JP6338860B2 - 構造物の破砕工法 - Google Patents

Description

本発明は、各種構造物の解体工事や改修工事に適用される破砕工法に関する。

従来、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造物の解体技術として次のものが知られている。
(1)圧砕工法
重機に装着した油圧圧砕機により部材を挟んで圧縮破砕する工法である（特許文献１参照）。大型圧砕機は鉄筋の切断も可能で現在最も汎用的な工法である。しかし、柱や梁など単部材の場合は、そのまま直に把持して圧砕できるが、壁、スラブなどの平面部材の場合、最初の掴みどころが必要となり、また、移動しながらの解体作業となるため、単部材に比較して効率が大幅に低下する。また、大型になるほど騒音、振動が大きく、粉塵、飛散など環境面でも問題が多い。

(2)ブレーカ工法
重機に装着した油圧ブレーカにより打撃破砕する工法である（特許文献２参照）。油圧圧砕機に比較して、騒音、振動がさらに大きく、市街地での解体ではあまり使用されていない。一方、ハンドブレーカ工法は、部分的な解体や小規模の建物の解体に多く使われている。しかし、この工法も騒音・振動の問題に限らず、１作業員１人あたりの１日作業量が限定されているなどして歩留まりが上がらない。

(3)フラットソーイング工法
ダイヤモンドブレードを用いて、建物の床や壁など、平らな面を主にエンジン式の駆動機で切断する工法である。改修工事における開口部新設や目地切りなどにも利用されている。切断箇所が多い場合、盛替え作業などに時間を要するなど、必ずしも効率的ではない。また、切断厚さに限度があり、部位などを限定して用いられることが多い。

(4)ワイヤーソーイング工法
ワイヤーソーを対象部に巻き付け、駆動装置でエンドレスに高速回転させて切断する工法である（特許文献３参照）。理論的には、構造物の形状に左右されることなく大断面の切断が可能である。コンクリートと同時に鉄筋や鉄骨も切断可能であるが、その場合は作業効率が大きく低下する。また、切断は、ワイヤーソーを対象物に大回しし、同じ直線上を高速回転させて行うため、切断ごとの機械の設置や調整に労力と時間を要するため、総じて歩掛かりは低く、構造物の形状によっては同工法が適用できない場合も多い。

また、鉄骨の解体技術として、Ｓ造建築物の鉄骨柱・梁などの解体は、ガス切断機を使用した手作業による解体が主流である。溶断後に部材が落下する恐れがある場合は、移動式クレーンなどによる仮揚重が必要となる。機械作業による場合は、重機の先端に鉄骨カッターを装着したものを使用する。最近は、機械性能が著しく向上し、大断面H形鋼などの切断も可能となっている。

特開2010-71052号公報 特開平08-49428号公報 特開2013-2034号公報

市街地でのビルやマンションなどの建築構造物の解体工事は、発生する騒音や振動が規定値内であることはもとより、近隣周辺へ不安や不快感を与えないように騒音や振動を極力低減する必要がある。そのためには、圧砕機など重機による解体作業を極力削減ないし回避することが望ましい。したがって、静的破砕剤あるいは動的破砕剤などの適用はその解決方法の有力な候補と言える。一方、静的破砕は、破砕剤挿入が後行作業となり、先行作業であるシース管取付けやコンクリート打設などの影響も大きいことなどから、破砕の確度が高いとは言えなく、環境面、工程面から動的破砕の方が有効性は高いと判断できる。

動的破砕では、現行の工法としては、CCR（登録商標）（Crack of Concrete and Rock）など比較的破砕力の小さい火薬剤を対象部材の有効箇所に所定数設置し、小割にして搬出する「ミニブラスティング工法」などがあるが、火薬剤であるため所定の手続きが必要なことと、他の解体重機との協同性が低く、動的破砕による効果が十分発揮されていない。

本発明は、上述のような従来技術の問題に鑑み、構造物の解体工事や改修工事において壁や床スラブなどの薄部材を破砕剤により確実に破砕可能な構造物の破砕工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本実施形態による構造物の破砕工法は、建築構造物の解体工事または改修工事において破砕対象を薄部材とする破砕工法であって、縦方向に延びて横方向断面がくさび形の内部空洞を有しかつ縦方向両側に空隙を有する竪管と、前記竪管の縦方向両側に配置されて前記内部空洞に前記空隙を介して連結された一対の板部材と、を備える装薬ホルダを用意し、前記破砕対象の薄部材の表面上に破砕ラインを想定し、前記装薬ホルダを装着する位置を前記破砕ライン上の複数箇所に設定し、前記各装着位置に前記薄部材の表面から垂直方向に延びるように複数の孔を前記表面に直列して形成し、前記複数の孔に前記竪管および前記板部材を挿入して前記装薬ホルダを装着し、前記竪管内に破砕剤を装着してから前記破砕剤の破砕により前記薄部材を破砕する。

この構造物の破砕工法によれば、竪管の両側にくさび形の空隙を有する装薬ホルダを想定した破砕ライン上の複数の装着位置に装着し、装薬ホルダの両側の板部材から破砕力を発生させることで、破砕対象の薄部材を確実に破砕することができる。

前記装薬ホルダを装着するとき、前記板部材の方向を前記破砕ラインに基づいて調整しておくことが好ましい。これにより、板部材の向きを破砕ラインに合わせることで、破砕力が破砕ラインに沿うように発生するので、破砕対象の薄部材を破砕ラインに沿って確実に破砕することができる。

前記装薬ホルダの装着後、前記薄部材の表面に型枠を設置し、前記装薬ホルダ内の空隙と前記孔の空隙と前記型枠内とに充填材を充填することが好ましい。

前記装薬ホルダの装着後、前記装薬ホルダの上部に設けた横孔にピンを挿入して、前記破砕時における前記破砕剤の抜け出しを防止することが好ましい。

前記破砕対象の薄部材は、鉄筋コンクリート建築構造物の壁または床スラブであることが好ましい。

本発明によれば、構造物の解体工事や改修工事において壁や床スラブなどの薄部材を破砕剤により確実に破砕可能な構造物の破砕工法を提供することができる。

本実施形態の破砕工法に用いる装薬ホルダを示す上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。 図１の装薬ホルダを解体対象のＲＣ構造物のスラブに装着した状態で示す上面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。 図１，図２の装薬ホルダを解体対象のスラブに装着した状態（左図）およびホルダ上部を速硬モルタルで充填した状態（右図）で示す側面図である。 図１，図２の装薬ホルダを解体対象のスラブに装着した位置および破砕ラインの例を示す平面図である。 本実施形態による破砕工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１１を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。本実施形態による破砕工法は、鉄筋コンクリート（ＲＣ）構造物の壁や床スラブの薄部材を破砕する工法であって、竪管の縦方向両側にくさび形の空洞と空隙を有する装薬ホルダを用いて、破砕ラインを装薬ホルダの両側に発生させる動的破砕方式による。

図１は、本実施形態の破砕工法に用いる装薬ホルダを示す上面図（ａ）および側面図（ｂ）である。

図１（ａ）（ｂ）に示すように、簡易型の装薬ホルダ１０は、上面から見て両側にくさび形の内部空洞１１ａを有し縦方向に延びるように板材から構成される竪管１１と、竪管１１の対向する二頂点部から横方向に突き出して内部空洞１１ａに空隙を介して連結するように一対の板材から構成されるフィン部１２，１３と、を備える。装薬ホルダ１０の材質としては、亜鉛鉄板などが好ましいが、たとえば硬質厚紙などであってもよい。

フィン部１２，１３は、竪管１１の下端と一致し竪管１１に沿って縦方向に延びるが、その高さは竪管１１よりも短く、竪管１１の反対側には長辺端部１２ａ、１３ａが縦方向に形成される。また、フィン部１２，１３は、一対の板材を接着なしで重ね合わせ、止水用にガムテープ等で外周を密閉するようにして構成することができる。なお、竪管１１の内部空洞１１ａに連通するようにフィン部１２，１３の間に隙間を形成するようにしてもよい。

竪管１１の内部空洞１１ａ内には図１（ａ）（ｂ）の破線で示すように、破砕剤１５が装着される。竪管１１の上部には破砕剤１５の飛び出し防止のためにピンが挿入される横孔１１ｂが設けられている。

図１（ａ）のように、装薬ホルダ１０の竪管１１の平面横長さｘ１は30mm、フィン部１２，１３の横方向長さｘ２，ｘ３は20mm、平面縦長さｙ１（下半分），ｙ２（上半分）はともに12.5mmである。また、図１（ｂ）のように、竪管１１の縦方向長さｙ３は140mm、フィン部１２，１３の縦方向長さｙ４は70mmである。なお、これらの各寸法は、一例であって、適宜変更可能である。

図２は、図１の装薬ホルダを解体対象のＲＣ構造物のスラブに装着した状態で示す上面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。図３は図１，図２の装薬ホルダを解体対象のスラブに装着した状態（左図）およびホルダ上部を速硬モルタルで充填した状態（右図）で示す側面図である。図４は図１，図２の装薬ホルダを解体対象のスラブに装着した装着位置および破砕ラインの例を示す平面図である。

図２（ａ）（ｂ）のように、装薬ホルダ１０を挿入し装着するために、床スラブＳに表面Ｓ１からドリル等により削孔し、竪管１１用の孔２１およびフィン部１２，１３用の孔２２，２３を直列上に形成する。

図２（ａ）（ｂ），図３のように、フィン部１２，１３が竪管１１の両側に設けられた装薬ホルダ１０を、あらかじめ直列上に複数削孔された連続する孔２１，２２，２３に挿入して装着する。すなわち、図２（ｂ）のように、装薬ホルダ１０は、竪管１１およびフィン部１２，１３が解体対象のＲＣ構造物のスラブＳの表面Ｓ１に対し垂直方向に装着されるようにしてスラブＳ内に設置される。このとき、フィン部１２，１３はスラブＳ内に収まるが、竪管１１はその上部がスラブ表面Ｓ１から突き出る。また、フィン部１２，１３の縦方向の長辺端部１２ａ、１３ａがスラブ表面Ｓ１と直交する方向（スラブＳの厚さ方向）に延在する。

図２（ａ）（ｂ）のように、装薬ホルダ１０の竪管１１内には、破砕剤１５と、点火具１６とが装着され、破砕剤１５、点火具１６の上部に粘土１８が配置され空洞１１ａ内が封閉される。また、点火具１６からリード線１７が外部へと導出される。破砕剤１５は、動的破砕剤を用いるが、市街地での適用を考慮し、非火薬系の動的破砕剤が好ましく、たとえばNRC（登録商標）（New Rock Cracker）などを使用できる。

なお、動的破砕剤としては、公知の各種破砕剤を使用でき、たとえば、酸化第２銅、アルミニウム、硫酸マグネシウム７水和物を主成分としこれらを円筒状のカートリッジ内に入れたものを使用でき、点火すると、テルミット反応により激しい酸化還元反応とともに高温・高圧の水蒸気が発生し、この発生した膨張圧を利用する。また、臭素酸塩等のガス発生剤を主剤とした薬筒と点火具が一体となったものも使用でき、密閉状態で点火すると、高温・高圧ガスを発生する。

装薬ホルダ１０内の破砕剤１５が点火されることで膨張圧が生じ、かかる膨張圧による破砕力が装薬ホルダ１０の両側に発生する。この破砕力による亀裂がスラブＳ内において、図２（ａ）（ｂ）のように、フィン部１２，１３の長辺端部１２ａ、１３ａからスラブ表面Ｓ１と平行な方向ａに主として形成され、かかる亀裂がスラブ表面Ｓ１上に直線的な破砕ラインとして現れる。

図４のように、解体対象の柱Ｃと梁ＢによるＲＣ構造物のスラブ表面Ｓ１上において予定破断方向として破砕ライン２０ａを想定し、この破砕ライン２０ａ上に装薬ホルダ１０の装着位置２０を一定間隔に設定する。装薬ホルダ１０を各装着位置２０に装着するが、このとき、フィン部１２，１３の長辺端部１２ａ、１３ａの向きを、破砕ライン２０ａの方向に合わせる。これにより、破砕力が破砕ラインに沿うように発生するので、スラブＳを破砕ライン２０ａに沿って確実に破砕することができる。なお、予定破断方向としての破砕ライン２０ａは、柱Ｃ，Ｃ間で梁Ｂに沿って梁Ｂとほぼ平行に直線的に設定されることが好ましい。

装薬ホルダ１０を図４の装着位置２０に装着してから、図３（左図）のように、スラブ表面Ｓ１から突き出た竪管１１を覆うように型枠１４をスラブ表面Ｓ１に配置する。続いて、図３（右図）のように、スラブ表面Ｓ１上の型枠１４と、孔２１，２２，２３の空隙と、装薬ホルダ１０内の空隙とを速硬無収縮モルタル19で充填する。かかる充填により破砕剤１５を拘束する。しかる後に、リード線１７を接続して遠隔操作にて破砕する。

次に、本実施形態による破砕工法の各工程について図１〜図５を参照して説明する。図５は本実施形態による破砕工法の各工程Ｓ０１〜Ｓ１１を説明するためのフローチャートである。

図５を参照して、まず、解体対象のスラブＳ内に装薬ホルダ１０を挿入するために、図２（ａ）のように径24mmの孔２２，２３を所定位置（両端間距離ｘが78mm）にドリルによりスラブ表面Ｓ１から削孔した後に、その中心に径35mmの孔２１をドリルにより削孔する（Ｓ０１）。

図３のように、スラブＳの厚さｚが150mm、孔２１〜２３の深さｚ１が100mmであり、また、スラブＳ内の鉄筋は、径10mm・13mm，ピッチ150mmで、上下二段に配されている。なお、上記孔２１〜２３の径寸法も含めてこれらの各寸法は、一例であって、適宜変更可能である。

次に、装薬ホルダ１０のフィン部１２，１３を予定破断方向である図４の破砕ライン２０ａに向けて竪管１１とともに装薬ホルダ１０をスラブＳ内の孔２１，２２，２３に挿入する（Ｓ０２）。

次に、図２（ｂ）のように、孔２１〜２３内に装着された装薬ホルダ１０の竪管１１内に非火薬の破砕剤１５と点火具１６を挿入する（Ｓ０３）。

次に、点火具１６から延びるリード線１７を外部に導出した後、破砕剤１５、点火具１６の上部に粘土１８を配置して空洞１１ａ内を封閉する（Ｓ０４）。

次に、装薬ホルダ１０の上部の横孔１１ｂに水平ピンを挿入し（Ｓ０５）、破砕力による破砕剤１５の上部への抜け出しを防止する。

次に、図３のように、スラブ表面Ｓ１の上部にボイド材からなる型枠１４を設置して固定する（Ｓ０６）。次に、装薬ホルダ１０内の空隙と型枠１４内に速硬無収縮モルタル１９を充填する（Ｓ０７）。この無収縮モルタル１９の径は、たとえば85mmまたはそれ以上が好ましい。

上述の各箇所につき約１時間養生した後に（Ｓ０８）、速硬無収縮モルタルの硬化を確認してから、点火具１６から延びるリード線１７を直列につなぎ、点火装置（図示省略）に接続する（Ｓ０９）。

また、破砕予定箇所について、防爆シートや防爆ブロックなどで騒音・振動対策、飛散防止対策を施す（Ｓ１０）。周囲に人が立ち入らないよう措置をし、30秒間の警告時間の後、破砕剤１５の点火具１６に点火し、破砕を実施する（Ｓ１１）。

上記破砕工程Ｓ１１において、図４のように、複数の装着位置２０に装着された各破砕剤１５から同時に生じた膨張圧によってスラブＳ内で亀裂が破砕ライン２０ａに沿って進展し、各装着位置２０から進展した亀裂が接近する結果、スラブＳが破砕ライン２０ａに沿って破砕することとなって、スラブＳを解体することができる。

なお、その他、状況に応じて、切欠きガイドホール、空孔などの補助技術を適用し、破砕技術の効率化を目指す。また、破砕完了後、破砕状況を確認した後、次段階の解体作業に移行する。

本実施形態の破砕工法によれば、竪管１１の両側にくさび形の空洞１１ａを有する装薬ホルダ１０を想定した破砕ライン２０ａ上の複数の装着位置２０に装着し、装薬ホルダ１０の両側のフィン部（板部材）１２，１３から破砕力を発生させる動的破砕方式を、RC構造物の解体において最も数量が多く解体工事の律速段階となる可能性が大きい壁や床スラブなどの薄部材に対して適用することで、解体工事の施工を効率化することができ、確実な破砕を実現することができる。かかる破砕工法により、工期、費用の低減に大幅に寄与することができるとともに、重機による打撃などを伴わずに、より早くより確実にＲＣ構造物の解体工事を実施することができる。

また、スラブＳに予定破砕ライン２０ａに沿って破断面を形成することができるので、この破断面を活用して、その近傍のはつり破砕を行い、内部鉄筋を露出させ、切断することで、ＲＣスラブやＲＣ壁の撤去が環境負荷を抑制しながら迅速に実施可能である。また、本破砕工法は、ＲＣ構造物の部分解体技術として活用できる。

以上のように本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で各種の変形が可能である。たとえば、本発明による破砕工法は、建築構造物の解体工事のみならず、開口部の増設や昇降設備の増設などを伴う改修工事にも適用可能である。

また、本発明による破砕工法は、建築構造物の壁や床スラブのみに適用されるのではなく、他の薄部材に適用でき、また、建築構造物に限定されず、たとえば、橋梁などの構造物にも適用することができる。

また、図４の装薬ホルダ１０を配置する装着位置２０の間の破砕ライン２０ａ上に装薬ホルダを装填しない孔を設けてもよく、これにより、装着位置２０とその隣の装着位置２０との距離を長くすることができる。

本発明によれば、各種構造物の解体工事または改修工事における壁や床スラブなどの薄部材に対する動的破砕技術を実用化でき、各種構造物の解体工事や改修工事を短い工期で確実に実施できる。

１０ 装薬ホルダ
１１ 竪管
１１ａ 内部空洞、空洞
１１ｂ 横孔
１２，１３ フィン部（板部材）
１２ａ，１３ａ 長辺端部
１４ 型枠
１５ 破砕剤
１６ 点火具
１８ 粘土
１９ 速硬無収縮モルタル、無収縮モルタル
２０ 装着位置
２０ａ 破砕ライン
２１，２２，２３ 孔
Ｓ スラブ、床スラブ（薄部材）
Ｓ１ スラブ表面

Claims (5)

1. 建築構造物の解体工事または改修工事において破砕対象を薄部材とする破砕工法であって、
   縦方向に延びて横方向断面がくさび形の内部空洞を有しかつ縦方向両側に空隙を有する竪管と、前記竪管の縦方向両側に配置されて前記内部空洞に前記空隙を介して連結された一対の板部材と、を備える装薬ホルダを用意し、
   前記破砕対象の薄部材の表面上に破砕ラインを想定し、
   前記装薬ホルダを装着する位置を前記破砕ライン上の複数箇所に設定し、
   前記各装着位置に前記薄部材の表面から垂直方向に延びるように複数の孔を前記表面に直列して形成し、
   前記複数の孔に前記竪管および前記板部材を挿入して前記装薬ホルダを装着し、
   前記竪管内に破砕剤を装着してから前記破砕剤の破砕により前記薄部材を破砕する構造物の破砕工法。
2. 前記装薬ホルダを装着するとき、前記板部材の方向を前記破砕ラインに基づいて調整する請求項１に記載の構造物の破砕工法。
3. 前記装薬ホルダの装着後、前記薄部材の表面に型枠を設置し、前記装薬ホルダ内の空隙と前記孔の空隙と前記型枠内とに充填材を充填する請求項１または２に記載の構造物の破砕工法。
4. 前記装薬ホルダの装着後、前記装薬ホルダの上部に設けた横孔にピンを挿入して、前記破砕時における前記破砕剤の抜け出しを防止する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の構造物の破砕工法。
5. 前記破砕対象の薄部材は、鉄筋コンクリート建築構造物の壁または床スラブである請求項１乃至４のいずれか一項に記載の構造物の破砕工法。

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