JP4634278B2

JP4634278B2 - 吸音壁

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Publication number: JP4634278B2
Application number: JP2005315511A
Authority: JP
Inventors: 裕泰若山; 彰彦伊藤; 裕之後藤; 雅直大脇; 誠一近藤; 秀樹田中; 法子保科; 郁夫中谷
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Gaeart TK Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Gaeart TK Co Ltd
Priority date: 2005-10-29
Filing date: 2005-10-29
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2025-10-29
Also published as: JP2007120199A

Description

本発明は、吸音壁に関するものであり、特に、トンネル内や地下駐車場のように発生音が反響して共鳴するような箇所で、発生音の音圧を低下させて低減させるための吸音壁に関するものである。

従来、交通騒音対策として、道路や鉄道の沿線には防音壁が設置されているが、防音壁の素材としては、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスなどの一般吸音材が使用されている。例えば、鉄道軌道の両側地盤に、鉄道車両の車窓からの視界を妨げない高さ以下の立壁部を設け、この立壁部の前記軌道に向く面にグラスウールなどの一般吸音材を充填した吸音パネルを取り付け、この吸音パネルで車輪の転動音やモータ音などの騒音を吸音して、防音壁の外へ出る騒音を軽減する鉄道用防音壁が知られている（特許文献１参照）。

また、それぞれ内面に多数の微孔を有するセラミックス皮膜を形成した２枚のアルミニウム板間に、多数の穿孔を有するアルミニウム基板を接着介装した複層吸音材が知られている（特許文献２参照）。

また、金属製枠体内に正面の音源側より複数の吸音材がその厚さの１．５〜５倍の空気層を介在させた状態で配列し固定された吸音パネルにおいて、上記の吸音材が粒子径０．５ｍｍ〜２ｍｍに分布されるものの割合が全体の７０重量％以上である無機質粒子群を、接着剤を介して連続空隙を有する板状体に加圧成形されたものであって、道路騒音などに要求される周波数４００Ｈｚ〜４０００Ｈｚの加重平均斜入射吸音率０．７０以上である複合吸音パネルが知られている（特許文献３）。
特開２００４−１３２０６２号公報特開平５−３０７３９２号公報特開平１０−３３１２８６号公報

特許文献１記載の発明は、グラスウールやロックウールなどの一般吸音材を充填した吸音パネルを使用している。グラスウールやロックウールは軽量で施工しやすく、コストも安価であるという利点を有しているが、振動や風圧などによって折損や粉塵化しやすく、車両の接触に対してきわめて脆弱である。また、雨水をはじめ水分を吸収すると吸音性が低下するという不具合がある。

特許文献２記載の発明は、セラミックス皮膜を形成したアルミニウム板を使用しており、セラミックスはグラスウールなどの軽量吸音材のように雨水による吸音性低下は少ないが、かなりのコスト高になるという不具合がある、また、吸音性能が特定の周波数範囲に限定される。

特許文献３記載の発明は、金属製枠体内に空気層を隔てて複数の吸音材を配置し、道路騒音を効率よく低減することができるが、比較的機械的強度が小さいため、車両の振動や接触で吸音壁が破壊されるおそれがある。

そこで、交通騒音を広い範囲の周波数帯で低減できるとともに、車両の振動や接触などで破壊されない機械的強度の高い吸音壁を安価に提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ポーラスコンクリートにて形成したパネル状の第１の吸音板の上部に、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスからなる一般吸音材にて形成したパネル状の第２の吸音板を設けた吸音壁において、
上記第２の吸音板をグラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスの密度２４ｋｇ／ｍ ³ 〜６４ｋｇ／ｍ ³ である一般吸音材にて形成し、
更に、上記第１の吸音板および第２の吸音板は、単数もしくは上下方向に複数の吸音板を連結して形成されたことを特徴とする吸音壁を提供する。

この構成によれば、車両などの接触が生じやすい吸音壁の下部に、ポーラスコンクリートにて形成した第１の吸音板を設けてあり、該ポーラスコンクリートは高い吸音率を有するとともに機械的強度が高いので、車両の接触など外力による吸音壁の破壊を防止する。また、走行車両の車輪の転動音やタイヤから発生する路面との摩擦音が、地面近くの低い位置に設けられたポーラスコンクリートからなる第１の吸音板にて吸音され、吸音壁の外部へ漏洩する騒音が低減される。そして、第１の吸音板の上部に、第１の吸音材とは異なる周波数帯の吸音特性を有する一般吸音材にて形成した第２の吸音板を設けてあり、第１および第２の吸音板を組み合わせることにより、広い範囲の周波数帯で交通騒音を低減できる。

この構成によれば、第２の吸音板をグラスウールやロックウールなどの密度24 kg/m³〜64 kg/m³である一般吸音材にて形成した場合に、車両の走行騒音の主成分となる周波数帯域で良好な吸音特性を得ることができる。

この構成によれば、第１の吸音板および第２の吸音板を、単数もしくは複数連結して吸音壁を形成するため、吸音壁を任意の高さに施工でき、かつ施工性も容易となる。また、吸音壁を上下方向に湾曲して施工する場合、複数枚の吸音板を組み合わせることにより、吸音壁を任意の曲率に湾曲させることができる。

請求項２記載の発明は、上記第１の吸音板と第２の吸音板が、車両の走行騒音が反射する領域に立設されたことを特徴とする請求項１記載の吸音壁を提供する。

一般的に駐車場や工場、倉庫など、車両の走行騒音が反射する箇所では、反射により発生音が共鳴あるいは増幅されて音圧が上昇し、増幅された騒音が施設周辺に伝播することが懸念されているが、この構成によれば、第１の吸音板と第２の吸音板を組み合わせることにより、車両走行騒音の主要帯域を効果的に低減できる。

請求項３記載の発明は、上記第１の吸音板と第２の吸音板が、トンネル内の坑口付近の両側壁に設けられたことを特徴とする請求項１記載の吸音壁を提供する。

この構成によれば、トンネル内のように車両の走行騒音が両側壁に反射して共鳴するような箇所では、トンネル内で増幅された騒音が坑口付近の両側壁に設けた吸音壁により吸音されて、トンネルの外部に漏洩する騒音が減少する。

本発明の吸音壁は、上述したように、ポーラスコンクリートにて形成したパネル状の第１の吸音板の上部に、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスからなる一般吸音材にて形成したパネル状の第２の吸音板を設けてあるので、第１の吸音材が吸音できる周波数帯域と第２の吸音材が吸音できる周波数帯域の双方を合わせた、広い範囲の周波数帯域で交通騒音を低減することができる。また、ポーラスコンクリートは機械的強度が高いので、車両の接触など外力による吸音壁の破壊を防止できる。そして、ポーラスコンクリートからなる第１の吸音板を地面近くの低い位置に設けたことにより、走行車両の車輪の転動音やタイヤから発生する路面との摩擦音が第１の吸音板にて吸音され、吸音壁の外部へ漏洩する騒音が低減される。

例えば、トンネル内は通行車両の走行音が側壁に反響して増幅されるが、トンネルの坑口付近の両側壁に吸音壁を設けることにより、坑口付近の騒音が吸音されてトンネルの外部へ騒音が漏洩するのを低減でき、周囲の環境保護に寄与できる。

以下、本発明に係る吸音壁について、好適な実施例をあげて説明する。交通騒音を広い範囲の周波数帯で低減できるとともに、車両の振動や接触などで破壊されない機械的強度の高い吸音壁を安価に提供するという目的を達成するために、ポーラスコンクリートにて形成したパネル状の第１の吸音板の上部に、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスなどの一般吸音材にて形成したパネル状の第２の吸音板を設けたことにより実現した。

図１および図２はトンネル１０の坑口付近に設置された吸音壁２０を示し、該吸音壁２０はトンネルの床部１１から両側壁１２に沿って設けられている。該吸音壁２０は、ポーラスコンクリートにて形成したパネル状の第１の吸音板２１と、この第１の吸音板２１の上部に設けられ、かつ、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスなどの一般吸音材にて形成したパネル状の第２の吸音板２２から構成される。

前記吸音壁２０は、車両などの接触が生じやすい吸音壁の下部に、ポーラスコンクリートにて形成した第１の吸音板を設けてあり、該ポーラスコンクリートは高い吸音率を有するとともに機械的強度が高いので、車両の接触など外力による吸音壁の破壊を防止する。また、走行車両の車輪の転動音やタイヤから発生する路面との摩擦音が、地面近くの低い位置に設けられたポーラスコンクリートからなる第１の吸音板にて吸音され、吸音壁の外部へ漏洩する騒音が低減される。そして、第１の吸音板の上部に、第１の吸音材とは異なる周波数帯の吸音特性を有する一般吸音材にて形成した第２の吸音板を設けてあり、第１および第２の吸音板を組み合わせることにより、広い範囲の周波数帯で交通騒音を低減できる。

前記一般吸音材のうち、グラスウール（厚さ５０ｍｍ）の残響室法吸音率のデータを表１に示す。なお、以下に述べる各吸音板２１，２２の形状寸法などの数値は本実施例における一例であり、本発明の吸音壁がこれらの数値に限定されるものではない。

表１によれば、グラスウールの密度が24 kg/m³〜64 kg/m³である場合に、車両の走行騒音の主成分となる５００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯域で良好な吸音特性を示しており、特に、５００Ｈ帯域で卓越した吸音率を得ている。また、グラスウールの密度が24 kg/m³〜48 kg/m³である場合に吸音率が大きい。後述するように、ポーラスコンクリートにて形成された第１の吸音板２１は１ＫＨｚ付近の吸音率が卓越しており、前述のグラスウールなどから形成された第２の吸音板２２は５００Ｈ帯域で卓越した吸音率を得ているので、第１および第２の吸音板２１，２２を組み合わせることにより、きわめて広い周波数帯の騒音を吸音することができる。

前記第１の吸音板２１および第２の吸音板２２は、それぞれ単数で施工することもできるが、トンネル１０の上下方向に複数の吸音板を連結して形成してもよい。図示した施工例では、各吸音板の高さＨ１，Ｈ２をそれぞれ約５００ｍｍとし、第１の吸音板２１および第２の吸音板２２の双方ともに４枚ずつ積み重ねて連結して、吸音壁２０の全高が約２０００ｍｍに形成されている。

また、坑口の近傍においてトンネル１０の軸方向には、延長約５０ｍに亘って吸音壁２０を設置する。前記第１の吸音板２１および第２の吸音板２２の幅Ｗは約２０００ｍｍに形成してあるので、トンネル１０の軸方向に各吸音板をそれぞれ２５列連結して配置する。各吸音板２１，２２の幅方向（トンネルの軸方向）の隙間Ｓ０は約２０ｍｍとする。

次に、前記第１の吸音板２１の詳細について説明する。なお、説明の都合上、単に吸音板２１と称する場合もある。前述したように、第１の吸音板２１はポーラスコンクリートにて形成された長方形のパネルであり、図３に示すように、高さＨ１が約５００ｍｍ、幅Ｗが約２０００ｍｍ、厚さＴが約５０ｍｍとなっている。該吸音板２１の内部には、約１００ｍｍ間隔で格子状に組まれたエポキシ樹脂塗装鉄筋２３（本実施例では６ｍｍφ、以下カッコ内は本実施例での寸法）が配筋されている。

また、該吸音板２１の上下端からそれぞれ寸法Ａ１（約１００ｍｍ）、かつ左右端からそれぞれ寸法Ａ２（約５００ｍｍ）の位置に取付用孔２４（約２５ｍｍφ）を開穿し、該取付用孔２４に座ぐり部２５（約５０〜６０ｍｍφ、深さ約１５ｍｍ）を形成する。なお、符号２６は、脱型用インサート（Ｍ１６）である。

図４〜図６はトンネル１０の坑口付近に設置された第１の吸音板２１を示し、各吸音板２１は、トンネル１０の上下方向に隙間Ｓ１（約１０ｍｍ）を空けて４枚ずつ配置され、トンネル１０の軸方向には隙間Ｓ０（約２０ｍｍ）を空けて配置されている。前記取付用孔２４から後打ちアンカ２７（Ｍ１２）を挿入し、該後打ちアンカ２７をトンネルの両側壁１２へ打ち込んで、ボルト２８を緊締する。後打ちアンカ２７の雌螺子部とボルト２８の雄螺子部との間には緩み止め接着剤２９を充填しておく。

そして、前記取付用孔２４の裏面には、第１の吸音板２１とトンネルの両側壁１２との隙間に帯状の緩衝材３０を介装する。緩衝材３０としては、例えば厚さ約５ｍｍ、幅約１００ｍｍ、長さ約５００ｍｍのＣＲゴムなどを使用する。

図７は第１の吸音板２１の他の固定方法を示し、各吸音板２１の上下方向とトンネル１０の軸方向の配置は図４〜図５に示したものと同様であるが、トンネルの側壁１２にはＣ型鋼４０を介して固定する。予め、トンネル両側壁１２の所定高さに、Ｃ型鋼４０をトンネル１０の軸方向へ後打ちアンカ４１にて取り付けておく。そして、前記吸音板２１の取付用孔２４にボルト４２を挿通し、前記Ｃ型鋼４０内に設けた止め金具４３へボルト４２を緊締することにより、第１の吸音板２１がトンネルの側壁１２に固定される。このように、第１の吸音板と側壁１２との間に僅かな空隙を設けることにより、吸音効果がより一層高められる。

図８は第１の吸音板２１の配置についての変形例を示し、同図（ａ）は高さ約１０００ｍｍのパネルを２枚積み重ねて連結してある。また、同図（ｂ）は高さ１５００ｍｍのパネルと高さ５００ｍｍのパネルを組み合わせて使用している。図示は省略するが、このほかに第１の吸音板２１を３分割したパネルで構成することもできる。また第２の吸音板２２についても、同様に２分割あるいは３分割など種々の形状で施工することが可能である。一般的に各吸音板２１，２２の分割数が多い方が、トンネルの両側壁１２の湾曲形状に接近させることができ、トンネル１０内を広く使用することができる。また、この場合も第１の吸音板２１および第２の吸音板２２とトンネルの両側壁１２との間に僅かな空隙を設けることにより、吸音効果がより一層高められる。

なお、第２の吸音板２２については、特許文献１記載のグラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスなどの軽量吸音材、あるいは、特許文献２記載のセラミックス系吸音材、あるいは、特許文献３記載の複合吸音パネルなどの一般吸音材を使用するため、詳細な説明は省略する。

実験例１

次に、本発明の吸音壁２０について、実際のトンネルにおける実測データを記述する。１．トンネル概要
設置場所：廃棄物処理場の通行路として設けられたトンネル
形式：プレキャストコンクリートトンネル
全長：上り線トンネルＬ＝２５８．７ｍ
下り線トンネルＬ＝２２４．１ｍ
２．予測条件
（１）音源
音源データは表２に示す実測データを用いた。

これはトンネル内に実験車両を走行させて測定したもので、５００Ｈｚ〜２ＫＨｚの周波数帯の騒音レベルが大きい。
（２）吸音率データ
吸音壁の残響室法吸音率は表３に示す数値を用いた。

後述の（４）トンネル内吸音仕様にて説明するように、実施例１に記載したポーラスコンクリートからなる第１の吸音板と、特許文献３記載の複合吸音パネルからなる第２の吸音板の吸音率データを比較すると、第１の吸音板は１ＫＨｚ付近での吸音率が卓越しており、表２に記載された１ＫＨｚでの騒音（７９ｄＢ）が９６％吸音される。これに対して、第２の吸音板は２５０Ｈｚ〜５００Ｈｚ付近の吸音率が卓越している。したがって、第１の吸音板と第２の吸音板を組み合わせれば、広い周波数帯の範囲で騒音を低減できることが予測される。
（３）音源位置
音源は坑口よりトンネル内に５ｍ入った位置を設定した。
（４）トンネル内吸音仕様
トンネル内吸音仕様は、トンネル両側壁に実施例１に記載した吸音壁、すなわち、下部に高さ２ｍのポーラスコンクリートからなる第１の吸音板を配置し、その上部に特許文献３記載の複合吸音パネルからなる高さ２ｍの第２の吸音板を配置する。配置状態は実施例１に記載したとおりである。
（５）予測位置坑口から２０ｍ外へ出た敷地境界位置で予測計算を行う。
（６）目標値
予測位置の敷地境界で騒音レベル５５ｄＢＡを目標とする。
※以上の条件をもとに下記に示す各仕様について予測計算を行った。

（ａ）吸音板を設置しない状態
（ｂ）吸音板設置範囲Ａ：トンネル内の両側壁に（４）吸音仕様にて記載した吸音壁を延長５０ｍ設置
３．予測計算式
（１）トンネル内音圧レベルの算出
Ｌ_i＝Ｌ_W＋１０・ｌｏｇ₁₀（Ｑ／４πｒ²＋４／Ｒ）…（１式）
ただしＬ_i ：トンネル内音圧レベル（ｄＢ）
Ｌ_W ：音源のパワーレベル（ｄＢ）
Ｑ：音源の指向係数
ｒ：音源からの距離（ｍ）
Ｒ：室定数（１−α／Ｓα）
αは平均吸音率、Ｓは面積
（２）トンネル坑口における放射パワーの算出
Ｌ_P0＝Ｌ_i＋１０・ｌｏｇ１０×Ｓ…（２式）
ただしＬ_P0：坑口の放射パワーレベル（ｄＢ）
Ｌ_i：坑口の音圧レベル（ｄＢ）
Ｓ：坑口面積（ｍ₂）
（３）距離減衰
Ｌｒ＝Ｌ_P＋１０・ｌｏｇ₁₀（Ｑ／４πｒ²）…（３式）
ただしＬ_r ：坑口からｒ（ｍ）離れた地点の音圧レベル（ｄＢ）
Ｌ_P ：坑口のパワーレベル（ｄＢ）
（＝Ｌ_P0＋１０・ｌｏｇ１０×Ｓ）
ｒ：坑口から受音点までの距離（ｍ）
Ｑ：音源の指向係数
４．予測計算結果
騒音予測計算結果を以下に示す。

（ａ）吸音板を設置しない状態

吸音板を設置しない場合は、坑口から外へ２０ｍ出た地点での予測結果が、各周波数で５１〜５８ｄＢＡであった。

（ｂ）吸音板設置範囲Ａ：トンネル内の両側壁に（４）吸音仕様にて記載した吸音壁を延長５０ｍ設置

トンネル内の両側壁に吸音板を設置した場合は、坑口から外へ２０ｍ出た地点での各周波数で５０ｄＢＡ以下となり、特に車両走行騒音の主要帯域である２５０Ｈｚ〜２ｋＨｚの帯域で吸音特性が良好であることが分かり、特に、１ＫＨｚ前後の騒音レベルが効果的に吸収されている。

この結果を表６に示す。

※予測計算の結果、トンネル内の両側壁の下部に高さ２ｍのポーラスコンクリートからなる第１の吸音板と、その上部に特許文献３記載の複合吸音パネルからなる高さ２ｍの一般吸音材からなる高さ４ｍの複合吸音壁を設置することにより、坑口の外２０ｍ地点において、目標の騒音レベル５５ｄＢＡを満足することを確認した。
５．パッカー車騒音の周波数特性について
騒音データについては表７および図９に示す実測データがある。

これによると、車両走行時の発生騒音については、(i)エンジン音および排気音、(ii)タイヤと路面から発生する音で構成されている。実測データはトンネル内（吸音なし）の状態でのデータであるため、屋外測定データ（文献データ）に比べて、トンネル内の反射音の影響により大きな数値となっている。また、５００Ｈｚ〜２ｋＨｚの帯域での騒音が大きく、特に、卓越する周波数帯は１ＫＨｚ前後の帯域であり、５００Ｈｚ以下および２ＫＨｚ以上の周波数帯では実測データおよび文献データともに騒音が低下していることがわかる。
６．トンネル曲線による騒音レベルの影響
勾配による騒音レベルの変化については、下記の文献に記載されているデータがある。（参考文献）日本建設機械化協会編「建設機械の騒音振動対策ハンドブック（第２版）」このデータを表８および図１０に示す。

道路勾配により発生騒音の上昇がみられる。本件については、上り線トンネルの道路勾配が８％程度となるため、車両発生騒音レベルが５ｄＢ程度上昇するものと考えられる。

トンネル内の車両発生音の伝搬については、(i)直接伝搬する音、(ii)トンネル側壁などに反射を繰り返して伝搬する音で構成される。坑口近傍の直接車両が見通せる位置では、直接音と反射音が伝搬する。これに対して、曲線で車両が見通せない箇所では反射音で構成され、側壁を吸音していない場合は、反射音がほとんど減衰しないため、反射音が音圧上昇を発生して伝搬する。

このため、トンネル外部への騒音伝搬を低減するには、坑内から延長５０ｍの吸音処理が必要と考えられ、本発明はトンネルの坑口付近の両側壁に吸音壁を設けることにより、坑口付近の騒音が吸音されてトンネルの外部へ騒音が漏洩するのを低減でき、周囲の環境保護に寄与できるものと考えられる。

また、例えば駐車場や工場、倉庫など、車両の走行騒音が反射する箇所に、本発明の吸音壁を施工すれば効果的に走行騒音を吸音できる。この場合も、ポーラスコンクリートにて形成した第１の吸音板は高い吸音率を有するので、きわめて効率よく吸音できる。また、ポーラスコンクリートは機械的強度が高いので、車両の接触など外力による吸音壁の破壊を防止できる。

そして、ポーラスコンクリートからなる第１の吸音板の上部に、第１の吸音材とは異なる周波数帯の吸音特性を有するグラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスなどの一般吸音材にて形成した第２の吸音板を設けることにより、第１および第２の吸音板が組み合わせられて、広い範囲の周波数帯で交通騒音を低減できる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

本発明に係る吸音壁をトンネル坑口に設置した一例を示す説明図。図１に示すの吸音壁の説明図。図１に示す吸音壁の第１の吸音板の単体を示す説明図。図１に示す吸音壁の第１の吸音板の組み立て状態を示す説明図。図１に示す吸音壁の第１の吸音板の組み立て状態を示す説明図。図４のａ部詳細図。第１の吸音板の他の取付方法を示す説明図。第１の吸音板の配置についての変形例を示す説明図。騒音の実測データを示すグラフ。勾配による騒音の変化を示すグラフ。

符号の説明

１０トンネル
１２両側壁
２０吸音壁
２１第１の吸音板
２２第２の吸音板

Claims

ポーラスコンクリートにて形成したパネル状の第１の吸音板の上部に、グラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスからなる一般吸音材にて形成したパネル状の第２の吸音板を設けた吸音壁において、
上記第２の吸音板をグラスウールやロックウールあるいは焼成発泡ガラスの密度２４ｋｇ／ｍ ³ 〜６４ｋｇ／ｍ ³ である一般吸音材にて形成し、
更に、上記第１の吸音板および第２の吸音板は、単数もしくは上下方向に複数の吸音板を連結して形成されたことを特徴とする吸音壁。
上記第１の吸音板と第２の吸音板が、車両の走行騒音が反射する領域に立設されたことを特徴とする請求項１記載の吸音壁。
上記第１の吸音板と第２の吸音板が、トンネル内の坑口付近の両側壁に設けられたことを特徴とする請求項１記載の吸音壁。