(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電カートリッジを使用して、横断面が略円形または略多角形の被破壊物を破壊面に沿って破壊するに際し、
前記破壊面の外面から横断面中心に向く略放射方向の複数の破壊孔を、破壊孔に装填した放電カートリッジから隣接する破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う破壊孔に対して形成角度が９０°未満となるように穿孔し、
前記破壊孔間に、破壊面の外面から破壊孔より短い亀裂連結用の空孔をそれぞれ形成し、
前記各破壊孔にそれぞれ放電カートリッジを装填し、
前記放電カートリッジ内で充填剤に浸漬された電気良導体に電気エネルギーを短時間で供給し電気良導体を急激に溶融気化させて破壊力を発生させ、この破壊力を充填剤を介して被破壊物に伝達させて破壊面に沿って被破壊物を破壊する
ことを特徴とする放電衝撃破壊工法。
【請求項２】
放電カートリッジを使用して、横断面が略長方形または略長円形の被破壊物を破壊面に沿って破壊するに際し、
前記破壊面に、横断面上で長手方向の両側に位置する２つの横断面中心と、これら横断面中心を結ぶ横断面中心線とを設定し、
前記破壊面上の長手方向の両側で外面から横断面中心側に向く略放射方向の複数の第１破壊孔を、当該第１破壊孔に装填した放電カートリッジから隣接する第１破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う第１破壊孔に対する形成角度がそれぞれ９０°未満となるように穿孔し、
横断面中心間の外面から横断面中心線に向く複数の第２破壊孔を、当該第２破壊孔にそれぞれ装填した放電カートリッジから隣接する第２破壊孔または第１破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心線から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う第２破壊孔に対する形成角度がそれぞれ０°となるように互いに平行に穿孔し、
前記第１破壊孔間および第１破壊孔と第２破壊孔の間ならびに第２破壊孔間に、それぞれ破壊面の外面から、第１破壊孔および第２破壊孔の深さより浅い亀裂連結用の空孔をそれぞれ形成し、
前記第１破壊孔および第２破壊孔にそれぞれ放電カートリッジを装填し、
前記各放電カートリッジ内で充填剤に浸漬された電気良導体に電気エネルギーを短時間に供給し電気良導体を急激に溶融気化させて破壊力を発生させ、この破壊力を前記充填剤を介して被破壊物に伝達させて破壊面に沿って被破壊物を破壊する
ことを特徴とする放電衝撃破壊工法。
【請求項３】
破壊孔間の最大距離を、該破壊孔内に装填した放電カートリッジによる破壊可能領域未満とした
ことを特徴とする請求項１または２に記載の放電衝撃破壊工法。
【請求項４】
被破壊物の破壊面の両側の少なくとも一方に、破壊しない健全部を残す場合、  破壊面に直交する方向の健全部の長さを、破壊孔内に装填された放電カートリッジの破壊可能領域を越えるように設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電衝撃破壊工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気エネルギーを用いて柱状や梁状の構造物や岩盤などを対象として破壊する放電衝撃破壊工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、コンデンサなどに蓄積した電気エネルギーを短時間に電気良導体（たとえば金属細線）に供給して放電させ、電気良導体とその周辺の物質を急激に溶融気化させることにより、その膨張力を利用して構造物を破壊する工法を多数提案している。
【０００３】
ところで、たとえば建築物を建設する際に地中に打ち込まれる場所打ちコンクリート製の基礎杭は、その杭頭部で泥水や沈殿物などが混じって浮上しコンクリートと共に固化するため、コンクリートの品質が低下する。このため杭頭の余盛部を除去することが行われている。
【０００４】
場所打ち基礎杭の杭頭を処理する工法として、従来ではハンドピックやブレーカなどの小型破壊機を使用して作業員により杭頭を破壊して撤去するものが主流である。また特開平８−１０５０４１号公報には、余盛コンクリート中にカット板を水平に挿入しておき、コンクリートが硬化後に打撃を加えてコンクリートをカット板面に沿って割裂させる工法や、特開平５−５９７２１号工法に、カット面に薬液注入管を配置しておき、カット面上方の鉄筋に被い材を被せ、コンクリートを注入して固化後、注入管に封入されて所定時間後に膨張する膨張破壊剤により、注入管を拡径して杭をカット面で切断するものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、作業員による従来工法では、騒音が激しく市街地には適さないとともに、破壊機を使用する作業員への負担が大きいという問題があった。またカット板を挿入する工法では、コンクリートの打設作業が中断され打設作業が複雑になるとともに、カット板は板状で複数の透孔が形成されるものの、不純物の浮上の障害となるため、カット板下部のコンクリートの品質が低下する恐れがある。さらに、膨張破壊剤を使用する工法では、膨張破壊剤が有害性の薬剤であるため、その取り扱いが難しく、慎重な作業が要求されるという問題があった。
【０００６】
本発明者等は、放電破壊工法に着目して上記問題点を解決し、柱状や梁状の被破壊物を破壊面に沿って精度良く破壊できる放電破壊工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、放電カートリッジを使用して、横断面が略円形または略多角形の被破壊物を破壊面に沿って破壊するに際し、前記破壊面の外面から横断面中心に向く略放射方向の複数の破壊孔を、破壊孔に装填した放電カートリッジから隣接する破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う破壊孔に対して形成角度が９０°未満となるように穿孔し、前記破壊孔間に、破壊面の外面から破壊孔より短い亀裂連結用の空孔をそれぞれ形成し、前記各破壊孔にそれぞれ放電カートリッジを装填し、前記放電カートリッジ内で充填剤に浸漬された電気良導体に電気エネルギーを短時間で供給し電気良導体を急激に溶融気化させて破壊力を発生させ、この破壊力を充填剤を介して被破壊物に伝達させて破壊面に沿って被破壊物を破壊するものである。
【０００８】
上記構成によれば、略円形断面または略多角形断面の被破壊物を破壊面に沿って破壊するときに、放電カートリッジを装填する破壊孔を、外面から横断面中心に向く放射方向で、９０°未満となるように穿孔することにより、隣り合う放電カートリッジからの衝撃波により発生する破壊力のうち、破壊孔間方向に働く破壊力を、半径方向外方に働く破壊力よりも大きくして破壊孔間の破壊面を最初に破壊し、被破壊物を破壊面に沿って良好に破壊することができる。しかも、破壊面が先に破壊されることで、他方向に働く破壊力を既に破壊された破壊面部分から逃がすことができるので、破壊面の角部に亀裂が発生したり欠けることなく、平面状の破壊面を良好に形成できる。したがって、この破壊面を利用して他の構成物を接続したり、物品を取り付けたりする場合に極めて有効となる。また亀裂は、被破壊物の強度の低い部位を通過する傾向にあり、破壊面に亀裂連結用の空孔を形成することにより、破壊孔間での亀裂を容易に連結させることができ、特に破壊孔間の距離が大きい場合であっても、隣り合う破壊孔を良好に接続でき、破壊面の破壊を良好に行うことができる。
【０００９】
請求項２記載の発明は、放電カートリッジを使用して、横断面が略長方形または略長円形の被破壊物を破壊面に沿って破壊するに際し、前記破壊面に、横断面上で長手方向の両側に位置する２つの横断面中心と、これら横断面中心を結ぶ横断面中心線とを設定し、前記破壊面上の長手方向の両側で外面から横断面中心側に向く略放射方向の複数の第１破壊孔を、当該第１破壊孔に装填した放電カートリッジから隣接する第１破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う第１破壊孔に対する形成角度がそれぞれ９０°未満となるように穿孔し、横断面中心間の外面から横断面中心線に向く複数の第２破壊孔を、当該第２破壊孔にそれぞれ装填した放電カートリッジから隣接する第２破壊孔または第１破壊孔に向かって発生する破壊力が、前記横断面中心線から放射方向に外面に向かって発生する破壊力より大きくなるように、隣り合う第２破壊孔に対する形成角度がそれぞれ０°となるように互いに平行に穿孔し、前記第１破壊孔間および第１破壊孔と第２破壊孔の間ならびに第２破壊孔間に、それぞれ破壊面の外面から、第１破壊孔および第２破壊孔の深さより浅い亀裂連結用の空孔をそれぞれ形成し、前記第１破壊孔および第２破壊孔にそれぞれ放電カートリッジを装填し、前記各放電カートリッジ内で充填剤に浸漬された電気良導体に電気エネルギーを短時間に供給し電気良導体を急激に溶融気化させて破壊力を発生させ、この破壊力を前記充填剤を介して被破壊物に伝達させて破壊面に沿って被破壊物を破壊するものである。
【００１０】
上記構成によれば、略長方形断面または略長円形断面の被破壊物を破壊面に沿って破壊するときに、放電カートリッジを装填する第１破壊孔および第２破壊孔を、外面から横断面中心または横断面中心線に向く方向で、隣り合う破壊孔との形成角度が９０°未満となるように穿孔することにより、放電カートリッジからの衝撃波により発生する破壊力のうち、破壊孔間方向に働く破壊力を、半径方向外方に働く破壊力よりも大きくして、破壊孔間の破壊面を最初に破壊するので、被破壊物を破壊面に沿って良好に破壊することができる。しかも、破壊面が先に破壊されることで、他方向に働く破壊力を既に破壊された破壊面部分から逃がすことができるので、破壊面の角部に亀裂が発生したり欠けることなく、良好な平面状の破壊面を形成できる。したがって、この破壊面を利用して他の構成物をを接続したり、物品を取り付けたりする場合に極めて有効となる。また亀裂は、被破壊物の強度の低い部位を通過する傾向にあり、第１破壊孔間および第１破壊孔と第２破壊孔の間ならびに第２破壊孔間の破壊面にそれぞれ亀裂連結用の空孔を形成することにより、第１，第２破壊孔間での亀裂を容易に連結させることができ、特に破壊孔間の距離が大きい場合であっても、隣り合う第１，第２破壊孔を良好に接続でき、破壊面の破壊を良好に行うことができる。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、破壊孔間の最大距離を、該破壊孔内に装填した放電カートリッジによる破壊可能領域未満としたものである。
【００１２】
上記構成によれば、ここで、放電カートリッジの放電可能領域は、放電カートリッジから周方向に均等に広がる直接的に破壊される領域の直径を示しており、隣接する破壊孔にそれぞれ装填された放電カートリッジの放電可能領域を連続させることにより、破壊孔を連結してより確実に破壊面に沿って破壊することができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかに記載の構成において、被破壊物の破壊面の両側の少なくとも一方に、破壊しない健全部を残す場合、破壊面に直交する方向の健全部の長さを、破壊孔内に装填された放電カートリッジの破壊可能領域を越えるように設定するものである。
【００１４】
上記構成によれば、健全部の長さ、すなわち、破壊孔から破壊面に対向する自由面までの距離を放電カートリッジの破壊可能領域を越えるように設定することで自由面への亀裂の発生を防止することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る放電衝撃破壊工法の実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。
【００１７】
ここで対象となる被破壊物は、たとえばコンクリート構造物、岩盤などである。特に好適な具体例は、場所打ちコンクリート工法により現場施工される場所打ち杭である。このコンクリート杭は、掘削された孔に鉄筋を挿入配置し、トレミー管を孔内に挿入してコンクリートを打設し、基礎用の杭を構築するもので、コンクリート硬化後に杭頭部が所定の破壊面で破壊されて撤去される。
【００１８】
まず破壊工法に用いる破壊装置を図１，図２を参照して説明する。すなわち、構造物Ｓの破壊孔２に装填される放電衝撃破壊具である放電用カートリッジ１は、たとえば圧力伝達物質である充填剤（水や油等の液体やゼラチンなどのゼリー状の凝固剤、場合によっては爆発性物質）３が充填された合成ゴムや防水処理紙、プラスチックなどの材質からなる円筒状容器本体４と、この容器本体４の天蓋４ａを貫通して充填剤３中にスペーサなどにより互いに平行に保持された一対の電極５と、これら電極５の先端部間に連結された電気良導体である金属細線（たとえば金属ではＣｕ）６とで構成されている。なお、金属細線以外の電気良導体には、所定形状に形成した金属小片やカーボンなどが採用される。
【００１９】
また被破壊物Ｓから離れて配置される電源装置１１は、放電スイッチ（高電圧スイッチ）１２ａが介在されて電極５に接続される一対のリード線１２と、このリード線１２を介して電極５に電気エネルギーを供給するエネルギー供給回路１３とを具備し、エネルギー供給回路１３には、リード線１２間に接続されて直流高電圧電源１３ａから充電制御回路１３ｂを介して大容量の電気エネルギーを蓄積するコンデンサ１３ｃが設けられている。
【００２０】
この電源装置１１のエネルギー供給回路１３からリード線１２および放電スイッチ１２ａを介して放電用カートリッジ１に、短時間に大きい電気エネルギーが供給されると、金属細線６が瞬時に溶融気化しその金属ガスの体積膨張と、その周囲の充填剤の蒸気化による正圧空洞などが要因となって、瞬時に大きい衝撃波が発生し、衝撃波による破壊力により被破壊物Ｓが破壊可能領域Ｍｆの範囲で破壊される。
【００２１】
ところで、金属細線６が気化した瞬間には、放電カートリッジ１の金属細線６から発生する衝撃波により破壊される破壊可能領域Ｍｆのイメージは、図２に示すように、金属細線６の横断面方向に均等な円形を描き、また金属細線６を含む面内では、金属細線６の長さに対応した長円形を描き、その立体的には、両端面が半球の円柱体状となる。しかしながら、容器本体４による反射やその他の要因により、全体として破壊可能領域Ｍｆが放電カートリッジ１の表面から垂直に外側に広がる端部半球の円柱体と見なすことができる。したがって、被破壊物Ｓに、破壊可能領域Ｍｆがつながるように放電カートリッジ２を装填する複数の破壊孔２を形成し、電源装置１１から放電カートリッジ１の金属細線６に電気エネルギーを短時間に供給して金属細線６を急激に溶融気化させることにより、破壊力を充填剤３を介して容器本体４からコンクリート構造物Ｓに伝達して破壊する。この場合、図３に示すように、隣り合う放電カートリッジ１の破壊可能領域Ｍｆがつながっておれば、隣り合う破壊孔２が連続して破壊面Ｂｆに沿って破壊される。
【００２２】
しかしながら、自由面Ｆである外周面に隣接する破壊孔２の放電カートリッジ１から放出される衝撃波は、破壊可能領域Ｍｆの範囲で広がることから、略４５°前後で最も亀裂が広がり、残存させたい健全部Ｃｓの破壊面Ｂｆの周囲角部が面取り状の割れｃが発生する。
【００２３】
これは、たとえば場所打ち杭頭部の除去にあっては、後工程で新たな良質のコンクリートを充填して杭頭部を接続することから、その破壊面Ｂｆが平坦でないと良好な接続が不可能となるという問題が生じる。
【００２４】
そこで、本発明者等は、放電カートリッジ１から発生する衝撃波により、破壊孔２間に大きい破壊力を与えて最初に破壊孔２間を破壊面Ｂｆを破壊することで、他の方向に伝播される衝撃波による破壊力をこの破壊部分から放出することにより、他の部分への破壊を防止できることに着目した。
【００２５】
本発明に係る第１の破壊工法は、横断面がエッジ付きやコーナーアール付き、コーナ面取り付きを含む正方形（縦横比率が大きく相違しない長方形を含む）、円形や楕円形、多角形の支柱状や梁状のコンクリート構造物で、横断面上に外面から略均等距離に位置する１つの横断面中心Ｏ１を有するものが破壊対象となる。
【００２６】
すなわち、図４および図５に示すように、放電カートリッジ１を使用して、たとえば円形断面の構造物Ｓ１をその中心線に対して直交する破壊面Ｍｆ（中心線に対して９０°以外で傾斜する横断方向であってもよい）に沿って破壊するに際し、破壊面Ｍｆの外面Ｍｆから横断面中心（その近傍でもよい）に向く放射方向の複数の破壊孔２を、隣り合う破壊孔２に対する形成角度θ１が９０°未満となるように穿孔し、これら各破壊孔２にそれぞれ放電カートリッジ１を装填して給電し、破壊面Ｍｆに沿って破壊するものである。
【００２７】
図６（ａ）に示すように、放電カートリッジ１から発生する衝撃波によって発生する破壊力については、そのベクトルを考察するとよくわかる。すなわち、隣り合う破壊孔２，２間の破壊面Ｂｆ上で、両破壊孔２，２の放電カートリッジ１，１から均等に広がる衝撃波による破壊力Ｆ１，Ｆ２は、半径方向外方に向かう半径方向の破壊分力Ｆ３と、両破壊孔２，２にそれぞれ向かう接線方向の穿孔間の破壊分力Ｆ４とに分けて考えることができる。そして破壊力Ｆ３を発生す衝撃波が半径方向外方に伝達されると、構造物Ｓ１の横断面中心Ｏ１から外周の自由面Ｆに向かう破壊力となるで、破壊面Ｂｆから離れて自由面Ｆに広がる亀裂が生じると考えられる。また穿孔間の破壊分力Ｆ４は、相対方向のベクトルで表されており、通常、力学上のベクトルでは、相対方向に生じたベクトルは打ち消し合うが、衝撃波では、圧縮力および剥離力を伴う波動エネルギーが、被破壊物Ｓに周期的に作用し、破壊分力Ｆ４は相対する２つの衝撃エネルギーの総和と考えられるため、穿孔間の破壊分力Ｆ４は両破壊孔２，２間で破壊面Ｂｆに働く破壊力となる。
【００２８】
したがって、破壊面Ｂｆ以外の部分を破壊しないためには、穿孔間の破壊分力Ｆ４を、半径方向の破壊分力Ｆ３より大きくなるように放電カートリッジ１を装填する破壊孔２の形成方向を設定すればよい。
【００２９】
図６（ａ）に示すように、隣り合う破壊孔２，２の形成角度θ１＝９０°で発生した放電カートリッジ１の衝撃波による破壊力Ｆ１，Ｆ２は、金属細線６から円柱状に均等に広がって破壊孔２に直交する方向に伝達される。そして破壊力Ｆ１＝Ｆ２とすると、
半径方向の破壊分力Ｆ３＝２×Ｆ１・cos［（１８０−θ１）／２］…▲１▼式、
穿孔間の破壊分力Ｆ４＝２×Ｆ１・cos［θ１／２］…▲２▼式となる。
【００３０】
したがって、▲１▼式および▲２▼式から、θ＝９０°とすると、Ｆ３＝Ｆ４となって、半径方向の破壊分力Ｆ３と穿孔間の破壊分力Ｆ４とが等しくなる。このため、半径方向の破壊分力Ｆ３により破壊面Ｍｆ外周の角部に割れや亀裂が発生することになる。
【００３１】
図６（ｂ）に示すように、θ１＜９０°となると、Ｆ３＜Ｆ４となって、穿孔間の破壊分力Ｆ４が半径方向の破壊分力Ｆ３より大きくなり、破壊面Ｂｆが先に破壊される。そして半径方向の破壊分力Ｆ３がこの破壊部分から外へ放出されるため、破壊面Ｍｆ外周の角部に割れや亀裂が発生することがない。
【００３２】
図６（ｃ）に示すように、θ１＞９０°となると、Ｆ３＞Ｆ４となって、半径方向の破壊分力Ｆ３が穿孔間の破壊分力Ｆ４より大きくなり、破壊面Ｍｆ外周の角部に割れや亀裂が発生する。
【００３３】
したがって、破壊孔２の形成角度θが９０°未満とすることで、Ｆ３＜Ｆ４となり、破壊孔２間の破壊面Ｂｆを良好に破壊して、半径方向の破壊分力Ｆ３を破壊面Ｍｆから漏出させることができ、破壊面Ｍｆ外周の角部に割れや亀裂が発生することがない。
【００３４】
破壊後の構造物Ｓ１について、図５に示すように、破壊して除去する破壊部Ｃｓは問題がないが、破壊せずに残す健全部Ｂｓがある場合、健全部Ｂｓに破壊力が及ぶと都合が悪い。したがって、健全部Ｂｓの長さを破壊可能領域Ｍｆの１／２より大きく設定することで健全部Ｂｓが破壊されることがない。破壊可能領域Ｍｆは破壊条件などにより変動するおそれがあるので、好ましくは健全部Ｂｓを破壊可能領域Ｍｆ以上の長さを確保するとよい。これにより隣接する破壊孔２（放電カートリッジ１）同士が、最も近い距離となることから、まず破壊孔２，２間で破壊が行われ、健全部Ｂｓに亀裂や割れが進展されることがない。
【００３５】
上記構造物Ｓ１を円形断面で説明したが、図７に示す正方形断面の構造物Ｓ１ａや図８に示す正六角形断面の構造物Ｓ１ｂのように、外面からほぼ均等な位置に１つの横断面中心がある略多角形断面や、扁平率の小さい楕円形などの構造物も同様に構成される。もちろん、上記横断面では角部がエッジ状に形成されているが、面取り状やアール状の多角形断面であっても問題はない。また、上記では、構造物Ｓ１の中心線に垂直な横断面に沿って破壊面Ｂｆを設定したが、中心線に所定の角度をもって横断する横断方向の破壊面Ｂｆであってもよい。
【００３６】
次に被破壊物が横長の長方形断面、長円形断面、扁平率が大きい楕円形断面などで、中心線に直交する横断面上で長手方向の両側で、外面からほぼ等しい距離に位置する２つの横断面中心Ｏ２，Ｏ３を有するもののうち、たとえば長円形断面の構造物Ｓ２について図９を参照して説明する。
【００３７】
このような長円形断面の構造物Ｓ２の場合、横断面で長手方向の両側で、外面から略均等距離に２つの横断面中心Ｏ２，Ｏ３が設定され、破壊面Ｂｆ上でこれら横断面中心Ｏ２，Ｏ３の端部外側周囲には、隣り合う破壊孔２Ａに対して形成角度が９０°未満となるように配置された第１破壊孔２Ａが穿孔される。また、横断面中心Ｏ２，Ｏ３間の外面から横断面中心Ｏ１，Ｏ２を結ぶ中心線（横断面中心線）ＣＬに向かって複数の第２破壊孔２Ｂがたとえば直角に交差するように穿孔される。これら第２破壊孔２Ｂは、隣接する破壊孔２Ｂに対して平行で、形成角が０°となるように穿孔されることにより、装填された放電カートリッジ１，１から発生された衝撃波により発生するすべての破壊力を、穿孔間の破壊力Ｆ４として働かせることができる。もちろん第１破壊孔２Ａ、第２破壊孔２Ｂに装填された放電カートリッジ１の最大距離が、放電カートリッジ１の破壊可能領域内であることはいうまでもなく、また隣接する第２破壊孔２Ｂに対して９０°未満の形成角θを有していてもよい。
【００３８】
すなわち、本発明に係る第２の破壊工法は、放電カートリッジ１を使用して、横断面が略略長円形の構造物Ｓ２を中心に直交する破壊面Ｂｆに沿って破壊するに際し、前記破壊面Ｂｆに、横断面上で長手方向の両端側に位置する２つの横断面中心Ｏ１，Ｏ２と、これら横断面中心Ｏ１，Ｏ２を結ぶ横断面中心線ＣＬとを設定し、破壊面Ｂｆ上で長手方向の両側の外面から横断面中心Ｏ１，Ｏ２側に向く略放射方向の複数の第１破壊孔２Ａと、横断面中心Ｏ１，Ｏ２間の外面から横断面中心線ＣＬに向く複数の第２破壊孔２Ｂとを、隣り合う破壊孔２Ａ，２Ｂに対する形成角度がそれぞれ９０°未満となるように穿孔し、第１破壊孔２Ａおよび第２破壊孔２Ｂにそれぞれ放電カートリッジ１を装填して、構造物Ｓ２を破壊面Ｂｆに沿って破壊するものである。もちろん、第１破壊孔２Ａ間や第２破壊孔２Ｂ間に空孔２１を形成することは、先の破壊工法と同様である。
【００３９】
したがって、放電カートリッジ１が放出される破壊力により、構造物Ｓ２を破壊面Ｂｆに沿ってほぼ平面的に破壊することができて、破壊面の角部分に亀裂が生じることがない。
【００４０】
なお、図１０に示すように、長方形断面の構造物Ｓ２ａであっても同様である。
つぎに、本発明に係る放電破壊工法で上記の両被破壊物Ｓ１，Ｓ２に共通する詳細技術を説明する。
【００４１】
まず構造物Ｓ１，Ｓ２（Ｓ１ａ，Ｓ１ｂ，Ｓ２ａを含む）の径が大きくなると、破壊孔２間の距離が大きくなり、たとえば円形断面の構造物Ｓ１で、隣接する破壊孔２の形成角度θ＝６０°で直径が０．５ｍであった場合、最大の破壊孔２，２間の距離は直線で０．２５ｍ（円弧で約０．４ｍ）であるが、直径が１ｍとなると、最大の破壊孔２，２間の距離は直線で０．５ｍにもなる。
【００４２】
したがって、図３，図４に示すように、破壊孔２，２間の距離は直線で０．５ｍが破壊可能領域Ｍｆ内にある場合、構造物Ｓの横断面中心Ｏ１〜Ｏ３に近い破壊面Ｂｆでは、破壊孔２，２間の距離Ｌｂが短いため破壊孔２が良好につながるが、外周部では、破壊面Ｂｆにおける破壊孔２，２間の距離Ｌａが長く亀裂が迷走してつながることになる。破壊面Ｍｆは、その後の処理などの工程を考慮すると、亀裂が迷走しない方がのぞましい。
【００４３】
このため、本発明では、図４および図７〜１０に示すように、隣接する破壊孔は破壊可能領域Ｍｆ内にあるが、破壊孔２間の距離が長い場合、迷走状の亀裂を裂けるために、破壊孔２間に破壊面Ｂｆに沿って外周面から横断面中心Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３または横断中心線ＣＬに向かう略放射方向の単数または複数の空孔２１を形成している。破壊時に生じる亀裂は構造物Ｓの強度の弱いところを通過するため、この空孔２１を通過して、破壊孔２間の距離が長い場合であっても、空孔２１により亀裂を良好に案内して良好な破壊面Ｂｆを形成することができる。もちろん、空孔２１の数が多いほうが、より平面的な破壊面Ｂｆを形成することができる。
【００４４】
また、通常コンクリート構造物Ｓ１，Ｓ２には鉄筋が内在されている。図３，図４，図１１に示すように、コンクリート構造物Ｓ１（Ｓ２）を立設された場所打ちコンクリートの杭頭部として説明すると、破壊されずに残される健全部Ｃｓには、周方向に所定間隔をあけて配置された複数の縦筋Ｒ１と、周方向のフープ筋（横筋）Ｒ２とが結束線により連結されて内在されているが、破壊撤去される破壊部Ｂｓには、破壊されたコンクリート片を容易に取り出すために、健全部Ｃｓから連続する縦筋Ｒ１のみが配設されており、通常フープ筋は設けられていない。しかしながら、放電カートリッジ１による破壊時に、縦筋Ｒ１に衝撃波による破壊力が加わって縦金Ｒ１が変形し外周側に押出されることがある。この結果、健全部Ｃｓの破壊面Ｂｆの外周部に亀裂が生じて、破壊面Ｍｆの品質を低下させることになる。
【００４５】
このため、本発明では、破壊面Ｂｆ近傍の破壊部Ｂｓに、各縦金Ｒ１に結束線などを介して連結された単数または複数の破壊部フープ筋Ｒ３を内在させている。もちろん破壊面Ｂｆ近傍の健全部Ｃｓにもフープ筋Ｒ２は内在されている。したがって、破壊時に衝撃波により破壊力が破壊面Ｂｆに沿って縦筋Ｒ１に負荷されても、フープ筋Ｒ２，Ｒ３により縦筋Ｒ１の変形が阻止されて、破壊面Ｂｆ外周の角部に亀裂や割れができるのを未然に防止することができる。
【００４６】
また、構造物Ｓ１，Ｓ２に介在される鉄筋Ｒ１，Ｒ２のコンクリートに対する密着力が放電カートリッジ１による衝撃波の伝達を阻害し、破壊面Ｂｆの破壊が進展しないことがある。そのため、本発明では、図１１に示すように、予めコンクリートの打設前に、破壊部Ｂｓに対応して内在された特に縦筋Ｒ１に縁切り材３１を被覆する。この縁切り材３１これにより、縦筋Ｒ１とコンクリートとの密着度を低下させたり、またはコンクリートの変位を容易にし、あるいは縦筋Ｒ１とコンクリートとの間に介在された空気層により、コンクリートの破壊面Ｍｆに垂直な方向の変位を許容して、破壊面Ｂｆを良好に破壊することができる。
【００４７】
好適な縁切り材３１としてたとえば下記のものがある。
１．密着度を低下させるもの、油やシリコンなどの潤滑油、
２．変位を容易にするもの、軟質プラスチック、合成ゴム、木材、
３．空気層を有するもの、発泡スチロール、スポンジ、エアキャップシート、段ボール
上記のように、破壊面Ｂｆに垂直な縦鉄Ｒ１に縁切り材３１を被覆する手法は、既設のコンクリート構造物を破壊する場合には適用が困難であるが、新設のコンクリート構造物で予め破壊撤去が決まっている部分に適用が可能であり、場所打ち杭の杭頭部には、破壊のための準備を事前に行うことができるため、最適である。
【００４８】
さらに構造物Ｓ１，Ｓ２が場所打ち杭頭である場合、破壊孔２，２Ａ，２Ｂおよび空穴２１などは、コンクリートが硬化後に、ドリルなどの穿孔装置を使用して穿孔するが、騒音などの発生する現場作業になるとともに多くの作業時間を要する。また穿孔装置により誤って縦筋Ｒ１を損傷させるようなことも考えられる。このため、この穿孔作業を削除して作業時間を短縮するために、図１１に示すように、図１３に示す固定具５１〜５３を使用して放電カートリッジ１を挿入可能な装填容器４１を破壊面Ｂｆに沿って縦筋Ｒ１に固定しておく。これら装填容器４１は、放電カートリッジ１による衝撃波に影響を与えずに容易に破壊されるプラスチックや紙、木製パイプにより形成され、本体部４１ａの先端部が半球面状に閉塞された円筒状で、基端開口部に開閉蓋４１ｂが装着されている。そして、これら装填容器４１の配置条件は破壊孔２と同様に、隣り合う装填容器４１との形成角度が９０°未満として、コンクリートの打設後に、開閉蓋４１ｂが構造物の外面に露出するように配置される。
【００４９】
図１３（ａ）に示す固定具５１は、破壊面Ｂｆに接近した位置で、縦筋Ｒ１の内側または外側に針金などにより取り付けられる大径の外リング材５１ａと、外リング材５１ａの内側に同心上に配置される小径の内リング材５１ｂと、内外リング材５１ｂ，５１ａを連結する連結材５１とで構成され、内外リング材５１ｂ，５１ａの上面または下面に装填容器４１および空孔容器４２が針金などにより所定位置に取り付けられる。また図１３（ｂ）に示す固定具５２は、破壊面Ｂｆに接近した位置に縦筋Ｒ１の内側または外側に取り付けられるリング板により構成され、このリング板の上面または下面の所定位置に装填容器４１および空孔容器４２が取り付けられる。さらに図１３（ｃ）に示す固定具５３は、破壊面Ｂｆに接近した位置で複数の縦筋Ｒ１間に張り巡らされた線材５３ａ〜５３ｃにより構成され、線材５３ａ〜５３ｃの上面または下面の所定位置に装填容器４１および空孔容器４２が取り付けられる。
【００５０】
そして、構造物Ｓ１，Ｓ２に打設されたコンクリートが凝固した後、地盤を掘り出して破壊面Ｂｆの外周部を露出させ、装填容器３１の開閉蓋３１ｂを開けて放電カートリッジ１をそれぞれ装填し、シード線９を接続して引き出し、放電カートリッジ１の装着作業を終えることができる。したがって、破壊孔２，２Ａ，２Ｂの穿孔作業を削除することができる。
【００５１】
また、装填容器４１間の距離が長い場合には、亀裂連結用空孔に代わる空孔容器４２を配置する。これら空孔容器４２は、装填容器４１と同様に、放電カートリッジ１による衝撃波に影響を与えずに容易に破壊される材質のものが採用され、コンクリート硬化後にそのまま構造物Ｓ１，Ｓ２に内在された状態で破壊作業が実施される。
【００５２】
さらに前記装填容器４１に代えて、直接放電カートリッジ１を埋め込んでもよい。コンクリート打設前に、縦筋Ｒ１に固定して破壊孔２，２Ａと同じ位置に放電カートリッジ１を固定具５１〜５３を使用して配置し、コンクリートを打設することにより放電カートリッジ１をコンクリート構造物Ｓ１，Ｓ２に内在させることもできる。なお、放電カートリッジ１に接続されるリード線９は、縦筋Ｒ１に沿わせて構造物Ｓ１，Ｓ２の上端部に導き出せばよい。これにより、放電カートリッジ１の装填作業も削除することができ、更に破壊作業時間を短縮できて効率的な破砕が実施できる。
【００５３】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、略円形断面または略多角形断面の被破壊物を破壊面に沿って破壊するときに、放電カートリッジを装填する破壊孔を、外面から横断面中心に向く放射方向で、９０°未満となるように穿孔することにより、隣り合う放電カートリッジからの衝撃波により発生する破壊力のうち、破壊孔間方向に働く破壊力を、半径方向外方に働く破壊力よりも大きくして破壊孔間の破壊面を最初に破壊し、被破壊物を破壊面に沿って良好に破壊することができる。しかも、破壊面が先に破壊されることで、他方向に働く破壊力を既に破壊された破壊面部分から逃がすことができるので、破壊面の角部に亀裂が発生したり欠けることなく、平面状の破壊面を良好に形成できる。したがって、この破壊面を利用して他の構成物をを接続したり、物品を取り付けたりする場合に極めて有効となる。
【００５４】
請求項２記載の発明によれば、略長方形断面または略長円形断面の被破壊物を破壊面に沿って破壊するときに、放電カートリッジを装填する第１破壊孔および第２破壊孔を、外面から横断面中心または横断面中心線に向く方向で、隣り合う破壊孔との形成角度が９０°未満となるように穿孔することにより、放電カートリッジからの衝撃波により発生する破壊力のうち、破壊孔間方向に働く破壊力を、半径方向外方に働く破壊力よりも大きくして、破壊孔間の破壊面を最初に破壊するので、被破壊物を破壊面に沿って良好に破壊することができる。しかも、破壊面が先に破壊されることで、他方向に働く破壊力を既に破壊された破壊面部分から逃がすことができるので、破壊面の角部に亀裂が発生したり欠けることなく、良好な平面状の破壊面を形成できる。したがって、この破壊面を利用して他の構成物をを接続したり、物品を取り付けたりする場合に極めて有効となる。また亀裂は、被破壊物の強度の低い部位を通過する傾向にあり、第１破壊孔間および第１破壊孔と第２破壊孔の間ならびに第２破壊孔間の破壊面にそれぞれ亀裂連結用の空孔を形成することにより、第１，第２破壊孔間での亀裂を容易に連結させることができ、特に破壊孔間の距離が大きい場合であっても、隣り合う第１，第２破壊孔を良好に接続でき、破壊面の破壊を良好に行うことができる。
【００５５】
請求項４記載の発明によれば、健全部の長さ、すなわち、破壊孔から破壊面に対向する自由面までの距離を放電カートリッジの破壊可能領域の１／２を越えるように設定することで自由面への亀裂の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る放電衝撃破壊工法の実施の形態を示し、破壊装置を示す構成図である。
【図２】同放電カートリッジの作用を説明する断面図である。
【図３】同放電カートリッジによる破壊状態を説明する説明図である。
【図４】同円形断面の構造物に形成する破壊穴および空孔を示す横断面図である。
【図５】同破壊穴および空孔を示す側面図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ破壊穴の形成角の相違により異なる、放電カートリッジの衝撃波による破壊力の作用を示す説明図である。
【図７】同正方形断面の構造物に形成する破壊穴および空孔を示す横断面図である。
【図８】同正六角形断面の構造物に形成する破壊穴および空孔を示す横断面図である。
【図９】同長円形断面の構造物に形成する破壊穴および空孔を示す横断面図である。
【図１０】同長方形断面の構造物に形成する破壊穴および空孔を示す横断面図である。
【図１１】同構造物の縦筋に対する処理および破壊部フープ筋を示す説明図である。
【図１２】同構造物の縦筋に対する装填容器および空孔容器の配置を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、装填容器および空孔容器を取り付ける固定具を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｓ，Ｓ１，Ｓ２  コンクリート構造物
Ｍｆ    破壊可能領域
Ｂｆ    破壊面
Ｃｓ    健全部
Ｂｓ    破壊部
Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３  横断面中心
ＣＬ    横断面中心線
θ    形成角度
１    放電カートリッジ
２    破壊孔
３    充填剤
５    電極
６    金属細線
１１    電源装置
１２    リード線
１３    エネルギー供給回路
２１    空孔
３１    縁切り材
４１    装填容器
４２    空孔容器
５１〜５３    固定具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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