JP4408894B2 - トンネル用防音壁 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル工事における発破音等の騒音を低減するためのトンネル用防音壁に関するものである。

トンネル工事において掘削に発破を使用する場合、近隣集落への振動及び騒音防止対策が大きな課題になっている。かかるトンネル工事での騒音対策としては、通常、坑口から切羽までの間に防音壁を設置するのが一般的であり、その一例として、切羽側に面した壁板と坑口側に面した壁板との間に空隙を設け、この空隙内に砂を充填するようにしたトンネル用防音壁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

実用新案登録第２５６１５８２号公報

上記従来のトンネル用防音壁では、トンネル延長方向に並ぶ壁板間に砂を充填する作業をトンネル内部で行う必要がある。しかし、かかるトンネル内部での作業では使用可能な建設機械の大きさに制約があり、大型クレーン車などの大きな建設機械を使用することができない。よって、上記従来のトンネル用防音壁は、当該防音壁を施工するのに非常に時間がかかるという欠点を有している。また、前後一対の壁板間に砂を充填してなる防音壁の場合、低周波音域で減衰されるのが一回だけであるから、砂層の厚さによっては充分な防音効果が得られない場合がある。

さらに、上記従来のトンネル用防音壁は固定式であるため、このトンネル用防音壁より奥で覆工コンクリートを打設するためには、当該トンネル用防音壁を一旦解体して撤去してからスライドセントル等の移動型枠装置を入れ、その後に再び前記トンネル用防音壁を組み立てる必要がある。このため、作業が煩雑であるばかりか、作業効率が極めて悪いという欠点を有している。

また、通常はトンネルの坑口側及び反対坑口側の面壁を１台のスライドセントルで施工するため、スライドセントルの覆工コンクリート打設作業が終了して反対坑口側の面壁施工が終了しないと坑口側の面壁施工を着手することができない。そして、トンネル延長が長い場合、トンネルの曲線半径が小さい場合等のように、スライドセントルを坑口まで戻すことが困難な場合には、坑口側の面壁施工はバラセントルにより行われるが、この方法はコストが高いという欠点を有している。

以上の事情に鑑み、本発明は、施工が簡単で作業効率が良く且つ十分な防音効果を奏するとともに坑口に面壁を構築する際に内型枠を支持することができるトンネル用防音壁を提供することを目的とする。

本発明のトンネル用防音壁は、堀削中のトンネルの切羽側に面して設置される切羽側壁部とこの切羽側壁部に空間を介して対向する坑口側壁部とを有する壁体と、この壁体の下部に配設され且つレール上を転動可能な車輪とを備えているトンネル用防音壁であって、前記両側壁部が低周波音域での遮音効果が高い重量物を含んでおり、坑口に構築する面壁の内周面を成型するための内型枠を支持する支持部が前記両側壁部の間に設けられていることを特徴としている。

上記トンネル用防音壁は、車輪を備えた移動式の防音壁であるので、トンネル内ではなく坑口前で組み立てることができる。これにより、トンネル内では使用できなかった大きな建設機械（例えば大型クレーン車等）を使用して施工することができる。また、移動式であるのでスライドセントルをトンネルの奥に入れる際にも移動させておけばよいので防音壁を解体する必要がなく、作業効率が良い。そして、切羽側壁部と坑口側壁部とは、いずれも低周波音域での遮音効果が高い重量物を含むとともに、互いに離れて設置されるので、低周波音域の減衰が少なくとも２回行われ、この点で防音効果が向上する。さらに、面壁の内周面を成型するための内型枠を支持する支持部が両側壁部の間に設けられているので、防音壁が不要になったときに坑内から坑口付近に移動させて、支持部に内型枠を取り付け、内型枠に壁面の型枠を設置すれば面壁を施工することができる。これにより、スライドセントルの覆工コンクリート打設作業終了を待たなくても坑口に面壁を構築することができる。

上記トンネル用防音壁において、両側壁部を送気用ダクト及び排気用ダクトが貫通していることが好ましい。
この場合、排気用ダクトから切羽とトンネル用防音壁との間の空間にある発破ガス、コンクリート粉塵等を含む濃度の濃い汚染空気を排気し、送気用ダクトから当該空間に新鮮な空気を送ることができるので、換気効率を向上することができる。

上記トンネル用防音壁において、両側壁部の間に、消音部材である拡散片が設置されていることが好ましい。
この場合、拡散片により、一方向（切羽側）から発生した騒音を様々な方向に反射させることにより騒音を分散させることができる。これにより、両側壁部の間の空間内で騒音が分散されることで吸音効果が高まり、騒音が増幅するのを防ぐことができる。

本発明のトンネル用防音壁によれば、施工が簡単で作業効率が良く且つ十分な防音効果を奏するとともに坑門工の型枠をして使用することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
なお、以下の各図面において、肉厚の薄い部分の断面については、適宜単純な線で示すこととする。
図１は、本発明の一実施の形態であるトンネル用防音壁１を切羽側から見た正面図であり、図２はその側面図である。

図１に示すように、トンネル用防音壁１は、略半円形の形状を有する壁体２と、この壁体２の下部に配設された車輪３とを備えている。
壁体２は、図２に示すように、切羽側に面して設置される切羽側壁部４と、この切羽側壁部４に空間ｋを介して対向する坑口側壁部５とを有している。切羽側壁部４及び坑口側壁部５の壁体形状は、トンネルの内壁面Ｗ１の断面形状とほぼ一致しており、図１に示すように、その壁面積はトンネルの内壁面Ｗ１よりも若干小さくされている。そして、切羽側壁部４及び坑口側壁部５の外周縁には、トンネルの内壁面Ｗ１全域を被覆させ、密封性を高めるため、それぞれシール部６が設けられている。
車輪３は、壁体２の下部に設置され、且つトンネル内に敷設されたレールｒ上を転動可能である。この車輪３により、トンネル用防音壁１は、坑内を移動することが可能となる。

また、トンネル用防音壁１には観音開きタイプの防音扉２０や人道扉２１が設けられており、トンネル内への機材や人員等の出入りが可能とされている。なお、後述する重量パネル１５と同様に、防音扉２０や人道扉２１の内部を土、砂又は液体等の比重の大きい不定形物で充填してもよい。また、防音扉２０の上側には、ダクト（風管）７が両側壁部４，５を貫通している。

トンネル用防音壁１は、主として鉄骨よりなる骨組みに複数の板状部材を取り付けることにより構成されており、前記各壁部４，５は、それぞれ骨組みに複数の小壁部材（後述する重量パネル１５）を取り付けることにより構成されている。骨組みは、その下部に車輪３が設置される台車８と、この台車８上に設置された門型の架台９とを有している。この架台９は、鉛直方向に延びる二対の脚体９１と、この二対の脚体９１の上部間に構設された架体９２とで構成されている。骨組みはさらに、前記脚体９１以外の鉛直方向に延びる縦梁部材１０と、水平方向に延び前記脚体９１及び縦梁部材１０同士を連結する横梁部材１１と、トンネル用防音壁１を地面上に安定して立設させるための脚部１２と、筋交い１３と、前記切羽側壁部４及び坑口側壁部５の外周縁部において略半円形状に延びる外枠部材１４とを有している。

図３は、図１のＹ−Ｙ線における断面図である。
切羽側壁部４及び坑口側壁部５はそれぞれ、その壁幅方向に所定間隔おきに配設された脚体９１と、縦梁部材１０と、前記外枠部材１４と、低周波音域での遮音効果が高い複数枚の重量パネル１５とを備えている。図３に示すように、脚体９１、縦梁部材１０及び外枠部材１４はＨ鋼（Ｈ型鋼）よりなるとともに当該Ｈ鋼の両溝ｍ１，ｍ２，ｍ３，ｍ４，ｍ５及びｍ６がトンネル用防音壁１の壁幅方向両側に位置するように配向している。そして、隣接する脚体９１と縦梁部材１０との互いに対向する溝ｍ２，ｍ３に、及び隣接する縦梁部材１０及び外枠部材１４の互いに対向する溝ｍ４，ｍ５に、重量パネル１５の両縁部を嵌合することによって当該重量パネル１５が脚体９１と縦梁部材１０との間及び縦梁部材１０と外枠部材１４との間に架け渡されている。そして、複数の重量パネル１５が上下方向に積み重ねられている。

重量パネル１５は、扁平な直方体状等の適当な形状に形成された中空ボックス１５ａと、この中空ボックス１５ａの内部に充填された砂１５ｂとを有している。中空ボックス１５ａの壁厚方向両面は略波形の凹凸を有する金属薄板により構成されている。なお中空ボックス１５ａ内への充填物は砂１５ｂに限られず、土、水などでもよい。この重量パネル１５を用いた結果、切羽側壁部４及び坑口側壁部５は、低周波音域での遮音効果が高い重量物より構成されたものとなっている。
なお、「低周波音域での遮音効果が高い重量物」としては、土、砂、砂利、石、コンクリート、ポーラスコンクリート、水等の液体、等を例示することができる。この中でも特に砂や土は、不定形であり重量パネル１５の製造コスト低減に寄与し、且つ低周波音域での遮音効果が高いので好ましい。

トンネル用防音壁１には、トンネル断面全域を被覆させ、密閉性を向上させるため、切羽側壁部４及び坑口側壁部５の外周縁にシール部６が設けられている。このシール部６は、図２に示すように、切羽側壁部４及び坑口側壁部５のそれぞれの周縁部において、切羽側と坑口側に取り付けられる木製の矢板６１と、その矢板６１間の空隙に充填された砂６２とから構成される。砂６２は直接充填してもよいが、土嚢袋等に充填したものを用いてもよい。また、切羽側と坑口側に取り付けられるのは木製の矢板６１に限られず、スライド式リング、ゴム板等であってもよい。
トンネル用防音壁１の移動は、シール部６を取り付けていない状態でなされる。

そして、前記両側壁部４，５の間に、坑口に構築する面壁Ｍの内周面Ｗ２を成型するための内型枠ｕｋを支持する支持部１６が設けられている。図４は、支持部１６を説明する正面説明図であり、図５は、支持部１６を説明する側面説明図である。
支持部１６は、前記両側壁部４，５の間に設けられている。すなわち架台９の上部及び縦梁部材１０の両側面に、重量パネル１５よりも空間ｋ側に位置するように設置されている。支持部１６はここでは油圧ジャッキ１７を備えており、その先端に内型枠ｕｋを取り付けることができる。

内型枠ｕｋは、例えば、トンネルの二次覆工面（面壁の内周面）Ｗ２と一致するＷ２の所定長さ分を５つに分割した曲面を持つスチール製の５つの型枠プレート１８ａ〜１８ｅと、各型枠プレート１８ａ〜１８ｅを折り曲げ自在に結合するヒンジ１９によって構成されている。そして、油圧ジャッキ１７により支持部１６がトンネル断面の側方に一定位置まで移動すると、型枠プレート１８ａ〜１８ｅが展開セットされて内型枠ｕｋの外周面（型枠面）ｕｋ１が二次覆工面（面壁の内周面）Ｗ２と一致する（図４参照）。そして図５のように内型枠ｕｋの周囲に壁面の型枠ｍｋを設置して面壁Ｍを施工する。その後、展開状態から油圧ジャッキ１７により各型枠プレート１８ａ〜１８ｅがトンネル断面の中心方向に一定位置まで移動されると、内型枠ｕｋが折り縮んで型枠面ｕｋ１が面壁の内周面Ｗ２から離れる。

トンネル用防音壁１は、坑口に面壁Ｍを構築する際に支持部１６に内型枠ｕｋに取り付ければよい。また、内型枠ｕｋを取り付けた状態で移動及び坑内に固定することも可能であり、この場合には内型枠ｕｋは折り縮められている。そして、発破による掘削作業が終了した後、トンネル用防音壁１を坑口付近に移動させ、内型枠ｕｋを展開させて面壁Ｍの施工を行う。内型枠ｕｋは、上記のようなスチール製の５つの型枠プレート１８ａ〜１８ｅに限定されず、木製のものを使用することもできる。また、支持部１６は油圧ジャッキ１７を必ずしも備える必要はなく、支持部１６により支持される内型枠ｕｋが面壁の内周面Ｗ２を成型できればかまわない。

以上のように構成されたトンネル用防音壁１は、車輪３を備えた移動式の防音壁であるので、トンネル内ではなく坑口前で組み立てることができる。よって、トンネル内では使用できなかった大きな建設機械（例えば大型クレーン車等）を使用して坑口前で施工することができる。また、移動式であるのでスライドセントルをトンネルの奥に入れる際にも移動させておけばよいので防音壁を解体する必要がなく、作業効率が良い。そして、切羽側壁部４と坑口側壁部５とは、いずれも低周波音域での遮音効果が高い重量物よりなるとともに、互いに離れて設置されるので、低周波音域の減衰が２回行われ、この点で防音効果が向上する。つまり、図２の断面図から分かるように、トンネル内で発生した発破音等の音は、先ず切羽側壁部４を通過し、次に切羽側壁部４と坑口側壁部５との間の空間ｋを通過し、そして坑口側壁部５を通過することになる。したがって、切羽側壁部４により１回目の低周波音域の減衰が行われ、坑口側壁部５により２回目の低周波音域の減衰が行われることとなるから、低周波音域の減衰が２回行われる。このように、単一のトンネル用防音壁１でありながら低周波音域の減衰を複数回行うことができるため、低周波音域における防音効果に優れ、特に２〜６３Ｈｚの低周波音域の減衰能に優れたトンネル用防音壁１とすることができる。さらに、面壁Ｍの内周面Ｗ２を成型するための内型枠ｕｋを支持する支持部１６が両側壁部４，５の間に設けられているので、防音壁が不要になったときに坑内から坑口付近に移動させて、支持部１６に内型枠ｕｋを取り付け、内型枠ｕｋに壁面の型枠ｍｋを設置すれば面壁Ｍを施工することができる。これにより、スライドセントルの覆工コンクリート打設作業終了を待たなくても坑口に面壁Ｍを構築することができる。

上記実施の形態において、防音扉２０の上側に１つのダクト７が設けられているが、図６に示すように送気用ダクト７１と排気用ダクト７２とを設けることも可能である。この第２の実施形態において、図７に示すように集塵機ｓｊで排気用ダクト７２から切羽ｋｈとトンネル用防音壁１との間の空間Ｋにある発破ガス、コンクリート粉塵等を含む濃度の濃い汚染空気を排気し、送気用ダクト７１から当該空間Ｋに新鮮な空気を送ることができる（図７の矢印参照）。これにより、換気効率を向上することができる。

トンネル用防音壁１を通過する騒音を低減させるために、図８に示すように切羽側壁部４と坑口側壁部５との間の空間ｋに消音部材として拡散片２２を配置させてもよい。トンネル発破は約０．２５秒ごとに行われる段発発破であり、１段目に発生した騒音を速やかに消音させないと、次に発生した２段目の騒音と共鳴してより大きな騒音となるので、拡散片２２を設置して速やかに消音させるのである。この第３の実施形態において、拡散片２２として、例えば図９に示す湾曲した形状のアルミ板を使用することができる。この拡散片２２は、一方向（切羽側）から発生した騒音を様々な方向に反射させることにより騒音を分散させることができる（図８の矢印参照）。これにより、空間ｋ内で騒音が分散されることで吸音効果が高まり、段発による騒音の増幅を防ぐことができる。

トンネル用防音壁１を通過する騒音が低減するのであれば、消音部材は必ずしも切羽側壁部４と坑口側壁部５との間の空間ｋ内に設けなくてもよい。例えば、切羽ｋｈとトンネル用防音壁１との間の空間Ｋに送風機（コントラファン）を設置することが可能である。このコントラファンで発破時に切羽方向へ風を送って空気振動を発生させることにより、発破による空気振動と当該コントラファンの空気振動とが衝突して消音効果が得られる。

また、切羽ｋｈとトンネル用防音壁１との間の空間Ｋに防音カーテンを設けることも可能である。カーテンを設けることにより、発破による空気振動がカーテンに伝わって振動し、空気振動が物体振動に変換されることで騒音を低減することができる。カーテンの材質として、ガラスウール、合板、ゴム等が挙げられる。

なお、上述した実施の形態では、切羽側壁部４及び坑口側壁部５を、内部に砂が充填された重量パネル１５で構成しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、前記切羽側壁部４及び坑口側壁部５を、充填層（この充填層には、低周波音域での遮音効果が高い重量物が充填される）と吸音材層との２層構造とすることもできる。そして、吸音材層は高周波音域での吸音効果が高く、一方、重量パネル１５は低周波音域での遮音効果が高く、また同程度の厚さであれば吸音材層よりも全体としての遮音効果が高いという特質を考慮して、設置条件や要求される遮音の程度等に応じて、適宜パネル構造を選定することができる。

また、上述した実施の形態における重量パネル１５は、１層構造であるが、厚さを大きくして遮音効果をあげたい場合等に、その内部にパネル表面に平行な隔壁を設けて多層構造とすることもできる。この場合、前記隔壁と重量パネル１５の壁面との間には補強用のリブが適宜配設される。なお、同一構造の重量パネル１５を２層以上重ねて配置することで、遮音効果を高めることもできる。

本発明の一実施の形態に係るトンネル用防音壁の正面図である。 図１のトンネル用防音壁の側面図である。 図１のＹ−Ｙ線における断面図である。 トンネル用防音壁の支持部を説明する正面説明図である。 トンネル用防音壁の支持部を説明する側面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るトンネル用防音壁の正面図である。 図６のトンネル用防音壁の平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るトンネル用防音壁を説明する側面説明図である。 消音部材である拡散片の形状を説明する図であり、（ａ）は正面説明図であり、（ｂ）は平面説明図である。

符号の説明

１ トンネル用防音壁
２ 壁体
３ 車輪
４ 切羽側壁部
５ 坑口側壁部
６ シール部
７ ダクト
９ 架台
１５ 重量パネル
１５ｂ 砂（低周波領域での遮音効果が高い重量物）
１６ 支持部
２２ 拡散片（消音部材）
Ｗ１ トンネル内壁面
Ｗ２ 二次覆工面（面壁の内周面）
ｕｋ 内型枠

Claims (3)

1. 堀削中のトンネルの切羽側に面して設置される切羽側壁部とこの切羽側壁部に空間を介して対向する坑口側壁部とを有する壁体と、この壁体の下部に配設され且つレール上を転動可能な車輪とを備えているトンネル用防音壁であって、
   前記両側壁部が低周波音域での遮音効果が高い重量物を含んでおり、坑口に構築する面壁の内周面を成型するための内型枠を支持する支持部が前記両側壁部の間に設けられていることを特徴とするトンネル用防音壁。
2. 前記両側壁部を送気用ダクト及び排気用ダクトが貫通している請求項１に記載のトンネル用防音壁。
3. 前記両側壁部の間に、消音部材である拡散片が設置されている請求項１又は２に記載のトンネル用防音壁。

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