JP6408388B2 - 発破工法 - Google Patents

Description

本発明は、発破工法に関し、特に、発破に伴う周辺の所定地点における騒音を低減する発破工法に関する。

トンネル掘削工事では、掘削対象の岩盤（切羽）が極めて堅硬な場合、発破工法が採用される。発破工法では、切羽に複数の装薬孔を穿ち、装薬孔に爆薬を装填し、同時または順次に爆薬を爆発させる。この爆発により、対象物を破砕する。近隣に重要構造物や住宅がある場合、発破工法によって生じる騒音の対策が重要になる。

下記特許文献１では、トンネルの坑内空間を閉塞するように設けられた布袋に、砂、砂礫、乾燥モルタルもしくはそれらの混合物からなる充填材が充填され、この充填材の音絶縁作用および減衰作用によって、音圧の高い低周波騒音がトンネルの外部へ放射されるのを低減している。また下記特許文献２では、トンネルの内部で発破工法による掘削工事を行う場合に、発破現場から坑口までの間の箇所に、所定間隔をおいて、少なくとも２つの仕切壁を適宜設け、これらの仕切壁に小さな断面積の開口を設けている。そして、これらの仕切壁で挟まれた空間を消音用膨張室として作用させ、坑口から放射される発破による音響パワーを低減させている。

特開平７−２７９５９９号公報 特公平４−７６０００号公報

上記したように、防音設備の仕様または配置によって、騒音を低減する方法が知られているが、発破対象とされる岩盤の状態に応じて騒音を低減する方法は提案されていない。そこで本発明は、発破対象とされる岩盤の状態に応じて、発破に伴う周辺の所定地点における騒音を低減することができる発破工法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る発破工法は、トンネル掘削において段発発破を複数回行って発破対象領域が移動する間に、発破対象領域に応じて段発発破の起爆秒時差を設定することで周辺の所定地点における騒音を低減する発破工法であって、第１の発破対象領域を対象とするトンネルの第１の切羽にて、第１の起爆秒時差で段発発破を行い、所定地点において、その段発発破により生じた発破音の低周波域の音圧レベルを測定する第１の発破工程と、第１の発破対象領域に連続する第２の発破対象領域を対象とする第２の切羽にて、第１の起爆秒時差と異なる第２の起爆秒時差で段発発破を行い、所定地点において、その段発発破により生じた発破音の低周波域の音圧レベルを測定する第２の発破工程と、第１の発破工程で測定される音圧レベルと第２の発破工程で測定される音圧レベルとを比較し、第１の発破工程で測定される音圧レベルが第２の発破工程で測定される音圧レベルより小さい場合には、第２の発破対象領域に連続する第３の発破対象領域を対象とする第３の切羽にて、第１の起爆秒時差で段発発破を行い、第２の発破工程で測定される音圧レベルが第１の発破工程で測定される音圧レベルより小さい場合には、第３の切羽にて、第２の起爆秒時差で段発発破を行う、第３の発破工程と、
を含むことを特徴とする。

この発破工法では、段発発破を複数回行うことで、発破対象領域が、発破工事の進行方向（たとえばトンネル掘削における掘進の方向）に移動する。その間、それぞれの段発発破において、発破対象領域に応じて起爆秒時差が設定される。すなわち、第１の発破工程では、第１の起爆秒時差で段発発破が行われ、その次の第２の発破工程では、第１の起爆秒時差と異なる第２の起爆秒時差で段発発破が行われる。それぞれの段発発破に対して、周辺の所定地点における低周波域の音圧レベルが測定される。第２の発破工程の次の第３の発破工程では、第１の発破工程と第２の発破工程のうち、低周波域の音圧レベルが小さかった方の発破工程で採用された起爆秒時差にて、段発発破が行われる。発破工事が行われる実際の岩盤では、近接する（すなわち連続する、または連続しないが互いに近い）発破対象領域において、岩盤の状態は類似すると考えられる。第１の発破工程と第２の発破工程のうち、音圧レベルが小さかった方の起爆秒時差の条件が、騒音を低減する観点で、この岩盤（第１および第２の発破対象領域に相当する岩盤）の状態に適していると考えられる。この発破工法のように、音圧レベルが小さかった方の条件に合わせることで、岩盤の状態に応じて、所定地点における騒音を低減することができる。また、第１の切羽で段発発破を行い、その次の第２の切羽で段発発破を行い、さらにその次の第３の切羽で段発発破を行う場合（トンネル掘削を行う場合）において、岩盤の状態に応じて、所定地点における騒音を低減することができる。

本発明のいくつかの態様に係る発破工法は、トンネルの切羽の状態を評価し、その評価結果に応じて、当該切羽に対する段発発破の発破パターンを決定するパターン決定工程を更に含んでもよい。この発破工法によれば、切羽の状態に応じて段発発破の発破パターンが決定されるため、所定地点における騒音をより一層低減することができる。

連続する２つの切羽において、パターン決定工程によって発破パターンが変わった場合に、２つの切羽のうち後段の切羽に対して第１の発破工程を実施してもよい。この発破工法によれば、トンネルの切羽の状態に応じて発破パターンが決定され、発破パターンが変わった場合に、第１の発破工程が実施される。そして、第１、第２および第３の発破工程を経ることで、新たな発破パターンに適した起爆秒時差の設定が可能になる。

所定地点はトンネルの坑口よりも明かり側に位置しており、連続する２つの発破対象領域における２つの段発発破に関し、２つの発破対象領域のうち後段の発破対象領域の段発発破により生じた発破音の所定地点における低周波域の音圧レベルが、２つの発破対象領域のうち前段の発破対象領域の段発発破により生じた発破音の所定地点における低周波域の音圧レベルよりも大きい場合には、後段の発破対象領域に連続する更に後段の発破対象領域に対して、後段の発破対象領域の段発発破で設定したのとは異なる起爆秒時差で段発発破を行ってもよい。所定地点が坑口よりも明かり側に位置する場合、切羽の進行とともに音圧レベルが小さくなると考えられる。よって、音圧レベルが大きくなった場合には、後段の発破対象領域の段発発破で設定した起爆秒時差よりも、その岩盤に適した起爆秒時差が存在すると考えられる。音圧レベルが大きくなった場合に起爆秒時差を設定し直すことにより、岩盤に適した起爆秒時差とし、所定地点における騒音を低減することができる。

本発明の発破対象とされる岩盤の状態に応じて、発破に伴う周辺の所定地点における騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る発破工法が適用されたトンネル掘削現場を示す模式図である。 図１中の切羽における発破パターンすなわち起爆孔の配置例を示す正面図である。 起爆孔における爆薬および雷管の配置例を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る発破工法の実施手順を示すフロー図である。 （ａ）は図１のトンネル掘削現場における発破パターンを示す模式図、（ｂ）は各発破工程における起爆秒時差を示す図である。 発破パターン変更点以降の発破工程を模式的に示す斜視図である。 切羽における発破パターンすなわち起爆孔の他の配置例を示す正面図である。 試験によって得られた、周波数帯に対応する音圧レベルを示すグラフである。 試験によって得られた、坑外距離と低周波音圧レベルとの関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、図面の説明において同一要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

図１に示されるように、本実施形態の発破工法は、堅硬な岩盤からなる地層Ｘに対するトンネル掘削に適用される工法である。トンネル掘削は、図示矢印方向（図１の右方向）に進行する。この発破工法では、トンネル掘削が行われる際、トンネルＴＮＬの周囲（たとえば坑口Ｍよりも明かり側）に位置する所定地点Ｓで生じる騒音を低減させる。

図２に示されるように、発破を行う際、切羽Ａには、複数の起爆孔１０が設けられる。複数の起爆孔１０は、切羽Ａにおいて、段発発破を行うための複数の起爆孔群１０１〜１０８を成している。図２に示される起爆孔１０の配列パターンはあくまで一例であり、個数および配列パターンは適宜変更できる（以下、起爆孔１０の個数および配列パターンを含む概念を「発破パターン」という）。複数の起爆孔１０の段数および配列は、公知の方法に基づいて決定することができる。

図３に示されるように、各起爆孔１０には、たとえば孔１１内に配置された複数の爆薬（いわゆる親ダイおよび増ダイ）１２と、奥側の爆薬（いわゆる親ダイ）１２に設けられた雷管１３と、爆薬１２の手前側に設けられた込め物１４とが設けられている。

本実施形態の発破工法では、雷管１３としては、１ｍｓ単位での起爆秒時設定が可能な電子雷管を用いる。この電子雷管は、切羽Ａでの実施工に即し、起爆秒時設定を切羽Ａにて任意に変更・設定できる機能を有している。この電子雷管では、たとえば１ｍｓ〜３０ｍｓの範囲において、起爆秒時差を１ｍｓ単位で設定可能である。電子雷管を採用することにより、段発発破で生じる低周波音の音圧レベルをコントロール可能になっており、その結果として、所定地点Ｓで生じる騒音を低減することができる。

続いて、図４を参照しながら、本実施形態の発破工法の手順について説明する。以下の発破工法では、トンネル掘削が進行する間、岩盤の状態に応じて発破パターンを決定する。そして、所定の発破パターンで発破を行う間、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベル（すなわち発破音の低周波域の音圧レベル）に応じて、続けて行う発破の起爆秒時差を設定する。なお、この場合の「低周波域」とは、周波数１００Ｈｚ以下であってもよく、周波数８０Ｈｚ以下であってもよい。「低周波域」は、周波数５０Ｈｚ以下であってもよい。

まず、切羽Ａ（岩盤）の状態を評価する（ステップＳ０１）。この工程では、公知の方法にて切羽Ａの状態を評価する。たとえば、圧縮強度や風化変質、割れ目の間隔、割れ目の状態、湧水量等を含む複数の観察項目について採点し、その採点の結果に応じて、複数の岩石グループのうちいずれに区分されるかを決定するいわゆる切羽評価点法が用いられ得る。切羽評価点法では、切羽Ａは、たとえば硬質塊状岩盤、中硬質軟質塊状岩盤、中硬質層状岩盤、および軟質層状岩盤の４種類の岩石グループに区分され得る。なお、切羽Ａの評価手法は、この切羽評価点法に限られず、これ以外の手法が用いられてもよい。

次に、切羽Ａの発破パターンを決定する（ステップＳ０２）。この工程では、ステップＳ０１における切羽評価工程の評価結果に応じて、切羽Ａに対する段発発破の発破パターンを決定する。たとえば、図２に示されるような、起爆孔群１０１〜１０９を備えた段発発破の発破パターンが決定される。発破パターンは、上記したように、起爆孔１０の個数および配列パターンを含む概念であり、起爆孔１０あたりの薬量（最大斉発薬量）すなわち総装薬量をも含む概念である。装薬量は、岩盤の状態および進行長（掘進長）に基づいて決められ得る。たとえば、トンネル掘進の進行長を一定として考えると、岩盤が硬い方が、装薬量が多くなる。ステップＳ０１およびＳ０２は、トンネルＴＮＬの切羽Ａの状態を評価し、その評価結果に応じて、切羽Ａに対する段発発破の発破パターンを決定するパターン決定工程に相当する。いったん発破パターンが決定されると、次にパターン決定工程が行われて発破パターンが変更されるまで、同じ発破パターンが繰り返し採用される（図５（ａ）参照）。

次に、第１の起爆秒時差および第２の起爆秒時差を決定する（ステップＳ０３）。この工程では、いかなる方法で第１および第２の起爆秒時差を決定してもよいが、たとえば、既存の知見（たとえば岩盤の状態が似ている他の現場の発破実績）に基づいて起爆秒時差を決定することができる。ここで、第２の起爆秒時差は、第１の起爆秒時差とは異ならせる。

次に、予め定めた第１の起爆秒時差で切羽Ａ（第１の切羽）の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音（発破音の低周波域）の音圧レベルＬ１を測定する（ステップＳ０４；第１の発破工程）。図５（ｂ）および図６に示されるように、第１の発破工程Ｂ１で発破対象となるのは、切羽Ａと所定の進行長とに応じて定まる第１の発破対象領域Ｒ１である。本実施形態で利用され得る音圧レベル計は、たとえば「低周波音レベル計 ＮＡ−１８」または「低周波音レベル計 ＮＡ−１８Ａ」（いずれもリオン社製）である。このような音圧レベル計が、所定地点Ｓに設置される（所定地点Ｓは一箇所でもよく複数箇所でもよい）。本実施形態において低周波音の音圧レベルを測定するのは、この周波数域の音圧レベルが、起爆秒時差の影響を受けやすいからである。本実施形態で測定対象とする音圧レベルは、周波数１００Ｈｚ以下の音圧レベルであってもよく、周波数８０Ｈｚ以下の音圧レベルであってもよい。たとえば、測定対象の音圧レベルは、周波数５０Ｈｚ以下の音圧レベルであってもよい。岩盤の状態や発破パターン等に応じて、起爆秒時差の影響を受けやすい周波数域を適宜設定することができる。

また、本実施形態で測定対象とする音圧レベルは、例えば、トンネル工事に際して設置される防音扉や防音壁の遮音効果によって、低減する必要がある低周波騒音域を便宜設定することができる。例えば、あるトンネル坑口の防音扉や防音壁の設置により周波数５０Ｈｚより上の周波数域では防音扉や防音壁の遮音効果が十分であるが、周波数域５０Ｈｚ以下では遮音効果が不十分であれば、測定対象とする周波数域は５０Ｈｚ以下とすればよい。あるトンネルでは、防音扉、防音壁のいずれか一つの防音設備の設置のため、周波数８０Ｈｚより上の周波数域では音圧レベルの遮音効果が十分であるが、周波数域８０Ｈｚ以下では音圧レベルの遮音効果が不十分であれば、測定対象とする周波数域は８０Ｈｚ以下とすればよい。このように設定される発破音の低周波域は、一般的に低周波域といわれる低周波域といわれる範囲であれば便宜設定してよい。例えば、周波数１００Ｈｚ以下であれば便宜設定できる（例えば、１００Ｈｚ以下、８０Ｈｚ以下、５０Ｈｚ以下、３０Ｈｚ以下等）。

次に、予め定めた第２の起爆秒時差で切羽Ａの次の切羽（第２の切羽）の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベルＬ２を測定する（ステップＳ０５；第２の発破工程）。図５（ｂ）および図６に示されるように、第２の発破工程Ｂ２で発破対象となるのは、切羽Ａの次の切羽Ａ２と所定の進行長とに応じて定まる、第２の発破対象領域Ｒ２である。第２の発破対象領域Ｒ２は、第１の発破対象領域Ｒ１の進行方向下流側に連続している。続いて、切羽Ａの段発発破で得られた音圧レベルＬ１と、切羽Ａの次の切羽Ａ２の段発発破で得られた音圧レベルＬ２とのどちらが小さいかを判断する（ステップＳ０６）。

ステップＳ０６において、音圧レベルＬ１の方が小さいと判断されると、第１の起爆秒時差で切羽Ａ２の次の切羽（第３の切羽）の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベルＬ３を測定する（ステップＳ０７；第３の発破工程）。一方、ステップＳ０６において、音圧レベルＬ２の方が小さいと判断されると、第２の起爆秒時差で切羽Ａ２の次の切羽（第３の切羽）の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベルＬ３を測定する（ステップＳ０８；第３の発破工程）。図５（ｂ）および図６に示されるように、第３の発破工程Ｂ３で発破対象となるのは、切羽Ａ２の次の切羽Ａ３と所定の進行長とに応じて定まる、第３の発破対象領域Ｒ３である。第３の発破対象領域Ｒ３は、第２の発破対象領域Ｒ２の進行方向下流側に連続している。

図５および図６を参照して上記手順の一例を説明すると、まず、トンネルＴＮＬにおいて、切羽Ａの発破を行う。このとき、第１および第２の起爆秒時差として、起爆秒時差ｔｂおよび起爆秒時差ｔｃが決定される（ｔｂ≠ｔｃ）。そして、起爆秒時差tｂで、第１の発破対象領域Ｒ１に対して第１の発破工程Ｂ１が行われる。続いて、起爆秒時差tｃで、第２の発破対象領域Ｒ２に対して第２の発破工程Ｂ２が行われる。ここで、第１の発破工程Ｂ１で得られた音圧レベルＬ１と、第２の発破工程Ｂ２で得られた音圧レベルＬ２とのどちらが小さいかが判断される。図５（ｂ）に示す例では、第２の発破工程Ｂ２で得られた音圧レベルＬ２の方が小さいと判断されており、したがって、第３の発破対象領域Ｒ３に対して、起爆秒時差tｃで第３の発破工程Ｂ３が行われる。

このように、本実施形態の発破工法では、段発発破を複数回行うことで、発破対象領域が、発破工事の進行方向（たとえばトンネル掘削における掘進の方向）に移動する。その間、それぞれの段発発破において、発破対象領域に応じて起爆秒時差が設定される。すなわち、第１の発破工程Ｂ１では、第１の起爆秒時差ｔｂで段発発破が行われ、その次の第２の発破工程Ｂ２では、第１の起爆秒時差ｔｂと異なる第２の起爆秒時差ｔｃで段発発破が行われる。それぞれの段発発破に対して、周辺の所定地点Ｓにおける低周波域の音圧レベルが測定される。第２の発破工程Ｂ２の次の第３の発破工程Ｂ３では、第１の発破工程Ｂ１と第２の発破工程Ｂ２のうち、低周波域の音圧レベルが小さかった方の発破工程で採用された起爆秒時差（上記の例では起爆秒時差ｔｃ）にて、段発発破が行われる。発破工事が行われる実際の岩盤では、近接する（すなわち連続する、または連続しないが互いに近い）発破対象領域において、岩盤の状態は類似すると考えられる。第１の発破工程Ｂ１と第２の発破工程Ｂ２のうち、音圧レベルが小さかった方の起爆秒時差ｔｃが、騒音を低減する観点で、この岩盤（第１および第２の発破対象領域Ｒ１，Ｒ２に相当する岩盤）の状態に適していると考えられる。この発破工法のように、音圧レベルが小さかった方の条件に合わせることで、岩盤の状態に応じて、所定地点Ｓにおける騒音を低減することができる。しかも、騒音を低減することを目的として総装薬量を少なくするといった方法を採る必要がなく、総装薬量を変えずに騒音を低減することができる。また、切羽の形状を変更するといった方法を採る必要がなく、切羽の形状を変更することなく低減することができる。

特に、所定地点Ｓにおける音圧レベルの測定では、低周波音である低周波域の音圧レベルを測定している。その結果、低周波域の音圧レベルが小さくなるような起爆秒時差が設定される。低周波域の低周波音は、防音壁等の防音設備による減衰効果が得られにくい帯域であるため、低周波音の音圧レベルを低減させることで、防音設備の機能を十分に引き出すことができる。

また、第１の発破工程Ｂ１、第２の発破工程Ｂ２および第３の発破工程Ｂ３がトンネルＴＮＬの連続する切羽で行われるため、トンネル掘削を行う場合においても、岩盤の状態に応じて、所定地点Ｓにおける騒音を低減することができる。

図４に戻り、第１の発破工程Ｂ１〜第３の発破工程Ｂ３が終了すると、切羽Ａ４（岩盤）の状態を評価し（ステップＳ０９）、切羽Ａ４の発破パターンを決定する。この工程は、ステップＳ０１の工程と同様に行われるものであり、トンネルＴＮＬの切羽Ａ４の状態を評価し、その評価結果に応じて、切羽Ａ４に対する段発発破の発破パターンを決定するパターン決定工程に相当する。次に、発破パターンを変更するか否かが判断され（ステップＳ１０）、発破パターンを変更する場合は、ステップＳ０３の第１および第２の起爆秒時差の決定工程に戻る。

このステップＳ１０においても、切羽Ａ４の評価結果に応じて、切羽Ａ４に対する段発発破の発破パターンを決定する。発破パターンの変更内容としては、種々のものが考えられるが、たとえば、起爆孔１０の個数の増減、配列パターンの変更、発破順序の変更（たとえば図２に示される起拱点ＳＬ（Spring Line）を基準として、上下半を連動させる、または上半から下半へと順次に行う等）等が挙げられる。たとえば、図７に示されるように、起爆孔１０の個数が増やされて、これら複数の起爆孔１０が段発発破を行うための複数の起爆孔群２００〜２０８を成した発破パターンを採用してもよい。たとえば、上記した切羽評価点法を用いる場合には、切羽Ａ４が硬質塊状岩盤であると評価された場合に、図７に示されるように総装薬量を増やすことができる。

このように、発破パターンを変更する場合には、上記した第１の発破工程Ｂ１〜第３の発破工程Ｂ３を繰り返す。図５を参照して上記手順の一例を説明すると、図５（ａ）に示されるように、トンネルＴＮＬ内の２箇所において、発破パターンが変更されている。図５（ｂ）に示されるように、第１の発破パターンＰａから第２の発破パターンＰｂへと変更されている箇所以降では、第２の発破パターンＰｂにて、第１の発破工程Ｂ１〜第３の発破工程Ｂ３が行われている。第２の発破パターンＰｂから第３の発破パターンＰｃへと変更されている箇所以降では、第３の発破パターンＰｃにて、第１の発破工程Ｂ１〜第３の発破工程Ｂ３が行われている。

本実施形態の発破工法では、切羽の評価結果に応じて発破パターンを変更すべきか否かを決定し、発破パターンを変更する場合には、上記した第１の発破工程Ｂ１〜第３の発破工程Ｂ３を繰り返す。このように、パターン決定工程において、切羽の状態に応じて段発発破の発破パターンが決定されるため、所定地点Sにおける騒音をより一層低減することができる。

また、発破パターンが変わった場合に、第１の発破工程Ｂ１が実施される。そして、第１、第２および第３の発破工程Ｂ１〜Ｂ３を経ることで、新たな発破パターンに適した起爆秒時差の設定が可能になる。

図４に戻り、ステップＳ１０において、発破パターンを変更しない場合は、切羽Ａ２の段発発破で得られた音圧レベルＬ２と、切羽Ａ２の次の切羽Ａ３の段発発破で得られた音圧レベルＬ３とのどちらが小さいかを判断する（ｎ＝２；ステップＳ１１）。

ステップＳ１１において、音圧レベルＬ２の方が小さいと判断されると、起爆秒時差を変更して切羽Ａ４の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベルＬ４を測定する（ｎ＝２；ステップＳ１２）。一方、ステップＳ１１において、音圧レベルＬ３の方が小さいと判断されると、起爆秒時差を維持して（切羽Ａ３の発破と同じ起爆秒時差で）切羽Ａ４の段発発破を行い、所定地点Ｓにおける低周波音の音圧レベルＬ４を測定する（ｎ＝２；ステップＳ１３）。ステップＳ１２またはステップＳ１３の終了後、ステップＳ０９に戻り、岩盤の状態評価を行う。以下、ステップＳ０９以降の処理を行い、発破パターンを変更する場合には、第１〜第３の発破工程を行う。発破パターンを変更しない場合には、連続する２つの発破対象領域における段発発破で生じた音圧レベルを比較しながら、次の段発発破の起爆秒時差を決定していく（その場合、ｎの数値が１ずつ増やされる）。

このように、連続する２つの発破対象領域Ｒ２，Ｒ３における２つの段発発破Ｂ２，Ｂ３に関し、２つの発破対象領域Ｒ２，Ｒ３のうち後段の発破対象領域Ｒ３の段発発破Ｂ３により生じた発破音の所定地点における低周波音の音圧レベルＬ３が、前段の発破対象領域Ｒ２の段発発破Ｂ２により生じた発破音の所定地点における低周波音の音圧レベルＬ２よりも大きい場合には、後段の発破対象領域Ｒ３に連続する更に後段の発破対象領域Ｒ４に対して、後段の発破対象領域Ｒ３の段発発破Ｂ３で設定したのとは異なる起爆秒時差で段発発破を行う（図５（ｂ）参照）。この場合、新たに設定される起爆秒時差は、発破対象領域Ｒ２等において既に適用された起爆秒時差であってもよいし、まだ適用されていない起爆秒時差であってもよい。

所定地点Ｓが坑口Ｍよりも明かり側に位置する場合、切羽の進行とともに音圧レベルが小さくなると考えられるが、それにも関わらず切羽の進行とともに音圧レベルが大きくなった場合には、後段の発破対象領域の段発発破で設定した起爆秒時差よりも、その岩盤に適した起爆秒時差が存在すると考えられる。よって、音圧レベルが大きくなった場合に起爆秒時差を設定し直すことにより、岩盤に適した起爆秒時差とし、所定地点における騒音を低減することができる。

本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。たとえば、岩盤の状態評価を逐一行わなくてもよく、段発発破を複数回繰り返した後に、適宜のタイミングで岩盤の状態評価を行ってもよい。本発明は、トンネル掘削に限られず、他の発破工事にも適用可能である。たとえば、本発明を明かり工事に適用してもよい。騒音を低減させる地点は、坑口の明かり側に限られず、トンネルＴＮＬの上方の地点等であってもよい。

（試験例）
トンネル掘削現場において、起爆秒時差を３段階に変化させて発破試験を行った。ケース１では、起爆孔を７２孔とし、起爆孔１孔あたりの薬量を約６００ｇとして、起爆秒時差を３０ｍｓに設定した。発破順序は、上下半連動とした。切羽の位置は、坑口Ｍから１２９ｍであった。ケース２では、起爆孔を６３孔とし、起爆孔１孔あたりの薬量を約６００ｇとして、起爆秒時差を上半において７ｍｓに設定し、下半において２１ｍｓに設定した。発破順序は、上半から下半へと順次に行う方式とした。切羽の位置は、坑口Ｍから１３１ｍであった。ケース３では、起爆孔を６４孔とし、起爆孔１孔あたりの薬量を約６００ｇとして、起爆秒時差を上半、下半とも１７ｍｓに設定した。発破順序は、上半から下半へと順次に行う方式とした。切羽の位置は、坑口Ｍから１３３ｍであった。

坑外距離約７０ｍの地点には、防音壁が設けられた。トンネル坑内の切羽付近の地点、坑外であって防音壁手前側（トンネル側）の地点、坑外であって防音壁向こう側（トンネルとは反対側）の地点、および、この地点から更に離れた地点の計４地点に音圧レベル計を設置し、騒音・低周波音圧レベルを測定した。

図８は、試験によって得られた、周波数帯に対応する音圧レベルを示すグラフである。図８に示されるように、全体の騒音レベル（図８中において「Ｆ」で示された騒音レベル）は、起爆秒時差が異なる各ケースでほぼ同じであった。このことから、秒時間隔の調整によって全体の騒音レベルを低減させるのは難しいことがわかる。一方、起爆秒時差を１７ｍｓに設定したケース３では、起爆秒時差を３０ｍｓに設定したケース１に比して、低周波数成分（周波数１６Ｈｚ付近）が減少しており、高周波数成分（周波数８ｋＨｚ付近）が増加していることがわかる。このように、起爆秒時差を１７ｍｓに設定することで、低周波音の音圧レベルが減少することがわかった。このように、起爆秒時差を調整することで、音の周波数帯を高周波数側にシフトさせることができる。

図９は、試験によって得られた、坑外距離と低周波音圧レベルとの関係を示すグラフである。図９に示されるように、起爆秒時差を７ｍｓに設定したケース２よりも起爆秒時差を３０ｍｓに設定したケース１の方が、低周波音成分を低減できており、起爆秒時差を３０ｍｓに設定したケース１よりも起爆秒時差を１７ｍｓに設定したケース３の方が、低周波音成分を更に低減できていることがわかる。防音設備が得意とする高周波数帯に音の高さをシフトさせることにより、防音設備を用いた場合の全体の騒音レベルを低減できることがわかる。

１０…起爆孔、１２…爆薬、１３…雷管、Ａ…切羽（発破対象領域）、Ａ２…第２の切羽、Ａ３…第３の切羽、Ｂ１…第１の発破工程、Ｂ２…第２の発破工程、Ｂ３…第３の発破工程、Ｒ１…第１の発破対象領域、Ｒ２…第２の発破対象領域、Ｒ３…第３の発破対象領域、Ｓ…所定地点、ＴＮＬ…トンネル。

Claims (4)

1. トンネル掘削において段発発破を複数回行って発破対象領域が移動する間に、発破対象領域に応じて段発発破の起爆秒時差を設定することで周辺の所定地点における騒音を低減する発破工法であって、
   第１の発破対象領域を対象とするトンネルの第１の切羽にて、第１の起爆秒時差で段発発破を行い、前記所定地点において、その段発発破により生じた発破音の低周波域の音圧レベルを測定する第１の発破工程と、
   前記第１の発破対象領域に連続する第２の発破対象領域を対象とする第２の切羽にて、第１の起爆秒時差と異なる第２の起爆秒時差で段発発破を行い、前記所定地点において、その段発発破により生じた発破音の低周波域の音圧レベルを測定する第２の発破工程と、
   前記第１の発破工程で測定される音圧レベルと前記第２の発破工程で測定される音圧レベルとを比較し、
   前記第１の発破工程で測定される音圧レベルが前記第２の発破工程で測定される音圧レベルより小さい場合には、前記第２の発破対象領域に連続する第３の発破対象領域を対象とする第３の切羽にて、前記第１の起爆秒時差で段発発破を行い、
   前記第２の発破工程で測定される音圧レベルが前記第１の発破工程で測定される音圧レベルより小さい場合には、前記第３の切羽にて、前記第２の起爆秒時差で段発発破を行う、第３の発破工程と、
   を含むことを特徴とする発破工法。
2. 前記トンネルの切羽の状態を評価し、その評価結果に応じて、当該切羽に対する段発発破の発破パターンを決定するパターン決定工程を更に含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の発破工法。
3. 連続する２つの切羽において、前記パターン決定工程によって発破パターンが変わった場合に、前記２つの切羽のうち後段の切羽に対して前記第１の発破工程を実施する
   ことを特徴とする請求項２に記載の発破工法。
4. 前記所定地点は前記トンネルの坑口よりも明かり側に位置しており、
   連続する２つの発破対象領域における２つの段発発破に関し、前記２つの発破対象領域のうち後段の発破対象領域の段発発破により生じた発破音の前記所定地点における低周波域の音圧レベルが、前記２つの発破対象領域のうち前段の発破対象領域の段発発破により生じた発破音の前記所定地点における低周波域の音圧レベルよりも大きい場合には、前記後段の発破対象領域に連続する更に後段の発破対象領域に対して、前記後段の発破対象領域の段発発破で設定したのとは異なる起爆秒時差で段発発破を行う
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発破工法。

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