JP7179274B2 - Cutting method for metal members - Google Patents

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Description

本発明は、金属部材の切断方法に関する。 The present invention relates to a method for cutting metal members.

既設構造物の解体工事や補修工事では、部材同士を連結するボルトを取り外すことで、部材同士を分離しながら作業を進めるのが一般的である。ところが、ボルトのネジ山に摩耗やつぶれ等が生じている場合や、ボルトの頭部に破損や変形が生じている場合には、ボルトを撤去することができなくなる。また、既設構造物の部材同士がリベットを介して接合されている場合や、鉄筋コンクリート部材を分割する場合等には、リベットや鉄筋等の金属部材を切断する必要がある。金属部材（ボルト、リベット、鉄筋等）を切断する方法としては、ガス切断、プラズマ切断、ランス切断等の火気を利用する方法が多く用いられている。また、カッターやサンダーを利用した切断装置により金属部材を切断する方法（例えば、特許文献１参照）が採用される場合がある。また、特許文献２には、特殊な締め付け用ソケットにより変形したボルトの頭部やナットを把持して回転させることで、ボルトの切断あるいは撤去を行う方法が開示されている。 In the demolition work and repair work of an existing structure, it is common to proceed with work while separating members from each other by removing bolts that connect the members. However, if the thread of the bolt is worn or crushed, or if the head of the bolt is damaged or deformed, the bolt cannot be removed. Moreover, when members of an existing structure are joined together via rivets, or when dividing reinforced concrete members, it is necessary to cut metal members such as rivets and reinforcing bars. As a method for cutting metal members (bolts, rivets, reinforcing bars, etc.), methods using fire, such as gas cutting, plasma cutting, and lance cutting, are often used. Also, a method of cutting a metal member with a cutting device using a cutter or a sander (see, for example, Patent Document 1) may be employed. Patent Document 2 discloses a method of cutting or removing a bolt by gripping and rotating a deformed bolt head or nut with a special tightening socket.

特開平１１－２６２８１４号公報JP-A-11-262814 特開２００５－０６６７８４号公報JP 2005-066784 A

ガス切断等の火気を利用する切断方法は、引火物等が近くにある場所や、危険物等を取り扱う施設内等においては使用することができない。
特許文献１等の切断装置は、カッター等が届く範囲でしか切断することができないため、適用箇所（対象となる部材）が限定されていた。また、金属部材の切断時に火花が発生するため、火気を利用する場合と同様に、引火物等が近くにある場所や、危険物等を取り扱う施設内等においては使用することができない。
特許文献２の締め付け用ソケットは、ボルトの頭部やナットが露出している場合だけにしか採用することができない。そのため、コンクリート等に埋め込まれたボルトを切断する場合には、ボルトの頭部またはナットを露出させる必要があり、手間がかかる。また、リベットや鉄筋等の切断には使用することができない。
このような観点から、本発明は、周辺環境や施工対象物に限定されることなく採用することが可能な金属部材の切断方法を提案することを課題とする。 Cutting methods that use fire, such as gas cutting, cannot be used in places where flammable materials are nearby or in facilities that handle hazardous materials.
Since the cutting device disclosed in Patent Document 1 and the like can cut only within the reach of a cutter or the like, its application locations (target members) are limited. In addition, since sparks are generated when cutting metal members, it cannot be used in places where flammable materials are nearby or in facilities where dangerous materials are handled, as in the case of using fire.
The tightening socket of Patent Document 2 can only be used when the bolt head or nut is exposed. Therefore, when cutting a bolt embedded in concrete or the like, it is necessary to expose the bolt head or nut, which is troublesome. Moreover, it cannot be used for cutting rivets, reinforcing bars, and the like.
From such a point of view, an object of the present invention is to propose a method for cutting a metal member that can be employed without being limited to the surrounding environment or construction object.

前記課題を解決するために、本発明の金属部材の切断方法は、金属部材をドリルで削孔して当該金属部材に注入孔を形成する作業と、前記注入孔に冷却剤を流し込む作業と、前記金属部材に衝撃を与えて破断させる作業とを備えることを特徴としている。
かかる金属部材の切断方法は、冷却剤により脆性化させた金属部材に衝撃を加えることで、火気を使用することなく金属部材を切断する方法である。そのため、火気を使用することができない場所においても金属部材を切断することができる。また、例えば鉄筋等のように、金属部材がコンクリート等に埋め込まれている場合であっても、金属部材の全体を露出させる必要がないため、施工性に優れている。
前記金属部材が、ボルト、リベットまたは鉄筋である場合には、前記削孔作業において、前記金属部材の上方から前記金属部材の軸方向と交差する方向に前記金属部材の外径よりも小さい内径の前記注入孔を形成する。
また、前記金属部材は、重ねられた２枚の鋼板のボルト孔を貫通した状態で２枚の前記鋼板を接合するボルトである場合には、前記削孔作業において、前記鋼板の上端から前記金属部材の軸部に到達する深さの注入孔を形成する。
さらに、前記金属部材は、重ねられた２枚の鋼板のボルト孔を貫通した状態で２枚の前記鋼板を接合するボルトである場合には、前記削孔作業では、前記鋼板同士の突き合せ面の上端から前記金属部材の軸部に到達する深さの注入孔を形成する。
なお、前記破断作業では、前記注入孔の上端に衝撃を与えればよい。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for cutting a metal member according to the present invention includes: drilling a metal member with a drill to form an injection hole in the metal member; pouring a coolant into the injection hole; and a work of applying an impact to the metal member to break it.
Such a method for cutting a metal member is a method for cutting the metal member without using fire by applying an impact to the metal member embrittled by the coolant. Therefore, metal members can be cut even in places where fire cannot be used. Moreover, even if the metal member is embedded in concrete or the like, for example, like a reinforcing bar, it is not necessary to expose the entire metal member, so workability is excellent.
When the metal member is a bolt, a rivet, or a reinforcing bar, in the drilling operation, the inner diameter is smaller than the outer diameter of the metal member in a direction crossing the axial direction of the metal member from above the metal member. forming the injection hole;
Further, in the case where the metal member is a bolt that joins the two steel plates while passing through the bolt holes of the two stacked steel plates, in the drilling operation, the metal member is bolted from the upper end of the steel plate. An injection hole is formed that is deep enough to reach the shaft of the member.
Furthermore, when the metal member is a bolt that joins the two steel plates while passing through the bolt holes of the two stacked steel plates, in the drilling operation, the abutting surfaces of the steel plates is formed to have a depth reaching the shaft portion of the metal member from the upper end of the metal member.
In addition, in the breaking operation, an impact may be applied to the upper end of the injection hole.

本発明の金属部材の切断方法によれば、周辺環境や施工対象物に限定されることなく、ボルト、リベット、鉄筋等の金属部材を切断することが可能となる。 According to the method for cutting metal members of the present invention, it is possible to cut metal members such as bolts, rivets, and reinforcing bars without being limited to the surrounding environment or construction objects.

本実施形態の金属部材の切断方法に切断する金属部材を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a metal member to be cut by the method for cutting a metal member according to the present embodiment; 金属部材の切断方法の削孔作業を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing drilling work in the method of cutting a metal member; （ａ）は同冷却作業を示す断面図、（ｂ）は同破断作業を示す断面図である。(a) is a cross-sectional view showing the cooling work, and (b) is a cross-sectional view showing the breaking work.

本実施形態では、既設構造物の解体工事において、高力ボルト（金属部材）１を切断する場合について説明する。
高力ボルト１は、並設された２枚の鋼板２，２を接合しており、軸部１１と頭部１２とを備えている。高力ボルト１は、一方の鋼板２の一部（フランジ２１）に係止された頭部１２と他方の鋼板２の一部（フランジ２１）に係止されたナット３とにより両鋼板２，２（フランジ２１，２１）を把持することにより、鋼板２，２を接合している。 In this embodiment, a case of cutting a high-strength bolt (metal member) 1 in demolition work of an existing structure will be described.
A high-strength bolt 1 joins two steel plates 2 , 2 arranged side by side, and has a shaft portion 11 and a head portion 12 . The high-strength bolt 1 is made up of both steel plates 2, 2 by a head 12 locked to a portion (flange 21) of one steel plate 2 and a nut 3 locked to a portion (flange 21) of the other steel plate 2. By holding 2 (flanges 21, 21), the steel plates 2, 2 are joined.

図１に示すように、鋼板２，２の端部には、接合部を構成するためのフランジ２１がそれぞれ立設されている。フランジ２１には、高力ボルト１の軸部１１を挿通するためのボルト孔２２が形成されている。隣り合う鋼板２，２は、互いのフランジ２１同士を突き合わせた状態で、両フランジ２１，２１のボルト孔２２，２２を貫通した高力ボルト１にナット３を螺合することにより接合されている。 As shown in FIG. 1, flanges 21 are erected at the ends of the steel plates 2, 2, respectively, to form joints. A bolt hole 22 for inserting the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1 is formed in the flange 21 . Adjacent steel plates 2, 2 are joined by screwing nuts 3 onto high-strength bolts 1 passing through bolt holes 22, 22 of both flanges 21, 21 with the flanges 21 facing each other. .

本実施形態では、高力ボルト１の軸部１１を切断することで、連結された鋼板２，２を分割する。本実施形態の高力ボルト１の切断方法は、削孔作業と、冷却作業と、破断作業とを備えている。
削孔作業では、図２に示すように、高力ボルト１に注入孔４を形成する。注入孔４は、ドリル５を利用して、高力ボルト１の軸部１１（棒状部分）に形成する。なお、ドリル５は、軸部１１の外径よりも小さな直径を有している。
注入孔４は、フランジ２１，２１のボルト孔２２，２２よりも上の部分を貫通し、底面が高力ボルト１の軸部１１の中心付近に到達する深さとなるように形成する。また、注入孔４は、高力ボルト１の軸部１１の軸方向と直交するように形成する。なお、注入孔４の深さは、高力ボルト１の軸部１１に到達していれば限定されるものではなく、例えば、軸部１１を貫通していてもよい。また、注入孔４は、必ずしも軸部１１の軸方向と直交している必要はないが、軸部１１の軸方向と交差するように形成するのが望ましい。 In this embodiment, by cutting the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1, the connected steel plates 2, 2 are separated. The method for cutting the high-strength bolt 1 of this embodiment includes drilling work, cooling work, and breaking work.
In the drilling operation, an injection hole 4 is formed in the high-strength bolt 1, as shown in FIG. The injection hole 4 is formed in the shaft portion 11 (bar-shaped portion) of the high-strength bolt 1 using a drill 5 . Note that the drill 5 has a diameter smaller than the outer diameter of the shaft portion 11 .
The injection hole 4 penetrates through the flanges 21 , 21 above the bolt holes 22 , 22 and is formed so that the bottom surface reaches the vicinity of the center of the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1 . Further, the injection hole 4 is formed so as to be orthogonal to the axial direction of the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1 . The depth of the injection hole 4 is not limited as long as it reaches the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1, and may penetrate the shaft portion 11, for example. Moreover, the injection hole 4 does not necessarily have to be perpendicular to the axial direction of the shaft portion 11 , but it is desirable to form it so as to intersect the axial direction of the shaft portion 11 .

冷却作業では、図３（ａ）に示すように、注入孔４に冷却剤を流し込む。
本実施形態では、冷却剤として液体窒素を使用する。冷却剤は、注入管６を利用して注入孔４に注入する。注入孔４に冷却材が注入されることで、高力ボルト１の注入孔４の周辺は凍結する。また、液体窒素による急冷で注入孔４の周辺が脆性化される（伸びにくくなる）。なお、冷却剤に使用する材料は、高力ボルト１を脆性化させることが可能であれば液体窒素に限定されるものではない。なお、本実施形態では、高力ボルト１を脆性化させるために効果的な冷却温度を－１００℃以下程度とする。冷却剤は、所望の冷却温度（例えば－１００℃以下）にするために、必要に応じて複数回注入してもよい。 In the cooling operation, as shown in FIG.
In this embodiment, liquid nitrogen is used as the coolant. The coolant is injected into the injection hole 4 using the injection pipe 6 . By injecting the coolant into the injection hole 4, the periphery of the injection hole 4 of the high-strength bolt 1 freezes. Also, the rapid cooling with liquid nitrogen makes the periphery of the injection hole 4 brittle (becomes difficult to stretch). The material used for the coolant is not limited to liquid nitrogen as long as it can embrittle the high-strength bolt 1 . In the present embodiment, the effective cooling temperature for embrittlement of the high-strength bolt 1 is about -100°C or lower. The coolant may be injected multiple times as needed to achieve the desired cooling temperature (eg -100°C or below).

破断作業では、図３（ｂ）に示すように、高力ボルト１に衝撃を与えて破断させる。
本実施形態では、鋼製のチゼル７により注入孔４の上端に衝撃を与える。チゼル７は、菱形断面で、かつ、先端に行くほど薄くなる形状を有している。本実施形態では、チゼル７により高力ボルト１の軸部１１に対して交差する向き（望ましくは直角）から衝撃を与える。本実施形態では、エアハンマー７１にチゼル７を設置して、チゼル７の先端で高力ボルト１の軸部を打撃する。なお、高力ボルト１へ衝撃を与える方法は限定されるものではなく、例えば、高力ボルト１にチゼル７の先端を当接させた状態で、チゼル７の後端（上端）を打撃してもよい。また、高力ボルト１に衝撃を与える際には、必ずしもチゼルを使用する必要はない。さらにチゼル７の形状等は限定されるものではない。 In the breaking operation, as shown in FIG. 3(b), the high-strength bolt 1 is broken by giving an impact.
In this embodiment, the steel chisel 7 impacts the upper end of the injection hole 4 . The chisel 7 has a rhomboid cross section and a shape that becomes thinner toward the tip. In this embodiment, the chisel 7 applies an impact to the shaft portion 11 of the high-strength bolt 1 from a direction intersecting (preferably at a right angle). In this embodiment, a chisel 7 is installed on an air hammer 71 and the tip of the chisel 7 strikes the shaft of the high-strength bolt 1 . The method of applying the impact to the high-strength bolt 1 is not limited. good too. Also, when impacting the high-strength bolt 1, it is not always necessary to use a chisel. Further, the shape and the like of the chisel 7 are not limited.

本実施形態の金属部材の切断方法によれば、冷却剤による冷却で高力ボルト１を脆性化させるため、高力ボルト１が伸びにくくなり、その結果、破断しやすくなる。この状態で、チゼル７により高力ボルト１に衝撃または注入孔を押し広げる力を与えると、火気を使用することなく高力ボルト１を切断することができる。そのため、火気を使用することができない場所においても金属部材（高力ボルト１）を切断することができる。 According to the metal member cutting method of the present embodiment, the high-strength bolt 1 is brittle by cooling with the coolant, so that the high-strength bolt 1 is less likely to stretch, and as a result, is more likely to break. In this state, the high-strength bolt 1 can be cut without using fire by applying an impact or a force to widen the injection hole with the chisel 7 . Therefore, the metal member (high-strength bolt 1) can be cut even in a place where fire cannot be used.

以上、本発明の実施形態について説明したが本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、ボルトを切断する場合について説明したが、本発明の金属部材の切断方法により切断される部材はボルトに限定されるものではない。例えば、鉄筋の切断やリベットの切断等に使用してもよい。また、鋼板を切断する場合において、複数の注入孔を鋼板の切断箇所に沿って形成し、この注入孔に冷却剤を注入してもよい。
前記実施形態では、棒状の金属部材（軸部１１）の軸方向と交差する方向に注入孔を形成し、この注入孔に冷却材を注入する場合について説明したが、注入孔は金属部材の軸方向に沿うように形成してもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the constituent elements described above can be modified as appropriate without departing from the scope of the present invention.
For example, in the above embodiment, the case of cutting a bolt has been described, but the member to be cut by the metal member cutting method of the present invention is not limited to a bolt. For example, it may be used for cutting reinforcing bars, cutting rivets, and the like. Further, when cutting a steel plate, a plurality of injection holes may be formed along the cut portions of the steel plate, and the coolant may be injected into these injection holes.
In the above-described embodiment, an injection hole is formed in a direction crossing the axial direction of the rod-shaped metal member (shaft portion 11), and the coolant is injected into this injection hole. You may form so that a direction may be followed.

また、本発明の金属部材の切断方法は、コンクリートやモルタル等の被覆体により被覆された金属部材を切断する場合に適用してもよい。例えば、モルタルにより被覆された高力ボルト１を切断する場合には、被覆体（モルタル）を貫通して高力ボルト１に到達する注入孔４を形成し、この注入孔４に冷却剤を注入することで高力ボルト１を冷却する。このとき、高力ボルト１の強度は変化しない。この状態で、チゼル７により注入孔４を押し広げるように高力ボルト１に衝撃を与えると、高力ボルト１の締め付け時の軸力Ｐの反対向きの引張力Ｔが作用する。この引張力Ｔが軸力Ｐよりも大きければ、引張力Ｔから軸力Ｐを減じた力（Ｔ－Ｐ）が高力ボルト１および被覆体（モルタル）に作用し、高力ボルト１および被覆体がせん断破壊する。その結果、高力ボルト（金属部材）１がモルタルやコンクリート等に埋め込まれている場合であっても、高力ボルト１の全体を露出させることなく高力ボルト１を切断することができるため、施工性に優れている。 Moreover, the method for cutting a metal member according to the present invention may be applied to cutting a metal member coated with a covering such as concrete or mortar. For example, when cutting a high-strength bolt 1 covered with mortar, an injection hole 4 is formed through the coating (mortar) to reach the high-strength bolt 1, and a coolant is injected into the injection hole 4. By doing so, the high-strength bolt 1 is cooled. At this time, the strength of the high-strength bolt 1 does not change. In this state, when the chisel 7 applies an impact to the high-strength bolt 1 so as to expand the injection hole 4, a tensile force T acts in the opposite direction to the axial force P when the high-strength bolt 1 is tightened. If this tensile force T is greater than the axial force P, a force (T−P) obtained by subtracting the axial force P from the tensile force T acts on the high-strength bolt 1 and the coating (mortar), and the high-strength bolt 1 and the coating The body shear fractures. As a result, even when the high-strength bolt (metal member) 1 is embedded in mortar, concrete, or the like, the high-strength bolt 1 can be cut without exposing the entire high-strength bolt 1. Excellent workability.

１ 高力ボルト（金属部材）
１１ 軸部
１２ 頭部
２ 鋼板
２１ フランジ
２２ ボルト孔
３ ナット
４ 注入孔
５ ドリル
６ 注入管
７ チゼル
７１ エアハンマー 1 High-strength bolt (metal member)
11 Shaft 12 Head 2 Steel Plate 21 Flange 22 Bolt Hole 3 Nut 4 Injection Hole 5 Drill 6 Injection Pipe 7 Chisel 71 Air Hammer

Claims (4)

金属部材をドリルで削孔して当該金属部材に注入孔を形成する削孔作業と、
前記注入孔に冷却剤を流し込む冷却作業と、
前記金属部材に衝撃を与えて破断させる破断作業と、を備える金属部材の切断方法であって、
前記金属部材は、ボルト、リベットまたは鉄筋であり、
前記削孔作業では、前記金属部材の上方から前記金属部材の軸方向と交差する方向に前記金属部材の外径よりも小さい内径の前記注入孔を形成することを特徴とする、金属部材の切断方法。 A drilling operation of drilling a metal member with a drill to form an injection hole in the metal member;
a cooling operation of pouring a coolant into the injection hole;
A cutting method for a metal member, comprising: a breaking operation of applying an impact to the metal member to break it,
The metal members are bolts, rivets or reinforcing bars.the law of nature,
In the drilling operation, the injection hole having an inner diameter smaller than the outer diameter of the metal member is formed in a direction crossing the axial direction of the metal member from above the metal member.,MoneyHow to cut metal parts. 金属部材をドリルで削孔して当該金属部材に注入孔を形成する削孔作業と、
前記注入孔に冷却剤を流し込む冷却作業と、
前記金属部材に衝撃を与えて破断させる破断作業と、を備える金属部材の切断方法であって、
前記金属部材は、重ねられた２枚の鋼板のボルト孔を貫通した状態で２枚の前記鋼板を接合するボルトであり、
前記削孔作業では、前記鋼板の上端から前記金属部材の軸部に到達する深さの注入孔を形成することを特徴とする、金属部材の切断方法。 A drilling operation of drilling a metal member with a drill to form an injection hole in the metal member;
a cooling operation of pouring a coolant into the injection hole;
A cutting method for a metal member, comprising: a breaking operation of applying an impact to the metal member to break it,
The metal member is a bolt that joins the two steel plates while penetrating through the bolt holes of the two steel plates.the law of nature,
In the drilling operation, an injection hole having a depth reaching the shaft portion of the metal member from the upper end of the steel plate is formed.,MoneyHow to cut metal parts. 金属部材をドリルで削孔して当該金属部材に注入孔を形成する削孔作業と、
前記注入孔に冷却剤を流し込む冷却作業と、
前記金属部材に衝撃を与えて破断させる破断作業と、を備える金属部材の切断方法であって、
前記金属部材は、重ねられた２枚の鋼板のボルト孔を貫通した状態で２枚の前記鋼板を接合するボルトであり、
前記削孔作業では、前記鋼板同士の突き合せ面の上端から前記金属部材の軸部に到達する深さの注入孔を形成することを特徴とする、金属部材の切断方法。 A drilling operation of drilling a metal member with a drill to form an injection hole in the metal member;
a cooling operation of pouring a coolant into the injection hole;
A cutting method for a metal member, comprising: a breaking operation of applying an impact to the metal member to break it,
The metal member is a bolt that joins the two steel plates while penetrating through the bolt holes of the two steel plates.the law of nature,
In the drilling operation, an injection hole having a depth reaching the shaft portion of the metal member is formed from the upper end of the butted surfaces of the steel plates.,MoneyHow to cut metal parts. 前記破断作業では、前記注入孔の上端に衝撃を与えることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の金属部材の切断方法。 4. The method for cutting a metal member according to claim 1 , wherein, in said breaking operation, an impact is applied to the upper end of said injection hole.
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