JP6245731B2 - トンネル発破用防護装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル、特に比較的規模が大きなトンネルを発破掘削する際に用いられるトンネル発破用防護装置に関する。

山岳トンネル工事では、地質が岩で構成されていることが多いため、発破による掘削が主として採用されるが、火薬類を爆発させたときには、二酸化炭素や窒素といった無害なガス以外に、一酸化炭素や二酸化窒素をはじめ、爆薬の種類や発破対象となる岩石の種類によっては、塩化水素、二酸化硫黄、硫化水素といったさまざまな有毒ガスが発生する。

そのため、発破によってトンネル掘削を行うにあたっては、後ガスと呼ばれるこれらの有毒ガスに対し、同時に発生する大量の粉塵とともに、適切な安全措置あるいは環境対策が施されなければならない。

後ガスや粉塵に対しては、トンネル内換気を基本とした対策が従来から講じられており、防爆用シート（特許文献１，２）や防護装置（特許文献３）といった防護手段を切羽手前に設けてトンネル内空間を仕切った上、切羽側の空間を坑口側に設置された換気設備で換気するとともに集塵処理を行っていた。

このように切羽から離間した位置に防護手段を設置すれば、後ガスや粉塵の拡散を防止して効率的な換気及び集塵が可能になるとともに、発破に伴って生じる爆風や飛石から換気設備や集塵設備を保護し、さらには作業員の安全を確保することも可能となる。

特公平５−２０５６０号公報 特開２００３−３１４２００号公報 特開２００５−５４３６４号公報

しかしながら、発破時の爆風は、火薬の爆発によって空気中に伝播する衝撃波であって、防護手段には、相応の圧力が瞬間的に作用するとともに、爆破時に切羽から飛翔する破砕片は、爆薬の爆轟で発生する衝撃圧と膨張ガスによって加速され、飛石となって防護手段に衝突する。

そのため、防護手段には、これらの爆風や飛石の衝撃に対する強度や耐久性が要求されるが、従来の防護手段においては、そのような性能を必ずしも満たしているとは言えず、上記各特許文献記載の発明においては、防護手段自体が爆風や飛石によって損傷を受けたり、特許文献３記載の発明においては、転倒に至らずともトンネル内面から離脱して粉塵や後ガスが坑口側に流れ込んだりといった事態を招く懸念があるとともに、これらの事態を回避すべく、防護手段を切羽から遠ざけた場合には、後ガスや粉塵の拡散防止が不十分となって換気や集塵に時間を要し、ひいてはトンネル掘削全体の工期を長引かせる結果となる。

ちなみに、特許文献２記載の発明では後ガスや粉塵の拡散防止がそもそも不十分であり、特許文献３記載の発明では小規模なトンネル発破しか想定されていない。

また、トンネル発破においては、トンネル掘進による切羽の前方移動に伴い、防護手段も前方に移設する必要があり、トンネル長が長くなればなるほど、防護手段の移設容易性が重要になるところ、爆風や飛石による衝撃対策や後ガス及び集塵への対策との両立がなされているとは言い難い。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、発破時に生じる爆風や飛石による衝撃による防護手段の破損を軽減しつつ後ガスや集塵の拡散を確実に防止することが可能でなおかつトンネル掘進に伴う移設が容易なトンネル発破用防護装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るトンネル発破用防護装置は請求項１に記載したように、トンネルの切羽から離隔した位置であって該トンネルの底面に載置される取付け架台と該取付け架台に取り付けられる防護用袋体とを備え、前記防護用袋体を、内部に空気その他の気体を充填可能であって前記気体が充填された状態において前記切羽の手前に拡がる空間を坑口側空間に対して気密に保持できるように構成するとともに、前記取付け架台を、前記底面に対して摺動自在となるように構成されたスキッドとその上に立設された架台本体とで構成し、前記切羽の発破に伴う爆風又は飛石に起因して前記防護用袋体に衝撃力が作用したとき、その衝撃力が小さい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーが吸収されるように前記防護用袋体を構成するとともに該衝撃力が前記底面との摩擦力で支持されるように前記スキッドを構成し、前記衝撃力が大きい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーの一部が吸収されるように前記防護用袋体を構成するとともに残りが前記底面との摩擦エネルギーによって吸収されるように前記スキッドを構成したものである。

また、本発明に係るトンネル発破用防護装置は、前記スキッドを、各材軸が前記トンネルの軸線方向に沿うようにかつ互いに平行になるように離間配置された一対のスキッドで構成するとともに、前記架台本体を、前記各スキッドの上面に該スキッドの材軸方向に沿って離間配置されるようにそれぞれ立設された切羽側柱部材及び坑口側柱部材と、該各切羽側柱部材の頂部に架け渡された切羽側梁部材と、該各坑口側柱部材の頂部に架け渡された坑口側梁部材とで構成し、前記防護用袋体を、前記各切羽側柱部材及び前記切羽側梁部材で構成される切羽側門型フレームと前記各坑口側柱部材及び前記坑口側梁部材で構成される坑口側門型フレームとの間に挟み込まれるように厚みを設定するとともに、その外周縁部が厚み方向に沿ってほぼ平坦にかつ前記トンネルの底面及び内周面に対して滑動自在となるように構成したものである。

また、本発明に係るトンネル発破用防護装置は、前記防護用袋体を、前記切羽側梁部材及び前記坑口側梁部材の上方であって前記トンネルの頂部内周面に対向する側に配置される上方袋体と、前記切羽側柱部材及び前記坑口側柱部材の側方であって前記トンネルの側方内周面に対向する側にそれぞれ配置される側方袋体と、水平移動が自在となるように前記切羽側梁部材及び前記坑口側梁部材から吊持される中央袋体とで構成するとともに、前記坑口側門型フレームに囲まれた矩形開口の対角線位置に該坑口側門型フレームに着脱自在となるように一対の引張材を直交又は斜交配置したものである。

また、本発明に係るトンネル発破用防護装置は、前記防護用袋体を、最下層、中間層及び最上層からなる三重シートで形成するとともに、前記中間層をポリアリレート系高強力繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維で、前記最上層を遮光性繊維でそれぞれ構成したものである。

また、本発明に係るトンネル発破用防護装置は、前記最下層、前記中間層及び前記最上層を相互に非接着としたものである。

本発明に係るトンネル発破用防護装置においては、切羽の発破に伴う爆風又は飛石に起因して防護用袋体に衝撃力が作用したとき、その衝撃力が小さい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーが吸収されるように防護用袋体を構成するとともに該衝撃力がトンネル底面との摩擦力で支持されるようにスキッドを構成し、上述の衝撃力が大きい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーの一部が吸収されるように防護用袋体を構成するとともに、残りがトンネル底面との摩擦エネルギーによって吸収されるようにスキッドを構成してある。

このようにすると、発破に伴って爆風が防護用袋体に作用しあるいは該防護用袋体に飛石が衝突したとき、それらの衝撃力は、取付け架台の架台本体からスキッドへと伝達した後、スキッドとトンネル底面との摩擦力で支持されるとともに、爆風や飛石による衝撃エネルギーは、気体が充填された防護用袋体が瞬間的に押し込まれて該充填気体が内部で移動しあるいは該充填気体が外部に排出されることにより吸収されるとともに、摩擦力が大きい場合、トンネル発破用防護装置の後退に伴うスキッドとトンネル底面との摩擦エネルギーの形で消散する。

すなわち、本発明に係るトンネル発破用防護装置は、発破時の爆風や飛石による衝撃力が大きい場合、その衝撃エネルギーを、防護用袋体の衝撃吸収作用だけではなく、スキッドとトンネル底面との摩擦エネルギーとの併用によって吸収するものであり、かかる構成によれば、防護用袋体や該防護用袋体が取り付けられた取付け架台に過大な衝撃力が作用するのを回避することが可能となり、かくして爆風や飛石による破損を未然に防止することができる。

一方、発破に伴う爆風や飛石が防護用袋体に作用しあるいは衝突したとき、その衝撃力が大きい場合には、取付け架台のスキッドがトンネル底面から摩擦力を受けながら後退することで、取付け架台に取り付けられた防護用袋体も坑口側へと後退するが、その際、防護用袋体は、その外周縁部をトンネルの底面及び内周面に概ね当接させながら後退するため、発破に伴う後ガスや粉塵の拡散も確実に防止される。

加えて、本発明に係るトンネル発破用防護装置を次の発破に備えて移設するにあたっては、トンネル発破用防護装置がそのスキッドを介してトンネル底面に載置されているため、適当な重機で容易に牽引移動することができる。

防護用袋体は、発破に伴って爆風が作用しあるいは飛石が衝突したとき、その衝撃エネルギーの一部が吸収されるとともに、気体が充填された状態において切羽の手前に拡がる空間を坑口側空間に対して気密に保持できるように構成する必要があるが、この気密構成は、発破を行ってから該発破で生じる後ガスや粉塵が除去されるまでの間、坑口側空間にそれらが実質的に流出しない程度であれば足りるものであって、典型的には、防護用袋体の外周縁部がトンネルの内周面や底面に概ね当接するように構成されるものではあるが、防護用袋体の外周縁部は、必ずしもトンネルの内周面や底面に全て当接されている必要はない。

具体的には、非当接箇所がわずかに存在する場合、例えばスキッドを坑口側から切羽側に向けて延びるように構成するのであれば、該スキッドを跨ぐ箇所における防護用袋体とトンネル底面との間で非当接となる構成は許容されるし、送気管、吸気管その他諸設備を貫通させるための開口を、トンネルの内周面や底面に対向する側が開放された形で設ける必要があって、発破時にはその開口を塞ぐ等の手段により該開口で気密性が損なわれないようにすることができるのであれば、防護用袋体の外周縁部とトンネルの内周面又は底面との間で非当接となる箇所があってもかまわない。

また、防護用袋体をどのような素材で形成するのか、内部空間を仕切るのかどうか、仕切るとすればどのように仕切るのかといった具体的構成については任意であるとともに、気体の充填方法も例えばブロアをインバーター制御で作動させるなど、いわゆるバルーンを膨張させるための公知の技術から適宜選択すればよい。

また、取付け架台は、防護用袋体からの衝撃力が架台本体を介してスキッドに伝達し、該衝撃力が大きい場合において、衝撃エネルギーの少なくとも一部がスキッドとトンネル底面との摩擦エネルギーの形で消散するようになっている限り、それらをどのように構成するかは任意である。

なお、スキッドは、発破時の爆風や飛石によって必ずしもトンネル底面に対し相対移動する必要はなく、それらの衝撃力が小さい場合には、相対移動することなく、両者の摩擦力で支持される場合も当然に包摂される。

ここで、スキッドを、各材軸がトンネルの軸線方向に沿うようにかつ互いに平行になるように離間配置された一対のスキッドで構成するとともに、架台本体を、各スキッドの上面に該スキッドの材軸方向に沿って離間配置されるようにそれぞれ立設された切羽側柱部材及び坑口側柱部材と、該各切羽側柱部材の頂部に架け渡された切羽側梁部材と、該各坑口側柱部材の頂部に架け渡された坑口側梁部材とで構成し、防護用袋体を、各切羽側柱部材及び切羽側梁部材で構成される切羽側門型フレームと各坑口側柱部材及び坑口側梁部材で構成される坑口側門型フレームとの間に挟み込まれるように厚みを設定するとともに、その外周縁部が厚み方向に沿ってほぼ平坦にかつトンネルの底面及び内周面に対して滑動自在となるように構成したならば、爆風や飛石による衝撃力を防護用袋体から架台本体に確実に伝達することができるとともに、衝撃力が大きい場合においては、防護用袋体を、当初の立設姿勢のまま、転倒させることなく坑口側に後退させ、それによって防護用袋体の外周縁部とトンネルの底面及び内周面との当接状態を概ね維持することが可能となる。

上記構成において、防護用袋体を、切羽側梁部材及び坑口側梁部材の上方であってトンネルの頂部内周面に対向する側に配置される上方袋体と、切羽側柱部材及び坑口側柱部材の側方であってトンネルの側方内周面に対向する側にそれぞれ配置される側方袋体と、水平移動が自在となるように切羽側梁部材及び坑口側梁部材から吊持される中央袋体とで構成するとともに、坑口側門型フレームに囲まれた矩形開口の対角線位置に該坑口側門型フレームに着脱自在となるように一対の引張材を直交又は斜交配置した構成を採用することができる。

かかる構成によれば、発破を行う時以外には、中央袋体に充填された気体を排出して膨張展開状態の中央袋体を収縮させ、次いで、該中央袋体を必要に応じて襞状に折り曲げつつ、切羽側梁部材及び坑口側梁部材に沿って水平に移動させてトンネル軸方向から見たときに左右いずれかの側（片開きの場合）、又は左右両側（両開きの場合）に寄せることにより、坑口側門型フレーム及び切羽側門型フレームの各矩形開口を露出させるとともに、坑口側門型フレームから一対の引張材を取り外すことにより、各矩形開口を介して重機その他の工事車両を走行させることができる。

一方、発破時においては、一対の引張材を坑口側門型フレームに取り付けるとともに、片側又は両側に寄せた収縮状態の中央袋体を逆方向に引いて矩形開口を塞いだ上、該中央袋体に気体を充填して膨張展開することにより、中央袋体に作用する爆風や飛石による衝撃力を上述した一対の引張材を介して架台本体に確実に伝達することが可能となる。

すなわち、坑口側門型フレーム及び切羽側門型フレームの各矩形開口は、重機その他の工事車両が通過する出入り口として利用されるため、各矩形開口の下縁相当位置には、工事車両の通過を阻害するような水平材を配置することはできず、ゆえに中央袋体は、切羽側梁部材及び坑口側梁部材から吊持された垂れ下がり状態となるが、一対の引張材を上述したように配置すれば、中央袋体の下縁がめくれ上がるのを防止しつつ、発破時の衝撃力を一対の引張材を介して架台本体に確実に伝達することが可能となる。

防護用袋体は、発破時の爆風や飛石による衝撃を吸収するとともに、その衝撃力を架台本体に伝達できる限り、単一素材からなるシートで構成するか、多重シートで構成するかは任意であるが、これを、最下層、中間層及び最上層からなる三重シートで形成するとともに、中間層をポリアリレート系高強力繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維で、最上層を遮光性繊維でそれぞれ構成するようにすれば、ポリアリレート系高強力繊維又はＰＢＯ繊維が紫外線から保護されるため、紫外線による性能劣化を未然に防止することができるとともに、遮光性繊維についても、背面側が高強度の繊維で補強されるため、発破時の爆風や飛石の衝撃による損傷も軽減される。

遮光性繊維は例えば、ポリエステル樹脂とすればよい。

ここで、多重シートは、通常は各層を互いに接着して構成するが、本発明においては、上述の最下層、中間層及び最上層を相互に非接着とした構成が可能である。

かかる構成においては、防護用袋体から気体が排出され該防護用袋体が収縮した状態では、各層が互いに離間する場合も想定されるが、防護用袋体内に気体を充填して該防護用袋体を展開膨張させた状態では、気体の圧力によって最下層、中間層及び最上層が互いに重ね合わされる状態となる。

そのため、各層を相互接着せずとも、上述した各層間の補完作用が確実に発揮されることとなり、かくして防護用袋体の製造コストを大幅に低減することが可能となる。

本実施形態に係るトンネル発破用防護装置の坑口側から見た正面図。 同じくトンネル発破用防護装置の坑口側から見た正面図であり、(a)はトンネル発破用防護装置のうち、取付け架台のみを示した図、(b)は該取付け架台に取り付けられる防護用袋体のみを示した図。 Ａ−Ａ線方向から見た矢視図であり、(a)は取付け架台４のみを示した図、(b)は全体図。 防護用袋体５を形成する三重シートの模式図。 トンネル発破用防護装置１を用いて発破を行う様子を示した図。

以下、本発明に係るトンネル発破用防護装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置を示した図である。同図に示すように、トンネル発破用防護装置１は、トンネルの切羽（同図背面側）から離隔した位置であって該トンネルの底面３に載置される取付け架台４と、該取付け架台に取り付けられる防護用袋体５とを備えてなり、防護用袋体５は、内部に空気を充填可能であって該空気が充填された状態においてトンネルの軸線に対しほぼ直交配置されかつ外周縁部が該トンネルの底面３及び内周面６に当接される形状に保持されるよう構成してある。

取付け架台４は図２(a)に示すように、一対のスキッド２１，２１と、それらの上に立設された架台本体２２とで構成してあり、防護用袋体５は図２(b)に示すように、トンネルの頂部内周面に対向する側に配置される上方袋体２３、トンネルの側方内周面に対向する側にそれぞれ配置される側方袋体２４，２５及び中央袋体２６からなり、上方袋体２３はさらに、吸気用開口２７が形成された上方中間袋体２３ａ及びそれを挟み込む上方側部袋体２３ｂ，２３ｃからなる。

スキッド２１，２１は図２(a)及び図３(a)に示すように、トンネルの軸線方向に沿うようにかつ互いに平行になるように離間配置されるとともに、トンネルの底面３に対してそれぞれ摺動自在となるように構成してある。

架台本体２２は、各スキッド２１，２１の上面に該スキッドの材軸方向に沿って離間配置されるように切羽側柱部材３１ａ，３１ａ及び坑口側柱部材３１ｂ，３１ｂを計４本立設するとともに、切羽側柱部材３１ａ，３１ａの頂部に切羽側梁部材３２ａを、坑口側柱部材３１ｂ，３１ｂの頂部に坑口側梁部材３２ｂをそれぞれ架け渡して構成してある。

ここで、切羽側柱部材３１ａ，３１ａ及び切羽側梁部材３２ａは切羽側門型フレーム３３ａを、坑口側柱部材３１ｂ，３１ｂ及び坑口側梁部材３２ｂは坑口側門型フレーム３３ｂをそれぞれ構成するが、上述した防護用袋体５は、図３(b)に示すように切羽側門型フレーム３３ａと坑口側門型フレーム３３ｂとの間に挟み込まれるように厚みを設定してあるとともに、その外周縁部が厚み方向に沿ってほぼ平坦にかつトンネルの底面３及び内周面６に対して滑動自在となるように構成してある。

また、防護用袋体５を構成する各袋体のうち、上方袋体２３は、切羽側梁部材３２ａ及び坑口側梁部材３２ｂの上方に配置され、側方袋体２４，２５は、切羽側柱部材３１ａ及び坑口側柱部材３１ｂの側方にそれぞれ配置され、中央袋体２６は、水平移動が自在となるように切羽側梁部材３２ａ及び坑口側梁部材３２ｂから吊持されるように配置してある。

一方、坑口側門型フレーム３３ｂに囲まれた矩形開口３５ｂの対角線位置には図２に示すように、該坑口側門型フレームに着脱自在となるように一対の引張材３６，３６を斜交配置してある。

防護用袋体５を構成する上方袋体２３、側方袋体２４，２５及び中央袋体２６は、それぞれ弾性多重シートで形成してあり、坑口側を除く側、すなわち切羽に対向する側とトンネルの内周面６や底面３に対向する側においては、最下層をバルーン下地、中間層をポリアリレート系高強力繊維、最上層を遮光性繊維としてのポリエステル樹脂とした三重シートで構成し、坑口側においては、下層をバルーン下地、上層をポリエステル樹脂とした二重シートで構成してある。

図４は、防護用袋体５の層構成を、各図の右側を切羽側として模式的に示したものであり、(a)はバルーン下地である最下層あるいは下層を、(b)はポリアリレート系高強力繊維で形成された中間層を、(c)はポリエステル樹脂で形成された最上層又は上層をそれぞれ示し、(d)はそれらが三重シートあるいは二重シートとして重ね合わされた様子を示したものである。

ポリアリレート系高強力繊維は、例えば「ベクトラン（登録商標）」の名称で株式会社クラレから販売されているものを用いることができる。

ここで、最下層、中間層及び最上層からなる三重シートあるいは下層及び上層からなる二重シートは、各層を互いに非接着としてあり、各袋体の隅部においてのみ結束用ベルト４１で互いに連結してある。

本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１を用いて発破を行うには、図５(a)に示すように、切羽５１から所定距離だけ離間した位置にトンネル発破用防護装置１を設置し、発破に備える。

トンネル発破用防護装置１を設置するには、例えば防護用袋体５を収縮させておき、かかる状態で重機等でトンネル発破用防護装置１を牽引して該トンネル発破用防護装置を適宜位置決めするが、牽引作業の際には、スキッド２１がトンネルの底面３上で自在に摺動するため、トンネル発破用防護装置１を容易に位置決めすることができる。

トンネル発破用防護装置１を位置決めしたならば、防護用袋体５を構成する各袋体に空気を充填することにより、該防護用袋体を膨張展開する。

具体的に説明すると、側方袋体２４については、該袋体に設けられたハトメにカラビナを通すことで該側方袋体を切羽側柱部材３１ａ及び坑口側柱部材３１ｂに連結し、その状態で空気を送り込んで膨張展開させることにより、その外周縁部をトンネルの内周面６のうち、側方内周面に当接させる。側方袋体２５も同様、反対側に位置する切羽側柱部材３１ａ及び坑口側柱部材３１ｂに連結し、その状態で空気を送り込んで膨張展開させることにより、その外周縁部をトンネルの側方内周面に当接させる。

上方袋体２３については、これを切羽側梁部材３２ａ及び坑口側梁部材３２ｂに載せた状態で空気を送り込み、膨張展開させることで、その外周縁部をトンネルの内周面６のうち、頂部内周面に当接させる。上方袋体２３を膨張展開させるにあたっては、切羽側梁部材３２ａと坑口側梁部材３２ｂにそれぞれ立設したガイドロッド３４ａ，３４ｂ（図３）を、上方側部袋体２３ｂ，２３ｃの切羽側及び坑口側にそれぞれ列状に突設された被ガイドスリーブ（図示せず）に挿通し、かかる状態で空気を送り込む。このようにすれば、上方側部袋体２３ｂ，２３ｃをスムーズに上方展開させることができる。なお、上方中間袋体２３ａの吸気用開口２７には開口塞ぎ用袋体（図示せず）を嵌め込んでおく。

中央袋体２６については、一対の引張材３６，３６を坑口側門型フレーム３３ｂに取り付けるとともに、切羽側梁部材３２ａ及び坑口側梁部材３２ｂに吊持され切羽側柱部材３１ａ及び坑口側柱部材３１ｂの側に片開き又は両開きで寄せられている収縮状態の中央袋体２６を水平に引いて切羽側門型フレーム３３ａと坑口側門型フレーム３３ｂの矩形開口３５ａ，３５ｂを塞ぎ、次いで、中央袋体２６に空気を充填して膨張展開する。

トンネル発破用防護装置１の設置が完了したならば、図５(a)に示すように切羽５１を発破掘削する。

このようにすると、発破に伴って爆風が防護用袋体５に作用しあるいは該防護用袋体に飛石が衝突したとき、それらの衝撃力は、取付け架台４の架台本体２２からスキッド２１へと伝達した後、該スキッドとトンネル底面３との摩擦力で支持されるとともに、爆風や飛石による衝撃エネルギーは、空気が充填された防護用袋体５が瞬間的に押し込まれて該充填空気が内部で移動しあるいは該充填空気が外部に排出されることにより吸収されるとともに、衝撃力が大きい場合には、スキッド２１とトンネル底面３との摩擦エネルギーの形で消散する。

また、坑口側門型フレーム３３ｂに囲まれた矩形開口３５ｂの対角線位置には一対の引張材３６，３６が配置してあり、該引張材は、防護用袋体５を構成する中央袋体２６からの発破時の衝撃力を架台本体２２に確実に伝達する。

ここで、発破時の爆風や飛石による衝撃力が大きい場合には、取付け架台４のスキッド２１がトンネル底面３から摩擦力を受けながら後退することで、取付け架台４に取り付けられた防護用袋体５も図５(b)に示す様に坑口側へと後退するが、その際、防護用袋体５は、その外周縁部をトンネルの底面３及び内周面６に概ね当接させながら後退するため、発破に伴う後ガスや粉塵の拡散も確実に防止される。

発破が完了したならば、図５(b)に示すように上方中間袋体２３ａの吸気用開口２７に嵌め込まれた開口塞ぎ用袋体（図示せず）に代えて、吸気管５２を嵌め込み、次いで、該吸気管の他端に接続されたフィルター式集塵機５３を作動させることで、切羽５１の手前側空間５４に拡がっている後ガスや粉塵を吸引処理する。

空間５４が清浄化されたならば、防護用袋体５から空気を抜いて該防護用袋体を収縮させた後、図５(c)に示すように、トンネルの底面３上をスキッド２１で走行させるようにしてトンネル発破用防護装置１をあらたに形成された切羽５１に向けて牽引等の手段で前進させるとともに、矩形開口３５ａ，３５ｂを露出させることで該矩形開口を重機等が走行通過できるようにした上、次の発破の準備を開始する。

矩形開口３５ａ，３５ｂを重機等が走行通過できるようにするには、膨張展開状態の中央袋体２６を該袋体から充填空気を排出することで収縮させ、次いで、該中央袋体を必要に応じて襞状に折り曲げつつ、切羽側梁部材３２ａ及び坑口側梁部材３２ｂに沿って水平に移動させてトンネル軸方向から見たときに左右いずれかの側（片開きの場合）、又は左右両側（両開きの場合）に寄せることで、切羽側門型フレーム３３ａ及び坑口側門型フレーム３３ｂの各矩形開口３５ａ，３５ｂを露出させるとともに、坑口側門型フレーム３３ｂから一対の引張材３６，３６を取り外せばよい。

以上説明したように本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、発破時の爆風や飛石による衝撃力が大きい場合、その衝撃エネルギーを、防護用袋体５の衝撃吸収作用だけではなく、スキッド２１とトンネル底面３との摩擦エネルギーとの併用によって吸収するようにしたので、防護用袋体５や該防護用袋体が取り付けられた取付け架台４に過大な衝撃力が作用するのを回避することが可能となり、かくして爆風や飛石による破損を未然に防止することができる。

一方、発破に伴う爆風や飛石が防護用袋体５に作用しあるいは衝突したとき、取付け架台４のスキッド２１がトンネル底面３から摩擦力を受けながら後退することで、取付け架台４に取り付けられた防護用袋体５も坑口側へと後退するが、その際、防護用袋体５は、その外周縁部をトンネルの底面３及び内周面６に概ね当接させながら後退するため、発破に伴う後ガスや粉塵の拡散も確実に防止される。

また、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、次の発破に備えて移設するにあたり、スキッド２１によってトンネル底面３に載置されているため、適当な重機で容易に牽引移動することができる。

また、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、防護用袋体５を切羽側門型フレーム３３ａと坑口側門型フレーム３３ｂとの間に挟み込まれるように構成するとともに、その外周縁部が厚み方向に沿ってほぼ平坦にかつトンネルの底面３及び内周面６に対して滑動自在となるように構成したので、爆風や飛石による衝撃力を防護用袋体５から架台本体２２に確実に伝達することができるとともに、防護用袋体５を、当初の立設姿勢のまま、転倒させることなく坑口側に後退させ、それによって防護用袋体５の外周縁部とトンネルの底面及び内周面との当接状態を概ね維持することが可能となる。

また、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、一対の引張材３６，３６を坑口側門型フレーム３３ｂに囲まれた矩形開口３５ｂの対角線位置に配置するようにしたので、矩形開口３５ａ，２５ｂを車両が通過可能な構成であっても、中央袋体２６の下縁がめくれ上がるのを防止しつつ、発破時の衝撃力を架台本体２２に確実に伝達することが可能となる。

また、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、防護用袋体５のうち、坑口側以外を、最下層をバルーン下地、中間層をポリアリレート系高強力繊維、最上層をポリエステル樹脂からなる三重シートとしたので、最上層のポリエステル樹脂が中間層であるポリアリレート系高強力繊維の紫外線による性能劣化を防止し、中間層のポリアリレート系高強力繊維が最上層をその背面から補強して該最上層の物理的損傷を軽減するという各層間の補完作用により、発破時の爆風や飛石の衝撃に対する防護用袋体５の強度や耐久性を大幅に向上させることができる。

また、本実施形態に係るトンネル発破用防護装置１によれば、防護用袋体５を構成する最下層、中間層及び最上層を相互に非接着としたので、防護用袋体５から空気が排出され該防護用袋体が収縮した状態では、各層が互いに離間する場合も想定されるが、防護用袋体５内に空気を充填して該防護用袋体を展開膨張させた状態では、空気の圧力によって最下層、中間層及び最上層が互いに重ね合わされる状態となる。

そのため、各層を相互接着せずとも、上述した各層間の補完作用が確実に発揮されることとなり、かくして防護用袋体５の製造コストを大幅に低減することが可能となる。

本実施形態では、トンネルの軸線方向に沿うようにかつ互いに平行になるように離間配置された一対のスキッド２１，２１で本発明のスキッドを構成したが、その具体的構成については任意であり、例えば３以上の複数列で構成してもかまわない。

また、本実施形態では、防護用袋体５を切羽側門型フレーム３３ａと坑口側門型フレーム３３ｂの間に挟み込む構成としたが、一方の門型フレーム、例えば切羽側門型フレーム３３ａを省略し、他方の門型フレームに取り付ける構成としてもかまわない。

また、本実施形態では、防護用袋体５を、いくつかの袋体で構成したが、例えば小規模なトンネルであれば、単体の袋体で防護用袋体を構成することが可能である。

１ トンネル発破用防護装置
３ トンネルの底面
４ 取付け架台
５ 防護用袋体
６ トンネルの内周面
２１ スキッド
２２ 架台本体
２３ 上方袋体
２４，２５ 側方袋体
２６ 中央袋体
３１ａ 切羽側柱部材
３１ｂ 坑口側柱部材
３２ａ 切羽側梁部材
３２ｂ 坑口側梁部材
３３ａ 切羽側門型フレーム
３３ｂ 坑口側門型フレーム
３５ａ，３５ｂ 矩形開口
５１ 切羽

Claims (5)

1. トンネルの切羽から離隔した位置であって該トンネルの底面に載置される取付け架台と該取付け架台に取り付けられる防護用袋体とを備え、前記防護用袋体を、内部に空気その他の気体を充填可能であって前記気体が充填された状態において前記切羽の手前に拡がる空間を坑口側空間に対して気密に保持できるように構成するとともに、前記取付け架台を、前記底面に対して摺動自在となるように構成されたスキッドとその上に立設された架台本体とで構成し、前記切羽の発破に伴う爆風又は飛石に起因して前記防護用袋体に衝撃力が作用したとき、その衝撃力が小さい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーが吸収されるように前記防護用袋体を構成するとともに該衝撃力が前記底面との摩擦力で支持されるように前記スキッドを構成し、前記衝撃力が大きい場合には、該衝撃力による衝撃エネルギーの一部が吸収されるように前記防護用袋体を構成するとともに残りが前記底面との摩擦エネルギーによって吸収されるように前記スキッドを構成したことを特徴とするトンネル発破用防護装置。
2. 前記スキッドを、各材軸が前記トンネルの軸線方向に沿うようにかつ互いに平行になるように離間配置された一対のスキッドで構成するとともに、前記架台本体を、前記各スキッドの上面に該スキッドの材軸方向に沿って離間配置されるようにそれぞれ立設された切羽側柱部材及び坑口側柱部材と、該各切羽側柱部材の頂部に架け渡された切羽側梁部材と、該各坑口側柱部材の頂部に架け渡された坑口側梁部材とで構成し、前記防護用袋体を、前記各切羽側柱部材及び前記切羽側梁部材で構成される切羽側門型フレームと前記各坑口側柱部材及び前記坑口側梁部材で構成される坑口側門型フレームとの間に挟み込まれるように厚みを設定するとともに、その外周縁部が厚み方向に沿ってほぼ平坦にかつ前記トンネルの底面及び内周面に対して滑動自在となるように構成した請求項１記載のトンネル発破用防護装置。
3. 前記防護用袋体を、前記切羽側梁部材及び前記坑口側梁部材の上方であって前記トンネルの頂部内周面に対向する側に配置される上方袋体と、前記切羽側柱部材及び前記坑口側柱部材の側方であって前記トンネルの側方内周面に対向する側にそれぞれ配置される側方袋体と、水平移動が自在となるように前記切羽側梁部材及び前記坑口側梁部材から吊持される中央袋体とで構成するとともに、前記坑口側門型フレームに囲まれた矩形開口の対角線位置に該坑口側門型フレームに着脱自在となるように一対の引張材を直交又は斜交配置した請求項２記載のトンネル発破用防護装置。
4. 前記防護用袋体を、最下層、中間層及び最上層からなる三重シートで形成するとともに、前記中間層をポリアリレート系高強力繊維又はポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維で、前記最上層を遮光性繊維でそれぞれ構成した請求項１乃至請求項３のいずれか一記載のトンネル発破用防護装置。
5. 前記最下層、前記中間層及び前記最上層を相互に非接着とした請求項４記載のトンネル発破用防護装置。

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