JP6715678B2 - 切断装置および床版切断方法 - Google Patents

Description

本発明は、切断装置および床版切断方法に関する。

床版更新工事では、老朽化した床版を鋼桁から撤去した後、新設の床版を鋼桁に設置する場合がある。床版を鋼桁から撤去する際には、床版と鋼桁との接合部を切断する必要があるが、新設の床版を設置するためには、切断作業を精度よく行う必要がある。
床版と鋼桁との接合部の切断は手作業によって行うのが一般的である。ところが、手作業による床版撤去作業は、効率が悪く、工期短縮化の妨げとなっていた。
特許文献１には、コンクリート床版に対して、下端変換プーリーが配置される貫通孔を穿孔するとともに、貫通孔から離れた位置に切断溝を形成した後、この切断溝内にワイヤーソーを係入し、このワイヤーソーを利用してコンクリート床版の底面を水平切断する橋梁床版切断方法が開示されている。

特開２００９−１１４６８８号公報

特許文献１の床版切断方法は、床版の切断面に巻き付けられたワイヤーソーを回転・牽引することにより、床版を切断するものであるが、切削の進行に伴い、床版の切削部の平面形状が先細りの形状になる。すなわち、桁軸に対して直交する直線状を呈していた切断面が、ワイヤーソーが牽引されることで、両端が中央よりも貫通孔側に配置された逆Ｖ字状となる。そのため、ワイヤーソーと床版との接触部分が多くなり、切削時の抵抗が大きくなる。その結果、駆動装置の負担が大きくなってしまうとともに、切断に要する時間が長期化してしまう。
このような観点から、本発明は、駆動装置への負担を減らし、かつ、施工期間の短縮を可能とし、なおかつ、高精度に施工を行うことを可能とした切断装置および床版切断方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明の切断装置は、床版に固定された駆動部本体を有する駆動部と、桁に沿って前記駆動部に近付くように移動可能に設けられた一対の移動部と、前記駆動部と前記一対の移動部との間に掛け回されたワイヤーソーとを備えるものであって、前記一対の移動部は、前記桁を挟んで対向するように設けられており、前記ワイヤーソーは、前記桁と床版との境界において当該桁の桁軸と交差するように前記移動部同士の間に配設されていて、前記駆動部の動力により回転しつつ前記一対の移動部とともに前記駆動部に牽引されることを特徴としている。
かかる切削手段によれば、ワイヤーソーによって桁と床版との接合部を切断するため、簡易に施工を行うことができる。ワイヤーソーは、桁の側面に沿って移動する一対の移動部とともに牽引されるため、一定の角度を保持した状態で接合部を切断する。そのため、駆動部の負担が大きくなることがなく、高精度に施工を行うことができる。

前記駆動部は、前記駆動部本体から延びる前記ワイヤーソーを下向きに誘導する第一駆動部プーリーと、前記第一駆動部プーリーから延びる前記ワイヤーソーを前記床版の下面よりも低い位置において桁軸方向に誘導する第二駆動部プーリーとを備えているのが望ましい。また、前記移動部は、前記駆動部から桁軸に沿って延設された前記ワイヤーソーを上向きに誘導する第一移動部プーリーと、前記第一移動部プーリーから延びる前記ワイヤーソーを前記桁に近付くきに誘導する第二移動部プーリーとを備えているのが望ましい。
また、前記移動部が、前記第二移動部プーリーと前記床版との間に配設された第三移動部プーリーをさらに備えていれば、より高精度に施工を行うことができる。
さらに、前記切断装置は、前記桁の側面に配設されたレールを備えており、前記移動部は前記レールに沿って移動するように構成されていてもよい。

また、本発明の床版切断方法は、桁から床版を切断する床版切断方法であって、前記床版の上面から前記桁の側方に至る貫通孔を前記床版に形成する工程と、前記貫通孔から桁軸方向に離れた位置に、前記桁軸と交差する開口を前記床版に形成する工程と、前記貫通孔の近傍に駆動部を設置する工程と、前記桁に走行路を設置するとともに、前記走行路に移動部を設置する工程と、前記開口を利用して、前記桁と前記床版との境界にワイヤーソーを係止するとともに当該ワイヤーソーを前記駆動部および前記移動部に掛け回す工程と、前記駆動部の動力により前記ワイヤーソーに一定の張力を与えつつ回転させるとともに、前記移動部が前記駆動部に近付くように移動することにより前記桁の上面に沿って前記床版を切断する工程とを備えていることを特徴としている。
かかる床版切断方法によれば、ワイヤーソーによって桁と床版との接合部を切断するため、簡易に施工を行うことができる。

本発明の切断装置および床版切断方法によれば、駆動装置への負担を減らし、かつ、施工期間の短縮を可能とし、なおかつ、高精度に施工を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係る切断装置の概要を示す平面図である。 図１に示す切断装置の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （ａ）は図１のＢ−Ｂ断面図、（ｂ）は図２のＣ部分拡大図である。

本発明の実施形態では、道路橋の床版更新工事において、鋼桁（桁）Ｇの上面に固定されたコンクリート製の既設床版Ｓを切断撤去する際に使用する切断装置１とこの切断装置１を使用した床版切断方法について説明する（図１および図２参照）。
鋼桁Ｇは、図３に示すように、上下のフランジＧ_Ｆ，Ｇ_Ｆと、両フランジＧ_Ｆ，Ｇ_Ｆの間に配設されたウェブＧ_Ｗにより断面視Ｉ字状のいわゆるＩ形鋼により構成されている。鋼桁Ｇの上下のフランジＧ_Ｆ，Ｇ_ＦおよびウェブＧ_Ｗにより形成された空間には、桁軸方向に所定の間隔をあけて複数のリブ材Ｇ_Ｒが配設されている。なお、本実施形態では、主桁がＩ形鋼からなる鋼桁Ｇの場合について説明するが、主桁の構成は限定されるものではない。
本実施形態の切断装置１は、図１および図２に示すように、駆動部２、一対の移動部３，３、ワイヤーソー４および一対のレール５，５を備えている。

駆動部２は、ワイヤーソー４を回転させつつ牽引する、いわゆるワイヤーソーマシンである。
本実施形態の駆動部２は、駆動部本体２０、第一駆動部プーリー２１および第二駆動部プーリー２２を備えている。
駆動部本体２０は、ワイヤーソー４に対して回転力を付与するとともに、ワイヤーソー４を牽引する。また、駆動部本体２０は、図示せぬ駆動源（モーター等）の他、図３に示すように、複数のガイドプーリー２３，２３，…を有している。ガイドプーリー２３にはワイヤーソー４が掛け回されていて、ガイドプーリー２３を適宜移動させることにより、駆動部２から延びるワイヤーソー４の長さを調整する。
駆動部本体２０は、床版Ｓの上面に固定されている。床版Ｓには、ワイヤーソー４を挿通するための貫通孔Ｈ１が形成されている。駆動部本体２０は、貫通孔Ｈ１の近傍に配置されている。本実施形態では、図２に示すように、駆動部本体２０を、床版Ｓに打設されたアンカー２４，２４，…を利用して固定する。なお、駆動部本体２０の固定方法は限定されるものではなく、例えば、床版Ｓを貫通するように配設されたボルトを利用して締着してもよい。

第一駆動部プーリー２１は、図３に示すように、駆動部本体２０から延びるワイヤーソー４を縦向きに誘導する。第一駆動部プーリー２１は、図２に示すように、駆動部本体２０から延びる取付部材２１ａによって、回転可能に保持されている。本実施形態の第一駆動部プーリー２１は、桁軸と平行な軸を中心に回転するが、第一駆動部プーリー２１の回転軸の向きは限定されない。
第二駆動部プーリー２２は、第一駆動部プーリー２１から延びるワイヤーソー４を、床版Ｓの下面よりも低い位置において桁軸方向に誘導する。すなわち、第二駆動プーリー２２は、桁軸と直交する軸を中心に回転することで、縦向きのワイヤーソー４を横向き（桁軸と平行な向き）に変化させている。
本実施形態の第二駆動部プーリー２２は、図３に示すように、床版の下面に固定された取付部材２２ａによって回転可能に保持されている。取付部材２２ａは、床版の下面に打設されたアンカー２２ｂによって床版Ｓに固定されている。なお、取付部材２２ａの固定方法は限定されるものではない。また、取付部材２２ａは、レール５に摺動可能に取り付けられていてもよい。また、第二駆動部プーリー２２は、駆動部本体２０に取り付けられていてもよい。また、第二駆動部プーリー２２の回転軸の向きは限定されるものではない。
本実施形態の第一駆動部プーリー２１および第二駆動部プーリー２２は、円盤状の部材からなる。第一駆動部プーリー２１および第二駆動部プーリー２２の側面には、両縁部に形成されたフランジにより、ワイヤーソー４が挿入される凹部が形成されている。

移動部３は、鋼桁Ｇに沿って移動可能に設けられている。
本実施形態の移動部３は、図２に示すように、鋼桁Ｇの側面に設けられたレール５に摺動可能に取り付けられている。
本実施形態では、一対のレール５，５が、鋼桁Ｇを挟んで対向するように、鋼桁Ｇの桁軸に沿って配設されている。レール５は、鋼桁Ｇの側面に固定された鋼製部材により構成されているが、レール５を構成する材料は限定されない。本実施形態では、レール５を鋼桁Ｇのリブ材Ｇ_Ｒにクランプ等の治具を介して固定しているが、レール５の取り付け位置および固定方法は限定されない。例えば、鋼桁Ｇにリブ材Ｇ_Ｒが固定されていない場合には、鋼桁ＧのウェブＧ_Ｗにレール５を直接固定してもよい。
一対の移動部３，３は、図１および図２に示すように、それぞれレール５に移動可能に係合されていることで、鋼桁Ｇを挟んで対向するように設けられている。なお、一対の移動部３，３は、鋼桁Ｇを挟んで対向している必要はなく、一方の移動部３が他方の移動部３よりも駆動部２側となるように設けられていてもよい。

移動部３は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、移動部本体３０、第一移動部プーリー３１、第二移動部プーリー３２および第三移動部プーリー３３を備えている。
移動部本体３０は、レール５に移動可能に係合されている。移動部本体３０は、レール５を挟持するとともにレール５を走行する複数の車輪（図示せず）を備えている。また、移動部本体３０には図示しないモーターが内蔵されている。移動部本体３０は、モーターの動力により車輪を回転させることで、レール５に沿って移動する。モーターは、制御手段６に接続されており、駆動部２の作動状況に応じて作動する。
移動部本体３０は、第一移動部プーリー３１および第二移動部プーリー３２を回転可能に保持している。
第一移動部プーリー３１は、駆動部２から桁軸に沿って延設されたワイヤーソー４を縦向きに誘導する。第一移動部プーリー３１は、桁軸と直交する軸（第二駆動部プーリー２２の回転軸と平行な軸）を中心に回転する。
第二移動部プーリー３２は、第一移動部プーリー３１から延びるワイヤーソー４を桁軸と交差する向きに誘導する。本実施形態の第二移動部プーリー３２は、横軸を中心に回転する。第二移動部プーリー３２は、移動部本体３０の取り付けられた支持部材３２ａによって回転可能に保持されている。支持部材３２ａは、水平方向での回転（縦軸を中心とした回転）が可能に移動部本体３０に取り付けられている。そのため、支持部材３２ａを回転させることにより、第二移動部プーリー３２と鋼桁Ｇとの離れを調節することができる。なお、第二移動部プーリー３２は、鉛直軸を中心に回転してもよく、第二移動部プーリー３２の回転軸の向きは限定されない。第二移動部プーリー３２は、鋼桁Ｇの上面の高さ位置と同等以上の高さ位置において、ワイヤーソー４の向きを変化させている。
本実施形態の第一移動部プーリー３１および第二移動部プーリー３２は、円盤状の部材からなる。第一移動部プーリー３１および第二移動部プーリー３２の側面には、両縁部に形成されたフランジにより、ワイヤーソー４が挿入される凹部が形成されている。
第三移動部プーリー３３は、第二移動部プーリー３２と床版Ｓの切断面との間に配設されていて、ワイヤーソー４の高さ調整を行う。本実施形態の第三移動部プーリー３３は、横軸を中心に回転する。本実施形態の第三移動部プーリー３３は、円柱状部材からなる。第三移動部プーリー３３は、鋼桁Ｇの上面よりも数ｃｍ高い位置に上端（ワイヤーソー４）が配置されるように設けられている。すなわち、第三移動部プーリー３３は、ワイヤーソー４による床版Ｓの切断面が、鋼桁Ｇの上面よりも高い位置になるように、ワイヤーソー４を誘導している。本実施形態では、支持部材３２ａに連結された延長支持部材３３ａによって第三移動部プーリー３３が保持されている。延長支持部材３３ａは、縦方向での回転（横軸を中心とした回転）が可能に支持部材３２ａに取り付けられている。そのため、延長支持部材３３ａを回転させることにより、第三移動部プーリー３３の高さ調整が可能となる。

ワイヤーソー４は、いわゆるダイヤモンドワイヤーからなり、駆動部２と一対の移動部３，３との間に掛け回されている。ワイヤーソー４は、柔軟性を有しており、かつ、無端状である。
ワイヤーソー４は、図１および図２に示すように、鋼桁Ｇと床版Ｓとの境界において鋼桁Ｇの桁軸と交差するように、移動部３同士の間に配設されている。すなわち、ワイヤーソー４は、駆動部２の第一駆動部プーリー２１によって下向きに誘導された後、第二駆動部プーリー２２によって横向きに誘導される。そして、桁軸方向に沿って延設された後、第一移動部プーリー３１によって上向きに誘導されて、第二移動部プーリー３２によって横向きに誘導される。そして、第三移動部プーリー３３を介して床版Ｓの切断面を横断した後、他方の移動部３の第三移動部プーリー３３に誘導される。他方の第三移動部プーリー３３から第二移動部プーリー３２へ誘導し、第二移動部プーリー３２によって下向きに誘導される。そして第一移動部プーリー３１によって横向きに誘導されることで、第二駆動部プーリー２２に誘導される。そして、第二駆動部プーリー２２から縦向きに誘導された後、第一駆動部プーリー２１を介して駆動部本体２０に戻る。
このように、駆動部２と一対の移動部３，３との間に掛け回されたワイヤーソー４は、駆動部２の動力により回転しつつ、一対の移動部３，３とともに駆動部２に牽引される。

次に、切断装置１を利用して、鋼桁Ｇから床版Ｓを切断する床版切断方法について説明する。
本実施形態の床版切断方法は、貫通孔形成工程、開口形成工程、駆動部設置工程、移動部設置工程、ワイヤーソー設置工程および切断工程を備えている。
貫通孔形成工程は、床版Ｓの上面から鋼桁Ｇの側方（フランジＧ_Ｆの外側）に至る貫通孔Ｈ１を床版Ｓに形成する工程である（図１および図２参照）。貫通孔Ｈ１は、駆動部２の設置予定個所の近傍において床版Ｓの上面から下向きにコアボーリングを行うことにより形成する。本実施形態では、鋼桁Ｇを挟んで対向するように、一対の貫通孔Ｈ１を形成する。なお、鋼桁を横断する方向に複数の貫通孔Ｈ１を連設することで、桁軸方向と交差する開口を形成してもよい。また、本実施形態では、貫通孔Ｈ１を断面円形に形成するが、貫通孔Ｈ１の断面形状は限定されない。

開口形成工程は、貫通孔Ｈ１から桁軸方向に離れた位置に、桁軸と交差する開口Ｈ２を床版Ｓに形成する工程である。本実施形態の開口Ｈ２は、コアボーリングを複数回実施することにより形成された複数の貫通孔により構成されている。複数の貫通孔は、桁軸方向と交差する方向に並設されており、隣接する貫通孔同士をつなげることで、桁軸と交差するスリット状（長孔状）の開口を形成する。開口Ｈ２は、鋼桁ＧのフランジＧ_Ｆよりも大きな幅に形成する。なお、開口Ｈ２の形成方法は限定されるものではなく、例えば、カッターを利用して矩形状に形成してもよいし、手作業により削孔してもよい。なお、床版Ｓの端部から床版の切断を開始する場合には、床版端部の開口部を利用すればよい。鋼桁Ｇの上方では、フランジＧ_Ｆの上面に達するまでコアボーリングを行い、フランジＧ_Ｆの上面を露出させる。

駆動部設置工程は、貫通孔Ｈ１の近傍に駆動部２（駆動部本体２０および第二駆動部プーリー２２）を設置する工程である。
駆動部本体２０は、床版Ｓの上面に配置した後、床版Ｓの上面から打設されたアンカー２４，２４，…により固定する。第二駆動部プーリー２２は、貫通孔Ｈ１の近傍に配置するとともに、床版Ｓの下面に打設されたアンカーにより固定する。本実施形態では、第二駆動部プーリー２２を貫通孔Ｈ１の移動部３側（図１において右側）に固定するが、第二駆動部プーリー２２の固定位置は限定されない。

移動部設置工程は、鋼桁Ｇにレール５を設置するとともに、レール５に移動部３を設置する工程である。
レール５は、桁軸と平行に設置する。本実施形態では、図示しない治具を利用して、リブＧ_Ｒに固定する。レール５は、図２に示すように、貫通孔Ｈ１の下方から開口Ｈ２の下方に至る範囲に設置する。
移動部３は、開口Ｈ２の近傍において、レール５に係合する。このとき、第二移動部プーリー３２の上端が、鋼桁Ｇの上面の高さと同等の高さになるように調整する。また、第三移動部プーリー３３は、ワイヤーソーの位置が床版Ｓの切断面の高さになるように位置調整する。

ワイヤーソー設置工程は、ワイヤーソー４を駆動部２および移動部３に掛け回す工程である。
ワイヤーソー４は、開口Ｈ２によって露出した床版Ｓの切断面（開口部Ｈ２によって露出した床版Ｓと鋼桁Ｇの接合境界部）に掛け回す。そして、ワイヤーソー４は、移動部３を経由して駆動部２に掛け回すとともに、両端部を連結することで、無端状にする。

切断工程は、駆動部２を利用してワイヤーソー４を利用して、鋼桁Ｇの上面に沿って床版Ｓを切断する工程である。
床版Ｓの切断は、駆動部２の動力により無端状のワイヤーソー４に一定の張力を与えつつ回転させることにより行う。すなわち、駆動部２によりワイヤーソー４を回転させつつ、牽引（引っ張る）ことで、床版Ｓを切断する。このとき、移動部３は、ワイヤーソー４による切削に応じて、駆動部２側に移動する。本実施形態では、移動部３が自走することで、床版Ｓの切断面がほぼ直線になるようにワイヤーソー４を誘導する。本実施形態では、一対の移動部３，３が並行に移動することで、切断面が鋼桁Ｇの軸方向に対して略直交するように切断する。なお、一対の移動部３，３は、必ずしも並行に移動する必要はなく、一方の移動部３が他方の移動部３よりも駆動部２側になるように移動することで、切断面が鋼桁Ｇの軸方向に対して斜めになるように切断してもよい。

床版Ｓの切断により、ワイヤーソー４が駆動部２の近傍に近づいたら、駆動部２および移動部３を停止する。そして、駆動部２を移動させて、貫通孔形成工程、開口形成工程、駆動部設置工程、移動部設置工程、ワイヤーソー設置工程および切断工程を繰り返す。
このとき、開口部形成工程では、既存の貫通孔Ｈ１，Ｈ１同士がつながるように開口Ｈ２を形成すればよい。

本実施形態の切削手段および床版切断方法によれば、ワイヤーソー４によって鋼桁Ｇと床版Ｓとの接合部を切断するため、簡易に施工を行うことができる。ワイヤーソー４は、鋼桁Ｇの側面に沿って移動する一対の移動部３，３とともに牽引されるため、一定の角度を保持した状態で接合部Ｓを切断する。そのため、駆動部２の負担が大きくなることがなく、高精度に施工を行うことができる。
また、移動部３の第三移動部プーリー３３によりワイヤーソー４による切断面の位置が保持されているため、切断精度が高く、既設床版Ｓの撤去後、新設床版を設置する際に要する鋼桁Ｇ上面のケレン作業を省略あるいは低減することができる。そのため、床版更新工事の施工効率が向上する。
第三移動部プーリー３３は、ワイヤーソー４の高さ位置が、鋼桁Ｇの上面よりも高くなるようにワイヤーソー４を誘導しているため、床版Ｓの切断面におけるワイヤーソー４の中央部が重力によってたわんだ場合であっても、ワイヤーソー４によって鋼桁Ｇを切削することを防止している。また、第三移動部プーリー３３の位置は、第二移動部プーリー３２よりも鋼桁Ｇに近い位置に絞り込まれているため、ワイヤーソー４のたわみ量を最小限に抑えることができる。
第二移動部プーリー３２により、ワイヤーソー４の床版Ｓの横断部（切断面に面した部分）には、張力が付与されているため、ワイヤーソー４のたわみを抑え、鋼桁Ｇを切削することが防止されている。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、第三移動部プーリー３３は必要に応じて設ければよく、省略してもよい。第三移動部プーリー３３を省略する場合には、第二移動部プーリー３２によって、ワイヤーソー４が鋼桁Ｇの上面よりも高い位置に誘導すればよい。
移動部３の動力は限定されるものではなく、油圧モーターでも電気モーターでもよい。

１ 切断装置
２ 駆動部
２０ 駆動部本体
２１ 第一駆動部プーリー
２２ 第二駆動部プーリー
３ 移動部
３１ 第一移動部プーリー
３２ 第二移動部プーリー
３３ 第三移動部プーリー
４ ワイヤーソー
５ レール（走行路）
Ｇ 鋼桁（桁）
Ｓ 床版

Claims (5)

1. 床版に固定された駆動部本体を有する駆動部と、
   桁に沿って前記駆動部に近付くように移動可能に設けられた一対の移動部と、
   前記駆動部と前記一対の移動部との間に掛け回されたワイヤーソーと、を備える切断装置であって、
   前記一対の移動部は、前記桁を挟んで対向するように設けられており、
   前記ワイヤーソーは、前記桁と床版との境界において当該桁の桁軸と交差するように前記移動部同士の間に配設されていて、前記駆動部の動力により回転しつつ前記一対の移動部とともに前記駆動部に牽引されることを特徴とする、切断装置。
2. 前記駆動部は、前記駆動部本体から延びる前記ワイヤーソーを下向きに誘導する第一駆動部プーリーと、
   前記第一駆動部プーリーから延びる前記ワイヤーソーを、前記床版の下面よりも低い位置において桁軸方向に誘導する第二駆動部プーリーと、を備え、
   前記移動部は、前記駆動部から桁軸に沿って延設された前記ワイヤーソーを上向きに誘導する第一移動部プーリーと、
   前記第一移動部プーリーから延びる前記ワイヤーソーを前記桁に近付く向きに誘導する第二移動部プーリーと、を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の切断装置。
3. 前記移動部は、前記第二移動部プーリーと前記床版との間に配設された第三移動部プーリーをさらに備えていることを特徴とする、請求項２に記載の切断装置。
4. 前記桁の側面に配設されたレールを備えており、
   前記移動部は、前記レールに沿って移動することを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の切断装置。
5. 桁から床版を切断する床版切断方法であって、
   前記床版の上面から前記桁の側方に至る貫通孔を前記床版に形成する工程と、
   前記貫通孔から桁軸方向に離れた位置に、前記桁軸と交差する開口を前記床版に形成する工程と、
   前記貫通孔の近傍に駆動部を設置する工程と、
   前記桁に走行路を設置するとともに、前記走行路に移動部を設置する工程と、
   前記開口を利用して、前記桁と前記床版との境界にワイヤーソーを係止するとともに当該ワイヤーソーを前記駆動部および前記移動部に掛け回す工程と、
   前記駆動部の動力により前記ワイヤーソーに一定の張力を与えつつ回転させるとともに、前記移動部が前記駆動部に近付くように移動することにより前記桁の上面に沿って前記床版を切断する工程と、を備えていることを特徴とする、床版切断方法。

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