JP6098027B1 - 破砕方法および当該破砕方法で用いる破砕工具 - Google Patents

Abstract

【課題】岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物に対して多様な自由面を形成する。【解決手段】第１押圧部材を第１の削孔に挿入した後に、第１の削孔に破砕剤を充填し、第１押圧部材の外側面を第１の削孔の内壁面に押圧することで、第１の削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる第１の亀裂を被破砕物に形成する第１工程と、第２押圧部材を第２の削孔に挿入した後に、第２の削孔に破砕剤を充填し、破砕剤の膨脹によって第２押圧部材の外側面を第２の削孔の内壁面に押圧することで、第２の削孔を中心として略直線状に延びる第２の亀裂を被破砕物に形成する第２工程と、を備え、第１の亀裂と第２の亀裂とを連結させて被破砕物を破砕する。【選択図】図１

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、当該破砕剤を膨張させて被破砕物を破砕する破砕方法および当該破砕方法で用いる破砕工具に関するものである。

本願出願人は、楔型長尺チゼルを用いた大規模オープン岩盤破砕方法を提案している（特許文献１参照）。この破砕方法は、被破砕物に対して複数の削孔をマトリックス状（例えば５×３）に形成し、各削孔に楔型長尺チゼルを建込んだ後で、超低騒音油圧ブレーカにより手前前列より順次、楔型長尺チゼルを打撃することで楔の原理を応用して削孔の内壁面に押圧力を与えて削孔の周囲に亀裂を導入し、自由面に向かって破砕するものである。

特許第５１４５５０３号

特許文献１に記載の破砕方法では、楔型長尺チゼルの打撃によって削孔の周囲に亀裂が発生するが、当該亀裂は削孔を中心として略直線状に延びた形状を有する。このため、上記破砕方法では、複数の削孔（上記の場合には５個の削孔）を一列に形成し、各楔型長尺チゼルの打撃によって削孔列と平行に亀裂を発生させている。その結果、上記破砕方法によって施工された自由面は削孔の配列方向と平行な面となり、上方からの平面視で略直線状に延びている。

一方、現場によっては、それ以外の自由面、例えば上方からの平面視で部分的に折れ曲がったり、湾曲した形状の自由面の施工が要望されることがあったが、現状では上記破砕方法によって施工することは困難であった。

この発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物に対して多様な自由面を形成することができる破砕方法および当該破砕方法に好適な破砕工具を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、互いに隣接して被破砕物に形成された第１の削孔および第２の削孔に膨脹性を有する破砕剤を充填し、破砕剤の膨脹によって第１の削孔と第２の削孔との周囲に亀裂を発生させて被破砕物を破砕する破砕方法であって、第１押圧部材を第１の削孔に挿入した後に、第１の削孔に破砕剤を充填し、第１押圧部材の外側面を第１の削孔の内壁面に押圧することで、第１の削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる第１の亀裂を被破砕物に形成する第１工程と、第２押圧部材を第２の削孔に挿入した後に、第２の削孔に破砕剤を充填し、破砕剤の膨脹によって第２押圧部材の外側面を第２の削孔の内壁面に押圧することで、第２の削孔を中心として略直線状に延びる第２の亀裂を被破砕物に形成する第２工程と、を備え、第１押圧部材は、第１の削孔の内壁面を押圧する外側面の反対側で第１の削孔の形成方向に延設された２つの受圧平面を有し、２つの受圧平面の面法線がなす角度は、形成方向と直交する直交面内で第１の亀裂の折れ曲がり角度と等しく、第１の亀裂と第２の亀裂とを連結させて被破砕物を破砕することを特徴としている。

また、本発明の他の態様は、被破砕物に形成された削孔内で破砕剤が膨張することにより発生する力を受け、削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を被破砕物に形成する破砕工具であって、削孔の形成方向に延設された２つの受圧平面を有し、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、２つの受圧平面の面法線がなす角度は、形成方向と直交する直交面内で亀裂の折れ曲がり角度と等しく、押圧部材は削孔に挿入されることで２つの受圧平面および削孔の内壁面で挟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本発明にかかる破砕方法では、２つの削孔のうちの一方（第２の削孔）の周囲に対しては、従来技術と同様に当該削孔を中心として略直線状の亀裂（第２の亀裂）が形成される。それに加え、他方（第１の削孔）の周囲に対しては、当該削孔内で破砕剤が膨張することにより発生する力によって当該削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂が形成される。そして、これらの亀裂が連結されることで被破砕物が破砕される。このように、互いに異なる形態の複数の亀裂を組み合わせて被破砕物を破砕することができ、被破砕物に対して多様な自由面を形成することができる。

また、本発明にかかる破砕工具では、２つの受圧平面が削孔の形成方向に延設されている。これらの受圧平面は、各受圧平面の面法線がなす角度が所定の角度となるように設けられている。そして、被破砕物に形成された削孔に押圧部材が挿入されることで受圧平面および削孔の内壁面で挟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各受圧平面に与えられ、押圧部材は削孔の内壁面側に押圧する。これにより、各受圧平面が削孔の内壁面と接す箇所から、面法線に対して直交し、かつ内壁面に向かう方向に亀裂が発生する。その結果、削孔を折れ曲がり中心として上記角度で略折線状に延びる亀裂を良好に形成することができる。

本発明にかかる破砕方法の一実施形態を模式的に示す図である。 従来の破砕工具を示す図である。 図２に示す破砕工具を用いて削孔を中心として略直線状の亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕工具の一実施形態を示す図である。 図４に示す破砕工具を用いて削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕方法の他の実施形態を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕工具の他の実施形態を示す図である。 図７に示す破砕工具を用いて削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。 本発明にかかる破砕工具の別の実施形態を示す図である。 本発明にかかる破砕工具のさらに別の実施形態を示す図である。 本発明にかかる破砕方法の別の実施形態を模式的に示す図である。

図１は、本発明にかかる破砕方法の一実施形態を模式的に示す図である。この破砕方法は、図１に示すように、上方からの平面視で非直線状の自由面１１を有する岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１を上記自由面側から破砕して自由面１１を後退させて破砕領域を広げる技術である。同図中の（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ時刻ｔ１〜ｔ６での削孔形成状況、破砕工具の設置状況および破砕状況などを示している。また、この破砕方法では、クローラドリルを用いた削孔形成方法と、２種類の破砕工具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。ここで、２種類の破砕工具として、本実施形態では、特許第５９４５６８１号に記載された従来の破砕工具３と、本発明にかかる破砕工具６Ａとを用いており、膨脹性を有する破砕剤と各破砕工具３、６Ａとによって被破砕物１に亀裂を導入して破砕する。以下、図２および図３を参照しつつ破砕工具３の構成および動作について説明し、図４および図５を参照しつつ破砕工具６Ａの構成および動作について説明した後で、これらの破砕工具３、６Ａを用いた破砕方法について図１などを参照しつつ説明する。なお、本明細書では、削孔２を形成する方向（形成方向）を「Ｚ方向」とし、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。

図２は従来の破砕工具を示す図であり、図３は図２に示す破砕工具を用いて削孔を中心として略直線状の亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。破砕工具３は押圧部材３５と蓋部材３６で構成されており、削孔２に対する押圧部材３５の体積比は約１：１となっている。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３（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を用いて削孔２の周囲で被破砕物１に略直線状の亀裂を導入する方法について図３を参照しつつ詳述する。図３（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および削孔２の内壁面で挟まれた空間５が形成される。

それに続いて、図３（ｂ）中の破線に示すように、削孔内の空間５（削孔２の内壁面と受圧平面３５２とで挟まれた空間）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３（ｃ）に示すように、押圧部材３５の（−Ｚ）側端部の間に蓋部材３６の下方端部、つまり（＋Ｚ）側端部を挿入する。また、蓋部材３６に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、蓋部材３６を（＋Ｚ）方向に押下げ、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が蓋部材３６で塞がれる。なお、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。この点については、破砕工具６Ａ（および後で説明する破砕工具６Ｂなど）を用いる場合も同様である。

そして、時間経過に伴って破砕剤４が膨脹していき、図３（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力の一部が受圧平面３５２に（−Ｘ）方向に加わる。それによって、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、削孔２を中心として略直線状、より詳しくはＹ方向に延びる亀裂７が発生する。

図４は本発明にかかる破砕工具の一実施形態を示す図であり、図５は図４に示す破砕工具を用いて削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。破砕工具６Ａは押圧部材６５と蓋部材６６で構成され、削孔２に対する押圧部材３５の体積比は約１：１となっており、この点では上記破砕工具３と共通するが、破砕工具６Ａが２つの受圧平面６５２ａ、６５２ｂを有し、折れ曲がり角度θの略折線状の亀裂７を発生させる点で上記破砕工具３と大きく相違している。すなわち、押圧部材６５は扇形柱（上面および下面が扇形となっている柱状体）の形状を有する金属部材で構成されており、湾曲側面６５１が削孔２の内壁面を押圧自在となる一方で、湾曲側面６５１の反対側で２つの受圧平面６５２ａ、６５２ｂがＺ方向に延設されている。これらの受圧平面６５２ａ、６５２ｂは、図５（ａ）に示すように各受圧平面６５２ａ、６５２ｂの面法線Ｎａ、Ｎｂが形成方向Ｚに対する直交面内（ＸＹ平面内）で折れ曲がり角度θと等しい角度（以下「交差角度」という）で交差するように設けられており、次に説明するように破砕剤４の膨張力を受けて押圧部材６５が移動し、それによって湾曲側面６５１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６５２ａ，６５２ｂの反削孔側部分は傾斜面６５３となっており、次に説明する蓋部材６６に対して摺接自在となっている。

破砕工具６Ａの蓋部材６６は、破砕工具３の蓋部材３６と同様に構成されている。すなわち、蓋部材６６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６６１と、蓋部位６６１の下面から削孔側、つまり（＋Ｚ）方向に延設された楔部位６６２を有している。楔部位６６２は下方端部から上方端部に向けて幅広となる形状を有しており、側面が押圧部材６５の傾斜面６５３を摺動自在となっている。したがって、図５（ｃ）に示すように、楔部位６６２が押圧部材６５の傾斜面６５３と係合した状態で、蓋部材６６が（＋Ｚ）方向に押し込まれると、楔部位６６２が傾斜面６５３上を摺動して押圧部材６５を移動させて削孔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６Ａを用いて削孔２の周囲で被破砕物１に略折線状の亀裂を導入する方法について図５を参照しつつ詳述する。図５（ａ）に示すように、押圧部材６５を削孔２に挿入する。これによって受圧平面６５２ａ、６５２ｂおよび削孔２の内壁面で挟まれた空間５が形成される。ここで、押圧部材６５の湾曲側面６５１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。この点については、後で説明する実施形態においても同様である。

それに続いて、図５（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５（ｃ）に示すように、押圧部材６５の（−Ｚ）側端部の間に蓋部材６６の下方端部、つまり（＋Ｚ）側端部を挿入する。また、蓋部材６６に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、蓋部材６６を（＋Ｚ）方向に押下げる。このとき、蓋部材６６の下方端部が押圧部材６５の傾斜面６５３上を摺動して押圧部材６５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６５の湾曲側面６５１が削孔２の内壁面と密着するとともに、空間５が蓋部材６６で塞がれる。

押圧部材６５、削孔２の内壁面および蓋部材６６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６５と蓋部材６６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５（ｄ）の実線矢印で示すように破砕剤４の膨張力の一部が受圧平面６５２ａ、６５２ｂに集中的に加わる。それによって、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、削孔２を折れ曲がり中心として略折線状、より詳しくはＺ方向と直交し、受圧平面６５２ａ，６５２ｂに沿ったＤａ、Ｄｂ方向（図５（ｂ）参照）に延びる亀裂７が発生する。

次に、上記破砕工具３、６Ａを用いた破砕方法について図１、図３および図５を参照しつつ説明する。まず時刻ｔ１では、図１（ａ）に示すように、被破砕物１のうち自由面１１に近接する位置で複数の削孔２を自由面１１に沿って並設する。なお、図１（ａ）中の１点鎖線は亀裂を導入する予定位置であり、今回の破砕処理によって新たに形成する自由面を示す仮想線である。

そして、図１（ｂ）に示すように、次の時刻ｔ２で、上記複数の削孔２のうち上記仮想線が折れ曲がる、あるいは湾曲する領域に位置する削孔２ａに対して押圧部材６５の挿入（図５（ａ））、破砕剤４の充填（図５（ｂ））および蓋部材６６の装着（図５（ｃ））を行う。これらのうち押圧部材６５の挿入は、受圧平面６５２ａ，６５２ｂに沿ったＤａ、Ｄｂ方向が仮想線と一致するように行われる。

それに続いて、図１（ｃ）に示すように、次の時刻ｔ３で、上記複数の削孔２のうち上記仮想線が直線となっている領域に位置する削孔２ｂに対して押圧部材３５の挿入（図３（ａ））、破砕剤４の充填（図３（ｂ））および蓋部材３６の装着（図３（ｃ））を行う。これらのうち押圧部材３５の挿入は、受圧平面３５２が仮想線と一致するように行われる。

こうして、各破砕工具６Ａ、３の設置後の時刻ｔ４で、図１（ｄ）に示すように先に施工された破砕工具６Ａでは破砕剤４の膨脹によって削孔２ａの周囲で当該削孔２ａを中心として略折線状の亀裂７ａが形成される。さらに時間経過が進むと、当該亀裂７ａが仮想線に沿って延設されるとともに、破砕工具３では破砕剤４の膨脹によって削孔２ｂの周囲で当該削孔２ｂを中心として略直線状の亀裂７ｂが形成され、やがて亀裂７ａと連結する（図１（ｅ）参照）。その後で、図１（ｆ）に示すように、被破砕物１のうち亀裂７ａ、７ｂ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１１が後退し、被破砕物１の破砕除去領域が拡大される。もちろん、特許文献１に記載の発明と同様に、上記した一連の処理を繰り返して破砕除去領域をさらに拡幅するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、２種類の破砕工具３、６Ａを用意し、破砕工具６Ａにより本発明の「第１の亀裂」に相当する略折線状の亀裂７ａを形成するとともに、破砕工具３により本発明の「第２の亀裂」に相当する略直線状の亀裂７ｂを形成し、それらの亀裂７ａ、７ｂを連結して被破砕物１を破砕している。したがって、上方からの平面視で非直線状の自由面１１を形成することができる。

また、略折線状の亀裂７ａと、略直線状の亀裂７ｂとの形成順序はこれに限定されるものではないが、前者は２枚の受圧平面６５２ａ、６５２ｂを利用して亀裂７ａを形成し、後者は１枚の受圧平面３５２のみで亀裂７ｂを形成するため、既に亀裂７ｂが導入された被破砕物１に対して亀裂７ａを導入しようとすると、すでに導入されている亀裂７ｂの影響を受けて計算通りの方向に亀裂７ａが形成されないことがある。これに対し、逆の場合には、よりシンプルな構成を有する破砕工具３を用いて亀裂７ｂを形成するために既に導入されている亀裂７ａの影響が少なく、計算通りに亀裂７ｂを形成することができる。その結果、自由面１１をより高精度に所望形状に仕上げることができ、好適である。この点については、後で説明する実施形態においても同様である。

上記したように、本実施形態では、押圧部材６５、３５がそれぞれ本発明の「第１押圧部材」および「第２押圧部材」の一例に相当している。また、押圧部材６５の湾曲側面６５１および押圧部材３５の湾曲側面３５１が本発明の「押圧部材の外側面」の一例に相当している。また、削孔２ａ、２ｂがそれぞれ本発明の「第１の削孔」および「第２の削孔」の一例に相当している。また、破砕工具６Ａによる亀裂７ａの形成が本発明の「第１工程」の一例に相当し、破砕工具３による亀裂７ｂの形成が本発明の「第２工程」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、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、略直線状の亀裂７ｂ以外に、互いに異なる折れ曲がり角度θａ、θｂを有する略折線状の亀裂を形成するように構成し、より複雑な自由面１１を形成するように構成してもよい。以下、図６Ａ、図６Ｂ、図７および図８を参照しつつ本発明の他の実施形態について説明する。

図６Ａおよび図６Ｂは、本発明にかかる破砕方法の他の実施形態を模式的に示す図である。この破砕方法は、図６Ａおよび図６Ｂに示すように、上方からの平面視で屈曲部が２箇所設けられた非直線状の自由面１１を有する岩盤、コンクリート構造物や岩石などの被破砕物１を上記自由面側から破砕して自由面１１を後退させて破砕領域を広げる技術である。これらの図面中の（ａ）〜（ｆ）はそれぞれ時刻ｔ１〜ｔ６での削孔形成状況、破砕工具の設置状況および破砕状況などを示している。また、この破砕方法では、クローラドリルを用いた削孔形成方法と、上記破砕工具３、６Ａとともに別の破砕工具６Ｂの合計３種類の破砕工具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。ここで、３種類の破砕工具のうち破砕工具３は特許第５９４５６８１号に記載されたものであるとともに、破砕工具６Ａは、交差角度が折れ曲がり角度θａと一致するように仕上げられている点を除き、図４に示すものと同一である。一方、破砕工具６Ｂは折れ曲がり角度θｂとなっている被破砕部分に亀裂７を形成するための工具であり、次のように構成されている。

図７は本発明にかかる破砕工具の他の実施形態を示す図であり、図８は図７に示す破砕工具を用いて削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を発生させる動作を模式的に示す図である。破砕工具６Ｂは押圧部材６５と蓋部材６６で構成され、削孔２に対する押圧部材６５の体積比は約１：１となっており、この点では上記破砕工具３、６Ａと共通する。また、破砕工具６Ｂは、交差角度が折れ曲がり角度θｂと一致するように設けられた２つの受圧平面６５２ｃ、６５２ｄを有する点で、破砕工具６Ａと大きく相違するが、その他の構成は基本的に破砕工具６Ａと共通する。したがって、以下においては相違点を中心に説明し、共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。

押圧部材６５はＺ方向に延設された円柱状の金属部材に対して扇形柱（上面および下面が扇形となっている柱状体）を切り取った形状を有しており、湾曲側面６５１が削孔２の内壁面を押圧自在となる一方で、湾曲側面６５１の反対側で２つの受圧平面６５２ｃ、６５２ｄがＺ方向に延設されている。これらの受圧平面６５２ｃ、６５２ｄは、図８（ａ）に示すように各受圧平面６５２ｃ、６５２ｄの面法線Ｎｃ、Ｎｄが形成方向Ｚに対する直交面内（ＸＹ平面内）で折れ曲がり角度θｂと等しい角度で交差するように設けられており、次に説明するように破砕剤４の膨張力を受けて押圧部材６５が移動し、それによって湾曲側面６５１が削孔２の内壁面を押圧する押圧面として機能する。

次に、上記のように構成された破砕工具６Ｂを用いて削孔２の周囲で被破砕物１に略折線状の亀裂を導入する方法について図８を参照しつつ詳述する。図８（ａ）に示すように、押圧部材６５を削孔２に挿入する。これによって受圧平面６５２ｃ、６５２ｄおよび削孔２の内壁面で挟まれた空間５が形成される。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）に示すように押圧部材６５の（−Ｚ）側端部の間に蓋部材６６の下方端部、つまり（＋Ｚ）側端部を挿入する。また、蓋部材６６に対して（＋Ｚ）方向に荷重を加え、蓋部材６６を（＋Ｚ）方向に押下げる。このとき、蓋部材６６の下方端部が押圧部材６５の傾斜面６５３上を摺動して押圧部材６５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６５の湾曲側面６５１が削孔２の内壁面と密着するとともに、空間５が蓋部材６６で塞がれる。

押圧部材６５、削孔２の内壁面および蓋部材６６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６５と蓋部材６６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の膨張力が受圧平面６５２ｃ、６５２ｄに加わる。それによって、被破砕物１の削孔２の周囲部分では、削孔２を折れ曲がり中心として略折線状、より詳しくはＺ方向と直交し、受圧平面６５２ｃ，６５２ｄに沿ったＤｃ、Ｄｄ方向（図８（ｂ）参照）に延びる亀裂７が発生する。

次に、上記した３種類の破砕工具３、６Ａ、６Ｂを用いた破砕方法について図３、図５、図６Ａ、図６Ｂおよび図８を参照しつつ説明する。まず時刻ｔ１では、図６Ａ中の（ａ）に示すように、被破砕物１のうち自由面１１に近接する位置で複数の削孔２を自由面１１に沿って並設する。なお、図６Ａの（ａ）中の１点鎖線は亀裂を導入する予定位置であり、今回の破砕処理によって新たに形成する自由面を示す仮想線である。

そして、図６Ａ中の（ｂ）に示すように、次の時刻ｔ２で、上記複数の削孔２のうち上記仮想線が自由面１１に向けて凸状に折れ曲がる、あるいは湾曲する領域に位置する削孔２ａに対して破砕工具６Ａの押圧部材６５の挿入（図５（ａ））、破砕剤４の充填（図５（ｂ））および破砕工具６Ａの蓋部材６６の装着（図５（ｃ））を行う。これらのうち破砕工具６Ａの押圧部材６５の挿入は、受圧平面６５２ａ，６５２ｂに沿ったＤａ、Ｄｂ方向が仮想線と一致するように行われる。

また、同時刻ｔ２で、上記仮想線が自由面１１に向けて凹状に折れ曲がる、あるいは湾曲する領域に位置する削孔２ｃに対して破砕工具６Ｂの押圧部材６５の挿入（図８（ａ））、破砕剤４の充填（図８（ｂ））および破砕工具６Ｂの蓋部材６６の装着（図８（ｃ））を行う。これらのうち破砕工具６Ｂの押圧部材６５の挿入は、受圧平面６５２ｃ，６５２ｄに沿ったＤｃ、Ｄｄ方向が仮想線と一致するように行われる。

こうして、折れ曲がり領域に対応する破砕工具６Ａ、６Ｂのセットが完了すると、図６Ａ中の（ｃ）に示すように、次の時刻ｔ３で、上記複数の削孔２のうち上記仮想線が直線となっている領域に位置する削孔２ｂに対して押圧部材３５の挿入（図３（ａ））、破砕剤４の充填（図３（ｂ））および蓋部材３６の装着（図３（ｃ））を行う。これらのうち押圧部材３５の挿入は、受圧平面３５２が仮想線と一致するように行われる。

各破砕工具６Ａ、６Ｂ、３の設置後の時刻ｔ４で、図６Ｂ中の（ｄ）に示すように先に施工された破砕工具６Ａ、６Ｂでは破砕剤４の膨脹によって削孔２ａの周囲で当該削孔２ａを中心として略折線状の亀裂７ａが形成されるとともに、削孔２ｃの周囲で当該削孔２ｃを中心として略折線状の亀裂７ｃが形成される。さらに時間経過が進むと、当該亀裂７ａが仮想線に沿って延設されるとともに、破砕工具３では破砕剤４の膨脹によって削孔２ｂの周囲で当該削孔２ｂを中心として略直線状の亀裂７ｂが形成され、やがて亀裂７ａ、７ｃと連結する（図６Ｂ中の（ｅ）参照）。その後で、図６Ｂ中の（ｆ）に示すように、被破砕物１のうち亀裂７ａ、７ｂ、７ｃ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１１が後退し、被破砕物１の破砕除去領域が拡大される。もちろん、特許文献１に記載の発明と同様に、上記した一連の処理を繰り返して破砕除去領域をさらに拡幅するようにしてもよい。

以上のように、本実施形態では、３種類の破砕工具３、６Ａ、６Ｂを用意し、破砕工具６Ａ、６Ｂにより本発明の「第１の亀裂」に相当する略折線状の亀裂７ａ、７ｃを形成するとともに、破砕工具３により本発明の「第２の亀裂」に相当する略直線状の亀裂７ｂを形成し、それらの亀裂７ａ、７ｂ、７ｃを連結して被破砕物１を破砕している。したがって、上方からの平面視で図１よりも複雑な非直線状の自由面１１を形成することができる。

上記したように、本実施形態では、破砕工具６Ａ、６Ｂによる亀裂７ａ、７ｃの形成が本発明の「第１工程」の一例に相当し、破砕工具３による亀裂７ｂの形成が本発明の「第２工程」の一例に相当している。

また、例えば図９に示すように押圧部材３５の削孔側端部（図中の下方端部）を削孔２より若干狭い円盤形状に設けてもよい。これによって、押圧部材３５を削孔２の内部に安定して挿入し、また破砕剤４の投入時や蓋部材３６の装着時に削孔２内で押圧部材３５が傾くなどの不具合を防止して破砕処理を安定して行うことができる。この点については、他の破砕工具６Ａ、６Ｂについても同様である。

また、上記実施形態では、破砕工具６Ｂの受圧平面６５２ｃ、６５２ｄが互いに接するように設けられているが、例えば図１０に示すように受圧平面６５２ｃ、６５２ｄを離間させて別の平面部６５２ｅを設けるように構成してもよい。この点については、他の破砕工具６Ａについても同様である。

また、上記実施形態では、削孔２に対する押圧部材３５、６５の体積比を約１：１に設定しているが、これに限定されるものではなく、例えば図１１に示すように押圧部材３５の体積比率を高めることで使用する破砕剤４の量を節約することができる。この点については破砕工具６Ａ、６Ｂを用いて破砕処理を行う場合も同様である。

また、上記実施形態では、２種類の破砕工具３、６Ａを組み合わせて被破砕物１の破砕を行っているが、破砕工具６Ａのみを用いて被破砕物１の破砕を行うことも可能である。

また、上記実施形態では、削孔２ａに対する押圧部材６５の挿入（図５（ａ）、図８（ａ））、破砕剤４の充填（図５（ｂ）、図８（ｂ））および蓋部材６６の装着（図５（ｃ）、図８（ｃ））が完了した後で、削孔２ｂに対する押圧部材３５の挿入（図３（ａ））、破砕剤４の充填（図３（ｂ））および蓋部材３６の装着（図３（ｃ））を行っているが、これらの順序に限定されるものではない。例えば、削孔２ａに対する押圧部材６５の挿入（図５（ａ）、図８（ａ））および削孔２ｂに対する押圧部材３５の挿入（図３（ａ））を行った後で、削孔２ａに対する破砕剤４の充填（図５（ｂ）、図８（ｂ））および蓋部材６６の装着（図５（ｃ）、図８（ｃ））と、削孔２ｂに対する破砕剤４の充填（図３（ｂ））および蓋部材３６の装着（図３（ｃ））とをこの順序で行ってもよい。

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、当該破砕剤を膨張させて被破砕物を破砕する破砕方法および当該破砕方法で用いる破砕工具全般に適用することができる。

１…被破砕物
２ａ…（第１の）削孔
２ｂ…（第２の）削孔
４…破砕剤
６Ａ、６Ｂ…破砕工具
７ａ、７ｃ…（第１の）亀裂
７ｂ…（第２の）亀裂
３５…（第２）押圧部材
６５…（第１）押圧部材
６６…蓋部材
３５１，６５１…湾曲側面（外側面）
６５２ａ，６５２ｂ、６５２ｃ、６５２ｄ…受圧平面
Ｎａ、Ｎｂ、Ｎｃ、Ｎｄ…（受圧平面の）面法線
Ｚ…形成方向

Claims (3)

1. 互いに隣接して被破砕物に形成された第１の削孔および第２の削孔に膨脹性を有する破砕剤を充填し、前記第１の削孔と前記第２の削孔との周囲に亀裂を発生させて前記被破砕物を破砕する破砕方法であって、
   第１押圧部材を前記第１の削孔に挿入した後に、前記第１の削孔に前記破砕剤を充填し、前記破砕剤の膨脹によって前記第１押圧部材の外側面を前記第１の削孔の内壁面に押圧することで、前記第１の削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる第１の亀裂を前記被破砕物に形成する第１工程と、
   第２押圧部材を前記第２の削孔に挿入した後に、前記第２の削孔に前記破砕剤を充填し、前記破砕剤の膨脹によって前記第２押圧部材の外側面を前記第２の削孔の内壁面に押圧することで、前記第２の削孔を中心として略直線状に延びる第２の亀裂を前記被破砕物に形成する第２工程と、を備え、
   前記第１押圧部材は、前記第１の削孔の内壁面を押圧する前記外側面の反対側で前記第１の削孔の形成方向に延設された２つの受圧平面を有し、
   前記２つの受圧平面の面法線がなす角度は、前記形成方向と直交する直交面内で前記第１の亀裂の折れ曲がり角度と等しく、
   前記第１の亀裂と前記第２の亀裂とを連結させて前記被破砕物を破砕することを特徴とする破砕方法。
2. 請求項１に記載の破砕方法であって、
   前記第１工程での破砕剤の充填を前記第２工程での破砕剤の充填よりも先に行うことで、前記第１の亀裂を前記第２の亀裂よりも先に形成する破砕方法。
3. 被破砕物に形成された削孔内で破砕剤が膨張することにより発生する力を受け、前記削孔を折れ曲がり中心として略折線状に延びる亀裂を前記被破砕物に形成する破砕工具であって、
   前記削孔の形成方向に延設された２つの受圧平面を有し、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２つの受圧平面の面法線がなす角度は、前記形成方向と直交する直交面内で前記亀裂の折れ曲がり角度と等しく、
   前記押圧部材は前記削孔に挿入されることで前記２つの受圧平面、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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