JP2003239270A

JP2003239270A - 凍結工法及びその凍結工法に使用されるパイプ材

Info

Publication number: JP2003239270A
Application number: JP2002036837A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Matsushita; 紘晃松下
Original assignee: MAC KK; Mac KK
Current assignee: MAC KK; Mac KK
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】凍結に要する時間を短縮し小規模
凍結工事にあっては急速凍結に近くなるほどに極力短縮
することができ、使用するパイプの除去やそれに伴なう
再凍結も不要とし、施工コストも大幅にダウンすること
ができる凍結工法及びその凍結工法に使用するパイプ材
とする。【解決手段】凍結工法は地中に所定のピッチで
噴射孔を穿設したパイプ材を挿入し、そのパイプ材内に
液化炭酸ガスを圧送し、前記した噴射孔から液化炭酸ガ
スを噴射し、その液化炭酸ガスの気化熱によってパイプ
材の周域土を凍結させることとし、凍結工法に使用する
パイプ材は衝撃破砕材である硬質塩化ビニ−ルもしくは
フレキシブル材によって成形され、その壁面に所定のピ
ッチで複数の噴射孔を穿設し、その噴射孔にはゴム製ス
リ−ブあるいは熱収縮性のビニ−ルホ−ス等による逆止
弁用部材を装備していることとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は凍結工法及びその凍
結工法に使用するパイプ材に関し、特に地盤の凍結工法
それもトンネルを作る工法の一つであるシ−ルド工法に
おけるシ−ルドの発進、到達の防護のための凍結工法及
びその凍結工法に使用するパイプ材に関する。

【０００２】

【発明の背景】近時、大深度地下利用法が施行されて、
地下空間の開発が急速に計画され、すすめられている。
特に都市区域では地下空間の開発は大深度の部分にしか
余裕がなく、鉄道、通信、清掃、電力その他のインフラ
ストラクチャ−の整備は高水圧下におけるトンネルの掘
削、特にシ−ルド工法におけるトンネルの掘削が主体と
なり、このシ−ルド工法にあってはシ−ルドを推進させ
るための発進及び到達点における鏡面地山を強化し、止
水する必要性がある。

【０００３】この鏡面地山の強化、止水のための地盤改
良技術は大深度の部分にあっては確立した決定的なもの
がなく、しばしばトンネル発進時点で出水、土砂流出に
よる陥没等の大事故が発生している。現在知られている
地盤改良技術で最も信頼されているものは地盤を凍結さ
せる凍結工法である。

【０００４】上記した現在行われている凍結工法は図１
８に示すように実施される。図１８は従来の凍結工法を
示す配管システムの図で土を冷却し、凍結させる手段と
してブラインを使用する。一般的にブラインは冷媒の潜
熱による冷却とは異なり、感熱で作用するため、その状
態に変化を生じることはなく常時液体、つまり不凍液で
ある。

【０００５】この図１８にあって１はブラインタンクを
示しており、このブラインタンク１内のブラインはブラ
イン冷却ポンプ２によってブラインを冷却する冷凍機ユ
ニット３へ送られ、熱交換器３ａによって熱交換冷却さ
れブラインタンク１へ戻される。４はク−リングタワ−
を示し、４ａは冷凍機ユニット３に冷却水を送り循環さ
せる冷却水ポンプである。

【０００６】また、ブラインタンク１内の冷却されたブ
ラインは循環ポンプ５で汲み出され、凍結を目的と深度
に所定の間隔（略１.５〜２.０ｍ）で先行削孔されてい
る穴に挿し込まれた略９０ｍｍ程度の径をしたブライン
パイプ６・６の上面開口へ送られる。このブラインパイ
プ６は外管を有底とし、内管を下端開放とした二重管構
造とされており、このブラインパイプ６内で内管から放
出されたブラインがその内管と外管との間を廻り、ブラ
インパイプ６の上端（外管上端）に設けられた戻し口６
ａ・６ａよりブラインタンク１へ循環して戻されるもの
とされている。この図１８にあってＡ・Ａはブラインに
よって凍結された凍土を示している。

【０００７】上記したシステムはブラインパイプ６・６
の設置後に、ブラインタンク１、冷凍機ユニット３等の
プラントと地上配管した後にそのプラントの運転が開始
され、ブラインの循環で目的とする地盤を徐々に冷却
し、凍土Ａ・Ａを成長させ拡大させていく。この凍土Ａ
・Ａの成長は別途に地中に挿し込まれる測温管によって
温度測定が行なわれ、所定範囲での凍結ができた時点で
凍結運転を終了する。

【０００８】また、トンネルの掘削断面内に設置された
ブラインパイプ６・６はブラインに代えて温水を流し循
環させて、凍土Ａ・Ａとブラインパイプ６・６との付着
を切り、そのブラインパイプ６・６を障害とならない位
置まで引き上げ、再度凍結を行なう。そして、最終的に
立坑の土留壁掘削断面鏡面をはつり、解体して、トンネ
ルが目的の位置まで掘削されるまで維持凍結管理を行な
うこととなる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のブラインを用いた凍結工法は、径が１０ｍ以上
となる大規模クラスのトンネルのシ−ルド工事では地盤
を凍土化するための凍結時間が２〜３ヶ月かかり、凍結
維持に必要な運転時間が１.５〜２ヶ月、合計して３.５
〜５ヶ月間という長期に亘る連続凍結運転を要すること
となり、それに伴なって施工コストも莫大なものとな
る。加えて、ブラインパイプの施工後の除去や再凍結等
もこの施工期間の長さに拍車をかけるばかりか、非常に
煩わしい作業となっている。

【００１０】

【発明の目的】そこで、本発明は上記した従来の凍結工
法の実情、問題点に着目してなされたもので、かかる問
題点を解消し、凍結に要する時間を短縮し小規模凍結工
事にあっては急速凍結に近くなるほどに極力短縮するこ
とができ、使用するパイプの除去やそれに伴なう再凍結
も不要とし、施工コストも大幅にダウンすることができ
る凍結工法及びその凍結工法に使用するパイプ材を提供
することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明に係る凍結工法は地中に所定のピッチで噴射
孔を穿設したパイプ材を挿入し、そのパイプ材内に液化
炭酸ガスを圧送し、前記した噴射孔から液化炭酸ガスを
噴射し、その液化炭酸ガスの気化熱によってパイプ材の
周域土を凍結させることを特徴とし、前記パイプ材内に
パッカ−で支持された液化炭酸ガス圧送パイプを挿入し
てあることを特徴とし、前記したパイプ材の噴射孔には
逆止弁作用部材を備え付けていることを特徴とし、前記
した逆止弁作用部材はゴム製スリ−ブとしたことを特徴
とし、前記した逆止弁作用部材は熱収縮性のビニ−ルホ
−スとしたことを特徴とし、前記したパイプ材は衝撃破
砕する材料もしくはフレキシブル材で成形されているこ
とを特徴とし、前記したパイプ材の挿入穴に、そのパイ
プ材を挿入した後、そのパイプ材と挿入穴の内壁面とで
形成される間隙に低強度固化材スラリ−を充填すること
を特徴としている。

【００１２】さらに、本発明に係る凍結工法は前記した
パイプ材を所定間隔で複数本地中に挿入し、そのパイプ
材の間にブラインを循環させるブラインパイプを地中に
挿入して、そのブラインによる凍結を液化炭酸ガスによ
る凍結と併用させることを特徴とし、前記したパイプ材
に沿わせてブラインを循環させるブラインパイプを挿入
し、そのブラインによる凍結を液化炭酸ガスによる凍結
と併用させることを特徴とし、前記したパイプ材の噴射
孔からの液化炭酸ガスはパルス噴射することを特徴とし
ている。

【００１３】また、本発明に係る凍結工法に使用するパ
イプ材は衝撃破砕材である硬質塩化ビニ−ルもしくはフ
レキシブル材によって成形され、その壁面に所定のピッ
チで複数の噴射孔を穿設し、その噴射孔にはゴム製スリ
−ブあるいは熱収縮性のビニ−ルホ−ス等による逆止弁
用部材を装備していることを特徴とし、内部にパッカ−
で支持される液化炭酸ガスの圧送パイプが挿入されるこ
とを特徴とし、前記したパッカ−はメカニカル式のダブ
ルパッカ−としたことを特徴とし、前記したダブルパッ
カ−にはヒ−タ−が付設されていることを特徴とし、前
記したパッカ−は圧縮空気が送り込まれるエア−パッカ
−としたことを特徴とし、前記したエア−パッカ−には
入れ替えて加熱された圧縮空気が送り込まれることを特
徴としている。

【００１４】

【作用】上記した構成としたことによって、液化炭酸ガ
スを直接地中に噴射してやることでその地中の水分を急
速に凍結させ、極めて短時間で凍土化させることができ
るものとなっており、またパイプ材もその構成からシ−
ルドの推進によって破砕してしまうことが可能、あるい
は地盤の凍結による土塊全体の膨張変形に追従可能とな
り、その引き抜きやそれに伴なう再凍結作業は一切不要
とすることができるもので、全体として施工に要する費
用を大幅にダウンすることができることとなるのであ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好ましい実施の形
態を図１乃至図１７を参照して説明する。図１は本発明
を実施した凍結工法のシステム配管を示す図、図２は同
じくブラインパイプも同時作用させた状態の図、図３は
同じくパイプ材を示す外観図、図４はパイプ材の第一例
を示す断面図、図５は同じく第二例を示す断面図、図６
は同じく第三例を示す断面図、図７は同じく液化炭酸ガ
スを噴射するまでの工程を示す図、図８は同じく管理シ
ステムを示す図、図９は同じくブラインパイプとの併用
の第一例を示す平面図、図１０は同じく第二例を示す平
面図、図１１は小口シ−ルド工事の発進・到達面の防護
方法を示す図、図１２はパイプ材の設置方法を示す図、
図１３はパイプ材の設置方法の別の例を示す図、図１４
は同じくパイプ材を水平及び斜め方向に設置する例を示
す図、図１５は同じく正面図、図１６は同じく図９と対
応する側断面図、図１７は同じく図１０と対応する側断
面図である。なお、図１８として示す従来例と共通する
部分は同一符号を付して詳しい説明は省略する。

【００１６】これらの図にあって１０は液化炭酸ガスタ
ンクを示している。この液化炭酸ガスタンク１０は地上
に設置され、その液化炭酸ガスタンク１０には圧送配管
１１が取り付けられており、この圧送配管１１にはバル
ブ１２・１２‥を介してパイプ材１３・１３‥が連結さ
れ、そのパイプ材１３・１３‥は地中に挿入されてい
る。このパイプ材１３・１３‥には後述するように液化
炭酸ガスの噴射孔が複数穿設されたものとなっており、
液化炭酸ガスを直接地中に向けて噴射するものとしてい
る。この液化炭酸ガスの地中への直接噴射が本発明に係
る凍結工法の最も基本的な事項となる。

【００１７】液化炭酸ガスは既知のように昇華点が−７
８.５℃、液体、気体、固体の三態が同時存在する三重
点が−５６.６℃、蒸気圧が１.９６７ＭＰａ、ｐＨ値は
３．７という物性値を有しており、ドライアイスはこの
液化炭酸ガスを大気中に放射した際に得られるスノ−体
を圧縮固化したものである。

【００１８】また、地盤はその透気係数が透水係数の１
００〜１０００倍を示すことを利用し、上記物性値を有
する液化炭酸ガスを地中で直接噴射すると、その液化炭
酸ガスは気化し、一部はドライアイス化する。この時の
気化した炭酸ガスが地中で広範囲に拡散し、気化熱によ
る凍土化が急速になされることとなる。この気化熱は地
下水（土中含水）の潜熱を奪い、急速凍結が行なえるこ
とになる。また、液化炭酸ガスを地中に直接噴射するに
際し、間欠的にあるいはパイプ材１３・１３‥を摺動さ
せることによるパルス噴射を行なえば、地中の凍結して
いない個所を炭酸ガスが割裂して、凍結範囲をブロック
状に一体化した凍結土Ｂ・Ｂ‥とすることもできる。さ
らに図１、図２中に示す従来例のブラインシステムは後
述するように大規模工事の際に併用することが考えられ
るもので、本発明の実施に必ずしも必要というものでは
ない。

【００１９】前記したパイプ材１３は衝撃破砕型の材
料、特に硬質塩化ビニ−ルもしくはフレキシブル材によ
って成形されており、坑井仕上げ用パイプであるストレ
−ナを加工して得ることもでき、シ−ルドの掘進の際に
このパイプ材１３・１３‥を破砕することでパイプ材１
３・１３‥の撤去を不要とし、土塊の膨張に追従して変
形するものとしている。このパイプ材１３は外径が約９
０ｍｍとなっており、約５００ｍｍピッチで前記した液
化炭酸ガスの噴射孔１４・１４‥が環状に並設するよう
穿設されている。尚、一層のコスト縮減には噴射孔１４
・１４‥のピッチを約１０００〜１２００ｍｍのピッチ
とすることもできる。

【００２０】このパイプ材１３の噴射孔１４・１４‥の
穿設部位には環状の凹溝１５が形成されており、この凹
溝１５に幅的に隙間をもたせて逆止弁作用を行なうゴム
スリ−ブ１６が嵌装されている。

【００２１】図４として示すパイプ材１３の第一例は上
下昇式のもので、パイプ材１３内に液化炭酸ガスの圧送
パイプ１７ａを同心円状態で内管として挿入してある。
この圧送パイプ１７ａは有底のものとされ、その側壁面
に液化炭酸ガスの放出孔１８・１８‥を前記した噴射孔
１４・１４‥と合わせて設けてある。この場合、圧送パ
イプ１７ａはメカニカル式の上下ダブルパッカ−１９に
よってパイプ材１３の内壁面との間で支持されている。
この実施の形態にあってダブルパッカ−１９には電源コ
−ド３４で継ながれた加熱ヒ−タ−３５が付設されてお
り、圧送パイプ１７ａの移動時には加温を行ない、付着
した氷を解氷して行なうことができるものとしている。

【００２２】また、図５として示すパイプ材１３の第二
例は上昇式のもので、パイプ材１３内に液化炭酸ガスの
圧送パイプ１７ｂがやはり同心円状態で内管として挿入
してある。この圧送パイプ１７ｂは底部が開放されてお
り、その開放された底部から噴射孔１４・１４に合わせ
て液化炭酸ガスが放出されるものとなっている。この場
合には圧送パイプ１７ｂはリング状をしたエア−パッカ
−２０によってパイプ材１３の内壁面との間で支持され
ている。２０ａはエア−パッカ−２０内に圧縮空気を送
り込むための管を、２０ｂは排気管を示している。この
２０ａには移動時に加熱した圧縮空気を入れ替えて送
り、前記した加熱ヒ−タ−３５と同様に解氷引き剥がし
を行なうことができる。

【００２３】さらに、図６として示すパイプ１３ａは第
三例で、この場合は上昇式のもので直接地表からパイプ
材１３ａを地中に打ち込んで使用されるため、その先端
部１３ｂは円錐状に尖らされている。このパイプ材１３
ａには前記したタイプのものと異なり内管としての液化
炭酸ガスの圧送パイプはなく、このパイプ材１３ａ内に
ダイレクトに液化炭酸ガスが圧送されてくる。このパイ
プ材１３ａの壁面には多数の液化炭酸ガスの噴射孔１４
ａ・１４ａ‥が穿設され、この噴射孔１４ａ・１４ａ‥
の逆止弁として作用する熱収縮性のビニ−ルホ−ス２１
が装着されているもので、このビニ−ルホ−ス２１は先
端部１３ｂまでは被包するものとしている。

【００２４】上記したパイプ材１３・１３ａはそのいず
れかを目的とする地盤の土層構成や土質性状等によって
任意に選定して使用できる。特に図６として示す第三例
の場合は管径が約２．０ｍ以下の上下水道の枝管、通信
線管等の小口、小規模に利用される。このパイプ材１３
ａは主に対象地盤が単一層で透水係数が１０⁻³ｃｍ/ｓ
ｅｃ程度の土層で好ましく、パイプ材１３ａを直接打撃
して所定深度まで設置し、液化炭酸ガスを直接噴射注入
するが、その際に注入の速度、注入圧力、注入時間が管
理され、数時間で目的を達成することもできる。

【００２５】第一例、第二例のパイプ材１３・１３を使
用する場合には図７として示すようにまずボ−リング機
２２によって所定の深度までケ−シングパイプ２４を用
いてオ−ルケ−シング削孔する削孔を行ない、得られた
削孔２３内にあるケ−シングパイプ２４内にパイプ材１
３を挿入する。次いで、このパイプ材１３と削孔２３と
による間隔に前記したケ−シングパイプ２４を引き抜き
ながら低強度固化材スラリ−２５を充填、固化させ炭酸
ガスの漏れ防止を図る。続いて、凍結範囲に順次、パッ
カ−１９あるいは２０を備えた液化炭酸ガスの圧送パイ
プ１７ａ・１７ｂを挿入し、凍結作業が開始されること
となる。

【００２６】また、前記した液化炭酸ガスの注入に関す
る具体的な管理システムは図８に示すように構成され
る。液化炭酸ガスタンク１０に取り付けられている圧送
配管１１にはバルブ１２までの途中に制御と自記記録を
行なう管理装置２６が組み付けられ、バルブ１２の二次
側には圧送圧力をみるための圧力計２７が取り付けられ
る。特に、凍土Ｂの成長を管理するためには所定の間隔
をもって複数本の測温管２８・２８‥が地中に挿し込ま
れ、その測温管２８・２８‥と接続された地上のデジタ
ル式の計測装置２９を見ることでどの域まで凍土Ｂが成
長したかを知ることができるようにしている。

【００２７】さらに、パイプ材１３と従来工法であるブ
ラインシステムとの併用は中〜大規模工事に実行され
る。この際、ブラインパイプ６・６‥は事前に設置され
ており、そのブラインパイプ６・６‥を用いた凍結と液
化炭酸ガスによる凍結を同時に行なうことで、削孔２３
の内面と接する土中含水の潜熱を奪い急速凍結を可能と
する。

【００２８】このパイプ材１３とブラインパイプ６との
併用は図９及び図１０に示す二つの方法が考えられる。
まず、図９に示す場合にはブラインパイプ６は前記した
削孔２３に挿入され、その時にブラインパイプ６の外側
にパイプ材１３を添わせて同時に挿入設置してやるもの
で、削孔費が大きく節減できる。この場合のパイプ材１
３による液化炭酸ガスの直接噴射は最下端から行なう上
昇式、最上端から行なう下降式のいずれでも可能である
が、図１６に示したように削孔２３とパイプ材１３との
間隙を封じてしまうことができないために昇華による炭
酸ガスの漏気によって消費量が増加してロスしてしまう
おそれはある。図中Ｇ・Ｇは炭酸ガスの気泡を示してい
る。

【００２９】また、パイプ材１３とブラインパイプ６と
の併用の第二例は図１０に示すように、所定の間隔をも
ってブラインパイプ６・６‥を地中に設置し、そのブラ
インパイプ６・６‥の間にパイプ材１３を設置する。こ
の場合にはパイプ材１３を削孔２３に挿入して建て込ん
だ後に、その削孔２３内のパイプ材１３との隙間に低強
度固化材スラリ−２５を充填してやることができ炭酸ガ
スの漏れを防止でき、気化ガスの回収用穴としてブライ
ンパイプ６・６‥用の削孔２３を利用できる。但し、こ
の場合には削孔２３の数が増えるため削孔費がアップす
る問題がある。

【００３０】上記したパイプ材１３とブラインシステム
との併用には各々少々の問題点はあるものの従来と比し
て急速凍結が可能となっているため総合的にその利益の
ほうが優れ、本発明の目的を十分に達成できる方法とな
る。

【００３１】さらに、前記した小規模工事の場合には、
シ−ルドの発進及び到達の立坑３０・３０は略１００〜
１５０ｍごとに設置され、その推進鏡面部を止水、固結
強化して発進、到達の防護をした後に、主に鋼矢板であ
る立坑土留壁を切断して推進機を地中に挿入する必要が
ある。この場合にパイプ材１３ａは打撃装置３１を用い
て削孔なしにダイレクトに地中に打ち込み挿入すること
も可能であり、パイプ材１３ａに代えてパイプ材１３を
用い、大規模、中規模工事と同様に先行した削孔２３に
そのパイプ材１３を挿入し、削孔２３とパイプ材１３と
の間に低強度固化材スラリ−２５を充填して炭酸ガスの
漏れを防止することもできる。この際には液化炭酸ガス
タンク１０や管理システム等はトラック３２に搭載し、
簡単に位置移動できるようにすることができる。

【００３２】小規模工事ではシ−ルドの設置深度が略
２．５〜６ｍ程度と浅く、地下水圧も小さいため、上記
した鉛直方向へのパイプ材１３ａの設置のほか、図１
４、図１５に示すように水平方向への設置もできること
となる。この水平方向へのパイプ設置は原則としてパイ
プ材１３ａ・１３ａ‥が使用され打撃装置３１を用いて
地中へ打ち込まれる。この場合には凍結土Ｂを形成する
範囲に対応させるため、下方部位となるパイプ材１３ａ
・１３ａ‥は徐々に角度を大きくして斜めに設置してい
くこととなる。ここで図中３３はシ−ルド（推進管）を
示している。

【００３３】本実施の形態に係る凍結工法及びその凍結
工法に使用するパイプ材は上記のように構成される。こ
こで、この凍結工法に関する数値的な概略を説明する。
まず、前提としての条件は土塊１ｍ³を想定して、地表
温度を＋３５℃、地中温度を＋１７℃、凍結温度を±０
℃（計算上＋１７℃と仮定する）、土の含水率５０％、
土中含水量５００ｌ/ｍ³、土の比重２０００ｋｇ/ｍ³、
土の比熱０.４４Ｋｃａｌ/℃・ｋｇ、水の凍結潜熱７
９.６Ｋｃａｌ/ｋｇ、凍結後の比熱０.４２Ｋｃａｌ/℃
・ｋｇとする。

【００３４】この条件下で土塊１ｍ³を凍結するのに必
要な液化炭酸ガス量の計算は、＋１７℃の水５００ｌを±０℃まで冷却させる必要熱量がＱｗ＝（１７℃−０℃）×５００ｌ＝８５００Ｋｃａｌ、 ±０℃の水５００ｌを凍結させるのに必要な冷凍熱量がＱｉ＝５００ｌ×７９.６Ｋｃａｌ/ｋｇ＝３９８００Ｋｃａｌ、＋１７℃の±０.５ｍ³を±０℃まで冷却させる必要熱量はＱｇ＝（１７℃−０℃）×０.５×２０００ｋｇ/ｍ³×０.４４Ｋｃａｌ/℃・ｋｇ＝７４８０Ｋｃａｌ上記より必要とされる冷凍熱量はΣＱ＝Ｑｗ＋Ｑｉ＋Ｑ
ｇで計５５７８０Ｋｃａｌとなる。ここで、必要とされ
る液化炭酸ガスの量は液化炭酸ガスの±０℃基準におけ
る凍結潜熱が１５３Ｋｃａｌ/ｋｇであるから５５７８
０Ｋｃａｌ÷１５３Ｋｃａｌ/ｋｇ＝３６４.５ｋｇとな
る。

【００３５】また、地中への液化炭酸ガスの直接噴射注
入に要する時間の試算は、液化炭酸ガスの密度が１.０
３ｋｇ/ｌ（−２０℃）、注入圧力が１.５〜２ＭＰａ、
注入速度が１５〜２０ｋｇ/分、注入時間は、３６４.５ｋｇ÷１５〜２０ｋｇ/分＝２５〜１８分/ｍ³ となる。

【００３６】さらに施工費に関しての計算については、
施工条件を削孔深度を４０ｍ、凍結深度を３５〜４０
ｍ、凍結土量を５.０×５.０×２.０の５０ｍ³、対象土
質を砂〜砂礫、凍結のためのパイプ材の数を１０本（１
本/ｍ²）とし、従来のブラインシステムと比較し、工期
の比較（凍結までとする）を表１に、コストの比較（凍
結までとする）を表２に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】なお、本発明の実施に際しては液化炭酸ガ
スの比重は空気の１.５倍であるため立坑内やトンネル
内等にあっては必ず強制換気による酸欠対策を施し、ま
た,凍結作業や凍土解凍時の昇華で炭酸ガス量は数百倍
の気体となるので、呼吸用保護具と防護眼鏡を着用して
事故防止を図る点に留意する。

【００４０】

【発明の効果】本発明に係る凍結工法及びその凍結工法
に使用するパイプ材は上述のように構成されている。そ
のため、凍結に要する時間は大幅に短縮され、総合的な
施工コストも大幅にダウンさせることができる。加え
て、パイプ材の撤去やそれに伴なう再凍結等の煩わしい
作業も一切不要とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した凍結工法のシステム配管を示
す図である。

【図２】ブラインパイプも同時作用させた状態の図であ
る。

【図３】パイプ材を示す外観図である。

【図４】パイプ材の第一例を示す断面図である。

【図５】第二例を示す断面図である。

【図６】第三例を示す断面図である。

【図７】液化炭酸ガスを噴射するまでの工程を示す図で
ある。

【図８】管理システムを示す図である。

【図９】ブラインパイプとの併用の第一例を示す平面図
である。

【図１０】第二例を示す平面図である。

【図１１】小口シ−ルド工事の発進・到達面の防護方法
を示す図である。

【図１２】パイプ材の設置方法を示す図である。

【図１３】パイプ材の設置方法の別の例を示す図であ
る。

【図１４】パイプ材を水平及び斜め方向に設置する例を
示す図である。

【図１５】正面図である。

【図１６】図９と対応する側断面図である。

【図１７】図１０と対応する側断面図である。

【図１８】従来の凍結工法を示す配管システムの図であ
る。

【符号の説明】

１ブラインタンク２ブライン冷却ポンプ３冷凍機ユニット４ク−リングタワ− ５循環ポンプ６ブラインパイプ１０液化炭酸ガスタンク１１圧送配管１２バルブ１３パイプ材１３ａパイプ材１４噴射孔１４ａ噴射孔１５凹溝１６ゴムスリ−ブ１７ａ圧送パイプ１７ｂ圧送パイプ１８放出孔１９ダブルパッカ− ２０エア−パッカ− ２１ビニ−ルホ−ス２２ボ−リング機２３削孔２４ケ−シングパイプ２５低強度固化材スラリ− ２６管理装置２７圧力計２８測温管２９計測装置３０立坑３１打撃装置３２トラック３３シ−ルド（推進管）３４電源コ−ド３５加熱ヒ−タ− Ａ凍土Ｂ凍土Ｇ炭酸ガスの気泡

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地中に所定のピッチで噴射孔を穿設した
パイプ材を挿入し、そのパイプ材内に液化炭酸ガスを圧
送し、前記した噴射孔から液化炭酸ガスを噴射し、その
液化炭酸ガスの気化熱によってパイプ材の周域土を凍結
させることを特徴とする凍結工法。
【請求項２】前記パイプ材内にパッカ−で支持された
液化炭酸ガス圧送パイプを挿入してあることを特徴とす
る請求項１に記載の凍結工法。
【請求項３】前記したパイプ材の噴射孔には逆止弁作
用部材を備え付けていることを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載の凍結工法。
【請求項４】前記した逆止弁作用部材はゴム製スリ−
ブとしたことを特徴とする請求項３に記載の凍結工法。
【請求項５】前記した逆止弁作用部材は熱収縮性のビ
ニ−ルホ−スとしたことを特徴とする請求項３に記載の
凍結工法。
【請求項６】前記したパイプ材は衝撃破砕する材料も
しくはフレキシブル材で成形されていることを特徴とす
る請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５に記載の凍結工法。
【請求項７】前記したパイプ材の挿入穴に、そのパイ
プ材を挿入した後、そのパイプ材と挿入穴の内壁面とで
形成される間隙に低強度固化材スラリ−を充填すること
を特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項
４、請求項５または請求項６に記載の凍結工法。
【請求項８】前記したパイプ材を所定間隔で複数本地
中に挿入し、そのパイプ材の間にブラインを循環させる
ブラインパイプを地中に挿入して、そのブラインによる
凍結を液化炭酸ガスによる凍結と併用させることを特徴
とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求
項５、請求項６または請求項７に記載の凍結工法。
【請求項９】前記したパイプ材に沿わせてブラインを
循環させるブラインパイプを挿入し、そのブラインによ
る凍結を液化炭酸ガスによる凍結と併用させることを特
徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請
求項５、請求項６または請求項７に記載の凍結工法。
【請求項１０】前記したパイプ材の噴射孔からの液化
炭酸ガスはパルス噴射することを特徴とする請求項１、
請求項２、請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、
請求項７、請求項８または請求項９に記載の凍結工法。
【請求項１１】衝撃破砕材である硬質塩化ビニ−ルも
しくはフレキシブル材によって成形され、その壁面に所
定のピッチで複数の噴射孔を穿設し、その噴射孔にはゴ
ム製スリ−ブあるいは熱収縮性のビニ−ルホ−ス等によ
る逆止弁用部材を装備していることを特徴とする凍結工
法に使用されるパイプ材。
【請求項１２】内部にパッカ−で支持される液化炭酸
ガスの圧送パイプが挿入されることを特徴とする請求項
１１に記載の凍結工法に使用されるパイプ材。
【請求項１３】前記したパッカ−はメカニカル式のダ
ブルパッカ−としたことを特徴とする請求項１２に記載
の凍結工法に使用されるパイプ材。
【請求項１４】前記したダブルパッカ−にはヒ−タ−
が付設されていることを特徴とする請求項１３に記載の
凍結工法に使用されるパイプ材。
【請求項１５】前記したパッカ−は圧縮空気が送り込
まれるエア−パッカ−としたことを特徴とする請求項１
２に記載の凍結工法に使用されるパイプ材。
【請求項１６】前記したエア−パッカ−には入れ替え
て加熱された圧縮空気が送り込まれることを特徴とする
請求項１５に記載の凍結工法に使用されるパイプ材。