JP6611592B2 - 鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法に関する。特に、鉄筋コンクリート躯体の解体等を目的として、爆破によって所定の範囲のコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法に関する。

鉄筋コンクリート躯体の解体工法として、表面のコンクリートを破壊し、露出した鉄筋を切断して耐力を低下させ、耐力の低下した部分に負荷をかけて躯体を崩す工法がある。例えば特許文献１には、鉄筋コンクリート躯体の爆破解体方法が記載されている。この方法では、鉄筋コンクリート躯体の、爆破によって破砕する領域と破砕せずに残す領域との境界部に、躯体の表面から境界溝を切削し、境界溝内で鉄筋を切断し、破砕しようとする領域に装薬孔を穿設し、装薬孔に爆薬を装填して爆破してコンクリート躯体を解体する。境界溝は、躯体内に配置された鉄筋を露出させるように、ウォータージェットやブレーカ等を使用して切削される。

また、鉄筋コンクリート躯体の解体工法として、鉄筋コンクリート躯体の鉄筋及びコンクリート部分を同時に切断して解体するワイヤーソウ工法も知られている。例えば、特許文献２には、建物の建替工事において、既存建物をワイヤーソウで切断して複数のブロックに分割することが記載されている。

特開２００４−２９３２６０号公報 特開２０１０−２４８８２２号公報

しかしながら、露出させた鉄筋をアセチレンガスやカッター等の簡易な手段で切断するためには、鉄筋の周囲の広い範囲に存在するコンクリート部分を破砕して鉄筋を露出させる必要がある。このためには、ブレーカ等によりコンクリート部分を一次破砕した後、さらにピック等により細かく二次破砕して、微小なコンクリート片まで撤去する必要がある。この二次破砕に要する労力及び施工時間は、破砕体積に比較して過大なものであり、費用的にも非常に不経済であった。

また、電気的な方法により鉄筋を切断する方法もあるが、この場合には、上記の場合に比べて鉄筋の露出箇所数こそ少なくなるものの、その他の点においては上記と同等の作業が必要となる。そのため、労力及び施工時間を十分に削減することができず、設備機器の損料を考慮すると、費用対効果も十分に改善できなかった。

一方、ワイヤーソウ工法は、鉄筋コンクリート躯体の形状や寸法によって適用範囲が限定され、特に、床版構造には適さない。また、運搬可能な形状に切断するための切断工程の増加や、設備機器の損料等を考慮すると、費用対効果が上記工法に比べて低かった。

本発明は、これらの問題を鑑みてなされたものであり、少ない労力でかつ短時間に鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法を提供し、もって鉄筋コンクリート躯体の解体、補修又は検査等のコストを削減することを目的とする。

本発明のある側面は、鉄筋コンクリート躯体（２）の表面（１０）からコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法であって、コンクリート部分（８）の所定の位置に前記表面から所定の深さの装薬孔（１６）を形成するステップと、前記コンクリート部分の、所定の鉄筋（４，６）に近接する位置にひび割れ誘導孔（１８）を形成するステップと、前記装薬孔の中に爆薬（１４）を配置するステップと、前記爆薬を起爆するステップとを備えることを特徴とする。ここで、ひび割れ誘導孔が鉄筋に「近接」するとは、ひび割れ誘導孔内にその鉄筋の表面が露出している状態から、ひび割れ誘導孔の内周面が鉄筋の表面からその鉄筋径の１／２程度離間している状態までを意味する。

この構成によれば、爆薬の爆破時に発生する衝撃波動が鉄筋に近接して設けられたひび割れ誘導孔により誘導されるため、鉄筋に沿った伝播経路を発生させるとともに、鉄筋から鉄筋コンクリート躯体表面に引張ひずみを成長させることができる。そのため、鉄筋コンクリート躯体の表面にひび割れが形成され、爆薬の起爆力によってそのひびの入った表面が剥離されるように破砕されるため、少ない労力でかつ短時間に鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させることができる。したがって、鉄筋を露出させる必要のある作業、例えば、鉄筋コンクリート躯体の解体、補修又は検査等のコストを削減することができる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記コンクリート躯体は、第１鉄筋（４）と、前記第１鉄筋よりもかぶりの浅い位置に配置されて前記第１鉄筋に交差する複数の第２鉄筋（６）とを含み、前記所定の鉄筋は、前記第２鉄筋から選択されることを特徴とする。

この構成によれば、第２鉄筋はかぶりが浅く、表面側から別の鉄筋に押さえつけられていないため、爆薬の爆破による衝撃波が伝わりやすく、起爆後にコンクリートが第２鉄筋から剥離するように破砕されるため、第２鉄筋に付着した状態で残るコンクリートを減らすことができる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記所定の鉄筋は互いに平行な２本の鉄筋を含み、その各々に近接した位置に前記ひび割れ誘導孔が配置され、前記装薬孔は、前記２本の鉄筋の中間位置に配置されることを特徴とする。

この構成によれば、ひび割れ誘導孔で反射された爆薬の起爆による衝撃波が、２本の鉄筋の中間位置に集中してひび割れ（２２）を誘発するため、爆薬が配置された位置から表面に向かう起爆力によって、表面のコンクリートが２本の鉄筋の間の広い範囲にわたって剥離しやすくなる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記装薬孔の前記所定の深さは、前記ひび割れ誘導孔の前記コンクリート部分の前記表面からの深さよりも浅いことを特徴とする。

この構成によれば、コーン上に広がる衝撃波の経路が、ひび割れ誘導孔の存在により、被りの薄い鉄筋に沿ってコンクリート躯体表面に向かう方向に回折されるため、ひび割れ誘導孔で囲まれる範囲より外側へ向かう衝撃波を減らすことができる。

本発明の他の側面は、上記構成において、前記装薬孔の前記所定の深さは、前記爆薬が前記鉄筋コンクリート躯体の深さ方向の中間に配置されるように設けられ、前記ひび割れ誘導孔は、前記コンクリート部分の前記表面から反対側の表面（１２）にかけて貫通する貫通孔であることを特徴とする。

この構成によれば、一方の表面からのみ装薬孔及びひび割れ誘導孔を設けても両表面のコンクリートを除去することができるため、作業に必要な労力を軽減することができる。

本発明によれば、少ない労力でかつ短時間に鉄筋コンクリートの表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させることができ、それによって鉄筋コンクリート躯体の解体、補修又は検査等のコストを削減することができる。

本発明の実施形態において鉄筋コンクリート躯体に形成する孔の位置を示す模式図（Ａ）平面図（Ｂ）正面図 本発明の実施例の鉄筋コンクリート躯体の起爆前の状態を示す写真 本発明の実施例の鉄筋コンクリート躯体の起爆後の状態を示す写真 比較例（従来技術）の鉄筋コンクリート躯体に形成する孔の位置を示す模式的平面図 比較例（従来技術）の鉄筋コンクリート躯体の起爆後の状態を示す写真

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る方法によって解体される鉄筋コンクリート躯体２を模式的に示す。

鉄筋コンクリート躯体２は、互いに平行に配置された複数の第１鉄筋４と、第１鉄筋４と直交するように重なり、互いに平行に配置された複数の第２鉄筋６と、第１鉄筋４及び第２鉄筋６を埋め込むコンクリート部分８とを備える。鉄筋コンクリート躯体２は板状を呈し、コンクリート部分８は、板形状の主面をなす第１表面１０と、第１表面１０と相反する側の主面をなす第２表面１２とを有する。互いに交差する第１鉄筋４及び第２鉄筋６は層を形成し、第１表面１０側と第２表面１２側との２層に配置される。第２鉄筋６は、第１鉄筋４よりもかぶりが浅くなるように配置される。すなわち、各層の第２鉄筋６は、第１表面１０及び第２表面１２の内の近接側の表面からの深さにおいて、隣接している第１鉄筋４の対応する深さよりも浅い。例えば、鉄筋コンクリート躯体２は、コンクリート橋の床版、建築物の床及び壁、機械基礎並びに擁壁等である。

鉄筋コンクリート躯体２は、コンクリート部分８の表面を剥離させて第１鉄筋４及び第２鉄筋６を露出させ、露出させた部分において第１鉄筋４又は第２鉄筋６を切断し、第１鉄筋４又は第２鉄筋６を切断した部分で折れるように鉄筋コンクリート躯体２に負荷をかけて解体される。本発明は、鉄筋コンクリート躯体２の解体工程の内、コンクリート部分８の表面を剥離させて第１鉄筋４及び第２鉄筋６を露出させる工程に関する。

まず、電磁レーダー法、電磁誘導法又はＸ線透過撮影法等の公知の鉄筋探査手段により、鉄筋コンクリート躯体２中の第１鉄筋４、第２鉄筋６及びその他の鉄筋（図示せず）の位置を把握する。

次に、爆薬１４が装填される装薬孔１６と、空孔となるひび割れ誘導孔１８とをコンクリート部分８に形成する。ひび割れ誘導孔１８は、第１鉄筋４及び第２鉄筋６の一方又は双方に近接した位置に配置されるが、かぶりの浅い第２鉄筋６に近接した位置に配置されることが好ましく、２本の第２鉄筋６のそれぞれに近接した位置に複数配置されることが好ましい。装薬孔１６は、ひび割れ誘導孔１８が近接配置された２本の第２鉄筋６の中間位置、かつ、第２鉄筋６の延在方向においては互いに隣接する２つひび割れ誘導孔１８の中間位置に１つずつ配置される。２列に配置されたひび割れ誘導孔１８は、１列に配置された装薬孔１６に対して左右対称形を成すことが好ましい。除去すべきコンクリート部分８の範囲に応じて、第２鉄筋６方向における装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８の数、並びに第１鉄筋４方向に交互に配置される装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８の列の数は増減される。

また、互いに隣接する２つ装薬孔１６間の距離をＤ、破壊媒体（コンクリート部分８）、装薬孔１６のせん孔径および爆薬１４の使用爆薬種により取り得る最大抵抗線長をＷ、第２鉄筋６（ひび割れ誘導孔１８を近接させた鉄筋）に直交する方向における装薬孔１６とひび割れ誘導孔１８との間の距離をＳ、第２鉄筋６に平行な方向における装薬孔１６とひび割れ誘導孔１８との間の距離をＬとすると、Ｄ＜０．７Ｗ、Ｓ＜０．５Ｄ、Ｌ≒０．５Ｄとすることが好ましい。また、互いに隣接する２つ装薬孔１６間の距離Ｄは互いに等しく、第２鉄筋６に平行な方向において互いに隣接する２つのひび割れ誘導孔１８間の距離は互いに等しいことが望ましい。なお、第１鉄筋４、第２鉄筋６及びその他の鉄筋（図示せず）の配置に応じ、装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８の位置は適宜修正される。

装薬孔１６の深さは、第２鉄筋６のかぶりよりも深い。ひび割れ誘導孔１８の深さは、装薬孔１６の深さよりも深いこと、例えば約２倍とすることが好ましい。上下両側に第１鉄筋４及び第２鉄筋６が配置された本実施形態では、装薬孔１６は、爆薬１４が板状の鉄筋コンクリート躯体２の厚さ方向の中央に配置できるように鉄筋コンクリート躯体２の略中央までの深さを有し、ひび割れ誘導孔１８は、貫通孔となっている。なお、コンクリート躯体２が片側配筋の場合、装薬孔１６は、薬量によって指定される爆薬１４の填塞効果が得られる深さ以上に爆薬１４を装薬できる深さに設定される。

なお、本実施形態では、ひび割れ誘導孔１８は、近接する第２鉄筋６に対して装薬孔１６側に配置されるが、近接する第２鉄筋６に対して装薬孔１６の反対側に配置されてもよい。

次に、装薬孔１６の底に爆薬１４を装填した後、爆薬１４を起爆する。すると、図１にドットパターンで示したコンクリート部分８の爆破部分２０が、爆薬１４の起爆力によって剥離して除去される。第１表面１０及び第２表面１２における爆破部分２０の範囲は、図１（Ａ）に示すように、装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８を含む連続した面であり、ひび割れ誘導孔１８を近接させた第２鉄筋６を露出させる。第２鉄筋６の露出した部分において、コンクリートは第２鉄筋６から略完全に剥離する。また、鉄筋コンクリート躯体２の厚さ方向における爆破部分２０の範囲は、爆薬１４を配置した位置を基点として、第１表面１０及び第２表面１２にむけて椀状ないしコーン状に広がっている。また、列をなす装薬孔１６を互いに結び、さらに最も外側に設けられた２つの装薬孔１６から外側に向かうひび割れ２２が形成される。

理論的に拘束されるものではないが、このように、爆破部分２０が爆破によって除去されて第２鉄筋６が露出するのは、爆薬１４の爆破による衝撃波がひび割れ誘導孔１８の表面で反射及び回折することで、装薬孔１６からひび割れ誘導孔１８又はその近傍に至るひび割れ、複数の装薬孔１６を互いに結ぶひび割れ２２、及びかぶりの薄い第２鉄筋６に沿ったひび割れが形成され、さらに第１表面１０及び第２表面１２に向かって円筒又は長円筒状に広がる爆薬１４の起爆力によって周辺のコンクリートが剥離するためであると考えられる。特に、第２鉄筋６においては、ひび割れ誘導孔１８を介して爆薬１４の爆破による衝撃波が伝わることによって、その衝撃波による振動が浅いかぶりのコンクリートに引張ひずみを成長させてひび割れを生じさせるものと考えられる。

第２鉄筋６の内の爆破によって露出した部分は、概ねコンクリートが剥離しており、コンクリートの２次破砕工程を必要とせずにアセチレンガスやカッター等の簡易な手段で切断することができる。従って、装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８の削孔、並びに爆薬１４の装填及び起爆という比較的簡易な作業によって第２鉄筋６を切断するための準備作業が完成する。すなわち、少ない労力でかつ短時間に鉄筋コンクリート躯体２の表面からコンクリートを除去して第１鉄筋４及び第２鉄筋６を露出させ、鉄筋コンクリート躯体２の解体コストを削減することができる。

図２及び図３は、上記実施形態に対応する実施例の起爆前後の状態を示す写真であり、図４及び図５は、比較例を示す。

図３に示すように、本発明に係る実施例では、鉄筋コンクリート躯体２のコンクリート部分８において、装薬孔１６及びひび割れ誘導孔１８を設けた範囲の表面が剥離し、第１鉄筋４及び第２鉄筋６が露出した。特に、ひび割れ誘導孔１８が近接する第２鉄筋６は、所定の長さ方向区間において太さ方向の略全周に渡って露出した。

図４に示すように、比較例として試験された鉄筋コンクリート躯体１０２は、互いに平行に配置された複数の第１鉄筋１０４と、第１鉄筋１０４と直交するように重なり、互いに平行に配置された複数の第２鉄筋１０６と、第１鉄筋１０４及び第２鉄筋１０６を埋め込むコンクリート部分１０８とを備える躯体であった。２つの装薬孔１１６が２つの第２鉄筋１０６の中間位置に形成されたが、本発明のひび割れ誘導孔１８（図１参照）に相当する空孔は形成されなかった。爆薬（図示せず）が、装薬孔１１６に装填され、起爆された。

図５は、比較例に係る鉄筋コンクリート躯体１０２の起爆後の状態を示す写真である。各々の装薬孔１１６の周囲でコンクリートが剥離して爆破部分１２０が形成され、２つの装薬孔１１６を結びさらにその外側に拡がるひび割れ１２２が形成されたが、２つの装薬孔１１６間のコンクリート部分１０８は剥離しなかった。また、爆破部分１２０で露出した第１鉄筋１０４及び第２鉄筋１０６は、表面側において露出したものの、反対側においてコンクリートが付着している部分が多いとともに露出範囲が狭かった。よって、アセチレンガスやカッター等の簡易な手段で切断するためには、コンクリートの２次破砕工程が必要であった。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。例えば、第１表面側から形成した装薬孔及びひび割れ誘導孔を用いて、第１表面側のみのコンクリートを除去してもよく、さらに、第２表面側から別の装薬孔及びひび割れ誘導孔を形成し、第２表面側のコンクリートを除去してもよい。この場合ひび割れ誘導孔は、それぞれ有底孔としてもよく、両面からの装薬孔に対応する貫通孔としてもよい。また、厚みの大きい鉄筋コンクリート躯体や、機械基礎コンクリートに本発明を適用してもよく、この場合、一方の表面側から形成された装薬孔及びひび割れ誘導孔は、その表面側のコンクリートを剥離するためのものであり、装薬孔の底は、ひび割れ誘導孔は有底孔としてもよい。また、上記実施形態における鉄筋コンクリート躯体は、互いに交差する鉄筋が２層に配置されているが、鉄筋は、交差していなくてもよく、又は１層でもよい。また、３層以上に配置された鉄筋の表層側の鉄筋を露出させるために本発明を適用してもよい。また、コンクリート躯体を解体するためだけでなく、コンクリート躯体の表面の補修や、鉄筋を検査するために、本発明を適用して、コンクリートのかぶり部分を剥離させてもよい。

２：鉄筋コンクリート躯体
４：第１鉄筋
６：第２鉄筋
８：コンクリート部分
１０：第１表面
１２：第２表面
１４：爆薬
１６：装薬孔
１８：ひび割れ誘導孔
２０：爆破部分
２２：ひび割れ
Ｄ：装薬孔間距離
Ｗ：最大抵抗線長
Ｌ：装薬孔−ひび割れ誘導孔間距離（第２鉄筋方向）
Ｓ：装薬孔−ひび割れ誘導孔間距離（第１鉄筋方向）

Claims (4)

1. 鉄筋コンクリート躯体の表面からコンクリートを除去して鉄筋を露出させる方法であって、
   コンクリート部分の所定の位置に前記表面から所定の深さの装薬孔を形成するステップと、
   前記コンクリート部分の、所定の鉄筋に近接する位置にひび割れ誘導孔を形成するステップと、
   前記装薬孔の中に爆薬を配置するステップと、
   前記爆薬を起爆するステップとを備え、
   前記コンクリート躯体は、第１鉄筋と、前記第１鉄筋よりもかぶりの浅い位置に配置されて前記第１鉄筋に交差する複数の第２鉄筋とを含み、
   前記所定の鉄筋は、前記第２鉄筋から選択されることを特徴とする方法。
2. 前記所定の鉄筋は互いに平行な２本の鉄筋を含み、その各々に近接した位置に前記ひび割れ誘導孔が配置され、
   前記装薬孔は、前記２本の鉄筋の中間位置に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記装薬孔の前記所定の深さは、前記ひび割れ誘導孔の前記コンクリート部分の前記表面からの深さよりも浅いことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記装薬孔の前記所定の深さは、前記爆薬が前記鉄筋コンクリート躯体の深さ方向の中間に配置されるように設けられ、前記ひび割れ誘導孔は、前記コンクリート部分の前記表面から反対側の表面にかけて貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。