JP3009526B2 - 掘削中トンネルの換気方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削中トンネル内の換
気方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からトンネルの堀削方法には、一次
堀削にまず導抗を先進させる導抗先進工法があり、これ
には側壁先進工法（サイロット工法）、上半先進工法等
がある。特に、このようなトンネルの堀削方法において
は、トンネルの切羽面においてダイナマイトによる爆破
や種々の堀削機械による堀削が行われるため、比較的狭
い坑内に汚れた空気（粉じん、排気ガス）が発生する。
これを放置すれば、坑内に汚れた空気が停滞し、視界不
良による車両通行上の支障が生じたり、塵肺の原因とな
ったりするので、坑内の換気を行う必要がある。

【０００３】従来より、掘削中のトンネルの換気方法と
しては、図４に示される送気式（管内送気、坑道排気方
式）の装置を用いた方法が知られている。この方法にお
いては、掘削中のトンネル４０に送風機４１と送風管４
２とから成る送風手段４３が設けられる。そして、この
送風手段４３により、トンネル４０の切羽面４０ａ付近
に外気が送風されると（矢印Ａ）、切羽面４０ａ付近に
新鮮な外気が供給されるとともに、坑内の内圧が高めら
れ、トンネルの開口部４０ｂから汚れた空気の排気が促
進される（矢印Ｂ）ものであり、トンネルが短い場合に
は有効な換気方法である。

【０００４】しかし、このような換気方法においては、
トンネルが長くなり、例えば、４００ｍ以上となると、
汚れた空気の排気に支障が生じ、その結果、汚れた空気
がトンネルの全体に拡散し、汚れた空気の排気に時間が
かかるといった問題があった。また、トンネル外の気
温、気圧等により換気状態が左右されるという問題もあ
った。

【０００５】このような問題を解決するための方法とし
ては、図５に示される送気・排気併用方式（送・排気１
系統）の装置を用いた方法が知られている。この方法に
おいては、掘削中のトンネル５０に第１送風機５１と送
風管５２とから成る送風手段５３が設けられるととも
に、第２送風機５４と排気管５５とから成る排気手段５
６が設けられる。そして、送風手段５３により、トンネ
ル５０の切羽面５０ａ付近に外気が送風されると（矢印
Ｃ）、切羽面５０ａに新鮮な外気が供給されるととも
に、坑内の汚れた空気の排気が促進される（矢印Ｄ）。
また、排気手段５６により切羽面５０ａ付近の汚れた空
気が排出されることにより（矢印Ｅ、Ｆ）、汚れた空気
がトンネル５０の全体に拡散するのが防止され、さらに
は、排気にかかる時間が短縮されるものである。

【０００６】しかし、このような換気方法においては、
トンネル５０の切羽面５０ａ及び開口部５０ｂの換気は
十分に行われるが、トンネル５０の略中央部５０ｃにお
いて換気が促進されず、汚れた空気が停滞してしまうと
いった問題があった。

【０００７】このような問題を解決する方法としては、
例えば、図６に示される、それぞれ送風機を設けた複数
の配管を使用する送気・排気併用方式（送気１・排気２
系統）の装置を用いた換気方法を用いることも考えられ
る。これは堀削中のトンネル６０に第１送風機６１とト
ンネル６０の切羽面６０ａまで延びた送風管６２とから
成る送風手段６３が設けられる。また、第２送風機６４
とトンネル６０の切羽面６０ａからトンネル６０の開口
部６０ｂまで延びた第１排気管６５とから成る第１排気
手段６６と、第３送風機６７とトンネル６０の略中央部
６０ｃからトンネル６０の開口部６０ｂにまで延びた第
２排気管６８とからなる第２排気手段６９が設けられ
る。そして、送風手段６３により、トンネル６０の切羽
面６０ａ付近に外気が送風されると（矢印Ｇ）、切羽面
６０ａに新鮮な外気が導かれるとともに、坑内の汚れた
空気の排気が促進される（矢印Ｈ、Ｉ）。また、第１排
気手段６６によりトンネル６０の切羽面６０ａ付近の汚
れた空気が排出されるとともに（矢印Ｊ、Ｋ）、第２排
気手段６９によりトンネル６０の略中央部６０ｃの汚れ
た空気が排出されトンネル全体の換気が行われる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図６に示され
る送気・排気併用方式（送気１・排気２系統）の装置を
用いた換気方法においては、排気管の増設、使用電力の
増加等の理由により、排気のための労力、経費が増大す
るといった問題が考えられる。

【０００９】本発明は上述した問題点に鑑みて創案され
たものであり、労力、経費の増大を伴うことなく短時間
でトンネル全体の換気を効率よく行うことが可能な掘削
中トンネル内の換気方法及び装置を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明の掘削中
トンネルの換気方法は、掘削中トンネルの切羽面付近に
外気を送風するとともに、トンネルの切羽面付近におけ
る内気のトンネル外への排気と、トンネルの切羽面と開
口部間の少なくとも１点付近における内気のトンネル外
への排気とを選択的に行うこととした。

【００１１】また、本発明の掘削中トンネルの換気装置
は、トンネル内に外気を送風するための第１送風機と、
前記第１送風機により発生させられた空気流をトンネル
の切羽面付近に導くための送風管と、トンネルの切羽面
付近の内気を排気するための第２送風機と、前記第２送
風機により発生させられた空気流をトンネル外に導くた
めの排気管とを備えた掘削中トンネルの換気装置におい
て、前記排気管には、トンネルの切羽面と開口部間の少
なくとも１点付近における内気をトンネル外へ排気する
ための少なくとも１の送風機が備えられるとともに、前
記第２送風機による排気と前記少なくとも１の送風機に
よる排気を切替えるための切替ダンパを備えることとし
た。

【００１２】

【作用】本発明の掘削中トンネルの換気方法によれば、
掘削中トンネルの切羽面付近に外気が送風されるので、
切羽面付近に新鮮な外気が供給されるとともに、坑内の
内圧が高められ、トンネルの開口部から汚れた空気の排
気が促進される。また、トンネルの切羽面付近における
内気のトンネル外への排気と、トンネルの切羽面と開口
部間の少なくとも１点付近における内気のトンネル外へ
の排気とが選択的に行われるので、排気のための経費の
増大を伴うことなく、トンネル全体の換気を効率よく行
うことが可能になる。

【００１３】また、本発明の掘削中トンネルの換気装置
によれば、トンネル内に外気を送風するための第１送風
機と、第１送風機により発生させられた空気流をトンネ
ルの切羽面付近に導くための送風管とを備えているの
で、切羽面付近に新鮮な外気が供給されるとともに、ト
ンネルの開口部から汚れた空気の排気が促進される。ま
た、トンネルの切羽面付近の内気を排気するための第２
送風機と、トンネルの切羽面と開口部間の少なくとも１
点付近における内気をトンネル外へ排気するための少な
くとも１の送風機が備えられるとともに、これらの送風
機による排気を切替えるための切替ダンパを備えること
としたので排気管の増設、使用電力の増加といった排気
のための労力、経費が増大を伴うことなく短時間でトン
ネル全体の換気を効率よく行うことが可能になる。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明に係る掘削中トンネルの換気
装置１０を示す。図１において、この掘削中トンネルの
換気装置１０は、外気をトンネル１１内部に送風するた
めの送気部２０と、トンネル１１内の汚れた空気をトン
ネル１１外に排気するための排気部３０とを備えてい
る。

【００１５】送気部２０は外気を吸引するための第１送
風機２１と、第１送風機２１により吸引された外気をト
ンネル１１の切羽面１１ａに導くための送風管２２とを
備えている。

【００１６】第１送風機２１は外気を吸引してトンネル
１１内に導くため、トンネル１１の開口部１１ｂ付近で
送風管２２の送風端２２ａに接続されている。この第１
送風機２１は、一般にはファンが用いられるが、一定量
の空気流を発生させることができるものであれば、その
種類は問わない。この第１送風機２１によって送風され
る空気量は、トンネル１１の長さ、横断面積等によって
左右されるので、適切な出力の機器を選択すべきであ
る。

【００１７】送風管２２は第１送風機２１によって発生
させられた空気流をトンネル１１の切羽面１１ａ付近に
導くため、その送風端２２ａがトンネル１１の開口部１
１ｂ付近に位置し、排出端２２ｂがトンネル１１の切羽
面１１ａ付近に位置するように、トンネルの上壁あるい
は側壁に固定されている。この送風管２２としては、例
えば、内径１２００ｍｍのビニール風管を用いることが
好ましい。

【００１８】排気部３０はトンネル１１の切羽面１１ａ
付近の汚れた空気を吸引するための第２送風機３１と、
トンネルの略中央部１１ｃ付近の汚れた空気を吸引する
ための第３送風機３２と、第２、第３送風機３１、３２
により吸引された汚れた空気をトンネル１１の外部に排
出するための排気管３３とを備えている。

【００１９】排気管３３は第２送風機３１によって吸引
した汚れた空気をトンネル１１の外部に導くため、その
送風端３３ａがトンネルの切羽面１１ａ付近に位置し、
排出端３３ｂがトンネルの開口部１１ｂ付近に位置する
ように、トンネル１１の上壁あるいは側壁に固定されて
いる。この排気管３３としては、一般には、送風管２２
と同一のビニール風管が用いられる。

【００２０】第２送風機３１はトンネル１１の切羽面１
１ａ付近の汚れた空気を吸引してトンネル１１の外部へ
排気するためにトンネル１１の切羽面１１ａ付近で排気
管３３の送風端３３ａに接続されている。また、第３送
風機３２はトンネル１１の略中央部１１ｃ付近の汚れた
空気を吸引してトンネル１１の外部へ排出するため、ト
ンネル１１の略中央部１１ｃ付近に配置され、Ｌ字形の
補助管３４を介して排気管３３に接続されている。これ
ら第２送風機３１及び第３送風機３２は、一般的には、
第１送風機２１と同一の送風機が用いられるが、一定量
の空気流を発生させることができるものであれば、その
種類は問わない。また、この第２、第３送風機３１、３
２によって発生させられる空気流は、一般的には、第１
送風機２１により送風される空気量と同一量であるが、
必ずしもこれに限定されるものではない。

【００２１】排気管３３と補助管３４との連結部には、
切替ダンパ３５が設けられている。この切替ダンパ３５
を切り換えることにより、第２送風機３１が稼働してい
るときには、補助管３４と排気管３３との連結が遮断さ
れ、第３送風機３２が稼働しているときには、送風端３
３ａと排出端３３ｂとの連結が遮断されるように構成さ
れている。この切替ダンパ３５としては、例えば、送風
機からの風圧により自動的に開閉される機構のダンパを
用いることができる。

【００２２】また、本発明の堀削中トンネルの換気装置
１０においては、タイマ（図示せず）が設けられてい
る。本発明においては、このタイマと切替ダンパ３５が
連動して、第２送風機３１が稼動しているときには第３
送風機３２が稼動できないようにするとともに、補助管
３４と排気管３３との連結を遮断し（図２）、逆に、第
３送風機３２が稼動しているときには第２送風機３１が
稼動できないようにするとともに、送風端３３ａと排出
端３３ｂとの連結を遮断するようにして（図３）、所定
時間毎に自動的にトンネル１１の切羽面１１ａ付近の排
気とトンネルの略中央部１１ｃ付近の排気を切り換える
ことができるように構成されている。

【００２３】このように本発明の掘削中トンネルの換気
装置１０においては、切替ダンパ３５を用いることによ
り、１の排気管３３を用いてトンネル１１の切羽面１１
ａ付近の排気とトンネル１１の略中央部１１ｃ付近の排
気を切り換えて行うことができるので、排気管の増設、
使用電力の増加を伴うことなく短時間でトンネル全体の
換気を効率よく行うことが可能になる。

【００２４】次に、上記の構成を有する掘削中トンネル
の換気装置１０を用いたトンネルの排気方法について説
明する。本発明においては、第１送風機２１により吸引
された外気（矢印Ｎ）は送風管２２を伝わってトンネル
１１の切羽面１１ａ付近に供給される（矢印Ｏ）。これ
によって、トンネルの切羽面１１ａ付近に新鮮な空気が
供給される。また、この結果、トンネル１１内の気圧が
上昇するため、トンネル１１から汚れた空気の排気が行
われる（矢印Ｐ）。

【００２５】トンネル１１の切羽面１１ａ付近の汚れた
空気を排気する場合には、第２送風機３１を稼動させト
ンネル１１の切羽面１１ａ付近の汚れた空気を吸引し
（矢印Ｑ）、この空気は排気管３３を伝わってトンネル
１１の外部に排気される（矢印Ｒ）。この時、図２に示
されるように、第３送風機３２は停止しており、切替ダ
ンパ３５は補助管３４と排気管３３の接続を遮断してい
るので、切羽面１１ａ付近で吸引された排気は排気管３
３内を逆流することなくスムーズに排出端３３ｂからト
ンネル１１の外部に排気される。

【００２６】トンネルの略中央部１１ｃ付近の汚れた空
気を排気する場合には、第３送風機３２を稼動させトン
ネル１１の略中央部１１ｃ付近の汚れた空気を吸引し
（矢印Ｓ）、この空気は補助管３４を経て排気管３３に
伝わってトンネル１１の外部に排気される（矢印Ｒ）。
この時、図３に示されるように、第２送風機３１は停止
しており、切替ダンパ３５は排気管３３の送風端３３ａ
と排出端３３ｂとの連結を遮断しているので、トンネル
１１の略中央部１１ｃ付近で吸引された排気は排気管３
３内を逆流することなくスムーズに排出端３３ｂからト
ンネル１１の外部に排気される。

【００２７】このように本発明の掘削中トンネルの換気
方法においては、トンネル１１の切羽面１１ａ付近の排
気と略中央部１１ｃ付近の排気が選択的に行われるので
使用電力等の増加を伴うことなくトンネル全体の換気が
効率よく行われる。

【００２８】尚、本発明は上述の実施例に限定されるも
のではなく、適宜変更を加えることが可能である。例え
ば、上述の実施例においては、排気部には２つの送風機
が用いられているが、３つ以上の送風機を設けることも
可能である。また本発明は、導坑先進工法における実施
に限定されることはない。

【００２９】

【発明の効果】以上のように構成した本発明によれば、
排気管の増設、使用電力の増加といった排気のための労
力、経費が増大を伴うことなく短時間でトンネル全体の
換気を効率よく行うことが可能になるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の掘削中トンネルの換気装置の概
略を示す図である。

【図２】図２はトンネルの切羽面付近の排気時における
使用状態を説明するための図である。

【図３】図３はトンネルの略中央部付近の排気時におけ
る使用状態を説明するための図である。

【図４】図４は従来の換気装置の第１の例の概略を示す
図である。

【図５】図５は従来の換気装置の第２の例の概略を示す
図である。

【図６】図６は従来の換気装置の第３の例の概略を示す
図である。

【符号の説明】

１０・・堀削中トンネル内の換気装置 １１・・トンネル １１ａ・・切羽面 １１ｃ・・略中央部 ２０・・送気部 ２１・・第１送風機 ２２・・送風管 ３０・・排気部 ３１・・第２送風機 ３２・・第３送風機 ３３・・排気管 ３５・・切替ダンパ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削中トンネルの切羽面付近に外気を送風
   するとともに、トンネルの切羽面付近における内気のト
   ンネル外への排気と、トンネルの切羽面と開口部間の少
   なくとも１点付近における内気のトンネル外への排気と
   を選択的に行うことを特徴とする掘削中トンネルの換気
   方法。
2. 【請求項２】トンネル内に外気を送風するための第１送
   風機と、前記第１送風機により発生させられた空気流を
   トンネルの切羽面付近に導くための送風管と、トンネル
   の切羽面付近の内気を排気するための第２送風機と、前
   記第２送風機により発生させられた空気流をトンネル外
   に導くための排気管とを備えた掘削中トンネルの換気装
   置において、 前記排気管には、トンネルの切羽面と開口部間の少なく
   とも１点付近における内気をトンネル外へ排気するため
   の少なくとも１の送風機が備えられるとともに、前記第
   ２送風機による排気と前記少なくとも１の送風機による
   排気を切替えるための切替ダンパを備えたことを特徴と
   する掘削中トンネル内の換気装置。