特許 7146048 発破音低減方法及び発破音低減装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-22

(45)【発行日】2022-10-03

(54)【発明の名称】発破音低減方法及び発破音低減装置

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/00 20060101AFI20220926BHJP

   E21D 11/38 20060101ALI20220926BHJP

【ＦＩ】

E21D9/00 C

E21D11/38 A

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021174090

(22)【出願日】2021-10-25

(62)【分割の表示】P 2018034540の分割

【原出願日】2018-02-28

(65)【公開番号】P2022003223

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2021-10-25

(73)【特許権者】

【識別番号】302060926

【氏名又は名称】株式会社フジタ

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(72)【発明者】

【氏名】阿部 将幸

(72)【発明者】

【氏名】小谷 朋央貴

(72)【発明者】

【氏名】漆戸 幸雄

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１５６１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０４７５８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０２５２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２０４５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３６７９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第４１９３４７４（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０３６８５２２２（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／００

Ｅ２１Ｄ １１／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車を導入する工程と、
前記シート張り台車に吸音材を取り付ける工程と、
シート張り作業を開始するとき、前記シート張り台車から前記吸音材を取り外す工程と、
を備えることを特徴とする発破音低減方法。

【請求項2】

発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車を導入する工程と、
前記シート張り台車に吸音材を取り付ける工程と、
を備えることを特徴とする発破音低減方法。

【請求項3】

前記トンネルの坑口から予め決められた距離以上に前記切羽が掘削されたとき、前記シート張り台車から前記吸音材を取り外す工程をさらに備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の発破音低減方法。

【請求項4】

前記予め決められた距離は、前記吸音材がなくても坑外騒音レベルが管理基準以下となる掘削距離である、
ことを特徴とする請求項３に記載の発破音低減方法。

【請求項5】

ボード状の前記吸音材を複数枚用意し、空間を隔ててボード面同士を対面させて一の前記吸音材と他の前記吸音材とを前記シート張り台車に取り付ける、
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の発破音低減方法。

【請求項6】

ボード状の前記吸音材を前記トンネルの長手方向に沿って前記シート張り台車に取り付ける、
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一に記載の発破音低減方法。

【請求項7】

ボード状の前記吸音材を前記トンネルの長手方向と直交する方向に沿って前記シート張り台車に取り付ける、
ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一に記載の発破音低減方法。

【請求項8】

前記吸音材は、多孔質構造を有している、
ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一に記載の発破音低減方法。

【請求項9】

前記多孔質構造を有する吸音材は、グラスウールである、
ことを特徴とする請求項８に記載の発破音低減方法。

【請求項10】

発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に導入される、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車と、
前記シート張り台車に取り付けられた吸音材と、
を備えることを特徴とする発破音低減装置。

【請求項11】

ボード状の前記吸音材を複数枚設け、空間を隔ててボード面同士を対面させて一の前記吸音材と別の前記吸音材とが前記シート張り台車に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１０に記載の発破音低減装置。

【請求項12】

ボード状の前記吸音材が前記トンネルの長手方向に沿って前記シート張り台車に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の発破音低減装置。

【請求項13】

ボード状の前記吸音材が前記トンネルの長手方向と直交する方向に沿って前記シート張り台車に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれか一に記載の発破音低減装置。

【請求項14】

前記吸音材は、多孔質構造を有している、
ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか一に記載の発破音低減装置。

【請求項15】

前記多孔質構造を有する吸音材は、グラスウールである、
ことを特徴とする請求項１４に記載の発破音低減装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの坑内での発破音を低減するための発破音低減方法及び発破音低減装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発破工法によるトンネルの掘削工事においては、発破音の低減が課題になっている。発破音は、聞く者に衝撃を与える非日常的な音であり、大きな音でもあることから、周辺の環境に与える影響が大きいからである。このような発破音については、トンネルを掘りはじめる段階での処理が重要である。掘りはじめの段階では、発破音の坑内距離減衰が見込めないため、大音圧かつ広帯域の周波数成分がトンネル外に漏れ出し、近隣に伝わりやすいからである。

【0003】

特許文献１には、トンネル内において、防音設備と空調設備とを設けた設備台車を掘削直後の領域に移動させ、設備台車の前方領域で発生する騒音、つまり発破による爆音を低減するようにした発明が記載されている（文献１の段落［０００２］［００１２］［００２０］［００２５］［００３０］［００３１］参照）。

【0004】

文献１で紹介されている防音設備は、設備台車の前部に設けた防音壁である（文献１の段落［００１９］［００２０］参照）。この防音壁は、外周縁をシール材でシールしてトンネル断面のほぼ全域を被覆するロックウール吸音材であり、防音性に優れている。重機や車両を通行させる目的で、防音壁には開閉扉部が設けられている。

【0005】

文献１で紹介されている空調設備は、設備台車の上部に設けられた給気ダクト及び排気ダクトである（文献１の段落［００１４］［００３１］参照）。給気ダクトは、防音壁によって密封された設備台車前方の掘削領域に、新鮮な空気を供給するのに用いられる。排気ダクトからは、掘削領域で発生した粉塵を集塵する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－２０４５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

トンネルの坑内で発生する騒音を低減するには、例えば特許文献１に記載されているような防音壁の設置が不可欠である。防音壁には、その大きさや防音性能が異なる複数の種類があり、どの種類の防音壁を設置するかは、個々の現場に合わせて決定される。つまりトンネル工事の坑外騒音レベルについては、一般的に、管理基準が定められている。そこで個々の現場ごとに、定められている管理基準に適合する種類の防音壁が選択され、設置されることになる。

【0008】

ところが実際の現場においては、既存の防音壁のどれ一つとっても、定められている管理基準にぴったり適合することは稀であり、通常は、余裕をもって管理基準をクリアする防音性能を備える防音壁が選択される。その分厚く重量のある防音壁となるため、経済上及び取り扱い上の不利益を甘受せざるを得ないのが現実である。

【課題を解決するための手段】

【0009】

発破音低減方法の一態様は、発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車を導入する工程と、前記シート張り台車に吸音材を取り付ける工程と、シート張り作業を開始するとき、前記シート張り台車から前記吸音材を取り外す工程と、を備える。
発破音低減方法の別の一態様は、発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車を導入する工程と、前記シート張り台車に吸音材を取り付ける工程と、を備える。

【0010】

発破音低減装置の一意態様は、発破をして切羽を掘削するトンネルの坑内に導入される、このトンネルの施工のために使用するシート張り台車と、前記シート張り台車に取り付けられた吸音材とを備える。

【発明の効果】

【0011】

トンネル内の切羽側で発破音が発生したとき、吸音材によって発破音が低減されるので、防音壁以外の部分によって、発破音の低減作用を増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施の形態の発破音低減方法及び発破音低減装置を説明するために、トンネル坑内に導入したシート張り台車（構造物）に吸音材を取り付けた状態を示す模式図。

【図2】トンネルに導入したシート張り台車（構造物）を坑口側から切羽側に向けて見た正面図。

【図3】シート張り台車の透視図。

【図4】その斜視図。

【図5】トンネルの長手方向に沿って吸音材を取り付けたシート張り台車を示す透視図。

【図6】その斜視図。

【図7】図５に示す状態から、トンネルの長手方向に沿ってさらに吸音材を追加したシート張り台車を示す透視図。

【図8】その斜視図。

【図9】図５に示す状態から、トンネルの長手方向と直交する方向に沿って吸音材を追加したシート張り台車を示す透視図。

【図10】その斜視図。

【図11】トンネルに模したパイプ状部材を用いた実験設備を説明するための模式図。

【図12】図１１に示す設備を用いた実験として、（ａ）は単一の吸音材を用いた場合、（ｂ）は空間を隔てて対面させた一対の吸音材を用いた場合をそれぞれ斜めの方向から示す模式図。

【図13】図１１に示す設備を用いた実験として、（ａ）は単一の吸音材を用いた場合、（ｂ）は空間を隔てて対面させた一対の吸音材を用いた場合をそれぞれ正面方向から示す模式図。

【図14】実験結果として、吸音材なし、単一の吸音材を設置、空間を隔てて一対の吸音材を対面させて設置という三態様における受音点での音圧レベルをプロットしたグラフ。

【図15】実験結果として、吸音材なしの場合に対する、単一の吸音材を設置した場合と空間を隔てて一対の吸音材を対面させて設置した場合の音圧レベルの低減量をそれぞれ示すグラフ。

【図16】吸音材を取り付けていないシート張り台車の前後の位置での音響の減衰量に対して、図９及び図１０に例示したように吸音材を取り付けたシート張り台車の前後の位置で増大した減衰量を周波数ごとに示す実験結果のグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

実施の一形態を図面に基づいて説明する。本実施の形態は、構造物としてシート張り台車を用いた発破音低減方法及び発破音低減装置の一例である。

【0014】

図１に模式的に示すのは、１００メートルほど掘り進められたトンネル１１である。このトンネル１１は、発破によって掘り進められている。つまり削孔した穴に装薬したダイナマイトを爆発させて岩盤を砕き、これによって生じたズリをトンネル１１の外に運び出す。その後鋼鉄製の支保工を必要に応じて設置し、壁面にコンクリートを吹き付け、ロックボルトを設置する（符号がないものはすべて図示せず）。この際、発破音を低減するために、トンネル１１の坑口１２に防音壁３１が設置される。

【0015】

その後トンネル１１の坑内１３にシート張り台車５１を導入し、コンクリートを吹きつけたトンネル１１の壁面に、図示しないシートを張って防水処理を施す。図１は、シートを張る前段階の状態を示している。

【0016】

本実施の形態の発破音低減方法は、三つの工程によって実行される。

【0017】

一つ目は、発破をして切羽を掘削するトンネル１１の坑内１３に、このトンネル１１の施工のために使用する構造物として、シート張り台車５１を導入する工程である。

【0018】

二つ目は、シート張り台車５１に吸音材７１を取り付ける工程である。

【0019】

三つ目は、吸音材７１を取り外す工程である。

【0020】

（構造物の導入工程）
図２に示すように、シート張り台車５１は、トンネル１１内の地面Ｇに敷設されたレール１４に乗せられ、このレール１４に沿って移動する構造物である。トンネル１１が数十メートル、例えば五十メートル程度ほど掘り進められた段階でレール１４は敷設され、トンネル１１の坑内１３にシート張り台車５１が導入される。

【0021】

図２～図４に示すように、シート張り台車５１は、土台５２の上に垂直に立てられた一対の脚部５３の上部を梁５４で連結し、角の部分を筋交５５で補強した構造要素５６を複数個設け、これらの構造要素５６を一定の間隔を開けて並べて固定したフレーム構造体５７を備えている。構造要素５６が並べられている方向は、坑口１２から切羽１５に至るトンネル１１の長手方向である。フレーム構造体５７は、土台５２の部分に車輪５８を回転自在に備え（図３～図１０は車輪５８を省略）、車輪５８がレール１４に嵌り込むことによって走行可能となっている。

【0022】

フレーム構造体５７には、左右両側と上面とに足場５９ａ，５９ｂ，５９ｃが設けられている。これらの足場５９ａ，５９ｂ，５９ｃは、鋼鉄製の角材を組んで製作したフレーム状の構造体であり、その一部は、フレーム構造体５７をなす個々の構造要素５６を連結固定する役割も担っている。

【0023】

符号５９ａで示すものは、左右両側の下段に設けられた下段足場である。下段足場５９ａは、Ｌ字状に屈曲した補強鋼管５９ａＬによって補強されている。

【0024】

符号５９ｂで示すものは、左右両側の上段に設けられた足場５９である。

【0025】

符号５９ｃで示すものは、フレーム構造体５７の上面に設けられた上面足場である。これらの足場５９ａ，５９ｂ，５９ｃには足場板６０が嵌め込まれており、人が歩行できるようになっている。

【0026】

下段足場５９ａに上る部分には、左右一対の下段梯子６１ａが設けられ、下段足場５９ａから上段足場５９ｂに上る部分には、左右一対の上段梯子６１ｂが設けられている。下段梯子６１ａの設置位置は、シート張り台車５１の進行方向後方側であり、上段梯子６１ｂの設置位置は、シート張り台車５１の進行方向前方側である。上面足場５９ｃから上面足場５９ｃに上る部分には、二段のステップ６２が設けられている。ステップ６２は、上面足場５９ｃに至っても三段設けられ、トンネル１１のアーチ形状に沿った形状をシート張り台車５１に与えている。

【0027】

シート張り台車５１は、複数種類の手摺６３を備えている。

【0028】

一対の下段足場５９ａに設けられた一対の下部手摺６３ａは、それぞれ下段足場５９ａを取り囲むように設けられている。これらの下部手摺６３ａは、人間の腰高程度の高さを有している。

【0029】

一対の上段足場５９ｂ及び上面足場５９ｃには、シート張り台車５１の進行方向前方部分と後方部分とに、複数個の上部手摺６３ｂが設けられている。これらの上部手摺６３ｂは、一対の垂直鋼管の上部と中央部分とを二本の水平鋼管で連結した構造のもので、一対の垂直鋼管をトンネル１１の長手方向と直交する方向に並べて取り付けられている。上部手摺６３ｂは、人間の腰高程度の高さを有し、上段足場５９ｂ及び上面足場５９ｃのみならず、ステップ６２の各段にも配置されている。

【0030】

手摺６３とは別に、一対の上段足場５９ｂには、それぞれ柵６４が設けられている。これらの柵６４は、上段足場５９ｂの側端部分に配置されている。

【0031】

フレーム構造体５７はさらに、上面足場５９ｃの上部に、排気ダクト（図示せず）を設置するためのダクトフレーム６５を設けている。ステップ６２は、ダクトフレーム６５の上方部分にまで設けられている。

【0032】

（吸音材の取り付け工程）
この工程では、上述のように構成されたシート張り台車５１に、吸音材７１を取り付ける。吸音材７１としては、一例として、グラスウールを固めた多孔質構造を有するボード状のものが複数枚用意されている。

【0033】

図５及び図６に示すように、吸音材７１は一例として、トンネル１１の長手方向に沿ってシート張り台車５１に取り付けられている。より詳しくは、フレーム構造体５７の両側部、下段足場５９ａにおける補強鋼管５９ａＬと下部手摺６３ａの部分、上段足場５９ｂにおける柵６４の部分、筋交５５の部分、そしてステップ６２の部分が、吸音材７１の取り付け箇所となっている。

【0034】

こうして吸音材７１が各部に取り付けられたことにより、本例では、空間Ｓを隔て、ボード面同士を対面させて一の吸音材７１と他の吸音材７１とが対面している。つまりフレーム構造体５７の両側部と補強鋼管５９ａＬとに取り付けられた吸音材７１、フレーム構造体５７と下部手摺６３ａとに取り付けられた吸音材７１、フレーム構造体５７と筋交５５とに取り付けられた吸音材７１、柵６４とステップ６２とに取り付けられた吸音材７１、そしてステップ６２に取り付けられた吸音材７１同士が、それぞれ空間Ｓを介して対面している。

【0035】

図７及び図８に示すように、別の一例として、吸音材７１は図５及び図６に例示した箇所に加えて、上部手摺６３ｂ及びダクトフレーム６５に配置されたステップ６２にも取り付けられている。また上段足場５９ｂの柵６４に取り付けられる吸音材７１には、図５及び図６に例示した吸音材７１と比較して、より高さの高いものが用いられている。追加された吸音材７１は、図５及び図６に例示した吸音材７１の取り付け方向、つまりトンネル１１の長手方向に沿った方向に取り付けられている。

【0036】

図９及び図１０は、さらに別の吸音材７１の取り付け方法を示している。図９及び図１０に示す一例も図７及び図８に示す一例と同様に、図５及び図６に例示した箇所に加えて、上部手摺６３ｂ及びダクトフレーム６５に配置されたステップ６２にも、追加の吸音材７１を取り付けている。図７及び図８に示す一例と相違するのは、追加の吸音材７１の取り付け方向である。

【0037】

図７及び図８に示す一例では、トンネル１１の長手方向に沿って追加の吸音材７１を取り付けたのに対して、図９及び図１０に示す一例では、トンネル１１の長手方向と直交する方向に沿って吸音材７１を取り付けている。
（吸音材の取り外し工程）

【0038】

吸音材７１は、予め決められたタイミングで、シート張り台車５１から取り外される。この場合のタイミングを二種類紹介する。

【0039】

一つ目は、トンネル１１の坑口１２から予め決められた距離以上に切羽１５が掘削されたタイミングである。ここでいう予め決められた距離は、一例として、吸音材７１がなくても坑外騒音レベルが管理基準以下となる掘削距離である。このときには、シート張り台車５１から吸音材７１を取り外す工程が実行される。

【0040】

このタイミングでシート張り台車５１から吸音材７１が取り外された場合には、原則的に、再度吸音材７１を取り付ける工程は実行されない。

【0041】

二つ目は、シート張り作業を開始するタイミングである。吸音材７１がシート張り作業の邪魔になるからである。その後、シート張り台車５１をさらに切羽１５の方向に向けて進めるに際しては、発破をかける前に、吸音材７１をシート張り台車５１に再度取り付ける。

【0042】

（作用・効果）
本実施の形態によれば、トンネル１１内の切羽１５側で発破音が発生すると、トンネル１１の坑口１２に設置されている防音壁３１によって発破音は減衰し、トンネル１１の外の空間への騒音の伝達が抑制される。この時、シート張り台車５１に取り付けられている吸音材７１も発破音を低減し、発破音の減衰作用を補完する。

【0043】

前述したとおり、防音壁３１には、その大きさや防音性能が異なる複数の種類があり、どの種類の防音壁３１を設置するかは、個々の現場に合わせて決定される。つまり個々の現場ごとに、トンネル工事の坑外騒音レベルの管理基準に適合する種類の防音壁３１が選択され、設置されることになる。

【0044】

ところが実際の現場においては、既存の防音壁３１のどれ一つとっても、定められている管理基準にぴったり適合することは稀である。このため通常は、余裕をもって管理基準をクリアする防音性能を備える防音壁３１が選択され、これが坑口１２に設置されることになる。

【0045】

これに対して本実施の形態によれば、管理基準を満たさない防音性能を備える防音壁３１を選択し、坑口１２に設置したとしても、シート張り台車５１に取り付けた吸音材７１が発破音を減衰し、その低減作用を増大させる。このためトンネル１１の外の空間において、管理基準を満たすように発破音を低減することが可能になる。したがって通常よりも薄く軽量な防音壁３１を坑口１２に設置することができ、経済上及び取り扱い上の利益を生じさせることができる。

【0046】

本実施の形態では、ボード状の吸音材７１を複数枚用意し、空間Ｓを隔ててボード面同士を対面させ、一の吸音材７１と他の吸音材７１とをシート張り台車５１に取り付けている。トンネル１１の坑内１３では、切羽１５において発生した発破音の音波は、坑口１２に向かって真っすぐに進行するのみならず、コンクリートが吹き付けられた壁面を反射しながら、あらゆる方向に向きを変える。このため互いに対面する一の吸音材７１と他の吸音材７１との間の空間Ｓを通る際、吸音材７１に対して非平行方向から進入してきた音波は吸音材７１に衝突して吸音されたり、吸音材７１を反射してこれに対面する吸音材７１に衝突して吸音されたりする。このような吸音作用が繰り返されることで、発破音の低減作用が高められる。

【0047】

こうした発破音の低減作用の向上は、ボード状の吸音材７１をトンネル１１の長手方向に沿って配置した場合に顕著であるが、トンネル１１の長手方向と直交する方向に沿って配置した場合であっても生じ得る。またトンネル１１の長手方向と直交する方向に沿ってボード状の吸音材７１を配置した場合には、切羽１５から坑口１２に向けて真っ直ぐに進行する発破音の音波についても、これを吸音材７１に衝突させて減衰効果を生じさせることが可能である。

【0048】

いずれにしても、吸音材７１としては、グラスウールを固めた多孔質構造を有するボード状のものが用いられるため、軽量で取り扱い性に優れ、しかも安価な材料を用いて発破音を減衰させることができる。

【0049】

本実施の形態によれば、トンネル１１の施工のために使用するシート張り台車５１に吸音材７１を取り付けるようにしたので、吸音材７１を取り付けるためにトンネル１１の施工と無関係な構造物をトンネル１１に導入する必要がない。このため作業効率を低下させることなく、発破音を低減することができる。

【0050】

本実施の形態によれば、トンネル１１の坑口１２から予め決められた距離以上に切羽１５が掘削されたとき、シート張り台車５１から吸音材７１を取り外すようにしている。このときの予め決められた距離は、例えば吸音材７１がなくても坑外騒音レベルが管理基準以下となる掘削距離である。したがって防音壁３１による発破音の低減作用を吸音材７１によって補完する必要がなくなったときには、速やかに吸音材７１を撤去する。この際、吸音材７１は軽量で取り扱い性に優れるため、撤去作業の容易化を図ることができる。

【0051】

また本実施の形態では、シート張り作業を開始するときにもシート張り台車５１から吸音材７１を取り外し、シート張り作業の邪魔にならないようにする。切羽１５で発破をかけるときには再度吸音材７１を取り付けることになるが、このような吸音材７１の取り付けと取り外しとの繰り返しに際しても、吸音材７１は軽量で取り扱い性に優れるため、それらの作業の容易化を図ることができる。

【0052】

実施に際しては、各種の変更や変形が許容される。例えばトンネルの施工のために使用する構造物は、シート張り台車５１に限らず、例えばセントル、仮設足場、工事車両などであってもよい。その他、あらゆる変形や変更が許容される。

【実施例】

【0053】

前述したとおり、本実施の形態では、トンネル１１内に導入したシート張り台車５１に吸音材７１を取り付けている。しかもボード状の吸音材７１を複数枚用意し、空間Ｓを隔ててトンネル１１の長手方向に沿って配置したボード面同士を対面させ、一の吸音材７１と他の吸音材７１とをシート張り台車５１に取り付けている。そこで吸音材７１による発破音の低減効果を検証した。

【0054】

検証は、二種類の実験（実験１と実験２）によって行った。実験１は、疑似的なトンネルを用意して行った模擬的な実験である。実験２は、実際のトンネル内で行った実地検証である。

【0055】

（実験１）
図１１は、検証に使用した実験設備の模式図である。塩化ビニールによる塩ビ管１０１を５本用意してつなぎ合わせて疑似トンネル１０２とし、トンネル１１を模した環境を作り上げている。塩ビ管１０１は直径５５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍのものを用い、５本つなぎ合わせることによって全長５０００ｍｍの疑似トンネル１０２としている。

【0056】

疑似トンネル１０２は、一方の端面側を開放面とし、反対側の端面側を閉鎖面としている。開放面は疑似坑口１０３、閉鎖面は疑似切羽１０４となる。疑似切羽１０４側の内部にはスピーカ１０５を配置し、発破音に相当する音響を発生させるようにした。

【0057】

図１２及び図１３に示すように、個々の塩ビ管１０１の内部には平板状のボード１０６を配置し、トンネル１１の地面Ｇを模した構造としている。個々の塩ビ管１０１をつなぎ合わせるに際しては、個々のボード１０６が同一面内に位置づけられ、地面Ｇを模した構造物となるように調整している。

【0058】

実験は、疑似トンネル１０２の内部にグラスウールによる吸音材１１１を配置し、スピーカ１０５から音響を発生させ、受音点１３１にて受音するというものである。受音点１３１にはマイクロフォンを配置し、音圧レベルを検出できるようにしている。

【0059】

図１１は、疑似トンネル１０２の長さ寸法や塩ビ管１０１をつなぎ合わせた構造を明示する目的から、また実験内容を説明する目的から疑似トンネル１０２を２本示しているが、実際の実験で用意した疑似トンネル１０２は１本である。二種類の吸音材１１１を用意した上で、時間を変えてそれぞれ吸音材１１１をセットし、吸音材１１１ごとに異なるデータを取得した。いずれの吸音材１１１も、疑似トンネル１０２の内部において、地面Ｇを模したボード１０６に載せている。

【0060】

二種類の吸音材１１１の一方は、厚さ５０ｍｍ×幅２００ｍｍ×高さ２２５ｍｍに定められた単一の吸音材１１１ａである。図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すように、この吸音材１１１ａは、疑似坑口１０３から疑似切羽１０４の方向を望んだとき、右側に寄せて配置した。

【0061】

二種類の吸音材１１１のもう一方は、厚さ２５ｍｍ×幅２００ｍｍ×高さ２２５ｍｍに定められた一対の吸音材１１１ｂである。したがって二枚合わせると、図１２（ａ）及び図１３（ａ）に示すような単一の吸音材１１１ａと同一の厚さ、幅、及び高さを有することになる。図１２（ｂ）及び図１３（ｂ）に示すように、この吸音材１１１ｂは、疑似坑口１０３から疑似切羽１０４の方向を望んだとき、左右対称になるように配置した。

【0062】

図１４は、疑似トンネル１０２内に吸音材１１１を配置しない状態、単一の吸音材１１１ａのみを配置した状態、そして一対の吸音材１１１ｂを対面配置した状態という三態様について、スピーカ１０５から発破音に相当する音響を発生させたときの周波数（Ｈｚ）ごとの受音点１３１における音圧レベル（ｄＢ）を比較して示している。周波数については、１２５Ｈｚ、２５０Ｈｚ、５００Ｈｚ、１ＫＨｚ、２ＫＨｚ、４ＫＨｚ、８ＫＨｚ、１６ＫＨｚの八通りについてデータを取得した。図１４に示すグラフは、これらの周波数ごとの音圧レベルをプロットし、個々のプロット点を結んでいる。実線は吸音材１１１を配置しないとき、破線単一の吸音材１１１ａのみを配置したとき、そして一点鎖線は一対の吸音材１１１ｂを対面配置したときにおけるデータをそれぞれ示している。

【0063】

図１４に示すように、１２５Ｈｚ～５００Ｈｚの間は、三つの態様のいずれについても音圧レベルに大きな差は生じない。これに対して５００Ｈｚを超え、１ＫＨｚ以上の周波数帯になると、音圧レベルは、吸音材１１１を配置しないときよりも吸音材１１１を配置したときの方が下がることがわかる。

【0064】

図１５は、疑似トンネル１０２内に吸音材１１１を配置しないときの音圧レベルに対する低減量（ｄＢ）を、単一の吸音材１１１ａのみを配置したときと、一対の吸音材１１１ｂを対面配置したときとで比較して示している。図１４のグラフと同様に、破線は単一の吸音材１１１ａのみを配置したとき、一点鎖線は一対の吸音材１１１ｂを対面配置したときにおけるデータをそれぞれ示している。

【0065】

単一の吸音材１１１ａのみを配置したときの低減量は、２５０Ｈｚで０．４ｄＢ、５００Ｈｚで０．２ｄＢ、１ＫＨｚで１．１ｄＢ、２ＫＨｚで１．２ｄＢ、４ＫＨｚで１．８ｄＢ、８ＫＨｚで３．７ｄＢ、１６ＫＨｚで１．９ｄＢである。一対の吸音材１１１ｂを対面配置したときの低減量は、１２５Ｈｚで０．８ｄＢ、２５０Ｈｚで０．５ｄＢ、５００Ｈｚで０．２ｄＢ、１ＫＨｚで１．０ｄＢ、２ＫＨｚで１．７ｄＢ、４ＫＨｚで１．８ｄＢ、８ＫＨｚで４．７ｄＢ、１６ＫＨｚで２．５ｄＢである。したがって全般的に、音圧レベルは、単一の吸音材１１１ａのみを配置したときよりも、一対の吸音材１１１ｂを対面配置したときの方が低下することがわかる。この傾向が顕著なのは、高域周波数帯である。

【0066】

以上の実験結果より、吸音材１１１を設けた場合には設けない場合よりも高い音響の減衰効果が得られ、単一の吸音材１１１ａを設けたときよりも一対の吸音材１１１ｂを対面させたときの方が音響の低減効果が高くなることが検証された。

【0067】

（実験２）
実験２は、図１に例示するような実際のトンネル１１の内部で行った。この実験では、図９及び図１０に例示したように吸音材１１１を取り付けたシート張り台車５１を坑口１２の近くに配置し、切羽１５の近傍に配置したスピーカ１０５から発破音に相当する音響を発生させる。そしてシート張り台車５１の前後１０メートルの地点Ｐ１，Ｐ２（図１参照）を受音点として、それぞれ受音点にて周波数（Ｈｚ）ごとの音圧レベル（ｄＢ）を取得した。

【0068】

吸音材１１１としては、グラスウールを材料とする厚さ５０ｍｍのボード状のものを用い、これを３２０ｍ^２の領域に配置した。１ｍ^２あたり２．４Ｋｇの密度である。

【0069】

図１６に示すグラフは、シート張り台車５１に吸音材１１１を取り付けていない状態で取得したＰ１地点からＰ２地点に至る間の音響の減衰量に対して、シート張り台車５１に吸音材１１１を取り付けたことで増大したＰ１地点からＰ２地点に至る間の減衰量を周波数ごとに示している。このグラフからは、中音域（２５０Ｈｚ前後）で６ｄＢ程度、高音域（５００Ｈｚ以上）で３ｄＢ程度の低減効果があることが見て取れる。

【0070】

したがって実施実験の結果でも、吸音材１１１を設けた場合には設けない場合よりも高い音響の減衰効果が得られることが検証された。

【符号の説明】

【0071】

１１ トンネル
１２ 坑口
１３ 坑内
１４ レール
１５ 切羽
３１ 防音壁
５１ シート張り台車
５２ 土台
５３ 脚部
５４ 梁
５５ 筋交
５６ 構造要素
５７ フレーム構造体
５８ 車輪
５９ 足場
５９ａ 下段足場
５９ａＬ 補強鋼管
５９ｂ 上段足場
５９ｃ 上面足場
６０ 足場板
６１ａ 下段梯子
６１ｂ 上段梯子
６２ ステップ
６３ 手摺
６３ａ 下部手摺
６３ｂ 上部手摺
６４ 柵
６５ ダクトフレーム
７１ 吸音材
１０１ 塩ビ管
１０２ 疑似トンネル
１０３ 疑似坑口
１０４ 疑似切羽
１０５ スピーカ
１０６ ボード
１１１ 吸音材
１１１ａ 吸音材
１１１ｂ 吸音材
１３１ 受音点
Ｓ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】