JP4110287B2

JP4110287B2 - 防音構造

Info

Publication number: JP4110287B2
Application number: JP28609397A
Authority: JP
Inventors: 忠男小出
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1997-10-02
Publication date: 2008-07-02
Anticipated expiration: 2017-10-02
Also published as: JPH11107672A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル等の発破掘削工事において主として低周波音を遮音するのに用いる防音構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル掘削工事等において発生する発破音は、衝撃的で広帯域の周波数を含みなおかつ音圧レベルが高いという特徴がある。そのため、発破音がトンネル坑外に漏洩すると、近隣に騒音をもたらすことはもちろん、発破音に含まれる低周波成分が障子、窓などの建具を振動させてがたつき音を発生させる。
【０００３】
そのため、発破を行う際には、坑口から切羽の間にトンネル断面を遮蔽するように防音壁を所定数設置し、発破音が坑外に洩れないように工夫していた。図６は、かかる防音壁１を斜視図で示したものである。同図で示すように、防音壁１は、切羽４から離れた箇所に設置され、Ｈ型鋼等でトンネル断面にわたって骨組２を構築し、該骨組２に防音パネル３を取り付けて構成していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、かかる通常の防音パネル３は、騒音対策用に製造されたものや重量則にのっとって改良されたものを使用することが多く、発破音に対する遮音性能が劣っていた。例えば、遮音材としての２枚の鉄板あるいはパンチングメタルを１０ｃｍ程度の間隔で対向配置してその間を中空部とし、該中空部にグラスウールなどの吸音材を５ｃｍ程度の厚みで配設し、残りの厚みは中空のまま残しておくという標準的な防音パネルでは、パネル寸法や材質の関係上、剛性がかなり小さくなり、発破によって生じる低周波音でちょうど共振してしまうという問題を生じていた。
【０００５】
かかる問題は、発破で生じた低周波音によって防音パネルに大きな面外曲げ振動が発生し、その振動が外部に低周波音を二次放射して周辺に被害をもたらす原因となる。
【０００６】
また、発破時において飛散した岩石が防音パネルに当たると、比較的厚みの薄い遮音材が損傷を受けるおそれがあり、そのため、防音壁に近い場所では発破を行えないという不便も生じていた。
【０００７】
このような事態を避けるため、防音壁をコンクリートで形成して遮音性能を向上させることもあるが、組立、解体、撤去、転用等において困難が生じることは避けられない。
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、組立、解体等の取扱いが容易でなおかつ低周波音に対する十分な遮音特性を持った防音構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の防音構造は請求項１に記載したように、鋼管を互いに隣接させた状態で多数並行配置して防音体を構成するとともに、該防音体を、発破作業で掘削される坑内に設置し、前記防音体で仕切られた坑内側空間及び坑外側空間を相互に連通させる連通手段を設け、前記連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の端部に前記防音体を貫通する貫通管を前記中空管内の中空空間に連通されるように接続して構成したものである。
また、本発明の防音構造は、前記防音体を防音壁とするとともに前記坑をトンネルとしたものである。
また、本発明の防音構造は、前記防音体を防音床とするとともに前記坑を縦坑としたものである。
また、本発明の防音構造は、前記連通手段を、前記防音壁、前記防音床又は前記防音体の周縁に配置され前記鋼管の端部を固定するための枠体に開口を設けて構成し、又は前記防音壁、前記防音床又は前記防音体の所定箇所に開口を設けて構成したものである。
【００１０】
また、本発明の防音構造は請求項５に記載したように、鋼管を互いに隣接させた状態で多数並行配置して防音体を構成するとともに、該防音体を、発破作業で掘削される坑内に設置し、前記防音体で仕切られた坑内側空間及び坑外側空間を相互に連通させる連通手段を設け、前記連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の一端に前記防音壁、前記防音床又は前記防音体で仕切られた一方の空間に解放された第１の開口を設けるととともに、前記中空管の他端に前記防音体で仕切られた他方の空間に解放された第２の開口を設けて構成したものである。
【００１１】
また、本発明の防音構造は、前記防音体を防音壁とするとともに前記坑をトンネルとしたものである。
【００１２】
また、本発明の防音構造は、前記防音体を防音床とするとともに前記坑を縦坑としたものである。
【００１３】
また、本発明の防音構造は、前記鋼管のうち、隣接する２本の鋼管を互いに溶接するようにしたものである。
【００１４】
また、本発明の防音構造は、所定数の鋼管を並設状態にて予め溶接接合してパネルユニットとし、該パネルユニットを所定の連結手段を介して相互に連結して前記防音壁、前記防音床又は前記防音体を構成するようにしたものである。
また、本発明の防音構造は、前記鋼管を丸型鋼管としたものである。
【００１５】
本発明に係る防音構造においては、鋼管を隙間なく多数並行配置して防音体を構築してあるので、該鋼管の長手方向については従来の防音パネルよりも格段に剛性が向上する。そのため、発破音のうちの低周波成分に防音体が共鳴して二次放射するといった懸念はほとんどなくなる。
【００１６】
多数の鋼管はただ単に隙間なく並べるだけでもよいが、隣接する２本の鋼管を互いに溶接するようにしたならば、鋼管の長手方向のみならず、つなぎ方向についてもその剛性が格段に向上し、発破音の低周波成分による二次放射をより確実に防止することが可能となる。
【００１７】
鋼管同士を溶接するにあたっては、現地にて一本一本互いに溶接するようにしてもよいが、所定数の鋼管を並設状態にて予め溶接接合してパネルユニットとし、該パネルユニットを所定の連結手段を介して相互に連結して前記防音体を構成するようにしたならば、防音体をいくつかのパネルユニットに分割した状態で取り扱うことが可能となり、搬送が容易になるとともに、現地での溶接作業が回避されるので組立並びに解体を効率よく行うことが可能となる。
【００１８】
鋼管については、丸形でも角形でもよいが、該鋼管を丸型鋼管としたならば、発破時に飛散した岩石の衝撃を丸形鋼管の周面にて緩和することが可能となり、該鋼管の破損を未然に防止することができる。
【００１９】
連通手段は、発破作業で掘削される坑内に設置された防音体で仕切られた坑内側空間及び坑外側空間を相互に連通させることにより、発破時の爆風圧を逃がして防音体の破損を未然に防止できるもののであればどのような構成でもよく、例えば、防音体の周縁に配置され鋼管の端部を固定するための枠体に開口を設けて連通手段としてもよいし、防音体の所定箇所に開口を設けて連通手段としてもよいが、該連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の端部に前記防音体を貫通する貫通管を前記中空管内の中空空間に連通されるように接続して構成したならば、かかる鋼管及び貫通管は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、サイドブランチ型消音装置としても作用し、爆風が抜ける際に生じる大きな爆風音の音圧を大幅に低減することができる。
【００２０】
また、前記連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の一端に前記防音体で仕切られた一方の空間に解放された第１の開口を設けるととともに、前記中空管の他端に前記防音体で仕切られた他方の空間に解放された第２の開口を設けて構成したならば、かかる鋼管は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、オリフィス型消音装置としても作用し、爆風が抜ける際に生じる大きな爆風音の音圧を大幅に低減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る防音構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２２】
図１、図２は、本実施形態に係る防音構造の正面図及び断面図である。これらの図でわかるように、本実施形態の防音構造１１は、トンネル、例えばその坑口に設置することを前提としたものであり、吹付コンクリートで一次覆工が施されたトンネル内周面１４に該トンネルのアーチ形状に沿って曲げ加工された枠体としてのＨ型鋼１２を取り付けるとともに、トンネル底面１５に設置されたＲＣ基礎１３に予め埋設された鋼管建込用凹部１６に多数の丸形鋼管１７の下端を互いに隣接させた状態で隙間なく嵌め込むことで丸形鋼管１７が柱状に立設された防音体としての防音壁１８を構成してある。
【００２３】
ここで、丸形鋼管１７は、図２(a)でよくわかるように中空管として構成してあり、その上端には、防音壁１８を貫通する連通手段としての貫通管１９を丸形鋼管１７の中空内部に連通されるように接続してあり、丸形鋼管１７の上端は、かかる貫通管１９を介して枠体であるＨ型鋼１２に固定してある。丸形鋼管１７の径としては、例えば２００〜２５０ｍｍ程度に設定するのがよい。
【００２４】
なお、防音壁１８には、換気口２０をはじめ、作業員用扉２１及び車両用扉２２をそれぞれ開閉自在に設置してあり、発破時には、これらの換気口並びに扉を閉じることができるようになっている。
【００２５】
作業員用扉２１、車両用扉２２は片開きか両開きかの違いはあるが、基本的には、上述した丸形鋼管１７を扉フレーム内に隙間なく嵌め込んだ点はほぼ同じであるので、ここでは、車両用扉２２についてのみ説明する。
【００２６】
車両用扉２２は、いわゆる観音開き形式の扉であり、図３に示すような扉パネル２３を対で構成してなる。扉パネル２３は、図２(b)でもわかるように、上端に貫通管１９が接続された丸形鋼管１７を四角形状の扉フレーム３１内に隙間なく嵌め込み、途中数カ所を押さえ板３２で固定して構成してある。なお、車両用扉２２の上方については、鋼管建込用フレーム３３を水平に架け渡し、該フレーム内に上端に貫通管１９が接続された丸形鋼管１７の下端を嵌め込んである。
【００２７】
また、扉パネル２３の丸形鋼管１７同士は、図４(a)に示すように、溶接４１によって相互に接合してあり、つなぎ方向の剛性を確保してある。なお、扉パネル２３以外の箇所については、後述するように現地にて溶接することができる。
【００２８】
本実施形態に係る防音構造を構築するには、吹付コンクリートで一次覆工が施されたトンネル内周面１４に該トンネルのアーチ形状に沿って曲げ加工されたＨ型鋼１２を取り付けるとともに、トンネル底面１５に設置されたＲＣ基礎１３に鋼管建込用凹部１６を予め埋設する。
【００２９】
次に、鋼管建込用凹部１６に丸形鋼管１７の下端を互いに隣接させた状態で隙間なく嵌め込み、その上端を貫通管１９を介してＨ型鋼１２に固定する。
【００３０】
次に、丸形鋼管１７同士を互いに溶接するとともに、車両用扉２２、作業員用扉２１及び換気口２０を設けて防音壁１８を完成させる。なお、扉パネル２３については、予め工場にて溶接組立を行ってから現地に搬入するようにするのがよい。
【００３１】
本実施形態の防音構造においては、多数の丸形鋼管１７を多数立設するとともにそれらを溶接で相互に接合して防音壁としてあるため、長手方向及びつなぎ方向のいずれとも剛性が格段に向上しており、トンネル内部で発生した発破音が到達しても、該発破音に含まれる低周波音に防音壁が共鳴することはなく、したがって、該防音壁から低周波音が二次放射されるおそれはほとんどない。
【００３２】
また、発破による爆風は、貫通管１９を通って坑外側へと抜けるので、防音壁１８に爆風圧が直接作用して破損するといったおそれはないとともに、爆風が貫通管１９を抜ける際、該貫通管に連通接続された丸形鋼管１７が貫通管１９とともに共鳴型消音器として機能するので、爆風が抜ける瞬間に発生する音は大幅に低減する。
【００３３】
すなわち、爆風が貫通管１９を抜ける際、丸形鋼管１７の長さに応じた波長の音波が該鋼管内で共鳴する。そして、丸形鋼管１７内で共鳴する空気振動のエネルギーは、貫通管１９との出入りの際に摩擦による熱エネルギーに変わって速やかに減衰する。
【００３４】
したがって、丸形鋼管１７内の中空空間の長さについては、発破音に含まれる低周波音の４分の１波長程度に調整し、丸形鋼管１７自体の長さが長すぎる場合には、対象波長に合わせて鋼管内に隔壁を設けたり、詰め物をしたりすればよい。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態に係る防音構造によれば、丸形鋼管１７を隙間なく多数並行配置して防音壁１８を構築したので、該鋼管の長手方向については従来の防音パネルよりも格段に剛性が向上する。そのため、発破音のうちの低周波成分に防音壁全体が共鳴して二次放射するといった懸念はほとんどなくなる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、隣接する２本の丸形鋼管１７を互いに溶接するようにしたので、丸形鋼管１７の長手方向のみならず、つなぎ方向についてもその剛性が格段に向上し、発破音の低周波成分による二次放射をより確実に防止することが可能となる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、鋼管として丸形鋼管１７を採用したので、発破時に飛散した岩石の衝撃をその周面にて緩和することが可能となり、該鋼管の破損を未然に防止することができる。
【００３８】
なお、防音壁１８における二次放射の低減や該防音壁の破損の防止が図られた結果、大きな岩石の衝突さえ避けるようにすれば、防音壁１８にかなり近い位置、例えば１０ｍ程度からでも発破による掘削が可能となり、従来のように防音壁から５０〜１００ｍ以上遠ざかるまで効率の悪い機械掘削を行わねばならないといった事態を未然に防止することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、丸形鋼管１７を中空管とし該中空管の上端に防音壁１８を貫通する貫通管１９を該中空管内の中空空間に連通されるように接続したので、かかる中空の丸形鋼管１７及び貫通管１９は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、サイドブランチ型消音装置としても作用し、爆風が抜ける際に生じる爆風音の音圧が大幅に低減される。
【００４０】
なお、溶接で接合された丸形鋼管からなる防音壁が十分な密閉性と綿密度とを保持しているため、通常の騒音についても十分な遮音効果が期待できる。
【００４１】
本実施形態では、トンネル、すなわち水平方向への掘削における発破作業に適用した例を説明したが、本発明は、例えば山岳トンネルにおける縦方向の換気口を形成する際やシールドマシンが発進するための縦坑における発破作業にも適用することができる。かかる構成の場合、本発明の防音体は防音床となる。
【００４２】
また、本実施形態では、隣接する２本の丸形鋼管１７を互いに溶接するようにしたが、十分な剛性を確保できるのであれば、かかる溶接を省略し、ただ単に隙間なく並べるだけでもよい。
【００４３】
また、本実施形態では、防音壁１８を構成する丸形鋼管１７を鉛直に並べたが、これを水平に並べてもよいし、丸形に代えて角形を採用してもよいことは言うまでもない。
【００４４】
また、本実施形態では、丸形鋼管１７を単体で現地に搬入し、これを所定のトンネル断面位置に立設した後、現地にて溶接作業を行うようにしたが、これに代えて、図４(b)に示すようなパネルユニット４２を予め工場にて製作し、これを現地にて組み立てるようにしてもよい。
【００４５】
すなわち、同図に示すパネルユニット４２は、例えば４本の丸形鋼管１７を溶接４１で相互に接合して構成してあり、両端の丸形鋼管に溶接された連結手段としての連結用平鋼４３を、隣接するパネルユニット４２に同様に形成された連結用平鋼４３に当接させ、かかる状態でボルト４４を貫通させてナット４５で締結することにより、隣接するパネルユニット４２、４２を相互に接合できるようになっている。
【００４６】
かかる構成によれば、防音壁１８をいくつかのパネルユニットに分割した状態で取り扱うことが可能となり、搬送が容易になるとともに、現地での溶接作業が回避されるので組立並びに解体を効率よく行うことが可能となる。
【００４７】
また、本実施形態では、連通手段としてサイドブランチ型消音装置を採用したが、かかる構成にかえて図５に示すようなオリフィス型消音装置を採用してもよい。
【００４８】
図５に示した連通手段は、２つのＬ型中空部材５１、５１を中空の丸形鋼管１７の両端に逆向きに取り付けてなり、下側のＬ型中空部材５１は、防音壁１８で仕切られた一方の空間である坑内側空間に解放された第１の開口としての吸音口５２となり、上側のＬ型中空部材５１は、防音壁１８で仕切られた他方の空間である坑外側空間に解放された第２の開口としての吐出口５３となる。
【００４９】
かかる構成によれば、丸形鋼管１７は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、オリフィス型消音装置としても作用し、吸音口５２から入った爆風が吐出口５３から抜けていく際に爆風音の音圧低下が生じる。爆風音の音圧低減の程度については、丸形鋼管１７の管長とその管径との比率に依存するので、発破の規模、低周波音の音圧等を考慮して適宜定めればよい。
【００５０】
なお、発破に伴う可聴音の低減があまり必要でないのであれば、ブランチ型消音装置やオリフィス型消音装置といった消音機能を設ける必要はなく、防音構造あるいは防音壁の損壊を防ぐ連通開口だけを設けるようにしてもよい。かかる連通開口は、例えば換気口２０や、枠体であるＨ型鋼１２に穿孔された連通開口でその目的を達成することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る防音構造によれば、鋼管の長手方向については従来の防音パネルよりも格段に剛性が向上する。そのため、発破音のうちの低周波成分に防音体が共鳴して二次放射するといった懸念はほとんどなくなる。
【００５２】
また、請求項１に係る本発明の防音構造によれば、中空の鋼管及び貫通管は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、サイドブランチ型消音装置としても作用し、爆風が抜ける際に生じる大きな爆風音の音圧が大幅に低減されるという効果も奏する。
【００５３】
また、請求項５に係る本発明の防音構造によれば、鋼管は、ただ単に爆風圧を逃がすのみならず、オリフィス型消音装置としても作用し、爆風が抜ける際に生じる大きな爆風音の音圧が大幅に低減されるという効果も奏する。
【００５４】
また、請求項８に係る本発明の防音構造によれば、鋼管の長手方向のみならず、つなぎ方向についてもその剛性が格段に向上し、発破音の低周波成分による二次放射をより確実に防止することが可能となるという効果も奏する。
【００５５】
また、請求項９に係る本発明の防音構造によれば、防音壁、防音床又は防音体をいくつかのパネルユニットに分割した状態で取り扱うことが可能となり、搬送が容易になるとともに、現地での溶接作業が回避されるので組立並びに解体を効率よく行うことが可能となるという効果も奏する。
【００５６】
また、請求項１０に係る本発明の防音構造によれば、発破時に飛散した岩石の衝撃を円形鋼管の周面にて緩和することが可能となり、防音体の破損を未然に防止することができるという効果も奏する。
【００５７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る防音構造の図であり、(a)は正面図、(b)はＡ―Ａ線に沿う水平断面図。
【図２】本実施形態に係る防音構造の図であり、(a)は図１のＢ―Ｂ線に沿う鉛直断面図、(b)はＢ′―Ｂ′線に沿う鉛直断面図。
【図３】扉パネルの正面図。
【図４】防音壁の部分断面図であり、(a)は図３のＣ―Ｃ線に沿う扉パネルの断面図、(b)は変形例に係るパネルユニットの断面図。
【図５】変形例に係る連通手段を示した鉛直断面図。
【図６】従来技術における防音壁の全体斜視図。
【符号の説明】
１１防音構造
１７丸形鋼管（鋼管）
１８防音壁（防音体）
１９貫通管（連通手段）
２３扉パネル（防音体）
４１溶接
４２パネルユニット（防音体）
５１Ｌ型中空部材（連通手段）

Claims

鋼管を互いに隣接させた状態で多数並行配置して防音体を構成するとともに、該防音体を、発破作業で掘削される坑内に設置し、前記防音体で仕切られた坑内側空間及び坑外側空間を相互に連通させる連通手段を設け、前記連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の端部に前記防音体を貫通する貫通管を前記中空管内の中空空間に連通されるように接続して構成したことを特徴とする防音構造。
前記防音体を防音壁とするとともに前記坑をトンネルとした請求項１記載の防音構造。
前記防音体を防音床とするとともに前記坑を縦坑とした請求項１記載の防音構造。
前記連通手段を、前記防音壁、前記防音床又は前記防音体の周縁に配置され前記鋼管の端部を固定するための枠体に開口を設けて構成し、又は前記防音壁、前記防音床又は前記防音体の所定箇所に開口を設けて構成した請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の防音構造。
鋼管を互いに隣接させた状態で多数並行配置して防音体を構成するとともに、該防音体を、発破作業で掘削される坑内に設置し、前記防音体で仕切られた坑内側空間及び坑外側空間を相互に連通させる連通手段を設け、前記連通手段を、前記鋼管を中空管とし該中空管の一端に前記防音体で仕切られた一方の空間に解放された第１の開口を設けるととともに、前記中空管の他端に前記防音壁、前記防音床又は防音体で仕切られた他方の空間に解放された第２の開口を設けて構成したことを特徴とする防音構造。
前記防音体を防音壁とするとともに前記坑をトンネルとした請求項５記載の防音構造。
前記防音体を防音床とするとともに前記坑を縦坑とした請求項５記載の防音構造。
前記鋼管のうち、隣接する２本の鋼管を互いに溶接するようにした請求項１乃至請求項７のいずれか一記載の防音構造。
所定数の鋼管を並設状態にて予め溶接接合してパネルユニットとし、該パネルユニットを所定の連結手段を介して相互に連結して前記防音壁、前記防音床又は前記防音体を構成するようにした請求項１乃至請求項７のいずれか一記載の防音構造。
前記鋼管を丸型鋼管とした請求項１乃至請求項９のいずれか一記載の防音構造。