JPH0464689A - トンネル形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、施工すべきトンネルの周囲地山を凍結して、
施工するトンネル形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従東　含水地山内でトンネルを施工する場合＆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、或（礼　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。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記不凍液による地山の凍結方法（戴　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の施工開始までの準備
期間が長くなり、工事費も高くなった 本発明憾　前記事項に鑑みなされたものであり、トンネ
ルを掘削や拡幅をすべき台木地山を、速やかに凍結し速
やかに掘削や拡幅を行えるようにすることを技術的課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明！１　　シールド式トンネル掘削機１の発慕又ｉ
ｉ　　到達する立坑３５の側壁部３６であって、掘削す
べきトンネル２２の周囲部分２４となる地山く　ヒート
パイプ１を挿入上　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ｌの蒸発部１０で掘削すべきトンネル２２の周囲部
分２４となる地山を凍結してトンネルを掘削するトンネ
ル形成方法としたまた、掘削すべきトンネル２２の両端
部より発進した２台のシールド式トンネル掘削＠３０の
接合位置において、そのトンネル２２の周囲部分２４と
なる地山番ミ　　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、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２
２を掘削するトンネル形成方法としなさら＆−トンネル
２２の拡幅すべき部分２５の周囲部分２４となる地山番
ミ　ヒートパイプ１を挿入上このヒートパイプ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、トンネル２２の拡幅す
べき部分の周囲部分２４となる地山を凍結して、　トン
ネル２２を拡幅するトンネル形成方法とし九 〔作用〕 本発明版　トンネル２２の周囲部分２４や掘削すべきト
ンネル２２の周囲部分２４の地山の凍結を、冷凍装置１
５によって冷却されたヒートパイプ１で冷却しているの
で、周囲部分２４の地山の凍結が極低温く　しかも速や
かに行われる。

そして、シールド式トンネル掘削機３０の発迄又１戴　
到達する立坑３５の側壁部鳳　２台のシールド式トンネ
ル掘削１１３０の接合位置、及び、　トンネル２２の拡
幅すべき部分２５の周囲部分２４の地山を極低温に速や
かに凍結できる。

〔実施例〕

第１図は、本発明で使用するヒートパイプ１を備えた凍
結装置の一実施例を示すものである。

この実施例の凍結装置が備えているヒートパイプ１は、
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（戴　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
（礼　　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。

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間にく　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ｌ内に檄　窒素、メタン
その他の作動流体が封入されている。

そして、このヒートパイプ１檄　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を経て膨張して低温となり、冷却ジ
ャケット１７内に流入する。

そうすると、この冷却ジャケット１７に接するヒトパイ
プｌ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。

そして、凝縮部８の毛細管構造体３内の作動流体ｊ１　
　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内を移動し、ヒートパイプｌの蒸発部１０の毛細
管構造体３内に移る。

そして、蒸発部１０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１ｏに接する地山等の熱を吸収
して蒸発し　ヒートパイプ１内を移動し　ヒートパイプ
ｌの凝縮部８内に移り、冷却さ汰　凝縮して再び凝縮部
８の毛細管構造体３に吸収される。

そして、前記ヒートパイプ１の断熱材４代　密閉容器２
の外側に装着することも可能である。

第２図（戯　本発明のシールド式トンネル掘削機の発Ｌ
　又（戴　到達する立坑３５の側壁部３６に、　Ｉ・ン
ネル２２を掘削する方法の一実施例の説明用の図である
。

この実施例は、立坑３５の側壁部３６であって、掘削す
べきトンネル２２の周囲部分２４となる地山番ミヒート
パイプ１の蒸発部１０を打ち込べ　又は、側壁部３６に
ヒートパイプ挿入孔を穿設して、この孔にヒートパイプ
１の蒸発部１０を挿入する。

そして、冷凍装置１５によって低温に冷却された冷媒を
、膨張弁１６を経て冷却ジャケット１７に注入する。そ
うすると、冷凍装置１５で低温に冷却された冷媒頃　膨
張弁１６を通過して膨張することにより極低温となりヒ
ートパイプｌの凝縮部８を冷却する。

そして、極低温の冷媒によって冷却された凝縮部８内の
作動流体は極低温に冷却され凝縮して毛細管構造体３内
に吸収さ帳　毛細管現象によってヒートパイプ１の蒸発
部１０に移動する。

そして、蒸発部１０の作動流体１戴　掘削すべきトンネ
ル２２の周囲部分２４となる地山の熱を吸収して、地山
を冷却し　地山を凍結する。そして、周囲部分２４の地
山の熱を吸収した作動流体憾　蒸発して蒸発部１０を極
低温に維持すると共く　ヒートパイプ１内を凝縮部８に
移動医　凝縮部８で再び冷却され凝縮する。

前記のようにして凍結した周囲部分２４の内側を掘削し
てトンネル２２を形成し　このトンネル２２にシールド
式トンネル掘削機を設置し、以後このシールド式トンネ
ル掘削機で、　トンネル２２を掘削する。

さらく　前記ヒートパイプ１（戴　トンネル２２を掘削
し　トンネル２２の内側にセグメントを装着した後に抜
き出すのがよいカー　トンネル２２の掘削前に抜き出す
必要がある場合頃　ヒートパイプｌを短時間加熱するこ
とによりヒートパイプ１にｉする凍土を軟化させ、ヒー
トパイプ１を容易に抜き出すこともできる。

第３図及び第４図ｉＬ　　掘削すべきトンネル２２の両
端部より発進した２台のシールド式トンネル掘削機３０
の接合位置におけるトンネル２２の形成方法の一実施例
の説明用の図であり、以下さきに記載した説明と同様の
部分は同一の符号を用い説明を省略しｔも この実施例１１　　掘削すべきトンネル２２の両端部よ
り発進した２台のシールド式トンネル掘削機３０が、　
トンネル２２の中央部に到達すると、掘削を停止させる
。

そして、２台のシールド式トンネル掘削機３０の後側か
ら、シールド式トンネル掘削機３０の外殻体３１の外側
であるトンネル２２の周囲部分２４の地山くそれぞれヒ
ートパイプ１を打ち込ぺ　或（戴　周囲部分２４の地山
に穿孔後その孔にヒートパイプ１を挿入して、このヒー
トパイプ１により周囲部分２４の地山を凍結する そして、地山を凍結して固化した後、各シールド式トン
ネル掘削機３０を解体してトンネル２２外に搬呂し　ト
ンネル２２の中央部に残された土砂等をトンネル２２外
に搬出すると共シミ　周囲部分２４の内側にセグメント
２３を装着しトンネル２２を形成する。

第５図及び第６回置　トンネル２２を拡幅するトンネル
形成方法の一実施例の説明用の図である。

この実施例１戴トンネル２２の拡幅すべき部分２５の画
方の端部から、拡幅すべき部分２５の周囲部分２４の地
山に、それぞ汰　ヒートパイプ１を打ち込べ　或は周囲
部分２４の地山に穿孔してその孔にヒートパイプ１を挿
入上　このヒートパイプ１により、周囲部分２４の地山
を凍結する。

そして、凍結して固化した周囲部分２４の内側の拡幅す
べき部分２５を掘削して、拡幅部分を設けたトンネルを
形成する。

第７図（戴　本発明と近い関係にある発明の一実施例の
説明用の図である。

この発明の実施例（戴　凹部４０として掘削しようとす
る部分の外側部分４１にヒートパイプ１を挿入して、こ
のヒートパイプ１により外側部分４１を凍結する。次＆
気　前記凹部４０の土砂を掘削し　外側部分４１の内側
＆ミ　山留壁４２を立股する。そして、山留壁４２は支
持棒４３で外側部分４１に向けて圧接させて保持する。

〔発明の効果〕

本発明告　ヒートパイプ１よって掘削すべき周囲部分２
４となる地山を冷却するので、周囲部分２４の地山を極
低温で凍結できる。

そして、極低温に冷却するので、凍土形成期間が短縮で
きる。

その結果工事費が低減される。

さら＆ミ　ヒートパイプ１は、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
、或鷹　冷凍装置１５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。

そして、ヒートパイプ１番戯　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。

そして、シールド式トンネル掘削機の発Ｌ　又鷹　到達
する立坑３５の側壁部あ、２台のシールド式トンネル掘
削機３０の接合位置、及び、　トンネルの拡幅すべき部
分５０の周囲部分２４の地山を極低温に凍結するので、
それらの位置における作業が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、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云　第２図（
戯　シールド式トンネル掘削機の発急　又は、到達する
立坑の側壁部を凍結し掘削する方法の一実施例の説明用
の鳳　第３図はシールド式トンネル掘削機の接合位置に
おけるトンネルを凍結し掘削する方法の一実施例の説明
用のは第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線の断面は　第５図
はトンネルの拡幅する部分の凍結し掘削する方法の一実
施例の説明用のは　第６図は第５図のＭｌ−Ｍｌ線の断
面Ａ　第７図は凹部形成方法の一実施例の説明用の図で
ある。 １・・ヒートパイプ、　　８・・・凝縮服１０・・・蒸
発籐１５・・冷凍装置、２２・・トンネル、２４・・・
周囲部分、２５・・・拡幅すべき部分、３０・・シール
ド式トンネル掘削機 ３５・・立礼　　３６・・側壁部 第５図 第６図 第７図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド式トンネル掘削機の発進、又は、到達す
   る立坑の側壁部であって、掘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掘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掘削するトンネ
   ル形成方法。
2. （２）掘削すべきトンネルの両端部より発進した２台の
   シールド式トンネル掘削機の接合位置において、そのト
   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、トンネル
   の周囲部分となる地山を凍結して、トンネルを掘削する
   トンネル形成方法。
3. （３）トンネルの拡幅すべき部分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、トンネルの拡幅すべき部分の周囲部分
   となる地山を凍結して、トンネルを拡幅するトンネル形
   成方法。