JP7454367B2

JP7454367B2 - トンネル用低周波音低減装置

Info

Publication number: JP7454367B2
Application number: JP2019224528A
Authority: JP
Inventors: 毅岩本; 泰嶋田; 純一郎中森
Original assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2024-03-22
Anticipated expiration: 2039-12-12
Also published as: JP2021092114A

Description

本開示は、トンネル内で発生し、坑口に伝播する低周波音を低減するトンネル用低周波音低減装置に関する。

近年、山岳トンネルの工事現場では、トンネル内部の騒音がそのまま外部に漏れ出すことを防止するために、坑口付近に隔壁を設置することが多くなっている。隔壁は、トンネルの全断面を閉塞する形状及び大きさとされ、車両や作業員が通行できるようにその一部に防音扉が設けられている。このような隔壁は、鋼鉄製とされることが多く、金属音等の高周波音の遮断には有効であるが、発破音のような低周波音に対する遮音効果は低い。そこで、発破作業を行う山岳トンネルの工事現場では、低周波の発破音がトンネル外部にそのまま漏れ出すことを防止するために、隔壁をコンクリート製としたり、二重にした上で砂等を間に充填したりして、隔壁を重厚な造りとすることで低周波音を遮断しようとすることがあった。

ところが、このような重厚な隔壁であっても、低周波音に対する防音効果は不十分であった。そこで本出願人は、低周波音を遮断するのではなく低減させ、且つ歩行者通路の確保が容易なトンネル用低周波音低減装置を提案している（特許文献１）。このトンネル用低周波音低減装置は、トンネル軸方向に沿って立設された複数のパネルユニットからなるパネル列（パネル列構造の吸音壁）と、パネル列のトンネル軸方向の両端部に設置され、パネル列の一面側の空間を閉塞する第１隔壁及び第２隔壁とを有する。互いに隣接するパネルユニットは、トンネル軸方向に所定の間隔を空けて配置され、パネル列の一面側の空間と他面側の空間とはパネルユニット間のスリットを介して互いに連通している。パネル列の他面側の空間が低周波音の伝播経路となり、パネル列の一面側の空間が共鳴空間となることにより、パネル列の他面側の空間を伝播する低周波音が共鳴吸音作用によって低減する。またパネル列の一面側の空間は歩行者通路として利用することができる。

特開２０１５－８３７５６号公報

ところで、トンネル用低周波音低減装置は、最初に設置された位置で工事終了まで使用され続けられるのではなく、工事の進捗に合わせて適切な位置に移設される。具体的には、トンネル用低周波音低減装置は、最初にトンネル内の坑口付近に設置され、トンネルの掘削工がある程度進んだ段階で、二次覆工を開始できるようにするために坑口側から切羽側へ移設される。二次覆工がある程度進むと、トンネル用低周波音低減装置は、今度は二次覆工の邪魔にならないように坑口側の二次覆工が完了した位置へ移設される。

最初の設置位置及び切羽側へ移設後の設置位置では、トンネルは吹付コンクリートによって一次覆工された状態であり、坑口側へ移設後の設置位置では、トンネルは二次覆工された状態である。二次覆工された位置のトンネルの断面積は、一次覆工された状態のトンネル断面積よりも小さい。このようにトンネルの断面積が小さくなると、共鳴空間となるパネルユニットの列とトンネルの一側面との間の空間が小さくなることから、低周波音低減装置の共鳴周波数が高くなる。

特許文献１記載のトンネル用低周波音低減装置は、パネルユニットの間隔（スリットの幅）を調整することにより共鳴周波数を変更することができる。しかしながら、共鳴周波数を変更するために、互いに隣接するパネルユニットの間隔を調整するように各パネルユニットの設置位置を変更することは、パネルユニットの設置作業を煩雑にする。

本発明は、このような背景に鑑み、設置や共鳴周波数の変更を容易に行えるトンネル用低周波音低減装置を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のある実施形態は、トンネル（１）内で発生し、坑口に伝播する低周波音を低減するトンネル用低周波音低減装置（１０）であって、上下に延在し、且つトンネル軸方向に延在する面に沿って互いに所定の間隔を空けて列をなして配置される複数のパネルユニット（２１）を備える吸音壁（１１）と、前記トンネルの一側面及び前記吸音壁間の空間（５Ｌ、５Ｒ）を閉塞するべく、前記吸音壁の前記トンネル軸方向の両側に設置された第１隔壁（１２）及び第２隔壁（１３）と、複数の前記パネルユニットを前記トンネル軸方向に前記所定の間隔を空けた状態で互いに連結する連結部材（２０、３１）と、互いに隣接する前記パネルユニットの間に形成されるスリット（２２）の幅（ｂ）及び深さ（ｔ）の少なくとも一方を変更するスリット寸法変更手段（５０、６１、７１）とを有する。

この構成によれば、複数のパネルユニットが連結部材によってトンネル軸方向に所定の間隔を空けた状態で互いに連結されるため、パネルユニットの設置・撤去が容易である。また、スリット寸法変更手段によってスリットの幅及び深さの少なくとも一方を変更できるため、共鳴周波数を変更するために複数のパネルユニットの間隔を変更する必要がなく、共鳴周波数の変更が容易である。

好ましくは、前記スリット寸法変更手段が、前記スリットの幅を変更するスリット幅変更手段（５０、６１、７１）である。

この構成によれば、トンネルの一側面及びパネルユニット間の共鳴空間の容積を減少させることなく、トンネル用低周波音低減装置の共鳴周波数を変更することができる。そのため、トンネル用低周波音低減装置の共鳴吸音効果の低減を抑制することができる。また運搬車両の通行領域として使用されるトンネルの他側面及びパネルユニット間の空間を狭めることなく、トンネル用低周波音低減装置の共鳴周波数を変更することができる。

好ましくは、前記スリット幅変更手段（５０）が、前記パネルユニットの側面に着脱可能に配置されるスリット幅調整部材（５１）を備える。

この構成によれば、スリット幅調整部材の着脱によって容易にトンネル用低周波音低減装置の共鳴周波数を変更することができる。

好ましくは、前記パネルユニットの側面が鋼板により形成され、前記スリット幅調整部材にマグネット（５２）が固定されている。

この構成によれば、スリット幅調整部材を容易にパネルユニットの側面に着脱することができる。

好ましくは、前記パネルユニットが、ユニット本体部（６０）と、前記スリット内に進退可能に前記ユニット本体部に支持された可動部材（６１）とを含み、前記可動部材が前記スリット幅変更手段をなす。

この構成によれば、可動部材をスリット内に進退させることによって容易にトンネル用低周波音低減装置の共鳴周波数を変更することができる。

好ましくは、前記パネルユニットが、ユニット本体部（７０）と、前記ユニット本体部の前記スリットを向く側面に取り付けられ、流体の注入及び排出によって膨張及び収縮する袋体（７１）とを含み、前記袋体が前記スリット幅変更手段をなす。

この構成によれば、流体の注入及び排出によって容易にトンネル用低周波音低減装置の共鳴周波数を変更することができる。

好ましくは、前記パネルユニットが、直方体形状のフレーム（２６）と、前記フレームの前記トンネル内を向く正面に取り付けられる正面パネル（２４）と、前記フレームの前記トンネル軸方向を向く左右の側面に取り付けられる１対の側面パネル（２５）とを備えた複数のパネルモジュール（２３）を上下に連結して構成される。

この構成によれば、パネルユニットの剛性を容易に高くすることができ、連結部材によって連結された複数のパネルユニットの設置・撤去によるパネルユニットの変形を抑制することができる。また、パネルユニットが複数のパネルモジュールを上下に連結して構成されるため、パネルユニットの高さを容易に変更することができる。

このように、本発明によれば、設置や共鳴周波数の変更を容易に行えるトンネル用低周波音低減装置を提供することができる。

実施形態に係る低周波音低減装置の斜視図切羽に向かって見た図１に示す低周波音低減装置の一断面図図２中のIII－III断面図図２中のIV－IV断面図パネルユニットの要部斜視図図１に示す低周波音低減装置による共鳴周波数の説明図二次覆工後の低周波音低減装置の図６に対応する平断面図二次覆工後のパネルユニットの要部斜視図変形例に係るパネルユニットの平面図他の変形例に係るパネルユニットの平面図

以下、図面を参照しながら本発明に係るトンネル用低周波音低減装置（以下、単に低周波音低減装置１０という。）の実施形態について詳細に説明する。

図１は、低周波音低減装置１０が設置されたトンネル１の一部分を透視して示す斜視図である。トンネル１は、いわゆる山岳トンネルであり、切羽で地山を掘削する掘削工、掘削直後にアーチ状の支保工を建て込み、コンクリートを吹き付けて地山の周壁面を吹付コンクリート２で覆う一次覆工、及び、セントルを用いて吹付コンクリート２の内側にコンクリートを打設し、吹付コンクリート２の周壁面を覆工コンクリート３（図７参照）によって覆う二次覆工等を経て周壁面が仕上げられる。インバート工や路盤工、舗装工等は、トンネル１の貫通後（掘削工の完了後）に行われる。図１は、一次覆工後、二次覆工前のトンネル１を示している。

切羽での地山の掘削工では発破が行われる。発破は、火薬を用いて地山を破砕する作業であり、爆発時に低周波音を発生させる。すなわち、発破が行われる切羽は低周波音の発生源となる。発破による地山の破砕片であるずりは、切羽でダンプトラック等の運搬車両に積載され、坑外に搬出される。低周波音低減装置１０は、切羽で発生して坑口に伝播する低周波音を低減するための装置であり、トンネル掘削がある程度進んだ後、二次覆工の開始前に、坑内の坑口付近、すなわち低周波音発生源と坑口との間に設置される。

図２は、切羽に向かって見た図１に示す低周波音低減装置１０の一断面図である。図２に併せて示すように、吹付コンクリート２は円弧形状に構築されている。低周波音低減装置１０が設置される位置では、トンネル１の周壁面は吹付コンクリート２によって形成されている。低周波音低減装置１０は、トンネル軸方向に沿って立設され、互いに対向するように設けられた１対の吸音壁１１と、１対の吸音壁１１よりも切羽側に設置された第１隔壁１２と、１対の吸音壁１１よりも坑口側に設置された第２隔壁１３とを主構成要素として有している。

１対の吸音壁１１は、トンネル中心１Ｘ（図２参照）を中心線として概ね対称となる位置に配置されている。他の実施形態では、トンネル中心１Ｘからの距離が異なる位置に１対の吸音壁１１が配置されてもよい。低周波音低減装置１０が設置された位置では、吸音壁１１により、トンネル１内の空間５が１対のトンネル軸方向と直交する方向（以下、切羽に向かって左右とする。）に３つに区画される。ここで、区画されるとは、空間５の互いに隣接する部分が完全に隔離されることを意味するものではなく、これらが一部において互いに連通している状態で隔てられていることを意味する。以下、１対の吸音壁１１間を中央空間５Ｃと称し、１対の吸音壁１１とトンネル１の対応する左右の側面との間を右側空間５Ｒ、左側空間５Ｌと称する。１対の吸音壁１１は、ずりを搬出する運搬車両が通行できる程度の幅寸法をもって配置されるとよい。

各吸音壁１１は、上下に延在し、且つトンネル軸方向に延在する面に沿って列をなして配置される複数（本実施形態では１６個）のパネルユニット２１を備えている。つまり、吸音壁１１は、吸音のために、列をなす複数のパネルユニット２１によって構成されるパネル列構造の壁である。各吸音壁１１において、全てのパネルユニット２１は、トンネル１の配置された位置における高さ（内空の高さ）よりも小さな同一高さ寸法とされており、架台２０を介して地面に立設されている。架台２０は、本実施形態では２列に配置されたＨ形鋼により構成されている。架台２０はＨ形鋼に限られず、複数のパネルユニット２１を固定できるものであればよい。なお、パネルユニット２１の高さは、パネルユニット２１が配置された位置のトンネル高さから架台２０の高さを引いた高さよりも小さく、パネルユニット２１の上端はトンネル１の周壁面から下方へ離間している。パネルユニット２１の上端とトンネル１の周壁面との間の隙間は、防音シート等の図示しない遮音材又は吸音材によって塞がれる。

第１隔壁１２は、右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌを閉塞する鉄鋼製の２枚の隔壁パネル１４によって構成される。２枚の隔壁パネル１４は、切羽側から右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌを全面にわたって覆うように構成されており、中央空間５Ｃは低周波音低減装置１０よりも切羽側の切羽側空間５Ｆに向けて開放されている。各隔壁パネル１４の下部には第１歩行者用扉１５が設けられており、切羽側空間５Ｆと右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌとを歩行者が行き来できるようになっている。なお、隔壁パネル１４は、１枚ものである必要はなく、複数のパネル部材を組み合わせて構成されてよい。

第２隔壁１３は、図１に示すように右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌを閉塞すると共に坑口側から中央空間５Ｃの上部を覆う１枚のパネル構造とされている。第２隔壁１３の右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌを閉塞する部分のそれぞれの下部には、第２歩行者用扉１６が設けられており、低周波音低減装置１０よりも坑口側の坑口側空間５Ｍと右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌとを歩行者が行き来できるようになっている。また、第２隔壁１３の左右方向の中央下部は開口１３ａとなっており、この開口１３ａには観音開き式の防音扉１７が設置されている。この開口１３ａは運搬車両が通行できる大きさとされており、運搬車両通行時には防音扉１７が開放される。すなわち、中央空間５Ｃが運搬車両の通行領域となる。本実施形態では、坑口付近に設置される防音用の隔壁を利用して第２隔壁１３が構成されている。

発破を行うときには、全ての第１歩行者用扉１５及び第２歩行者用扉１６が閉じられると共に、防音扉１７も閉じられる。これにより、切羽側空間５Ｆに向けて開放された中央空間５Ｃが切羽側空間５Ｆから坑口側空間５Ｍへと伝わると低周波音の主な伝播通路となり、中央空間５Ｃを通過する際に後述するようにして低減される低周波音及び中央空間５Ｃを通過する低周波以外の音が更に防音扉１７によって遮断される。

図３は図２中のIII－III断面図であり、図４は図２中のIV－IV断面図である。図３及び図４に併せて示すように、各吸音壁１１において、複数のパネルユニット２１はトンネル軸方向に互いに所定の間隔を空けて配置されている。これにより、互いに隣接するパネルユニット２１の間には、鉛直に延在して所定の幅寸法を有するスリット２２（吸音スリット）が形成されている。

第１隔壁１２及び第２隔壁１３は、トンネル軸方向の両端に配置されるパネルユニット２１のトンネル軸方向両側の、対応するパネルユニット２１に接続する位置に配置されている。他の実施形態では、第１隔壁１２及び第２隔壁１３の少なくとも一方が、トンネル軸方向の対応する側の端部に配置されるパネルユニット２１に対して離間した位置に配置されてもよい。この場合、第１隔壁１２又は第２隔壁１３と対応する側のパネルユニット２１との間に両者を接続するための接続壁が設けられることが好ましい。

図２及び図４に示すように、各パネルユニット２１は、複数のパネルモジュール２３を上下に連結して構成されている。本実施形態では、架台２０の上に２種類の高さ（例えば、２ｍ及び１ｍ）を有する３つのパネルモジュール２３が順に載置されて互いに連結されている。このようにパネルユニット２１が複数のパネルモジュール２３を上下に連結して構成されることにより、パネルモジュール２３の組み合わせの変更によって容易にパネルユニット２１の高さを変更することができる。

図３に示すように、各パネルモジュール２３は、中央空間５Ｃ側に配置されてトンネル軸方向に延在し、中央空間５Ｃを画成する正面パネル２４と、正面パネル２４のトンネル軸方向の両端から中央空間５Ｃと相反する側に延出し、スリット２２の一側面を画成する１対の側面パネル２５とを備えている。すなわち、互いに隣接する２つのパネルユニット２１の対向する側面パネル２５により、側面パネル２５の幅寸法（パネルユニット２１のトンネル幅方向寸法）に相当する深さがスリット２２に与えられている。本実施形態では、正面パネル２４の幅寸法（パネルユニット２１のトンネル軸方向寸法）は１ｍ程度であり、各側面パネル２５の幅寸法すなわちスリット２２の深さは５０ｃｍ程度である。

図５はパネルユニット２１の要部斜視図である。図５に示すように、各パネルモジュール２３は、直方体形状のフレーム２６を更に備えている。フレーム２６は、山形鋼（アングル）や溝形鋼（チャンネル）、リップ溝形鋼（Ｃ形鋼、Ｃチャンネル）等の鋼材により構成されるとよい。本実施形態のフレーム２６は山形鋼により構成されている。正面パネル２４は、平鋼板により構成されており、フレーム２６の中央空間５Ｃ（トンネル１内）を向く面（以下、正面という）に取り付けられている。１対の側面パネル２５は、平鋼板により構成されており、フレーム２６のトンネル軸方向を向く２つの面（以下、左右の側面という）に取り付けられている。フレーム２６には、架台２０又は上下に重なるフレーム２６と連結するために複数のボルト挿通孔２７が形成されている。

図３及び図４に示すように、架台２０はトンネル軸方向に複数（本実施形態では４つ）に分割されている。各架台２０には４つのパネルユニット２１が固定されており、各架台２０と複数のパネルユニット２１とによって吸音壁分割体３０が構成されている。複数（４つ）の吸音壁分割体３０がトンネル軸方向に列をなして並べられることにより、吸音壁１１が構成される。

図２及び図４に示すように、各吸音壁分割体３０において、４つのパネルユニット２１は高さ方向の中間部に配置された中間部通し材３１によって互いに連結されている。中間部通し材３１は例えば各パイプや単管パイプであってよい。互いに隣接する吸音壁分割体３０の中間部通し材３１は互いに連結されており、これにより複数の吸音壁分割体３０が一体とされる。架台２０及び中間部通し材３１は、複数のパネルユニット２１をトンネル軸方向に所定の間隔を空けた状態で互いに連結する連結部材である。

また、複数の吸音壁分割体３０は、天端部に配置された天端部通し材３２によっても互いに連結されている。天端部通し材３２は、１本物であってもよく、中間部通し材３１のように分割されて吸音壁分割体３０毎に設けられ、互いに連結されてもよい。図２に示すように、１対の吸音壁１１の天端部通し材３２は頭通し材３３によって互いに連結されている。頭通し材３３は、４つの吸音壁分割体３０が所定の位置に配置された後に取り付けられる。頭通し材３３の両端には１対の控え部材３４が取り付けられており、１対の控え部材３４がトンネル１の壁面（吹付コンクリート２）に当接することによって１対の吸音壁１１の転倒が防止される。

次に、このように構成された低周波音低減装置１０の作用効果及び吸音原理について説明する。

図６は、図１に示す低周波音低減装置１０による共鳴周波数ｆｒの説明図である。図６に示すように、低周波音低減装置１０は、低周波音の伝播経路である中央空間５Ｃを画成する１対の吸音壁１１の内面に開放されたスリット２２を形成したことにより、単一のレゾネーター吸音構造４０を複数連設したものと同等の構造となっている。そのため、低周波音低減装置１０は、レゾネーター吸音構造４０と同様の原理で、スリット２２で吸音した低周波音を各吸音壁１１の背後空間（吹付コンクリート２の対応する一側面との間の右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）で共鳴吸音するスリット型吸音構造となっている。

そして、パネルユニット２１のトンネル軸方向寸法（正面パネル２４の幅）、パネルユニット２１の左右方向寸法（側面パネル２５の幅、スリット２２の深さ）及びパネルユニット２１のトンネル軸方向の設置間隔（スリット２２の幅）を適宜設定することにより、低減したい低周波音の周波数を調整することができる。

スリット２２の高さをａ、スリット２２の幅をｂ、パネルユニット２１のトンネル軸方向の設置間隔（ピッチ）をＢ、スリット２２の深さ（パネルユニット２１の間隔）をｔ、吸音壁１１の背後の共鳴空間（右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）の深さをＬとすると、スリット型吸音構造の低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒは、下式１により表される。

ただし、ｃ：音速、ｐ：開口率（ｐ＝ｂ／Ｂ）、δ：開口端補正値（δ＝Ｋｂ）、Ｋ：定数であり、定数Ｋは、下式（２）となる。

仮に、ａ＝４ｍ、ｂ＝０．３ｍ、Ｂ＝１ｍ、ｔ＝０．５ｍ、Ｌ＝２．５ｍとすると、共鳴周波数ｆｒは２０Ｈｚとなり、この周波数を中心に吸音効果が現れる。スリット２２の抵抗を増やすと共鳴周波数ｆｒでの吸音率は小さくなるが、吸音する周波数が広くなる。そこで、スリット２２（隣接するパネルユニット２１間）又はスリット２２の背面（右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）にグラスウール等の吸音材を配置することによって吸音する周波数を広くしてもよい。

また、低周波音低減装置１０のトンネル軸方向寸法は、低減したい低周波音の波長よりも長くすることが好ましい。本実施形態では、低減したい低周波音の周波数が２０Ｈｚであり、低周波音低減装置１０のトンネル軸方向寸法は低周波音の波長である１７ｍよりも長い２０．５ｍ程度である。

低周波音低減装置１０がこのように構成されたことにより、上記のように中央空間５Ｃが低周波音の伝播通路となり、スリット２２を介して中央空間５Ｃと連通する右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌが共鳴空間となる。そのため、中央空間５Ｃを伝播する低周波音が、共鳴空間とスリット２２との共鳴吸音作用によって低減される。そして、第１隔壁１２及び第２隔壁１３の右側空間５Ｒ及び左側空間５Ｌを閉塞する部分の少なくとも一方に第１歩行者用扉１５及び第２歩行者用扉１６が対で設けられたことにより、運搬車両の通行空間共鳴空間である右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌを歩行者通路として利用することができる。

低周波音低減装置１０による吸音効果は、少なくとも１列の吸音壁１１と、この吸音壁１１及びトンネル１の対応する側の側面間を閉塞するように吸音壁１１の切羽側端部に設置された第１隔壁１２及び第２隔壁１３とを備えることにより奏される。すなわち、吸音壁１１が２列に設けられて共鳴空間が低周波音の伝播通路の左右両側に設けられることにより、低周波音低減装置１０による吸音効果が高くなっている。

また低周波音低減装置１０による吸音効果は、吸音壁１１の背後の共鳴空間（右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）が大きいほど大きい。より詳細には、吸収対象音の周波数が同じである場合、吸音壁１１の背後の共鳴空間が大きくなるほどスリット２２の幅を広くすることができ、結果的に開口率が大きくなることから吸音効果が大きくなる。そのため、１対の吸音壁１１は、運搬車両等の通行や重機の搬入等に支障がない範囲で中央空間５Ｃの幅を小さくする位置に設置されている。

低周波音低減装置１０は、トンネル１の掘削工がある程度進んだ段階で、二次覆工を開始できるようにするために坑口側から切羽側へ移設される。上記のように各吸音壁１１は、複数のパネルユニット２１が架台２０や中間部通し材３１によって所定の間隔を空けた状態で互いに連結されてなる複数の吸音壁分割体３０によって構成されている。そのため、移設の際に、吸音壁分割体３０毎に撤去、運搬、設置を行うことができる。これにより、各吸音壁１１をパネルユニット２１毎に撤去、運搬、設置を行う場合に比べ、低周波音低減装置１０の移設が容易である。

二次覆工がある程度進むと、低周波音低減装置１０は、今度は二次覆工の邪魔にならないように坑口側の二次覆工が完了した位置へ移設される。この際も、各吸音壁１１を吸音壁分割体３０毎に撤去、運搬、設置を行うことで、低周波音低減装置１０を容易に移設することができる。移設に際し、トンネル１の断面積が小さくなっていることから、第１隔壁１２及び第２隔壁１３は、覆工コンクリート３の断面形状に合わせて切断されるか、覆工コンクリート３の断面形状に適合するものに交換される。

図７は、二次覆工後の低周波音低減装置１０の図６に対応する平断面図である。上記のように、覆工コンクリート３が構築された状態では、トンネル１の断面は、図６に示す吹付コンクリート２のみが構築された状態に比べて小さくなっている。そのため、吸音壁１１の背後の共鳴空間（右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）の深さＬが図６に比べて小さい。従って、スリット２２の幅ｂやスリット２２の深さｔが図６の値と同じ値のままであると、上式（１）より、低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒは高くなる。そこで本実施形態では、スリット２２の幅ｂを変更（縮小）するために、着脱可能なスリット幅変更部材５０がパネルユニット２１の側面に配置されている。

図８は、二次覆工後のパネルユニット２１の要部斜視図である。スリット幅変更部材５０は、低周波音低減装置１０をトンネル１の覆工コンクリート３が構築された位置に移設したときに共鳴周波数ｆｒが変化しないように予め計算された厚さのスリット幅調整部材５１を有している。スリット幅変更部材５０は、パネルモジュール２３の高さと同じ高さを有し、パネルモジュール２３の数に応じた数だけ用意される。

本実施形態のスリット幅調整部材５１は、発泡ポリスチレン製の板部材であり、スリット幅調整部材５１のパネルユニット２１側の面にはマグネットシート５２が接着により固定されている。スリット幅調整部材５１は、マグネットシート５２が平鋼板からなるパネルユニット２１の側面パネル２５に磁着することにより、パネルモジュール２３の側面に着脱可能に取り付けられ、容易に着脱することができる。

このように低周波音低減装置１０がスリット幅変更部材５０を備えることにより、低周波音低減装置１０を坑口側の二次覆工が完了した位置へ移設したときに、に複数のパネルユニット２１の間隔を変更することなくスリット２２の幅ｂを縮小することができ、共鳴周波数ｆｒを容易に変更することができる。

また、スリット幅調整部材５１がパネルユニット２１の側面に着脱可能に配置されるスリット幅調整部材５１を備えることにより、スリット幅調整部材５１の着脱によって容易に低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更することができる。

更に、スリット幅調整部材５１が、スリット２２の深さｔではなく幅ｂを変更するため、トンネル１の一側面及びパネルユニット２１間の共鳴空間の容積を減少させることなく、低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更することができる。すなわち、低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを低くするためにスリット２２の深さｔを深くする場合には、運搬車両の通行領域確保のために中央空間５Ｃを小さくできないことから、スリット２２を共鳴空間側に延長する必要がある。ところが、そのようにすると、吸音壁１１の背後の共鳴空間（右側空間５Ｒ又は左側空間５Ｌ）の深さＬが更に小さくなり、吸音効果が低減する。これに対し、スリット幅調整部材５１がスリット２２の深さｔではなく幅ｂを変更することにより、共鳴空間の容積減少による低周波音低減装置１０の共鳴吸音効果の低減を抑制することができる。また運搬車両の通行領域として使用されるトンネル１の中央空間５Ｃを狭めることなく、低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更することができる。

本実施形態では、図８に示すようにパネルユニット２１が、直方体形状のフレーム２６と、フレーム２６に取り付けられる正面パネル２４及び１対の側面パネル２５とを備えた複数のパネルモジュール２３を上下に連結して構成される。そのため、パネルユニット２１の剛性を容易に高くすることができ、架台２０や中間部通し材３１といった連結部材によって連結された複数のパネルユニット２１の設置・撤去によるパネルユニット２１の変形が抑制される。

以上で具体的実施形態についての説明を終えるが、本発明に係る低周波音低減装置１０は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、低周波音低減装置１０を最初に坑口付近に設置する時点で、パネルユニット２１の一側面にスリット幅変更部材５０が取り付けられていてもよい。この場合、低周波音低減装置１０を切羽側から坑口側へ移設する際に、パネルユニット２１の他側面に、或いはスリット幅変更部材５０に重ねるように、追加のスリット幅変更部材５０を取り付けてもよい。これにより、断面の小さなトンネル１に低周波音低減装置１０を転用して利用することができる。

また、低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更するための手段は上記構成に限られない。図９は変形例に係るパネルユニット２１の平面図である。図９に示す例では、パネルユニット２１が、架台２０に固定されるユニット本体部６０と、スリット２２内に進退可能にユニット本体部６０に支持された可動部材６１とを含んでいる。一方の側面パネル２５はユニット本体部６０のフレーム２６に取り付けられ、他方の側面パネル２５は可動部材６１のフレーム２６に取り付けられている。正面パネル２４はユニット本体部６０及び可動部材６１の両方のフレーム２６に取り付けられている。

可動部材６１は、ユニット本体部６０にスライド可能に支持されたスライド部材であり、スリット２２内に進入することでスリット２２の幅ｂを縮小し、スリット２２から退出することでスリット２２の幅ｂを拡大する。パネルユニット２１がこのように構成されることにより、可動部材６１のスリット２２内への進退によって容易に低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更することができる。他の例では可動部材６１がユニット本体部６０に回動可能に支持された回動部材であってもよい。

図１０は他の変形例に係るパネルユニット２１の平面図である。図１０に示す例では、パネルユニット２１が、架台２０に固定されるユニット本体部７０と、ユニット本体部７０のフレーム２６のスリット２２を向く側面に取り付けられ、流体の注入及び排出によって膨張及び収縮する袋体７１とを含んでいる。一方の側面パネル２５はユニット本体部６０のフレーム２６に取り付けられ、他方の側面パネル２５は袋体７１に取り付けられている。正面パネル２４はユニット本体部６０のフレーム２６に取り付けられている。

袋体７１は、ユニット本体部６０に伸縮可能に支持された蛇腹部材であり、流体の注入によって伸長（膨張）してスリット２２内に進入することでスリット２２の幅ｂを縮小し、流体の排出によって短縮（収縮）してスリット２２から退出することでスリット２２の幅ｂを拡大する。パネルユニット２１がこのように構成されることにより、流体の注入及び排出によって容易に低周波音低減装置１０の共鳴周波数ｆｒを変更することができる。

また上記のスリット幅調整部材５１や可動部材６１、袋体７１は、スリット２２の幅ｂを変更するスリット幅変更手段（スリット寸法変更手段）として設けられているが、スリット２２の深さｔを変更するスリット深さ変更手段（スリット寸法変更手段）として設けられてもよい。この場合、低周波音低減装置１０を坑口側の二次覆工が完了した位置へ移設したときに、スリット２２の深さｔを深くするように取り付け、移動させ、或いは膨張させることで、複数のパネルユニット２１の間隔を変更することなく、共鳴周波数ｆｒを低くすることができる。この他、各部材や、部位の具体的構成、形状、配置、数量、素材、手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば適宜変更可能である。一方、上記実施形態に示した低周波音低減装置１０の構造の各要素は必ずしも全てが必須ではなく、適宜選択してもよい。

１トンネル
５Ｃ中央空間
５Ｌ左側空間
５Ｒ右側空間
１０低周波音低減装置
１１吸音壁
１２第１隔壁
１３第２隔壁
２１パネルユニット
２２スリット
２３パネルモジュール
２４正面パネル
２５側面パネル
２６フレーム
５０スリット幅変更部材
５１スリット幅調整部材
５２マグネットシート
６０ユニット本体部
６１可動部材
７０ユニット本体部
７１袋体
ｔスリットの深さ

Claims

トンネル内で発生し、坑口に伝播する低周波音を低減するトンネル用低周波音低減装置であって、
上下に延在し、且つトンネル軸方向に延在する面に沿って互いに所定の間隔を空けて列をなして配置される複数のパネルユニットを備える吸音壁と、
前記トンネルの一側面及び前記吸音壁間の空間を閉塞するべく、前記吸音壁の前記トンネル軸方向の両側に設置された第１隔壁及び第２隔壁と、
前記トンネル軸方向に配列された複数の前記パネルユニットを前記所定の間隔を空けた状態で互いに連結する連結部材と、
互いに隣接する前記パネルユニットの間に形成されるスリットの幅を変更するスリット幅変更手段とを有し、
前記スリット幅変更手段が、前記パネルユニットの側面に着脱可能に配置されるスリット幅調整部材を備えることを特徴とするトンネル用低周波音低減装置。
前記パネルユニットの側面が鋼板により形成され、前記スリット幅調整部材にマグネットが固定されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル用低周波音低減装置。
トンネル内で発生し、坑口に伝播する低周波音を低減するトンネル用低周波音低減装置であって、
上下に延在し、且つトンネル軸方向に延在する面に沿って互いに所定の間隔を空けて列をなして配置される複数のパネルユニットを備える吸音壁と、
前記トンネルの一側面及び前記吸音壁間の空間を閉塞するべく、前記吸音壁の前記トンネル軸方向の両側に設置された第１隔壁及び第２隔壁と、
前記トンネル軸方向に配列された複数の前記パネルユニットを前記所定の間隔を空けた状態で互いに連結する連結部材と、
互いに隣接する前記パネルユニットの間に形成されるスリットの幅を変更するスリット幅変更手段とを有し、
前記パネルユニットが、ユニット本体部と、前記スリット内にスライドすることによって進退可能に前記ユニット本体部に支持された可動部材とを含み、前記可動部材が前記スリット幅変更手段をなすことを特徴とするトンネル用低周波音低減装置。
前記パネルユニットが、直方体形状のフレームと、前記フレームの前記トンネル内を向く正面に取り付けられる正面パネルと、前記フレームの前記トンネル軸方向を向く左右の側面に取り付けられる１対の側面パネルとを備えた複数のパネルモジュールを上下に連結して構成されることを特徴とする請求項１～請求項３のいずれかに記載のトンネル用低周波音低減装置。