特許 6636315 コンクリート躯体の爆破におけるひび割れを制御するための装薬方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6636315

(24)【登録日】2019年12月27日

(45)【発行日】2020年1月29日

(54)【発明の名称】コンクリート躯体の爆破におけるひび割れを制御するための装薬方法

(51)【国際特許分類】

   F42D 3/02 20060101AFI20200120BHJP

   E04G 23/08 20060101ALI20200120BHJP

【ＦＩ】

   F42D3/02

   E04G23/08 F

【請求項の数】6

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-248939(P2015-248939)

(22)【出願日】2015年12月21日

(65)【公開番号】特開2017-116127(P2017-116127A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2018年7月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000174943

【氏名又は名称】三井住友建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】特許業務法人 大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山地 宏志

(72)【発明者】

【氏名】中森 純一郎

【審査官】 諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第０２／０８４２０７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００９−１４４４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４５３３４１８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１０４４５３８９８（ＣＮ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−００１５９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−０９８８００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６９０６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ４２Ｄ ３／００− ３／０６

Ｅ０４Ｇ ２３／０８

Ｅ２１Ｃ ３７／００−３７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コンクリート躯体の爆破におけるひび割れを制御するための装薬方法であって、
前記コンクリート躯体の表面から所定の深さの装薬孔を形成するステップと、
前記コンクリート躯体の表面において前記装薬孔を通る第１直線上の互いに前記装薬孔を挟む位置に配置された第１及び第２ひび割れ誘導孔、並びに前記コンクリート躯体の表面において前記装薬孔を通りかつ前記第１直線と所定の角度をなす第２直線上の互いに前記装薬孔を挟む位置に配置された第３及び第４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、
を備え、
前記第１〜第４ひび割れ誘導孔の直径は、それぞれ、前記装薬孔の直径より大きいことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記所定の角度は、６０°〜１２０°であることを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１〜第４ひび割れ誘導孔は、各々の前記装薬孔からの距離が最大抵抗線長の０．５倍〜１．５倍となるように配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記第１〜第４ひび割れ誘導孔の前記装薬孔からの距離は互いに等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記装薬孔及び前記第１〜第４ひび割れ誘導孔からなるグループは、互いに間隔をおいて複数形成され、
複数の前記装薬孔にそれぞれ配置された前記爆薬は、順次起爆されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記装薬孔及び前記第１〜第４ひび割れ誘導孔からなるグループは、前記装薬孔、前記第１及び第３ひび割れ誘導孔、並びに前記第２及び第４ひび割れ誘導孔が、それぞれ１列に並ぶように互いに間隔をおいて複数形成され、
複数の前記装薬孔にそれぞれ配置された前記爆薬は、同時に起爆されることを特徴とする請求項４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンクリート躯体において爆破によるひび割れを制御するための装薬方法に関する。特にコンクリート躯体の解体等を目的として爆破を行う際に生じるひび割れの方向及び範囲を制御するための装薬方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート躯体の解体工において、コンクリート躯体は、所定の範囲にひび割れが形成され、その自重等によりひび割れ部分から崩壊して解体される場合がある。例えば、そのひび割れは、装薬孔をコンクリート躯体に形成して、爆薬を装薬孔に装填して爆破させることによって形成される。そのメカニズムは、爆薬を装填された装薬孔の表面で爆薬の膨張エネルギーが運動エネルギーに変換され、このエネルギー変化によって生じる衝撃波が伝播することで、ひび割れが形成されるというものである。この衝撃波は起爆点から球状に伝播するため、単に装薬孔を設けて爆薬を爆破しただけでは、ひび割れの発生方向を任意の方向に誘導することや、ひび割れの発達を特定の範囲内に抑制することはできない。そこで、このひび割れの発生方向等を制御するための方法が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１では、装薬孔と空孔とを１つの線上に、交互に配置する方法が記載されている。この方法によると、互いに隣り合う２つの装薬孔の間に空孔が存在するため、装薬孔に装填された爆薬の爆発によって装薬孔から空孔に到達するひび割れが生じやすくなり、装薬孔と空孔とを結ぶ破断面が形成されやすくなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−１９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、装薬孔と空孔とを結ぶ破断面以外にもひび割れが発生するおそれが高かった。本発明は、コンクリート躯体を爆破する際に、より効率的に爆薬の爆発によるエネルギーを利用して環境への負荷を低減し、かつひび割れの発生を高精度に制御できる方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のある側面は、コンクリート躯体（２）の爆破におけるひび割れ（１８）を制御するための装薬方法であって、前記コンクリート躯体の表面から所定の深さの装薬孔（１０）を形成するステップと、前記コンクリート躯体の表面において前記装薬孔を通る第１直線（１４）上の互いに前記装薬孔を挟む位置に配置された第１及び第２ひび割れ誘導孔（１２ａ，１２ｂ）、並びに前記コンクリート躯体の表面において前記装薬孔を通りかつ前記第１直線と所定の角度（θ）をなす第２直線（１６）上の互いに前記装薬孔を挟む位置に配置された第３及び第４ひび割れ誘導孔（１２ｃ，１２ｄ）を形成するステップと、前記装薬孔の中に爆薬（８）を配置するステップとを備えることを特徴とする。

【0007】

この構成によれば、ひび割れが第１直線及び第２直線に沿った方向に発生し、そのひび割れの進展は、第１〜第４ひび割れ誘導孔又はその近傍で停止するため、ひび割れの方向を制御できる。また、爆薬の爆破によるエネルギーがこれらのひび割れに集中するため、爆薬の量を減らして環境への負荷を低減でき、効率的にコンクリートを破壊することができる。

【0008】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記所定の角度は、６０°〜１２０°であることを特徴とする。

【0009】

この構成によれば、概ね、第１直線及び第２直線に沿った方向にのみひび割れを発生させることができる。

【0010】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記第１〜第４ひび割れ誘導孔は、各々の前記装薬孔からの距離が最大抵抗線長（Ｗ）の０．５倍〜１．５倍となるように配置されることを特徴とする。

【0011】

この構成によれば、確実にひび割れを発生させるように第１〜第４ひび割れ誘導孔の位置を設定できる。

【0012】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記第１〜第４ひび割れ誘導孔の直径は、それぞれ、前記装薬孔の直径より大きいことを特徴とする。

【0013】

この構成によれば、第１〜第４ひび割れ誘導孔で反射及び回折する衝撃波の割合が増加し、ひび割れの発生方向及び進展範囲の制御がより確実になる。

【0014】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記第１〜第４ひび割れ誘導孔の前記装薬孔からの距離は互いに等しいことを特徴とする。

【0015】

この構成によれば、第１〜第４ひび割れ誘導孔の配置が対称形になり、ひび割れの進展が概ね均等になる。

【0016】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記装薬孔及び前記第１〜第４ひび割れ誘導孔からなるグループは、互いに間隔をおいて複数形成され、複数の前記装薬孔にそれぞれ配置された前記爆薬は、順次起爆されることを特徴とする。

【0017】

この構成によれば、各グループにひび割れが形成されるため、広範囲にひび割れを形成することができる。

【0018】

本発明の他の側面は、上記構成において、前記装薬孔及び前記第１〜第４ひび割れ誘導孔からなるグループは、前記装薬孔、前記第１及び第３ひび割れ誘導孔、並びに前記第２及び第４ひび割れ誘導孔が、それぞれ１列に並ぶように互いに間隔をおいて複数形成され、複数の前記装薬孔にそれぞれ配置された前記爆薬は、同時に起爆されることを特徴とする。

【0019】

この構成によれば、装薬孔がなす列に沿ってひび割れを発生させることができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、効率的に爆薬の爆発によるエネルギーを利用して環境への負荷を低減し、かつコンクリート躯体へのひび割れの発生を高精度で制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１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模式的な（Ａ）平面図及び（Ｂ）正面図（起爆前）

【図2】第１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模式的平面図（起爆後）

【図3】第１実施形態を説明するための模式的平面図（Ａ）ひび割れ誘導孔なし（比較例）、（Ｂ）２つのひび割れ誘導孔（比較例）、（Ｃ）４つのひび割れ誘導孔（第１実施形態）

【図4】第２実施形態においてコンクリート躯体に形成する孔の位置を示す模式図的平面図

【図5】第３実施形態においてコンクリート躯体に形成する孔の位置を示す模式図的平面図

【図6】交差角度が３６°の場合のひび割れ状態を示す写真

【図7】交差角度が６８°の場合のひび割れ状態を示す写真

【図8】交差角度が９０°の場合のひび割れ状態を示す写真

【発明を実施するための形態】

【0022】

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及び図２は、第１実施形態に係る方法によってひび割れが形成されるコンクリート躯体２を模式的に示す。コンクリート躯体２は、鉄筋４及びコンクリート部分６を含む鉄筋コンクリートである。

【0023】

まず、図１に示すように、爆薬８が装填される１つの装薬孔１０と、空孔となる第１ひび割れ誘導孔１２ａ、第２ひび割れ誘導孔１２ｂ、第３ひび割れ誘導孔１２ｃ及び第４ひび割れ誘導孔１２ｄ（以下、４つをひび割れ誘導孔の全てを示すときはａ〜ｄの符号を省略し、単に「ひび割れ誘導孔１２」という）とをコンクリート部分６にコンクリート躯体２の表面から所定の深さまで形成する。鉄筋４によって装薬孔１０及びひび割れ誘導孔１２の形成が阻害されないように、あらかじめ、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、コンクリート躯体２中の鉄筋４の位置を把握し、鉄筋４を避けて装薬孔１０及びひび割れ誘導孔１２を形成することが好ましい。

【0024】

第１ひび割れ誘導孔１２ａ及び第２ひび割れ誘導孔１２ｂは、コンクリート躯体２の表面において装薬孔１０を通る仮想の第１直線１４上の互いに装薬孔１０を挟む位置に配置される。第３ひび割れ誘導孔１２ｃ及び第４ひび割れ誘導孔１２ｄは、コンクリート躯体２の表面において装薬孔１０を通りかつ第１直線１４と所定の角度θをなす仮想の第２直線１６上の互いに装薬孔１０を挟む位置に配置される。

【0025】

第１直線１４と第２直線１６とがなす所定の角度θは、６０°〜１２０°であることが好ましい。装薬孔１０から４つのひび割れ誘導孔１２の距離は、それぞれ、破壊媒体（コンクリート部分６）、装薬孔１０のせん孔径および爆薬８の使用爆薬種により取り得る最大抵抗線長（Ｗ）の０．５〜１．５倍とすることが好ましく、互いに等しいことが好ましい。４つのひび割れ誘導孔１２は、それぞれ装薬孔１０に対して、直径が同じか大きく、深さが深いことが好ましい。本実施形態では、装薬孔１０は、爆薬８が板状のコンクリート躯体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１２は、貫通孔となっている。なお、コンクリート躯体２が片側配筋の場合や、厚さが大きい場合、装薬孔１０は、薬量によって指定される爆薬８の填塞効果が得られる深さ以上に爆薬８を装薬できる深さに設定される。

【0026】

装薬孔１０に爆薬８を装填して起爆すると、図２に示すように、第１直線１４及び第２直線１６に沿ってひび割れ１８が発生する。また、ひび割れ１８は、装薬孔１０から、ひび割れ誘導孔１２又はその近傍に至る。装薬孔１０から４つのひび割れ誘導孔１２の距離が最大抵抗線長Ｗの０．５〜１．０倍の場合、ひび割れ１８が装薬孔１０からひび割れ誘導孔１２を超えて広がる可能性が高く、装薬孔１０から４つのひび割れ誘導孔１２の距離が最大抵抗線長Ｗの１．０〜１．５倍の場合、ひび割れ１８の進展は、ひび割れ誘導孔１２又はその近傍で停止し易くなる。ひび割れ誘導孔１２の直径が装薬孔１０の直径以上である場合、好ましくはひび割れ誘導孔１２の直径が装薬孔１０の直径より大きい場合、爆破による衝撃波がひび割れ誘導孔１２で反射されやすくなり、第１直線１４及び第２直線１６に沿ったひび割れ１８が生じやすくなる。第１直線１４と第２直線１６とがなす所定の角度θが６０°〜１２０°であると、ひび割れ１８は、第１直線１４及び第２直線１６に沿った方向にのみ生じやすくなり、所定の角度θが４０°より小さいと、その他の方向にもひび割れ１８が生じやすくなる。

【0027】

理論的に拘束されるものではないが、このようにひび割れ１８が発生する原理を図３を参照して説明する。図３（Ａ）に示すように、ひび割れ誘導孔１２を設けずに、装薬孔１０のみを設けた場合、爆破による衝撃波は、起爆点から均等に球状に伝播するため、これに起因するひび割れ１８の発生位置や方向は、材料の不均質性や、自由表面等の境界条件に支配され、ひび割れの発生方向や範囲を制御することはできない。

【0028】

図３（Ｂ）に示すように、２つのひび割れ誘導孔１２を、装薬孔１０を挟む位置に形成した場合、爆破による衝撃波は、ひび割れ誘導孔１２で反射及び回折して、ひび割れ１８は、装薬孔１０とひび割れ誘導孔１２を結ぶ主方向と、起爆孔を通り主方向に直交する共役方向とに生じる。爆破による衝撃波は、装薬孔１０から圧縮波として伝わるが、ひび割れ誘導孔１２で反射する際に位相が反転して引張波として伝わるため、２つのひび割れ誘導孔１２で反射された衝撃波によって、ひび割れ誘導孔１２から装薬孔１０に向かってひび割れ１８が形成されるとともに、２つの反射波が互いに衝突する共役方向に沿ってひび割れ１８が形成されると考えられる。

【0029】

図３（Ｃ）に示すように、装薬孔１０において互いに交差する第１直線１４及び第２直線１６上に、合計４つのひび割れ誘導孔１２を装薬孔１０を挟むように形成した場合、第１直線１４及び第２直線１６は、互いに他方に対する共役方向となるため、第１直線１４及び第２直線１６に沿ってひび割れ１８が生じる。

【0030】

次に、図４を参照して、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、装薬孔１０及び第１〜第４ひび割れ誘導孔１２からなるグループが複数形成され、爆薬８（図２参照）は、全ての装薬孔１０に装填される。図４では、互いに隣接する装薬孔１０間の距離が互いに等しく、装薬孔１０、第１及び第３ひび割れ誘導孔１２ａ，１２ｃ、並びに第２及び第４ひび割れ誘導孔１２ｂ，１２ｄが、それぞれ１列に並ぶように配置されているが、ひび割れ１８を形成すべき位置に応じて、装薬孔１０及びひび割れ誘導孔１２の配置は適宜変更される。爆薬８を順次爆破することにより、各グループの装薬孔１０、第１ひび割れ誘導孔１２ａ及び第２ひび割れ誘導孔１２ｂを結ぶ線１４、並びに装薬孔１０、第３ひび割れ誘導孔１２ｃ及び第４ひび割れ誘導孔１２ｄを結ぶ線にそってひび割れ１８が形成される。なお、各グループを１列に配置する場合は、あるグループの第１及び第４ひび割れ誘導孔１２ａ，１２ｄは、それぞれ隣接する他のグループの第３及び第２ひび割れ誘導孔１２ｃ，１２ｂと共通の孔であってもよい。

【0031】

次に、図５を参照して、第３実施形態を説明する。第３実施形態では、装薬孔１０及び第１〜第４ひび割れ誘導孔１２からなるグループが複数形成され、爆薬８（図２参照）は、全ての装薬孔１０に装填される。装薬孔１０が１列に並ぶように配置され、互いに隣接する装薬孔１０間の距離が互いに等しい。装薬孔１０から第１〜第４ひび割れ誘導孔１２までの距離は、各グループ内において互いに等しく、他のグループの装薬孔１０から第１〜第４ひび割れ誘導孔１２までの距離とも互いに等しいことが好ましい。また、全てのグループにおける第１直線１４と第２直線１６とのなす角度θ（図１参照）は互いに等しいことが好ましい。この場合、図５に示すように、第１ひび割れ誘導孔１２ａ及び第３ひび割れ誘導孔１２ｃは１列に配置され、第２ひび割れ誘導孔１２ｂ及び第４ひび割れ誘導孔１２ｄも１列に配置され、これら２つの列は、装薬孔１０がなす列に対して平行であって、装薬孔１０がなす列から互いに等しい距離だけ離間している。あるグループの第１及び第４ひび割れ誘導孔１２ａ，１２ｄと、これらに隣接する他のグループの第３及び第２ひび割れ誘導孔１２ｃ，１２ｂとの距離は、爆薬８の起爆力に依存するが、同一のグループにおける第１及び第４ひび割れ誘導孔１２ａ，１２ｄと第３及び第２ひび割れ誘導孔１２ｃ，１２ｂとの距離以下とすることが好ましい。各装薬孔１０に装填された爆薬８は同時に起爆することにより、装薬孔１０がなす列に沿ってひび割れ１８が生じる。理論的に拘束されるものではないが、このように装薬孔１０がなす列に沿ってひび割れ１８が生じるのは、ひび割れ誘導孔１２で反射された衝撃波が逃げ場を失って装薬孔１０を結ぶ線上で衝突するためと考えられる。なお、あるグループの第１及び第４ひび割れ誘導孔１２ａ，１２ｄは、それぞれ隣接する他のグループの第３及び第２ひび割れ誘導孔１２ｃ，１２ｂと共通の孔であってもよい。

【実施例】

【0032】

第１直線１４と第２直線１６とのなす角度θが互いに異なる３つの実施例について説明する。図６〜図８は、それぞれ、第１実施形態においてθを３６°、６８°、９０°に設定して爆破した結果を示す。図６に示すようにθが３６°の場合は、第１直線１４及び第２直線１６に沿った方向以外にもひび割れが発生した。一方、図７及び図８に示すように、θが６８°又は９０°の場合は、第１直線１４及び第２直線１６に沿ってひび割れが発生し、他の方向にはひび割れはほぼ発生しなかった。

【0033】

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、鉄筋コンクリート躯体ではなく、無筋コンクリート躯体に本発明を適用してもよい。

【符号の説明】

【0034】

２：コンクリート躯体
４：鉄筋
６：コンクリート部分
８：爆薬
１０：装薬孔
１２：ひび割れ誘導孔 （１２ａ：第１、１２ｂ：第２、１２ｃ：第３、１２ｄ：第４）
１４：第１直線
１６：第２直線
１８：ひび割れ
θ：第１直線と第２直線とのなす角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】