報 告

トンネル排気用ダクトの気密試験の報告−首都圏中央連絡自動車道 裏高尾橋（鋼上部工）
工事−
Air-Tightness Tests on Tunnel Exhaust Ducts - Metropolitan Inter-City Expressway,
Uratakao Viaduct(Steel Girder part of Mixed Girder Bridge) 田中

伸

尚＊ 1

Nobunao TANAKA

熱海晋＊ 2

Shin ATSUMI

木村光

宏＊ 3

Mitsuhiro KIMURA

Summary
There is increasing concern about the natural environment. For environmental reasons, this tunnel of the bridge has
ventilation ducts in the beams for automobile exhaust. This paper reports the method of testing the air-tightness of thetunnel exhaust duct.
キーワード：トンネル排気用ダクト、気密試験であり、現在、地域の生活、自然に十分に配慮しながら１．はじめに急速に事業が進められている。
国道 468 号首都圏中央連絡自動車道（以後、圏央道と図− 1 に施工位置図と全体一般図（下り線）を示す。

いう）裏高尾橋は、中日本高速道路株式会社東京支社八本橋は、図に示すように高尾山トンネル（仮称）と八王王子工事事務所が建設を進めている波形ウェブを有する

子城跡トンネル（仮称）とを結ぶ高架橋で、高尾国定公

PC 桁と鋼桁との混合４径間連続ラーメン箱桁橋で、本園、都立高尾陣場自然公園に近接しており、高尾山を始工事は鋼桁部が施工範囲である。本橋は、東京都八王子めとした自然豊かな地域を通過することから、周辺の自市裏高尾町で中央自動車と圏央道が交差する地点に設け然環境の保全には細心の注意を払いながら事業を進めるられる八王子 JCT 内に設置される圏央道延伸部の高架橋必要がある。そのため、八王子 JCT 内には、八王子城跡トンネル入口手前にトンネルからの排気ガスを排出する換気塔を設けている。よって、本橋では、高尾山トンネルからの排気ガスを排出するためのダクトを桁内に設けている。
本報告では、トンネル排気用ダクト気密性の性能確認のために実施した気密試験について報告を行う。

図− 1 施工位置図と全体一般図（下り線）＊1＊2`宮地鐵工所 千葉工場技術部設計１グループ係長（サブリーダー）`宮地鐵工所 千葉工場技術部設計１グループ主任＊3`宮地鐵工所 千葉工場計画部計画グループ課長代理

トンネル排気用ダクトの気密試験の報告−首都圏中央連絡自動車道 裏高尾橋（鋼上部工）工事−

77

２．試験体モデル（2）シールクラス
シールクラスは、（社）空気調和・衛生工学会の「ダ（1）試験体モデル

クトの新標準仕様・技術指針・同解説＊ 1」にダクトの圧図− 2 に試験体モデルを示す。試験体モデルは、実際力分類に合わせてシールクラス、N シール、A シール、に使用する部材とジョイント部での空気漏れを確認する

B シール、C シールがあり、シールの必要箇所が定めらために作製した試験体を普通ボルトで綴じ合わせたものれている。表− 1 にシールクラスとシール必要箇所を示を使用した（写真− 1 参照）。両端部には、密閉用の蓋す。本工事では、ダクトの接合部にゴムとシール材を使を設置した。その蓋の片側には、気密試験時に使用する用しているため、シールクラスは、N ＋ A シールと同等

孔φ 150mm、φ 10mm をそれぞれ１つずつ設けた。とみなした。ゴムは、材質がクロロプレンゴムで、板厚5mm、硬度 45 度± 5 のものを使用した。ゴム厚については、予備試験を行った際、空気漏れが明らかだったため、3mm から 5mm に変更したものを使用することにした。
写真− 2 は、ダクト接合部にシールを施工した状況を示したものである。
表− 1 シールクラスとシール必要箇所

シールクラスと制限漏れ量を表− 2 に示す＊ 1。制限空気漏れ量は、N ＋ A シールの算定式に準じて算出した。
表− 2 シールクラスと制限漏れ量

図− 2 試験体モデル

写真− 1 試験体（外観）78

写真− 2 接合部

宮地技報 No.25

３．試験装置と試験方法（1）試験装置
試験装置は、送風装置と流量、温度、圧力の各測定装置により構成される。試験装置の構成を図− 3 に示す。

差圧計

風速計
図− 3 試験装置の構成

気密試験計測装置を写真− 3 に示す。気密試験は、文

写真− 5 風速計と差圧計

献１に示されている空気漏れ性能試験方法に準じて実施チュリー管）で結び、そのベンチュリー管中央に、風速した。また、本試験は、第３者機関である財団法人

建センサー（写真− 4）を設置し、ベンチュリー管中央部材試験センターに委託をして検査を実施した。気密試験を流れる空気の風速を測定する。その測定値は、写真−に使用した機器について簡単に説明する。試験体に明け5 に示す風速計で表示される。ダクト内の圧力は、送風た孔と送風機を漏気量測定装置である風量測定管（ベン機の回転速度を変化させることによって試験体の内側と写真− 3 気密試験計測装置

写真− 6 温度・湿度・圧力計

写真− 4 風速センサー

写真− 7 試験状況

トンネル排気用ダクトの気密試験の報告−首都圏中央連絡自動車道 裏高尾橋（鋼上部工）工事−

79

表− 4 推測漏気量と許容漏気量外側の気圧差を調整することができる。ダクト内外の圧力差によって生じる試験体からの漏気量を風量測定管内部の風速値を計測することにより算出した。写真− 5 に差圧計を示す。写真− 6 に温度計、湿度計、気圧計が一体となった計測器を示す。写真− 7 は、気密試験の測定状況である。気密試験の計測回数は、２回とした。１回目は社内検査とし、２回目は立会検査とした。通気方向は、実際の通気方向と同方向とし、ダクト内部を減圧する方向のみとした。

推計漏気量 Q 1 は、上記１式に試験体の接合箇所長さ49.94 ｍを掛けて求めたものである。

本工事で使用するダクトは、低圧ダクトより、試験圧力は、設計条件から想定される圧力より、常用最大圧力（2）漏気量の算出方法までの範囲で設定できる。実際の常用最大圧力は、本試験における漏気量の算出方法を以下に示す。

356Pa であるが、安全側を考慮して常用最大圧力を本試験において、各圧力差における漏気量を次式によ500Pa として実験を行うこととした。よって、１回の計測では、制限最大圧力 500Pa とし、100Pa、200Pa、り算出する。

ｑ＝ V × A × X ・・・・・・・・・・・・・・・（２）300Pa、400Pa、500Pa と変化させる。気密試験は、計画した試験圧力の最小値 100Pa より開始し、順次大きい圧

ここに、ｑ：測定時の空気密度における漏気量（m3/s）

力で試験を実施する。試験を実施する前に、送風機の回V ：ベンチュリー管中央部を流れる空気の風速転速度を上げて、ダクトの内圧が低圧ダクト最大圧（m/s）

500Pa 以上になることを確認する必要がある。もし、圧A ：ベンチュリー管中央部の断面積（m2）

力計が 500Pa 以下の場合、漏気量が大きすぎるため、接X ：管の校正係数合してボルトを普通ボルトから高力ボルトに変更し、再試験とした。

（２）式で得られた漏気量について、次式を用いて 20 °、1013hPa 時の基準状態の値に換算する。

４．漏れ出し量の算出（1）推計漏気量Q ＝ｑ

P1 × T0
P1 × T 1・・・・・・・・・・・・・・（３）

推計漏気量は、表− 3 に示す条件をもとに、ダクト試験体の寸法を考慮して算出した。その時のダクト内圧力

ここに、Q ： 20 ℃、１気圧の空気の密度における漏気量と漏気量の関係は、文献１にならい、（１）式によって（m3/s）算出した。推計漏気量と許容漏気量を表− 4 に示す。文

P0 ： 1013（hPa）

献１に、空気漏れの実測値は測定誤差を含め± 20 ％をP1 ：測定時の気圧（hPa）許容すると記載されていることより、許容漏気量は、推T0 ： 293（K）

計漏気量の 20 ％増しとした。

T1 ：測定時の空気温度（K）

表− 3 漏れ出し量の諸条件

また、圧力差と漏気量の関係は、次式によって回帰することが可能である。

Q= ａ×Δ P 1/n ・・・・・・・・・・・・・・・・（４）QL=0.181 × K ×Δ P 0.75 ・・・・・・・・・・・・（１）
ここに、Δ P ：試験体内外の圧力差（Pa）
ここに、P ：ダクト内圧力（Pa）

K ：漏れ係数 K=180

ａ：通気率〔（m3/s）/ Pa1/n〕
ｎ：隙間特性値（無次元） 通常１〜２

宮地技報 No.25

なお、実測漏気量の他に計算による推計漏気量（Q1）お５．まとめ

よび許容漏気量（推計漏気量の 120 ％（Q 2））についても回帰を実施し、以降に試験結果を示す。

本気密試験により、以下の知見が得られた。
①ゴムについては、材質がクロロプレンゴムで、厚さは４．試験結果

5mm、硬度は 45 度± 5 のものを使用すれば、空気漏れに対して有効であることが分かった。

（1）試験結果
表− 5 に第１回試験結果を示し、表− 6 に第２回試験②シール材は、フランジコーナー部へ施工することにより気密性能が高くなることがわかった。

結果を示す。第１回、第２回の試験結果は、圧力差③低圧時の気密試験は、微圧力計や流量測定装置などの300Pa の時に、0.000036m3/s の差があるが、その他の実専用装置を用いる必要があり、建材試験センターなど測値は同じであった。実測漏気量 Q と許容漏気量 Q 2 のの専門機関に依頼することをお薦めする。

比は、5.5 ％〜 6.2 ％程度であり、密閉度が十分確保されていることが分かった。本試験では、ほとんど空気が漏最後に、八王子工事事務所の方々を始め、建材試験セれていない結果となっているが、予備試験時には、苦労ンターの方々に貴重なご意見、ご指導を賜りました。この連続であった。試験体へ空気を注入すると、接合部、こに深く感謝の意を表す。

マンホールや補剛材溶接近傍から空気の漏れる音がし、気圧計がまったく反応しなかった。まず、試験体の接合＜参考文献＞

部のボルトを強く締め付けたりしたがその現象を改善するまでには至らなかった。次に、結合部の間に設けているゴム厚を 3mm から 5mm に変更した。さらに、写真−

１）（社）空気調和・衛生工学会：ダクトの新標準仕様・技術指針・同解説，平成 5 年 11 月

2 で示したように、フランジ結合部へ隙間にシール材の2010.3.2

受付充填を実施したことにより、空気漏れの現象を改善することが出来た。
表− 5 漏気量測定結果（1 回目）

表− 6 漏気量測定結果（2 回目）

トンネル排気用ダクトの気密試験の報告−首都圏中央連絡自動車道 裏高尾橋（鋼上部工）工事−

81