JP4747142B2 - トンネル用防音ハウス - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの構築に伴って発生する騒音を防止するためのトンネル用防音ハウスに関する。

従来、各種トンネル工事に伴う騒音に対して、トンネルの坑口前に防音扉を設置する防音対策がとられていた。ところが、トンネル工事において最も騒音を発する発破工法による掘削を行う場合に、爆風はもとより発破によって飛散する石がこの防音扉に激しく衝突することから、防音扉の設置には４０ｍ以上の掘削が必要となり、設置作業や撤去作業が大掛かりになるという問題があった。そこで、トンネルの坑口前に、略直方体状の外形を有し、各壁面を遮音壁とした防音ハウスを設置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この種の防音ハウスは、ずりを運搬するためのトラックや重機の作業に伴って発生する騒音を低減させることができるため、トンネル坑内の切羽から搬出されたずりを一時的に保管し搬出作業を行うためのずり処理ヤードとしても利用することができる。
特開２００５−１９５７７６号公報

しかし、上記トンネル用防音ハウスをトンネルの坑口前に設置しても完全に遮音されるわけではなく、依然として外部への音の漏れが生じるという問題点があった。
従って、本発明の目的は、更に遮音性が向上したトンネル用防音ハウスを提供することにある。

この目的を達成するための本発明のトンネル用防音ハウスの特徴構成は、トンネルの構築に伴って発生する騒音を防止するために当該トンネルの坑口前に設置され、前記坑口と反対側に位置する前壁部と、この前壁部の左右両側に位置する左右両壁部と、これら前壁部及び左右両側壁部の上方に位置する天井部とがそれぞれ遮音壁で構成されているトンネル用防音ハウスであって、前記天井部と前記左右両側壁部とが、当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続されている点にある。

本願発明者は、ハウス内で生じた騒音が効率よく遮音壁に吸収されるように遮音壁を構築することによって、トンネル用防音ハウスの遮音効果を高めることができると考え、鋭意研究した結果、前記トンネル用防音ハウスの天井部と左右両側壁部とを、当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続することに想到した。このように防音ハウスを構成すると、天井部と左右何れかの側壁部との境界にある凹湾曲状部分に入射する騒音の音波が、遮音壁表面に垂直に入射しやすくなり、遮音壁に収容された吸音材に効率よく騒音が吸収される。又、吸音材に吸収されずに遮音壁表面で反射した音波が音源側に戻るので、乱反射による音の拡散を防ぐことができる。

上記特徴構成において、前記天井部の内面が、当該ハウスの幅方向において湾曲するドーム状に形成されていると、更に、天井部と左右何れかの側壁部との境界だけでなく天井部の広い範囲においても、防音ハウス中心側から外側に向かう騒音の音波が、遮音壁表面に垂直に入射しやすくなり、遮音壁に収容された吸音材に効率よく騒音が吸収される。又、吸音材に吸収されずに遮音壁表面で反射した音波が音源側に戻る比率も高まるので、乱反射による音の拡散をより効果的に防ぐことができる。

更に、前記天井部と前記前壁部とを当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続すると、それらの境界にある凹湾曲状部分においても、防音ハウス中心側から外側に向かう騒音の音波が、遮音壁表面に垂直に入射しやすくなり、遮音壁に収容された吸音材に効率よく騒音が吸収される。又、吸音材に吸収されずに遮音壁表面で反射した音波が音源側に戻る比率も更に高まるので、乱反射による音の拡散をより効果的に防ぐことができる。
又、前記坑口側に位置する後壁部を備える場合、この後壁部を遮音壁で構成し、前記天井部と後壁部とを当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続すると、それらの境界にある凹湾曲状部分においても、防音ハウス中心側から外側に向かう騒音の音波が、遮音壁表面に垂直に入射しやすくなり、遮音壁に収容された吸音材に効率よく騒音が吸収される。又、吸音材に吸収されずに遮音壁表面で反射した音波が音源側に戻る比率も更に高まるので、乱反射による音の拡散をより効果的に防ぐことができる。

ここで、前記天井部と前記左右両側壁部とを構成する前記遮音壁が、トンネル延長方向に併設される複数の遮音壁ユニットよりなり、この遮音壁ユニットが、当該ハウスの横断面外周形状に沿って延設されたトンネル延長方向前後一対の支持フレームと、この支持フレーム間に架設された複数枚の遮音パネルとを備えていると、遮音壁の形状に合わせて容易に遮音壁ユニットを構成することができる。又、複数枚の遮音パネルを一度に固定することができるので、現場でのハウス設置及び撤去作業を簡便にすることができる。
前記前壁部及び前記後壁部を構成する前記遮音壁が、トンネル横方向に併設される複数の遮音壁ユニットよりなり、この遮音壁ユニットが、トンネル上下方向に延設されたトンネル横方向左右一対の支持フレームと、この支持フレーム間に架設された複数枚の遮音パネルとを備えている場合も、同様に、遮音壁ユニットの構成を容易に所望の遮音壁の形状に合わせた構成することができ、又、ハウス設置及び撤去作業を簡便化することができる。

本発明によれば、トンネル用防音ハウスの遮音性を向上させ、トンネルの構築に伴って坑口前で発生する騒音を効果的に軽減することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、第１実施形態のトンネル用防音ハウス（以下、「防音ハウス」と略す。）を、工事中のトンネルＴの坑口９０前に設置した状態の正面を示す。図２，図３及び図４は、それぞれ上記防音ハウスの背面、左側面及び平面を示している。尚、防音ハウスの右側面は、左側面と対象であるので省略する。
図１〜４に示すように、本実施形態の防音ハウスは、トンネルＴを地山８に穿設する工事に際し、坑口９０前に設置される。このトンネル用防音ハウスは、ユニット式の遮音壁１６で囲われた仮設構造物であって、トンネルＴを構築する際に発生する騒音が外部に漏れるのを軽減するための防音施設として機能する。

本実施形態の前記防音ハウスは、中空断面を有するハウス本体１からなる。前記ハウス本体１は、トンネルＴの切羽から搬出されたずりを一時的に保管する場所として、又、ブルドーザ、バックホー等の重機やトラックがずりの搬出作業を行う作業場（ずり処理ヤード）として利用される。図１〜６に示すように、ハウス本体１は壁部を備え、後壁部１１がトンネルＴの坑口９０側に位置し、前壁部１０がトンネルＴの坑口９０と反対側に位置し、この前壁部１０の左右両側に、夫々、左側壁部１２Ｌ、右側壁部１２Ｒが位置し、これら前壁部１０、後壁部１１及び左右両側壁部１２Ｌ，１２Ｒの上方に天井部１３が位置する。
前記ハウス本体１は、その前壁部１０において中空断面を有するずり搬出口７０に連通接続され、その後壁部１１において中空断面を有する連絡通路７１に連通接続されている。
連絡通路７１、７１は、その一端が前記ハウス本体１の後壁部１１に設けられた開口１７ｂ，１７ｂを通じて、ハウス本体１と連通する。又、連絡通路７１、７１の他端は、坑口前遮音壁７２の開口１７ｄ、１７ｄを通じてトンネルＴの坑口９０、９０に連通している。連絡通路７１、７１の内部空間はトラックや重機の通路であり、これらを用いてトンネルＴの切羽からハウス本体１にずりを搬出したり、トンネル工事で使用する資材や施工機械等をトンネルＴ坑内に搬入したり、トンネルＴ坑内から搬出したりするために使用される。
ずり搬出口７０は、前記防音ハウスのハウス本体１の前壁部１０に設けられた開口１７ａを通じてハウス本体１と連通している。このずり搬出口７０の内部空間はトラックや重機の通路であり、これらを用いてハウス本体１内に仮置きしていたずりを搬出したり、トンネル工事で使用する資材や施工機械等をハウス本体１に搬入したり、ハウス本体１から搬出したりするために使用される。

以下に、先ず、前記ハウス本体１の構造について詳述する。
前記ハウス本体１は、中空断面を形成してその外側に遮音壁１６が貼り付けられた骨組み部を備える。前記遮音壁１６の外面には、防水のため、金属板やスレート等から構成される仕上材５が貼り付けられている。ハウス本体１の前壁部１０の遮音壁１６の幅方向略中央には開口１７ａを設けてあり、後壁部１１の遮音壁１６の幅方向両端側には、夫々前記開口１７ｂを設けてある。
前記遮音壁１６は、トンネルＴの坑口９０側の後壁部１１と、後壁部１１の両端からトンネルＴの縦断方向に延びる左右の側壁部１２Ｌ，１２Ｒと、左右の側壁部１２Ｌ，１２Ｒの端部に連結された前壁部１０と、後壁部１１と側壁部１２Ｌ，１２Ｒと前壁部１０とから形成される上部の開口を塞ぐ天井部１３とに設けられている。又、図１〜３に示すように、垂直に立設された前壁部１０及び後壁部１１の内側には、ハウス本体１の中心側から前壁部１０又は後壁部１１側に向かって湾曲した、アーチ状の遮音壁１６（前面上部アーチ壁部１４及び後面上部アーチ壁部１５）が架設されている。これによって、当該実施形態におけるハウス本体１の内部空間１８の上部は、前後面及び両側面がアーチ状の遮音壁１６に囲まれてドーム状に形成されている。
これらの遮音壁１６は、複数の遮音壁ユニット２同士が幅方向で連結されて構成されており、それぞれの遮音壁ユニット２が骨組み部の外側に貼り付け固定されている。

ずり搬出口７０及び連絡通路７１，７１も、ハウス本体１と同様の骨組みと部と遮音壁１６とを備え、これらの内部空間の上部は両側面がアーチ状の遮音壁１６に囲まれてドーム状に形成されている。
当該実施形態においては、連絡通路７１，７１のトンネルＴ側端部の開口は、坑口９０の開口より小さい。そのため、連絡通路７１，７１の開口と同じ形状の開口１７ｄを有する坑口前遮音壁７２を、その開口の位置が前記連絡通路７１，７１の開口の位置と一致するように、坑口９０前に設置して、トンネルＴ坑内で発生した騒音が外に漏れないようにしている。

図５は、本実施形態のハウス本体１の横断面図である。
図５に示すように、骨組み部は、例えばＨ型鋼からなるもので、立設される複数本の柱４２と、各柱４２の上端部を夫々折れ点なく連結する複数本のアーチ梁４４と、各柱４２及びアーチ梁４４をトンネルＴの縦断方向に連結する複数本の横桟４３とが組み合わされて構成されている。又、各柱４２には、互いのねじれを調整する筋違い（図示せず）が設けられている。さらに、各柱４２の下端部には、基礎コンクリート７３に載置されるプレート４０が設けられており、各柱４２の下端部の上方から脚部４１がこのプレート４０に向かって末広がり状に傾斜して設けられている。

図６に、本実施形態のハウス本体１における遮音壁ユニット２と骨組み部との関係を室外側から見た部分斜視図を示す。
図６に示すように、遮音壁ユニット２は、複数枚の遮音パネル２０と、各遮音パネル２０を並設するための長方形状の鋼製フレーム３とを有している。各遮音パネル２０は、高速道路等に設置される遮音壁に用いられるものと同様に、アルミからなる中空断面を有するケース２２と、ケース２２の一方の面に突出状に切り起こされた複数のルーバー２３と、ケース２２内に設けられた吸音材２１とを有している。ルーバー２３は、ケース２２内に音を導く開口であり、このルーバー２３から入る音がケース２２内に設けられる吸音材２１である、例えばグラスウールによって吸音されるようになっている。
図６に示すケース２２は、ハウス本体１の天井部１３に構築される遮音壁１６を構成するものであって、天井部１３のドーム形状を形成するために湾曲した外形を有する。これに対して、ハウス本体１の前壁部１０、後壁部１１、及び側壁部１２Ｌ，１２Ｒに構築される遮音壁１６は平面状なので、これらの壁に構築される遮音壁１６を構成する遮音パネル２０のケースは、矩形状の外形を有する。
ずり搬出口７０及び連絡通路７１，７１においても同様に、図６に示すケース２２を備え湾曲した外形を有する遮音壁１６によって天井部を構築し、矩形状の外形を有するケースを備えた平面状の遮音壁１６によって側壁部を構築する。

鋼製フレーム３は、平行する左右一対の縦枠３０Ｌ，３０Ｒと、左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒの上下端を連結する一対の横枠３１とを具備している。
左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒは、それぞれ断面Ｌ字状の２本のアングル３２からなり、互いのアングル３２の刃先が突き合わされて断面がＣ型鋼状になるように構成されている。又、左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒの溝部３３Ｌ，３３Ｒは、互いが内側に向かい合うように配置されている。
左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒの溝部３３Ｌ，３３Ｒの反対面には、夫々、固定ブラケット３４をボルト・ナット３５で固定した複数の固定部が設けられており、これらの固定部によってアングル３２同士が固定され、それぞれの縦枠３０Ｌ，３０Ｒが形成されている。

左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒの溝部３３Ｌ，３３Ｒには、遮音パネル２０が厚さ方向に２枚重ねにされて嵌め込まれている。２枚重ねされる遮音パネル２０は、ルーバー２３が設けられる面が遮音壁ユニット２の表面に配置されるように互いに背中合わせで重ねられている。
上記のように構成された遮音壁ユニット２は、左右の縦枠３０Ｌ，３０Ｒの溝部３３Ｌ，３３Ｒの反対面に設けられた断面Ｌ字状の複数の固定ブラケット３５が、アーチ梁４４のフランジ部４５にボルト・ナット３７で固定されることで、当該遮音壁ユニット２が骨組み部に貼り付け固定されている。

ここで、ずり搬出口７０、ハウス本体１、及び連絡通路７１，７１の組み立てについて説明すると、まず、工事が行われるトンネルＴの坑口９０前を整地し基礎コンクリート７３を打設する。次いで、この基礎コンクリート７３上に上述した骨組み部を構築する。そして、予め工場で組み立てられた遮音壁ユニット２を骨組み部に貼り付け固定する。

次に、本発明に係る防音ハウスの第２実施形態について説明する。第１実施形態の防音ハウスではハウス本体１の側壁部１２Ｌ，１２Ｒの基部側が垂直面に形成されていたが、第２実施形態に係る防音ハウスは、側壁部の基部から天井部にかけて折れ点なく連続したアーチ形状を有する断面略半円状のドームとした。

図７は、かかる形状の防音ハウスと従来の略矩形状の防音ハウスとにおける遮音効果を、騒音分布作成ソフトウェア（Ｂｒａｕｎｓｔｅｉｎ＋Ｂｅｒｎｄｔ社製、商品名：ＳｏｕｎｄＰＬＡＮ（登録商標））を用いて、コンピュータで解析したものである。防音ハウス中心部で重機とトラックを用いてずり搬出作業を行ったときの騒音分布を再現するため、防音ハウス中心部で１１０ｄＢの騒音が発生したと仮定し、ハウス外の騒音分布をシミュレートした。尚、図７において、右下には、坑口前に山の斜面と構造物（斜線部分）が存在すると仮定している。

この結果、図７（ａ）に示すように、第２実施形態に係る防音ハウスでは、騒音発生源を中心とする同心円状に騒音が伝播し、ハウス外に漏れた音の大きさは最大でも９０ｄＢに達しなかった。又、図面右側に位置する構造物の音源側端部に達する騒音の大きさは７４ｄＢと推定された。
一方、図７（ｂ）に示すように、平板状の遮音壁を備え、天井部の遮音壁と前壁部、後壁部、及び各側壁部の遮音壁とが夫々直角に接続される従来の防音ハウスでは、騒音発生源を中心として天井部と左右両側壁部との接点付近から外方に伝播する騒音が、他の領域に比べて大きかった。これは、防音ハウス内で、音源から遮音壁に垂直に入射しなかった音波が乱反射を繰り返すことによって、天井部と前壁部、後壁部、及び各側壁部の境界の折れ点付近に集束し、音がハウス外に漏れ易くなるためであると、発明者は考えている。しかも、ハウス外に漏れた音の大きさは９０ｄＢを超えており、図面右側に位置する構造物の音源側端部に達する騒音の大きさは７７ｄＢと推定された。
このように、上記のように構成されたトンネル用防音ハウスは、平面状の防音壁を直角に組み合わせた従来の略直方体状の防音ハウスに比べて、ハウス外への音の漏れが少ないことが確認された。

本発明に係る防音ハウスは遮音効果が高いだけでなく、更に、各遮音壁ユニット２が、複数枚の遮音パネル２０とこれらの遮音パネル２０を並設するための鋼製フレーム３とから構成されているので、複数枚の遮音パネル２０を一度に骨組み部に貼り付け固定することができる。従って、各遮音パネル２０を個々に貼り付け固定する場合に比べて、現場での設置及び撤去作業を簡便にすることができる。

尚、本発明の方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、遮音壁１６を遮音壁ユニット２によって構成するにあたって、複数の遮音パネル２０を鋼製フレーム３に嵌め込む以外の構成を採用してもよい。例えば、平面状の側壁部１２Ｌ，１２Ｒ、前壁部１０、後壁部１１、及びドーム状の天井部１３の形状に成型した遮音パネル数枚分の大きさを有する板状の遮音壁ユニットを連結して遮音壁１６を形成してもよい。
又、略矩形状等の外形を有する別体の防水防風構造物の内部に、遮音壁１６としての平板状の前壁部１０、後壁部１１、及び左右両側壁部１２Ｌ，１２Ｒ、並びにドーム状の天井部１３とを構築することもできる。逆に、表面材５を張り付けずに、防音ハウスの最外層に遮音壁１６を形成してもよい。
又、前記第１及び第２実施形態においては、ハウス本体１と坑口９０との間に連絡通路７１及び坑口前遮音壁７２を設けて連通させていたが、ハウス本体１の後壁部１１に坑口９０の開口部に一致する開口１７ｂを設けて、ハウス本体１と坑口９０とを直接接続するように構成することもできる。或いは、ハウス本体１の後壁部１１を設けずに、坑口９０に、ハウス本体１の両側壁部１２Ｌ，１２Ｒ及び天井部１３を直接接続して、防音ハウスを構成することもできる。
又、本発明の防音ハウスは、天井部１３のトンネルＴ横方向中央部分を平面とし、天井部１３のトンネルＴ横方向端部、即ち、天井部１３と左右両側壁部１２Ｌ，１２Ｒとの境界部分のみを湾曲させて、前記天井部と前記左右両側壁部とが当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続されるように構成してあってもよい。

本発明に係る防音ハウスが工事中のトンネルの坑口前に設置された状態の正面図である。 同背面図である。 同側面図である。 同平面図である。 図４におけるＸ−Ｘ断面図である。 本発明に係る防音ハウスにおける遮音壁ユニットと骨組み部との関係を室外側から見た部分斜視図である。 本発明に係る防音ハウスと従来の防音ハウスとにおける騒音分布シミュレーションの結果を表わす図である。

符号の説明

１ ハウス本体
１０ 前壁部
１１ 後壁部
１２ 側壁部
１３ 天井部
１４ 前面上部アーチ壁
１５ 後面上部アーチ壁
１６ 遮音壁
２ 遮音壁ユニット
２０ 遮音パネル
３ 鋼製フレーム
９０ 坑口
Ｔ トンネル

Claims (6)

1. トンネルの構築に伴って発生する騒音を防止するために当該トンネルの坑口前に設置され、前記坑口と反対側に位置する前壁部と、この前壁部の左右両側に位置する左右両壁部と、これら前壁部及び左右両側壁部の上方に位置する天井部とがそれぞれ遮音壁で構成されているトンネル用防音ハウスであって、
   前記天井部と前記左右両側壁部とが、当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続されていることを特徴とするトンネル用防音ハウス。
2. 前記天井部の内面が、当該ハウスの幅方向において湾曲するドーム状に形成されている請求項１に記載のトンネル用防音ハウス。
3. 前記天井部と前記前壁部とが、当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続されている請求項１又は２に記載のトンネル用防音ハウス。
4. 前記坑口側に位置し、遮音壁で構成されている後壁部を更に備え、
   前記天井部と前記後壁部とが、当該ハウスの内側から見て折れ点のない連続した凹湾曲状に接続されている請求項１〜３の何れかに記載のトンネル用防音ハウス。
5. 前記天井部と前記左右両側壁部とを構成する前記遮音壁は、トンネル延長方向に併設される複数の遮音壁ユニットよりなり、
   この遮音壁ユニットは、当該ハウスの横断面外周形状に沿って延設されたトンネル延長方向前後一対の支持フレームと、この支持フレーム間に架設された複数枚の遮音パネルとを備えている請求項１〜４の何れかに記載のトンネル用防音ハウス。
6. 前記前壁部及び前記後壁部を構成する前記遮音壁は、トンネル横方向に併設される複数の遮音壁ユニットよりなり、
   この遮音壁ユニットは、トンネル上下方向に延設されたトンネル横方向左右一対の支持フレームと、この支持フレーム間に架設された複数枚の遮音パネルとを備えている請求項１〜５の何れかに記載のトンネル用防音ハウス。

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