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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023023686
(43)【公開日】2023-02-16
(54)【発明の名称】粉じん濃度測定方法
(51)【国際特許分類】
G01N 15/06 20060101AFI20230209BHJP
G01N 15/02 20060101ALI20230209BHJP
【ＦＩ】
G01N15/06 D
G01N15/02 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021129427
(22)【出願日】2021-08-06
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001807
【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】臼井 達哉
(72)【発明者】
【氏名】文村 賢一
(72)【発明者】
【氏名】浅井 伸弘
(72)【発明者】
【氏名】福島 淳平
(72)【発明者】
【氏名】松田 一輝
(72)【発明者】
【氏名】楠畑 菜津子
(72)【発明者】
【氏名】打田 安宏
(72)【発明者】
【氏名】馬場 勇介
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 圭
(72)【発明者】
【氏名】高森 秀
(57)【要約】
【課題】測定の簡略化および作業効率の向上を図ることを可能としたトンネルの粉じん濃度測定方法を提案する。
【解決手段】施工中のトンネル１において、切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側にそれぞれ設けられた測定装置３，３を利用してトンネル１の坑内の吸入性粉じんの濃度を測定する。測定装置３は、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えている。測定装置３の測定結果に事前に設定された係数を乗じた値を区間における粉じん濃度の平均値とみなす。
【選択図】図１
【解決手段】施工中のトンネル１において、切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側にそれぞれ設けられた測定装置３，３を利用してトンネル１の坑内の吸入性粉じんの濃度を測定する。測定装置３は、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えている。測定装置３の測定結果に事前に設定された係数を乗じた値を区間における粉じん濃度の平均値とみなす。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
施工中のトンネル坑内において、切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル横断面両側にそれぞれ設けられた測定装置を利用してトンネル坑内の粉じんの濃度を測定することを特徴とする、粉じん濃度測定方法。
【請求項2】
前記測定装置が、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えていることを特徴とする、請求項１に記載の粉じん濃度測定方法。
【請求項3】
前記測定装置の測定結果に事前に設定された係数を乗じた値を前記区間における吸入性粉じん濃度の平均値とみなすことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の粉じん濃度測定方法。
【請求項4】
切羽からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値と、
切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側に設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値と、を利用して、前記係数を算出することを特徴とする、請求項３に記載の粉じん濃度測定方法。
切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側に設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値と、を利用して、前記係数を算出することを特徴とする、請求項３に記載の粉じん濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル坑内の粉じん濃度測定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
トンネル施工時には、掘削作業、吹付けコンクリートの吹付け作業、ロックボルト等の施工に伴う削孔、ずり積み込み作業等に伴い、粉じんが発生する。そのため、トンネル工事では、作業環境管理や健康障害防止を目的として、施工中に生じるトンネル坑内の粉じんの量を把握するとともに、適切な換気設備などを設ける必要がある。
例えば、特許文献１には、トンネル工事中の粉じんを測定する粉じん測定方法として、閃光を発した空間を撮影し、この撮影画像中に存在する白斑画像の数をカウントする方法が開示されている。
なお、厚生労働省は、「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」を制定し、作業環境管理および健康障害防止を目的として、粉じん濃度の設定、測定方法について規定している。そして、この「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」の改正により令和３年４月１日から開始された「切羽に近接する場所の粉じん濃度等の測定」では、切羽からおおむね１０ｍ、３０ｍ、５０ｍの各地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ測定装置を設置して、この６つの測定装置により空気中の吸入性（レスピラブル）粉じんの濃度を測定することが規定されている。
ところが、発破時の爆風や飛来した岩石が接触することによる測定装置の破損を防止するために、発破作業中は測定装置を撤去する必要がある。また、狭いトンネル坑内において、複数の重機が行き交うトンネル工事では、重機等との接触を防止するため、測定時以外の時間帯には測定装置を撤去するのが望ましい。一方、６か所に設置された測定装置の撤去や設置を繰り返し実施するには手間がかかり、工期短縮化の妨げになるおそれがある。
例えば、特許文献１には、トンネル工事中の粉じんを測定する粉じん測定方法として、閃光を発した空間を撮影し、この撮影画像中に存在する白斑画像の数をカウントする方法が開示されている。
なお、厚生労働省は、「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」を制定し、作業環境管理および健康障害防止を目的として、粉じん濃度の設定、測定方法について規定している。そして、この「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」の改正により令和３年４月１日から開始された「切羽に近接する場所の粉じん濃度等の測定」では、切羽からおおむね１０ｍ、３０ｍ、５０ｍの各地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ測定装置を設置して、この６つの測定装置により空気中の吸入性（レスピラブル）粉じんの濃度を測定することが規定されている。
ところが、発破時の爆風や飛来した岩石が接触することによる測定装置の破損を防止するために、発破作業中は測定装置を撤去する必要がある。また、狭いトンネル坑内において、複数の重機が行き交うトンネル工事では、重機等との接触を防止するため、測定時以外の時間帯には測定装置を撤去するのが望ましい。一方、６か所に設置された測定装置の撤去や設置を繰り返し実施するには手間がかかり、工期短縮化の妨げになるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開番号ＷＯ２００８／０５６４４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、測定の簡略化および作業効率の向上を図ることを可能としたトンネルの粉じん濃度測定方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記課題を解決するために、本発明の粉じん濃度測定方法は、施工中のトンネル坑内において、切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル横断面両側にそれぞれ設けられた測定装置を利用してトンネル坑内の粉じんの濃度を測定するものである。なお、前記測定装置としては、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えているものが望ましい。
発明者らが鋭意検討したところ、上記区間内の２か所で吸入性粉じんの濃度を測定すれば、ガイドラインに基づいた測定結果（６か所の吸入性粉じの濃度の平均値）を推定できることが判明した。かかる粉じん濃度測定方法によれば、測定装置の設置や撤去に要する手間を低減できるため、測定の簡略化および作業効率の向上が可能となる。
なお、粉じん濃度測定方法では、前記測定装置の測定結果に事前に設定された係数を乗じた値を前記区間内における吸入性粉じん濃度の平均値とみなすことが好ましい。このとき、前記係数には、切羽からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値と、切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側に設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値とを利用して算出した値を使用すればよい。
発明者らが鋭意検討したところ、上記区間内の２か所で吸入性粉じんの濃度を測定すれば、ガイドラインに基づいた測定結果（６か所の吸入性粉じの濃度の平均値）を推定できることが判明した。かかる粉じん濃度測定方法によれば、測定装置の設置や撤去に要する手間を低減できるため、測定の簡略化および作業効率の向上が可能となる。
なお、粉じん濃度測定方法では、前記測定装置の測定結果に事前に設定された係数を乗じた値を前記区間内における吸入性粉じん濃度の平均値とみなすことが好ましい。このとき、前記係数には、切羽からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値と、切羽から１０ｍ～５０ｍの区間内においてトンネル断面両側に設けられた測定装置により測定した吸入性粉じんの濃度の平均値とを利用して算出した値を使用すればよい。
【発明の効果】
【0006】
本発明の粉じん濃度測定方法によれば、測定の簡略化および作業効率の向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
本実施形態では、ＮＡＴＭ等の山岳トンネルの施工に伴って発生する粉じんの濃度を測定するための粉じん濃度測定方法について説明する。本実施形態では、厚生労働省の「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」の「切羽に近接する場所の粉じん濃度等の測定」の基準に基づいて、トンネル坑内のＰＭ４．０粉じん（吸引性粉じん）の濃度を推定するものとする。図１に本実施形態の粉じん濃度測定状況を示す。
本実施形態の粉じん濃度測定方法は、図１に示すように、施工中のトンネル１において、切羽２から３０ｍ付近においてトンネル横断面両側（左右）にそれぞれ設けられた測定装置３，３を利用してトンネル坑内のＰＭ４．０粉じんの濃度を測定し、係数として１．１を乗じた値を切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間における粉じん濃度の平均値とみなすものである。
本実施形態では、測定装置３として、ＰＭ４．０粉じんを分粒できる分粒装置を備えたものを使用する。このような測定装置３としては、例えば、粉じん計ＬＤ－５Ｒ型（柴田科学株式会社製）を使用すればよい。なお、測定装置３は、トンネル壁面に治具等を介して取り付けてもよいし、支持脚等の支持部材等を介してトンネル壁面に沿って設けてもよい。
ここで、「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」の「切羽に近接する場所の粉じん濃度等の測定」では、切羽からおおむね１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、それぞれトンネル横断面両側（トンネル軸線の左右）に測定装置３を設置して、これら全６カ所においてＰＭ４．０の粉じん濃度を測定し、その平均値が２．０ｍｇ／ｍ３以下とすることを目標とするものである。
本実施形態では、切羽から３０ｍ付近の２か所において測定した値の平均値を１．１倍とすることで、全６か所で測定した平均濃度（ガイドラインに沿って測定した平均濃度）とみなすものとしている。
本実施形態の粉じん濃度測定方法は、図１に示すように、施工中のトンネル１において、切羽２から３０ｍ付近においてトンネル横断面両側（左右）にそれぞれ設けられた測定装置３，３を利用してトンネル坑内のＰＭ４．０粉じんの濃度を測定し、係数として１．１を乗じた値を切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間における粉じん濃度の平均値とみなすものである。
本実施形態では、測定装置３として、ＰＭ４．０粉じんを分粒できる分粒装置を備えたものを使用する。このような測定装置３としては、例えば、粉じん計ＬＤ－５Ｒ型（柴田科学株式会社製）を使用すればよい。なお、測定装置３は、トンネル壁面に治具等を介して取り付けてもよいし、支持脚等の支持部材等を介してトンネル壁面に沿って設けてもよい。
ここで、「ずい道等建設工事における粉じん対策に関するガイドライン」の「切羽に近接する場所の粉じん濃度等の測定」では、切羽からおおむね１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、それぞれトンネル横断面両側（トンネル軸線の左右）に測定装置３を設置して、これら全６カ所においてＰＭ４．０の粉じん濃度を測定し、その平均値が２．０ｍｇ／ｍ３以下とすることを目標とするものである。
本実施形態では、切羽から３０ｍ付近の２か所において測定した値の平均値を１．１倍とすることで、全６か所で測定した平均濃度（ガイドラインに沿って測定した平均濃度）とみなすものとしている。
【0009】
本実施形態の粉じん濃度測定方法によれば、２か所において粉じんの濃度を測定することで、ガイドラインに基づいた測定結果（６か所の吸入性粉じん濃度の平均値）を推定できることができる。そのため、測定装置３の設置や撤去に要する手間、多数の測定装置３を操作する手間、および、測定データの管理に要する手間等を低減できるため、測定の簡略化および作業効率の向上が可能となる。また、発破時の爆風や飛来した岩石が接触することによる測定装置３の破損を防止するために、発破作業中に測定装置３を撤去する場合であっても、再度設置する際の手間を低減できる。また、重機等との接触を防止するために測定時以外の時間帯に測定装置３を撤去する場合であっても、測定装置３の設置および撤去に要する手間を低減できる。
【0010】
なお、測定値の平均値に乗ずる係数は、トンネル施工時に適宜設定してもよい。
係数の設定方法としては、まず、切羽２からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ設けられた合計６台の測定装置３によりＰＭ４．０の粉じんの濃度を測定するとともにその平均値（平均値Ａ）を算出する。
次に、切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間内（本実施形態では切羽から３０ｍ）においてトンネル断面両側に設けられた合計２台の測定装置３によりＰＭ４．０の粉じんの濃度を測定するとともにその平均値（平均値Ｂ）を算出する。
そして、平均値Ａを平均値Ｂで除することで、２台の測定装置３で測定した場合の平均値に乗ずる係数を算出する。係数の設定は、トンネル施工開始後、切羽が所定長（例えば、坑口から１００ｍ）前進した段階で実施する。
係数の設定方法としては、まず、切羽２からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ設けられた合計６台の測定装置３によりＰＭ４．０の粉じんの濃度を測定するとともにその平均値（平均値Ａ）を算出する。
次に、切羽２から１０ｍ～５０ｍの区間内（本実施形態では切羽から３０ｍ）においてトンネル断面両側に設けられた合計２台の測定装置３によりＰＭ４．０の粉じんの濃度を測定するとともにその平均値（平均値Ｂ）を算出する。
そして、平均値Ａを平均値Ｂで除することで、２台の測定装置３で測定した場合の平均値に乗ずる係数を算出する。係数の設定は、トンネル施工開始後、切羽が所定長（例えば、坑口から１００ｍ）前進した段階で実施する。
【0011】
以下、本実施形態の粉じん濃度測定方法について実施した確認試験結果について説明する。
表１に、試験を実施したトンネルの現場状況を示す。
表１に、試験を実施したトンネルの現場状況を示す。
【0012】
【表1】
【0013】
図２に、測定期間の概要を示す。図２に示すように、測定装置は、発破作業により破損しないよう、発破完了後に設置し、二次吹付完了後に撤去するものとする。すなわち、粉じん濃度の測定は、ずり出し、一次吹付、支保工建て込み、二次吹付および次サイクル準備の作業中に行った。
本実験では、異なる配合の吹付けコンクリートを使用し、粉じん測定を行った。表２に吹付けコンクリートのベースコンクリートの配合を示し、表３にコンクリート材料を示す。また、表４に１サイクルの各作業工程の施工時間（分）を示す。
本実験では、異なる配合の吹付けコンクリートを使用し、粉じん測定を行った。表２に吹付けコンクリートのベースコンクリートの配合を示し、表３にコンクリート材料を示す。また、表４に１サイクルの各作業工程の施工時間（分）を示す。
【0014】
【表2】
【0015】
【表3】
【0016】
【表4】
【0017】
図３に示すように、切羽２から約３０ｍ坑口側において、トンネル横断面両側（左右）に測定装置３，３を設置し、ＰＭ４．０の粉じん濃度の測定を行った。また、比較例として、切羽２からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において、トンネル横断面両側にそれぞれ測定装置３１～３６を設置し、ＰＭ４．０の粉じんの濃度を測定した。表５に測定結果（１サイクルの平均値）および比較例と実施例の比を示す。
【0018】
【表5】
【0019】
表５に示すように、吹付コンクリートの配合を異ならせても、実施例と比較例の比に大きな違いは生じず、切羽から３０ｍ付近において測定したＰＭ４．０の粉じん濃度の平均値を０．９８倍から１．１倍すると、切羽からおおよそ１０ｍ、３０ｍおよび５０ｍの地点において測定したＰＭ４．０の粉じん濃度の平均値と同等となることが確認できた。したがって、左右２か所のみで測定した場合であっても、所定の係数を乗じることで、６か所で測定した場合と同等の濃度測定を推定できることが確認できた。
【0020】
次に、全粉じんの濃度を測定した場合（比較例）と、ＰＭ４．０の粉じん濃度を測定した場合（実施例）の比較を行った。全粉じん濃度は、すべての粉じんを対象とした粉じん濃度を３．０mg/m３以下とすることを目標とするものである。
測定装置３，３は、切羽から３０ｍ付近に設置した（図３参照）。
表６に測定結果（１サイクルの平均値）および比較例と実施例の比を示す。
測定装置３，３は、切羽から３０ｍ付近に設置した（図３参照）。
表６に測定結果（１サイクルの平均値）および比較例と実施例の比を示す。
【0021】
【表6】
【0022】
表６に示すように、吹付コンクリートの配合が異なっても、全粉じんの濃度の平均値の約０．８０倍がＰＭ４．０の粉じん濃度の平均値という結果となった。このように、全粉じんの濃度を測定した場合であっても、所定の係数を乗じることで、ＰＭ４．０の粉じん濃度の平均値を推定することが可能であることが確認できた。
【0023】
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、切羽から３０ｍ付近において断面両側の２か所に測定装置を設置したが、測定装置の設置個所はこれに限定されるものではなく、切羽から１０ｍ～５０ｍの範囲内における断面両側の２か所、好ましくは、切羽から２０ｍ～４０ｍの範囲内における断面両側の２か所に設置するのが望ましい。
前記実施形態では、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えた測定装置を使用するものとしたが、測定装置の構成は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、吸入性粉じんを測定するものとしたが、切羽から１０ｍ～５０ｍの範囲内における断面両側の２か所において全粉じんを測定した後、測定値の平均値に所定の係数（例えば、０．８）を乗じた値を、当該箇所における吸入性粉じんの平均濃度としてもよい。
また、前記実施形態では、測定装置をトンネル施工状況に応じて撤去、設置するものとしたが、測定装置を設置したまま、トンネルの掘削、吹付け、支保工建て込みを行ってもよい。
トンネル１の断面形状や断面寸法等は限定されるものではなく、地山状況やトンネル１の用途等に応じて適宜決定すればよい。
例えば、前記実施形態では、切羽から３０ｍ付近において断面両側の２か所に測定装置を設置したが、測定装置の設置個所はこれに限定されるものではなく、切羽から１０ｍ～５０ｍの範囲内における断面両側の２か所、好ましくは、切羽から２０ｍ～４０ｍの範囲内における断面両側の２か所に設置するのが望ましい。
前記実施形態では、吸入性粉じんを分粒できる分粒装置を備えた測定装置を使用するものとしたが、測定装置の構成は限定されるものではない。
また、前記実施形態では、吸入性粉じんを測定するものとしたが、切羽から１０ｍ～５０ｍの範囲内における断面両側の２か所において全粉じんを測定した後、測定値の平均値に所定の係数（例えば、０．８）を乗じた値を、当該箇所における吸入性粉じんの平均濃度としてもよい。
また、前記実施形態では、測定装置をトンネル施工状況に応じて撤去、設置するものとしたが、測定装置を設置したまま、トンネルの掘削、吹付け、支保工建て込みを行ってもよい。
トンネル１の断面形状や断面寸法等は限定されるものではなく、地山状況やトンネル１の用途等に応じて適宜決定すればよい。
【符号の説明】
【0024】
１ トンネル
２ 切羽
３ 測定装置
３１～３６ 測定装置
２ 切羽
３ 測定装置
３１～３６ 測定装置
【図1】
【図2】
【図3】