2009年度 下水道新技術研究所年報 北部処理区千若末広線整備工事に伴う 試験施工に関する共同研究 本研究は，本工事着手前に試験施工を行い，施工上の 課題を把握した上で，良好な施工環境ならびに労働環 境を確保した安全かつ効率的な施工方法を提案するこ 横浜市北部処理区千若末広線に布設されている汚泥 圧送管（FRPM製￠450×2条）を更新し，ダクタイル 鋳鉄管（DCIP￠450×2条）に布設替えする工事が発注 された。 当該工事は，図−1に示すようにトンネル内径㊥ 2，200mmの限られた狭小空間でコンクリート構造物を 取り壊す作業があり，延長約4．5kmにわたってこれら の作業をすることは，施工の効率性および労働安全衛 生上に対して適切な配慮が求められる。 とを目的とした。 本研究は，松尾・土志田・三橋建設共同企業体と（財） 下水道新技術推進機構の2者で行った。 なお，研究成果の客観的な評価を受けるため，有識 者による『北部処理区千若末広線整備工事等に関する 施工検討委員会』を設置した。 図−1当該工事の概要 − 73 − 2009年度 下水道新技術研究所年報 3．1 試験施工の計画 狭小スペースにおけるコンクリートの取り壊し作業 を数ケース実施して，安全に施工できる工法の選定な らびに作業環境を確認するため，地上に幹線内と同じ 作業空間を再現した模擬トンネル（￠2，200mm、L＝9．44恥 HP管2．36m／本×4本）を構築した。内部に防護コンク コンクリート構造物の取り壊し方法は，回転式コン クリートカッターによる切断位置と切断深さ，静的破 砕工法用コアボーリングの穿孔角度とコア削孔深さに 着目して，以トのとおりとした。 なお、本研究では，回転式コンクリートカッターに よる切断工法としてウオールソー工法を，静的破砕工 法として電動セリ矢と静的破砕剤（プライスター）を， 手はつりとして電動式コンクリートブレーカーを採用 した。 リート（以下，「防護コン」という。）の取り壊し区間 を5．4m，シンダーコンクリート（以下，「シンダーコ （1）防護コンの取り壊し方法 ン」という。）の取り壊し区間を9．44m設けた。模擬ト ［瑠‥ウオールソー＋手はつり 巨頭：ウオールソー＋セリ矢十手はつり 上記の代表として，巨頭の施工フローを図−3に示 す。 ンネルを図−2に示す。 （2）シンダーコンの取り壊し方法 巨頭：ウオールソー十手はつり 匡覇：ウオールソー＋セリ矢十手はつり 巨頭‥ウオールソー＋プライスター十手はつり 上記の代表として，巨頭の施工フローを図−4に示 す。 図−2 模擬トンネル − 74 − 2009年度 下水道新技術研究所年報 （3）試験施工時の測定項目 効率的な施工方法の評価の判断資料として，各取り 壊し（案）を実施する際に， 次に示す作業の所要時間 を計測した。 ◇ウオールソーによる切断 ◇コアの削孔 ◇セリ矢による破砕 ◇プライスターによる破砕 ◇手はつりおよびガラの集積 ◇管の撤去 ◇ガラの搬出 また，作業環境の評価の判断資料とするため，試験 施工時に模擬トンネルの両端部をシートで塞いで送風 機および集塵機を稼動させながら狭小空間で壊し作業 を実施し、以下の項目について測定および観測した。 ◇温度と湿度 ◇散水の有無による粉塵量 ◇風速による粉じんの流れ ◇振動と騒音 ◇作業スペースと作業員の配置 ◇必要設備の確認 表−1防護コンの取り壊し所要時間 窒 麗 1案 2案 ウ オ ー ル ソー 上 段 tニ ニ3 00 2 ，7 m 下 段 tこ こ2 50 2 ．7 m ウ オ ー ル ソー 上 段 tニ ー 3 00 2 ，7 m 12 0 下 段 tこ2 50 2 ．7 m 8箇所 18 0 15 箇 所 30 0 コアホ．…リンク． ￠射〕 tニ2 20 静 的破砕 か まO tニ ニー 400 セ リ矢 23箇所 12 0 18 0 摸 塞 瀦輝 薔 60 12 0 扇粛鱒議 て確認できた代表的な事項を次に記す。 （彰 手はつりの補助として，静的破砕による一次破砕 が必要である。 ② セリ矢によるHHHH・次破砕を先行して施しておくと， コンクリートの壊しガラを大きく取り出すことが できるため，電動ブレーカーによる振動作業の時 間が短縮できる。 ③ セリ矢用のボーリング施工は，作業空間が狭いた め削孔長さが限られ（max40cm），かつ，作業性が 悪い。 ④ セリ矢の効果を最大限に生かすためには，30cm程 度のコア孔の深さが必要である。 ⑤ 水平方向にセリ矢を設置する作業では，機械本体 3，2 試験施工の結果 （1）防護コンの取り壊し 写真−1に防護コンの取り壊し状況を示す。 の荷重が作業員の負担になる。 ⑥ セリ矢の一部代替え工法として，薬剤を注入する プライスター工法が効率的である。 ウオールソーによる切断 油圧式セリ矢工法による破砕 （2）シンダーコンの取り壊し 写真−2にシンダーコンの取り壊し状況を示す。 プライスターによる破砕 電動プレーカによる取壊し 写真−1防護コンの取り壊し状況 手はつりのみで壊す方法（巨頭）と，セリ矢と手は っりを組み合わせた方法（頭）について所要時間を 比較した。どちらもウオールソーにより先行切断を施 した。 作業員の構成は，ウオールソー等の補助工法に2人 工，取り壊しに3人工で実施，取り壊しにおける各作 業の所要時間を表−1に示す。 ［圭司の手はつりのみで1ブロック（1・92m3）を取り壊 すための所要時間は約4．6日（8hr／dayで換算）に対 して，匡司のセリ矢と手はつりでは約2．5日で，巨頭 と比較して60％ほど手はつりによる作業時間を短縮し ている。 試験施工を通じて，その作業性および効率性につい 写真−2 シンダーコンの取り壊し状況 作業員の構成は，ウオールソー等の補助工法に2人 工，取り壊しに4人工で実施，取り壊しにおける各作 業の所要時間を表−2に示す。ン ［項の手はつりのみで1ブロック（2・04mこう）を取り 壊すために要した時間は約1．4日（8hr／dayで換算） に対して，［頭のセリ矢と手はつりでは約1・1日で， 巨頭と比較して80％ほど手はつりによる作業時間を 短縮できた。 また，麺のプライスターと手はつりでは約0．7日 で，［圭司と比較して50％ほど手はつりによる作業時間 − 75 − 2009年度 下水道新技術研究所年報 を短縮できた。 表−2 シンダーコンの取り壊し所要時間 ㍉ 1、案 2 案 3 案 ウ オ ー ル ソー 端 部 tこ こ30 0 6 ．30 m 3 80 中 間 t． ニ15 0 1．65 m 120 挟漸 生娘 ウ オ ー ル ソー 端 部 tこ こ 300 6 ．30 m 3 80 中 間 tこ こ15 0 L 65 m 120 30箇所 4 70 30箇所 90 郡骨 幹闇 6 ．28 m 3 80 コアホ．−リンクや ￠4 0 静 的破砕 tこ2 50 ∼ 40 0 セ リ矢 ウ オ ー ル ソー 端 部 tニ3 0 0 中 間 tニ15 0 1．65 m 120 コアホ’ 、−リンク． ￠4 0 30箇所 tこ こ 2 50 ∼ 40 0 プ ライス ター 4 70 静 的破砕 30箇所 70 対類 鍍 駕 写真−3 作業環境の測定状況 粉塵低減の対策として散水の効果を確認した。特に 静的破砕した箇所での手はつり作業時には，散水によ り表面を湿らす程度でほとんど粉塵が発生しないこと を確認した。また，シンダーコンの取り壊しの試験施 工の際に，静的破砕を実施した巨頭，巨頭においては， 巨頭よりも騒音や振動が小さくなる傾向が確認された。 試験施工を通じて，その作業性および効率性につい て確認できた代表的な事項を次に記す。 （彰 取り壊し方向は，トンネル軸方向にしたほうが効 率的である。（試験施工時はトンネル軸に対して 直角方向で実施した。） ②トンネルの両端部のウオールソーによる溝切りは， シンダーコンをトンネル軸方向に壊す場合には， 当初案より中央部に寄せる方が効率的である。 ③ プライスターによる”HHHHA次破砕は，手はつりの補助 として有効である。 ④ プライスターを使用する際には，有効な距離を考 慮する必要がある。 ⑤ 空孔も有効な手法である。 ⑥ プライスターを使用する際には，距離を十分に勘 案して，装薬孔と空孔の配置計画を検討する必要 がある。 ⑦ セリ矢またはプライスターの孔は，垂直の方が斜 孔よりも効果的である。 ⑧ 垂直方向の手はつりは，水平方向に比べて施工し 易く，効率的である。 （3）作業環境の測定 模擬トンネル内の作業は，両端部をシートで塞ぎ， 送風機と集塵機を稼働させながら実施した。 試験施工中の作業環境の測定結果とその状況を，表 −3と写真−3に示す。 3．3 試験施工の評価 （1）防護コン取り壊し方法の基本方針 ［享遜，麺当に示した方法での施工結果より作業性お よび効率性についての評価を行い，取り壊し方法の基 本方針を以下に示す。 1）セリ矢による静的破砕を採用した場合 ◇セリ矢の加圧範囲は，＠300mm程度である。 ◇現場でのボーリングマシンによる削孔可能な深さ は，L＝400mmである。 ◇ウオールソーは，鉄筋の切断（静的破砕時の加圧 に支障する帯筋の先行切断）と，FRPM管の固定金 具の切断に使用することとする。 ◇FRPM管の撤去後は，現場合わせでハンドドリルを 用いて穿孔し，セリ矢を併用して取り壊す方法と する。 2）プライスターによる静的破砕を採用の場合 ◇水平に穿孔された孔に装薬可能なカプセルタイプ （￠32）を使用する。 ◇装薬ピッチは穿孔径に応じて算出する。 （2）シンダーコン取り壊し方法の基本方針 ［享頚，巨丞巨頭に示した方法での施工結果より， 作業性および効率性についての評価を行い，取り壊し 方法の基本方針を以下に示す。 表−3 作業環境の測定結果 舗 ㍑ 軒 議 幻 厳 簿酪 頭軽 骨 頗煎 棺 逃 頚か醸 減 擁 漸栂 猷 坑 内風速0．3 坊譲コン 24∼2 9 4 5∼70 0．「＼． 0．2 85 ノ ＼． 用0 35∼ 55 1．7ノ ＼． ： 3．8 9！17∼9． ／ 22 騒 呂 85 シンダ…コン 80 へノ100 35 ∼5 5 0 ，8以 下 振 動 75 22 ノ ー2 9 4 5′ 、85 0，1へノ 0．2 坑 内粉塵： 3．0 9ノ ノ ノ か∼膵！2 （10 5） （ 70 ） 1）セリ矢併用の静的破砕を採用する場合 ◇セリ矢の加圧範囲は，＠300I皿程度である。 ◇削孔径￠40mm，直孔，削孔深さL＝300mmとする。 ◇セリ矢孔の配列は，トンネル断面に3列で＠300mm − 76 − 2009年度 下水道新技術研究所年報 とする。 ◇ウオールソーによる切断により両端部に自由面を 設け，静的破砕の効果アップを図る。 2）プライスターによる静的破砕を採用の場合 ◇装薬孔径￠40mm，直孔，装薬深さしこ400Im（max） とする。 ◇装薬孔の配列は，トンネル断面に3列で＠300mmと する。 ・ウオールソーによる切断により両端部に自由面を設 け，静的破砕の効果アップを図る。 3）セリ矢の加圧方向ならびにプライスターの装薬順 序 ◇上記の1），2）は，トンネル軸に対して平行方向に できた自由面に対して、コンクリート塊を起こし ていく取り壊し方法として実証を行った。それに 対して，セリ矢の加圧方向またはプライスターの 装薬順序を変更して，トンネル軸に対して直角方 向にできた自由面に向かって、順次コンクリート 塊を起こしていく方法を実施工時に試行して確認 し，採用を検討する。 （3）作業環境 模擬トンネル坑内での環境測定を行った結果から， 作業環境について評価した内容は，以下に示すとおり である。 3）坑内環境対策 粉塵の発生については，以下の対策を行う。 ◇集塵の吸気ダクトの先端は，粉塵が発生する電動 ブレーカーのノミ先近くに配置すること。 ◇発生した粉塵が滞留しない程度の風量（0．3m／sec） を確保すること。 ◇静的破砕を先行して施してからの手はつり作業に おいては，表面を湿らす程度で粉塵がほとんど舞 い上がる状況にはならないことを確認したため， 作業時には表面を散水により湿らすこと。 振動・騒音については，以下のとおり。 ◇静的破砕を先行して施しておくと無対策の場合と 比較して，それらの測定値が抑えられることを確 認した。 3．4 施工方法の提案 試験施工で実証された施工結果とその評価，基本方 針に基づき，作業の省力化および効率性に重点をおい た防護コンおよびシンダーコンの取り壊し方法として， それぞれ図−5，図−6に示す方法を提案した。 なお，提案2はトンネル軸に対して平行方向にでき た自由面に対して，コンクリート塊を起こしていく取 り壊し方法であるが，プライスターの装薬順序を変更 して，トンネル軸に対して直角方向にできた自由面に 対して順次コンクリート塊を起こしていく方法も有効 である。 1）実構造物の残存強度 千若末広線坑内のシンダーコンは約34N／mm2で，試 験施工と同等な強度（模擬トンネルで再現したもの 32．6N／mm2）であり，実施工においても本取り壊し方 法は十分に適用できると判断される。 また，防護コンの推定残存強度は，約43N／mm2で， 想定より3割程度高い状態であるが，機械による切断， 削孔，静的破砕の作業は，試験施工の結果からみて大 きな支障とならないものと判断される。 2）使用機械の取り扱い 取り壊し作業をするにあたり，人的災害の確率が高 い電動ブレーカーの取り扱いについては，以下の安全 対策を行う。 ◇側面の壊し時に，電動ブレーカーを上部より吊る 等の措置 ◇ノミ先の滑り防止措置 ◇作業員の安全靴のつま先の防護措置 ◇取り壊す作業員のほかに，補助的な作業をする手 元を配置 − 77 − 2009年度 下水道新技術研究所年報 〔作業フロー SteP り コアボーリング ウオールソーの切断はなし 装薬用のコアの削孔 ￠32＠320 上段400mm 中段220mm 下段400mm 静的破砕 カプセルめ32 装薬順序 上段⇒中段⇒下段の順序 電動ブレーカー 端部から鉄筋とともに撤去 装薬順序 上⇒申卑下 ￠450管の撤去 〔作業フロトー SteP 2〕 セリ矢併用・手はつり ガラの集積と搬出 管架台部の解体 大型土のう・台車 ハンドドリルを用いて 現場合わせ SLより上部に適用 SLより下部は， ウエイトをかけて壊し作業が可能。 （状況に応じてセリ矢併用とする。） 大型土のう・台車 図−5 防護コンの取り壊し方法（提案1） 両端 t＝300mm ￠40＠400 両端し＝400mm 中央しこ250mm B箇所に自由面を設ける 1日目 両端コアに装薬 2日目 中央コアに装薬 状況に応じて空孔を設置 電動ブレーカー 表面から鉄筋とともに撤去 固定金具部の解体 大型土のう・台車 図−6 シンダーコンの取り壊し（提案2） 試験施工においては，施工環境の状況把握，油圧式セ リ矢工法やプライスターによる静的破砕の有効性が確 認できたとともに，様々な改良点の抽出をすることが 本研究は，施工検討委員会と連携して北部処理区千 できた。 若末広線整備工事における現場作業の安全性・施工性 なお，当該工事は，施工検討委員会の評価を踏ま 等を勘案し，より良い環境条件を目指し模擬トンネル えた施工方法で平成23年10月完工めざして施工中 を製作して試験施工の実証に基づき検討を行った。 である。 ●この研究に関するお問い合わせは ●この研究を行ったのは 研究第二部長 松島 修 研究第二部長 松島 修 研究第二部副部長 吉川 静雄 研究第二部副部長 松尾 正喜 研究第二部研究員 吉川 静雄 研究第二部主任研究員 研究第二部研究員 中村 哲也 − 78 − 中村 哲也
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