JP6635836B2 - Pressure fluctuation reduction structure - Google Patents
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Description
本発明は、車両が通過するトンネル本坑、および、トンネル本坑と外部とを連通させる斜坑を含む坑道内に設けられる圧力変動低減構造に関する。 The present invention relates to a pressure fluctuation reducing structure provided in a tunnel including a tunnel main shaft through which a vehicle passes and an inclined shaft communicating the tunnel main shaft with the outside.
鉄道車両などの車両が通過するトンネルには、トンネル内の換気や避難路を確保するために、上下に伸びる立坑や斜めに伸びる斜坑が、トンネル本坑から分岐して複数設けられる。しかし、トンネル内を車両が通過する際にトンネル内に発生する低周波数の圧力変動や、トンネル掘削工事の発破音が、トンネル本坑や立坑、斜坑を伝搬して地表に放出されて低周波空気振動となり、周辺環境に影響を及ぼすという問題がある。 In a tunnel through which a vehicle such as a railway vehicle passes, a plurality of vertical shafts and diagonally extending shafts are provided branching from the main tunnel in order to secure ventilation and an evacuation route in the tunnel. However, low-frequency pressure fluctuations generated in the tunnel when vehicles pass through the tunnel and the blasting sound of tunnel excavation work are propagated through tunnel main shafts, vertical shafts and inclined shafts and released to the surface, and low-frequency air There is a problem that the vibration is caused and affects the surrounding environment.
そこで、特許文献1には、立坑や斜坑に設けられ、トンネルを鉄道車両が通過する場合に発生する圧力変動を低減させる立坑構造が開示されている。この立坑構造は、立坑の長手方向と交差するように空気室を形成し、1または複数枚の多孔板で空気室を複数の空間に分離している。このような構成によれば、多孔板の孔を通過する圧力変動に粘性または圧力損失による減衰作用が生じ、圧力変動が熱エネルギーに変換されるので、圧力変動が低減される。この立坑構造は、20Hz以下の低周波数の圧力変動に対して高い吸音率を有している。
Therefore,
しかしながら、山岳トンネルから分岐して設けられる斜坑は、地下40m程度の大深度の地下トンネルから分岐して設けられる立坑に比べて断面積が小さい。そのため、特許文献1の立坑構造を斜坑に適用する場合、斜坑の長手方向に直交する方向に設置スペースを確保するのが難しいという問題がある。
However, the cross section of the inclined shaft provided from the mountain tunnel is smaller than that of the vertical shaft provided by branching from the deep underground tunnel having a depth of about 40 m. Therefore, when the vertical shaft structure of
また、特許文献1の立坑構造は、立坑の長手方向に沿って立坑内に構築された骨組み構造に設けられる。よって、特許文献1の立坑構造を斜坑に設ける場合、同様にして、斜坑内に骨組み構造を構築する必要がある。しかし、上述したように、斜坑は、立坑に比べて断面積が小さく、斜坑の長手方向に直交する方向の設置スペースが小さい。そこで、吸音性能を十分に確保するために、特許文献1の立坑構造を長手方向に長い範囲にわたって設ける必要がある。そうすると、骨組み構造の施工距離が長くなり、工費が嵩む。
Further, the shaft structure of
また、特許文献1の立坑構造と斜坑の壁面との間に形成される空間が無駄なスペースとなり、斜坑の断面積を有効に活用する上で効率が悪い。また、特許文献1の立坑構造のように、多孔板を用いた圧力変動低減構造においては、背後空気層の大きさが吸音性能につながるため、吸音性能に寄与しないスペースを設けるのは、圧力変動を対策する上でも効率が悪い。
Further, the space formed between the shaft structure of
また、トンネル工事における発破音等の騒音がトンネル本坑や立坑、斜坑を伝搬して周辺環境に放出されるという問題がある。そこで、内部にサイレンサを設けて周辺環境に放出される騒音を低減させることが考えられる。しかし、サイレンサで低減可能な騒音は200Hz以上の成分であるため、およそ160Hz以下の低周波成分がそのまま周辺環境に放出される。そして、特許文献1の立坑構造は、上述したように、20Hz以下の低周波数の圧力変動に対して十分に効果があるものの、20Hzを超えて160Hz以下の低周波騒音に対しては効果が見込めない。
Further, there is a problem that noise such as blasting noise in tunnel construction propagates through the main tunnel, the vertical shaft, and the inclined shaft, and is released to the surrounding environment. Therefore, it is conceivable to provide a silencer inside to reduce noise emitted to the surrounding environment. However, since the noise that can be reduced by the silencer is a component of 200 Hz or higher, a low frequency component of approximately 160 Hz or lower is directly emitted to the surrounding environment. As described above, the shaft structure of
本発明の目的は、工費を抑えながら坑道の断面積を有効に活用して、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることが可能な圧力変動低減構造を提供することである。 An object of the present invention is to provide a pressure fluctuation reducing structure capable of reducing low-frequency pressure fluctuation and low-frequency noise by effectively utilizing the cross-sectional area of a tunnel while suppressing construction costs.
本発明は、車両が通過するトンネル本坑、および、当該トンネル本坑と外部とを連通させる斜坑を含む坑道内に設けられる圧力変動低減構造であって、前記坑道の2つの側面の少なくとも一方に設けられ、前記側面との間に所定の間隔をあけて前記側面に対向配置された第1の仕切板と、前記坑道の天井および床をなす2つの壁面の少なくとも一方に設けられ、前記壁面との間に所定の間隔をあけて前記壁面に対向配置された第2の仕切板と、を有し、前記第1の仕切板および前記第2の仕切板の少なくとも一方が、多数の貫通孔を備えた多孔部を有し、前記第1の仕切板および前記第2の仕切板によって、前記坑道の内部空間が風路と背後空気層とに仕切られていることを特徴とする。 The present invention is a pressure fluctuation reducing structure provided in a tunnel including a tunnel main shaft through which a vehicle passes, and an inclined shaft communicating the tunnel main shaft with the outside, and at least one of two side surfaces of the tunnel. A first partition plate disposed at a predetermined interval between the side surface and the side surface, and provided on at least one of two wall surfaces forming a ceiling and a floor of the gallery, A second partition plate disposed opposite to the wall surface at a predetermined interval, and at least one of the first partition plate and the second partition plate has a large number of through holes. The inner space of the tunnel is partitioned into an air passage and a back air layer by the first partition plate and the second partition plate.
本発明によると、第1の仕切板および第2の仕切板によって、坑道の内部空間が風路と背後空気層とに仕切られている。そして、坑道の側面や上下の壁面(以下、これらを壁面という)が多孔板を用いた圧力変動低減構造における背面板の代替となることで、第1の仕切板および第2の仕切板と背後空気層と坑道の壁面とが多孔板を用いた圧力変動低減構造を構成している。よって、風路を通過する低周波数の圧力変動や低周波騒音が多孔部の貫通孔を通過する際に、粘性または圧力損失による減衰作用が生じる。この減衰作用によって、低周波数の圧力変動や低周波騒音が熱エネルギーに変換されるので、低周波数の圧力変動や低周波騒音が減衰する。これにより、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。 According to the present invention, the inner space of the tunnel is partitioned into the air passage and the back air layer by the first partition plate and the second partition plate. The side walls and upper and lower wall surfaces of the tunnel (hereinafter, these are referred to as wall surfaces) serve as substitutes for the back plate in the pressure fluctuation reduction structure using the perforated plate, so that the first partition plate and the second partition plate and the The air layer and the wall of the tunnel form a pressure fluctuation reduction structure using a perforated plate. Therefore, when low-frequency pressure fluctuation or low-frequency noise passing through the air passage passes through the through-hole of the porous portion, damping action occurs due to viscosity or pressure loss. Due to this damping action, low-frequency pressure fluctuations and low-frequency noise are converted into thermal energy, so that low-frequency pressure fluctuations and low-frequency noise are attenuated. Thus, low-frequency pressure fluctuation and low-frequency noise can be reduced.
このように、坑道の壁面を背面板の代替とすることで、坑道内に第1の仕切板および第2の仕切板を設置するだけでよいので、設置コストを抑えることができる。多孔板を用いた圧力変動低減構造は、背面板で密閉されているので、風路を通過する圧力変動の圧力を受ける。そのため、これに合わせて骨組み構造の強度を設計する必要がある。しかし、本構造においては、第1の仕切板および第2の仕切板のみを設置するので、受ける圧力が小さくなる。また、本構造は多孔板を用いた圧力変動低減構造よりも軽量である。よって、骨組み構造を簡略化することができる。これにより、工費を抑えることができる。また、第1の仕切板および第2の仕切板と坑道の壁面との間がすべて背後空気層となるので、坑道の壁面との間に無駄なスペースが生じない。そのため、坑道の断面積を有効に活用することができる。 As described above, by replacing the wall surface of the tunnel with the back plate, it is only necessary to install the first partition plate and the second partition plate in the tunnel, so that the installation cost can be reduced. Since the pressure fluctuation reducing structure using a perforated plate is sealed by the back plate, it receives the pressure of the pressure fluctuation passing through the air passage. Therefore, it is necessary to design the strength of the frame structure in accordance with this. However, in this structure, since only the first partition plate and the second partition plate are provided, the pressure received is small. Further, this structure is lighter than the pressure fluctuation reducing structure using a perforated plate. Therefore, the frame structure can be simplified. Thereby, the construction cost can be reduced. In addition, since the space between the first partition plate and the second partition plate and the wall surface of the tunnel is all behind the air layer, there is no wasteful space between the wall and the wall surface of the tunnel. Therefore, the sectional area of the tunnel can be effectively used.
よって、工費を抑え、且つ、坑道の断面積を有効に活用して、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。 Therefore, it is possible to reduce the low-frequency pressure fluctuation and the low-frequency noise by suppressing the construction cost and effectively utilizing the cross-sectional area of the tunnel.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(斜坑の構成)
本発明の実施形態による圧力変動低減構造1は、斜視図である図1に示すように、車両が通過するトンネル本坑21と外部22とを連通させる斜坑23内に設けられる。ここで、トンネル本坑21は、山に設けられた山岳トンネルなどである。斜坑23は、斜めに伸びて、山肌である外部22とトンネル本坑21とを連通させている。車両は、鉄道車両や、自動車などの車両である。なお、圧力変動低減構造1は、トンネル本坑21内に設けられてもよい。
(Structure of the shaft)
As shown in FIG. 1 which is a perspective view, the pressure
斜坑23には、他の区間よりも広い広区間23aが、斜坑23の長手方向に複数設けられている。この広区間23aは、斜坑23の建設時の避難場所であり、斜坑23の長手方向に直交する方向の断面積が他の区間よりも大きい区間である。
In the
図1のA−A断面図である図2に示すように、斜坑23(広区間23a)の内部空間は、左右の側面23l,23rと、天井面23uと床面23dとで形成されている。トラックなどの工事車両31は、斜坑23の床面23d上を走行する。
As shown in FIG. 2 which is an AA cross-sectional view of FIG. 1, the internal space of the shaft 23 (
なお、斜坑23内には、斜坑23内を強制換気する図示しない換気ファンが設けられていてもよい。この換気ファンからは騒音が発生し、斜坑23を伝搬して外部22に漏れる。そこで、斜坑23内には、外部22に放出される騒音を低減させる図示しないサイレンサが設けられていてよい。
Note that a ventilation fan (not shown) for forcibly ventilating the inside of the
(立坑の構成)
ここで、従来技術を説明するため、立坑43の断面図を図3に示す。立坑43は、上下に伸びて、車両61が通過するトンネル本坑41と外部42とを連通させるものである。
(Structure of shaft)
Here, in order to explain the prior art, a sectional view of the
この立坑43に特許文献1の立坑構造51を設ける際には、鉄骨を縦横に組んでなる骨組み構造44を立坑43内に構築する。そして、この骨組み構造44に特許文献1の立坑構造51を設ける。
When the
しかしながら、図2に示す斜坑23は、図3に示す立坑43に比べて断面積が小さい。そのため、特許文献1の立坑構造51を斜坑23に適用する場合、斜坑23の長手方向に直交する方向に設置スペースを確保するのが難しいという問題がある。
However, the
また、特許文献1の立坑構造51を斜坑23に設ける場合、立坑43のときと同様にして、斜坑23内に骨組み構造44を構築する必要がある。しかし、斜坑23の長手方向に直交する方向の設置スペースが小さいので、吸音性能を十分に確保するために、特許文献1の立坑構造51を長手方向に長い範囲にわたって設ける必要がある。そうすると、骨組み構造44の施工距離が長くなり、工費が嵩む。
When the
また、図3に示すように、立坑43に特許文献1の立坑構造51を設けると、骨組み構造44、即ち、特許文献1の立坑構造51と立坑43の壁面との間に、無駄なスペースである空間45が形成される。特許文献1の立坑構造51を斜坑23に適用する場合、同様の空間が特許文献1の立坑構造51と斜坑23の壁面との間に形成されることになる。しかし、この空間が無駄なスペースとなり、斜坑23の断面積を有効に活用する上で効率が悪い。また、特許文献1の立坑構造51のように、多孔板を用いた圧力変動低減構造においては、背後空気層の大きさが吸音性能につながるため、吸音性能に寄与しないスペースを設けるのは、圧力変動を対策する上でも効率が悪い。
Further, as shown in FIG. 3, when the
また、トンネル工事における発破音等の騒音が斜坑23を伝搬して外部22に放出されるという問題がある。特許文献1の立坑構造51は、20Hz以下の低周波数の圧力変動に対して十分に効果があるものの、20Hzを超えて160Hz以下の低周波騒音に対しては効果が見込めない。
Further, there is a problem that noise such as a blasting sound in tunnel construction propagates through the
(圧力変動低減構造の構成)
本実施形態の圧力変動低減構造1は、図2に示すように、斜坑23の広区間23a内に設けられている。
(Configuration of pressure fluctuation reduction structure)
As shown in FIG. 2, the pressure
圧力変動低減構造1は、斜坑23の図中左側の側面23lとの間に所定の間隔をあけて側面23lに対向配置された第1の仕切板2を有している。第1の仕切板2は、上下方向に配置されて、下端が斜坑23の床面23dに接続されているとともに、上端が斜坑23の天井面23uよりも下方に位置している。本実施形態において、第1の仕切板2は、多数の貫通孔を全面に備えた多孔板である。しかし、第1の仕切板2は、多数の貫通孔を備えた多孔部を一部に有する構成であってもよい。
The pressure
また、圧力変動低減構造1は、斜坑23の天井面23uとの間に所定の間隔をあけて天井面23uに対向配置された第2の仕切板3を有している。第2の仕切板3は、左右方向に配置されて、右端が斜坑23の図中右側の側面23rに接続されているとともに、左端が斜坑23の図中左側の側面23lよりも右方に位置している。本実施形態において、第2の仕切板3は、多数の貫通孔を全面に備えた多孔板である。しかし、第2の仕切板3は、多数の貫通孔を備えた多孔部を一部に有する構成であってもよい。
In addition, the pressure
第1の仕切板2の上端と、第2の仕切板3の左端とは接続されている。これにより、第1の仕切板2および第2の仕切板3によって、広区間23aの内部空間が風路24と背後空気層25とに仕切られている。なお、風路24内に工事車両31が走行するスペースが確保されるように、風路24と背後空気層25とが仕切られている。
The upper end of the
ここで、第1の仕切板2および第2の仕切板3に設けられた貫通孔は、小穴、円形孔、異形孔、スリット形状の孔、ルーバーフィン形状を有する孔、十字孔、その他任意の形状の孔であって、これらの少なくとも1種からなることが好ましい。本実施形態において、貫通孔は円形孔である。
Here, the through holes provided in the
また、低周波数の圧力変動を低減させる場合には、第1の仕切板2および第2の仕切板3の開口率は1%以上10%以下であり、貫通孔の開口径は1mm以上120mm以下であることが好ましい。また、第1の仕切板2および第2の仕切板3の板厚は1mm以上120mm以下であることが好ましい。開口率、開口径、および、板厚をこのような範囲に設定することで、20Hz以下の周波数帯域において高い吸音率を有するようにすることができる。
Further, when reducing the low-frequency pressure fluctuation, the opening ratio of the
また、第1の仕切板2および第2の仕切板3は、リサイクル面および防錆の観点から、アルミニウム板部材またはステンレス部材からなることが好ましい。また、第1の仕切板2および第2の仕切板3に設けられる多数の貫通孔は、パンチング加工により形成されてもよく、エンボス加工により形成されてもよい。
Further, the
図1をB方向から見た斜坑23の断面図を図4に示す。広区間23aの風路24と他の区間の内部空間とは、連通している。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
そして、図2に示すように、斜坑23の壁面(天井面23u、左側の側面23l、および、床面23dの一部)が多孔板を用いた圧力変動低減構造における背面板の代替となることで、第1の仕切板2および第2の仕切板3と、背後空気層25と、斜坑23の壁面(天井面23u、左側の側面23l、および、床面23dの一部)とが、多孔板を用いた圧力変動低減構造を構成している。
Then, as shown in FIG. 2, the wall surface of the inclined shaft 23 (the
図1に示すように、トンネル本坑21内を車両が通過する際にトンネル本坑21内に発生する低周波数の圧力変動が斜坑23を伝搬して外部22に放出されて低周波空気振動となり、周辺環境に影響を及ぼす。また、斜坑23との分岐部を車両が通過する際の騒音が斜坑23を伝搬して外部22に放出される。また、トンネル工事における発破音等の騒音が斜坑23を伝搬して外部22に放出される。また、換気ファンから発生した騒音が斜坑23を伝搬して外部22に放出される。
As shown in FIG. 1, when a vehicle passes through the tunnel
しかしながら、図2に示すように、第1の仕切板2および第2の仕切板3と、背後空気層25と、斜坑23の壁面(天井面23u、左側の側面23l、および、床面23dの一部)とが、多孔板を用いた圧力変動低減構造を構成している。よって、風路24を通過する低周波数の圧力変動や低周波騒音が第1の仕切板2および第2の仕切板3の貫通孔を通過する際に、粘性または圧力損失による減衰作用が生じる。具体的には、低周波数の圧力変動に対して圧力損失による減衰作用が生じ、低周波騒音に対して粘性による減衰作用が生じる。この減衰作用によって、低周波数の圧力変動や低周波騒音が熱エネルギーに変換されるので、低周波数の圧力変動や低周波騒音が減衰する。これにより、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。
However, as shown in FIG. 2, the
ここで、第1の仕切板2および第2の仕切板3における、多数の貫通孔を備えた多孔部の面積を、低減対象の圧力変動の周波数と背後空気層25の体積とに応じて設定する。これにより、20Hz以下の低周波数の圧力変動や、20〜200Hz帯域の低周波騒音を低減させることができる。低周波騒音を低減させる場合、背後空気層25の体積は小さくなり、風路24の断面積の割合は多くなる。
Here, in the
そして、斜坑23の壁面を背面板の代替とすることで、斜坑23内に第1の仕切板2および第2の仕切板3を配置するだけでよいので、設置コストを抑えることができる。また、多孔板を用いた圧力変動低減構造は、背面板で密閉されているので、風路24を通過する圧力変動の圧力を受ける。そのため、これに合わせて骨組み構造44の強度を設計する必要がある。しかし、本構造においては、第1の仕切板2および第2の仕切板3のみを設置するので、受ける圧力が小さくなる。なお、風路24を通過する圧力変動の圧力は、斜坑23の壁面が受けることとなる。また、本構造は多孔板を用いた圧力変動低減構造よりも軽量である。よって、骨組み構造を簡略化することができる。これにより、工費を抑えることができる。
By replacing the wall surface of the
また、第1の仕切板2および第2の仕切板3と斜坑23の壁面との間がすべて背後空気層25となるので、斜坑23の壁面との間に無駄なスペースが生じない。そのため、斜坑23の断面積を有効に活用することができる。
In addition, since the space between the
よって、工費を抑え、且つ、斜坑23の断面積を有効に活用して、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。
Therefore, it is possible to reduce the construction cost and effectively utilize the cross-sectional area of the
また、他の区間よりも断面積が大きい広区間23aに第1の仕切板2および第2の仕切板3を設けて圧力変動を低減させることで、他の区間のスペースを有効に活用することができる。
Further, by providing the
なお、本実施形態においては、図2に示すように、第1の仕切板2および第2の仕切板3で風路24と背後空気層25とを仕切ることで、風路24の壁面を第1の仕切板2および第2の仕切板3の2面としている。しかし、第1の仕切板2を天井面23uまで延伸させて風路24と背後空気層25とを仕切ることで、風路24の壁面を1面としてもよい。また、斜坑23の図中右側の側面23rとの間に所定の間隔をあけて側面23rに対向配置した他の仕切板を設けることで、風路24の壁面を3面としてもよい。さらに、斜坑23の床面23dとの間に所定の間隔をあけて床面23dに対向配置した他の仕切板を設けることで、風路24の壁面を4面としてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
また、本実施形態においては、第1の仕切板2および第2の仕切板3の全面を多孔部としているが、第1の仕切板2や第2の仕切板3の一部が多孔部であってもよい。また、低減対象の周波数帯域を広範囲にするために、斜坑23の長手方向やこれに直交する方向に沿って、第1の仕切板2や第2の仕切板3に開口率が異なる多孔部を複数設けてもよい。
Further, in the present embodiment, the entire surface of the
また、本実施形態においては、図2に示すように、第1の仕切板2および第2の仕切板3と、背後空気層25と、斜坑23の壁面とで、多孔板を用いた圧力変動低減構造を構成して、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させているが、例えば、多孔板と背面板と側面板とで囲まれた空間を内部に有する箱状の圧力変動低減構造を、背後空気層25における斜坑23の図中左側の側面23lに沿って複数設けてもよい。この場合、第1の仕切板2および第2の仕切板3の貫通孔と背後空気層25とで、20Hz以下の低周波数の圧力変動を低減させ、第1の仕切板2および第2の仕切板3の貫通孔を通過した20〜200Hz帯域の低周波騒音を、側面23lに沿って設けた箱状の圧力変動低減構造で低減させてよい。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
(圧力評価)
次に、本実施形態の圧力変動低減構造1と、特許文献1の立坑構造51とで、多数の貫通孔を備えた多孔部の面積を変えて、斜坑23の外部22側の開口(坑口)から10mの地点で観測される圧力を評価した。以下、特許文献1の立坑構造51を、従来型の圧力変動低減構造51という。斜坑23の長手方向に直交する断面図である、本実施形態の圧力変動低減構造1の模式図を図5A、図5Bに示す。また、斜坑23の長手方向に直交する断面図である、従来型の圧力変動低減構造51の模式図を図6に示す。
(Pressure evaluation)
Next, in the pressure
図5Aに示す圧力変動低減構造1は、第1の仕切板2の全面が多孔部で、第2の仕切板3に貫通孔がない、多孔板が1面のものである。図5Bに示す圧力変動低減構造1は、第1の仕切板2および第2の仕切板3の各々の全面が多孔部である、多孔板が2面のものである。
The pressure
図6に示す従来型の圧力変動低減構造51は、多数の貫通孔を備えた多孔板52によって風路24と背後空気層25とが仕切られている。図6に示す従来型の圧力変動低減構造51は、図5Aに示す圧力変動低減構造1と同等の性能を有する構造である。なぜなら、背後空気層と多孔板との長さの比が同じであり、同等の性能を有する構造となるからである。
In the conventional pressure
圧力の評価は、図5Aに示す圧力変動低減構造1(多孔板1面)と、図5Bに示す圧力変動低減構造1(多孔板2面)と、図6に示す従来型の圧力変動低減構造51(従来型)とを用いて行った。トンネル本坑21内の圧力変動の相対圧力勾配値と斜坑23の坑口における相対圧力との関係を図7に示す。図7において、横軸は、斜坑23につながっているトンネル本坑21内の相対圧力変動の圧力勾配値である。圧力変動が斜坑23を伝搬して外部22に放出された際の圧力値は、相対圧力勾配値が大きくなるほど大きくなる。また、図7において、横軸は、何ら対策しない(圧力変動低減構造1や従来型の圧力変動低減構造51を設けない)場合における、トンネル本坑21内の圧力勾配の評価値のうち最大の値で、トンネル本坑21内の圧力勾配値を正規化した相対圧力勾配値である。また、縦軸は、圧力変動低減構造1や従来型の圧力変動低減構造51を設けずに何ら対策しない場合における、トンネル本坑21内の圧力勾配の評価値が最大の値になるときの斜坑23の坑口における圧力値で、斜坑23の坑口における圧力値を正規化した相対圧力である。
The pressure was evaluated by the pressure fluctuation reducing structure 1 (perforated plate 1) shown in FIG. 5A, the pressure fluctuation reducing structure 1 (perforated plate 2) shown in FIG. 5B, and the conventional pressure fluctuation reducing structure shown in FIG. 51 (conventional type). FIG. 7 shows the relationship between the relative pressure gradient value of the pressure fluctuation in the tunnel
図7から、多孔部により斜坑23の抗口における圧力が低減していることがわかる。特に圧力勾配が大きいときに低減効果が大きく、図5Aに示す圧力変動低減構造1(多孔板1面)で約40%程度の低減効果となっている。図6に示す従来型の圧力変動低減構造51(従来型)は、図5Aに示す圧力変動低減構造1(多孔板1面)と同等の構造であるため、ほぼ同じ低減効果となっている。
From FIG. 7, it can be seen that the pressure at the wellhead of the
また、図5Bに示す圧力変動低減構造1(多孔板2面)は、図5Aに示す圧力変動低減構造1(多孔板1面)よりも低減効果が小さいことがわかる。これは、図5Bに示す圧力変動低減構造1(多孔板2面)よりも、図5Aに示す圧力変動低減構造1(多孔板1面)の方が、多孔部の面積当たりの背後空気層25の体積が大きく、低周波数の圧力変動の周波数特性に適した構造となっているためである。
Also, it can be seen that the pressure fluctuation reducing structure 1 (two perforated plates) shown in FIG. 5B has a smaller reduction effect than the pressure fluctuation reducing structure 1 (one perforated plate) shown in FIG. 5A. This is because the pressure fluctuation reducing structure 1 (one perforated plate 1) shown in FIG. 5A has a
図5A、図5Bにおいて、奥行き方向(長手方向)の長さが同じであるとして、多孔部の面積当たりの背後空気層25の体積を、多孔部の長さL当たりの背後空気層25の断面積Sとして考える。斜坑23の壁面を多孔板を用いた圧力変動低減構造における背面板の代替とする圧力変動低減構造1の防音性能は、斜坑23の長手方向に直交する断面において、背後空気層25の断面積Sを多孔部の長さLで除した値で決まる。図5Aにおいては、背後空気層25の断面積Sを多孔板52の長さLで割ると、S/L=5[m]となる。一方、図5Bにおいては、背後空気層25の断面積Sを多孔板52,53の長さLで割ると、S/L=2.5[m]となる。
5A and 5B, assuming that the length in the depth direction (longitudinal direction) is the same, the volume of the
図6のように、風路24と背後空気層25とを仕切る多孔板52の長さLと、多孔板52の長さ方向における背後空気層25の幅とが同じ長さの場合、S/Lの値は背後空気層25の厚さを表す。すなわち、S/Lの値は空気層厚みともいえる。この値が2.5mである図5Bに示す圧力変動低減構造1(多孔板2面)では、圧力の低減効果が小さいことから、S/Lの値を2.5mより大きくすることで、圧力を好適に下げることができることがわかる。なお、S/Lの値は10mより大きくしても効果は同等であると考えられる。よって、省スペースの観点からも、S/Lの値は10m以下が好ましい。
As shown in FIG. 6, when the length L of the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る圧力変動低減構造1によると、第1の仕切板2および第2の仕切板3によって、斜坑23の内部空間が風路24と背後空気層25とに仕切られている。そして、斜坑23の壁面(天井面23u、左側の側面23l、および、床面23dの一部)が多孔板を用いた圧力変動低減構造における背面板の代替となることで、第1の仕切板2および第2の仕切板3と背後空気層25と斜坑23の壁面とが多孔板を用いた圧力変動低減構造を構成している。よって、風路24を通過する低周波数の圧力変動や低周波騒音が第1の仕切板2および第2の仕切板3の貫通孔を通過する際に、粘性または圧力損失による減衰作用が生じる。この減衰作用によって、低周波数の圧力変動や低周波騒音が熱エネルギーに変換されるので、低周波数の圧力変動や低周波騒音が減衰する。これにより、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。
(effect)
As described above, according to the pressure
そして、斜坑23の壁面を背面板の代替とすることで、斜坑23内に第1の仕切板2および第2の仕切板3を設置するだけでよいので、設置コストを抑えることができる。また、多孔板を用いた圧力変動低減構造は、背面板で密閉されているので、風路24を通過する圧力変動の圧力を受ける。そのため、これに合わせて骨組み構造の強度を設計する必要がある。しかし、本構造においては、第1の仕切板2および第2の仕切板3のみを設置するので、受ける圧力が小さくなる。また、本構造は多孔板を用いた圧力変動低減構造よりも軽量である。よって、骨組み構造を簡略化することができる。これにより、工費を抑えることができる。また、第1の仕切板2および第2の仕切板3と斜坑23の壁面との間がすべて背後空気層25となるので、斜坑23の壁面との間に無駄なスペースが生じない。そのため、斜坑23の断面積を有効に活用することができる。
Then, by replacing the wall surface of the
よって、工費を抑え、且つ、斜坑23の断面積を有効に活用して、低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることができる。
Therefore, it is possible to reduce the construction cost and effectively utilize the cross-sectional area of the
また、他の区間よりも断面積が大きい広区間23aに第1の仕切板2および第2の仕切板3を設けて低周波数の圧力変動や低周波騒音を低減させることで、他の区間のスペースを有効に活用することができる。
Also, the
また、斜坑23の壁面を、多孔板を用いた圧力変動低減構造における背面板の代替とする本構造の防音性能は、斜坑23の長手方向に直交する断面において、背後空気層25の断面積Sを多孔部の長さLで除した値で決まる。風路24と背後空気層25とを仕切る第1の仕切板2および第2の仕切板3の多孔部の長さLと、多孔部の長さ方向における背後空気層25の幅とが同じ場合、背後空気層25の断面積Sを多孔部の長さLで除した値は、背後空気層25の厚さを表す。この値を2.5mを超えて10m以下にすることで、圧力を好適に下げることができる。
The soundproofing performance of this structure in which the wall surface of the
(本実施形態の変形例)
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
(Modification of this embodiment)
As described above, the embodiments of the present invention have been described, but they are merely specific examples, and do not limit the present invention in particular. Specific configurations and the like can be appropriately changed in design. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention merely enumerate the most preferable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects according to the present invention are described in the embodiments of the present invention. It is not limited to what was done.
例えば、本実施形態の圧力変動低減構造1が設けられる広区間23aは、斜視図である図8に示すように、斜坑23の長手方向に連続して設けられていてもよい。トンネル21内の圧力変動の圧力勾配値と斜坑23の坑口における相対圧力との関係を図9に示す。図1に示すように、所定の長さの広区間23aが長手方向に離れて2つ設けられている場合(分割)と、図8に示すように、所定の長さの2つの広区間23aがつながって設けられている場合(連続)とで、すべての広区間23aの長さの合計がともに同じであれば、圧力の低減効果は同等となる。
For example, the
1 圧力変動低減構造
2 第1の仕切板
3 第2の仕切板
21 トンネル本坑
22 外部
23 斜坑
23a 広区間
23d 床面
23l,23r 側面
23u 天井面
24 風路
25 背後空気層
31 工事車両
41 トンネル本坑
42 外部
43 立坑
44 骨組み構造
45 空間
51 立坑構造(圧力変動低減構造)
52,53 多孔板
61 車両
DESCRIPTION OF
52,53
Claims (4)
前記坑道の2つの側面の少なくとも一方に設けられ、前記側面との間に所定の間隔をあけて前記側面に対向配置された第1の仕切板と、
前記坑道の天井および床をなす2つの壁面の少なくとも一方に設けられ、前記壁面との間に所定の間隔をあけて前記壁面に対向配置された第2の仕切板と、
を有し、
前記第1の仕切板および前記第2の仕切板の少なくとも一方が、多数の貫通孔を備えた多孔部を有し、
前記第1の仕切板および前記第2の仕切板によって、前記坑道の内部空間が風路と背後空気層とに仕切られていることを特徴とする圧力変動低減構造。 A tunnel main shaft through which a vehicle passes, and a pressure fluctuation reducing structure provided in a tunnel including an inclined shaft for communicating the tunnel main shaft with the outside,
A first partition plate provided on at least one of two side surfaces of the gallery, and arranged at a predetermined distance from the side surface to face the side surface;
A second partition plate that is provided on at least one of two walls forming a ceiling and a floor of the gallery, and is disposed to face the wall with a predetermined gap between the wall and the wall;
Has,
At least one of the first partition plate and the second partition plate has a porous portion having a large number of through holes,
A pressure fluctuation reducing structure, wherein the inner space of the gallery is divided into an air passage and a back air layer by the first partition plate and the second partition plate.
前記第1の仕切板および前記第2の仕切板が、前記広区間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の圧力変動低減構造。 In the tunnel, a plurality of wide sections are provided in the longitudinal direction of the tunnel, the wide section is a section whose cross-sectional area in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the tunnel is larger than other sections.
The pressure fluctuation reducing structure according to claim 1, wherein the first partition plate and the second partition plate are provided in the wide section.
前記貫通孔の開口径が1mm以上120mm以下であり、
前記第1の仕切板および前記第2の仕切板の板厚が1mm以上120mm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の圧力変動低減構造。 An aperture ratio of the first partition plate and the second partition plate is 1% or more and 10% or less;
The opening diameter of the through hole is 1 mm or more and 120 mm or less,
The pressure fluctuation reducing structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the first partition plate and the second partition plate is 1 mm or more and 120 mm or less.
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