佐藤工業は東海大学工学部動力機械工学科の森下達哉教授と共同で、トンネル坑口に防音扉を設置しないで、発破音を低減する新型消音装置の設計手法を確立した。新型装置は、自動車用マフラー(サイレンサー)の消音技術から着想を得ており、隔壁と挿入管から成るシンプルな構造だ。小型のトンネル模型を使った実験で、設計技術の妥当性を確認した。

「新型消音装置」の設置イメージ。隔壁と挿入管で構成するシンプルなユニットだ(資料:佐藤工業)
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 自動車のマフラーの設計には、「管路系消音技術」が使われている。反射や吸収、集中、減衰、干渉、共鳴といった音の伝搬特性をうまく調節し、管の出口の音を小さくするように体系化した技術だ。新型の消音装置は、トンネルの坑道を管と見なし、自動車のマフラーなどでは管に外付けするサイレンサーを、トンネル内に設置するよう工夫した。

 隔壁は、トンネルの軸方向に垂直に設置する。覆工コンクリートの型枠支保であるセントルやトンネル内装工事用の移動台車など、既存の設備に取り付けて構築することが可能だ。設置枚数は、1枚でも一定の効果はあるが、2枚以上を想定している。挿入管は、中を工事車両が通れる大きさを想定しており、ベルトコンベヤーも設置できる。なお、隔壁と挿入管の材質は問わない。

新型の消音装置のモデル化(資料:佐藤工業)
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 縮尺50分の1程度の模型で行った実験では、250ヘルツ(実際のスケールでは5ヘルツに相当)以上の周波数で、おおむね10デシベル以上を低減。縮尺模型での実験の値と実際のスケールの低減量は同等だ。

 ある程度掘削が進み、スペースを確保した段階で消音装置を設置する。工事の進捗に合わせて移動できる。

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