JP6868437B2 - コンクリート躯体の表面を所定の深さではつる方法 - Google Patents

Description

本開示は、コンクリート躯体の表面を所定の深さではつる方法に関し、例えば、埋設機器の交換や、新しく機器をコンクリート表面に据え付けるために、コンクリート躯体の表面を浅くはつる場合に適用できる方法に関する。

コンクリート躯体の表面をはつる手段として、特許文献１には、コンクリートディスクカッターと、ハンマーとを備えた装置が記載されており、カッターによってコンクリート表面に複数のスリットを設け、ハンマーをそのスリットに打撃嵌入させることにより、コンクリート躯体の表面をはつることが記載されている。

また、スリットは、爆破によってコンクリート躯体を破砕する際に、スリットより先に爆破の影響が及ばないようにするためにコンクリート躯体の表面に設けられることもある（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−２１４８２０号公報 特開２００４−２９３２６０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、特殊な装置を使う必要があった。この装置を使わずに、カッターによってスリットを形成した後、ハンマーによる打撃を人力で加えると、作業効率が著しく低く（最大でも、２．５〜３．０ｍ^２／日／人程度）、また、重労働となるために作業員の確保も難渋していた。

このような問題を鑑み、本発明は、特殊な装置を用いずに、効率的かつ作業員に大きな負担をかけずに、コンクリート躯体の表面を所定の深さではつ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、コンクリート躯体（１）の表面（２）を所定の深さではつる方法であって、コンクリート躯体の表面に、前記所定の深さを有する複数の第１スリット（３）を含むスリットを形成するとともに、互いに隣接する前記第１スリット間の中央に、前記第１スリットに沿って所定の間隔で配置される複数の装薬孔（４）を形成するステップと、前記装薬孔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の前記表面から前記爆薬の中心までの深さは、前記所定の深さ以上、かつ、前記所定の深さと前記装薬孔の中心から前記第１スリットまでの距離との合計値以下であり、前記爆薬の中心から前記第１スリットの底までの距離は、起爆距離以下であり、前記スリットを介さずに互いに隣接する前記装薬孔間の距離は、前記起爆距離の２倍以下であることを特徴とする。ここで、「起爆距離」とは、その爆薬が自由面にひび割れを生成することのできる距離を意味する。

この構成によれば、爆薬の起爆によって生じる圧縮の応力波が、第１スリットの底で反射されて引張応力波となり、装薬孔に向かって進む２つの引張の応力波が、最初に第１スリットの底と同じ深さで重なるため、第１スリットの底と同じ深さに破壊面が形成され、コンクリートが破砕される。このため、ハンマーやピック等を使用して行われる２次破砕を大幅に削減することができるため、作業員への負担が少なく、かつ効率的にはつり作業を行える。

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、前記形成するステップにおいて形成される前記スリットは、前記表面に、前記所定の深さを有し、前記第１スリットに交差する複数の第２スリット（５）を含み、任意の互いに隣接する前記第１スリット間において、互いに隣接する前記第２スリット間には、少なくとも１つの前記装薬孔が介在することを特徴とする。

この構成によれば、一部の装薬孔及び爆薬を第２スリットに置き換えることができるため、爆薬６の数を減らし、コストを削減することができる。また、第２スリットの底にまで破壊面が形成されるため、特に、はつるべき領域の端部において、２次破砕を効率的に行える。

本発明によれば、特殊な装置を用いずに、効率的かつ作業員に大きな負担をかけずに、コンクリート躯体の表面をはつる方法を提供することができる。

実施形態に係る方法によってはつられるコンクリート躯体を示す平面図（起爆前） 実施形態に係る方法によってはつられるコンクリート躯体を示す拡大平面図（起爆前） 実施形態に係る方法によってはつられるコンクリート躯体を示す縦断面図（起爆前） 起爆によって生じる衝撃波の伝播を示す概念図 実施例を示す写真（ａ：起爆前、ｂ：起爆後、ｃ：２次破砕後）

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〜図３は、実施形態に係る方法によってはつられるコンクリート躯体１を示す。

コンクリート躯体１は、鉄筋コンクリートでも、無筋コンクリートでもよく、例えば、コンクリート橋の床版、トンネルの底盤、建築物の床及び壁、機械基礎並びに擁壁等である。図１及び図２に示すように、まず、コンクリート躯体１の表面２に、第１スリット３、装薬孔４、及び第２スリット５を形成する。これらは、任意の順序で形成可能である。

第１スリット３は、爆薬６（図３参照）の起爆によって生じる応力波を反射させるために設けられるもので、ダイヤモンドカッター等により形成される。コンクリート躯体１が鉄筋コンクリートであって、第１スリット３を設けるべき位置に鉄筋がある場合は、その鉄筋は、コンクリートと一緒にダイヤモンドカッター等で切断される。第１スリット３の深さは、はつる深さに等しく、第１スリット３の幅は、コンクリートを伝わる応力を反射できればよく、例えば、１ｍｍ程度が確保できれば十分である。複数の第１スリット３が、互いに平行に配置されるように形成される。互いに隣接する２本の第１スリット３の間隔は、使用される爆薬６の起爆距離の２倍以下に設定される。ここで、起爆距離とは、その爆薬６が自由面にひび割れを生成することのできる距離を意味し、一般に爆材（爆薬６の種類及び量等）毎に指定されている。最も外側に配置された２本の第１スリットが、はつるべき領域の境界となる。

装薬孔４は、爆薬６が装填される孔であり、ドリル等によって削孔され、互いに隣接する２本の第１スリット３の中央に位置するように、第１スリット３に沿って所定の間隔で配置される。互いに隣接する２本の第１スリット３間においては、互いに隣接する２つの装薬孔４間の距離は、使用される爆薬６の起爆距離の２倍以下、好ましくは、起爆距離以下に設定され、また、装薬孔４から第１スリットまでの距離、すなわち、互いに隣接する２本の第１スリット３間の距離の１／２に等しいことが好ましい。装薬孔４に装填される爆薬６の中心が第１スリット３の深さに等しいか、それよりも深い位置に配置できるように、装薬孔４は、第１スリット３の深さよりも深く形成される。

第２スリット５は、爆薬６の数を減らし、かつ２次破砕を効率化させるために設けられるものであり、第１スリット３に直交するように、ダイヤモンドカッター等により形成される。コンクリート躯体１が鉄筋コンクリートであって、第２スリット５を設けるべき位置に鉄筋がある場合は、その鉄筋は、コンクリートと一緒にダイヤモンドカッター等で切断される。第２スリット５の深さは、はつる深さに等しく、第２スリット５の幅は、任意に、例えば第１スリット３と同じ幅に設定できる。任意の互いに隣接する第１スリット間において、互いに隣接する第２スリット５間には、６つの装薬孔４が介在する。互いに隣接する第２スリット５間に介在する装薬孔４の数は、１つ以上であればよい。第２スリット５とこれに最も近接する装薬孔４との距離は、第２スリット５を介在させずに互いに隣接する２つの装薬孔４間の距離に等しいことが好ましい。最も外側に配置された２本の第２スリット５が、はつるべき領域の境界となる。なお、第２スリットは、第１スリットに対して直交しなくとも交差していればよく、その場合、複数の第２スリット５は、互いに平行であることが好ましいが、異なる方向に沿って設けられてもよい。また、第２スリット５は、形成されなくともよい。

次に、図３に示すように、爆薬６を装薬孔４に配置する。爆薬６の中心の深さは、第１スリット３の底の深さ以上、すなわち、はつるべき深さ以上である。また、爆薬６の中心の深さは、第１スリット３の底の深さと装薬孔４の中心から第１スリット３の中心までの距離との合計値以下であることが好ましく、例えば、第１スリット３の底の深さの約１．１倍である。また、爆薬６の中心から第１スリット３の底までの距離は、使用される爆薬６の起爆距離以下である。第２スリット５に最も近接する装薬孔４に配置された爆薬６の中心からその第２スリット５の底までの距離は、使用される爆薬６の起爆距離以下である。爆薬の配置後、装薬孔４における爆薬６の上方に填塞材７を詰める。

次に、爆薬６を起爆する。互いに隣接する前記第１スリット間及び第２スリット間によって形成された１つの四角形内に位置する装薬孔４内の爆薬は同時に起爆されることが好ましい。爆薬６の起爆によって、最も外側に配置された第１スリット３及び第２スリット５に囲まれた領域の表面２のコンクリートが破砕される。必要に応じてピック等で２次破砕を行い、破砕されたコンクリートを除去することにより、コンクリート躯体１の表面２がはつられた状態となる。

理論的に拘束されるものではないが、図４を参照して、本実施形態におけるコンクリートの破砕の仕組みについて説明する。図４（ａ）に示すように、爆薬６の中心は、第１スリット３の深さよりも僅かに深い位置に配置されている。爆薬６を起爆すると、爆薬６の中心から圧縮の応力波が球状に伝播する。そのため、応力波は、最初に、第１スリット３における爆薬６の中心に最も近接する位置、すなわち、第１スリット３の下端で、最も強く反射する。図４（ｂ）に示すように、圧縮波は、第１スリット３の下端で反射して引張波に相変化し、コンクリート内を球状に伝播する。爆薬６を挟んで互いに対向する第１スリット３で反射した引張の応力波は、第１スリット３の下端の深さで最初に重なり合うため、この深さで破壊面が形成される。

このように、第１スリット３は、はつるべき領域と、はつるべきではない領域とを分離させるだけでなく、爆薬６の起爆による応力波を反射させる機能を果たす。また、爆薬によって、コンクリートが破砕されるため、ハンマーやピックによる２次破砕作業が、大幅に削減できるため、カッターとハンマーとが一体となった特殊な装置を用いずとも、効率的かつ作業員に大きな負担をかけずに、コンクリート躯体１の表面２をはつることができる。また、第１スリット３の下端の深さで破壊面が形成されるため、仕上がり面が従来技術に比べてなだらかになる。

また、第２スリット５を設けることにより、爆薬６を起爆した後の２次破砕作業が容易になる。特に、第１スリット３の端部では、第２スリット５を設けることにより、第２スリット５まではつるべき深さに破壊面が形成されるため、２次破砕作業が容易になる。また、装薬孔４を形成すべき部分を通るように、第２スリット５を設けることにより、その部分の装薬孔４に配置されるべきであった爆薬６が不要となるため、第２スリット５を設けることにより、爆薬６を減らすことができる。

図５は、水路のコンクリート底盤の一部に対して上記実施形態を試験的に適用した例を示す（ａ：爆薬装填後、ｂ：起爆後、ｃ：２次破砕後）。図５（ａ）に示すように、第１スリットは、３００ｍｍ間隔で４本設けられた。第２スリットは、第１スリットの一端側にのみ１本設けられた。第１スリット及び第２スリットの深さは１００ｍｍであった。装薬孔は、互いに隣接する２つの第１スリット間において、それぞれ、１５０ｍｍ間隔で６個設けられた。装薬孔の深さを１５０ｍｍとし、長さ８０ｍｍ爆薬を装薬孔の底に配置して、爆薬の中心の深さが１１０ｍｍとなるようにした。爆薬の設置後、装薬孔を填塞材で塞いだ。

図５（ｂ）に示すように、爆薬を起爆すると、コンクリート表面に装薬孔に沿ってひび割れが生じるとともに、互いに隣接する第１スリットの下端間に破壊面が生じた。

図５（ｃ）に示すように、第２スリットを設けた側では、第１スリットの下端間に生じた破壊面は、第２スリットの下端に達していた。第２スリットを設けなかった側では、破断面が斜め上方を向いていた。

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、複数の第１スリットは、互いに平行でなくともよい。ただし、この場合でも、互いに隣接する２つの第１スリット間に設けられる装薬孔は、その２つの第１スリットの中央に、すなわち、２つの第１スリットから等距離に配置される必要がある。

１：コンクリート躯体
２：表面
３：第１スリット
４：装薬孔
５：第２スリット
６：爆薬
７：填塞材

Claims (2)

1. コンクリート躯体の表面を所定の深さではつる方法であって、
   コンクリート躯体の表面に、前記所定の深さを有する複数の第１スリットを含むスリットを形成するとともに、互いに隣接する前記第１スリット間の中央に、前記第１スリットに沿って所定の間隔で配置される複数の装薬孔を形成するステップと、
   前記装薬孔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の前記表面から前記爆薬の中心までの深さは、前記所定の深さ以上、かつ、前記所定の深さと前記装薬孔の中心から前記第１スリットまでの距離との合計値以下であり、前記爆薬の中心から前記第１スリットの底までの距離は、起爆距離以下であり、前記スリットを介さずに互いに隣接する前記装薬孔間の距離は、前記起爆距離の２倍以下であることを特徴とする方法。
2. 前記形成するステップにおいて形成される前記スリットは、前記表面に、前記所定の深さを有し、前記第１スリットに交差する複数の第２スリットを含み、
   任意の互いに隣接する前記第１スリット間において、互いに隣接する前記第２スリット間には、少なくとも１つの前記装薬孔が介在することを特徴とする請求項１に記載の方法。

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