JP6707001B2 - コークス炉の擁壁解体方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の擁壁解体方法に関する。

室炉式コークス炉とも呼ばれるコークス炉は、炭化室内で空気を遮断して石炭を加熱して、バッチ処理でコークスを製造する設備であり、耐火煉瓦で構成される自立式の炉である。このコークス炉は、下層部分に蓄熱室、上層部分に炭化室と燃焼室が配置される。通常、炭化室と燃焼室は、交互に多数配置されているが、この交互に多数配置されている方向を、炉団長方向という。一方、炭化室の長手方向を炉長方向という。コークス炉の炉団長方向の最外側両端には、コンクリート製の擁壁が設置される（特許文献１）。この擁壁は、鉄筋コンクリート製の構造体であり、炉体の炉団長方向への熱膨張を抑えて炉体を位置決めし、保持する機能を果たしている。この擁壁はおよそ、高さおよび幅が１６ｍ、厚さが９００ｍｍの大きさである。

ところで、コークス炉を２０〜３０年を越える期間で稼働して乾留、排出を繰り返すと、燃焼室や炭化室を形成している煉瓦壁が劣化し、崩壊しやすくなる。このため、燃焼室や炭化室、煉瓦壁を構成する構造部をいったん解体し、立て直す更新工事が行われる（特許文献２、３）。

一方、擁壁は、燃焼室や炭化室に比べると強度や耐久性が高いため、上記煉瓦壁の解体の際も擁壁は残し、再利用することもある。
しかしながら、コークス炉の稼働年数が４０年を超えると、擁壁を構成しているコンクリートも劣化するため崩壊しやすくなる。擁壁のコンクリートは建設時にはアルカリ性であるが、長期間の使用より表面から中性化する。中性化すると、微細なクラックが入り、強度が低下する。また、コンクリートの中性化が進行することにより、中の鉄筋が腐食環境となることにより鉄筋が酸化により膨張し、このことによってもコンクリートに微細なクラックを生じる。このため、４０年以上長期間稼働したコークス炉の擁壁についても、いったん解体し、新たな擁壁を立て直す更新工事が行われる。

コークス炉の擁壁を解体する場合には、安全に解体する通常の作業手順として考えられる工程１〜４（通常工程という。）を、以下に説明する。

１．擁壁を解体する前には、基礎構造最上部である炉床盤より上部の、蓄熱室、炭化室、燃焼室を構成する炉本体煉瓦を解体撤去する。
炉本体煉瓦は、擁壁よりも劣化しているために、作業中の崩壊を防止するために、予め解体しておく必要がある。また、擁壁を解体するための作業スペース確保のため、解体された煉瓦は撤去する。

２．擁壁解体用仮設足場を、炉内側の擁壁全面を覆うように炉床盤上に設置する。
擁壁の、蓄熱室、炭化室、燃焼室が構成されていた炉内側をＲＳ、反対側である反炉側をＯＳと表記する。擁壁は、一度に解体することは難しく、直接解体機のハンマーなどで破壊すると破片が広範囲に飛び散るので、図１（Ａ）に示した擁壁１において、一点鎖線で示したようなラインで、小分割して解体する。そのための作業用の仮設足場を炉内側に設置する。

３．擁壁小割分割用のワイヤーソーを設置し、擁壁をワイヤーソーにより高さ方向７分割、横方向５分割程度に分割する（小割ブロック化）。
図１（Ａ）の一点鎖線に示したように、擁壁１の小割サイズは、高さ方向７分割、横方向５分割程度とできる。この大きさであれば、１個当たり１５ｔｏｎとなり、後述するクレーンで下ろす際に許容重量内である。
分割の際には、図１（Ｂ）の実線に示したように、上部１段目の横方向にワイヤーソーで水平方向の切れ目３を入れつつ、切れ目に転倒防止金具を取りつけながら切断を進める。また、縦に縦方向の切れ目２を入れるためワイヤーソーで切断する。

４．炉床盤上にクレーンを配置し、クレーンで、ブロックを吊った状態で、転倒防止金具を取り外し、クレーンでブロックを下架する。
図１（Ｃ）の実線に示したように、ワイヤーソーにより縦横切断し、擁壁１から分離できる状態としたブロックを、クレーンで、炉床盤上に下ろす。これを繰り返して、擁壁１を解体する。なお、図１において、足場、ワイヤーソー、転倒防止金具の記載は省略してある。

特開２０１５−１８７２１８号公報 特開２０１５−１３９３７号公報 特開２０１３−１９９５５９号公報

しかしながら、このような擁壁の解体作業手順には、次のような問題がある。
１．擁壁はコークス炉稼働中の熱影響で強度低下しており、ブロックをクレーンに吊り下げるためのワイヤーロープを掛ける玉掛け（たとえば、ブロックに貫通孔を開けてロープを通す。）中のブロック崩壊リスク、ブロック落下で炉床盤を損傷するリスクが残る。
２．リスク低減のため、小割分割にせざるを得ず、その結果工事効率は低くなる。日数にして、擁壁解体期間のみで２３日、煉瓦解体から擁壁解体完了までは３５日を要した。
３．炉内側（ＲＳ）に足場を必要とするため、煉瓦解体が終了するまで足場が組めず、擁壁解体に着手できない。

コークス炉を休止して解体し、炉床盤上の煉瓦と擁壁を解体して更新する工事において、作業者の安全性を高め且つ効率的に擁壁を解体する。特に、小割した擁壁の玉掛け作業を回避し、小割した擁壁の落下リスクと作業者の災害リスクを低減する擁壁解体工法を提示する。

上記の課題を解決するための本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）コークス炉の擁壁解体方法であって、炉内側の炉床盤上に解体煉瓦を敷き、擁壁に擁壁を貫通した縦方向の切れ目を入れ、反炉側の擁壁面に、切れ目の深さを反炉側の鉄筋を切断するまで、かつ、炉内側の鉄筋を切断しない深さとした水平方向の切れ目を入れ、解体機にて擁壁を炉内側に敷いた解体煉瓦へと水平方向の切れ目から引き倒すことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。
（２）（１）に記載の方法において、解体機にて擁壁を引き倒す前に、水平方向の切れ目の炉内側を解体機のブレーカで削り、擁壁を引き倒すことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。
（３）（１）又は（２）に記載の方法において、縦方向の切れ目を入れる作業開始時には擁壁の炉内側に近接した煉瓦構造物を残しておくことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。

１）擁壁の分割作業は、水平方向の切れ目（たとえばウォールソーを使用する）を入れる際に、炉内側の鉄筋を切断せずに残すため、転倒防止金具を設置しなくとも強度が確保され、強度低下した脆弱な擁壁に転倒防止金具を設置するために作業者が近接して作業する必要がなく、作業者の安全が確保される。
２）分割した擁壁を引き倒して解体するため、玉掛け作業が回避され、落下事故（人災）や落下による擁壁や炉床盤の損傷を防止できる。
３）炉床盤上に解体した煉瓦を敷くことで、擁壁を引き倒した際の衝撃を敷き煉瓦がクッションとなって吸収し、炉床盤の損傷、騒音、発塵問題が無くなる。
４）擁壁を引き倒して解体するため、クレーンで分割した擁壁を下す必要がなく、分割は大きな単位で行える。
５）擁壁の分割作業は、縦方向の切れ目を入れる縦切り（ワイヤーソー）作業開始時には擁壁の炉内側に近接した煉瓦構造物を残しておくことにより炉内側では煉瓦構造物が足場となって炉内側の足場仮設が不要になり、水平方向の切れ目を入れる横切り（ウォールソー）は反炉側から行えるため、炉内側に足場仮設が不要になる。これにより、煉瓦解体と縦切り（ワイヤーソー）、横切り（ウォールソー）作業をラップして行うことが可能になり、煉瓦解体と擁壁解体の合計工期は大幅に短縮することができる。

従来の擁壁解体手順を示す図 炉内側から見た擁壁のワイヤーソー導入用孔と縦方向の切れ目を示す図、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ矢視図 炉長方向から見た擁壁の断面図であり、ワイヤーソーによる縦方向の切れ目を入れる手順を示す図 炉長方向から見た擁壁の断面図であり、本発明における水平方向の切れ目を示す図 炉長方向から見た擁壁の断面図であり、本発明の擁壁を引き倒す手順を示す図

本発明を適用して擁壁を解体するに際しては、燃焼室、炭化室、蓄熱室の煉瓦を解体する。煉瓦の解体前には、バックステイ、炉枠、保護板を順次解体し、その後、煉瓦を解体する。ここでいう、煉瓦の解体とは、燃焼室、炭化室、蓄熱室の形状、構造に積み上げられている状態を崩し、煉瓦をがれき状態とすることである。この際に、各々の崩した煉瓦は割れていても割れていなくても構わない。

次に解体した煉瓦は、擁壁１の炉内側ＲＳの炉床盤上に一定高さ、あるいは厚さとなるまで敷く。後の工程で、この敷いた解体煉瓦１０の上に、分割した擁壁１を引き倒す。解体煉瓦１０を敷いておくことにより、解体煉瓦１０が、倒された擁壁１から炉床盤を保護するクッションの役目をする。解体煉瓦１０は、解体の過程で必ず炉床盤上に発生するいわば廃棄物であるから、特段のクッション材を用意するコストや手間が不要である。解体煉瓦１０を敷きつめる高さは、特に限定されるものではないが、マウンド状に盛り上げ、引き倒されて落下してくる擁壁１の衝撃から炉床盤を保護できるだけの高さである。具体的には、分割した擁壁１の大きさや重さにもよるが、３ｍ以上の高さである。

一方、煉瓦の解体と並行し、擁壁１に擁壁１を貫通した縦方向の切れ目２、水平方向の切れ目３を入れる。
縦方向の切れ目２を入れることにより、擁壁１を引き倒すことができる。具体的な方法としてはワイヤーソーを使用することができる。切れ目２を入れるには、最初に、図２、図３（Ａ）に示したように、擁壁１に、ワイヤーソー５を通すワイヤーソー導入用孔４を貫通させる。そして貫通させた上下二つのワイヤーソー導入用孔４に、図３（Ｂ）に示したように、ワイヤーソー５を通し、ソーイングマシン６でワイヤーソー５を回して上下二つのワイヤーソー導入用孔４間を切断する。図２においては、縦方向の切れ目２を入れる切断は、上下方向に三分割して行い、上段のすべておよび中断の二か所の切断が完了している。後述するが、この段階では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示したように、炉内側ＲＳの擁壁１の近傍に煉瓦構造物９を、所定の高さのワイヤーソー導入用孔４を開けてワイヤーソー５を通すための足場として、所定の高さまで残しておくことが好ましい。切断が終了したら、たとえば、図３（Ｂ）の真下の箇所である図３（Ｃ）のような別の箇所についても縦方向の切れ目２を同様に入れる。図３においては、縦方向の切れ目２は、上段から入れているが、特段上段から入れなければならないものではなく、下段から切れ目を入れても構わない。また、ソーイングマシン６を設置する場所は、反炉側ＯＳに、擁壁間をつなぐデッキが残っていれば、デッキの床を利用すればよく、反炉側ＯＳに足場を組んでいるのであれば、足場に設置してもよい。

次に、図４に示したように、擁壁１の反炉側ＯＳの面に、反炉側鉄筋７を切断するまで、かつ、炉内側鉄筋８を切断しない深さとした水平方向の切れ目３を入れる。

擁壁１は、鉄筋コンクリート製なので、図４に示したように、内部の反炉側、炉内側に、それぞれ、反炉側鉄筋７、炉内側鉄筋８が埋め込まれている。本発明では、水平方向の切れ目３を入れる際に、反炉側鉄筋７は切断し、炉内側鉄筋８は、引き倒すまで切断せずに残す。このことにより、水平方向の切れ目３で、擁壁１は折れて、引き倒される。また、炉内側鉄筋８を残すことで、水平方向の切れ目３より上部がずれたり、崩れたりすることを防ぐことができるので、引き倒すまでの転倒防止金具を設置する必要がない。水平方向の切れ目３を入れるには、たとえば、ダイヤモンドブレードを備えるウォールソーを使用すればよい。

切れ目２、３を入れ終え、図５（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、炉内側の炉床盤上に解体煉瓦１０を敷いたら、解体機にて擁壁１の水平方向の切れ目３より上部をつかみ（図５（Ａ）の実線）、この水平方向の切れ目３から折り曲げ（図５（Ａ）の二点鎖線、（Ｂ）の実線）、解体煉瓦１０上に倒す（図５（Ｂ）の二点鎖線）。次いで、引きちぎり落とす（図５（Ｃ））。このように、解体煉瓦１０を予め敷いておいて、その上に擁壁１を引き倒すことにより、解体煉瓦１０がクッションとなって、引き倒した擁壁（分割された擁壁）および炉床盤を損傷から保護し、振動や騒音、衝撃や、発塵、がれきの散乱を防止することができる。

さらに、分割された擁壁（分割部）を引き倒して解体するため、玉掛け作業が回避され、落下事故（人災）や落下による擁壁や炉床盤の損傷を防止できる。また、分割部をクレーンで下ろす必要がないため、分割部を大きなブロックとすることができるため、分割の回数が減り、解体効率が良い。

本発明において、解体機にて擁壁を引き倒す前に、水平方向の切れ目３の炉内側を解体機のブレーカで削る（斫る）ことが好ましい。このことにより、切れ目３での分割がスムーズとなり、より容易に引き倒せる。削る部分は、水平方向の切れ目３の真裏部の炉内側であり、削る深さは炉内側鉄筋８を切断しない程度である。

本発明において、縦方向の切れ目２を入れる作業開始時には煉瓦構造物９を残しておくことが好ましい。縦方向の切れ目２を入れる作業開始時に煉瓦構造物を残しておくことにより、ワイヤーソー５をワイヤーソー導入用孔４に通す作業が、煉瓦構造物９を足場に行うことができる。すなわち、ワイヤーソー５をワイヤーソー導入用孔４に通す作業が終わるまでは、そのワイヤーソー導入用孔４の高さにアクセスできる近接した位置と高さの煉瓦構造物９を残しておくことが好ましい。目的の高さのワイヤーソー導入用孔４にワイヤーソー５を導入できたら、それより上の煉瓦構造物９は解体してもよい。また、水平方向の切れ目３は、反炉側ＯＳのみから入れればよい。このため、炉内側ＲＳに足場を組む必要がない。炉内側の足場を組む必要がないため、切れ目を入れる作業開始前に、煉瓦の解体、撤去を完了させておく必要がなく、切れ目を入れる作業等の擁壁１の解体作業と煉瓦の解体を並行させることができる。これにより、煉瓦解体と擁壁解体の合計工期は大幅に短縮することができる。また、炉内側ＲＳに足場を組む工程自体が省略できるため、作業効率が良い。

以上のように、炉内側の足場の設置を省略し、煉瓦の解体と、擁壁に切れ目を入れ始める作業を並行させることにより、擁壁の分割作業の開始を、１５日程度早めることができた。また、分割した擁壁をひとつひとつクレーンで下ろすための細かい精密な作業を必要とせず、大分割した擁壁を引き倒して処理できるので、切れ込みを入れてから擁壁の解体完了までの期間を６日程度早めることができた。トータルすると、煉瓦の解体を開始してから擁壁の解体を終了するまでの期間を、通常工程に比べて１７日程度短縮することができた。

本発明によれば、コークス炉の擁壁解体に際し、煉瓦解体と擁壁解体の合計工期は大幅に短縮し、転倒防止金具の設置や、玉掛け作業が回避され、落下事故（人災）や落下による擁壁や炉床盤の損傷、および騒音、発塵を防止できるという極めて有用な産業上の利用性を有する。

１…擁壁
２…縦方向の切れ目
３…水平方向の切れ目
４…ワイヤーソー導入用孔
５…ワイヤーソー
６…ソーイングマシン
７…反炉側鉄筋
８…炉内側鉄筋
９…煉瓦構造物
１０…解体煉瓦
ＲＳ…炉内側
ＯＳ…反炉側

Claims (3)

1. コークス炉の擁壁解体方法であって、炉内側の炉床盤上に解体煉瓦を敷き、擁壁に擁壁を貫通した縦方向の切れ目を入れ、反炉側の擁壁面に、切れ目の深さを反炉側の鉄筋を切断するまで、かつ、炉内側の鉄筋を切断しない深さとした水平方向の切れ目を入れ、解体機にて擁壁を炉内側に敷いた解体煉瓦へと水平方向の切れ目から引き倒すことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。
2. 請求項１に記載の方法において、解体機にて擁壁を引き倒す前に、水平方向の切れ目の炉内側を解体機のブレーカで削り、擁壁を引き倒すことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。
3. 請求項１又は請求項２に記載の方法において、縦方向の切れ目を入れる作業開始時には擁壁の炉内側に近接した煉瓦構造物を残しておくことを特徴とするコークス炉の擁壁解体方法。

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