JPH0464688A - Tunneling method - Google Patents

Tunneling method

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JPH0464688A
JPH0464688A JP17687690A JP17687690A JPH0464688A JP H0464688 A JPH0464688 A JP H0464688A JP 17687690 A JP17687690 A JP 17687690A JP 17687690 A JP17687690 A JP 17687690A JP H0464688 A JPH0464688 A JP H0464688A
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高森 貞彦
Sukeyuki Sugawara
菅原 甫靭
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce the cost of construction by inserting a heat pipe into natural ground, turning to the circumferential portion of a tunnel to be excavated, and freezing the natural ground with an evaporator element of the pipe via a coolant colled up by a refrigerating plant. CONSTITUTION:A heat pipe 1 is inserted into natural ground, turning to a circumferential part 24 of a tunnel 22 to be excavated, and a condenser 8 of this pipe 1 is cooled by a refrigerating plant 15, with a coolant cooled via a jacket 17. In addition, the natural ground, turning to the circumferential portion 24 of the tunnel 22 to be excavated is frozen into a cryogenic level in a quick manner, excavating the tunnel 22. With this constitution, a construction period is reducible in addition to reduction in construction cost.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明頃 堀削すべきトンネルの周囲地山を凍結して、
 トンネルを堀削するトンネル堀削方法に関する。
[Detailed description of the invention] [Industrial field of application] Around the time of the present invention, the surrounding ground of a tunnel to be excavated is frozen,
This invention relates to a tunnel excavation method for excavating a tunnel.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従東 含木地山内でトンネルを堀削する場合へその地山
を固化する方法として、薬液注入方法、セメント注入方
法、威服 不凍液(ブライン)を使用して地山を凍結す
る方法等が採用されている。
When excavating a tunnel in a wood-containing mountain, the following methods are used to solidify the ground: chemical injection, cement injection, and freezing the ground using antifreeze (brine). has been done.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記不凍液による地山の凍結方法代 熱応答性が遅く、
熱伝導率が低いため、凍土形成に要する期間が長く、そ
のため凍土形成後のトンネル堀削開始までの準備期間が
長くなり、工事費も高くなつへ 本発明代 前記事項に鑑みなされたものであり、トンネ
ルを堀削すべき台木地山を凍結する方法において、凍結
固化を、速やかに行い、トンネルの堀削を速やかに行え
るようにすることを技術的課題とする。
The method of freezing the ground using antifreeze has a slow thermal response;
Due to the low thermal conductivity, it takes a long time for frozen soil to form, which lengthens the preparation period after the frozen soil is formed and increases the construction cost. In a method of freezing a rootstock pile from which a tunnel is to be excavated, the technical problem is to quickly freeze and solidify it so that the tunnel can be excavated quickly.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明1戴 堀削すべきトンネル22の周囲部分24と
なる地山&ミ ヒートパイプ1を挿入し このヒートパ
イプ1の凝縮部8を、冷凍装置15によって冷却された
冷媒で冷却し ヒートパイプ1の蒸発部10で堀削すべ
きトンネル22の周囲部分24となる地山を凍結してト
ンネル22を堀削するトンネル堀削方法とした また、堀削すべきトンネル22の周囲部分24となる地
山レミ 複数本のパイロットトンネル29を堀削し こ
のパイロットトンネル29から前記堀削すべきトンネル
22の周囲部分24となる地山に、 ヒートパイプIを
、堀削すべきトンネル22の周方向となる方向に向けて
挿入し このヒートパイプ1の凝縮部8を、冷凍装置1
5によって冷却された冷媒で冷却し、ヒートパイプ1の
蒸発部10で、堀削すべきトンネル22の周囲部分24
となる地山を凍結してトンネル22を堀削するトンネル
堀削方法としたさらに、堀削すべきトンネル22の周囲
部分24となる地山&ミ 地表30よりヒートパイプ1
を挿入しこのヒートパイプ1の凝縮部8を冷凍装置15
によって冷却された冷媒で冷却獣 ヒートパイプ1の蒸
発部10で、堀削すべきトンネル22の周囲部分24と
なる地山を凍結してトンネル22を堀削するトンネル堀
削方法とした 〔作用〕 本発明1戴 堀削すべきトンネル22の周囲部分24と
なる地山の凍結を、冷凍装置15によって冷却されたと
一ドパイブlで冷却しているので、地山の凍結が極低温
へ しかも速やかに行われる。
Invention 1 A heat pipe 1 is inserted into the ground and the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated, and the condensing part 8 of the heat pipe 1 is cooled with a refrigerant cooled by a refrigeration device 15. The tunnel excavation method involves freezing the ground that will become the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated in the evaporation section 10 of Mountain Remi A plurality of pilot tunnels 29 are excavated, and a heat pipe I is placed from the pilot tunnels 29 into the ground that will become the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated, in the circumferential direction of the tunnel 22 to be excavated. Insert the condensing part 8 of the heat pipe 1 into the refrigeration equipment 1.
The peripheral portion 24 of the tunnel 22 to be excavated is cooled by the refrigerant cooled by
A tunnel excavation method is adopted in which the tunnel 22 is excavated by freezing the ground that will become the ground that will become the ground that will become the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated.
Insert the condensing section 8 of the heat pipe 1 into the refrigeration device 15.
[Operation] A tunnel excavation method in which the tunnel 22 is excavated by freezing the ground that will become the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated in the evaporation part 10 of the heat pipe 1 using a cooled refrigerant. Present invention 1: Since the frozen ground that will become the surrounding area 24 of the tunnel 22 to be excavated is cooled by the freezing device 15, the frozen ground is cooled to an extremely low temperature and quickly. It will be done.

そして、パイロットトンネル29を設けた場合田ヒート
パイプ1の冷却ジャケット17をバイロフトトンネル2
9内に膜室するので、設置場所がトンネル22を堀削す
る装置と競合せず、凍結及び、堀削が能率的に行える。
When the pilot tunnel 29 is provided, the cooling jacket 17 of the heat pipe 1 is connected to the biloft tunnel 2.
Since the membrane chamber is located in the tunnel 9, the installation location does not compete with the device for excavating the tunnel 22, and freezing and excavation can be performed efficiently.

さら1 地表30よりヒートパイプ1を挿入する場合#
戴 堀削すべきトンネル22が浅い層に堀削される場合
へ 採用する凍結方法であり、この場合も、ヒートパイ
プ1の冷却ジャケット17とトンネル22を堀削する装
置の設置場所が競合しない。
Further 1 When inserting heat pipe 1 from the ground surface 30#
This freezing method is adopted when the tunnel 22 to be excavated is excavated in a shallow layer, and even in this case, the installation location of the cooling jacket 17 of the heat pipe 1 and the device for excavating the tunnel 22 do not conflict.

〔実施例〕〔Example〕

第1図ないし第3図版 本発明で使用する装置の一実施
例と、本発明の一実施例の説明用の図である。
FIGS. 1 to 3 are diagrams for explaining one embodiment of the apparatus used in the present invention and one embodiment of the present invention.

この実施例のヒートパイプ11戴  金属管で形成され
た密閉容器2を備えており、この密閉容器2の内周面に
は毛細管構造体3が張設しである。この密閉容器2の基
部の外周にGL  冷却ジャケット17が着脱可能に装
着されており、この冷却ジャケット17屯  冷凍装置
15で冷却された冷媒が膨張弁16を経て注入されるよ
うに形成しである。そして、この冷却ジャケット17が
装着された部分のヒートパイプ11戴  凝縮部8とな
る。
The heat pipe 11 of this embodiment is equipped with a closed container 2 formed of a metal tube, and a capillary structure 3 is stretched over the inner peripheral surface of the closed container 2. A GL cooling jacket 17 is detachably attached to the outer periphery of the base of the sealed container 2, and the cooling jacket 17 is formed so that the refrigerant cooled by the refrigeration device 15 is injected through the expansion valve 16. . A portion of the heat pipe 11 to which this cooling jacket 17 is attached becomes the condensing section 8.

前記凝縮部8に続いて、ヒートパイプ1の密閉容器2と
毛細管構造体3間に1戴 断熱材4を介挿させた断熱部
9が設けてあり、この断熱部9に続く部分が蒸発部10
となっており、このヒートパイプ1内には 窒素、メタ
ンその他の作動流体が封入されている。
Following the condensing section 8, a heat insulating section 9 in which a heat insulating material 4 is inserted between the airtight container 2 of the heat pipe 1 and the capillary structure 3 is provided, and the portion following this heat insulating section 9 is an evaporation section. 10
The heat pipe 1 is filled with nitrogen, methane, and other working fluids.

そして、このヒートパイプl i4  次に記載するよ
うに作用する。すなわち、冷凍装置15で圧縮され冷却
された冷媒が、膨張弁16を経て膨張して極低温となり
、冷却ジャケット17内に流入する。
This heat pipe l i4 operates as described below. That is, the refrigerant compressed and cooled by the refrigeration device 15 expands through the expansion valve 16 to become extremely low temperature, and then flows into the cooling jacket 17 .

そうすると、この冷却ジャケット17に接するヒートパ
イプ1内の作動流体が冷却し 凝縮してヒートパイプ1
の凝縮部8の毛細管構造体3に吸収される。
Then, the working fluid inside the heat pipe 1 in contact with this cooling jacket 17 is cooled and condensed, and the heat pipe 1
is absorbed into the capillary structure 3 of the condensing section 8.

そして、凝縮部8の毛細管構造体3内の作動流体頃 毛
細管現象により、ヒートパイプ1内にある毛細管構造体
3内を移動限 ヒートパイプ1の蒸発部10の毛細管構
造体3内に移る。
The working fluid within the capillary structure 3 of the condensing section 8 moves within the capillary structure 3 within the heat pipe 1 due to capillary action and moves into the capillary structure 3 of the evaporation section 10 of the heat pipe 1 .

そして、蒸発部lOの毛細管構造体3内の作動流体は、
ヒートパイプ1の蒸発部10に接する地山等の熱を吸収
して蒸発し ヒートパイプl内を移動L ヒートパイプ
lの凝縮部8内に移り、冷却さL 凝縮して再び凝縮部
8の毛細管構造体3に吸収される。
The working fluid in the capillary structure 3 of the evaporator 1O is
It absorbs the heat of the ground, etc. that is in contact with the evaporation section 10 of the heat pipe 1, evaporates, moves inside the heat pipe L, moves into the condensation section 8 of the heat pipe I, and is cooled L. It condenses and returns to the capillary tube of the condensation section 8. It is absorbed into the structure 3.

そして、前記ヒートパイプ1の断熱材4(戴 密閉容器
2の外側に装着することも可能である。
The heat insulating material 4 of the heat pipe 1 can also be attached to the outside of the sealed container 2.

この実施例のトンネル堀削方法頃 堀削されたトンネル
22の端部から、堀削すべきトンネル22の周囲部分2
4となる地山1 穿孔機で多数のヒートパイプ挿入孔を
穿孔上 この挿入孔にヒートパイプ1を挿入する力\ 
地山が軟らかい場合鷹 ヒートパイプ1を地山に打ち込
んで挿入する。
About the tunnel excavation method of this embodiment From the end of the excavated tunnel 22 to the surrounding area 2 of the tunnel 22 to be excavated.
4 Earth 1 Drilling a large number of heat pipe insertion holes with a drilling machine Power to insert heat pipe 1 into these insertion holes \
If the ground is soft, drive heat pipe 1 into the ground and insert it.

そして、このヒートパイプ1の凝縮部8の外周に檄 冷
却ジャケット17が装着してあり、この凝縮部8代 冷
凍装置15で冷却された冷媒力で、膨張弁16を経て膨
張して極低温化した状態で冷却ジャケット17内に流入
し この流入した冷媒によって冷却されるものである。
A cooling jacket 17 is attached to the outer periphery of the condensing section 8 of the heat pipe 1, and the refrigerant cooled by the refrigeration device 15 expands through the expansion valve 16 and reaches an extremely low temperature. In this state, the refrigerant flows into the cooling jacket 17 and is cooled by this inflowing refrigerant.

そして、前記ヒートパイプ1内の凝縮部8で冷却され凝
縮した作動流体カー 毛細管現象により、蒸発部10に
移動L−蒸発部10で堀削すべきトンネル22の周囲部
分24となる地山の熱を吸収して、その地山を凍結する
。そして、蒸発部10で熱を吸収して蒸発した作動流体
(戴 凝縮部8に移動し 再び冷却され凝縮する。
The working fluid cooled and condensed in the condensing section 8 in the heat pipe 1 is transferred to the evaporating section 10 by capillary action. absorbs and freezes the ground. Then, the working fluid that absorbs heat and evaporates in the evaporator 10 moves to the condenser 8 where it is cooled and condensed again.

前記のようにして、凍結した周囲部分24の内側を図示
してない堀削装置で堀削する。そして、堀削したトンネ
ル22の内側には、図示してないセグメント等を装着す
る。
As described above, the inside of the frozen surrounding portion 24 is excavated using a not-shown excavation device. Then, segments and the like (not shown) are attached to the inside of the excavated tunnel 22.

また、前記冷凍装置15により温度の上昇した空気(戯
 図示してない換気装置で、 トンネル22の外部に排
出するように形成しである。
Further, the air whose temperature has increased due to the refrigeration device 15 (not shown in the figure) is configured to be discharged to the outside of the tunnel 22.

第4図、第5図はパイロットトンネル29を堀削してト
ンネル22を堀削する方法の一実施例の説明用の図であ
り、以下さきに記載した説明と同様の部分頃 同一の符
号を用い説明を省略したこの実施例頃 堀削すべきトン
ネル22の周囲部分24となる地山の上部と両側部&′
−S 3本のパイロットトンネル29を堀削して設けた
ものである。そして、このパイロットトンネル29から
堀削すべきトンネル22の周囲部分24の地山く 多数
のヒートパイプ挿入孔を、堀削すべきトンネル22の周
方向となる方向に向けて穿孔し この挿入孔にヒートパ
イプlを挿入したものである。
4 and 5 are diagrams for explaining one embodiment of the method of excavating the pilot tunnel 29 and excavating the tunnel 22, and the same reference numerals are used for the same parts as in the explanation described above. In this example, the explanation of which is omitted, the upper part and both sides of the ground which will become the surrounding part 24 of the tunnel 22 to be excavated.
-S Three pilot tunnels 29 are dug and provided. From this pilot tunnel 29, a large number of heat pipe insertion holes are drilled in the ground around the surrounding portion 24 of the tunnel 22 to be excavated in the circumferential direction of the tunnel 22 to be excavated. A heat pipe l is inserted.

そして、このと−ドパイブ1により、堀削すべきトンネ
ル22の周囲部分24の地山を凍結してトンネル22を
堀削するものである。
Then, the tunnel 22 is excavated by freezing the ground around the surrounding portion 24 of the tunnel 22 to be excavated using the doped pipe 1.

第6図(飄 ヒートパイプ1を地表30より挿入して地
山を凍結し トンネル22を堀削する方法の一実施例の
説明用の図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of a method of inserting the heat pipe 1 from the ground surface 30 to freeze the ground and excavate the tunnel 22.

この実施例GL  堀削すべきトンネル22の周囲部分
24となる地山く 地表30よりヒートパイプ挿入孔を
穿孔上 この挿入孔にヒートパイプ1を挿入し 前記ヒ
ートパイプlのうち、周囲部分24に挿入される部分を
蒸発部10と1− 蒸発部10と凝縮部8との間を断熱
部9として、ヒートパイプ1の先端部に設けた蒸発部1
0で周囲部分24の地山を凍結してトンネル22を堀削
するものである。
Example GL A heat pipe insertion hole is drilled from the ground surface 30 in the ground that will become the surrounding portion 24 of the tunnel 22 to be excavated.The heat pipe 1 is inserted into this insertion hole, and the heat pipe 1 is inserted into the surrounding portion 24 of the heat pipe 1. The inserted part is the evaporator 10 and the evaporator 1 provided at the tip of the heat pipe 1 with a heat insulating part 9 between the evaporator 10 and the condenser 8.
0, the ground in the surrounding area 24 is frozen and the tunnel 22 is excavated.

そして、前記第6図に示す如く、堀削すべきトンネル2
2が地表30から近距離にある場合檄 周囲部分24の
上部を周囲部分24と同様に凍結してもよ〔発明の効果
〕 本発明は、ヒートパイプ1よって堀削すべきトンネル2
2の周囲部分24となる地山を冷却しているので、周囲
部分24の地山を極低温に凍結することができる。
Then, as shown in FIG. 6, the tunnel 2 to be excavated is
When the tunnel 2 is located at a short distance from the ground surface 30, the upper part of the surrounding portion 24 may be frozen in the same manner as the surrounding portion 24.
Since the ground that forms the surrounding portion 24 of No. 2 is cooled, the ground that forms the surrounding portion 24 can be frozen to an extremely low temperature.

また、極低温に冷却するので、凍土形成期間が短縮でき
る。
Additionally, since it is cooled to an extremely low temperature, the period during which frozen soil is formed can be shortened.

そして、その結果工事費が低減になる。As a result, construction costs are reduced.

さらは ヒートパイプ1檄 冷凍装置15と連通されて
いない独立したものに形成されているので、冷媒投入、
或哄 冷凍装置15の運転の断続運転が可能であり、凍
土放置期間内のランニングコストが低減できる。
Furthermore, the heat pipe 1 is formed as an independent unit that is not connected to the refrigeration device 15, so it is necessary to input the refrigerant,
It is possible to operate the refrigeration device 15 intermittently, and the running cost during the period when the frozen ground is left can be reduced.

そして、ヒートパイプ11戯  運転中メンテナンスフ
リーであり、転用が可能であり、便利である。
Furthermore, the heat pipe 11 is maintenance-free during operation, can be used for other purposes, and is convenient.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図代 本発明で使用するヒートパイプを用いた凍結
装置の一実施例の一部破砕し断面した側面艮 第2図代
 堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山の凍結方法
の一実施例の説明用の側面よりみた断面は 第3図は、
第2図のm−m線の断面A 第4図はパイロットトンネ
ルを堀削してトンネルを堀削する方法の一実施例の説明
用の側面よりみた断面ぼ 第5図は第4図のV−V線の
断面風 第6図はヒートパイプを地表より挿入して地山
を凍結してトンネルを堀削する方法の一実施例の説明用
の側面よりみた断面図である。 1・・ヒートパイプ、  8・・・凝縮肱10・・・蒸
発部、15・・冷凍装置、22・・・トンネル、24・
・堀削すべきトンネルの周囲部分、29・・・パイロッ
トトンネル、30  地表特許出願人  前田建設工業
株式会社
Fig. 1 A partially fractured and cross-sectional side view of an embodiment of the freezing device using a heat pipe used in the present invention Fig. 2 A method of freezing the ground that will be the surrounding area of the tunnel to be excavated The cross section seen from the side for explaining the example is shown in Figure 3.
Cross section A taken along the line m-m in Figure 2 Figure 4 is a cross section seen from the side for explaining an example of a method for excavating a tunnel by digging a pilot tunnel Figure 5 is V in Figure 4 - Cross-sectional wind of line V FIG. 6 is a cross-sectional view seen from the side for explaining one embodiment of a method of inserting a heat pipe from the ground surface to freeze the ground and excavate a tunnel. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Heat pipe, 8... Condensing arm 10... Evaporation part, 15... Refrigeration device, 22... Tunnel, 24...
- Surrounding area of tunnel to be excavated, 29...Pilot tunnel, 30 Surface patent applicant: Maeda Construction Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山に、ヒ
ートパイプを挿入し、このヒートパイプの凝縮部を、冷
凍装置によって冷却された冷媒で冷却し、ヒートパイプ
の蒸発部で堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山を
凍結してトンネルにを堀削するトンネル堀削方法。
(1) A heat pipe is inserted into the ground surrounding the tunnel to be excavated, the condensing part of this heat pipe is cooled with a refrigerant cooled by a refrigeration system, and the evaporating part of the heat pipe is used to excavate the tunnel. A tunnel excavation method in which the ground surrounding the tunnel is frozen and excavated into a tunnel.
(2)堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山に複数
本のパイロットトンネルを堀削し、このパイロットトン
ネルから前記堀削すべきトンネルの周囲部分の地山に、
ヒートパイプを堀削すべきトンネルの周方向となる方向
に向けて挿入し、このヒートパイプの凝縮部を、冷凍装
置によって冷却された冷媒で冷却し、ヒートパイプの蒸
発部で、堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山を凍
結してトンネルを堀削するトンネル堀削方法。
(2) Excavate multiple pilot tunnels in the ground surrounding the tunnel to be excavated, and from these pilot tunnels into the ground surrounding the tunnel to be excavated,
A heat pipe is inserted in the circumferential direction of the tunnel to be excavated, the condensing part of this heat pipe is cooled with refrigerant cooled by the refrigeration device, and the evaporating part of the heat pipe is used to remove the tunnel to be excavated. A tunnel excavation method in which the ground surrounding the tunnel is frozen and the tunnel is excavated.
(3)堀削すべきトンネルの周囲部分となる地山に、地
表よりヒートパイプを挿入し、このヒートパイプの凝縮
部を冷凍装置によって冷却された冷媒で冷却し、ヒート
パイプの蒸発部で、堀削すべきトンネルの周囲部分とな
る地山を凍結してトンネルを堀削するトンネル堀削方法
(3) A heat pipe is inserted from the ground surface into the ground surrounding the tunnel to be excavated, the condensing part of this heat pipe is cooled with refrigerant cooled by the refrigeration system, and the evaporating part of the heat pipe A tunnel excavation method in which the ground surrounding the tunnel to be excavated is frozen and the tunnel is excavated.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007120064A (en) * 2005-10-26 2007-05-17 Shimizu Corp Construction method of low-temperature underground tank institution
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