特許 6703906 凍結工法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6703906

(24)【登録日】2020年5月13日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】凍結工法

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/115 20060101AFI20200525BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   E02D3/115

   E21D9/04 F

   E21D9/04 C

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2016-123257(P2016-123257)

(22)【出願日】2016年6月22日

(65)【公開番号】特開2017-227023(P2017-227023A)

(43)【公開日】2017年12月28日

【審査請求日】2019年2月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】390002233

【氏名又は名称】ケミカルグラウト株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000431

【氏名又は名称】特許業務法人高橋特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】相 馬 啓

(72)【発明者】

【氏名】塩 屋 祐 太

【審査官】 田島 拳士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−２６５６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６４７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０１９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１２４４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２６１０５８６（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ３／１１５

Ｅ２１Ｄ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管を挿入し、
凍結管挿入ガイドを、前記地盤中に埋設される第１の管内周面の所定位置に固定し、
凍結管挿入用補剛材に断面扁平形状の長尺な凍結管を固定して、
凍結管が固定された凍結管挿入用補剛材を前記地盤中に埋設される第１の管内周面に固定されている凍結管挿入ガイド内の空間に挿入し、
凍結管に冷媒を流過して、対向する前記地盤中に埋設される第１の管内周の領域に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴とする凍結工法。

【請求項2】

土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管を挿入し、
凍結管補剛材を介して断面扁平形状の長尺な凍結管を凍結管挿入架台に設置し、凍結管挿入架台と共に断面扁平形状の長尺の凍結管を前記地盤中に埋設される第１の管の内部に進入させ、
凍結管に冷媒を流過して、対向する前記地盤中に埋設される第１の管内周面の領域に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴とする凍結工法。

【請求項3】

土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管を挿入し、
前記地盤中に埋設される第１の管の相補形状の断面を有するスペーサーの半径方向外方端部に設けられた収容部に断面扁平形状の長尺な凍結管を収納し、当該スペーサーを前記地盤中に埋設される第１の管内に挿入し、
凍結管に冷媒を流過して、対向する前記地盤中に埋設される第１の管内周面の領域に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴とする凍結工法。

【請求項4】

断面扁平形状の長尺な凍結管が収容される箇所に充填材を充填する請求項１〜３の何れか１項に記載の凍結工法。

【請求項5】

請求項２の凍結工法で用いられる凍結管挿入架台において、
平板部と、平板部中央から下方に延在する脚部を有し、
平板部両端近傍には上方に延在する立上部が立設されており、立上部の外方にはマイクロチャンネル補剛材を介して断面扁平形状な凍結管が取り付けられており、
脚部の下端には第１の管に内接して第２の管が取り付けられており、
土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管内に挿入可能な寸法であることを特徴とする凍結管挿入架台。

【請求項6】

請求項３の凍結工法で用いられるスペーサーにおいて、
断面形状が土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管の相補形状であり、且つ、外形寸法が前記地盤中に埋設される第１の管内に挿入可能であり、
断面扁平形状の長尺な凍結管を収納可能な収容部を半径方向外方端部に設けており、且つ、転動体を半径方向外方端部に軸支しており、
半径方向中央部には空間が設けられ、当該空間は前記収容部と連通していることを特徴とするスペーサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えばトンネル工事などに用いられるパイプルーフ工のように土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する技術に関し、より詳細には、前記地盤中に埋設される管周辺の地盤を凍結するのに用いられる凍結工法に関する。

【背景技術】

【0002】

パイプルーフ工法は、シールド掘進機の発進部や到達部、トンネル間の連絡横坑、トンネルの拡大部等の工事に用いられる工法であり、既設のトンネルや立坑の内側から鋼製パイプを１本１本推進させ、地盤中に複数本の鋼製パイプを面状に配置してパイプルーフ構造とせしめる工法である。そして、使用される鋼製パイプの剛性により、パイプルーフ構造の外方における地盤の土圧に対抗し、パイプルーフ構造の内方における領域を掘削して空間を形成する。
パイプルーフ構造には直線パイプルーフと曲線パイプルーフがある。直線パイプルーフは、配置されたパイプの管軸が直線を構成している。一方、曲線パイプルーフは、配置されたパイプの管軸が曲線を構成している。

【0003】

道路のジャンクション部や鉄道の駅舎部等のように、トンネルを拡大してさらに大きな地下空間を形成する場合に、パイプルーフ工が施工される場合が多い。
図１３で示す様に、道路の上りトンネル２１と下りトンネル２２を結んで避難トンネル等を形成するに際しては、直線のパイプ２０Ａで地下空間を形成する場合（図１３（Ａ）：直線パイプルーフ）と、道路のジャンクション部としてより大きな地下空間を形成するために湾曲したパイプ２０Ｂを使用する場合（図１３（Ｂ）：曲線パイプルーフ）がある。
近年、形成するべき地下空間の容積を大きくする必要性が高くなっており、それに関連して、パイプルーフ用のパイプも内径１０００ｍｍを超す大口径化と長尺化の傾向を示している。

【0004】

パイプルーフ構造における鋼製パイプ１０は、相互に干渉しない様に数ｃｍ〜数１０ｃｍの間隔を空けて配置され、鋼製パイプ１０間の地盤Ｇを凍結工法によって凍結する（図１４参照）。そして、図１４で示す様に複数の鋼製パイプ１０と凍土が一体となった構造により、パイプルーフ構造の外方における地盤の土圧Ｐを負担し、地下水に対する止水を行う。
図１４で示す従来のブライン方式の凍結管は、例えば内径１０００ｍｍのパイプルーフ用パイプ１０（パイプルーフ用の鋼管）の中に、例えば内径９０ｍｍ程度の鋼製凍結管１１を設置し、鋼製凍結管１１内で冷却したブラインを循環し、以てパイプルーフ構造周辺の地盤を凍結させている（凍結地盤ＦＳ）。
パイプルーフ用パイプ１０と凍結管１１の間に隙間があると、隙間の空気が断熱性を示すためブラインの冷熱を伝え難い。また、パイプルーフ構造体が土圧、水圧Ｐを支える際に中空管のままであると圧壊或いは座屈してしまう恐れがある。そのため、パイプルーフ用パイプ１０と凍結管１１の間の隙間にはモルタルまたはコンクリート（符号Ｃ）等を充填している。

【0005】

上述した様に、従来技術においてパイプルーフ工で実行される凍結工法は、冷媒としてブラインを用いており、図１４で示す様に、パイプルーフ用鋼管１０の内部に凍結管である鋼管１１が配置される。凍結管１１の配置に際しては、図１５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）で示す様に複数種類の配置パターンを選択することが可能であり、パイプルーフ用鋼管内の凍結管の本数に基づいて、配置パターンを使い分けている。
例えば図１５（Ａ）の配置パターンを選択した場合に、パイプルーフ用鋼管１０内に設置したブライン式凍結管１１内のブラインが、周辺地盤Ｇから熱を奪い凍結させる場合の熱伝導状況が、図１６に示されている。図１６においては、伝導する熱を模式的に矢印Ｑ１で示している。
図１６で示す様に、パイプルーフ用鋼管１０の管径に対してブライン式凍結管１１の管径が小さいため、ブライン式凍結管１１は点状の冷熱源となってしまい、パイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａの位置が凍結管１１から離隔しているほど、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａにおける位置と凍結管１１との距離は長くなり、熱伝導距離が長くなるため、当該位置周辺の地盤から熱を吸収する効率が低下してしまう。

【0006】

そのため、パイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａにおける凍結管１１から離隔した位置では、その外側の地盤から吸収する熱量は少なくなり、土圧及び水圧を負担できる程度の厚さの凍土を形成するためには、非常に長い時間が掛かってしまう。すなわち、パイプルーフ用鋼管１０の管径に対して非常に小さい管径の凍結管１１を図１６で示す様に配置したのでは、パイプルーフ工における地盤凍結作業が非効率となってしまうという問題が存在する。
従来技術において、図１５で示す様に、断面円形で且つ管径が小さい凍結管１１をパイプルーフ用鋼管１０の内周面の円周方向に複数配置することで対処することは可能であるが、パイプルーフ用鋼管１本当たりに多数本の凍結管１１を配置しなければならず、大流量の冷媒（ブライン）を流す必要がある。

【0007】

また、パイプルーフ用鋼管１０内にブライン式凍結管１１を設置するには、以下の（ａ）〜（ｅ）の手順で行われる。
（ａ） 施工するべき領域にパイプルーフ用鋼管１０を貫通させ、パイプルーフ用鋼管１０内部の送排泥管などを撤去し、中空管とし、
（ｂ） パイプルーフ用鋼管１０内に、ブライン式凍結管１１を所定位置に設置するための架台を人力で固定し、
（ｃ） 坑内搬送可能な長さのブライン式凍結管１１を、ブラインが漏れない様に全周溶接して接合しながらパイプルーフ用鋼管１０内に挿入配置して、所定の長さにして、
（ｄ） 冷凍機にブライン式凍結管１１を配管し、凍結システムを構築し、
（ｅ） パイプルーフ用鋼管１０とブライン式凍結管１１との空隙を、モルタル、コンクリート（符号Ｃ）等で充填する。
そして凍結システムの運転を開始し、凍土を造成する。

【0008】

ここで、前記工程（ｂ）、（ｃ）では、内径８００〜１２００ｍｍ程度の鋼管１０内部の狭小空間に作業員が進入し、溶接等の作業を行わなければならず、人手による「狭隘作業」を行うことが必要になる。また、曲線パイプルーフの場合（図１３（Ｂ）参照）は高所作業に該当する場合もあり、特に形成するべき地下空間が巨大な場合には安全性確保が喫緊の課題となる。
さらに、工程（ｃ）ではブライン漏洩防止のために凍結管１１を溶接接合しているが、当該溶接接合作業には多大な労力が必要である。特に、形成するべき地下空間が巨大な場合には凍結管１１の溶接接合箇所が莫大な数となり、凍結管１１を溶接接合するための労力、コストが膨大であり、非常に重要な問題になる。
また近年では、狭隘、高所、危険作業に従事する作業員確保が問題になっている。

【0009】

さらに、図１６で示す態様でブライン式凍結管１１をパイプルーフ用鋼管１０内に設置する場合には、ブライン式凍結管１１をパイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａの所定の位置に設置するため、パイプルーフ用鋼管１０内に図１７で示すような鋼製の支持架台１２を溶接固定し、その上でブライン式凍結管１１を元押ししながら設置する必要がある。
しかし、従来用いられている鋼製のブライン式凍結管１１の重量が大きいため、図１７で示す支持架台１２の剛性を強くする必要があり、ブライン式凍結管１１を所定の位置に設置するためのガイド機能を確保する必要があった。そのため、支持架台１２の重量も大きくなり、当該支持架台１２をパイプルーフ用鋼管１０内に溶接して設置する作業が困難である。
それに加えて、支持架台１２をパイプルーフ用鋼管１０内に溶接して設置するためのスペースは小さいので、狭隘な空間における困難な作業が要求される。

【0010】

その他の従来技術としては、中空のパイプルーフ、パイプルーフ内の凍結管を開示したトンネルの構築方法（特許文献１参照）、曲線パイプルーフを用いて、パイプルーフ内に凍結管を配置して凍土を形成するトンネル間の拡幅部の構築方法（特許文献２参照）、固定部で過度の応力が生じないようにスネーク状に布設している電力用ケーブルの自重スネーク布設方法（特許文献３参照）が提案されている。
しかし、これ等の技術（特許文献１〜３）は、何れも、上述したパイプルーフ工における凍結工法の問題点を解消するものではない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２０１０−２４８７５８号公報

【特許文献2】特開２００７−９４３０号公報

【特許文献3】特開２００２−３７４６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、例えばパイプルーフ工のように土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する工事における地盤凍結作業を効率的に行うことが出来る凍結工法の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の凍結工法は、土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管（１：マイクロチャンネル）を挿入し、
凍結管挿入ガイド（３：マイクロチャンネル挿入ガイド）を、前記地盤中に埋設される第１の管内周面（１０Ａ）の所定位置に固定し、
凍結管挿入用補剛材（２Ａ：マイクロチャンネル挿入用補剛材）に断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を固定して、
凍結管（１）が固定された凍結管挿入用補剛材（２Ａ）を前記地盤中に埋設される第１の管内周面（１０Ａ）に固定されている凍結管挿入ガイド（３）内の空間に（押し、或いは引っ張ることにより）挿入し、
断面形状が扁平な凍結管（１）に冷媒（液化ガス、例えば液化二酸化炭素）を流過して、対向する（向かい合う）前記地盤中に埋設される第１の管内周面（例えば、パイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａ）の領域（凍結対象地盤と接触している領域）に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴としている。

【0014】

ここで断面形状が扁平な長尺の凍結管として用いられるマイクロチャンネル（１）は、複数の微小冷媒流路を有し、軽量で可撓性に富み且つ冷熱の放散ならびに温熱の吸収に関与する熱特性に優れる材料（例えばアルミニウム）で構成されている。そしてマイクロチャンネル（１）の端部には分散ソケット、集合ソケットが接合され、分散ソケット、集合ソケットの各々は冷凍機に連通する供給側配管、戻り側配管と接続しており、冷媒循環システムを構成することが可能である。
本発明の凍結工法において、凍結管挿入ガイド（３：マイクロチャンネル挿入ガイド）を、例えば施工現場に搬入する以前の段階（パイプルーフ用鋼管の様な前記地盤中に埋設される第１の管の製造工場における製造直後の状態）或いは土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する工事現場で、（例えば部分溶接によって）前記地盤中に埋設される第１の管内周面（１０Ａ）の所定位置に固定するのが好ましい。

【0015】

また本発明の凍結工法は、土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管（１：マイクロチャンネル）を挿入し、
凍結管補剛材（２Ｂ：マイクロチャンネル補剛材）を介して断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を凍結管挿入架台（４：マイクロチャンネル挿入架台）に設置し、凍結管挿入架台（４：マイクロチャンネル挿入架台）と共に断面扁平形状の長尺の凍結管（１：マイクロチャンネル）を前記地盤中に埋設される第１の管（１０）の内部に進入させ、
断面形状が扁平な凍結管（１）に冷媒（液化ガス、例えば液化二酸化炭素）を流過して、対向する（向かい合う）前記地盤中に埋設される第１の管内周面（例えば、パイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａ）の領域（凍結対象地盤と接触している領域）に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴としている。

【0016】

係る凍結工法で用いられる凍結管挿入架台（４：マイクロチャンネル挿入架台：請求項２の凍結工法で用いられる凍結管挿入架台）は、平板部（４Ｈ）と、平板部（４Ｈ）中央から下方に延在する脚部（４Ｌ）を有し、
平板部（４Ｈ）両端近傍には上方に延在する立上部（４Ａ）が立設されており、立上部（４Ａ）の外方（パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ側）にはマイクロチャンネル補剛材（２Ｂ）を介して断面扁平形状な凍結管（１：マイクロチャンネル）が取り付けられており、
脚部（４Ｌ）の下端には第１の管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）に内接して第２の管（４Ｃ：例えば鋼製中空円管）が取り付けられており、
土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管（１０）内に挿入可能な寸法であることを特徴としている。

【0017】

さらに本発明の凍結工法は、
土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）の内部に断面形状が扁平な長尺の凍結管（１：マイクロチャンネル）を挿入し、
前記地盤中に埋設される第１の管（１０）の相補形状の断面を有するスペーサー（５：マイクロチャンネル挿入スペーサー）の半径方向外方端部（外周面）に設けられた収容部（５Ａ：マイクロチャンネル収容ガイド）に断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を収納し、当該スペーサー（５）を前記地盤中に埋設される第１の管（１０）内に挿入し、
断面形状が扁平な凍結管（１）に冷媒（液化ガス、例えば液化二酸化炭素）を流過して、対向する（向かい合う）前記地盤中に埋設される第１の管内周面（例えば、パイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａ）の領域（凍結対象地盤と接触している領域）に当該冷媒の冷熱を伝達することを特徴としている。

【0018】

係る凍結工法で用いられるスペーサー（５：マイクロチャンネル挿入スペーサー：請求項３の凍結工法で用いられるスペーサー）は、断面形状が土水圧に対抗するために地盤中に埋設される第１の管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）の相補形状であり、且つ、外形寸法が前記地盤中に埋設される第１の管（１０）内に挿入可能であり、
断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を収納可能な収容部（５Ａ：マイクロチャンネル収容ガイド）を半径方向外方端部（外周面）に設けており、且つ、転動体（５Ｂ：例えばローラー）を半径方向外方端部（外周面）に軸支しており、
半径方向中央部には空間（５Ｃ：例えばパッカーで閉鎖された管路：注入モニター）が設けられ、当該空間（５Ｃ：注入モニター）は前記収容部（５Ａ：マイクロチャンネル収容ガイド）と連通していることを特徴としている。

【0019】

上述した本発明において、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）が収容される箇所（凍結管挿入用補剛材２Ａ、凍結管補剛材２Ｂ、収容部５Ａ）に充填材（Ｃ：例えばモルタル等の固化材）を充填するのが好ましい。

【発明の効果】

【0020】

上述の構成を具備する本発明によれば、断面扁平形状の凍結管（１：マイクロチャンネル）内を冷媒（例えば液化二酸化炭素）が流れることにより、土水圧に対抗するために地盤中に埋設される管（例えば、パイプルーフ用鋼管１０）を介して周辺地盤の熱を回収し、凍結管（１）内を流れる冷媒に投入される。
複数の前記地盤中に埋設される管（１０）内に凍結管（１）を配置して、冷媒を流過させることにより、複数の前記地盤中に埋設される管（１０）周辺地盤が凍結して凍土となり、複数の前記地盤中に埋設される管（１０）及び当該鋼管間の凍土により土圧、地下水水圧を負担する構造体（例えばパイプルーフ構造体）を造成することが出来る。
そして、断面扁平形状の長尺な凍結管（１）として、所謂「マイクロチャンネル」を使用することにより、凍結管を接合する必要が無くなり、凍結工法施工の労力を大幅に低減することが出来る。

【0021】

本発明において、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を使用しているので、当該凍結管（１）を前記地盤中に埋設される管（１０）の内面の曲率に沿って配置することが出来る。そのため、凍結管（１）と対面する前記地盤中に埋設される管内周面（１０Ａ）の位置（凍結対象地盤の位置）においては、冷媒が流れる凍結管（１）と凍結対象地盤との距離は凍結管（１）と前記地盤中に埋設される管内周面（１０Ａ）の間隔となり、当該間隔は凍結管（１）の断面に沿って概略均等になる。
そして当該間隔は、円形断面の凍結管を用いた場合（図１６参照）に比較して非常に短く、熱伝導距離も短い。そのため、冷媒が流れる凍結管（１）の表面と凍結対象地盤との距離は均一で且つ短いため冷凍効率が向上し、必要な厚さの凍土を形成する凍結速度が速くなり、工期短縮が可能になる。

【0022】

本発明において、凍結管挿入ガイド（３：マイクロチャンネル挿入ガイド）を、例えば施工現場に搬入する以前の段階（パイプルーフ用鋼管の様な前記地盤中に埋設される管の製造工場における製造直後の状態）或いは土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する工事現場で、（例えば部分溶接によって）前記地盤中に埋設される管内周面（１０Ａ）の所定位置に固定し、凍結管挿入用補剛材（２Ａ：マイクロチャンネル挿入用補剛材）に断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を固定して、凍結管（１）が固定された凍結管挿入用補剛材（２Ａ）を前記地盤中に埋設される管内周面（１０Ａ）に固定されている凍結管挿入ガイド（３）内の空間に（押し、或いは引っ張ることにより）挿入すれば、断面扁平形状の凍結管（１：マイクロチャンネル）が軽量で可撓性に富んでいるが強度が低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、前記地盤中に埋設される管（１０）内の所定位置に容易かつ迅速に配置することが出来る。
そして、マイクロチャンネル挿入用補剛材（２Ａ）は、断面コ字状の形鋼（図８参照）により構成することが出来るので、溶接で接合することも出来るが、ボルト接合その他の公知の態様で接合することが出来る。そのため、凍結管挿入用補剛材（２Ａ）を接合する作業が容易である。

【0023】

また本発明において、凍結管補剛材（２Ｂ：マイクロチャンネル補剛材）を介して断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を凍結管挿入架台（４：マイクロチャンネル挿入架台）に設置して、凍結管挿入架台（４：マイクロチャンネル挿入架台）と共に断面扁平形状の凍結管（１：マイクロチャンネル）を前記地盤中に埋設される管（１０）内部に進入させれば、前記地盤中に埋設される管（１０）内に作業員が進入しなくても、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を、前記地盤中に埋設される管（１０）内の所定位置に容易かつ迅速に配置することが出来る。
そして、断面扁平形状の凍結管（１）は凍結管挿入架台（４）で案内されて前記地盤中に埋設される管（１０）の内部に進入するので、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）が強度の低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、前記地盤中に埋設される管（１０）内で各種機器、部材と衝突して変形、圧壊することが防止される。

【0024】

さらに本発明において、前記地盤中に埋設される管（１０）と相補形状の断面を有するスペーサー（５：マイクロチャンネル挿入スペーサー）の半径方向外方端部（外周面）に設けられた収容部（５Ａ：マイクロチャンネル収容ガイド）に断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）を収納し、当該スペーサー（５）を前記地盤中に埋設される管（１０）内に挿入すれば、前記地盤中に埋設される管（１０）内に作業員が進入しなくても、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）はスペーサー（５）に案内されて前記地盤中に埋設される管（１０）内に進入して、所定位置に容易かつ迅速に配置することが出来る。
そして断面扁平形状の長尺な凍結管（１）が強度の低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、スペーサー（５）に案内されて前記地盤中に埋設される管（１０）内に進入するので、前記地盤中に埋設される管（１０）内で各種機器、部材と衝突して変形、圧壊することがない。

【0025】

本発明の実施に際して、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）が収容される箇所（凍結管挿入用補剛材２Ａ、凍結管補剛材２Ｂ、収容部５Ａ）に充填材（Ｃ：例えばモルタル等の固化材）を充填すれば、当該充填材（Ｃ）が伝熱材として作用するので、断面扁平形状の凍結管（１）内を流れる冷媒（例えば液相二酸化炭素）の冷熱が前記地盤中に埋設される管（１０）周辺の地盤に確実に伝達される。それと共に、断面扁平形状の長尺な凍結管（１：マイクロチャンネル）が強度の低い材料（例えばアルミニウム）で製造されていても、充填材（Ｃ）が充填されることにより、当該凍結管（１）に直接外力が付加されることが防止され、凍結管（１）内部の流路が圧壊、座屈することが防止される。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の第１実施形態の概要を示す説明図である。

【図2】マイクロチャンネル挿入ガイドを予めパイプルーフ用鋼管に固定して、マイクロチャンネルを所定位置に配置させる態様を示す断面図である。

【図3】マイクロチャンネル挿入用補剛材の一例を示す斜視図である。

【図4】施工現場において、マイクロチャンネル挿入架台を用いてマイクロチャンネルを所定位置に配置させる態様を示す断面図である。

【図5】図４の態様の側面図である。

【図6】マイクロチャンネル補剛材、マイクロチャンネル、断熱材の相対的な位置関係を示す説明断面図である。

【図7】第１実施形態において、マイクロチャンネルの引っ張り歪の発生や熱収縮を防止する構造を示す説明平面図である。

【図8】図７のＡ−Ａ矢視図である。

【図9】マイクロチャンネルの引っ張り歪の発生や熱収縮を防止する構造であって、図７、図８とは異なる構造を示す説明図である。

【図10】本発明の第２実施形態を示す説明図である。

【図11】図１０の第２実施形態で用いられるスペーサーの説明図である。

【図12】図１１の部分Ｇの拡大断面図である。

【図13】直線パイプルーフと曲線パイプルーフを説明する説明図である。

【図14】パイプルーフ構造により土圧、水圧を負担する状態を示す説明図である。

【図15】パイプルーフ用鋼管内の凍結管の配置パターンを示す説明図である。

【図16】従来技術において、パイプルーフ用鋼管内に設置したブライン式凍結管内のブラインが周辺地盤から熱を奪う際の熱伝導状況を示す説明図である。

【図17】従来技術におけるブライン式凍結管をパイプルーフ用鋼管内の所定位置に設置するための支持架台を当該パイプルーフ用鋼管内に固定した状態を示す説明図である。

【図18】実施形態で使用される扁平な板状部材の断面形状の一例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図示の実施形態において、凍結管を循環する二次冷媒である液化ガスとして、二酸化炭素（ＣＯ_２、液化二酸化炭素ガス）を使用している。ただし、地盤凍結工法の施工に必要な冷熱を供給できる程度に沸点が低温であるならば、二酸化炭素以外の液化ガスも使用することが可能である。
また図示の実施形態では、土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する技術として、パイプルーフ工を例示して説明する。

【0028】

先ず図１〜図９を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
最初に主として図１を参照して、第１実施形態の概要を説明する。
第１実施形態では、図１４、図１５、図１６で示す従来技術とは異なり、円形断面の凍結管は使用せず、断面が扁平形状（扁平な矩形状）の凍結管１（所謂マイクロチャンネル）を使用している。
マイクロチャンネル１（扁平な矩形状の凍結管）の断面形状は図１８で示す様になっており、複数の微小流路Ａが形成され、微小流路Ａは矩形断面を有している。ただし微小流路Ａの断面形状は矩形状に限定される訳ではなく、矩形以外の断面形状、例えば台形断面或いは半円形断面（いわゆる「かまぼこ形断面」）等であっても良い。

【0029】

断面が扁平形状のマイクロチャンネル１は軽量で可撓性に富み、冷熱の放散ならびに温熱の吸収に関与する熱特性に優れる材料（例えばアルミニウム）で構成されている。
明確には図示されていないが、マイクロチャンネル１の端部には分散ソケット、集合ソケットが接合され、分散ソケット、集合ソケットは冷凍機からの供給側配管、戻り側配管とそれぞれ接続しており、以て、冷媒循環システムを構成している。
断面扁平形状のマイクロチャンネル１内を冷媒（二酸化炭素）が流れることにより、地盤Ｇの熱を回収し、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒に周辺土壌の熱が伝達される。

【0030】

上述した従来技術では、図１６で示す様に、パイプルーフ用鋼管１０の管径に対してブライン式凍結管１１の管径が小さいため、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの位置が凍結管１１から離隔しているほど、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａにおける位置と凍結管１１との距離は長くなり、熱伝導距離が長くなるため、当該位置周辺の地盤から熱を吸収する効率が低下してしまう。
また、隣接するパイプルーフ鋼管の間の領域において、凍結管からの距離が短い領域は凍結し易いが、凍結管から離れた位置における凍土の厚みを確保するためには凍結の時間を長くする必要がある。

【0031】

それに対して、断面扁平形状のマイクロチャンネル１を凍結管として使用する図示の実施形態では、図１で示す様に、マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０の内面１０Ａの曲率に沿って配置することが出来る。
そのため、マイクロチャンネル１と対面するパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの位置（凍結対象地盤の位置）においては、冷媒が流れる凍結管と凍結対象地盤との距離は、マイクロチャンネル１とパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの間隔であり、マイクロチャンネル１の断面に沿って均等となる。
そして図１から明らかな様に、マイクロチャンネル１とパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの間隔は、例えば図１６の円形断面凍結管を用いた場合に比較して、遥かに短くすることが出来る。

【0032】

換言すれば、図１で示す場合には、図１６で示す点状の冷熱源（管径の小さな断面円形の凍結管１１）とは異なり、面状の冷熱源（マイクロチャンネル１）を用いることが出来るので、凍結対象地盤との距離を均一且つ短距離に保つことが出来る。
そして、冷媒が流れる凍結管であるマイクロチャンネル１の表面と凍結対象地盤との距離が短くなり、熱伝導距離（矢印Ｑ２）も短くなる。すなわち、図１の第１実施形態ではマイクロチャンネル１とパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの間隔が短く且つ均等であるため、冷凍効率が向上し、必要な厚さの凍土を形成する凍結速度が速くなり、工期短縮が可能となる。
ここで、マイクロチャンネル１は長さ１００ｍ程度の長尺物として製造することが可能である。それに対してパイプルーフ用鋼管１０の長さは最大で数１０ｍ程度である。従って、マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０内に配置するに際して、マイクロチャンネル１同士を溶接接合する必要はない。そのため、従来の凍結工法とは異なり、凍結管同士の溶接接合作用が不要となり、当該溶接接合作用に費やされた膨大な労力、コストを節減することが出来る。

【0033】

図１で示す様に、凍結管としてマイクロチャンネル１を用いれば、マイクロチャンネル１は例えばアルミニウム製であり、従来の鋼製のブライン式凍結管に比べはるかに軽量である。そのため、マイクロチャンネル１の支持に剛性の高い構造は不要であり、マイクロチャンネル１を所定の設置位置に誘導するガイド機能を有するガイド部材を具備していれば十分である。
そしてマイクロチャンネル１は従来のブライン式凍結管１１に比較して、非常に長尺に構成することが出来るので、凍結工法施工の際に、マイクロチャンネル１（凍結管）を溶接により接合する必要は無い。
そのため、パイプルーフ工法における凍結管設置作業に費やされる労力及びコストを大幅に低減することが出来る。

【0034】

ここで、例えばアルミニウム製のマイクロチャンネル１で構成される凍結管自体は剛性に乏しいため、パイプルーフ用鋼管１０内に設置するためには、マイクロチャンネル用の設置治具が必要となる。図２は、その様なマイクロチャンネル用の設置治具の一例を示している。
図２では、マイクロチャンネル挿入ガイド３（凍結管挿入ガイド）を設け、マイクロチャンネル挿入ガイド３内にマイクロチャンネル１を挿入することにより、剛性に乏しいマイクロチャンネル１の変形を防止しつつ、マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０内の所定の箇所に、容易且つ迅速に設置することが出来る。

【0035】

図２で示すマイクロチャンネル挿入ガイド３（凍結管挿入ガイド）は、施工現場に搬入される以前の段階で（例えばパイプルーフ用鋼管製造工場において）、例えば部分溶接によって、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの所定位置に固定される。ただし、パイプルーフ工の施工現場で、（例えば部分溶接によって）マイクロチャンネル挿入ガイド３をパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの所定位置に固定することが可能である。
図２において、マイクロチャンネル挿入ガイド３は例えば断面コ字状の形鋼により構成されている。図２で示す様に、マイクロチャンネル挿入ガイド３は、断面コ字状の開口側をパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向させて固定されている。

【0036】

図２で示す様に、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ（凍結管挿入補剛材）にマイクロチャンネル１を固定する。
マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａは、断面コ字状の形鋼（図３参照）により構成されており、マイクロチャンネル１をマイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａの断面コ字状の内部空間に収容し、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａの断面コ字状の底部の内側に固定する。
そしてマイクロチャンネル１が固定された状態で、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａを管軸方向に押し、或いは、引っ張ることによって、マイクロチャンネル挿入ガイド３（凍結管挿入ガイド：パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに固定）内の空間に挿入する。
これにより、パイプルーフ用鋼管１０内に、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向させてマイクロチャンネル１を設置することが出来る。

【0037】

上述の通り、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａは、断面コ字状の形鋼（図３参照）により構成することが出来る。図３では断面コ字状の形鋼は長手方向に直線的に延在している様に示されているが、当該形鋼を所定の曲率で曲げ加工することにより、直線パイプルーフのみならず、曲線パイプルーフにおけるマイクロチャネル挿入用補剛材２Ａとして、図３で示す断面コ字状の形鋼を使用することが可能である。
従来技術で用いられたブライン式凍結管１１とは異なり、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａは必ずしも溶接で接合する必要は無い。マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ同士を溶接で接合することも可能であるが、図示しないボルト・ナットにより接合することも可能であり、その他の公知手段により接合することが出来る。従って、従来のブライン式凍結管１１の接続に比較して、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａを接合する作業は容易である。なお、上述した通り、マイクロチャンネル１は長尺に構成することが出来るので、溶接接合は不要である。

【0038】

図４、図５で示す態様では、施工現場に搬入する以前の段階で（工場等で）予めマイクロチャンネル挿入ガイド３をパイプルーフ用鋼管１０に固定することはせず、施工現場でマイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａに固定している。
施工現場でマイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０の内周面１０Ａに固定する場合（図４、図５で示す態様）は、図４で示す様なマイクロチャンネル挿入架台４（凍結管挿入架台）を用いる。

【0039】

図４で示すマイクロチャンネル挿入架台４において、平板部４Ｈの両端（パイプルーフ用鋼管内周面側両端：図４では左右両端）近傍には、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに沿って上方に延在する立上部４Ａがあり、立上部４Ａのパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ側に、マイクロチャンネル補剛材２Ｂ（凍結管補剛材）を介してマイクロチャンネル１が取り付けられている。
ここで、マイクロチャンネル補剛材２Ｂは立上部４Ａに固定されているが、マイクロチャンネル補剛材２Ｂの断面コ字状の開口側をパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向させている。そして、マイクロチャンネル１はマイクロチャンネル補剛材２Ｂの断面コ字状の内側空間内に収容されており、コ字状断面底部の内側に固定されている。
そのため、パイプルーフ用鋼管１０内にマイクロチャンネル１が設置された際に、マイクロチャンネル１はパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向させて配置される。

【0040】

図４ではマイクロチャンネル補剛材２Ｂのパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ側の空間（コ字状断面の内部空間）に２本のマイクロチャンネル１が配置されている。そして、一方の立上部４Ａに対して２本のマイクロチャンネル補剛材２Ｂが固定され、立上部４Ａ、４Ｂの各々には合計４本のマイクロチャンネル１が配置されている。換言すれば、図４では合計８本のマイクロチャンネルが配置されている。
ただし、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに沿って配置されるマイクロチャンネル１の数は、必要な凍土の厚さ（図１４参照）により決定される。従って、パイプルーフ用鋼管１０内に配置されるマイクロチャンネル１の本数は図４で示す様に合計８本に限定される訳ではない。

【0041】

マイクロチャンネル挿入架台４は平板部４Ｈの中央から下方に脚部４Ｌが延在しており、脚部４Ｌの下端には中空円管４Ｃ（鋼管）が設置される。この中空円管４Ｃの最下部がパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに線接触している。中空円管４Ｃがパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに線接触しており、中空円管４Ｃがパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに接触する面積は小さいため、マイクロチャンネル挿入架台４をパイプルーフ用鋼管１０内にジャッキ等で押して移動する際の摩擦抵抗が低い。
図４において、マイクロチャンネル挿入架台４（中空円管４Ｃを含む）は、図４の紙面に直角な方向に延在している。
マイクロチャンネル挿入架台４の平板部４Ｈの両端４Ｄ、４Ｄはパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに当接している。そのため、中空円管４Ｃ（の最下部）がパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに線接触しており、接触面積が小さくても、マイクロチャンネル挿入架台４が図４の矢印Ｒ、Ｒ方向に揺動することはない。マイクロチャンネル挿入架台が図９の矢印Ｒ、Ｒ方向に揺動しようとしても、平板部４Ｈの両端４Ｄ、４Ｄがパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに当接しており、係る揺動を防止するからである。

【0042】

マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０内に取り付けるに際しては、先ず、図４のマイクロチャンネル挿入架台底部４を、例えば大空間を有する本トンネル２１（図５）の内部で組み立てる。組み立てる際には、図４に示す様に、立上部４Ａのパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ側に、マイクロチャンネル補剛材２Ｂを介してマイクロチャンネル１が取り付けられる。
図５では、パイプルーフ用鋼管１０内に、マイクロチャンネル挿入架台４と共に、マイクロチャンネル補剛材２Ｂに固定されたマイクロチャンネル１が挿入される状態が示されている。図５で示す様に、組み立てられたマイクロチャンネル挿入架台４の底部における中空円管４Ｃをジャッキ押し（矢印Ｊ）して、押し量に相当する長さのマイクロチャンネル１を送り出す。これにより、パイプルーフ用鋼管１０（図５では曲線パイプルーフを構成するパイプルーフ用鋼管）内に、マイクロチャンネル挿入架台４と共にマイクロチャンネル１が挿入される。
そしてマイクロチャンネル挿入架台４が進行すると共に、ロール状に巻いたマイクロチャンネル１を解きつつ所定距離だけ送り出せば、パイプルーフ用鋼管１０内に作業員が進入しなくても、マイクロチャンネル１を、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ近傍に配置することが出来る。

【0043】

図２〜図５で示す態様で、公知の手法によりマイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ、マイクロチャンネル補剛材２Ｂの断面コ字状の空間内に固化材Ｃを充填すれば、当該固化材Ｃが伝熱材として作用して、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒（二酸化炭素）が保有する冷熱をパイプルーフ用鋼管１０、周辺土壌に効率的に伝達することが出来る（周辺土壌の熱量を、パイプルーフ用鋼管１０、伝熱材である固化材Ｃを介して、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒（二酸化炭素）に伝達することが出来る）。
また、固化材Ｃを充填することにより、マイクロチャンネル１が圧壊或いは座屈してしまうことを防止することが出来る。

【0044】

パイプルーフ用鋼管内で断熱層を設ける事例（例えば特許文献１）を除き、従来技術におけるブライン式凍結管の場合、凍結管を断熱材で被覆することはない。
これに対して第１実施形態では、マイクロチャンネル１が扁平で、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ或いはマイクロチャンネル補剛材２Ｂを断面コ字状の形鋼で構成することが出来るので、マイクロチャンネル１を断熱材で被覆することが可能である。

【0045】

図６において、パイプルーフ用鋼管１０内にマイクロチャンネル１補剛材２Ｂが固定されており、マイクロチャンネル１補剛材２Ｂにマイクロチャンネル１が取り付けられている。マイクロチャンネル補剛材２Ｂは、断面コ字状の開口側がパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向する様に固定されており、マイクロチャンネル１はマイクロチャンネル補剛材２Ｂの断面コ字状の内部空間に収容されている。その結果、マイクロチャンネル１は、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに対向させて配置される。
図６で示す様に断熱材６はマイクロチャンネル補剛材２Ｂの半径方向内側（パイプルーフ用鋼管１０の中心側）に設けることが出来る（図６（Ａ）参照）。或いは、マイクロチャンネル補剛材２Ｂの半径方向外側（パイプルーフ用鋼管１０の中心から離隔した側：マイクロチャンネル補剛材２Ｂとマイクロチャンネル１に挟まれる位置）に設けることも出来る（図６（Ｂ）参照）。
断熱材６を設置することにより、冷媒が保有する冷熱がパイプルーフ用鋼管１０内の水分を凍結するのに用いられてしまうことを防止して、冷媒によって地盤から効率的に熱を吸収でき、必要な厚さの凍土を形成する期間を短縮することが出来る。
図示はしないが、図６で示す断熱材６を図２、図３で示すマイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａに設けることも可能である。

【0046】

上述したマイクロチャンネル１は、例えばアルミニウム押し出し成形品を用いているため、引っ張り剛性が極めて低く、パイプルーフ用鋼管１０内に設置する際に、推力に対する部分的拘束或いは局部的な拘束等に起因してマイクロチャンネル１に引っ張り歪が生じてしまうと、冷媒流路周辺の部材厚みが不足して、内部を流れる冷媒を高圧に保持することに支障を来す恐れがある。
この様な引っ張り歪の発生に加えて、アルミニウムの熱膨張係数は鋼材及びモルタルの熱膨張係数の２倍程度であるため、特にパイプルーフが長尺である場合には、数１０℃の温度差における熱収縮歪を考慮する必要がある。

【0047】

係る引っ張り歪、熱収縮歪に対処するため、図示の実施形態では、マイクロチャンネル１を蛇行する形状（スネーク状）に工場加工し、ロール巻きして現場搬入して、図７、図８で示す様にパイプルーフ用鋼管に設置する。スネーク状に加工されたマイクロチャンネル１は断面コ字状のマイクロチャンネル補剛材２Ｂに固定され、マイクロチャンネル補剛材２Ｂはパイプルーフ用鋼管１０（図７、図８では図示せず）の内部に設置される。図７、図８において、符号１Ａ、１Ｂはそれぞれ分散ソケット、集合ソケットであり、分散ソケット１Ａ、集合ソケット１Ｂには図示しない冷凍機からの供給側配管７Ａ、戻り側配管７Ｂが接続される。符号Ｆは冷媒の流れの方向を示す。
図７で示す様にマイクロチャンネル１をスネーク状に加工することにより、パイプルーフ用鋼管内に設置する際に、推力に対する部分的拘束或いは局部的な拘束等があっても、マイクロチャンネル１に引っ張り歪が生じることが防止される。

【0048】

さらに、熱収縮量が大きいと想定される場合には、図９で示す様に、マイクロチャンネル１に接続されているソケット（分散ソケット１Ａ、集合ソケット１Ｂ）を介して、複数のマイクロチャンネル１同士をフレキシブル管７Ｃで接合しても良い。熱収縮量が大きくても、フレキシブル管７Ｃにより大きな引っ張り力の発生が防止される。

【0049】

図１〜図９の第１実施形態によれば、断面扁平形状の長尺なマイクロチャンネル１を使用し、マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの曲率に沿って配置するので、マイクロチャンネル１と対面するパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの位置（凍結対象地盤の位置）においては、冷媒が流れるマイクロチャンネル１と凍結対象地盤との距離はマイクロチャンネル１の断面に沿って概略均等になる。
そのため、冷媒が流れるマイクロチャンネル１の表面と凍結対象地盤との距離が短くなり、熱伝導距離も短くなって冷凍効率が向上し、必要な厚さの凍土を形成する凍結速度が速くなり、工期短縮が可能になる。

【0050】

また、図２、図３で示す態様では、マイクロチャンネル挿入ガイド３を施工現場に搬入する以前の段階で、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａの所定位置に固定し、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａにマイクロチャンネル１を固定して、マイクロチャンネル１が固定されたマイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａをパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに固定されているマイクロチャンネル挿入ガイド３内の空間に挿入する。そのため、マイクロチャンネル１が軽量で可撓性に富んでいるが強度が低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、パイプルーフ用鋼管１０内の所定位置に容易かつ迅速に配置することが出来る。
そして、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ、マイクロチャンネル挿入ガイド３は、断面コ字状の形鋼により構成しているので、溶接で接合することも出来るが、ボルト接合その他の公知の態様で接合することが出来るので、凍結管挿入用補剛材２Ａ、マイクロチャンネル挿入ガイド３を接合する作業が容易である。

【0051】

さらに図４、図５で示す態様では、マイクロチャンネル補剛材２Ｂを介してマイクロチャンネル１をマイクロチャンネル挿入架台４に設置して、マイクロチャンネル挿入架台４と共にマイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０内部に進入させるので、パイプルーフ用鋼管１０内に作業員が進入しなくても、パイプルーフ用鋼管１０内の所定位置に容易かつ迅速に配置することが出来る。
そしてマイクロチャンネル１が強度の低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、マイクロチャンネル挿入架台４で案内してパイプルーフ用鋼管１０内に進入するので、マイクロチャンネル１がパイプルーフ用鋼管１０内で各種機器に衝突して圧壊或いは変形することが防止される。

【0052】

また、図１〜図９において、マイクロチャンネル１が収容される箇所（マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａ、マイクロチャンネル補剛材２Ｂ）に固化材Ｃ（例えばモルタル等）を充填しているので、固化材Ｃが伝熱材として作用して、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒（例えば液相二酸化炭素）が保有する冷熱がパイプルーフ用鋼管１０周辺の地盤に確実に伝達される。
それと共に、固化材Ｃが充填されることにより、固化材Ｃがパイプルーフ用鋼管１０とマイクロチャンネル１の間に存在するため、パイプルーフ用鋼管１０に外力が作用してもマイクロチャンネル１に直接外力が付加されることが防止される。そのため、マイクロチャンネル１が軽量で可撓性に富んでいるが強度が低い材料（例えばアルミニウム）で製造されていても、パイプルーフ用鋼管１０に作用した外力により、マイクロチャンネル１内部の流路が圧壊、座屈することが防止される。

【0053】

さらに図６で示す態様では、マイクロチャンネル補剛材２Ｂ、マイクロチャンネル挿入用補剛材２Ａに断熱材６を設置したので、冷媒が保有する冷熱がパイプルーフ用鋼管１０内の水分を凍結するのに用いてしまうことを防止出来る。そのため、冷媒が保有する冷熱が地盤凍結について効率的に用いられ、冷媒により地盤から効率的に熱を吸収でき、必要な厚さの凍土を形成する期間を短縮することが出来る。
図７〜図９で示す態様では、マイクロチャンネル１をスネーク状に加工するか、或いはマイクロチャンネル１に接続されている分散ソケット１Ａ、集合ソケット１Ｂを介して、複数のマイクロチャンネル同士をフレキシブル管７Ｃで接合したので、パイプルーフ用鋼管１０内に設置する際に、推力に対する部分的拘束、局部的な拘束等、或いは大きな熱収縮量があっても、マイクロチャンネル１に引っ張り歪が生じることが防止される。

【0054】

次に図１０〜図１２を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
図１０において、パイプルーフ用鋼管１０内に複数（図１０では２個）のマイクロチャンネル挿入スペーサー５が挿入され、マイクロチャンネル挿入スペーサー５の断面形状はパイプルーフ用鋼管１０の断面形状と相補形状である。
マイクロチャンネル挿入スペーサー５の外周面（半径方向外方端部）には複数の収容部５Ａ（ガイド：図１１では８個）と複数の転動体５Ｂ（ローラー）が、相互に干渉しない円周方向位置に設けられている。ローラー５Ｂは、図１１で示す様に、スペーサー５の円周方向に４箇所設けられており、且つ、スペーサー５の軸方向（パイプルーフ用鋼管１０の軸方向）２箇所に配置されており、合計８個設けられている。

【0055】

マイクロチャンネル挿入スペーサー５の外周面に配置されたガイド５Ａは、軸方向に延在するマイクロチャンネル１を収容可能な構造になっている。
マイクロチャンネル挿入スペーサー５の外周面に配置されたローラー５Ｂは、マイクロチャンネル挿入スペーサー５が軸方向に移動する様に転動可能に軸支されている。
図１０において、ローラー５Ｂがパイプルーフ用鋼管内周面１０Ａに接触しつつ転動することにより、マイクロチャンネル挿入スペーサー５は容易にパイプルーフ用鋼管１０内に進入する。

【0056】

図１０、図１１において、マイクロチャンネル挿入スペーサー５の半径方向中央部には空間５Ｃ（注入モニター）が形成され、注入モニター５Ｃは固化材流路５Ｄによりガイド５Ａに連通している。
また、注入モニター５Ｃには注入ホース８（図１０）が接続され、注入ホース８は中空の押し込みロッド９内に挿通されており、パイプルーフ用鋼管１０の外部（例えば本トンネル２１）に設けられた固化材供給源（図示せず）に連通しており、注入モニター５Ｃに固化材Ｃを注入する。

【0057】

そして注入ホース８には、注入モニター５Ｃを挟んで２個のパッカー８Ａが取り付けられており、２個のパッカー８Ａが膨張すると押し込みロッド９内の中空空間を閉鎖する。明確には図示はされていないが、注入ホース８の２個のパッカー８Ａ間の領域であって、注入モニター５Ｃに連通する領域には固化材注入口（図示せず）が設けられており、注入工法で用いられる注入管と同様な構成となっている。そして、２個のパッカー８Ａが膨張している場合に固化材供給源（図示せず）より固化材を供給すれば、注入モニター５Ｃ、固化材流路５Ｄを介してガイド５Ａに固化材が供給される。
マイクロチャンネル挿入スペーサー５の半径方向中央部において、注入モニター５Ｃに押し込みロッド９の先端側が取り付けられ、押し込みロッド９の他端はパイプルーフ用鋼管１０の外部（例えば本トンネル２１内部）に配置した図示しない操作部を構成している。そして注入ホース８は、押し込みロッド９の中空部に配管されている。

【0058】

ガイド５Ａにマイクロチャンネル１が収容され、注入モニター５Ｃに注入ホース８が接続されたマイクロチャンネル挿入スペーサー５を、パイプルーフ用鋼管１０内に挿入し、押し込みロッド９を操作して挿入量に相当する長さのマイクロチャンネル１を送り出す。これにより、マイクロチャンネル挿入スペーサー５と共にマイクロチャンネル１が、パイプルーフ用鋼管１０内に挿入される。
そしてマイクロチャンネル挿入スペーサー５と共に、ロール状に巻いたマイクロチャンネル１を解きつつ所定距離挿入すれば、パイプルーフ用鋼管１０内に作業員が進入しなくても、マイクロチャンネル１を、パイプルーフ用鋼管内周面１０Ａ近傍に配置することが出来る。

【0059】

そして複数のマイクロチャンネル挿入スペーサー５と共にマイクロチャンネル１がパイプルーフ用鋼管１０内に配置されたならば、最も奥の方に位置するマイクロチャンネル挿入スペーサー５内の２個のパッカー８Ａを膨張し、固化材供給源（図示せず）から固化材を供給して、注入ホース８の２個のパッカー８Ａ間に設けた図示しない固化材注入口から固化材を注入（供給）する。
注入された固化材は、注入モニター５Ｃ、固化材流路５Ｄを介して伝熱材である固化材Ｃが供給され（図１１の矢印Ｈ）、ガイド５Ａの内部空間には固化材Ｃ（図１２）が充填される。
最も奥の方に位置するマイクロチャンネル挿入スペーサー５に固化材を注入したならば、注入ホース８を引っ張り、奥の方から２番目のマイクロチャンネル挿入スペーサー５内に２個のパッカー８Ａを位置させる。そして上述した手順を繰り返し、パイプルーフ用鋼管１０内に挿入された全てのマイクロチャンネル挿入スペーサー５に固化材を注入する。

【0060】

ガイド５Ａに固化材Ｃを充填することにより、固化材Ｃが伝熱材として作用して、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒（液化二酸化炭素）の冷熱がパイプルーフ用鋼管１０周辺の地盤に確実に、効率よく伝達される。
それと共に、マイクロチャンネルに外力が付加されて変形することが防止され、内部の流路が圧壊、座屈することを防止出来る。

【0061】

図１０〜図１２の第２実施形態によれば、パイプルーフ用鋼管１０の相補形状の断面を有するマイクロチャンネル挿入スペーサー５の半径方向外方端部（外周面）に設けられたガイド５Ａにマイクロチャンネル１を収容し、ローラー５Ｂが転動してマイクロチャンネル挿入スペーサー５がパイプルーフ用鋼管１０内に進入する。
そのため、パイプルーフ用鋼管１０内に作業員が進入しなくても、マイクロチャンネル１をパイプルーフ用鋼管１０内の所定位置に配置させることが出来る。そして、マイクロチャンネル１が強度の低い材料（例えばアルミニウム）で構成されていても、マイクロチャンネル挿入スペーサー５に連行されてパイプルーフ用鋼管１０内に進入するので、マイクロチャンネル１がパイプルーフ用鋼管１０の部材等に衝突して、変形、圧壊してしまうことが防止される。

【0062】

また、マイクロチャンネル１が収容されたガイド５Ａの内部空間に、注入ホース８、注入モニター５Ｃ、固化材流路５Ｄを介して伝熱材である固化材Ｃが供給され、充填されるので、当該固化材Ｃが伝熱材として作用して、マイクロチャンネル１内を流れる冷媒（液化二酸化炭素）の冷熱がパイプルーフ用鋼管１０周辺の地盤に確実に、効率よく伝達される。
それと共に、パイプルーフ用鋼管１０に外力が作用しても、当該外力によりマイクロチャンネル１が変形、圧壊して、内部の流路が圧壊、座屈することが防止される。

【0063】

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態ではパイプルーフ工でパイプルーフ鋼管周辺の地盤を凍結する技術を説明しているが、本発明は、土水圧に対抗する管を地盤中に埋設する技術であって、前記地盤中に埋設される管周辺の地盤を凍結する技術全般について適用可能である。

【符号の説明】

【0064】

１・・・マイクロチャンネル（凍結管）
１Ａ・・・分散ソケット
１Ｂ・・・集合ソケット
２Ａ・・・マイクロチャンネル挿入用補剛材（凍結管挿入用補剛材）
２Ｂ・・・マイクロチャンネル補剛材（凍結管補剛材）
３・・・マイクロチャンネル挿入ガイド（凍結管挿入ガイド）
４・・・マイクロチャンネル挿入架台（凍結管挿入架台）
４Ａ・・・立上部
４Ｃ・・・中空円管（鋼管）
４Ｈ・・・平板部
４Ｌ・・・脚部
５・・・マイクロチャンネル挿入スペーサー
５Ａ・・・ガイド（収容部）
５Ｂ・・・ローラー（転動体）
５Ｃ・・・注入モニター（空間）
５Ｄ・・・固化材流路
６・・・断熱材
７Ａ・・・供給側配管
７Ｂ・・・戻り側配管
７Ｃ・・・フレキシブル管
８・・・注入ホース
８Ａ・・・パッカー
９・・・押し込みロッド
１０・・・パイプルーフ用鋼管
１０Ａ・・・パイプルーフ用鋼管内周面
２１・・・本トンネル
Ｃ・・・固化材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】