の側面が押圧部材３２の傾斜面３２２を摺動自在となっている。したがって、図５（ｂ）および図６（ｂ）（ｃ）に示すように、楔部位３３２が押圧部材３１、３２の傾斜面３１２、３２２と係合した状態で、蓋部材３３が（＋Ｚ）方向に押し込まれると、楔部位３３２が傾斜面３１２、３２２上を摺動して押圧部材３１、３２をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に移動させて削孔２の内壁面に押し付けることが可能となっている。なお、図５では、一対の押圧部材３１、３２の間に蓋部材３３の楔部位３３２および平板部位３３３を（−Ｙ）方向側から挿脱するように構成しているが、蓋部材３３の楔部位３３２および平板部位３３３を一対の押圧部材３１、３２で挟み込むようにして一対の押圧部材３１、３２と蓋部材３３とを係合させてもよい。

次に、上記のように構成された破砕工具３を用いて被破砕物１を破砕する方法について図６を参照しつつ詳述する。まず、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に対して（＋Ｚ）方向に削孔２を形成する。これに続いて、図６（ａ）に示すように、第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３を互いに対向させた状態で一対の押圧部材３１、３２の間に蓋部材３３を（−Ｙ）方向側から挿入して一体化させて破砕工具３を準備するとともに、当該破砕工具３を削孔２に挿入する。これによって、第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３に挟まれた空間５が削孔２の中心部に設けられ、当該空間５の（−Ｘ）方向側および（＋Ｘ）方向側に押圧部材３１、３２がそれぞれ位置する。なお、この段階で図６（ａ）に示すように、押圧部材３１、３２の湾曲側面を削孔２の内壁面の近傍まで移動させておくのが望ましく、これによって空間５のＸ方向間隔が広げられ、次の破砕剤４の流込作業が容易となる。

次に、図６（ｂ）中の破線に示すように、蓋部材３３のＹ方向側より空間５に向けて流し込む。そして、空間５に破砕剤４が充填されると、破砕剤４が膨張する前に、図６（ｃ）に示すように、蓋部位３３１に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、蓋部材３３を（＋Ｚ）方向に押下げる。このとき、楔部位３３２が押圧部材３１、３２の傾斜面３１２、３２２上を摺動して押圧部材３１、３２をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に移動させて削孔２の内壁面に押し付ける。これによって、押圧部材３１、３２の湾曲側面３１１、３２１が削孔２の内壁面と密着するとともに、空間５が蓋部位３３１によって上方、つまり（−Ｚ）方向側から覆われて塞がれる。また、楔部位３３２および平板部位３３３が空間５に進入してくるのに伴い、破砕剤４の一部が押圧部材３１、３２と蓋部材３３との隙間領域に押し遣られて当該隙間領域が破砕剤で満たされる。

そして、時間経過とともに破砕剤４は膨張しながら硬化するが、多くの破砕剤４では、破砕剤４全体が均一、かつ同時に膨張して硬化するわけではなく、押圧部材３１、３２や削孔２の内壁面と接触している部分や狭小な隙間領域に充填された部分が先に硬化する。このため、破砕剤４の充填から比較的早い段階で押圧部材３１、３２と蓋部材３３との隙間領域が破砕剤４により塞がれ、蓋部位３３１により削孔２の開口を塞いでいることと相俟って削孔２から破砕剤４が漏れるのを防止する。そして、破砕剤４の漏れを防止しながら破砕剤４の膨脹が進行するのにしたがって図６（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力が第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３にそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に加わり、それによって押圧部材３１、３２が図６（ｄ）の白抜き矢印で示すように削孔２の内壁面をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に押圧する。このため、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、Ｙ方向に延びる亀裂７が発生して被破砕物１が破砕される。

以上のように、削孔２内に押圧部材３１、３２を挿入し、互いに対向した第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３により形成された空間５に膨張性を有する破砕剤４を充填して静的破砕を行っている。このため、破砕剤４の膨張力が押圧部材３１、３２を介して削孔２の内壁面に集中的に与えられ、その結果、亀裂の方向をコントロールする、つまり破砕態様を制御しながら優れた破砕効率で被破砕物１を破砕することができる。しかも、押圧部材３１、３２を削孔２内に配置した状態で静的破砕処理を実行しているため、破砕剤４の使用量を抑制することができ施工コストの低減を図ることができる。

図７は、図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具の別の例を示す図である。また、図８は図７に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。この破砕工具３が図５の破砕工具３と異なる点は、図５と異なる構成の楔部材３４が空間５を塞ぐための「蓋部材」として用いられている点と、一対の押圧部材３１、３２に対する楔部材（蓋部材）３４の係合タイミングが破砕剤４の充填後である点とであり、その他の構成は基本的に図５に示す破砕工具３と共通している。したがって、以下においては相違点を中心に説明し、同一構成については同一または相当符号を付して説明を省略する。

ここで蓋部材として機能する楔部材３４は、図５に示す楔部位３３２と同様に下方端部から上方端部に向けてＸ方向幅が広がる形状を有しており、（−Ｘ）方向側の側面が押圧部材３１の傾斜面３１２を摺動自在で、かつ（＋Ｘ）方向側の側面が押圧部材３２の傾斜面３２２を摺動自在となっている。ただし、図７に示す破砕工具３では、楔部材３４のＹ方向幅は削孔２のそれとほぼ同一であり、次に説明するように一対の押圧部材３１、３２に対して楔部材３４を係合させると、楔部材３４の下方端部で空間５に入り込むとともに楔部材３４のＹ方向側端面が削孔２の内壁面と密着して空間５を塞いで、膨張した破砕剤４が削孔２から漏れ出るのを効果的に防止する。

次に、上記のように構成された破砕工具３を用いて被破砕物１を破砕する方法について図８を参照しつつ詳述する。まず、図６と同様に、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に対して（＋Ｚ）方向に削孔２を形成する。これに続いて、図８（ａ）に示すように、第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３を互いに対向させた状態で一対の押圧部材３１、３２を削孔２に挿入する。ここで、図７に示す破砕工具３においても、押圧部材３１、３２の湾曲側面を削孔２の内壁面の近傍まで移動させておくのが望ましく、これによって空間５のＸ方向間隔が広げられ、次の破砕剤４の流込作業が容易となる。

それに続いて、図８（ｂ）中の破線に示すように、空間５に破砕剤４を流し込んだ後、当該破砕剤４が膨張する前に、図８（ｃ）に示すように、一対の押圧部材３１、３２の（−Ｚ）側端部の間に楔部材３４の下方端部、つまり（＋Ｚ）側端部を挿入する。また、楔部材３４に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、楔部材３４を（＋Ｚ）方向に押下げる。このとき、楔部材３４の下方端部が押圧部材３１、３２の傾斜面３１２、３２２上を摺動して押圧部材３１、３２をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に移動させて削孔２の内壁面に押し付ける。これによって、押圧部材３１、３２の湾曲側面３１１、３２１が削孔２の内壁面と密着するとともに、空間５が楔部材３４で塞がれる。

この破砕工具３においても、押圧部材３１、３２、削孔２の内壁面および楔部材３４が互いに接触している部分の破砕剤４が先に硬化する。このため、破砕剤４の充填から比較的早い段階で押圧部材３１、３２と楔部材３４との間で破砕剤４により塞がれ、削孔２から破砕剤４が漏れるのを防止しながら図８（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力が第１受圧平面３１３および第２受圧平面３２３にそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に加わる。それによって押圧部材３１、３２が図６（ｄ）の白抜き矢印で示すように削孔２の内壁面をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に押圧する。このため、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、Ｙ方向に延びる亀裂７が発生して被破砕物１が破砕される。

以上のように、削孔２内に挿入された押圧部材３１、３２の受圧平面３１３、３２３の間の空間５に膨張性を有する破砕剤４を充填して静的破砕を行っているため、破砕剤４の膨張力が押圧部材３１、３２を介して削孔２の内壁面に集中的に与えられ、その結果、少ない破砕剤で破砕態様を制御しながら優れた破砕効率で被破砕物１を破砕することができる。なお、破砕工具３においては、「押圧部材」の個数は「２」に限定されるものではなく、例えば図９および図１０に示すように、最小個数、つまり「１」の押圧部材および蓋部材とで破砕を行うように構成してもよい。

図９は、図３に示す静的破砕方法に適用可能な破砕工具のさらに別の例を示す図である。また、図１０は図９に示す破砕工具および静的破砕剤を用いて被破砕物を破砕する静的破砕方法を模式的に示す図である。この静的破砕方法が図６に示す静的破砕方法と大きく相違する点は押圧部材の個数である。ここでは、破砕工具３は押圧部材３５と蓋部材３６で構成されている。押圧部材３５はＺ方向に延設された略半円柱形状の金属部材で構成されており、（−Ｘ）方向側が湾曲側面３５１となっており、削孔２の内壁面を押圧自在となっている。一方、（＋Ｘ）方向側では反削孔側端部を除き受圧平面３５２となっており、破砕剤４の膨張力を受けて押圧部材３５が（−Ｘ）方向に移動し、それによって湾曲側面３５１が削孔２の内壁面を押圧する押圧面として機能する。なお、受圧平面３５２の反削孔側部分は傾斜面３５３となっており、次に説明する蓋部材３６に対して摺接自在となっている。

破砕工具３の蓋部材３６は、削孔２の平面サイズと同じあるいはそれよりも広い平面サイズを有して削孔２の開口を上方より塞ぐことが可能な蓋部位３６１と、蓋部位３６１の下面から削孔側、つまり（＋Ｚ）方向に延設された楔部位３６２を有している。楔部位３６２は下方端部から上方端部に向けてＸ方向幅が広がる形状を有しており、（−Ｘ）方向側の側面が押圧部材３５の傾斜面３５３を摺動自在となっている。したがって、図９（ｃ）に示すように、楔部位３６２が押圧部材３５の傾斜面３５３と係合した状態で、蓋部材３６が（＋Ｚ）方向に押し込まれると、楔部位３６２が傾斜面３５３上を摺動して押圧部材３５を（−Ｘ）方向に移動させて削孔２の内壁面に押し付けることが可能となっている。

次に、上記のように構成された破砕工具３を用いて被破砕物１を破砕する方法について図１０を参照しつつ詳述する。まず、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１に対して（＋Ｚ）方向に削孔２を形成する。これに続いて、図１０（ａ）に示すように、押圧部材３５を削孔２に挿入する。これによって受圧平面３５２、削孔２の内壁面および削孔２の底面で囲まれた空間５が形成される。ここでも、押圧部材３５の湾曲側面３５１を削孔２の内壁面の近傍まで移動させておくのが望ましく、これによって空間５のＸ方向間隔が広げられ、次の破砕剤４の流込作業が容易となる。

それに続いて、図１０（ｂ）中の破線に示すように、空間５に破砕剤４を流し込んだ後、当該破砕剤４が膨張する前に、図１０（ｃ）に示すように、押圧部材３５の（−Ｚ）側端部の間に楔部材３６の下方端部、つまり（＋Ｚ）側端部を挿入する。また、楔部材３６に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、楔部材３６を（＋Ｚ）方向に押下げる。このとき、楔部材３６の下方端部が押圧部材３５の傾斜面３５３上を摺動して押圧部材３５を（−Ｘ）方向に移動させて削孔２の内壁面に押し付ける。これによって、押圧部材３５の湾曲側面３５１が削孔２の内壁面と密着するとともに、空間５が楔部材３６で塞がれる。

この静的破砕方法においても、押圧部材３５、削孔２の内壁面および楔部材３６が互いに接触している部分の破砕剤４が先に硬化する。このため、破砕剤４の充填から比較的早い段階で押圧部材３５と楔部材３６との間で破砕剤４により塞がれ、削孔２から破砕剤４が漏れるのを防止しながら図１０（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力が第１受圧平面３５２に（−Ｘ）方向に加わる。それによって押圧部材３５が図１０（ｄ）の白抜き矢印で示すように削孔２の内壁面をそれぞれ（−Ｘ）方向および（＋Ｘ）方向に押圧する。このため、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、Ｙ方向に延びる亀裂７が発生して被破砕物１が破砕される。

以上のように、削孔２内に挿入された押圧部材３５の受圧平面３５２の間の空間５に膨張性を有する破砕剤４を充填して静的破砕を行っているため、破砕剤４の膨張力が押圧部材３５を介して削孔２の内壁面に集中的に与えられ、その結果、少ない破砕剤で破砕態様を制御しながら優れた破砕効率で被破砕物１を破砕することができる。

この発明は、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物を静的破砕剤によって破砕する静的破砕技術全般に適用することができる。

１…被破砕物
２…削孔
４…（静的）破砕剤
５…空間
７…亀裂
９…破砕工具
９１…押圧部材
９２、９５…蓋部材
９３…押圧部材（第１の集合体）
９４…押圧部材（第２の集合体）

Claims (4)

1. 押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、
   前記押圧部材、前記削孔の内壁面および前記削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、
   前記空間に充填された前記破砕剤が膨張して前記押圧部材を前記削孔の内壁面に向けて押圧する前に前記空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、を備え、
   前記第１工程は、前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された長尺体を複数本、前記削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて前記削孔に挿入し、前記複数の長尺体の集合体を前記押圧部材として準備する工程を含み、
   前記第３工程は、前記蓋部材の削孔側端部を前記押圧部材の反削孔側端部に係合させて前記空間を塞ぐ係合工程を含むことを特徴とする静的破砕方法。
2. 押圧部材を被破砕物に形成された削孔に挿入する第１工程と、
   前記押圧部材、前記削孔の内壁面および前記削孔の底面で囲まれた空間に膨脹性を有する破砕剤を充填する第２工程と、
   前記空間に充填された前記破砕剤が膨張して前記押圧部材を前記削孔の内壁面に向けて押圧する前に前記空間を蓋部材で塞ぐ第３工程と、を備え、
   前記第１工程は、前記押圧部材として、
   前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された第１の長尺体を複数本、前記削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて前記削孔に挿入可能な第１の集合体と、
   前記削孔形成方向および前記第１幅方向と直交する第２幅方向において前記第１の集合体から離間させて前記空間を形成しながら前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された第２の長尺体を複数本、前記第２幅方向に集めて前記削孔に挿入可能な第２の集合体と、
   を準備する工程を含むことを特徴とする静的破砕方法。
3. 被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填して前記被破砕物を破砕する静的破砕方法に用いる破砕工具であって、
   前記削孔に挿入可能な押圧部材と、
   前記押圧部材の反削孔側端部に係合可能な削孔側端部を有する蓋部材とを備え、
   前記押圧部材は、前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された複数本の長尺体を前記削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて前記削孔に挿入されることで、前記複数の長尺体の集合体、前記削孔の内壁面および前記削孔の底面で囲まれた空間を形成し、
   前記蓋部材の前記削孔側端部が前記押圧部材の反削孔側端部に係合して前記空間を塞いで前記空間に充填される前記破砕剤を前記空間に閉じ込めることを特徴とする破砕工具。
4. 被破砕物に形成された削孔に膨張性を有する破砕剤を充填して前記被破砕物を破砕する静的破砕方法に用いる破砕工具であって、
   前記削孔に挿入可能な押圧部材と、
   前記押圧部材の反削孔側端部に係合可能な削孔側端部を有する蓋部材とを備え、
   前記押圧部材は、
   前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された第１の長尺体を複数本、前記削孔形成方向と直交する第１幅方向に集めて前記削孔に挿入可能な第１の集合体と、
   前記削孔形成方向および前記第１幅方向と直交する第２幅方向において前記第１の集合体から離間しながら前記被破砕物に対して前記削孔が形成される削孔形成方向に延設された第２の長尺体を複数本、前記第２幅方向に集めて前記削孔に挿入可能な第２の集合体と、を有し、
   前記第１の集合体および前記第２の集合体は、前記第１幅方向および前記第２幅方向において互いに対向しながら前記削孔内で離間配置されることで、前記第１の集合体、前記第２の集合体、前記削孔の内壁面および前記削孔の底面で囲まれた空間を形成し、
   前記蓋部材の前記削孔側端部が前記押圧部材の反削孔側端部に係合して前記空間を塞いで前記空間に充填される前記破砕剤を前記空間に閉じ込めることを特徴とする破砕工具。

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