JP2015098708A - Sound barrier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、トンネルの施工の際にトンネル内に設置される防音壁に関するものである。 The present invention relates to a soundproof wall installed in a tunnel when the tunnel is constructed.
山岳トンネル等のトンネルの延伸工事においては、坑口側から順に坑内での発破を繰り返しながらトンネルの延伸作業がおこなわれる場合があるが、この発破の際に生じる発破音は広帯域の周波数の音を含んでおり、さらに音圧レベルも極めて高いことが知られている。このような性質の発破音が外部に漏れ出すと、周辺環境への騒音の問題もさることながら、発破音に含まれている周波数50Hz以下のいわゆる低周波音が周辺建物の建具などを振動させるといった問題も生じ得る。 In tunnel extension work such as mountain tunnels, tunnel extension work may be carried out while repeating blasting in the tunnel in order from the mine entrance side, but the blasting sound generated during this blasting includes sounds with a wide frequency range. It is also known that the sound pressure level is extremely high. When a blasting sound of this nature leaks to the outside, the so-called low frequency sound with a frequency of 50 Hz or less contained in the blasting sound vibrates the surrounding building fixtures as well as the problem of noise to the surrounding environment. Such a problem may also occur.
このような有害な発破音の漏れ出しを抑制するべく、従来は坑内のたとえば2箇所にトンネル断面を遮断する防音壁を設置するといった対処法が一般におこなわれているが、この方策では、2つの防音壁で囲まれた空間で共鳴現象が生じる周波数帯域において低周波音を十分に低減できないことをはじめとして遮音性が不十分であり、遮音性のさらなる向上が望まれているのが現状である。 In order to suppress the leakage of such harmful blasting sound, conventionally, countermeasures such as installing soundproof walls that block the tunnel cross section, for example, at two locations in the mine are generally performed. The current situation is that the sound insulation is inadequate, including the inability to sufficiently reduce low-frequency sound in the frequency band where the resonance phenomenon occurs in the space surrounded by the soundproof wall, and further improvement of the sound insulation is desired. .
ここで、特許文献1には、トンネル発破音のうちの特に低周波帯域の音(低周波音)についても対処可能な消音技術が開示されている。
Here,
この技術は、トンネルの坑口ないし坑内を所定隔壁で閉塞し、一端をトンネル坑内に開口し、他端を閉塞して、それぞれ経路長の異なる複数の管体をこの所定隔壁より切羽側に設置するものである。ここで、トンネル発破音を構成する音のうち、少なくとも低周波音を含む複数の各周波音に関して、該当音の1/4波長の経路長を備えた管体を所定隔壁よりも切羽側に設置することとしている。 In this technique, a tunnel entrance or inside of a tunnel is closed with a predetermined partition, one end is opened into the tunnel tunnel, and the other end is closed, and a plurality of pipes having different path lengths are installed on the face side from the predetermined partition. Is. Here, for each of a plurality of frequency sounds including at least a low frequency sound among the sounds constituting the tunnel blasting sound, a tube having a path length of 1/4 wavelength of the corresponding sound is installed on the face side from the predetermined partition wall. To do.
このように1/4波長の経路長を備えた管体を使用してたとえば10Hzの低周波音の低減を図ろうとすると、たとえば8.5m程度の長さの管体を必要とし、トンネル内でこのような長尺の管体を収めようとした場合には、管体を途中から折り曲げる等することが余儀なくされる場合が十分に有り得る。なお、特許文献1で開示の技術はこのような管体の折り曲げを積極的におこなおうとするものである。
In this way, if a tube with a 1/4 wavelength path length is used to reduce the low frequency sound of, for example, 10 Hz, a tube with a length of about 8.5 m is required, for example. When trying to store such a long tube body, there is a possibility that the tube body is forced to be bent from the middle. Note that the technique disclosed in
そして、様々な長さで、かつ上記するように複雑な形状を有する複数の管体をトンネル内で収めようとした場合に、トンネル内で複数の複雑形状の管体が交錯し、トンネル内で重機や作業員の通路が確保できなくなるといった問題も生じ得る。 When a plurality of tubular bodies having various lengths and complicated shapes as described above are to be accommodated in the tunnel, a plurality of complicatedly shaped tubular bodies intersect in the tunnel, There may also be a problem that it becomes impossible to secure passages for heavy machinery and workers.
一方、特許文献2には、吸音材で形成された長方形状でロールスクリーン形状の吸音スクリーンを、トンネルの天井から吊り部材によって吊り下げてなる騒音低減機構が開示されている。
On the other hand,
この技術によればトンネル工事の際の騒音低減を図ることができるとしているが、防音壁を適用する場合に比してスクリーンによる騒音低減効果の信憑性には疑問が残るし、発破の際に発生する低周波音を効果的に吸音できるか否かは定かでない。 According to this technology, the noise during tunnel construction can be reduced, but the reliability of the noise reduction effect by the screen remains questionable compared to the case where a soundproof wall is applied, and at the time of blasting It is not certain whether or not the generated low frequency sound can be absorbed effectively.
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、簡易な構造であって、かつトンネル施工の際に発生する騒音、特に低周波音の低減効果の高い防音壁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and has an object to provide a sound barrier having a simple structure and having a high effect of reducing noise generated during tunnel construction, particularly low-frequency sound. To do.
前記目的を達成すべく、本発明による防音壁は、トンネルの施工の際にトンネル内に設置される防音壁であって、前記防音壁は、該防音壁の振動モードの腹に相当する位置に動吸振器を備えているものである。 In order to achieve the above object, the soundproof wall according to the present invention is a soundproof wall installed in the tunnel when the tunnel is constructed, and the soundproof wall is located at a position corresponding to the antinode of the vibration mode of the soundproof wall. A dynamic vibration absorber is provided.
本発明の防音壁は、トンネル内に設置される防音壁の振動モードの腹に相当する位置に動吸振器を設けたことにより、伝搬する騒音による防音壁の共振を抑制し、防音壁自身の固有周波数における遮音性能低下を改善したものである。なお、本発明が対象とする防音壁は、トンネルの横断面の全面積を有する扉のない防音壁のほか、全断面の壁の内側に扉が設けてあって、扉を開放して出入り自在な構成のいわゆる防音扉の形態を包含するものである。 The soundproof wall of the present invention suppresses resonance of the soundproof wall due to propagating noise by providing a dynamic vibration absorber at a position corresponding to the antinode of the vibration mode of the soundproof wall installed in the tunnel. This is an improvement in sound insulation performance degradation at the natural frequency. The soundproof wall targeted by the present invention is not a doorless soundproof wall having the entire cross-sectional area of the tunnel, but a door is provided inside the wall of the entire cross section, and the door can be opened to enter and exit. This includes a form of a so-called soundproof door having a simple structure.
トンネル施工に際して防音壁を設置するに当たり、高い遮音性能が必要とされる場合はトンネルの切羽側の位置と坑口側の位置の2箇所に防音壁を設置する。多様な周波数を有するトンネル内におけるたとえば発破音に関し、発破音を構成する各周波数の音はそれぞれに固有の波長を有していて、その1波長や1/2波長が2つの防音壁間の離間長とおよそ一致する場合に2つの防音壁間で共鳴が生じることになる。そして、この共鳴により、防音壁にも大きな振動が齎される。 When installing soundproof walls for tunnel construction, if high sound insulation performance is required, soundproof walls are installed at two locations on the tunnel face side and on the wellhead side. For example, regarding blasting sound in tunnels having various frequencies, the sound of each frequency that constitutes the blasting sound has a unique wavelength, and one wavelength or half wavelength is a distance between two soundproof walls. A resonance occurs between the two sound barriers when the length roughly matches. Due to this resonance, a large vibration is also generated in the soundproof wall.
このような防音壁間の共鳴によって防音壁が共振しないように、仮に防音壁間の離間長を調整したとしても別の周波数において同様の共鳴が生じてしまう。 Even if the distance between the soundproof walls is adjusted so that the soundproof walls do not resonate due to such resonance between the soundproof walls, similar resonance occurs at another frequency.
そこで、本願の防音壁は、防音壁に動吸振器を設けておくことで防音壁自身の振動あるいは防音壁とその間の空気との共振を抑制することを可能とし、発破の際の騒音、特に低周波音の騒音を低減可能としている。 Therefore, the soundproof wall of the present application can suppress vibration of the soundproof wall itself or resonance between the soundproof wall and the air between the soundproof wall by providing a dynamic vibration absorber on the soundproof wall. Low frequency noise can be reduced.
ここで、動吸振器は、質量体と、バネ(コイルスプリングや空気バネ等)、ダンパ(油圧式ダンパ、ゴム系ダンパ、摩擦制動系ダンパ等)などから構成される。 Here, the dynamic vibration absorber is composed of a mass body, a spring (coil spring, air spring, etc.), a damper (hydraulic damper, rubber damper, friction braking damper, etc.) and the like.
そして、この動吸振器が防音壁の振動モードの腹に相当する位置に設けられることにより、動吸振器による防音壁体に対する制振性能が十分に発揮される。 The dynamic vibration absorber is provided at a position corresponding to the antinode of the vibration mode of the soundproof wall, so that the vibration damping performance of the dynamic vibration absorber against the soundproof wall body is sufficiently exhibited.
ここで、「振動モードの腹に相当する位置」としては、高さhの防音壁の中央位置(h/2)や、中央位置近傍が挙げられる。 Here, the “position corresponding to the antinode of the vibration mode” includes the center position (h / 2) of the soundproof wall having a height h and the vicinity of the center position.
また、動吸振器の設置形態として、以下で示す複数の形態を挙げることができる。 Moreover, the installation form of the dynamic vibration absorber can include a plurality of forms shown below.
動吸振器の設置形態の一つは、防音壁の一側面の腹に相当する位置に架台を設け、架台上に動吸振器が配設されている形態である。 One of the installation forms of the dynamic vibration absorber is a form in which a frame is provided at a position corresponding to the belly of one side of the soundproof wall, and the dynamic vibration absorber is disposed on the frame.
たとえば、防音壁の二つの側面のうちの一方の側面の中央付近に架台を設置し、この架台上に車輪等の移動手段を備えた質量体を載置し、防音壁の側面と質量体を並列関係にあるバネとダンパで繋ぐことにより、防音壁の一側面に動吸振器が配設された形態を構成できる。架台の具体的な構成の一例として、防音壁に直接取付けられる部材と、車輪等が走行する部材と、車輪等が走行する部材を支える部材とから形成され、車輪等が走行する部材には平面あるいはレール面が水平に設置されてその全体が構成されている形態を挙げることができる。なお、使用中の傾き変位に対して平面あるいはレール面を水平に調節できるように、車輪等が走行する部材を支える部材には傾き調整機構を持たせてもよい。 For example, a pedestal is installed near the center of one of the two side surfaces of the soundproof wall, and a mass body equipped with moving means such as wheels is placed on the cradle. By connecting with a spring and a damper in parallel relationship, a configuration in which a dynamic vibration absorber is disposed on one side of the soundproof wall can be configured. As an example of a specific configuration of the gantry, a member that is directly attached to the soundproof wall, a member that a wheel or the like travels, and a member that supports a member that the wheel or the like travels, a member that the wheel or the like travels is a flat surface. Or the form by which the rail surface is installed horizontally and the whole is comprised can be mentioned. The member that supports the member on which the wheel or the like travels may be provided with a tilt adjusting mechanism so that the plane or the rail surface can be adjusted horizontally with respect to the tilt displacement during use.
動吸振器の設置形態の他の一つは、前記防音壁の前記腹に相当する位置に貫通孔が開設され、該貫通孔に動吸振器が配設されている形態である。 Another one of the installation forms of the dynamic vibration absorber is a form in which a through hole is opened at a position corresponding to the antinode of the soundproof wall, and the dynamic vibration absorber is disposed in the through hole.
たとえば動吸振器を収容した箱を貫通孔に固定し、この箱の内部で箱の側面と質量体を並列関係にあるバネとダンパで繋いでおくことで動吸振器による制動効果が期待できる。なお、箱は防音壁と同等以上の遮音性能を有するものが好ましい。 For example, a braking effect by a dynamic vibration absorber can be expected by fixing a box containing a dynamic vibration absorber to a through-hole and connecting the side surface of the box and a mass body with a spring and a damper in a parallel relationship. The box preferably has a sound insulation performance equal to or higher than that of the soundproof wall.
また、上記種々の形態の動吸振器は、たとえば防音壁の高さ中央付近に複数設けておいてもよい。たとえば、正面視で高さh、幅tの防音壁に対し、高さおよび幅の中央付近(したがって防音壁の中央付近)に2基の動吸振器を上下関係で、もしくは左右関係で配設してもよいし、幅方向に所定の間隔で上下2基の動吸振器を配設してもよい。 Further, a plurality of the above-described various forms of dynamic vibration absorbers may be provided near the center of the height of the soundproof wall, for example. For example, two dynamic vibration absorbers are arranged in a vertical or horizontal relationship near the center of the height and width (hence near the center of the noise barrier) against a noise barrier of height h and width t when viewed from the front. Alternatively, two upper and lower dynamic vibration absorbers may be arranged at predetermined intervals in the width direction.
このように、トンネル内に設置される防音壁として動吸振器が配設された防音壁を適用する技術はこれまでに例がなく、本発明の防音壁を適用することで、発破音等による防音壁の振動を抑制でき、防音壁の共振を抑制することで遮音性に優れた防音壁を提供することができる。 As described above, there is no example of a technique for applying a soundproof wall provided with a dynamic vibration absorber as a soundproof wall installed in a tunnel, and by applying the soundproof wall of the present invention, it is caused by blasting sound or the like. Vibration of the soundproof wall can be suppressed, and a soundproof wall having excellent sound insulation can be provided by suppressing resonance of the soundproof wall.
以上の説明から理解できるように、本発明の防音壁によれば、トンネル内に設置される防音壁の振動モードの腹に相当する位置に動吸振器を設けたことにより、伝搬する騒音による防音壁の共振を抑制でき、または2枚の防音壁とその間の空気による共振を抑制することによって遮音性能低下を改善することができる。 As can be understood from the above description, according to the soundproof wall of the present invention, the vibration absorber is provided at a position corresponding to the antinode of the vibration mode of the soundproof wall installed in the tunnel. The resonance of the wall can be suppressed, or the sound insulation performance degradation can be improved by suppressing the resonance caused by the two soundproof walls and the air between them.
以下、図面を参照して本発明の防音壁の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of a soundproof wall of the present invention will be described with reference to the drawings.
(防音壁の実施の形態)
図1はトンネル内に本発明の防音壁を設置した状況の縦断面図であり、図2,3はそれぞれ、動吸振器の実施の形態1,2を説明した模式図である。また、図4は(a)、(b)、(c)はともに、動吸振器の配設形態をトンネルの正面視で示した図である。
(Sound barrier implementation)
FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a situation where a soundproof wall of the present invention is installed in a tunnel, and FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams illustrating first and second embodiments of a dynamic vibration absorber, respectively. FIGS. 4A, 4B, and 4C are diagrams showing the arrangement of the dynamic vibration absorber as viewed from the front of the tunnel.
図1で示すように、トンネルTの施工に際しては、切羽K側で発破をおこないながら掘進を繰り返していくに当たり、トンネルT内の切羽K側と坑口M側の2箇所に、所定の離間長を置いて防音壁10を設置する。
As shown in FIG. 1, when constructing the tunnel T, when the excavation is repeated while blasting on the face K side, a predetermined separation length is set at two positions on the face K side and the wellhead M side in the tunnel T. The
ここで、防音壁10は、鋼製もしくはコンクリート製などの防音壁体1と、この防音壁体1の一側面に設けられた動吸振器2とから大略構成されている。なお、図示例は切羽K側と坑口M側双方の防音壁体1に動吸振器2が取り付けられた形態であるが、坑口M側の防音壁体1にのみ動吸振器2が取り付けられた形態であってもよい。
Here, the
防音壁体1は、図4で示すように半円断面の壁のみからなる形態のほか、この壁の中央領域に出入り自在な不図示の扉(防音扉)を設けた形態があり、施工性を勘案して一般には後者が採用される。
As shown in FIG. 4, the
図1で示すように、高さhの防音壁体1の中央レベル(高さh/2)に動吸振器2が取り付けられている。なお、この中央レベルは、同図で示すように、防音壁体1が振動した際の振動波W(振動モード)の腹Pの位置である。
As shown in FIG. 1, a
防音壁体1の振動モードの腹Pの位置、もしくはこの近傍に動吸振器2が設けられていることにより、発破音による防音壁体1の振動を効果的に抑制することができる。
By providing the
図2で示す実施の形態1にかかる動吸振器2は、質量体3と、並列関係にあるバネ4およびダンパ5と、から構成されており、防音壁体1の一側面に取り付けられた架台6の上に、車輪を備えた質量体3を載置し、防音壁体1の側面と質量体3を並列関係にあるバネ4とダンパ5で繋いでその全体が形成される。ここで、架台6は、防音壁に直接取付けられる部材と、車輪等が走行する部材と、車輪等が走行する部材を支える部材とから形成され、車輪等が走行する部分には平面あるいはレール面が水平に設置されて架台6の全体が構成されている。なお、使用中の傾き変位に対して平面あるいはレール面を水平に調節できるように、車輪等が走行する部材を支える部材には傾き調整機構を持たせてもよい。
A
一方、図3で示す実施の形態2にかかる動吸振器2Aは、防音壁体1に貫通孔1aを開設しておき、動吸振器2Aを収容した箱7を貫通孔1aにアングル等の固定部材8で固定し、この箱7の内部で箱7の側面と質量体3が並列関係にあるバネ4とダンパ5で繋がれた構成となっている。
On the other hand, in the
次に、図4を参照し、動吸振器の配設形態を説明する。なお、ここでは動吸振器2を取り上げて説明する。
Next, with reference to FIG. 4, the arrangement | positioning form of a dynamic vibration absorber is demonstrated. Here, the
防音壁体1に対する動吸振器2の配設形態としては、図4aで示すように、防音壁体1の中央位置(幅tの中央位置t/2で高さhの中央位置h/2)に動吸振器2を1基設ける形態や、図4bで示すように、防音壁体1の幅の中央位置で高さの中央位置を挟む上下2箇所に動吸振器2を2基設ける形態、さらには、図4cで示すように、防音壁体1の高さの中央位置で幅の中央位置の左右2箇所に動吸振器2を2基設ける形態などがある。その他、図示を省略するが、図4cでさらに上下に2基の計4基設ける形態や、図4bで上下に3基設ける形態などであってもよく、防音壁体1の振動モードの腹に相当する位置(中央位置、中央近傍位置)に動吸振器を好適に配設すればよい。
As shown in FIG. 4a, the arrangement of the
図示するいずれの形態の防音壁であっても、トンネルT内に設置されたたとえば2つの防音壁10,10間の空気と各防音壁10の共振をその構成要素である動吸振器2,2Aで抑制でき、防音壁10の共振を抑制することで遮音性に優れた防音壁10を提供することができる。
In any form of the soundproof wall shown in the figure, for example, the air between the two
[トンネル内に2つの防音壁を設置し、発破音の音圧を測定し、防音壁における面外方向の加速度を測定した実験とその結果]
本発明者等は、トンネル内に2つの防音壁(従来の防音壁)を20m離して設置し、高さ1.8mのレベルで、防音壁よりも坑口側の位置、2つの防音壁間の複数の位置、および防音壁よりも切羽側の位置のそれぞれの位置で発破の際の音圧を測定した。
[Experiments and results of installing two sound barriers in the tunnel, measuring the sound pressure of the blasting sound, and measuring the out-of-plane acceleration of the sound barrier]
The present inventors installed two soundproof walls (conventional soundproof walls) 20 m apart in the tunnel, at a height of 1.8 m, at a position closer to the wellhead than the soundproof wall, and between the two soundproof walls. The sound pressure at the time of blasting was measured at each of the positions and the positions on the face side of the sound barrier.
ここで、図5は坑口側で発破音の音圧レベルを測定した結果を示した図である。同図より、8Hz、20Hzで高い音圧レベルとなっていることが分かる。 Here, FIG. 5 is the figure which showed the result of having measured the sound pressure level of the blasting sound on the wellhead side. It can be seen from the figure that the sound pressure level is high at 8 Hz and 20 Hz.
8Hzの周波数帯域の音に関してはその波長がおよそ43mであり、したがってその1/2波長が防音壁の離間長20mとほぼ一致する。 As for the sound in the frequency band of 8 Hz, the wavelength is about 43 m, and therefore the half wavelength is almost coincident with the sound barrier separation distance 20 m.
ここで、図6は防音壁の間と防音壁の外側の各測定点で8Hzの周波数帯域の音の音圧レベルを測定した結果を示した図である。同図より、防音壁間で共鳴が生じていることが分かる。 Here, FIG. 6 is a diagram showing the result of measuring the sound pressure level of the sound in the frequency band of 8 Hz at each measurement point between the sound barriers and outside the sound barrier. From this figure, it can be seen that resonance occurs between the soundproof walls.
一方、20Hzの周波数帯域の音に関してはその波長がおよそ17mであり、したがって波長が防音壁の離間20mとほぼ一致する。 On the other hand, the sound with a frequency band of 20 Hz has a wavelength of about 17 m, and therefore the wavelength substantially coincides with the separation wall 20 m.
ここで、図7は防音壁の間と防音壁の外側の各測定点で20Hzの周波数帯域の音の音圧レベルを測定した結果を示した図である。同図より、この周波数帯域においても防音壁間で共鳴が生じていることが分かる。 Here, FIG. 7 is a diagram showing the results of measuring the sound pressure level of the sound in the frequency band of 20 Hz at each measurement point between the sound barriers and outside the sound barrier. From this figure, it can be seen that resonance also occurs between the soundproof walls in this frequency band.
上記するように、防音壁の間隔が1波長や1/2波長と一致する周波数帯域において、防音壁には大きな振動が生じ得る。ここで、図8は防音壁における面外方向の振動加速度レベルを測定した結果を示した図である。 As described above, a large vibration can occur in the soundproof wall in a frequency band where the distance between the soundproof walls coincides with one wavelength or half wavelength. Here, FIG. 8 is a diagram showing the result of measuring the vibration acceleration level in the out-of-plane direction on the soundproof wall.
同図より、各周波数帯域の音の音圧レベルと同様、10Hz(8Hz近傍)と20Hz帯域で振動加速度レベルが高いことが分かる。 From the figure, it can be seen that the vibration acceleration level is high in the 10 Hz (near 8 Hz) and 20 Hz bands as well as the sound pressure level of the sound in each frequency band.
以上の実験結果を踏まえ、本発明者等は図1,2等で示す本発明の防音壁をトンネル内に設置することにより、伝搬する騒音による防音壁と空気の共振を抑制しながら、あるいは防音壁自身の固有周波数における遮音性能の低下を改善し、特に低周波音を効果的に低減することとした。 Based on the above experimental results, the present inventors installed the soundproof wall of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 in the tunnel, thereby suppressing the resonance between the soundproof wall and the air due to the propagating noise, or soundproofing. It was decided to improve the sound insulation performance degradation at the natural frequency of the wall itself, and effectively reduce the low frequency sound.
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。 The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. They are also included in the present invention.
1…防音壁体、1a…貫通孔、2,2A…動吸振器、3…質量体、4…バネ、5…ダンパ、6…架台、7…箱、8…固定部材、10…防音壁、T…トンネル、K…切羽、M…坑口、W…振動波(振動モード)、P…腹
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記防音壁は、該防音壁の振動モードの腹に相当する位置に動吸振器を備えている防音壁。 A soundproof wall installed in the tunnel when the tunnel is constructed,
The soundproof wall is provided with a dynamic vibration absorber at a position corresponding to the antinode of the vibration mode of the soundproof wall.
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