タワークレーンとは？組立・解体方法とクライミング工法を解説

タワークレーンとは、高層ビルや橋梁、プラント施設などの大規模な建設工事で使用されるクレーンです。高所への資材搬送や鉄骨の組立などに用いられ、高層建築で使用されるタワークレーンでは、建物の施工進捗に合わせてクレーンを段階的に上昇させる「クライミング」が行われます。

特に高層建築では、限られた敷地内で高所まで資材を運搬できるため、都市部の大規模工事に欠かせない建設機械となっています。本記事では、タワークレーンの仕組みやクライミング工法、組立・解体方法、マストやアンカーボルトの締結についてわかりやすく解説します。

タワークレーンのクライミング方法

タワークレーンのクライミング方法とは建物の建設の進行に合わせてクレーン自体を高く昇らせていくための技術であり、特に高層建築において不可欠な機構です。建設物の高さが増すにつれて資材の荷揚げも上層階に対応する必要があるため、タワークレーンは設置時の高さのままでは対応できません。そこで「クライミング」と呼ばれる方法で、クレーンを段階的に上昇させ、工事の進行に追随させる仕組みが用いられます。代表的なクライミング方式として、マストクライミングとフロアクライミングがあります。

フロアクライミング

この方式では、地上から長大なマストを立ち上げ続ける必要がないため、超高層建築などで採用されています。一方、クレーンを支持する建物側の構造強度や、ベース架台の移設位置、クライミング工程などを事前に十分検討する必要があります。また、すべてのタワークレーンがフロアクライミングに対応しているわけではなく、対応できる機種は限られています。工事完了後にはタワークレーンを建物上部から解体・搬出する必要があるため、設置時だけでなく解体方法まで含めた施工計画が重要となります。

マストクライミング

 

タワークレーンの組立・解体方法

タワークレーンの組立の流れ

タワークレーンの組立方法は機種や施工条件によって異なりますが、一般的には基礎またはベース架台を設置した後、マスト、昇降装置、旋回部、ジブ、巻上装置などを順次組み立てます。大型の部材は移動式クレーンなどを使用して吊り上げ、所定の位置に取り付けます。基本となるクレーン本体の組立が完了した後、建物の施工が進むにつれてマストクライミングやフロアクライミングを行い、作業に必要な高さまでタワークレーンを上昇させます。実際の組立方法や作業手順は機種によって異なるため、メーカーが定める施工要領や安全基準に従って作業する必要があります。

タワークレーンの解体の流れ

建物の完成後は、タワークレーンの機種や設置条件に応じて段階的に解体・搬出します。マストクライミング方式ではマストを段階的に短くしながらクレーンを下降させ、地上から解体できる位置まで下ろして各部材を撤去する方法があります。一方、超高層建築など地上のクレーンから直接作業できない場合には、屋上に一回り小さな解体用クレーンを設置し、そのクレーンで大型タワークレーンを分解・搬出します。さらに解体用クレーンを小型のクレーンで解体し、最終的には人が運搬できる大きさまで分解してエレベーターなどで搬出する方法もあります。

タワークレーンの組立・解体時の安全管理

タワークレーンの組立・解体は重量物を高所で扱う作業となるため、特に慎重な安全管理が必要です。クレーン等安全規則第33条では、クレーンの組立てまたは解体を行う場合、作業を指揮する者を選任してその指揮のもとで作業を実施すること、関係する作業従事者以外の立入りを禁止することに加え、強風・大雨・大雪などの悪天候によって危険が予想される場合には作業を行わせないことなどが定められています。

実際の作業では、メーカーの施工要領書、現場条件、使用するクレーンの仕様などを確認し、適切な作業計画に基づいて実施することが重要です。

タワークレーンのマスト・アンカーボルトの締結

マスト接合部のボルトに高い締結性能が求められる理由

タワークレーンのマストには、クレーン本体やジブ、吊り荷などによる垂直方向の荷重に加え、吊り荷の移動や旋回、風などによって曲げやねじりの力も作用します。そのため、マストセクション同士の接合部は、これらの荷重を適切に伝達してクレーン全体の構造を保持する重要な部分となります。

マスト接合部に使用するボルトの径や強度、締付条件は、クレーンの機種や設計条件によって異なります。施工時にはメーカーが指定するボルト、ナットおよび締付条件に従うことが重要です。

マスト接合部に作用する繰り返し荷重とボルトの疲労

タワークレーンのマスト接合部には、吊り荷の移動、ジブの旋回、加減速、風荷重などによって繰り返し荷重が作用します。そのため、使用するボルトには設計上必要となる強度や軸力を確保するとともに、繰り返し荷重を考慮した適切な締結管理が求められます。

ボルトの疲労強度は、ボルト径だけでなく、強度区分、締付け軸力、荷重振幅、ねじ形状、表面状態など複数の条件によって左右されます。

組立・解体時のボルト点検とトルク管理

タワークレーンの組立・解体やクライミング作業では、マスト接合部のボルトやナットの取り付け・取り外しが行われます。そのため、メーカーが定める仕様や締付条件を確認するとともに、ねじ部の損傷、摩耗、腐食などを点検し、必要に応じて交換することが重要です。

大径ボルトなど大きな締付力を必要とする箇所では、指定された締付条件に基づいて適切にトルク管理を行う必要があります。高トルクに対応した油圧トルクレンチなどを使用することで、設定されたトルクに基づく締結作業を効率的に行うことができます。

また、適切な軸力を確保するためには摩擦条件や潤滑状態なども考慮する必要があります。使用するボルトについては、用途や設計条件に応じたボルトの強度区分を確認することも重要です。

タワークレーンのアンカーボルトの締結

タワークレーンのアンカーボルトの締結はそのクレーン全体の安定性・安全性を左右する重要な工程のひとつです。タワークレーンは、高さが数十メートルから100メートルに及び、しかも吊荷や風による大きなモーメント（回転力）を受けるため、その基礎部分がしっかりと固定されていなければ、全体が転倒する危険性さえあります。そうした構造的な要請に応えるために、クレーンのベース部には高強度なアンカーボルトが設置され、基礎コンクリートと機械的に連結されます。

タワークレーンの基礎部には大型のアンカーボルトが使用される場合があり、大きな締付トルクが必要となることがあります。このような大径ボルトの締結では、ボルトやナット周辺の作業スペース、必要トルク、締付条件などに応じて、センターホール型油圧トルクレンチなどの高トルク締付工具を選定することで、効率的な締結作業が可能になります。

ボルト締結の精度を維持するためには、使用する締付工具の精度管理も重要です。トルクレンチの校正では設定値と実際の出力に差がないかを定期的に確認します。