(57)【要約】【課題】発破作業により発生する低周波騒音の周辺環境への影響を低減し、かつ、工事の工程遅延が少ない効率的なトンネルの施工方法を提供すること。【解決手段】坑道５内に車両通行用の開閉扉１１を有する防護壁９を設置する。また、坑口３の坑外側に仮設トンネル２３を設置する。さらに、消音装置１９を、参照マイク１３が防護壁９よりも坑外側に、制御スピーカ１５が坑口３に、誤差マイク１７が仮設トンネル２３内に位置するように設置する。消音装置１９は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。そして、消音装置１９を作動させつつ地山１を発破により掘削する作業を繰り返し、坑道５を延伸する。消音装置１９は、参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を制御スピーカ１５から発することにより、主に低周波の騒音を低減する。【選択図】図１
2014105478.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの施工方法であって、
坑口を設置し、前記坑口から所定距離の坑道を掘削する工程（ａ）と、
前記坑口または前記坑道内に、車両通行用の開閉扉を有する防護壁を設置する工程（ｂ）と、
騒音を検出する参照マイクと、前記参照マイクより坑外側に位置し、前記参照マイクで検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカと、前記制御スピーカより坑外側に位置し、消音後に残った音を検出する誤差マイクとからなる消音装置を設置する工程（ｃ）と、
前記消音装置を作動させつつ、前記坑道の続きを発破により掘削する工程（ｄ）と、
を具備することを特徴とするトンネルの施工方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）で、前記消音装置を、前記坑道の長手方向に対して前記開閉扉の開口部の投影部位以外の位置に設置することを特徴とする請求項１記載のトンネルの施工方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）で、前記防護壁を前記坑道内に設置し、
前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑外側に配置し、前記制御スピーカを前記坑道内に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）で、前記防護壁を前記坑口に設置し、
前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑外側に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項５】
前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑内側に配置し、前記制御スピーカを前記防護壁の坑外側に配置することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のトンネルの施工方法。
【請求項６】
前記工程（ｄ）の前に、前記坑口の坑外側に、仮設トンネルを設置し、
前記工程（ｃ）で、前記消音装置の少なくとも一部を前記仮設トンネル内に配置することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のトンネルの施工方法。
【請求項７】
前記制御スピーカが１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカであることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載のトンネルの施工方法。
【請求項８】
前記工程（ａ）で、前記坑道を機械掘削することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載のトンネルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、山岳トンネル工事においては、地山に坑口をつけ、主に機械による初期掘削を行った後、発破掘削による本掘削を行う。これらの作業中に発生する騒音の中で、発破作業により発生する発破音は、他の作業から発生する騒音とは大幅に異なる。特徴としては、衝撃的で継続時間が短いこと、発生音圧が極めて大きいこと、低周波成分が卓越していること等があり、周辺環境に与える影響が大きい。
【０００３】
そのため、発破掘削による騒音を低減するための様々な方法・装置が提案されてきた。例えば、低周波音域での遮音効果が高い重量物である坑口壁部と正面壁部とを、それぞれ、坑口とトンネル延長方向外側に設置し、連結壁部で連結したトンネル用防音壁があった（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、トンネルの坑口ないし坑内を隔壁で閉塞し、一端をトンネル坑内に開口し他端を閉塞した管体を隔壁よりも切羽側に設置するトンネル発破音消音装置があった（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
他に、筒状ダクト形状の遮音壁の上端近くの内側に設置した参照マイクで騒音源の音圧を検出し、遮音壁の上端近くの外側に設置した制御用マイクで回折音の音圧を検出し、遮音壁に設置した制御用音源スピーカから、制御用マイクで検出した信号を最小とするように騒音と逆位相の音を発する能動消音装置付き遮音壁があった（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８３５４５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２５６６０９号公報
【特許文献３】特開２００６−７２１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トンネル工事では、ある地点において掘削が完了した後、覆工コンクリートを打設する覆工セントル等の工事車両をトンネル内に通行させる必要がある。騒音を低減するための対策装置を坑口付近や坑道内に設置した場合、工事車両の往来のための通行路を確保するため、対策装置を撤去し、再設置する作業を行うこととなり、工期が長くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、発破作業により発生する低周波騒音の周辺環境への影響を低減し、かつ、工事の工程遅延が少ない効率的なトンネルの施工方法を提供することである。
【０００９】
前述した目的を達成するために、本発明は、トンネルの施工方法であって、坑口を設置し、前記坑口から所定距離の坑道を掘削する工程（ａ）と、前記坑口または前記坑道内に、車両通行用の開閉扉を有する防護壁を設置する工程（ｂ）と、騒音を検出する参照マイクと、前記参照マイクより坑外側に位置し、前記参照マイクで検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカと、前記制御スピーカより坑外側に位置し、消音後に残った音を検出する誤差マイクとからなる消音装置を設置する工程（ｃ）と、前記消音装置を作動させつつ、前記坑道の続きを発破により掘削する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とするトンネルの施工方法である。
【００１０】
本発明では、防護壁と消音装置を設置した後、防護壁の開閉扉を閉じて消音装置を作動させつつ発破作業を行う。発破以外の作業時には、工事車両の通行が必要なときは開閉扉を開けるが、工事車両の通行が必要ないときは開閉扉を閉めて騒音を低減しつつ掘削作業を行う。これにより、掘削に伴う騒音のうち、発破作業時以外のときに発生する高周波の騒音は防護壁により低減し、発破作業時に生じる防護壁では低減できない低周波の騒音は消音装置で低減することができる。特に、発破作業時は車両の通行が必要ないので騒音を低減する効果が高い。
本発明では、坑口から所定距離の坑道を掘削した後に、防護壁と消音装置を設置する。したがって、その後の坑道を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。
【００１１】
前記工程（ｃ）では、前記消音装置を、前記坑道の長手方向に対して前記開閉扉の開口部の投影部位以外の位置に設置することが望ましい。
これにより、発破作業時以外で工事車両の通行が必要なときに、消音装置を撤去・再設置する必要がなくなるため、工事の遅延が少なくできる。
【００１２】
本発明では、例えば、前記工程（ｂ）で、前記防護壁を前記坑道内に設置し、前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑外側に配置し、前記制御スピーカを前記坑道内に配置する。
防護壁を消音装置の切羽側に設置することにより、発破時の爆風圧による制御スピーカの破損を防護できる。また、制御スピーカを坑道内に配置して逆位相の音を発生させることにより、坑道のダクト効果を利用することができ騒音の低減効果が大きくなる。
【００１３】
また、前記工程（ｂ）で、前記防護壁を前記坑口に設置し、前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑外側に配置する場合もある。
防護壁を消音装置の切羽側に設置することにより、発破時の爆風圧による制御スピーカの破損を防護できる。また、防護壁を坑口に設置し、消音装置を坑外に設置することにより、前記坑口から所定距離の坑道を掘削する工程（ａ）における掘削距離を短くすることができる。そのため、坑口掘削を開始してから比較的早い時期に、消音装置を作動させつつ、前記坑道の続きを発破により掘削する工程（ｄ）を実施することができる。
【００１４】
さらに、前記工程（ｃ）で、前記参照マイクを前記防護壁の坑内側に配置し、前記制御スピーカを前記防護壁の坑外側に配置する場合もある。参照マイクを前記防護壁の坑内側に配置することで、切羽で生じる発破により発生する騒音をより速く検出できる。
【００１５】
本発明では、前記工程（ｄ）の前に、前記坑口の坑外側に、仮設トンネルを設置し、前記工程（ｃ）で、前記消音装置の少なくとも一部を前記仮設トンネル内に配置してもよい。
坑口の坑外側に仮設トンネルを設置し、逆位相の音を仮設トンネル内で発生させることにより、仮設トンネルのダクト効果を利用でき騒音の低減効果が大きくなる。また、消音装置の少なくとも一部を仮設トンネル内に設置することにより、坑口掘削を開始してから、比較的早い時期に騒音防止の処置を施すことができる。
【００１６】
前記制御スピーカは、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカとすることが望ましい。
１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカを用いることにより、低周波の騒音を効率良く低減できる。
【００１７】
前記工程（ａ）では、例えば、前記坑道を機械掘削する。
発破掘削により消音装置に悪影響を及ぼす区間や、防護壁および消音装置を設置する前に掘削する区間について、機械掘削を行うことにより、騒音の発生を抑制できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、発破作業により発生する低周波騒音の周辺環境への影響を低減し、かつ、工事の工程遅延が少ない効率的なトンネルの施工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】トンネル８の施工を開始する際の各工程を示す図
【図２】消音装置１９の概要を示す図
【図３】発破時の音圧レベルの時系列波形を示す図
【図４】発破後の所定の時間での周波数特性図
【図５】第２の実施における消音装置１９ａの設置方法を示す図
【図６】第３の実施における消音装置１９ｂの設置方法を示す図
【図７】第４の実施における消音装置１９ｃの設置方法を示す図
【図８】第５の実施における消音装置１９ｄの設置方法を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、トンネル８の施工を開始する際の各工程を示す図である。図１（ａ）は、坑口３を設置する工程を示す図である。トンネル８を施工するには、まず、図１（ａ）に示すように、地山１に坑口３を設置する。
【００２１】
図１（ｂ）は、坑道５の掘削を開始する工程を示す図である。図１（ｂ）に示す工程では、坑口３から、所定距離の坑道５を初期掘削する。坑口３から所定距離の坑道５は、例えば、機械掘削により形成される。坑道５の壁面には、鋼製支保工２を設置する。
【００２２】
図１（ｃ）は、初期掘削した坑道５の覆工７を行う工程を示す図である。図１（ｃ）に示す工程では、鋼製支保工２の設置を終えた箇所に、順次吹付コンクリート４を吹き付けて、一次覆工７ａとする。さらに、一次覆工７ａの内周面に覆工コンクリート６を設置して、二次覆工７ｂとする。
【００２３】
図１（ｄ）は、防護壁９、消音装置１９、仮設トンネル２３を設置する工程を示す図である。図１（ｄ）に示す工程では、初期掘削した坑道５に一次覆工７ａと二次覆工７ｂとからなる覆工７を施工した後、坑道５内に防護壁９を設置する。防護壁９は、車両通行用の開閉扉１１を有する。また、防護壁９を設置した後、防護壁９よりも坑外側に、消音装置１９を設置する。消音装置１９は、参照マイク１３、制御スピーカ１５、誤差マイク１７等からなる。なお、消音装置１９の詳細については後述する。さらに、坑口３（図１（ｂ））の坑外側に、仮設トンネル２３を設置する。仮設トンネル２３の設置は、坑道５の初期掘削開始から消音装置１９の設置完了までの適切な時期に行う。なお、本実施形態では、二次覆工７ｂを含む覆工７を施工した後に防護壁９、消音装置１９を設置したが、一次覆工７ａのみの覆工を施工した後に、防護壁９、消音装置１９を設置して、二次覆工７ｂは適宜、後で施工してもよい。つまり工程上、二次覆工７ｂを施工する時期は任意である。
【００２４】
図１（ｄ）、図２に示すように、防護壁９、消音装置１９、仮設トンネル２３の設置が完了した後、消音装置１９を作動させつつ地山１を発破により掘削する作業を繰り返し、坑道５を延伸する。なお、延伸した坑道５には、初期掘削した区間と同様にして、覆工７を順次施工する。このように、初期掘削および防護壁９等の施工が完了した後、トンネルの本掘削を発破により行う際には、消音装置１９を作動させることができる。
【００２５】
次に、消音装置１９について説明する。図２は、消音装置１９の概要を示す図である。図２（ａ）は、図１（ｄ）に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。図１（ｄ）および図２（ａ）に示すように、消音装置１９の参照マイク１３は、防護壁９の坑外側に位置し、例えば、防護壁９の坑外側の面に設置される。参照マイク１３は、開閉扉１１の開口部を避けて、開閉扉１１の上方等に配置される。
【００２６】
図２（ｂ）は、図１（ｄ）に示す矢印Ｂ−Ｂによる断面図である。図１（ｄ）および図２（ｂ）に示すように、消音装置１９の制御スピーカ１５は、参照マイク１３より坑外側に位置し、坑口３（図１（ｂ））に設置される。制御スピーカ１５は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、坑口３に連結されたスピーカラック２７を用いて設置される。
【００２７】
消音装置１９の誤差マイク１７は、制御スピーカ１５より坑外側に位置し、例えば、スピーカラック２７の坑外側の面に設置される。誤差マイク１７は、開閉扉１１の開口部の投影部位１２の上方等に設置される。誤差マイク１７は、仮設トンネル２３内に配置される。
【００２８】
消音装置１９は、トンネル８の施工時に発生する騒音のうち、主に２０〜１００Ｈｚの低周波の騒音を低減することを目的として設置される。制御スピーカ１５は、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカとする。
【００２９】
消音装置１９では、参照マイク１３が騒音を検出する。そして、制御スピーカ１５が参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する。そのため、図１（ｄ）に示す参照マイク１３と制御スピーカ１５との距離２１は、制御スピーカ１５の制御に必要な距離を確保するように設定することが望ましい。距離２１は、例えば、２０ｍ程度とする。
【００３０】
誤差マイク１７は、消音後に残った音を検出する。坑道５の掘削に伴って、地山１の土質や発破の音源位置は徐々に変化するため、ｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果は、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックされる。発破で発生する騒音は突発音なので、ｎ回目までの実績をｎ＋１回目の制御にフィードバックしなければ騒音の消去は困難である。
【００３１】
消音装置１９では、図１（ｄ）に示す仮設トンネル２３の長さ２５を、２０Ｈｚの音の半波長である８．７５ｍより長いものとする、例えば、１０ｍ以上とするのが望ましい。制御スピーカ１５を仮設トンネル２３の端部２４から１０ｍ以上離れて設置することで、２０Ｈｚ程度の低周波の騒音に対しても制御スピーカから発する逆位相の音による消音作用を確実に作用させることができる。つまり仮設トンネル２３を共鳴管としてダクト効果を利用でき、低周波領域から高周波領域に至る騒音の拡散を防止できる。
【００３２】
また、上述したように、消音装置１９を構成する参照マイク１３、制御スピーカ１５、誤差マイク１７は、それぞれ、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の部分に設置されるが、騒音の低減効果を高めるためには、付加音源である制御スピーカ１５と騒音の音源中心とをなるべく近接させて設置することが望ましい。トンネル工事では断面積に対比して延長が長いので騒音の音源は坑道５の面積中心（重心）で大きくなるが、坑道５の中心から、制御スピーカ１５等との距離が離れ、当該距離が制御スピーカ１５から発せられる音波の波長に対して大きくなると、十分な消音効果を得ることができなくなるためである。また、消音対象の周波数が低く波長が長い場合には、坑道５の中心と制御スピーカ１５との距離は、波長に対して十分に小さくできる。このため、本発明において、坑道５の中心を含む開閉扉１１の投影部位１２を避けて制御スピーカ１５を配置する場合でも、極低周波域（２０Ｈｚ〜４０Ｈｚ程度）に対して有効となる。また、開閉扉１１をトンネル８の断面の中央下方に設けて、投影部位１２を避けて制御スピーカ１５を開閉扉の上部に配置した場合は、制御スピーカ１５と騒音の音源中心（トンネル８の面積中心（重心））とが近接するため、広範囲の周波域に対して消音効果が期待できる。
【００３３】
図３は、発破時の音圧レベルの時系列波形を示す図である。図３の横軸は発破からの経過時間、縦軸は相対音圧レベルを示す。図３に示す実線２９は消音装置１９を作動させない場合の、破線３１は消音装置１９を作動させた場合の音圧レベルの時系列波形である。
【００３４】
図３から、発破音の初動時から消音装置１９による消音効果があることがわかる。また、ほぼ全ての時間帯で音圧レベルの減少が認められており、突発的な音にも遅れなく制御できることが確認できる。
【００３５】
図４は、発破後の所定の時間での周波数特性図を示す。図４の横軸は周波数を、縦軸は音圧レベルを示す。図４に示す実線３３は消音装置１９を作動させない場合の、破線３５は消音装置１９を作動させた場合の周波数特性である。
【００３６】
図４から、実線３３にみられる複数のピーク３３ａが破線３５では見られず、消音装置１９による消音効果があることがわかる。
【００３７】
このように、第１の実施の形態では、坑口３から所定距離の坑道５を掘削した後に、防護壁９と消音装置１９を設置する。したがって、その後の坑道５を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。また、掘削に伴う騒音のうち、高周波の騒音を防護壁９により低減し、発破に伴う低周波の騒音を消音装置１９で低減することができる。
また、第１の実施の形態では、仮設トンネル２３の施工後に、消音装置１９を用いて発破作業を行う。このため、発破作業時に、坑道５内に配置した制御スピーカ１５からトンネル状の仮設トンネル２３内に逆位相の音を発生させることにより、発破騒音の低減効果が大きくなる。
【００３８】
第１の実施の形態では、消音装置１９を、防護壁９より坑外側の坑道５内および仮設トンネル２３内に配置する。これにより、掘削を開始してから比較的早い時期に騒音防止の処置を施すことができる。
第１の実施の形態では、消音装置１９が防護壁９より坑外側に設置されるため、発破時の爆風圧によるマイクやスピーカの破損を防護できる。また、消音装置１９は、全体が坑道５内および仮設トンネル２３内に配置されるため、防水対策が不要となる。さらに、消音装置１９は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置されるため、工事車両が開閉扉１１を通過する際に消音装置１９を撤去・再設置する必要がなく、工事日程の遅延が少なくなる。
【００３９】
但し、第１の実施の形態では、所定距離の坑道５を掘削した後、坑口３から例えば約２０ｍ離れた坑道５内に防護壁９を固定施設として設置し、仮設トンネル２３および消音装置１９を設置するため、初期掘削の開始から防護壁９の設置完了までの間の騒音対策が課題となる。
【００４０】
上述の課題を解決するため、図１（ｃ）に示す状態を形成する際、坑道５を掘削する前に、移動可能な防護壁９を構築してもよい。この場合、地山１への坑口３の設置と前後して、仮設トンネル２３、移動式の防護壁９を構築する。次に、防護壁９と一体化して移動するように消音装置１９を形成する。そして、防護壁９、消音装置１９の設置が完了した後に、坑口３から初期掘削を開始する。防護壁９と消音装置１９が一体化して移動するシステムとすれば、初期掘削開始早々に、消音装置１９を作動させつつ坑道５を発破により掘削することができる。
【００４１】
次に、第２の実施の形態について説明する。図５は、第２の実施における消音装置１９ａの設置方法を示す図である。図５（ａ）は、消音装置１９ａを設置した状態を示す図である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様にしてトンネル８の施工を開始するが、仮設トンネル２３は設置しない。また、消音装置１９の代わりに消音装置１９ａを設置する。
【００４２】
すなわち、第２の実施の形態では、図５（ａ）に示すように、まず、地山１に坑口を設置して、坑口から、所定距離の坑道を初期掘削する。そして、初期掘削した坑道５の壁面に覆工７を施工する。その後、初期掘削した坑道５内に防護壁９を設置し、防護壁９よりも坑外側に、消音装置１９ａを設置する。
【００４３】
消音装置１９ａは、消音装置１９と同様に、騒音を検出する参照マイク１３、参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカ１５、消音後に残った音を検出する誤差マイク１７等からなる。
【００４４】
図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す矢印Ｃ−Ｃによる断面図である。図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、消音装置１９ａの参照マイク１３は、防護壁９の坑外側に位置し、例えば、防護壁９の坑外側の面に設置される。参照マイク１３は、開閉扉１１の開口部を避けて、開閉扉１１の上方等に配置される。
【００４５】
図５（ｃ）は、図５（ａ）に示す矢印Ｄの方向から見た立面図である。図５（ａ）および図５（ｃ）に示すように、消音装置１９ａの制御スピーカ１５は、参照マイク１３より坑外側に位置し、坑口３付近に設置される。制御スピーカ１５は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、坑口３に連結されたスピーカラック２７を用いて設置される。
【００４６】
消音装置１９ａの誤差マイク１７は、制御スピーカ１５より坑外側に位置し、例えば、スピーカラック２７の坑外側の面に設置される。誤差マイク１７は、開閉扉１１の開口部の投影部位１２の上方等に設置される。誤差マイク１７は、坑道５外に配置される。
【００４７】
第２の実施の形態では、図５に示すように、防護壁９、消音装置１９ａの設置が完了した後、消音装置１９ａを作動させつつ地山１を発破により掘削する作業を繰り返し、坑道５を延伸する。なお、延伸した坑道５には、初期掘削した区間と同様にして、覆工７を順次施工する。
【００４８】
消音装置１９ａは、消音装置１９と同様の方法で、主に低周波の騒音を低減する。すなわち、消音装置１９ａでは、参照マイク１３が騒音を検出し、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカである制御スピーカ１５が参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する。誤差マイク１７は、消音後に残った音を検出する。ｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果は、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックされる。
【００４９】
第２の実施の形態においても、図５（ａ）に示す参照マイク１３と制御スピーカ１５との距離３７は、制御スピーカ１５の制御に必要な距離を確保するように設定することが望ましい。距離３７は、例えば、２０ｍ程度とする。
【００５０】
また、上述したように、消音装置１９ａを構成する参照マイク１３、制御スピーカ１５、誤差マイク１７は、それぞれ、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の部分に設置されるが、騒音の低減効果を高めるためには、付加音源である制御スピーカ１５と騒音の音源中心とをなるべく近接させて設置することが望ましい。開閉扉１１をトンネル８の断面の中央下方に設けて、投影部位１２を避けて制御スピーカ１５を開閉扉の上部に配置した場合は、制御スピーカ１５と騒音の音源中心（トンネル８の面積中心（重心））とが近接するため、広範囲の周波域に対して消音効果が期待できる。
【００５１】
このように、第２の実施の形態では、坑口３から所定距離の坑道５を掘削した後に、防護壁９と消音装置１９ａを設置する。したがって、その後の坑道５を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。また、掘削に伴う騒音のうち、高周波の騒音を防護壁９により低減し、発破に伴う低周波の騒音を消音装置１９ａで低減することができる。
第２の実施の形態では、坑道５内に配置した制御スピーカ１５を防護壁９から、２０Ｈｚの音の半波長（８．７５ｍ）以上離して設置するため、坑道５内に逆位相の音を発生させることができ、発破騒音の低減効果が大きくなる。
【００５２】
第２の実施の形態では、消音装置１９ａが、防護壁９より坑外側に設置されるため、発破時の爆風圧によるマイクやスピーカの破損を防護できる。また、消音装置１９ａは、誤差マイク１７以外の部分が坑道５内に配置されるため、これらについての防水対策が不要となる。さらに、消音装置１９ａは、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置されるため、工事車両が開閉扉１１を通過する際に消音装置１９ａを撤去・再設置する必要がなく、工事日程の遅延が少なくなる。
【００５３】
防護壁９、制御スピーカ１５の設置場所が坑口から十分に離れている場合は、制御スピーカ１５から坑外側の坑道５がダクト効果を有する共鳴管として機能でき、騒音の低減効果が大きい。
【００５４】
なお、第２の実施の形態では、防護壁９を坑口３から例えば約２０ｍ以上切羽側に設置するため、初期掘削の開始から防護壁９、消音装置１９ａの設置完了までの間に別途騒音対策を施すことが望ましい。例えば、その間の掘削を機械掘削することで騒音の発生を低減できる。また、坑口部付近である土被りの小さい表層部は土被りの大きい中心部と比べて軟弱な地盤なので、比較的少量の火薬で発破作業を行うことができ、発破作業により発生する騒音が元々小さいので周辺環境への影響は小さい。
【００５５】
次に、第３の実施の形態について説明する。図６は、第３の実施の形態における消音装置１９ｂの設置方法を示す図である。図６（ａ）は、消音装置１９ｂを設置した状態を示す図である。第３の実施の形態では、まず、図６（ａ）に示すように、地山１に坑口３を設置して、坑口３から所定距離の坑道５を初期掘削する。そして、車両通行用の開閉扉１１を有する防護壁３９を坑口３に設置する。防護壁３９は、車両通行用の開閉扉１１を有する。また、防護壁３９を設置した後、防護壁３９よりも坑外側に、消音装置１９ｂを設置する。
【００５６】
図６（ａ）に示すように、消音装置１９ｂは、消音装置１９と同様に、騒音を検出する参照マイク１３、参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカ１５、消音後に残った音を検出する誤差マイク１７等からなる。
【００５７】
図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す矢印Ｅの方向から見た立面図である。図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、消音装置１９ｂの参照マイク１３は、防護壁３９の坑外側に位置し、例えば、防護壁３９の坑外側の面に設置される。参照マイク１３は、開閉扉１１の開口部を避けて、開閉扉１１の上方等に配置される。
【００５８】
図６（ｃ）は、図６（ａ）に示す矢印Ｆの方向から見た立面図である。図６（ａ）および図６（ｃ）に示すように、消音装置１９ｂの制御スピーカ１５は、参照マイク１３より坑外側に位置し、坑道５外に設置される。制御スピーカ１５は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、防護壁３９に連結されたスピーカラック２７を用いて設置される。図６（ａ）に示す制御スピーカ１５と参照マイク１３との距離４１は、例えば近接させる。
【００５９】
消音装置１９ｂの誤差マイク１７は、制御スピーカ１５より坑外側に位置し、例えば、スピーカラック２７の坑外側の面に設置される。誤差マイク１７は、開閉扉１１の開口部の投影部位１２の上方等に設置される。誤差マイク１７は、坑道５外に配置される。
【００６０】
第３の実施の形態では、図６に示すように、防護壁３９、消音装置１９ｂの設置が完了した後、本掘削を行って坑道５を延伸する。坑道５の本掘削では、消音装置１９ｂを作動させつつ坑道５の続きを発破により掘削する作業を繰り返す。なお、坑道５には、覆工７を順次施工する。
【００６１】
消音装置１９ｂは、消音装置１９と同様の方法で、主に低周波の騒音を低減する。すなわち、消音装置１９ｂでは、参照マイク１３が騒音を検出し、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカである制御スピーカ１５が参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する。誤差マイク１７は、消音後に残った音を検出する。ｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果は、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックされる。
【００６２】
第３の実施の形態においても、上述したように、消音装置１９ｂを構成する参照マイク１３、制御スピーカ１５、誤差マイク１７は、それぞれ、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の部分に設置されるが、騒音の低減効果を高めるためには、付加音源である制御スピーカ１５と騒音の音源中心とをなるべく近接させて設置することが望ましい。
【００６３】
このように、第３の実施の形態では、坑口３から所定距離の坑道５を掘削した後に、防護壁３９と消音装置１９ｂを設置する。したがって、その後の坑道５を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。また、掘削に伴う騒音のうち、高周波の騒音を防護壁３９により低減し、発破に伴う低周波の騒音を消音装置１９ｂで低減することができる。
第３の実施の形態では、防護壁３９を坑口３に設置し、消音装置１９ｂを坑外に設置することにより、坑口３から坑道５を初期掘削する際の掘削距離を短くすることができる。そのため、掘削を開始してから比較的早い時期に、消音装置１９ｂを作動させつつ、坑道５の続きを発破により掘削することができる。
【００６４】
第３の実施の形態では、消音装置１９ｂが、防護壁３９より坑外側に設置されるため、発破時の爆風圧によるマイクやスピーカの破損を防護できる。また、消音装置１９ｂは、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置されるため、工事車両が開閉扉１１を通過する際に消音装置１９ｂを撤去・再設置する必要がなく、工事日程の遅延が少なくなる。
【００６５】
なお、第３の実施の形態では、消音装置１９ｂの参照マイク１３と制御スピーカ１５との距離４１が近接しているため、別途ハウリングの対策を行うことが望ましい。
【００６６】
次に、第４の実施の形態について説明する。図７は、第４の実施の形態における消音装置１９ｃの設置方法を示す図である。図７（ａ）は、消音装置１９ｃを設置した状態を示す図である。第４の実施の形態では、図７（ａ）に示すように、地山１に坑口３を設置して、坑口３から所定距離の坑道５を初期掘削する。そして、防護壁３９を坑口３に設置する。防護壁３９は、車両通行用の開閉扉１１を有する。また、防護壁３９を設置した後、防護壁３９よりも坑外側に、消音装置１９ｃを設置する。
【００６７】
図７（ａ）に示すように、消音装置１９ｃは、消音装置１９と同様に、騒音を検出する参照マイク１３、参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカ１５、消音後に残った音を検出する誤差マイク１７等からなる。
【００６８】
図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す矢印Ｇの方向から見た立面図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、消音装置１９ｃの参照マイク１３は、防護壁３９の坑外側に位置し、例えば、防護壁３９の坑外側の面に設置される。参照マイク１３は、開閉扉１１の開口部を避けて、開閉扉１１の上方等に配置される。
【００６９】
図７（ｃ）は、図７（ａ）に示す矢印Ｈの方向から見た立面図である。図７（ａ）および図７（ｃ）に示すように、消音装置１９ｃの制御スピーカ１５は、参照マイク１３より坑外側に位置し、坑道５外に設置される。制御スピーカ１５は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２を含めた位置に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、自立式のスピーカラック２７ａを用いて設置される。
【００７０】
消音装置１９ｃの誤差マイク１７は、制御スピーカ１５より坑外側に位置する。誤差マイク１７は、坑道５外に設置される。
【００７１】
第４の実施の形態では、図７に示すように、防護壁３９、消音装置１９ｃの設置が完了した後、本掘削を行って坑道５を延伸する。坑道５の本掘削では、消音装置１９ｃを作動させつつ坑道５の続きを発破により掘削する作業を繰り返す。なお、坑道５には、覆工７を順次施工する。
【００７２】
消音装置１９ｃは、消音装置１９と同様の方法で、主に２０〜１００Ｈｚの低周波の騒音を低減する。すなわち、消音装置１９ｃでは、参照マイク１３が騒音を検出し、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカである制御スピーカ１５が参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する。誤差マイク１７は、消音後に残った音を検出する。ｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果は、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックされる。
【００７３】
第４の実施の形態においても、図７（ａ）に示す参照マイク１３と制御スピーカ１５との距離４３を、制御スピーカ１５の制御に必要な距離を確保するように設定することが望ましい。距離４３は、例えば、２０ｍ程度とする。制御スピーカ１５と誤差マイク１７との距離４４は、１０ｍ程度とするのが望ましい。
【００７４】
このように、第４の実施の形態では、坑口３から所定距離の坑道５を掘削した後に、防護壁３９と消音装置１９ｃを設置する。したがって、その後の坑道５を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。また、掘削に伴う騒音のうち、高周波の騒音を防護壁３９により低減し、発破に伴う低周波の騒音を消音装置１９ｃで低減することができる。
第４の実施の形態では、防護壁３９を坑口３に設置し、消音装置１９ｃを坑外に設置することにより、坑口３から坑道５を初期掘削する際の掘削距離を短くすることができる。そのため、掘削を開始してから比較的早い時期に、消音装置１９ｃを作動させつつ、坑道５の続きを発破により掘削することができる。
【００７５】
第４の実施の形態では、消音装置１９ｃが、防護壁３９より坑外側に設置されるため、発破時の爆風圧によるマイクやスピーカの破損を防護できる。また、消音装置１９ｃは、参照マイク１３が坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置され、制御スピーカ１５が坑口３から坑外側に約２０ｍ離れた位置に設置されるため、工事車両が開閉扉１１を通過する際に消音装置１９ｃを撤去・再設置する必要がなく、工事日程の遅延が少なくなる。
【００７６】
なお、第４の実施の形態では、消音装置１９ｃの制御スピーカ１５が坑道５外に設置されるため、防護壁３９から制御スピーカ１５までの間における騒音の拡散をも考慮することが望ましい。
【００７７】
次に、第５の実施の形態について説明する。図８は、第５の実施の形態における消音装置１９ｄの設置方法を示す図である。図８（ａ）は、消音装置１９ｄを設置した状態を示す図である。第５の実施の形態では、図８（ａ）に示すように、地山１に坑口３を設置して、坑口３から所定距離の坑道５を初期掘削する。そして、車両通行用の開閉扉１１を有する防護壁３９を坑口３に設置する。防護壁３９を設置した後、防護壁３９を挟んで消音装置１９ｄを設置する。
【００７８】
図８（ａ）に示すように、消音装置１９ｄは、消音装置１９と同様に、騒音を検出する参照マイク１３、参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する制御スピーカ１５、消音後に残った音を検出する誤差マイク１７等からなる。
【００７９】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す矢印Ｉの方向から見た立面図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、消音装置１９ｄの参照マイク１３は、防護壁３９の坑内側に位置する。参照マイク１３は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。
【００８０】
消音装置１９ｄの制御スピーカ１５は、参照マイク１３より坑外側に位置し、坑道５外に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、防護壁３９の坑外側の面に設置される。制御スピーカ１５は、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置される。制御スピーカ１５は、例えば、防護壁３９に連結されたスピーカラック２７を用いて設置される。
【００８１】
消音装置１９ｄの誤差マイク１７は、制御スピーカ１５より坑外側に位置する。誤差マイク１７は、開閉扉１１の開口部の投影部位１２の上方等に設置される。誤差マイク１７は、例えば、スピーカラック２７の坑外側の面に設置される。
【００８２】
第５の実施の形態では、図８に示すように、防護壁３９、消音装置１９ｄの設置が完了した後、消音装置１９ｄを作動させつつ坑道５の続きを発破により本掘削する作業を繰り返し、坑道５を延伸する。なお、坑道５には、覆工７を順次施工する。
【００８３】
消音装置１９ｄは、消音装置１９と同様の方法で、主に低周波の騒音を低減する。すなわち、消音装置１９ｄでは、参照マイク１３が騒音を検出し、例えば、１００Ｈｚ以下の周波数レンジのスピーカである制御スピーカ１５が参照マイク１３で検出した騒音と逆位相の音を発する。誤差マイク１７は、消音後に残った音を検出する。ｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果は、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックされる。
【００８４】
第５の実施の形態においても、図８（ａ）に示す参照マイク１３と制御スピーカ１５との距離４５を、制御スピーカ１５の制御に必要な距離を確保するように設定することが望ましい。距離４５は、例えば、２０ｍ程度とする。
【００８５】
このように、第５の実施の形態では、坑口３から所定距離の坑道５を掘削した後に、防護壁３９と消音装置１９ｄを設置する。したがって、その後の坑道５を発破により掘削する場合、発破により発生する騒音を効率的に低減できる。また、掘削に伴う騒音のうち、高周波の騒音を防護壁３９により低減し、発破に伴う低周波の騒音を消音装置１９ｄで低減することができる。
第５の実施の形態では、参照マイク１３を防護壁３９の坑内側に配置することで、切羽で生じる発破により発生する騒音をより速く検出できる。防護壁３９と参照マイク１３との離隔を取れない場合等は参照マイク１３を防護壁３９の坑内側に配置することで、制御に必要な距離を確保する。この場合、制御スピーカは防護壁３９での騒音低減効果を予測して騒音と逆位相の音を発する必要がある。この点、発破による騒音はトンネルの掘削長により大きく変化しないので、誤差マイク１７で、例えばｎ回目までの発破の際に誤差マイク１７により検出した結果を、ｎ＋１回目の発破の際の制御スピーカ１５の制御にフィードバックすることで精度の高い制御が可能となる。
【００８６】
消音装置１９ｄは、坑道５の長手方向に対して開閉扉１１の開口部の投影部位１２以外の位置に設置されるため、工事車両が開閉扉１１を通過する際に消音装置１９ｄを撤去・再設置する必要がなく、工事日程の遅延が少なくなる。
【００８７】
なお、第５の実施の形態では、消音装置１９ｄの参照マイク１３が坑道５内に設置されるため、大音量・超低周波音に対して適用可能な高い耐性を有するマイクを用いることが望ましい。
【００８８】
第１から第３の実施の形態、第５の実施の形態では、誤差マイク１７を、制御スピーカ１５を設置するスピーカラックの坑外側の面に設置したが、誤差マイク１７の設置位置はこれに限らない。誤差マイク１７は、制御スピーカ１５よりも坑外側に、消音後に残った音を検出でき、かつ、工事車両の通行に支障がないように設置されればよい。
【００８９】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００９０】
１………地山
３………坑口
５………坑道
９、３９………防護壁
１１………開閉扉
１２………投影位置
１３………参照マイク
１５………制御スピーカ
１７………誤差マイク
１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１９ｄ………消音装置
２３………仮設トンネル
【図１】
2014105478.tif 000003
【図２】
2014105478.tif 000004
【図３】
2014105478.tif 000005
【図４】
2014105478.tif 000006
【図５】
2014105478.tif 000007
【図６】
2014105478.tif 000008
【図７】
2014105478.tif 000009
【図８】
2014105478.tif 000010