建物の爆縮の仕組み

重要なポイント

石の壁は大ハンマーで破壊できますし、掘削機と鉄球を使えば 5 階建ての建物を平らにするのは非常に簡単です。しかし、巨大な建造物、たとえば 20 階建ての超高層ビルを破壊する必要がある場合は、大きな武器を引き出さなければなりません。爆発解体は、より大きな構造物を安全かつ効率的に解体するために推奨される方法です。建物が他の建物に囲まれている場合、建物を「爆破」する、つまり建物の敷地内に崩壊させることが必要な場合があります。

この記事では、解体作業員がこれらの壮観な爆縮をどのように計画し、実行するかを見ていきます。激しい爆発と舞い上がる塵雲は混沌としているように見えるかもしれませんが、建物の爆縮は実際には、これまでに見たことのないほど正確に計画され、微妙にバランスのとれたエンジニアリングの偉業の 1 つです。

大きくなればなるほど、より困難に陥る

爆破解体の基本的な考え方は非常に単純です。ある点で建物の支持構造を取り外すと、その点より上の建物の部分がその点より下の建物の部分に落下します。この上部部分が十分に重い場合、十分な力で下部部分に衝突し、重大な損傷を引き起こす可能性があります。爆発物は爆破の引き金に過ぎない。建物を倒すのは重力です。

解体ブラスターは建物の複数の異なるレベルに爆発物を装填し、建物の構造が複数の点で倒れるようにします。すべてが正しく計画され、実行された場合、爆発物と落下する建築資材の合計ダメージは建物を完全に崩壊させるのに十分なため、清掃作業員には瓦礫の山だけが残されます。

建物を安全に破壊するために、発破工は事前に爆縮の各要素を計画しておく必要があります。最初のステップは、建物の建築設計図が見つかった場合はそれを調べて、建物がどのように組み立てられているかを判断することです。次に、発破作業員は建物内を (数回) 巡回し、各階の支持構造についてメモを書き留めます。必要な生データをすべて収集したら、ブラスターは攻撃計画を立てます。彼らは、同様の建物での過去の経験に基づいて、どの爆発物を使用するか、建物内のどこに配置するか、爆発のタイミングをどのように調整するかを決定します。場合によっては、爆破担当者が構造物の3D コンピューター モデルを開発して、仮想世界で事前に計画をテストできるようにすることもあります。

建物を破壊する際の主な課題は、建物がどの方向に倒れるかを制御することです。理想的には、爆破作業員が建物を片側から倒し、駐車場やその他の空き地に倒せるようにすることです。この種の爆破は実行が最も簡単で、一般に最も安全な方法です。建物がひっくり返るというのは、木を伐採するようなものです。建物を北に倒すには、まず建物の北側で爆発物を爆発させます。木をその方向に倒したい場合は、北側から木を切り倒すのと同じ方法です。ブラスターはまた、建物内の柱を支える鋼製ケーブルを固定し、柱が崩れるときに特定の方向に引っ張られるようにすることもあります。

ただし、建物の周囲が保存しなければならない構造物に囲まれている場合もあります。この場合、ブラスターは真の爆縮を起こして建物を破壊し、建物自体の設置面積(建物の基礎部分の総面積) に真っ直ぐに崩壊します。この偉業には非常に高度な技術が必要であるため、世界中でも数社の解体会社だけがこれを試みることができます。

ブラスターのアプローチはプロジェクトごとに少しずつ異なりますが、基本的な考え方は、建物を個別の塔の集合として考えることです。発破装置は、単一の建造物を横に倒すように爆薬を仕掛けるのとほぼ同じ方法で、各「タワー」が建物の中心に向かって落下するように爆薬を仕掛けます。爆発物が正しい順序で爆発すると、倒れた塔が互いに衝突し、すべての瓦礫が建物の中心に集まります。もう 1 つのオプションは、建物の中央にある柱を他の柱よりも先に爆発させて、建物の側面を内側に倒すことです。

解体コンサルティング会社の爆縮専門家ブレント・ブランチャード氏によると、世界中のほぼすべての建物はユニークだという。そして、どのような建物であっても、爆破隊員がそれを破壊する方法はいくらでもあります。ブランチャード氏は、ニュージャージー州ニューアークの 10 棟の住宅プロジェクト、ヘイズ ホームズの取り壊しについて言及しています。このプロジェクトは、3 年間にわたって 3 つの段階に分けて取り壊されました。 「各段階で異なる爆破会社が作業を行いました」とブランチャード氏は言う。「建物はすべて同一であったが、各発破師はわずかに異なるタイプの爆薬を選択し、装填された支柱の数も異なっていた。彼らは異なる数学的順序で建物を破壊したことさえあった」それぞれの建物が崩壊するまでに織り込まれる時間はさまざまです。」

一般に、ブラスターはまず低層階の主要な支柱を爆発させ、次にいくつかの上層階を爆発させます。たとえば、20 階建ての建物の場合、ブラスターは 12 階と 15 階だけでなく、1 階と 2 階の柱も吹き飛ばす可能性があります。ほとんどの場合、建物を崩壊させるには下層階の支持構造を吹き飛ばすだけで十分ですが、上層階に柱を積み込むと、落下時に建築材料がより小さな破片に砕けやすくなります。これにより、爆発後の清掃が容易になります。

ブラスターが爆縮を起こす方法を理解したら、建物の準備をします。次のセクションでは、爆発前の準備に何が関係するのかを確認し、正確なタイミングで爆破を行うためにブラスターがどのように爆発物を仕掛けるのかを見ていきます。

起爆装置とダイナマイト

前のセクションでは、発破工がどのように建物の爆縮を計画するのかを見てきました。構造物がどのように倒壊するかを明確に理解したら、建物の準備をします。準備の最初のステップは、多くの場合、爆破員が実際に現場を調査する前に始まりますが、建物から瓦礫を取り除くことです。次に、建設作業員、より正確には破壊作業員が、建物内の非耐力壁の撤去を開始します。これにより、各階の破損がよりきれいになります。これらの壁がそのまま残されていれば、建物が硬くなり、倒壊が妨げられるでしょう。破壊作業員は、スレッジハンマーやスチールカッターを使って支柱を弱め、簡単に崩れやすくすることもあります。

次に、ブラスターは柱に爆発物の装填を開始できます。ブラスターは、材料ごとに異なる爆薬を使用し、材料の厚さに基づいて必要な爆薬の量を決定します。コンクリート柱の場合、ブラスターは従来のダイナマイトまたは同様の爆発性物質を使用します。ダイナマイトは、可燃性の高い化学物質または化学物質の混合物に浸した単なる吸収性の詰め物です。化学薬品に点火すると急速に燃焼し、短時間に大量の高温ガスが発生します。このガスは急速に膨張し、周囲にあるものに巨大な外圧 (平方インチあたり最大 600 トン) を加えます。ブラスターは、コンクリート柱に開けられた狭い穴にこの爆発性物質を詰め込みます。爆発物が点火されると、突然の外側圧力によって強力な衝撃波が柱を超音速で突き破り、コンクリートを小さな塊に粉砕します。

密度の高い材料は非常に強度が高いため、鉄骨柱を破壊するのは少し困難です。鋼鉄の支持構造を持つ建物の場合、発破装置は通常、略してRDXと呼ばれる特殊な爆発性物質であるシクロトリメチレントリニトラミンを使用します。 RDX ベースの爆発性化合物は、最大 27,000 フィート/秒 (8,230 メートル/秒) の非常に高い速度で膨張します。コラム全体を崩壊させるのではなく、集中した高速圧力がスチールを真っ直ぐに切り裂き、スチールを半分に分割します。さらに、ブラスターは柱の片側でダイナマイトに点火して、柱を特定の方向に押し出すことがあります。

RDX とダイナマイトの両方に点火するには、強い衝撃を与える必要があります。建物の解体では、ブラスターは、ある種のヒューズに接続された少量の爆発物 (プライマーチャージと呼ばれる) である発破キャップを使用してこれを実行します。伝統的な信管の設計は、内部に爆発物が入った長いコードです。コードの一方の端に点火すると、コード内の爆発性物質が一定の速度で燃焼し、炎がコードを伝ってもう一方の端の起爆装置に到達します。この点に達すると、一次充電が開始されます。

最近のブラスターは、従来の信管の代わりに電気起爆装置を使用することが多くなっています。電気起爆装置の信管はリード線と呼ばれ、単なる長い電線です。起爆装置の端では、ワイヤーは爆発性物質の層で囲まれています。この起爆装置は、主爆薬に取り付けられた起爆薬に直接取り付けられています。 (バッテリーに接続するなどして) ワイヤーに電流を流すと、電気抵抗によってワイヤーが加熱されます。この熱により起爆装置の端にある可燃性物質が発火し、これにより起爆薬が点火され、主爆薬が点火されます。

爆発シーケンスを制御するために、ブラスターは単純な遅延機構、つまり信管と雷管の間に配置された低速燃焼物質のセクションを備えた発破キャップを構成します。より長いまたはより短い遅延材料を使用することにより、ブラスターは各爆発物が爆発するまでの時間を調整できます。ヒューズ自体の長さも要因の 1 つです。これは、短いヒューズよりも長いヒューズに電荷が移動するのにはるかに長い時間がかかるためです。これらのタイミング装置を使用して、ブラスターは爆発の順序を正確に指示します。

発破担当者は、主に自身の経験と、最初に建物を建てた建築家やエンジニアから提供された情報に基づいて、使用する爆発物の量を決定します。しかし、ほとんどの場合、彼らはこのデータだけに頼ることはありません。支持構造に過負荷または過小負荷がかからないことを確認するために、ブラスターは安全のためにシールドで包まれたいくつかの柱に対してテストブラストを実行します。発破工はさまざまな程度の爆発物を試し、それぞれの爆発の有効性に基づいて、柱を破壊するのに必要な最小爆発薬量を決定します。必要な量の爆発物のみを使用することで、ブラスターは飛散する破片を最小限に抑え、近くの構造物に損傷を与える可能性を減らします。

飛来する破片をさらに減らすために、ブラスターは各柱の周りに金網フェンスとジオテキスタイル生地を巻き付ける場合があります。フェンスはコンクリートの大きな塊が飛び出すのを防ぎ、布地が小さな破片のほとんどをキャッチします。ブラスターは、爆発物が仕掛けられた各フロアの外側に布地を巻き付けることもあります。これは、個々の柱の周囲の材料を引き裂く爆発するコンクリートを封じ込める追加のネットとして機能します。建物の周囲の構造物も、飛来する破片や爆発の圧力から保護するために覆われる場合があります。

すべての準備が完了したら、ショーを開始します。次のセクションでは、爆縮に備えてブラスターがどのような最終手順を実行する必要があるかを確認し、爆縮そのものについて見ていきます。また、爆破解体で何が問題になる可能性があるのか​​を調べ、煙が消えた後に発破工がプロジェクトをどのように評価するかも確認します。

ビッグバン

最後のいくつかのセクションでは、建物の爆縮に備えてブラスターが行うすべてのことを見ていきました。これらの対策に加えて、爆破装置はその地域の人々に爆破の準備をさせ、地方自治体や近隣の企業に爆破によって近くの建物に深刻な被害が及ばないことを保証しなければなりません。爆破担当者が不安を抱える当局を落ち着かせる最善の方法は、過去の爆縮での同社の成功を実証することだ。

イギリス、ロンドンのホーリー ストリート開発にある 2 つのタワーが 2001 年 3 月に取り壊されました。それらは爆破会社にとって手強い挑戦でした。 1 つのタワーは、ガス管から離れて横に倒れるように装備する必要があり、もう 1 つのタワーは、隣接する構造物への損傷を避けるために、その敷地内に完全に崩壊する必要がありました。解体は計画通りに進み、ガス管や近隣の建物には何の被害もなかった。

発破工によるこのプロセスの作業を支援するために、発破会社は、 などの独立した解体コンサルティング会社を導入する場合があります。プロテックは、ポータブル現場地震計を使用して、爆縮時の地面の振動と爆風を測定します。同社のオペレーションマネージャーであるブレント・ブランチャード氏は、爆発後の損害賠償請求の評価に役立てるため、爆縮前に周囲の構造物も検査していると述べた。さらに、プロテック社のスタッフは、実際に何が起こったのかを記録するために、爆発の様子を複数の角度からビデオ撮影した。同社のエンジニアは、過去の爆発から収集したデータを使用して、特定の爆縮がどのレベルの振動を引き起こす可能性があるかを事前に予測できます。

構造物を事前に弱め、すべての爆発物を装填したら、最終準備をします。ブラスターは爆発物の最終チェックを行い、建物とその周囲に完全に物がないことを確認します。驚くべきことに、爆縮愛好家は、明らかな危険にもかかわらず、爆発を間近で観察するために、時々柵をすり抜けようとすることがあります。破壊レベルが高いため、すべての観客が十分な距離を保つことが不可欠です。ブラスターは、建物のサイズと使用される爆発物の量に基づいてこの安全境界を計算します。

時折、爆破員が飛来する破片の範囲を誤って判断し、見物人が重傷を負うこともあった。また、ブラスターは構造物を破壊するのに必要な爆発力の量を過大評価し、必要以上に強力な爆発を引き起こす可能性があります。必要な爆発力を過小評価したり、一部の爆発物が点火しなかったりすると、構造物を完全に破壊できない可能性があります。この場合、解体作業員は掘削機と鉄球を持ち込み、作業を完了します。これらの事故はすべて、解体業界では非常にまれです。安全性は発破工の最大の関心事であり、ほとんどの場合、爆縮で何が起こるかを非常によく予測できます。

エリアがなくなると、ブラスターは起爆装置の制御装置まで後退し、カウントダウンが始まります。発破装置は 10 分、5 分、1 分の時点でサイレンを鳴らして、建物がいつ崩壊するかを全員に知らせます。電気起爆装置を使用している場合、ブラスターには 2 つのボタンが付いた起爆装置コントローラーがあり、1 つは「充電」、もう 1 つは「発射」と表示されます。カウントダウンの終わりに近づくと、ブラスターはインジケーターライトが点灯するまで「チャージ」ボタンを押し続けます。これにより、起爆装置を作動させるために必要な強力な電荷が蓄積されます (これは、シーンを照らすために必要な電気エネルギーを蓄積するためにカメラのフラッシュを充電するのと似ています)。起爆装置制御装置が充電され、カウントダウンが完了した後、ブラスターは (充電ボタンを押したまま) 「発射」ボタンを押し、電荷をワイヤーに放出して、発破キャップを爆発させることができます。

通常、実際の爆縮には数秒しかかかりません。多くの見物人にとって、爆縮の最も信じられない側面は破壊のスピードです。何ヶ月もかけて建て、百年以上風雨に耐えてきた建物が、どうして砂の城のように崩壊して瓦礫の山になるのでしょうか？

爆発の後、粉塵の雲が残骸の周りに舞い上がり、近くにいた観客を包み込みました。この雲は、爆破現場の近くに住んでいる人にとっては迷惑な存在になる可能性がありますが、実際には非爆発物による解体によって巻き上げられる粉塵よりも侵入性が低いと爆破担当者は指摘しています。労働者が大ハンマーや鉄球を使用して建物を破壊する場合、解体プロセスには数週間から数か月かかる場合があります。この時期、毎日かなりの量の粉塵が空気中に舞い上がっています。一方、建物が一瞬で水平になると、すべての粉塵が 1 つの雲に集中し、比較的短期間しか残りません。アレルギーのある近隣住民は、その日だけその地域を離れ、粉塵を完全に避けることができます。

雲が晴れた後、ブラスターは現場を調査し、すべてが計画どおりに進んだかどうかを確認するためにテープを確認します。この段階では、すべての爆発物が爆発したことを確認し、爆発しなかった爆発物を取り除くことが重要です。解体コンサルティングチームが常駐している場合、発破工は振動と空気爆破のデータも確認します。ほとんどの場合、経験豊富なブラスターは計画どおりに建物を破壊します。近隣の建造物への被害は、たとえ爆発現場に隣接したものであっても、通常は数枚の窓ガラスの破損に限定されます。そして、何かがうまくいかない場合、ブラスターはそれをメンタルカタログに記録し、次の仕事で同じことが起こらないようにします。このようにして、仕事ごとに、爆縮の科学と技術は進化し続けています。