土木学会第66回年次学術講演会(平成23年度)

Ⅵ‑387

民家直下における心抜き自由面発破の振動低減効果(株)福田組正会員○若月 和人(株)福田組木村 能隆、多田 芳葉

国土交通省 中国地方整備局 三次河川国道事務所

高橋 渉

１． はじめに制約物件に近接して発破掘削を行う場合、発破振動を極力抑えるために、切羽外周部あるいは中央部に溝、すなわち自由面を形成することにより、発破振動を大幅に低減する制御発破が行われるケースがある 1)。ここでは、掘削効率を極力低下させないように、発破振動が最も大きくなる心抜き部のみに自由面を形成し、発破振動を効果的かつ経済的に低減しようとする制御発破を心抜き自由面発破と呼ぶこととする。
以下に、民家直下を発破掘削する山岳トンネル工事において、発300

破振動の低減対策として実施した心抜き自由面発破の効果について発破振動計測点25m報告する。
280

２． 施工概要
尾道松江自動車道 横畠トンネルは、広島県北部に位置する２車線道路トンネルである。中生代白亜紀の花崗斑岩がトンネルのほぼ全7019CLDL=260

図-１域に出現し、弾性波速度は両坑口部を除き 3～4km/sec であり、中硬SL民家との最接近断面岩～硬岩と想定された。

⑫⑦⑤5019を最小土被り 25m で発破掘削する計画であったことから、発破振動

9⑨⑧③⑥5⑮431212106⑧④⑨⑥43⑭の低減対策が必要であった（図-１）。

⑬8⑬2000

起点側坑口部より約 100m の地表面に民家が点在しており、ここ⑪7⑪⑩⑭⑮(a) 心抜き自由面１３． 振動低減対策⑫⑨

民家直下区間における発破振動の低減対策は、上･下半の分割掘削⑥⑬6④2⑭⑮して実施した。心抜き自由面発破の発破パターンを図-２に示す。

⑦52117⑤91500

10⑩

他に、心抜き対策として心抜き自由面あるいは３段Ｖカットを追加⑬③5019および DS+MS 雷管による多段発破を標準制御発破として実施した⑪8⑧⑩234⑪⑭⑮(b) 心抜き自由面２
図-２ 心抜き自由面発破（ＣⅡ-b 上半）1) 標準制御発破：DS＋MS 雷管

2) ボアホール：1)に追加して、心抜き周辺にφ100 程度のボアホール 10～50 孔を形成

3) 心抜き自由面１：1)に追加して、心抜きに直線の自由面を形成（民家直下で採用）
4) 心抜き自由面２：1)に追加して、心抜き周辺に矩形の自由面を形成（試験施工）
5) ３段Ｖカット：1)に追加して、補助心抜きとして３段Ｖカットを形成（民家通過後に採用）

なお、心抜き自由面の形成には、単一孔連続穿孔工法であるＦＯＮドリル工法を採用した 2)。ただし、心抜き自由面２のパターンの実施回数は２回のみである。
４． 施工結果

表-１

4.1 薬量の低減効果
各発破パターンで使用した爆薬量の実績を表-１に示す。ここでは、同じレベルで薬量を比較するため、心抜きの装薬がほとんど必要なかったケースや当たりの発生したケース等は除外した。
同じ地山区分で比較すると、心抜き自由面１では心抜使用薬量の実績（上半掘削）
心抜き
平均 標本
区分
発破パターン
薬量
総薬量 数
1.5 kg 43.4 kg 11
標準制御
1.1 kg 45.6 kg
8
ボアホール
ＣⅡ-b
6
心抜き自由面１ 0.6 kg 39.5 kg
2
心抜き自由面２ 1.2 kg 41.6 kg
6
心抜き自由面１ 0.7 kg 69.1 kg
ＣⅠ-L
0.5 kg 69.1 kg 10
３段Ｖカットキーワード：山岳トンネル、発破振動、自由面発破連

絡

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き部が２自由面発破となり、心抜きの負担を大きく低減できるため、心抜き薬量は標準制御発破の 50%程度に減少している。ただし、この効果は心抜き近傍にとどまり、払い孔の薬量減少はわずかであるため、総薬量の減少は 10%程度である。心抜き自由面１と３段Ｖカットとでは総薬量に大きな差はなかった。
4.2 発破振動の低減効果
振動計測点から切羽までの離隔 D と心抜きに伴う振動速度 V の関係を図-３に示す。図中の太線は、制御発破を行う前に実施していた標準発破（坑口部除く）の回帰曲線である。標準制御発破およびボアホールは、おおむね標準発破の回帰曲線上にあるが、心抜き自由面１および３段Ｖカットは、回帰曲線より下方にシフトしており、振動速度が低減されていることを示している。ただし、３段Ｖカットについては、民家の位置が切羽後方になるため、トンネル自体の空間による減衰で発破振動が低減されている可能性がある。
離隔 D が同程度の民家直下付近で振動速度を比較すると、心抜き自由面１の振動速度は、標準制御発破のおおよそ 30%程度に低減されている。なお、心抜き自由面２の振動速度は、標準制御発破の 15%程度にまで低減されている。
4.3 K 値の低減効果
民家直下で制御発破を実施した区間を対象に、坑口からの距離 TD と発破係数 K 値の関係を図-４に示す。
標準制御発破とボアホールとを比較すると、ボアホールにより若干の K 値低減効果は認められるが、10%程度と小さい。また、両者ともに変動が大きい。
心抜き自由面１では、K 値は標準制御発破と比較して 50%以下と大きく低減されている。また、実施当初は変動も見られたが、装薬パターンの微修正により変動を小さくすることができた。なお、心抜き自由面２の K 値は、標準制御発破の 20%程度にまで低減されている。一方、３段Ｖカットでは K 値が小さくなることもあるが、変動が大きく平均値も高い。これは、補助心抜きの効果を高めるためには精度の高い削孔技術が必要であるが、作業員の技量に依存するだけでは十分な精度が得られないためと考えられる。
1700600

計測点直下標準制御
ボアホール
心抜き自由面１心抜き自由面２３段Ｖカット

μ=430
σ=96500
平均 0.170.1K値

振動速度V （cm/sec）

平均 0.55

標準標準制御ボアホール
心抜き自由面１心抜き自由面２３段Ｖカット

0.0110

計測点直下25m

400
300
200100

掘進方向

0100

70

90

離隔D （m）

図-３

離隔と振動速度の関係

μ=270
σ=91

μ=376σ=79

図-４

μ=199
σ=49

110
130
150
坑口からの距離TD（m）

170190

坑口からの距離 TD と K 値の関係

５．おわりに心抜きに直線の自由面を形成した心抜き自由面発破を実施することにより、以下の効果が確認された。
・ 心抜きの斉発薬量を 50%程度低減できるとともに、総薬量を 10%程度低減できる
・ DS+MS 雷管による多段制御発破と比較して、心抜きの発破係数 K 値を 50%程度に低減できる
・ 変動の小さな安定した振動低減効果が得られる
心抜き周辺に矩形の自由面を形成する心抜き自由面発破では、振動低減効果がさらに高い結果となったが、２データのみであり、今後の検討課題としたい。
参考文献
1) 萩森健治、竹知芳男、古川浩平、中川浩二：スロット工法を用いた低振動発破工法に関する研究、土木学会論文集、第 391 号／VI-8、pp.142-150、1988．
2) 野間達也、上野博務、土屋敏郎、波田光敬、川崎俊彦：連続孔穿孔による新しい自由面形成工法―ＦＯＮドリル工法―、土木学会第 51 回年次学術講演会、VI-322、pp.644-645、1996．

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