(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の爆薬付き雷管を所定の起爆間隔で順次起爆させて構造物を解体する構造物の解体方法であって、
前記構造物の残存質量が小さくなるほど前記雷管１つ当たりの装薬量を低減させるとともに、前記起爆間隔を短くする、
ことを特徴とする構造物の解体方法。
【請求項２】
前記構造物を複数の領域に分割する工程と、
前記複数の領域に対して解体順序を設定する工程と、
前記複数の領域それぞれにおける前記雷管１つ当たりの装薬量および前記雷管の起爆間隔を決定する工程と、
それぞれの前記領域に雷管を設置するとともに、設置した前記雷管を前記解体順序に沿って順次起爆させる工程と、を含み、
前記装薬量および前記起爆間隔を決定する工程では、前記解体順序が遅い領域ほど前記装薬量を少なく、前記起爆間隔を短い値とする、
ことを特徴とする請求項１記載の構造物の解体方法。
【請求項３】
前記雷管を起爆させる工程では、複数設置した雷管の起爆を１つの雷管ごとに行なう１孔１段発破を行う、
ことを特徴とする請求項２記載の構造物の解体方法。
【請求項４】
解体前の前記構造物の質量をＶ０、解体開始時の前記起爆間隔をＴ０とした場合、前記構造物の前記残存質量がＶ１となった際の前記起爆間隔Ｔ１が、下記式（１）で表される、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の構造物の解体方法。
【数１】
0006482958.tif 000004
【請求項５】
前記起爆間隔が３０ｍｓ以上の場合は電気雷管を用いるとともに、前記起爆間隔が３０ｍｓ未満の場合は電子雷管を用いる、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１項記載の構造物の解体方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の雷管を所定の起爆間隔で順次起爆させて構造物を解体する構造物の解体方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、構造物の解体作業やトンネルの掘削作業における発破に際して、爆薬の破壊力を制御して発破を行なう制御発破が行われている。
例えば、下記特許文献１では、トンネルを発破工法で掘削するに際して、切羽面に穿孔した複数の装薬孔（発破孔）に雷管を取り付けた爆薬を挿入し、雷管を起爆することで爆薬を爆破して切羽面を掘削する。この時、複数の素数に基づく起爆間隔で複数の雷管を順次起爆させることにより、先行する起爆によって生じる振動波と、後続の起爆によって生じる振動波が増幅をもたらす干渉を生じさせないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２３８３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
制御発破に際しては、発破によって生じる振動や騒音が所定の基準値以下となるように各種の条件が制御される。
例えば、発破時に発生する発破振動（変位速度）の予想式は下記式（１）で示され、この値が基準値以下になるように段当たりの薬量（Ｗ）等の値が制御される。
Ｖ＝Ｋ×Ｗｍ×Ｄｎ……（１）
Ｖ：変位速度（ｃｍ／ｓ）
Ｋ：発破条件や地盤条件によって変化する定数
Ｗ：段当たりの薬量（ｋｇ）
Ｄ：発破場所からの距離（ｍ）
ｍ：定数、ｎ：定数
なお、「段当たり」とは、１回の同時の爆破当たりを意味する。
【０００５】
ここで、発破によって構造物の解体を行う場合、解体作業が進むにつれて構造物の残存質量が減少し、構造物周辺の地盤の拘束力が低減する。
この結果、解体作業が進むにつれて解体作業の開始時と比較して周辺に振動や騒音が伝わりやすくなるという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、発破による構造物の解体時に、解体作業の進行状況に合わせて適切に発破条件を設定することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる構造物の解体方法は、複数の爆薬付き雷管を所定の起爆間隔で順次起爆させて構造物を解体する構造物の解体方法であって、前記構造物の残存質量が小さくなるほど前記雷管１つ当たりの装薬量を低減させるとともに、前記起爆間隔を短くする、ことを特徴とする。
請求項２の発明にかかる構造物の解体方法は、前記構造物を複数の領域に分割する工程と、前記複数の領域に対して解体順序を設定する工程と、前記複数の領域それぞれにおける前記雷管１つ当たりの装薬量および前記雷管の起爆間隔を決定する工程と、それぞれの前記領域に雷管を設置するとともに、設置した前記雷管を前記解体順序に沿って順次起爆させる工程と、を含み、前記装薬量および前記起爆間隔を決定する工程では、前記解体順序が遅い領域ほど前記装薬量を少なく、前記起爆間隔を短い値とする、ことを特徴とする。
請求項３の発明にかかる構造物の解体方法は、前記雷管を起爆させる工程では、複数設置した雷管の起爆を１つの雷管ごとに行なう１孔１段発破を行う、ことを特徴とする。
請求項４の発明にかかる構造物の解体方法は、解体前の前記構造物の質量をＶ０、解体開始時の前記起爆間隔をＴ０とした場合、前記構造物の前記残存質量がＶ１となった際の前記起爆間隔Ｔ１が、下記式（２）で表される、ことを特徴とする。
【０００７】
【数１】
0006482958.tif 000002
【０００８】
請求項５の発明にかかる構造物の解体方法は、前記起爆間隔が３０ｍｓ以上の場合は電気雷管を用いるとともに、前記起爆間隔が３０ｍｓ未満の場合は電子雷管を用いる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、発破によって構造物を解体する際に、構造物の残存質量が小さくなるほど、すなわち解体作業が進行するほど雷管１つ当たりの装薬量を低減させるので、構造物周辺の地盤の拘束力が低減して振動や騒音が伝わりやすくなった場合であっても、周辺環境への影響を低減する上で有利となる。また、装薬量の低減に伴って起爆間隔を短くするので、発破の段数が多くなった際に解体作業時間を短期に完了させる上で有利となる。
請求項２の発明によれば、構造物を複数の領域に分割して、複数の領域それぞれにおける装薬量および起爆間隔を決定するので、構造物の形状や材質などに合わせて装薬量および起爆間隔を決定することができ、解体作業の効率を向上させる上で有利となる。
請求項３の発明によれば、１孔１段発破を行うので多段発破と比較して振動および騒音の発生を低減する上で有利となる。
請求項４の発明によれば、任意の解体状態における起爆間隔を定量的に決定することができ、解体作業の作業品質を安定させる上で有利となる。
請求項５の発明によれば、起爆間隔が３０ｍｓ以上の場合には比較的コストの低い電気雷管を用い、起爆間隔が３０ｍｓ未満の場合には比較的コストが高いが精密な起爆間隔の制御が可能な電子雷管を用いるので、コストと作業効率とのバランスを取る上で有利となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施の形態において解体対象となるダムを示す説明図である。
【図２】解体領域１２の分割例を示す説明図である。
【図３】実施形態にかかる構造物の解体方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態にかかる構造物の解体方法で使用される発破システム２０の一例を示す説明図である。
【図５】発破システム２０の他の例を示す説明図である。
【図６】ＤＳ電気雷管およびＭＳ電気雷管の基準秒時を示す説明図である。
【図７】式（２）の具体的な値の一例を示す表である。
【図８】解体順序と装薬量との関係の一例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる構造物の解体方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
本実施の形態では、解体対象となる構造物として、コンクリート製のダムを例に挙げて説明する。
図１は、本実施の形態において解体対象となるダムを示す説明図であり、図１Ａは下流側から見たダム１０の正面図、図１Ｂは図１Ａの紙面左側から見たダム１０の側面図である。
ダム１０は、重力式コンクリートダムであり、図１に示す状態では紙面左側の門柱１００２の一部や門柱間に設けられたゲート等が既に解体されている。本実施の形態では、図１Ａの紙面左側の堤体の一部領域（以下、「解体領域１２」という）を発破により解体する。
【００１２】
図３は、実施形態にかかる構造物の解体方法の手順を示すフローチャートである。
解体作業者は、まず解体対象の構造物（解体領域１２）を複数の領域に分割する（ステップＳ３００）。領域の分割数および分割線は、解体領域１２の強度や大きさ、形状等により適宜決定する。
本実施の形態では、図２に示すように解体領域１２を６つの領域（分割領域１〜分割領域６）に分割した。
つぎに、解体作業者は、分割した複数の領域に対して解体順序を設定する（ステップＳ３０２）。解体順序についても、各分割領域１〜６の位置や強度、形状等により適宜決定する。
本実施の形態では、図２に示す分割領域１〜分割領域６の順に解体することとした。
【００１３】
つづいて、分割した複数の領域それぞれにおける、雷管の起爆間隔および１段当たりの装薬量を決定する（ステップＳ３０４）。
このとき、解体順序が遅い領域ほど雷管１つ当たりの装薬量が少なく、また起爆間隔が短くなるようにする。
解体順序が遅い領域ほど雷管の装薬量を少なくするのは、解体作業が進むにつれて構造物の残存質量が減少し、構造物が立っている地盤の拘束力が低減することにより、解体作業が進むにつれて解体作業の開始時と比較して周辺に振動や騒音が伝わりやすくなるためである。
上述のように、発破による振動や騒音は、段当たりの装薬量Ｗに依存するので、解体作業の進行につれ１段当たりの装薬量Ｗを低減することにより、振動や騒音を低減することができる。
一方で、ある大きさの構造物を解体するために必要な総薬量は一定であるため、段当たりの装薬量Ｗを低減すると発破の段数が増加する。このため、解体作業の開始から完了まで一定の起爆時間での発破を行うと、発破完了までの所要時間が増大して振動や騒音の発生時間が長くなる。
また、発明者らは、段ごとの起爆間隔が長いと、発破により発生するガスが次の発破までに施工継ぎ目等から逃げてしまい、構造物の破壊力が低減するという課題を見出した。
このため、本実施の形態では、図４に示すような発破システム２０を用いて発破を行う。
【００１４】
図４は、実施の形態にかかる構造物の解体方法で使用される発破システム２０の一例を示す説明図である。
発破システム２０は、発破器２２、分岐器２３、分割領域１に設置される第１の雷管群２４、分割領域２に設置される第２の雷管群２６、分割領域３に設置される第３の雷管群２８、分割領域４に設置される第４の雷管群３０、分割領域５に設置される第５の雷管群３２、分割領域６に設置される第６の雷管群３４を含んで構成されている。
【００１５】
発破器２２は専用ケーブルで分岐器２３に接続されている。
分岐器２３は複数の端子２３Ａ〜２３Ｆを有し、各端子２３Ａ〜２３Ｆが発破母線および補助母線を介していずれかの雷管群２４〜３４の脚線に接続されている。
発破器２２は、各雷管群２４〜３４が互いに異なる時刻に起爆されるように、所定の時間刻みで起爆用電気エネルギーを各雷管群２４〜３４に送出するようになっている。分岐器２３の端子２３Ａ〜２３Ｆは、発破器２２からの起爆用電気エネルギーの送出タイミングに対応しており、例えば１回目の送出タイミングには端子２３Ａを介して第１の雷管群２４に、２回目の送出タイミングには端子２３Ｂを介して第２の雷管群２６に、３回目の送出タイミングには端子２３Ｃを介して第３の雷管群２８に、４回目の送出タイミングには端子２３Ｄを介して第４の雷管群３０に、５回目の送出タイミングには端子２３Ｅを介して第５の雷管群３２に、６回目の送出タイミングには端子２３Ｆを介して第６の雷管群３４に、それぞれ起爆用電気エネルギーが送出される。
【００１６】
なお、図４では各雷管群２４〜３４を１つの発破器２２で発破させるようにしたが、例えば分割領域１の解体後、分割領域１の瓦礫を撤去した後に分割領域２を解体するような場合には、例えば図５に示すように各雷管群２４〜３４に対してそれぞれ１つの発破器を設置してもよい。
図５では、雷管群２４に対して発破器２２Ａが、雷管群２６に対して発破器２２Ｂが、雷管群２８に対して発破器２２Ｃが、雷管群３０に対して発破器２２Ｄが、雷管群３２に対して発破器２２Ｅが、雷管群３４に対して発破器２２Ｆが、それぞれ設置されている。
構造物の解体を行う際は、発破器２２Ａ〜２２Ｆから順次起爆用電気エネルギーを送出して雷管群２４〜３４を起爆させる。
【００１７】
つぎに、各雷管について説明する。
第１の雷管群２４および第２の雷管群２６はＤＳ電気雷管２４Ａ〜２４Ｎ，２６Ａ〜２６Ｎであり、第３の雷管群２８はＭＳ電気雷管２８Ａ〜２８Ｎ、第４〜第６の雷管群３０，３２，３４は電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎである。
各雷管群２４〜３４における雷管の本数、すなわち段数は同一でなくてもよい。例えば、各雷管群２４〜３４の段数は、各雷管群２４〜３４がそれぞれ解体する領域を破壊するのに必要な総薬量を、振動や騒音を考慮した１段当たりの薬量で除した値となる。
【００１８】
ＤＳ電気雷管２４Ａ〜２４Ｎ，２６Ａ〜２６ＮおよびＭＳ電気雷管２８Ａ〜２８Ｎは、段発電気雷管であり、点火部と起爆薬の間に延時薬を挟んであり、通電から一定時間遅延して起爆する。電気雷管は、絶縁性樹脂で密封した管内に電気的刺激に敏感な起爆薬を装填した構造を持つ。
図６は、ＤＳ電気雷管およびＭＳ電気雷管の基準秒時を示す説明図である。
基準秒時とは、発破器２２（図４参照）から電気エネルギーが供給され雷管が通電されてから起爆するまでの遅延時間（起爆間隔）であり、各遅延時間に対応して段数が対応付けられている。
図６に示すように、ＤＳ電気雷管では基準秒時が０．２５秒（２５０ミリ秒）〜０．６秒（６００ミリ秒）であり、ＭＳ電気雷管では基準秒時が２５ミリ秒〜９０ミリ秒であり、ＭＳ電気雷管の方が起爆間隔が短くなっている。本実施の形態では、先に解体される分割領域１および分割領域２にＤＳ電気雷管を使用し、分割領域３にＭＳ電気雷管を使用しているので、解体が進んで構造物の残存質量が小さくなるほど起爆間隔が短くなる。
また各雷管の段数は、ＤＳ電気雷管、ＭＳ電気雷管でともに最大２０段となっている。ステップＳ３００（図３参照）における領域分割は、例えばＤＳ電気雷管、ＭＳ電気雷管を使用して２０段以内で解体できる範囲となるように決定してもよい。
【００１９】
また、電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎは、電気雷管よりも更に精密な起爆間隔の制御が可能であり、電気雷管に併せてコンデンサと電子タイマを密封している。
電子雷管には、工場出荷時に予め起爆間隔（基準秒時）の秒時設定がなされているものと、発破を行なう現場で各電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎごとに個別に起爆間隔（基準秒時）の秒時設定を行なうものが知られているが、本実施の形態では、起爆間隔の秒時設定を発破の現場で設定可能なものを用いる。
この電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎは、発破器２２により遅延時間が任意に設定可能に構成されている。
より詳細には、各電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎの導電線には、出荷時に個々の電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎを識別するための識別データを示すバーコードが記載されたタグが付けられている。
発破現場では、電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎを設けた爆薬を装薬孔に装薬（装填）したのち、爆破順に発破器２２のスキャナーでこのバーコードを読み込む。
さらに、発破器２２と各電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎとを導電線を介して電気的に接続する。
そして、発破器２２は、スキャナーで読み込まれたバーコードに基づいて導電線を介して各電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎに対して、起爆間隔の秒時設定を行なう。
電子雷管３０Ａ〜３０Ｎ，３２Ａ〜３２Ｎ，３４Ａ〜３４Ｎには起爆間隔を任意に設定することができるので、発破による振動が収束する最小の起爆間隔を選択することにより、１孔１段でも全体の発破時間の短縮を図ることができ、周辺の環境負荷を軽減することができる。
【００２０】
なお、各領域に設定した起爆間隔が例えば３０ｍｓ以上の場合は電気雷管（ＤＳ電気雷管またはＭＳ電気雷管）を用いるとともに、起爆間隔が３０ｍｓ未満の場合は電子雷管を用いるようにする。電子雷管は電気雷管よりも更に精密な起爆間隔の制御が可能であるが、電気雷管の数倍の価格であり、多用するとコストが上昇する。
電気雷管と電子雷管とを使い分けることによって、コストの上昇を抑えつつ解体作業の効率を向上させることができる。
【００２１】
電子雷管に設定する起爆間隔は、解体順序が遅い領域に配置する雷管ほど短くすればよい。
具体的には、例えば解体前の構造物の質量をＶ０、解体開始時の起爆間隔をＴ０とした場合、構造物の残存質量がＶ１となった際の起爆間隔Ｔ１が、下記式（２）で表されるようにしてもよい。
【００２２】
【数２】
0006482958.tif 000003
【００２３】
図７は、上記式（２）の具体的な値の一例を示す表である。
図７では、解体前の構造物の質量Ｖ０を１００％とし、残存質量Ｖ１が１０％変化するごとの起爆間隔Ｔ１を示した。なお、解体開始時の起爆間隔Ｔ０（起爆間隔の初期値）は、ＤＳ電気雷管の最初の起爆間隔である０．２５秒（２５０ミリ秒）とした。
上記式（２）に従えば、例えば構造物の４分の１の解体が済んだ場合（残存質量７５）には起爆間隔を１２５ミリ秒程度とし、構造物の半分の解体が済んだ場合（残存質量５０）には起爆間隔を２５ミリ秒程度とすればよい。
【００２４】
また、上述したように、雷管１つ当たりの装薬量は解体順序が遅い領域ほど少なくする。
図８は、解体順序と装薬量との関係の一例を示す表である。
図８には、解体領域１２の各分割領域を示す領域番号と、当該領域における１段当たりの装薬量と、当該領域における起爆間隔と、当該領域に用いる雷管の種類が示されている。
最も解体順序が早い分割領域１における１段当たりの装薬量を１００とすると、分割領域２における装薬量を９０、分割領域３における装薬量を８０、分割領域４における装薬量を７０、分割領域５における装薬量を６０、分割領域６における装薬量を５０と、徐々に低減させていく。
これにより、解体の進行による地盤環境変化に合わせて１段当たりの振動および騒音を低減し、周辺環境への影響を低減することができる。
【００２５】
また、各分割領域における起爆間隔は、分割領域１および２における起爆間隔を２５０ミリ秒〜６００ミリ秒、分割領域２における起爆間隔を２５ミリ秒〜９０ミリ秒、分割領域４における起爆間隔を２５ミリ秒、分割領域５および６における起爆間隔を１５ミリ秒とした。
【００２６】
図３の説明に戻り、ステップＳ３０４で決定した装薬量および起爆間隔に沿ってそれぞれの分割領域に雷管を設置し（ステップＳ３０６）、設置した雷管を解体順序に沿って順次起爆させて（ステップＳ３０８）、本フローチャートによる処理を終了する。
このような解体作業の結果、例えば分割領域５および６（起爆間隔１５ミリ秒）における振動レベルは５９ｄＢであり、ＭＳ電気雷管（起爆間隔２５ミリ秒〜９０ミリ秒）を用いて同様の構造物を解体した場合の振動レベルである７５ｄＢと比較して振動レベルを低減することができた。
【００２７】
以上説明したように、実施の形態にかかる構造物の解体方法は、発破によって構造物を解体する際に、構造物の残存質量が小さくなるほど、すなわち解体作業が進行するほど雷管１つ当たりの装薬量を低減させるので、構造物周辺の地盤の拘束力が低減して振動や騒音が伝わりやすくなった場合であっても、周辺環境への影響を低減する上で有利となる。
また、装薬量の低減に伴って起爆間隔を短くするので、発破の段数が多くなった際に解体作業時間を短期に完了させる上で有利となる。
また、解体対象の構造物を複数の領域に分割して、複数の領域それぞれにおける装薬量および起爆間隔を決定するので、構造物の形状や材質などに合わせて装薬量および起爆間隔を決定することができ、解体作業の効率を向上させる上で有利となる。
また、１孔１段発破を行うことにより、多段発破と比較して振動および騒音の発生を低減する上で有利となる。
また、上記式（２）を用いることにより、任意の解体状態における起爆間隔を定量的に決定することができ、解体作業の作業品質を安定させる上で有利となる。
また、起爆間隔が３０ｍｓ以上の場合には比較的コストの低い電気雷管を用い、起爆間隔が３０ｍｓ未満の場合には比較的コストが高いが精密な起爆間隔の制御が可能な電子雷管を用いることにより、コストと作業効率とのバランスを取る上で有利となる。
【００２８】
なお、本実施の形態では、解体対象の構造物を複数の領域に分割し、各分割領域内における雷管の装薬量および起爆間隔は同一としたが、これに限らず、例えば解体対象の構造物の全領域に渡って、連続的に装薬量および起爆間隔を変化させるようにしてもよい。この場合にも、構造物の残存質量が小さくなるほど雷管１つ当たりの装薬量を低減させるとともに、起爆間隔を短くする。
【符号の説明】
【００２９】
１０……ダム、１２……解体領域、２０……発破システム、２２（２２Ａ-２２Ｆ）……発破器、２３……分岐器、３０Ａ-３０Ｎ，３２Ａ-３２Ｎ，３４Ａ-３４Ｎ……電子雷管、２４Ａ-２４Ｎ，２６Ａ-２６Ｎ……ＤＳ電気雷管、２８Ａ-２８Ｎ……ＭＳ電気雷管。
【図１】
0006482958.tif 000005
【図２】
0006482958.tif 000006
【図３】
0006482958.tif 000007
【図４】
0006482958.tif 000008
【図５】
0006482958.tif 000009
【図６】
0006482958.tif 000010
【図７】
0006482958.tif 000011
【図８】
0006482958.tif 000012