JP2021139128A - 筒状構造物の解体方法及び解体システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒状構造物を解体するための足場を設置することなく、迅速に行うことのできる筒状構造物の解体方法を提供すること。【解決手段】筒状構造物１０を上部から切断して行くことで筒状構造物１０を解体する筒状構造物の解体方法において、筒状構造物１０を支持する支持部２４を備えるアーム手段１９と、筒状構造物１０を切断する切断手段２６と、を備える重機１８をクレーン１４にて吊り下げ、切断作業は、吊り下げ状態で、且つアーム手段１９の支持部２４で筒状構造物１０を支持しつつ行われる。【選択図】図１

Description

本発明は、煙突などの筒状構造物の解体方法及び解体システムに関する。

老朽化した筒状構造物、例えば煙突を解体する方法として、煙突の外側周囲に仮設足場を設置し、この仮設足場を利用して煙突筒身を上端から順次輪切り状に切断し、各輪切り状に切断した部分を大型のクレーンを用いて地上に吊り降ろす方法が知られている（例えば、特許文献１、２等）。

すなわち、解体される煙突は、煙突の外側周囲に設置された仮設足場上で作業員により予め設定された水平切断線に沿って輪切り状に切断され、この切断された部分が作業員よって吊り上げクレーンに、例えばワイヤによって玉掛けされ、切断された部分が地上に降ろされる。このような工程を繰り返すことによって煙突が解体される。

特許第２９４８４３３号公報 特許第３５９６６１５号公報

上述の解体方法は、筒状構造物を上部から輪切り状に切断するために、作業員は筒状構造物の外側周囲に設置された仮設足場上で切断作業を行う。仮設足場は、特許文献１ではクレーンで吊り上げられた円環状の足場であり、特許文献２ではクレーンにより昇降可能とされたステージ状の足場である。この様に、特許文献１、２の何れも解体作業は仮設足場の設置作業を伴い、解体作業のための準備作業に長時間を要していた。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、筒状構造物を解体するための足場を設置することなく、迅速に行うことのできる筒状構造物の解体方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の筒状構造物の解体方法は、
筒状構造物を上部から部分的に切断して行くことで該筒状構造物を解体する筒状構造物の解体方法において、
前記筒状構造物を支持する支持部を備えるアーム手段と、前記筒状構造物を切断可能な切断手段と、を備える重機をクレーンにて吊り下げ、
前記切断作業は、前記該吊下げ状態で、且つ前記アーム手段の支持部で前記筒状構造物を支持しつつ行われることを特徴とする。

この方法により、クレーンに吊り下げられた重機に備えられたアーム手段にて、筒状構造物を支持しつつ切断手段による上部からの切断を行うことができる。すなわち、クレーンに吊り下げられた状態であっても、アーム手段による筒状構造物の支持によって、重機を支えつつ切断作業を行うことが可能となる。したがって、クレーンに吊り下げられた重機の安定化を図り、揺れなどを抑制しつつ切断作業を行うことができる。これにより、解体作業員の作業のための仮設足場を設置することなく、迅速な解体作業を行うことが可能である。

また、重機は遠隔操作可能なものを用いることで、操作は地上から行うことができ、作業員の高所での危険な作業も回避することができる。

請求項２に記載の筒状構造物の解体方法は、請求項１に記載の筒状構造物の解体方法において、
前記アーム手段の支持部は、電磁力を発生する電磁力発生手段であり、前記筒状構造物の支持は、前記電磁力により支持部が筒状構造物を吸着することで行われることを特徴とする。

この方法により、筒状構造物を支持する支持部を容易に構成することができ、筒状構造物を保持する吸着力も電磁力発生手段のコイルに流す電流を変えることで容易に調整することができる。したがって、適切な吸着力により筒状構造物を支持しながら安全に切断作業を行うことが可能であり、また切断作業中に発生する筒状構造物の切り屑をこの電磁力発生手段が吸着し、切り屑が飛散することも防止することができる。

請求項３に記載の筒状構造物の解体方法は、請求項１に記載の筒状構造物の解体方法において、
前記アーム手段の支持部は、前記筒状構造物を把持する把持手段であり、前記筒状構造物の支持は、前記把持手段により把持することで行われることを特徴とする。

この方法によれば、筒状構造物が非磁性体であるか否かに関わらず支持することが可能である。

請求項４に記載の筒状構造物の解体方法は、請求項１から３の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法において、
前記筒状構造物の切断は、前記筒状構造物の上部の所定高さに所定間隔で複数の穴を形成し、該形成された複数の穴の間を切断することで行われることを特徴とする。

この方法によれば、予め複数の穴が周方向に形成されているので、切断領域が減少し且つ穴部分から切断を始めることができ、切断動作がより容易なものとなる。

請求項５に記載の筒状構造物の解体方法は、請求項１から４の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法において、
前記アーム手段の支持部には、前記穴形成作業及び切断作業時に生じる切り屑を受けて収容する収納部が設けられたことを特徴とする。

この方法により、切断作業中に発生する筒状構造物の切り屑が収納部に収容され、切り屑が飛散して人体に影響を及ぼすことが防止される。支持部として電磁力発生手段を用いている場合でも、電磁力発生手段で吸着できなかった切り屑を収納部に収容することができ、より確実に切り屑を収容することができる。この作用は、原子力発電所などに設置された筒状構造物の解体時には重要な作用となる。

請求項６に記載の筒状構造物の解体方法は、請求項１から５の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法において、
前記切断手段には、前記切断作業時に生じる切り屑を吸着する電磁石が、切断刃の近傍に設けられたことを特徴とする。

この方法により、切断作業中に発生する筒状構造物の切り屑を電磁石が吸着し、切り屑の飛散をより確実に防止することができる。

上記目的を達成するため、請求項７に記載の筒状構造物の解体システムは、
前記請求項１〜６の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法を実施するための筒状構造物の解体システムにおいて、
前記筒状構造物を支持する支持部を備えるアーム手段と、前記筒状構造物を切断可能な切断手段と、を備えた重機と、該重機を吊り下げ可能なクレーンと、を備えたことを特徴とする。

この構成により、クレーンに吊り下げられた重機に備えられたアーム手段にて、筒状構造物を支持しつつ切断手段による上部からの切断を行うことができる。すなわち、クレーンに吊り下げられた状態であっても、アーム手段による筒状構造物の支持によって、重機を支えつつ切断作業を行うことが可能となる。したがって、クレーンに吊り下げられた重機の安定化を図り、揺れなどを抑制しつつ切断作業を行うことができる。これにより、解体作業員の作業のための仮設足場を設置することなく、迅速な解体作業を行うことが可能である。

また、重機は遠隔操作可能なものを用いることで、操作は地上から行うことができ、作業員の高所での危険な作業も回避することができる。

本発明の筒状構造物の解体方法及び解体システムによれば、クレーンに吊り下げられた重機に設けられたアーム手段と切断手段とにより、筒状構造物を支持しつつ重機を安定させた状態で切断することができ、仮設足場の設置作業を行うことなく、迅速な解体作業が可能となる。

本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態に係り、重機を吊り下げたクレーンを排気筒の近傍に配置している様子の説明図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態に係り、切断手段により排気筒に穴を開けている様子の説明図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態に係り、切断手段により排気筒を切断している様子の説明図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態に係り、切断手段により排気筒を切断している様子の説明図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態に係り、輪切り状に切断した排気筒の一部を吊り降ろしている様子の説明図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第２の実施の形態に係り、排気筒を把持手段により支持している様子を示す図である。 本発明の筒状構造物の解体方法の第３の実施の形態に係り、切断手段であるドリルに電磁石を装着して、排気筒に穴を開けている様子を示す図である。 図７のドリルに装着した電磁石の部分の断面図である。

本発明の筒状構造物の解体方法の第１の実施の形態を以下、図面を用いて詳述する。

本実施の形態では、筒状構造物は、原子力発電所のスチール製の排気筒１０であり、大きさは、高さ約１２０ｍ、上部の直径約３．２ｍ、基部の直径約４ｍ、上部の厚さ約４．５ｍｍ、基部の厚さ約１６ｍｍである。この排気筒は、原子力炉が事故により水蒸気爆発を起こしてベント（排気）が行われたものであり、放射線量が高くて作業員は近づくことができない状況にある。また、排気筒１０は鉄塔１２で支持された鉄塔支持型の筒状構造物であり、排気筒１０を切断する作業を行う前に鉄塔１２の一部は切断等により取り除かれる。

この鉄塔１２を切断する作業は、例えば、クレーンの先端にニブラー等の切断手段を搭載し、クレーンの操作室内から切断作業を操作する。切断した鉄塔１２の一部はそのまま落下させるか、又はクレーンで吊り降ろす様にしても良い。また、本実施の形態では、排気筒１０は上端から輪切り状に順次切断する解体方法を示しているが、輪切り状に限らず、如何なる形状でも部分的に切断することができれば足りる。同じく切断した部位はそのまま落下させても、吊下ろしても良い。

図１は、排気筒１０の近傍に、重機１８が設置されている。この重機１８には、排気筒１０を支持するためのアーム手段１９と排気筒１０を切断するための切断手段２６が搭載されている。重機１８は、大型クレーン１４のアームの先端のフックからワイヤ３０により吊り下げられたゴンドラ１６に載置されており、フックとゴンドラの間には旋回防止装置１７が配置されている。この旋回制御装置１７により、支持手段２４による排気筒１０の支持前の状況で、クレーン１４が動いている時などの旋回を抑制し、さらに、解体作業中においても、支持部２４の支持をサポートしてゴンドラ１６が不必要に旋回しないようにしている。

ゴンドラ１６の高さ位置、すなわち重機１８の高さ位置は、ワイヤ３０の長さやクレーン１４のアームの先端の高さ位置を変えることにより任意に設定することが可能である。

ゴンドラ１６に載置された重機１８は、キャタピラを有する自走型のものであり、ゴンドラ１６に搬送した後、動かないようにゴンドラ１６に固定されている。アーム手段１９は、重機１８から突出するアーム２２と支持部２４とから構成され、切断手段２４は重機１８から突出するアーム２０の先端部に取り付けられている。重機１８に備えられたアーム手段１９と切断手段２６は、クレーン１４の操作室から遠隔で操作することができるように構成されている。また、クレーン１４の操作室は放射線を遮蔽するために、例えば鉛等で覆われており、操作室には重機１８に取り付けられたカメラ（図示していない）により、排気筒１０の作業状況が把握できるようにモニタ（図示していない）が設置されている。なお、筒状構造物の解体システムは、上述の筒状構造物を支持する支持部２４を備えるアーム手段１９と、筒状構造物を切断可能な切断手段２６と、を備えた重機１８と、重機１８を吊り下げ可能なクレーン１４と、を有して構成される。

支持部２４は、本実施の形態では電磁力発生手段である電磁石２５であり、電磁石２５のコイルに流す電流によりスチール製の排気筒１０に吸着する力を調整することができる。電磁石２５の形状は円筒形の排気筒に沿うように上面視で円弧状、平面視で四角形である。また、この電磁石２５により、アーム手段１９の上部に位置する切断手段２６によって排気筒１０を切断している間に発生する切り屑（図示していない）を吸着することができる。排気筒１０は放射線を浴びているので切り屑が飛散すると人体に害を及ぼしかねないが、この電磁石２５によりその飛散が防止される。

切断手段２６は、本実施の形態では、ドリル２７とニブラー２８であり、詳細は後述するが、先ずドリル２７により排気筒１０の上部の所定高さに所定間隔で複数の穴３２を開ける。その後、形成した穴３２と穴３２との間をニブラー２８により切断する。

図２は、電磁石２５により排気筒１０を支持しつつ、ドリル２７で排気筒１０の上部の所定高さに所定間隔で穴３２を開けている様子を示す。電磁石２５が排気筒１０に吸着することにより、吊り下げられている重機１８が動かないように支持固定されるので、ドリル２７で排気筒１０に穴３２を開ける作業が確実に行える。この穴３２の直径は約６０ｍｍであり、ドリル２７の先端に取り付けられたホールソー２８により開口される。前述したように、アーム手段１９やドリル２７の操作は大型クレーン２４の操作室内から無線で行う、すなわち遠隔操作ができるように構成されている。

また、電磁石２５やドリル２７の位置は、ゴンドラ１６を吊り下げているワイヤー３０の長さや重機１８から突出するアーム２０、２２の長さや角度等を調整することにより決められるが、これらの操作も大型クレーン１４の操作室内から無線で行うことができるように構成されている。前述したように、重機１８には、カメラが装備されており、操縦室のモニタに画像が写し出され、電磁石２５の吸着状態やドリル２７の位置を確認することが可能に構成されている。

支持部２４である電磁石２５の下部領域には、切り屑を集める収納部３６が取り付けられている。この収納部３６は、例えばプラスチック製であり、容易に変形できるものである。この収納部３６により、排気筒１０をドリル２７で穴を開けている最中に、飛散した切り屑が電磁石２５に吸着されずに落下した場合に収納部３６に収容される。また、電磁石２５に吸着した切り屑は、コイルに流れる電流を切ることにより収納部３６に落下して収容することができる。

切り屑の飛散を更に防止するために、後述するようにドリルに電磁石を装着しても良い。詳細は図７、図８で述べる。

図３は、排気筒１０に形成した穴３２と穴３２との間をニブラー２８で切断している様子を示す。このニブラー２８は、排気筒１０にドリル２７により穴３２を形成した後、一旦ゴンドラ１６を排気筒１０から離れた地上に降ろし、アーム２０の先端のドリル２７をニブラー２８と交換することにより作動可能となる。若しくはニブラー２８を搭載した重機１８に入れ替えても良い。

上述のニブラー２８による排気筒１０の切断も遠隔で操作することができる。ニブラー２８により発生する切り屑は、ドリル２７による切り屑と同様に、支持部２４である電磁石２５に吸着されるか、電磁石２５の下部の収納部３６に収容される。なお、排気筒１０の上部にある２つの穴３２、３２は、排気筒１０を輪切り状に切断した部分をクレーンで吊り上げて地上に降ろすため、支持バーを通すための穴であり、この穴も前述したドリルで形成することができる。

この切断方法により、排気筒１０には複数の穴３２が周方向に形成されているので、切断領域が減少し且つ穴３２部分から切断を始めることができ、切断動作がより容易なものとなる。また、切断の作業時間も短縮できる。

図４は、図３と同様に、ニブラー２８による切断作業の様子を示す図である。図４では、輪切り状に切断した排気筒１０の一部をクレーンで吊り上げるために、上部の穴３２と穴３２の間に支持バー３８が通され、ワイヤ３０によりクレーンのフック４０に玉掛けされている。支持バー３８は、穴３２から抜け出ないようにストッパ（図示していない）が設置されている。このように輪切り状に切断した部分を吊り上げる準備が完了した後に、最後の穴３２と穴３２の間をニブラー２８で切断する。なお、輪切り状に切断した排気筒１０の一部をクレーンで吊り上げるために図４では２つの穴を形成し、そこに支持バー３８を通したが、クレーンのフック４０で吊り上げるために、比較的大きな穴を一箇所に形成し、この穴にフック４０を通して吊り上げても良い。

本実施の形態では、以上で説明したように、形成した穴３２と穴３２との間をニブラー２８で切断しているが、場合によっては、穴のみを連続で形成して排気筒１０を輪切り状に切断しても良い。

図５は、クレーン１５によりフックに吊り上げられた、輪切り状に切断された排気筒１０の一部を吊り降ろしている様子を示す。アーム手段１９の支持部２４と切断手段２６は、続く排気筒１０の切断作業のために鉄塔１２の一部が取り除かれた後、大型のクレーン１４により次の切断箇所に位置決めされる。

上述した切断作業を、排気筒１０の基部まで繰り返し行うことにより、排気筒１０の解体作業は終了する。集められた排気筒、鉄塔の廃材は、通常の手段により集められ、必要に応じて外部に搬出される。廃材の放射線量が高い場合は、必要に応じて除染が行われる。

本実施の形態の筒状構造物の解体方法によれば、大型のクレーン１４に吊り下げられた重機１８に設けられたアーム手段１９と切断手段２６により、作業員の解体作業のための仮設足場を設置する必要がなく、迅速な解体作業が可能となる。また、重機は遠隔操作可能なものを用いることで、操作は地上から行うことができ、作業員の高所での危険な作業も回避することができる。さらに、線量が高い排気筒であっても安全に解体作業を行うことができる。

図６は、本発明の筒状構造物の解体方法の第２の実施の形態に係り、支持部２４を電磁石２５の替わりに把持手段であるプライヤー４４を用いた場合について示している。このプライヤー４４は、排気筒１０を挟み込んで抑えることができる様に構成されている。プライヤー４４の開閉動作は、大型クレーン１４の操作室内から行うことができる。切断手段２６（図示していない）は、このプライヤー４４の上部に位置している。切り屑を収納する収納部は図示していないが、必要に応じてプライヤー４４の下部に取り付けることができる。プライヤー４４を用いることで、電磁石２５による保持手段２４に比較して、コイルに電流を流す機構が要らないため、ゴンドラ１６に載置する重機１８が軽量化できる。また、筒状構造物が電磁石に吸着しない非磁性体である場合でも、すなわち筒状構造物が非磁性体であるか否かに関わらず支持することが可能であることから、種々の筒状構造物の解体に使用することができる。

図７は、本発明の筒状構造物の解体方法の第３の実施の形態に係り、切断手段２６であるドリル２７に電磁石４６を装着した様子を示す。図８は、排気筒１０に接触するドリル２７の先端部分の断面図である。ドリル２７の切断刃の近傍には、円環状の電磁石４６が設けられ、この電磁石４６を保持するために、円筒状の電磁石保持部４８が設けられている。本実施の形態では、ドリル２７は矢印Ａで示した方向に移動可能である。また、電磁石保持部４８と排気筒１０の接触を和らげるためゴム製の緩衝部材５０が設けられている。

ドリル２７の刃先の周りに装着された電磁石４６により、ドリル２７による切り屑は電磁石４６に吸着され飛散することが防止される。また、必要に応じて、ドリル２７の下部位置に収納部（図示していない）を設置しても良い。この収納部により電磁石４６で吸着できなかった切り屑をこの収納部で収容することができる。このようにドリル２７に電磁石４６を装着することで、より確実に切り屑の飛散が防止され、放射線を浴びた排気筒１０の解体作業を安全に行うことができる。

なお、本件発明は、上記実施の形態で述べた構成に限定されるものではなく、本件発明の要旨の範囲内で種々変更が可能である。例えば、本実施の形態では、切断手段はドリルとニブラーを例示したが、これに拘らず例えばワイヤーソー又はワイヤーブレードを使用しても良い。また、解体方法については、排気筒の上部から輪切り状に切断して行く方法を示したが、これに限定されず、破断片をそのまま落下させても良い。

１０ 排気筒
１２ 鉄塔
１４、１５ 大型クレーン
１６ ゴンドラ
１７ 旋回制御装置
１８ 重機
１９ アーム手段
２０、２２ アーム
２４ 支持部
２５ 電磁石（電磁力発生手段）
２６ 切断手段
２７ ドリル（切断手段）
２８ ホールソー（切断手段）
２９ ニブラー（切断手段）
３０ ワイヤ
３２ 開口穴
３６ 収納部
３８ 支持バー
４０ フック
４２ 輪切り状の排気筒の一部
４４ プライヤー（把持手段）
４６ 電磁石
４８ 電磁石保持部材
５０ ゴム部材（緩衝部材）

Claims (7)

1. 筒状構造物を上部から部分的に切断して行くことで該筒状構造物を解体する筒状構造物の解体方法において、
   前記筒状構造物を支持する支持部を備えるアーム手段と、前記筒状構造物を切断可能な切断手段と、を備える重機をクレーンにて吊り下げ、
   前記切断作業は、前記吊下げ状態で、且つ前記アーム手段の支持部で前記筒状構造物を支持しつつ行われることを特徴とする筒状構造物の解体方法。
2. 前記アーム手段の支持部は、電磁力を発生する電磁力発生手段であり、前記筒状構造物の支持は、前記電磁力により支持部が筒状構造物を吸着することで行われることを特徴とする請求項１に記載の筒状構造物の解体方法。
3. 前記アーム手段の支持部は、前記筒状構造物を把持する把持手段であり、前記筒状構造物の支持は、前記把持手段により把持することで行われることを特徴とする請求項１に記載の筒状構造物の解体方法。
4. 前記筒状構造物の切断は、
   前記筒状構造物の上部の所定高さに所定間隔で複数の穴を形成し、該形成された複数の穴の間を切断することで行われることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法。
5. 前記アーム手段の支持部には、前記穴形成作業及び切断作業時に生じる切り屑を受けて収容する収納部が設けられたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法。
6. 前記切断手段には、前記切断作業時に生じる切り屑を吸着する電磁石が、切断刃の近傍に設けられたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法。
7. 前記請求項１〜６の何れか１項に記載の筒状構造物の解体方法を実施するための筒状構造物の解体システムにおいて、
   前記筒状構造物を支持する支持部を備えるアーム手段と、前記筒状構造物を切断可能な切断手段と、を備えた重機と、
   該重機を吊り下げ可能なクレーンと、
   を備えたことを特徴とする筒状構造物の解体システム。

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