JP6761734B2 - ひび割れを制御してコンクリート躯体を爆破する方法 - Google Patents

Description

本開示は、コンクリート躯体を爆破する方法、特に、爆破を行う際に生じるひび割れの範囲を制御してコンクリート躯体を部分的に爆破する方法に関する。

爆破によってコンクリート躯体を部分的に解体する場合、解体しない部分にひび割れを発生させないことが求められる。従来、爆破による衝撃波を遮断するために、解体する部分と解体しない部分との境界に溝を設ける方法が行われていた。例えば、ダイヤモンドカッターを用いて溝を設ける方法や、ボーリングマシーンを用いてボーリング孔がラップするように削孔することによって溝を設ける方法が行われていた。

また、特許文献１には、現場造成のコンクリート杭において杭頭の余盛コンクリートを除去するために、杭頭のコンクリートの側面から内側へ非火薬破砕剤を線状に装薬するとともに、非火薬破砕剤の上方のコンクリートに破砕剤を装薬し、非火薬破砕剤の発破により杭頭のコンクリートを上下に分断した後、破砕剤の発破により、分断された上方のコンクリートの破砕を行うことが記載されている。この方法も、解体する部分と解体しない部分との境界に溝を設け、爆破による衝撃波を遮断することに相当する。

特開２０１４−２２７６７５号公報

しかしながら、ダイヤモンドカッターにより溝を設ける方法では、溝の深さが最大でも１５０〜２００ｍｍであり、コンクリート躯体の表面の破砕にしか適用できなかった。また、ボーリングマシーンにより溝を設ける方法では、溝を深くできるものの、ボーリング孔をつなげて溝を作るには膨大な数のボーリング孔が必要であった。特許文献１に記載の方法では、非火薬破砕剤及び破砕剤のそれぞれに対して装薬孔を削孔して装填するという作業が必要であるとともに、非火薬破砕剤により意図せぬ箇所にひび割れが生じるおそれがあった。

このような問題を鑑み、本発明は、良好な作業効率かつ低コストで、ひび割れを制御してコンクリート躯体を部分的に爆破することのできる方法を提供することを目的とする。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る方法は、ひび割れを制御してコンクリート躯体（１）を爆破する方法であって、前記コンクリート躯体の表面に一列に略等間隔に並んだ複数の起爆孔（５）を形成し、前記起爆孔が並んだ起爆孔列（７）に平行な空孔列（８）に沿って複数の空孔（６）を形成する削孔ステップと、前記起爆孔に爆薬（４）を配置するステップと、前記爆薬を同時に爆破するステップとを備え、前記起爆孔列と前記空孔列との間の距離は、互いに隣接する前記起爆孔間の距離の１／６〜２／３倍であり、前記空孔は、前記起爆孔の各々から、前記起爆孔列の方向に沿った向きの双方に対して前記空孔列に向けて４０°〜５０°の角度をなす２つの範囲に１つずつ形成されることを特徴とする。

この構成によれば、空孔列に対して起爆孔列とは反対側の、空孔列の近傍の範囲を除いた領域（Ａ）にひび割れが生じることを回避できる。互いに離間した空孔によって、ひび割れが発生する範囲を制限できるため、孔を連続させて溝を設ける場合に比べて作業効率が大幅に改善される。また、空孔には破砕剤等を装填する必要がないことは、作業効率を上げるとともに、爆破以外の原因でひび割れが発生するおそれを防ぐ。なお、「略等間隔」の「略」とは、コンクリート躯体に配置された鉄筋を避けるために削孔位置をずらす程度の、「等間隔」からずれた範囲を含むことを意味する。また、本実施形態に基づくひび割れの制御の原理は、溝によって衝撃波を遮断するという従来技術の原理とは異なり、爆破によって各々の起爆孔から発生した衝撃波が空孔において反射及び回折するとともに、波の位相が反転し、反転した波が遅れてきた衝撃波と打ち消しあうことに基づくと考えられる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る方法は、上記構成において、前記空孔の直径は、１８ｍｍ〜３０ｍｍであり、前記空孔の深さは、５００ｍｍ以下であることを特徴とする。

この構成によれば、ハンドドリル等の小型の工具により空孔を削孔できるため、簡便に空孔を削孔できるとともに、大型重機やボーリングマシーンを搬入できない室内や狭小空間での部分解体作業に本方法を適用できる。

本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る方法は、上記のいずれかの構成において、前記削孔ステップは、前記起爆孔列に対して前記空孔列と反対側に配置された他の空孔列に沿って複数の他の空孔を形成するステップを含み、前記起爆孔列と前記他の空孔列との間の距離は、互いに隣接する前記起爆孔間の距離の１／６〜２／３倍であり、前記他の空孔は、前記起爆孔の各々から、前記起爆孔列に対して前記他の空孔列に向けて４０°〜５０°の角度をなす２つの方向に１つずつ形成されることを特徴とする。

この構成によれば、起爆孔列に対して両側にひび割れの発生が回避される領域を設定することができる。

本発明によれば、良好な作業効率かつ低コストで、ひび割れを制御してコンクリート躯体を部分的に爆破することのできる方法を提供する

実施形態に係る方法が適用されるコンクリート躯体を示す平面図 実施形態に係る方法が適用されるコンクリート躯体を示す正面図 実施例に係る方法が適用されたコンクリート躯体の削孔位置を示す図（（Ａ）正面図、（Ｂ）平面図） 実施例に係る方法が適用されたコンクリート躯体の写真（（Ａ）爆破前、（Ｂ）起爆直後、（Ｃ）爆破終了後）

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る爆破方法について説明する。図１及び図２は、実施形態に係る方法によって爆破されるコンクリート躯体１の削孔位置を模式的に示す。コンクリート躯体１は、鉄筋２及びコンクリート部分３を含む鉄筋コンクリートであるが、無筋コンクリートでもよい。

まず、図１及び図２に示すように、爆薬４が装填される複数の起爆孔５と、爆薬４等の薬剤が装填されない複数の空孔６とをコンクリート躯体１のコンクリート部分３に表面から削孔する。起爆孔５は、コンクリート躯体１の表面に一列に略等間隔に並んで配置される。空孔６は、起爆孔５が並んだ起爆孔列７に平行な空孔列８に沿って形成される。空孔列８に対して、起爆孔５と反対側がひび割れの発生が回避される領域Ａであり、この領域Ａは、空孔列８の近傍の範囲を含まない。

１つの空孔列８における空孔６は、１つの起爆孔５に対して２つずつ形成される。空孔６は、各々の起爆孔５から、起爆孔列７の方向に沿った向きの双方に（図１の紙面上向き及び下向きの双方）に対して空孔列８側に向けて４０°〜５０°の角度θをなす２つの範囲に１つずつ形成される。角度θは、好ましくは４２°〜４８°であり、さらに好ましくは４５°である。起爆孔列７と空孔列８との間の距離をａとし、互いに隣接する２つの起爆孔５間の距離をｂとすると、ａはｂの１／６〜２／３倍であり、好ましくは，ａはｂの１／３倍である。互いに隣接し、かつ互いに異なる起爆孔５に対して角度θをなす位置に配置される２つの空孔６間の距離ｃは、距離ａ、距離ｂ及び角度θによって決まり、互いに隣接し、かつ互いに同一の起爆孔５に対して角度θをなす位置に配置される２つの空孔６間の距離ｄは、距離ａ及び角度θによって決まる。例えば、角度θ＝４５°かつ距離ｂ＝３ａのとき、距離ｃ＝ａ、距離ｄ＝２ａとなる。

起爆孔５は、所定の深さｅまで削孔される。空孔６は、ひび割れの発生を回避すべき深さｆまで削孔され、貫通孔であることが好ましい。空孔６の表面側の開口面と裏面側の開口面又は底とは、爆薬４からの距離が等しいことが好ましい。従って、爆薬４が起爆孔５の底に装填される場合は、起爆孔５の深さは、空孔６の深さｆの半分よりも爆薬４の深さ方向における装填スペースの半分だけ深いことが好ましい。

空孔６の直径は１８ｍｍ以上であり、好ましくは、１８ｍｍ〜３０ｍｍである。空孔６の直径が１８ｍｍ〜３０ｍｍで、空孔６の深さが５００ｍｍ程度以下のときは、ハンドドリル等の工具により簡便に空孔６を削孔できる。起爆孔５の直径は、使用する爆薬４の大きさに合わせて決定されるが、概ね空孔と同程度であり、ハンドドリル等の工具により簡便に削孔できる。

なお、起爆孔５及び空孔６の位置は、コンクリート躯体１の中の鉄筋２を避けるために必要な分だけ上記の位置からずらしてもよい。また、本実施形態は、ひび割れの発生を回避すべき領域Ａが爆破する領域に対して片側にのみある場合を想定しているが、両側にある場合は、起爆孔列７を挟んで両側に空孔列８に沿った空孔６を形成することにより、起爆孔列７に対して両側の領域Ａでひび割れの発生を回避できる（図３参照）。この場合、左右両側で、距離ａ及び角度θは一致していても異なっていてもよい。

起爆孔５に爆薬４を装填後、全ての起爆孔５に装填された爆薬を同時に爆破する。すると、空孔列８に対して起爆孔列７と反対側の領域Ａでのひび割れを回避してコンクリート躯体１の空孔列８に対して起爆孔列７と同じ側にひび割れを生じさせることができる。

理論的に拘束されるものではないが、本方法は、溝によって爆破の衝撃波を遮断する方法とは異なる原理に基づいており、爆破によって各々の起爆孔５から発生した衝撃波が空孔６において反射及び回折するとともに、波の位相が反転し、反転した波が遅れてきた衝撃波と打ち消しあうため、領域Ａにおいてひび割れの発生が回避されると考えられる。

本実施形態によれば、ひび割れが生じる範囲を空孔列８の近傍までに制御できる。また、本実施形態は、ダイヤモンドカッターで溝を形成する方法に比べて、深い範囲まで、ひび割れの発生を回避でき、ボーリングマシーンで削孔して溝を形成する方法に比べて、削孔本数を大幅に削減でき、作業効率が向上する。また、空孔６を形成する際に、ひび割れを生じさせる可能性のある破砕剤等を使用する必要がないため、起爆剤の爆破以外の原因によるひび割れを考慮する必要がなく、材料コストの増加を抑え、作業効率を向上させることができる。また、ハンドドリル等の小型工具により削孔できるため、大型重機やボーリングマシーンを搬入できない室内や狭小空間での部分解体作業に適用できる。

図３及び図４を参照して実施例について説明する。図３に示すように、縦方向長さ（図３（Ｂ）の紙面上下方向の長さ）９００ｍｍ、横方向幅（図３（Ｂ）の紙面左右方向の長さ）９００ｍｍ、厚さ３００ｍｍの無筋コンクリートからなるコンクリート躯体１を用意した。起爆孔列７をコンクリート躯体１の横方向の中心を通る縦方向の線に設定し、２つの空孔列８を互いに起爆孔列７に対して横方向の反対側に、起爆孔列７からの距離ａが１００ｍｍとなるように設定した。起爆孔５は３つ削孔され、互いに隣接する起爆孔５間の距離ｂを３００ｍｍとした。起爆孔列７に対する起爆孔５から空孔６の角度θが横方向の両側とも４５°となるように、各々の空孔列８に６つの空孔６を削孔した。互いに隣接する空孔６の内、互いに異なる起爆孔５に対して角度θをなす位置に配置される２つの空孔６間の距離ｃは１００ｍｍであり、互いに同一の起爆孔５に対して角度θをなす位置に配置される２つの空孔６間の距離ｄは２００ｍｍであった。起爆孔５の深さは１６５ｍｍ、空孔６の深さは３００ｍｍ（貫通孔）とした。起爆孔５の底に爆薬４を装填した後、３つの起爆孔５にそれぞれ装填された爆薬４を同時に爆破した。なお、図４に示すように、コンクリート躯体１の表面には、縦方向及び横方向に５０ｍｍ毎に線を引いた。

図４は、爆破の様子をハイスピードカメラで撮影した写真である、図４（Ａ）は爆破前、図４（Ｂ）は起爆直後のひび割れが進展中の状態、図４（Ｃ）は爆破終了後の状態を示す。図４（Ｂ）には、起爆孔５からひび割れが進展した様子が写されている。図４（Ｃ）には、起爆孔列７に沿ったひび割れが生じた様子と、横方向に向かったひび割れが、空孔列８から外側に最大で５０ｍｍ程度外側まで進展したが、それよりも起爆孔列７から遠ざかる領域Ａにはひび割れは進展しなかった様子とが写されている。なお、起爆孔列７に沿ったひび割れは、横方向の両側の空孔６で反射された衝撃波が起爆孔列７の近傍でぶつかって生じた引張力によって形成されたと考えられる。

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。起爆孔の数は、解体すべき部分の大きさによって適宜変更できる。

１：コンクリート躯体
２：鉄筋
３：コンクリート部分
４：爆薬
５：起爆孔
６：空孔
７：起爆孔列
８：空孔列
Ａ：ひび割れの発生が回避される領域

Claims (3)

1. ひび割れを制御してコンクリート躯体を爆破する方法であって、
   前記コンクリート躯体の表面に一列に略等間隔に並んだ複数の起爆孔を形成し、前記起爆孔が並んだ起爆孔列に平行な空孔列に沿って複数の空孔を形成する削孔ステップと、
   前記起爆孔に爆薬を配置するステップと、
   前記爆薬を同時に爆破するステップとを備え、
   前記起爆孔列と前記空孔列との間の距離は、互いに隣接する前記起爆孔間の距離の１／６〜２／３倍であり、
   前記空孔は、前記起爆孔の各々から、前記起爆孔列の方向に沿った向きの双方に対して前記空孔列に向けて４０°〜５０°の角度をなす２つの範囲に１つずつ形成されることを特徴とする方法。
2. 前記空孔の直径は１８ｍｍ〜３０ｍｍであり、前記空孔の深さは５００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記削孔ステップは、前記起爆孔列に対して前記空孔列と反対側に配置された他の空孔列に沿って複数の他の空孔を形成するステップを含み、
   前記起爆孔列と前記他の空孔列との間の距離は、互いに隣接する前記起爆孔間の距離の１／６〜２／３倍であり、
   前記他の空孔は、前記起爆孔の各々から、前記起爆孔列に対して前記他の空孔列に向けて４０°〜５０°の角度をなす２つの方向に１つずつ形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。