JP6310181B2

JP6310181B2 - 解体方法

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Publication number: JP6310181B2
Application number: JP2013038580A
Authority: JP
Inventors: 柳田　克巳; 克巳柳田; 隆寛中村; 鈴木　宏一; 宏一鈴木
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2013-02-28
Filing date: 2013-02-28
Publication date: 2018-04-11
Anticipated expiration: 2033-02-28
Also published as: JP2014167202A

Description

本発明は、コンクリート部材を解体する解体方法に関する。

近年増加した都市部での大規模再開発工事では、現場造成杭など新設の大型地下構造物を構築する際に、耐圧盤など既存の地下構造物の大型コンクリート部材を局所的に解体する場合がある。

このようなケースでは、既存の地下構造物が存在する状態で工事を行うので、狭所での作業となり大型の解体重機が使用できないため、連続コアボーリングにより部材を切断する方法を用いることが多い。この方法は、コンクリート部材を、揚重、搬出可能な最大の部材寸法となるように、連続する複数のボーリング孔によって複数の部材に切断するものである。

コンクリート部材の解体方法としては、その他、従来の土木工事に用いられるような、発破による解体方法も考えられる。例えば、地盤にトンネルを構築する工事では、周囲が拘束された地盤内の掘削領域にて発破を行い、掘削領域内の岩盤のみの破砕を行っている。トンネル工事では、掘削領域中央部に芯抜き発破を行って岩盤にＶ字型開口部を設けた後、発破によって開口部周囲の岩盤を順次開口部側に剥離させてゆき、周囲を拘束された岩盤中にトンネル開口部を形成している。

また、地上のコンクリート構造物の解体工事では、部材を部分的に発破し解体する場合もある。例えば特許文献１には、橋脚の下部に、崩壊方向に面した切欠き部を発破により形成し、発生する転倒モーメントを利用して橋脚を倒壊させることが記載されている。特許文献２には、柱等の発破対象部材に装薬孔を穿孔し、この装薬孔内に、爆薬包を内部に装填した開口を有する筒状体を設置して、発破時に生じるエネルギーを開口から発破対象部材に伝達させることで、所定の指向性破壊を生じさせることが記載されている。

特開昭５９−１４５８０５号公報特開２００７−３３２６６９号公報

しかしながら、連続コアボーリングによる解体方法は、多数のボーリング孔を穿設するので、作業に多大な時間と費用を必要とし、切断後の部材の搬出にも多くの手間を要する。

また、従来のトンネル工事のような発破による解体方法も、耐圧盤のように部材の周囲が拘束されているケースでは大量の穿孔と装薬が必要となり、発破による衝撃振動などの問題もあって都市部の建築工事では適用が難しい。

さらに、従来の発破方法では、穿孔深さまでのコンクリートを粉々に破砕するために、図９（ａ）に示すように装薬孔１０７のほぼ全長に渡って爆薬１０８を配置し、コンクリート部材１０１の発破を行うことが多い。そのため装薬量が多くなり、発破時の飛散物の数も非常に多く安全性や騒音、振動の面でも問題が多かった。

また、図９（ｂ）に示すように、コンクリート部材１０１の外面近傍に鉄筋１１１がある場合、装薬孔１０７のほぼ全長に爆薬１０８が装薬されていても、発破時のエネルギーが分散するため鉄筋１１１の拘束によって破壊が外面近傍に抑えられる。従って、破壊量が少なくなるうえ、発破時のエネルギーが鉄筋１１１の外側部分に集中して作用するため、コンクリートガラが遠くまで飛散する問題もあった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、少量の装薬で好適にコンクリート部材の解体を行うことができる解体方法を提供することである。

前述した目的を達成するための本発明は、コンクリート部材を解体する解体方法であって、前記コンクリート部材に装薬孔を形成する工程（ａ）と、前記装薬孔内の装薬点で、所定の装薬量にて集中装薬を行う工程（ｂ）と、発破により、前記装薬点を頂点とし前記コンクリート部材の外面に向かってコーン状に拡がる分断面でコンクリートを分断する工程（ｃ）と、を具備し、前記コンクリート部材は、前記外面の近傍に鉄筋が配置された鉄筋コンクリート部材であり、前記工程（ａ）において複数の装薬孔を形成し、前記工程（ｂ）において各装薬孔のそれぞれに装薬し、前記工程（ｃ）において各装薬孔での発破を行い、前記複数の装薬孔は、前記コンクリート部材の同一面から形成されており、各装薬孔の装薬点は、前記鉄筋より内側に位置し、隣り合う前記装薬孔の間隔が、それぞれの装薬孔の前記装薬点の前記外面からの深さの和以下であり、前記工程（ｃ）において、隣り合う前記装薬孔の装薬点についての前記分断面が連続した連続分断面が、前記鉄筋より内側で形成され、前記所定の装薬量を、前記コンクリートの設計基準強度の1/2乗、および、前記分断面の、前記外面上での投影面積に基づいて算出することを特徴とする解体方法である。

本発明では、装薬点で所定の装薬量にて集中装薬し発破を行うことで、装薬点を頂点とするコーン状の分断面（亀裂）を発生させ、これによりコンクリートを分断することができる。装薬量は、アンカーボルト引抜時のコーン状破壊荷重に関する既往の知見を適用して定めることができ、この観点から分断面を発生させるのに適正な装薬量を容易に設計できる。コーン状破壊時には、分断面の傾斜角がほぼ４５°になるため、複数箇所の発破を行う場合は、隣り合う装薬孔の間隔をそれぞれの装薬孔の装薬深さの和以下とすることにより、各装薬孔の装薬点からの分断面を連続させることができる。このようにして分断面を一続きに連続させると、広範囲のコンクリートを大きな塊として効率良く分断できる。コンクリート部材の外面近傍に鉄筋が配置されている場合でも、本発明では分断面がほとんど鉄筋の内側に位置することになるので、鉄筋の影響を大きく受けることなくコンクリートを破壊できて好ましい。また、分断したコンクリートの飛散が鉄筋によって拘束され安全性の高い発破となる。

装薬量を適正に設計することで最小限の装薬量とでき、多量の爆薬を用いて粉々にコンクリートを破砕する場合に比べ飛散物の数も少なくなる。従って、比較的簡易な養生方法で発破作業を行うことができ、安全面でも好適である。また、分断面のコントロールもできるので、想定した領域のみコンクリートが分断でき計画的な解体作業が行える。さらに、コンクリートの分断方向は、周囲のコンクリート部材の拘束に対し直交する面外方向になるので、発破による振動も周囲に伝達されにくく、装薬量を最小限にできる点とあわせて振動、騒音も少なくなり、都市部での適用も可能になる。

本発明では、前記したようにコーン状破壊荷重に関する知見を適用して装薬量を定めることができる。具体的には、例えば上記の投影面積に基づいて、分断面を発生させるのに必要な装薬量の設計が可能である。

コンクリート塊を外面側に分断させる場合は、前記装薬点は、前記外面から、前記コンクリート部材の部材厚の１／２以下の深さにあることが望ましい。
これにより、コンクリート部材の外面に向かって確実に分断面を発生させることができる。

本発明によれば、少量の装薬で好適にコンクリート部材の解体を行うことができる解体方法を提供することができる。

発破によるコーン状破壊について示す図アンカーボルト６によるコーン状破壊について示す図複数箇所のアンカーボルト６を同時に引き抜くケースを示す図コンクリート部材１ａに装薬を行った状態を示す図発破後の状態を示す図コンクリート部材１ａに装薬を行った状態を示す図上段爆薬５ａおよび下段爆薬５ｂを示す図発破後の状態を示す図爆薬１０８によるコンクリート部材の破壊を示す図

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

[第１の実施形態]
（１．コーン状破壊）
本発明の解体方法では、発破によりコンクリート部材に円錐状（コーン状）の分断面を発生させ、これによりコンクリートを分断してコーン状破壊を生じさせる。そこで、このコーン状破壊について図１等を参照して説明する。

コンクリート部材にコーン状破壊を生じさせるには、まず図１（ａ）に示すように、コンクリート部材１の外面１１から内部へと向かって穿孔し装薬孔３を形成する。そして、外面１１から所定の装薬深さの位置にある装薬点１４にて、含水爆薬等の爆薬５を点状に集中配置する。装薬量は後述する方法で適正な値に定められる。爆薬５には、装薬孔３の外部へ延びる点火信号線（不図示）が接続され、装薬孔３において爆薬５から開口側には込物（不図示）が配置される。

この後爆薬５の発破を行うと、自由面（外界に接する面）である外面１１の方向に発破時のエネルギーが集中して作用し、図１（ｂ）に示すように装薬点１４を頂点とし外面１１に向かって拡がるコーン状の分断面４（亀裂）が発生する。これによってコンクリート部材１の外面１１近傍のコンクリートが分断される。

このようなコーン状破壊は、コンクリートに埋設したアンカーボルトを引き抜いた際の破壊状態と同様であり、この破壊状態についての既往の知見を、装薬量等の設計に適用することができる。

これを図２を参照して説明する。図２はアンカーボルト６によるコーン状破壊について説明する図である。図２（ａ）は、アンカーボルト６が埋設されたコンクリート部材１を示す図であり、上図は鉛直方向の断面図、下図は分断面８の水平投影面１０を示す図である。また、図２（ｂ）はアンカーボルト６を引き抜いた状態を示す図である。

図２（ａ）では、アンカーボルト６が直径Ｄの円板状の定着板１６を用いてコンクリート部材１に埋設されている。この時、矢印に示すようにアンカーボルト６に引抜力（コーン状破壊荷重）Ｐａを作用させると、周囲の拘束力の有無に関わらず、定着板１６の位置を頂点とするコーン状の分断面８に沿ってコンクリートが分断され、図２（ｂ）に示すように抜出破壊が生じることが知られている。

この時、分断面８の傾斜角はほぼ４５°になるとともに、引抜力Ｐａは、以下の式（１）を用いてほぼ妥当な評価が行える（例えば、日本建築学会「各種合成構造設計指針・同解説」参照）。
Ｐａ＝φ・（Ｆｃ）^１／２・Ａｃ…（１）
ここで、φは低減係数であり、長期荷重用φ＝０．４、短期荷重用φ＝０．６である。Ｆｃはコンクリートの設計基準強度である。

Ａｃは、図２（ａ）の下図の斜線部で示す、分断面８のコンクリート部材１の外面１１上の水平投影面１０の面積である。Ａｃは、アンカーボルト６の埋設深さをＬｃとすると、以下の式（２）
Ａｃ＝πＬｃ（Ｌｃ＋Ｄ）…（２）
で表すことができる。

このように、引抜力Ｐａは、式（１）に基づいて、分断面８の投影面積に比例して概略算出が可能である。

図３は、複数箇所のアンカーボルト６を引抜力Ｐａで同時に引き抜くケースを示す図であり、上図は鉛直方向の断面図、下図は分断面８の水平投影面１０を示す図である。

図３のように、各アンカーボルト６による分断面８が交わる場合は、下図の斜線部で示す、少なくとも１つの分断面８の水平投影面１０が存在する面積（有効水平投影面積）ΣＡｃを、式（１）のＡｃの代わりに用いて、以下の式（３）にて引抜力Ｐａを算出できる。
ｎ・Ｐａ＝φ・（Ｆｃ）^１／２・ΣＡｃ…（３）
ここで、ｎはアンカーボルト６の本数である。

図１で説明した発破によるコーン状破壊に戻って考えると、上記したアンカーボルト６の引抜力Ｐａは、発破時に生じるエネルギー、すなわち装薬量に対応すると考えられる。従って、予め発破対象と同様の強度のコンクリートにつき発破試験を行って、発生した分断面のコンクリート部材の外面上の投影面積と、装薬量との関係式を求めておけば、この関係式を用いて、発破時に想定される分断面のコンクリート部材の外面上の投影面積に基づいて、コーン状の分断面を発生させるのに必要な装薬量を正確に把握できる。

（２．解体方法）
次に、図４等を参照して本実施形態の解体方法について説明する。図４はコンクリート部材１ａに装薬を行った状態を示す図である。図４（ａ）はコンクリート部材１ａの平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿った鉛直方向の断面図である。

本実施形態では、複数箇所で同時に発破を行い広範囲のコンクリートを分断する例を説明する。発破対象のコンクリート部材１ａは、例えば周囲が拘束された耐圧盤等の大型部材であり、上下両面の近傍にそれぞれ鉄筋（不図示）が配置された鉄筋コンクリート部材である。

ここでは、図４に示すように、まずコンクリート部材１ａを上面１１ａから内部に向けて穿孔し、複数の装薬孔３を形成する。そして、各装薬孔３において、前記と同様、上面１１ａから所定の装薬深さ１３の位置にある装薬点１４に、爆薬５を集中配置する。

装薬深さ１３は、部材厚９の１／２以下とする。これにより、発破時のエネルギーは、最も近い自由面である上面１１ａの方向に集中して作用し、各装薬点１４を頂点として拡がる分断面４が、上面１１ａの方向に発生する。

また、隣り合う装薬孔３の間隔１２は、それぞれの装薬孔３の装薬深さ１３の和以下とする。前記したようにコーン状の分断面４の傾斜角はほぼ４５°になるため、上記のように間隔１２を定めることで、隣り合う装薬孔３の各装薬点１４から広がる分断面４同士が交わり連続する。

このように複数の装薬孔３に装薬する場合、各装薬孔３に装薬する爆薬５の総量は、図４（ａ）の斜線部に示す、連続した分断面４の有効水平投影面積ΣＡｃに比例し、前記のように予め求めた関係式を用いて有効水平投影面積ΣＡｃから算出できる。個々の装薬孔３の装薬量は、例えば爆薬５の総量を装薬孔３の数で平均した値とできる。あるいは装薬孔３の位置に応じて配分を変えてもよい。

その後、各爆薬５を同時に発破する。すると、図５に示すように、コンクリート部材１ａの上面１１ａ付近において、前記の分断面４が連続した連続分断面２１にてコンクリートが分断、剥離される。

なお、図５では説明のためコンクリート部材１ａ内部の鉄筋２３を図示している。後述の図８でも同様である。発破時には、鉄筋２３の内側で連続分断面２１が形成されるため、分断面の形成に鉄筋２３の影響が少ない。連続分断面２１の両端部では鉄筋２３の影響があるが、コンクリートは大きな塊として分断され、全ての爆薬５の発破時のエネルギーで鉄筋２３を押すことになるため、鉄筋２３の影響は相対的に小さくなる。

解体作業時には、図５に示すようにコンクリートを分断した後、鉄筋２３を切断して分断したコンクリートガラを撤去する。本実施形態ではコンクリートが大きな塊として分断されるので、鉄筋２３の切断作業も容易である。

このように、第１の実施形態では、装薬点１４で所定の装薬量にて集中装薬し発破を行うことで、装薬点１４を頂点とするコーン状の分断面４を発生させ、これによりコンクリートを分断することができる。装薬量は、アンカーボルト引抜時のコーン状破壊荷重に関する既往の知見を適用し、例えば分断面４の水平投影面積Ａｃに基づいて定めることで、分断面４を発生させるのに必要な装薬量を容易に設計できる。

装薬量を適正に設計することで最小限の装薬量とでき、多量の爆薬を用いて粉々にコンクリートを破砕する場合に比べ飛散物の数も少なくなる。従って、比較的簡易な養生方法で発破作業を行うことができ、安全面でも好適である。また、分断面４のコントロールもできるので、想定した領域のみコンクリートが分断でき計画的な解体作業が行える。さらに、コンクリートの分断方向は、周囲の拘束に対し直交する面外方向になるので、発破による振動も周囲に伝達されにくく、装薬量を最小限にできる点とあわせて振動、騒音も少なくなり、都市部での適用も可能になる。

また、コーン状破壊時には、分断面４の傾斜角がほぼ４５°になるため、複数箇所の発破を行う場合は、隣り合う装薬孔３の間隔をそれぞれの装薬孔３の装薬深さ１３の和以下とすることにより、各装薬孔３の装薬点１４からの分断面４を連続させることができる。このようにして分断面４を一続きに連続させると、広範囲のコンクリートを大きな塊として効率良く分断できる。

また、本実施形態では、装薬点１４が、コンクリート部材１ａの外面から、コンクリート部材１ａの部材厚９の１／２以下の深さにあるので、コンクリート部材１ａの外面に向かって確実に分断面４を発生させることができる。

本実施形態では、コンクリート部材１ａの外面近傍に鉄筋２３が配置されているが、上記の解体方法では、連続分断面２１がほとんど鉄筋２３の内側に位置することになるので、鉄筋２３の影響を大きく受けることなくコンクリートを破壊できて好ましい。また、分断したコンクリートの飛散が鉄筋によって拘束され安全性の高い発破となる。さらに、コンクリートは大きな塊として分断されるので、コンクリートガラ撤去時の鉄筋２３の切断作業も容易である。

しかしながら、本発明は上記の実施形態で説明したものに限ることはない。例えば、上記の実施形態ではコンクリート部材１ａとして耐圧盤を例示したが、本発明の解体方法は、耐圧盤以外のコンクリート部材にも適用できる。また、コンクリート部材１ａは鉄筋を含んだ鉄筋コンクリート部材としたが、無筋のコンクリート部材でもよい。さらに、上記の実施形態では複数箇所で発破を行う解体方法について説明したが、図１等で示したように１箇所のみ装薬を行い発破するケースも考えられる。

[第２の実施形態]
次に、本発明の解体方法の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態は、複数の装薬孔のそれぞれで２段に装薬し、これによりコンクリート部材の両面でコンクリートの分断を行う例である。第２の実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点は図等で同じ符号を付すなどして説明を省略する。

第２の実施形態では、まず、図６に示すように、コンクリート部材１ａを上面１１ａから内部に向けて穿孔し、複数の装薬孔２７を形成する。

そして、装薬孔２７内の上段装薬点１４ａ、下段装薬点１４ｂにそれぞれ上段爆薬５ａ、下段爆薬５ｂを集中配置する。上段装薬点１４ａは、コンクリート部材１ａの上面１１ａから所定の装薬深さ１３ａの位置にある。また、下段装薬点１４ｂは、コンクリート部材１ａの下面１１ｂから所定の装薬深さ１３ｂの位置にある。

上段爆薬５ａの装薬深さ１３ａや装薬量は、第１の実施形態と同様に定められる。すなわち、装薬深さ１３ａはコンクリート部材１ａの部材厚９の１／２以下とし、上段爆薬５ａの総量は、連続する分断面４ａの、コンクリート部材１ａの上面１１ａ上の有効水平投影面積から、前記の関係式を用いて算出できる。個々の装薬量は、上段爆薬５ａの総量を装薬孔２７の数で平均したり、あるいは装薬孔２７の位置に応じて配分を変えてもよい。

これは下段爆薬５ｂについても同様である。すなわち、装薬深さ１３ｂは部材厚９の１／２以下とする。これによって、発破時のエネルギーを最も近い自由面である下面１１ｂの方向に集中して作用させ、各装薬点１４ｂを頂点として拡がる分断面４ｂを、下面１１ｂの方向に発生させる。

下段爆薬５ｂの総量も、連続する分断面４ｂの、コンクリート部材１ａの下面１１ｂ上の有効水平投影面積から、前記の関係式を用いて算出できる。個々の装薬量は、上記と同じく下段爆薬５ｂの総量を装薬孔２７の数で平均したり、あるいは装薬孔２７の位置に応じて配分を変えてもよい。

隣り合う装薬孔２７の間隔１２は、それぞれの装薬孔２７の装薬深さ１３ａの和と、装薬深さ１３ｂの和のどちらか小さい方以下となるように定めればよい。想定されるコーン状の分断面４ａ、４ｂの傾斜角はほぼ４５°になるため、上記のように間隔１２を定めることで、隣り合う装薬孔２７の上段装薬点１４ａから広がる分断面４ａ同士、および下段装薬点１４ｂから広がる分断面４ｂ同士が交わり連続するようになる。

図７は、上段爆薬５ａおよび下段爆薬５ｂを示す図である。装薬孔２７に上段爆薬５ａおよび下段爆薬５ｂを装薬する際は、例えば、上段爆薬５ａと下段爆薬５ｂとの設置間隔を竹ひご等の間隔保持材４７によって保持した状態で配置する。点火信号線１９は上段爆薬５ａに接続される。前記の図６では図示を省略したが、点火信号線１９は装薬孔２７の外部に引き出され、装薬孔２７の上段爆薬５ａより開口側には込物（不図示）が設けられる。

点火信号線１９を介して上段爆薬５ａの発破を行うと、下段爆薬５ｂは、上段爆薬５ａの発破時の衝撃によりほぼ同じタイミングで発破される。こうして各装薬孔２７の爆薬を同時に発破する。

図８は、発破後のコンクリート部材１ａを示す図である。上記のようにして発破を行うと、各上段装薬点１４ａからの分断面４ａが連続した連続分断面２１ａで、上面１１ａ近傍のコンクリートが分断、剥離される。これと同時に、各下段装薬点１４ｂからの分断面４ｂが連続した連続分断面２１ｂで、下面１１ｂ近傍のコンクリートが分断、剥離される。この後分断したコンクリートガラを撤去し、解体作業が行われる。

以上説明した第２の実施形態でも、第１の実施形態と同様の効果が得られる。さらに、コンクリート部材１ａの両面にてコンクリートの分断を同時に行うことができ効率が良く、コンクリート部材１ａの大半のコンクリートが一度に分断されるので、コンクリートガラ等の撤去作業も比較的小型の重機で簡単に行える。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の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。

１、１ａ、１０１………コンクリート部材
３、２７、１０７………装薬孔
４、４ａ、４ｂ、８………分断面
５、１０８………爆薬
５ａ………上段爆薬
５ｂ………下段爆薬
１１………外面
１１ａ………上面
１１ｂ………下面
９………部材厚
１０………水平投影面
１３、１３ａ、１３ｂ………装薬深さ
１４、１４ａ、１４ｂ………装薬点
２１、２１ａ、２１ｂ………連続分断面
２３、１１１………鉄筋

Claims

コンクリート部材を解体する解体方法であって、
前記コンクリート部材に装薬孔を形成する工程（ａ）と、
前記装薬孔内の装薬点で、所定の装薬量にて集中装薬を行う工程（ｂ）と、
発破により、前記装薬点を頂点とし前記コンクリート部材の外面に向かってコーン状に拡がる分断面でコンクリートを分断する工程（ｃ）と、
を具備し、
前記コンクリート部材は、前記外面の近傍に鉄筋が配置された鉄筋コンクリート部材であり、
前記工程（ａ）において複数の装薬孔を形成し、
前記工程（ｂ）において各装薬孔のそれぞれに装薬し、
前記工程（ｃ）において各装薬孔での発破を行い、
前記複数の装薬孔は、前記コンクリート部材の同一面から形成されており、各装薬孔の装薬点は、前記鉄筋より内側に位置し、隣り合う前記装薬孔の間隔が、それぞれの装薬孔の前記装薬点の前記外面からの深さの和以下であり、
前記工程（ｃ）において、隣り合う前記装薬孔の装薬点についての前記分断面が連続した連続分断面が、前記鉄筋より内側で形成され、
前記所定の装薬量を、前記コンクリートの設計基準強度の1/2乗、および、前記分断面の、前記外面上での投影面積に基づいて算出することを特徴とする解体方法。
前記装薬点が、前記外面から、前記コンクリート部材の部材厚の１／２以下の深さにあることを特徴とする請求項１に記載の解体方法。