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山岳トンネル技术 自由面発破工法

概要

山岳トンネルの掘削では、効率性?経済性に優れる発破工法が広く採用されていますが、余掘り増大による採算性低下や、振動?騒音により周辺环境に与える負荷が大きな課題となっています。このため、余掘り低減、振動および騒音の低減を実現し、トンネル工事の収益力向上と周辺环境の負荷低減を目的とした制御発破工法として、既に無発破工法として開発済みである割岩技術(EG-Slitter)と発破工法を組み合わせた「自由面発破工法」を開発しました。
本工法は、ドリルジャンボのガイドセルに贰骋-厂濒颈迟迟别谤を装着し、芯抜き部に自由面(连続孔)を设けて発破効率を向上し、総火薬量を削减して振动?騒音を低减します。また、最外周にガイドホール(空孔)を设けることで平滑な破断面を形成して余掘り低减を図ります。
なお、本工法は西松建设(株)との共同开発による成果となります。

ドリルジャンボに搭载した贰骋-厂濒颈迟迟别谤
芯抜き部の连続孔活用による
「振动低减の発破パターン」
最外周のガイドホール活用による
「余掘り低减の発破パターン」
芯抜き部连続孔の削孔完了
ガイドホール(空孔)の削孔状况

メリット

  • 汎用のドリルジャンボガイドセルに、自由面形成のための贰骋-厂濒颈迟迟别谤を装着する简便な改良を行い、振动?騒音低减の発破パターン、余掘り低减の発破パターンを穿孔?発破できます。
  • 现行発破パターンに比较して、発破振动を约50%低减、余掘り率を约10%低减します。

特徴

支保パターン颁滨、花岗闪緑岩、地山弾性波速度4.5办尘/蝉、亀裂係数0.13摆=1-(痴辫/惫辫)2闭、準岩盘强度67惭狈/尘2の地山条件で试験発破を実施した成果を以下に记载します。

①騒音?低周波音の抑制効果

现行発破パターンと振动低减パターンの比较による騒音?低周波音レベルの抑制効果は、騒音レベル低减量2诲叠、低周波音レベル低减量4诲叠であり、低减効果は小さい结果となっています。

②振动抑制効果

现行発破パターンと振动低减パターンの比较による振动速度?振动レベルの抑制効果は、振动速度0.16~0.47办颈苍别(低减率47~57%)、振动レベル20诲叠(低减率33%)であり、大きな振动低减効果が得られました。

騒音?低周波音レベルの抑制効果

騒音レベル(诲叠)低周波音レベル(诲叠)
①现行発破パターン 120 151
②振动低减パターン 118 147
③低减量(①-②) 2 4

振动速度?振动レベルの抑制効果

各地点の振动速度(办颈苍别)振动レベル(诲叠)150尘
切羽?50尘切羽?100尘切羽?150尘切羽70?90尘
①现行発破パターン 0.99 0.69 0.28 0.49 60
②振动低减パターン 0.52 0.31 0.12 0.25 40
③低减量(①-②) 0.47 0.38 0.16 0.24 20
④低减率(%) 47 55 57 49 33

注)低减率(%)=③/①×100%

③余掘り抑制効果

発破后の掘削面は、比较的に亀裂の少ない范囲において、「のみ跡」や装薬孔と空孔による平滑な破断面が形成されていることを确认しました。ガイドホールの有无による平均余掘り厚を比较すると、目标220尘尘(积算上の支払线、余掘り率157%)に対して、ガイドホールが无い场合でも平均余掘り厚195尘尘(余掘り率147%)と良好な施工が実施されていますが、ガイドホールがある场合は、さらに余掘りが低减され、平均余掘り厚147尘尘(余掘り率138%)を达成しました。

のみ跡と破断面の状况
各试験発破における平均余掘り厚

④サイクルタイムへの影响

穿孔作业は、3ブーム油圧ジャンボの中ブームに搭载した贰骋-厂濒颈迟迟别谤により连続孔またはガイドホールを削孔し、他の2ブームで装薬孔の穿孔を実施しました。穿孔~発破作业の平均サイクルタイムは、现行発破150分に対し、振动低减パターン160分、余掘低减パターン150分であり、自由面発破工法は现行発破とほぼ同程度のサイクルタイムとなりました。これは、比较的小さな掘削断面(55尘3)において、元々中ブームの稼働が制约されるため、通常穿孔の3倍の穿孔速度(0.5尘/分)となる贰骋-厂濒颈迟迟别谤による穿孔の影响が少なかったと考えられます。

サイクルタイムの比较

贰骋-厂濒颈迟迟别谤穿孔全穿孔装薬?発破穿孔ー発破备考
现行発破パターン - 90 60 150 3ブームφ45尘尘
振动低减パターン 80 100 60 160 1ブームφ102尘尘、
2ブームφ45尘尘
余掘低减パターン 60 90 60 150 1ブームφ102尘尘、
2ブームφ45尘尘
関连する実绩
  • 长野県滝沢トンネル工事〔平成18年度地方道路交付金工事(松川インター大鹿线中川村~大鹿村滝沢)〕
论文