特許 7220959 地盤凍結工法、凍結管ユニット

(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】

(24)【登録日】2023-02-03

(45)【発行日】2023-02-13

(54)【発明の名称】地盤凍結工法、凍結管ユニット

(51)【国際特許分類】

   E02D 3/115 20060101AFI20230206BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20230206BHJP

【ＦＩ】

E02D3/115

E21D9/04 C

E21D9/04 F

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020065534

(22)【出願日】2020-04-01

(65)【公開番号】P2021161787

(43)【公開日】2021-10-11

【審査請求日】2022-03-08

(73)【特許権者】

【識別番号】591045965

【氏名又は名称】株式会社精研

(73)【特許権者】

【識別番号】596011792

【氏名又は名称】大東工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101786

【弁理士】

【氏名又は名称】奥村 秀行

(72)【発明者】

【氏名】清時 健士

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 靖典

【審査官】五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３４４４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６０７１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１８０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２７７０１７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｄ １／００－３／１１５

Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤中に凍結管を設置する設置工程と、
前記凍結管内に、供給管、回収管、流体管、および複数のパッカーを挿入して、前記パッカーを前記凍結管の管軸方向の所定位置に配置する内挿工程と、
前記流体管を通して前記パッカー内に流体を流入させて、前記凍結管を閉塞するように前記複数のパッカーを膨張させる膨張工程と、
前記複数のパッカーの膨張により形成される前記凍結管内の閉塞区間に、前記供給管を通して冷却材を供給するとともに、前記閉塞区間から前記回収管を通して前記冷却材を回収することにより、前記冷却材を循環させて前記閉塞区間の周囲の地盤を凍結させる循環凍結工程と、
前記パッカー内の前記流体を前記流体管を通して流出させて、前記複数のパッカーを収縮させる収縮工程と、
前記凍結管内で、前記供給管、前記回収管、前記流体管、および収縮した前記複数のパッカーを前記管軸方向に移動させる移動工程と、を含むことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項2】

請求項１に記載の地盤凍結工法において、
前記設置工程、前記内挿工程、前記膨張工程、前記循環凍結工程、前記収縮工程、および前記移動工程を順に実行した後、前記膨張工程、前記循環凍結工程、前記収縮工程、および前記移動工程を順に繰り返し実行する、ことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の地盤凍結工法において、
前記内挿工程で、前記複数のパッカーと連結された線材を前記凍結管内に挿入して、当該線材の少なくとも一方の端部を前記凍結管から導出し、
前記内挿工程または前記移動工程で、前記線材の導出された端部を引っ張ることにより、前記供給管、前記回収管、前記流体管、および前記複数のパッカーを、前記凍結管内で前記管軸方向に移動させる、ことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項4】

請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地盤凍結工法において、
少なくとも前記膨張工程より前に、前記凍結管内に不凍材を充満させる充満工程を実行する、ことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項5】

請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の地盤凍結工法において、
前記設置工程で、前記地盤中に埋設された大径管内に、当該大径管の管軸方向と平行に前記凍結管を１つ以上設置し、
その後、少なくとも前記循環凍結工程より前に、前記大径管内に充填材を充填する充填工程を実行する、ことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項6】

請求項５に記載の地盤凍結工法において、
前記設置工程で、前記凍結管から分岐して、前記大径管の管軸方向に対して交差する方向または平行な方向に延びて、前記凍結管に連結される分岐凍結管を、前記大径管内に所定の間隔で複数設置し、
前記凍結管と前記分岐凍結管との分岐箇所を含む前記凍結管内の一区間の両側に前記パッカーを配置するとともに、前記凍結管と前記分岐凍結管との連結箇所を含む前記凍結管内の他区間の両側にも前記パッカーを配置し、
次に、前記膨張工程で、前記各パッカーを膨張させて、前記凍結管内の前記一区間と前記他区間とを閉塞し、
その後、前記循環凍結工程で、前記凍結管内の前記一区間と前記他区間と前記分岐凍結管内に対して前記冷却材を循環させる、ことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項7】

地盤中に設置される凍結管と、
前記凍結管内に冷却材を供給する供給管と、
前記凍結管内の冷却材を回収する回収管と、
前記凍結管を閉塞するパッカーと、
前記パッカー内に流体を流入させる流体管と、を備え、
前記パッカーにより前記凍結管を閉塞した状態で、前記供給管を通して前記冷却材を前記凍結管内に供給するとともに、前記凍結管内から前記回収管を通して前記冷却材を回収することにより、前記冷却材を循環させて前記凍結管の周囲の地盤を凍結させる凍結管ユニットにおいて、
前記パッカーは、複数のパッカーからなり、前記流体管を通して前記流体が流入することにより膨張して前記凍結管を閉塞するとともに、前記流体管を通して前記流体が流出することにより収縮し、
前記供給管、前記回収管、前記流体管、および前記複数のパッカーは、前記凍結管内に挿入されて、当該凍結管の管軸方向の所定位置に配置され、
前記供給管は、前記複数のパッカーにより閉塞された前記凍結管内の閉塞区間において、一方のパッカーの近傍で当該閉塞区間と連通し、
前記回収管は、前記閉塞区間において、他方のパッカーの近傍で当該閉塞区間と連通し、
前記パッカーが収縮した状態で、前記凍結管内において、前記供給管、前記回収管、前記流体管、および前記パッカーが前記管軸方向に移動可能になる、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項8】

請求項７に記載の凍結管ユニットにおいて、
前記凍結管内に挿入される保持台車をさらに備え、
前記保持台車は、前記供給管、前記回収管、または前記流体管を個別に保持する複数の保持部と、前記凍結管の内周面を前記管軸方向に転動する車輪とを有している、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項9】

請求項７または請求項８に記載の凍結管ユニットにおいて、
前記パッカーと連結され、前記凍結管内に前記管軸方向に挿入され、少なくとも一方の端部が前記凍結管から導出される線材をさらに備えた、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項10】

請求項９に記載の凍結管ユニットにおいて、
前記凍結管の先端側に設置され、前記線材が掛けられる滑車をさらに備え、
前記線材は、前記滑車により方向転換された一端部が、前記凍結管の最も先端側に配置される前記パッカーに連結されるとともに、他端部が前記凍結管の後端側から導出される、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項11】

請求項７ないし請求項１０のいずれかに記載の凍結管ユニットにおいて、
前記パッカー内に設けられ、前記パッカーを収縮方向に付勢する弾性部材をさらに備えた、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項12】

請求項７ないし請求項１１のいずれかに記載の凍結管ユニットにおいて、
前記パッカーは、
前記供給管、前記回収管、または前記流体管が連結されるフレームと、
前記フレームの周面を覆うチューブ状のラバーと、
前記ラバーの両端部を前記フレームの周面にそれぞれ保持する複数の保持部材と、を有し、
前記複数の保持部材のうち少なくとも一つは、前記フレームの軸方向へ移動可能になっている、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項13】

請求項７ないし請求項１２のいずれかに記載の凍結管ユニットにおいて、
前記凍結管は、地盤中に埋設された大径管内に、当該大径管の管軸方向と平行に設置され、
前記大径管内に所定の間隔で複数設置され、前記凍結管から分岐して、前記管軸方向に対して交差する方向または平行な方向に延びて、前記凍結管に連結される分岐凍結管をさらに備え、
前記パッカーは、前記凍結管と前記分岐凍結管との分岐箇所を含む前記凍結管内の一区間の両側に配置されるとともに、前記凍結管と前記分岐凍結管との連結箇所を含む前記凍結管内の他区間の両側に配置されて、それぞれ膨張することにより前記一区間と前記他区間とを閉塞し、
前記供給管は、前記一区間に連通し、
前記回収管は、前記他区間に連通し、
前記供給管と前記回収管を通して、前記一区間と前記他区間と前記分岐凍結管内に対して前記冷却材を循環させる、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項14】

請求項１３に記載の凍結管ユニットにおいて、
前記凍結管は、前記大径管内に複数設置され、
前記分岐凍結管は、一方の前記凍結管から分岐して、他方の前記凍結管に連結され、
前記一方の凍結管内に前記供給管、前記流体管、および前記複数のパッカーが挿入され、
前記他方の凍結管内に前記回収管、前記流体管、および前記複数のパッカーが挿入される、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【請求項15】

地盤中に凍結管を設置する設置工程と、
前記凍結管内に、供給管、流体管、およびパッカーを挿入して、前記パッカーを前記凍結管の管軸方向の所定位置に配置する内挿工程と、
前記流体管を通して前記パッカー内に流体を流入させて、前記凍結管の予め閉塞されていない管軸方向の一方側を閉塞するように前記パッカーを膨張させる膨張工程と、
前記パッカーの膨張により形成される前記凍結管内の閉塞区間に、前記供給管を通して冷却材を供給するとともに、前記閉塞区間から前記冷却材を回収することにより、前記冷却材を循環させて前記閉塞区間の周囲の地盤を凍結させる循環凍結工程と、
前記パッカー内の前記流体を前記流体管を通して流出させて、前記パッカーを収縮させる収縮工程と、
前記凍結管内で前記供給管、前記流体管、および収縮した前記パッカーを管軸方向に移動させる移動工程と、を含むことを特徴とする地盤凍結工法。

【請求項16】

地盤中に設置される凍結管と、
前記凍結管内に冷却材を供給する供給管と、
前記凍結管内の冷却材を回収する回収管と、
前記凍結管を閉塞するパッカーと、
前記パッカー内に流体を流入させる流体管と、を備え、
前記パッカーにより前記凍結管を閉塞した状態で、前記供給管を通して前記冷却材を前記凍結管内に供給するとともに、前記凍結管内から前記回収管を通して前記冷却材を回収することにより、前記冷却材を循環させて前記凍結管の周囲の地盤を凍結させる凍結管ユニットにおいて、
前記供給管および前記流体管は、前記パッカーに連結された状態で前記凍結管内に挿入され、
前記パッカーは、前記流体管を通して前記流体が流入し膨張することで、前記凍結管内の予め閉塞されていない管軸方向の一方側を閉塞して、前記凍結管内に閉塞区間を形成するとともに、前記流体管を通して前記流体が流出することにより収縮し、
前記閉塞区間において、前記管軸方向の一方の端部の近傍で前記供給管が前記閉塞区間と連通し、前記管軸方向の他方の端部の近傍で前記回収管が前記閉塞区間と連通し、
前記パッカーが収縮した状態で、前記凍結管内において、前記供給管、前記流体管、および前記パッカーが前記管軸方向に移動可能になる、ことを特徴とする凍結管ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、地盤中に設置した凍結管に冷却材を循環させて、周囲の地盤を凍結させる地盤凍結工法および凍結管ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

地盤中に設置した凍結管に対して、冷凍機で冷却された冷却材（ブライン）を循環させることにより、冷却材の冷熱で凍結管の周囲の地盤を凍結させるブライン循環方式の地盤凍結工法がある。この地盤凍結工法は、近年、たとえば特許文献１および特許文献２に開示されているような、大深度において大断面の地中構造物を構築する際に、周囲の地盤の安定化と止水を図る防護工として採用されている。

【0003】

ブライン循環方式の地盤凍結工法で用いられる凍結管ユニットには、特許文献３の図４に開示されているように、凍結管、供給管、回収管、およびパッカーが備わっている。特許文献３では、凍結管の両端部には、地盤改良用の有孔鋼管が接続されている。凍結管の一方側（先端側）は充填材で閉塞され、他方側は単一のパッカーで閉塞されている。パッカーは凍結管内ではなく、有孔鋼管内に挿入されている。凍結管内の充填材近傍には、供給管の先端部が配置され、パッカーの近傍には、回収管の先端部が配置されている。供給管と回収管の中間部は、パッカーにより保持され、後端部は冷凍機に連結されている。そして、冷凍機で冷却された冷却材を供給管を通して凍結管内の所定区間内に供給し、所定区間内から冷却材を回収管を通して冷凍機へ回収するように、当該冷却材を循環させて、所定区間の周囲の地盤を凍結させる。また、これとは逆に、凍結管の先端側をパッカーで閉塞する工法もある（たとえば特許文献４）。

【0004】

一方、特許文献５には、液化炭酸ガスを地盤中に噴射して、その気化熱により周囲の地盤を凍結させる炭酸ガス噴射方式の地盤凍結工法が開示されている。この地盤凍結工法で用いられる凍結管ユニットには、いわゆるスリーブパイプから成るパイプ材と、パイプ材内に挿入される圧送パイプ、２本の内管、およびパッカーとが備わっている。圧送パイプは、パッカーにより保持されている。２本の内管は、パッカーに連結されている。パッカー、圧送パイプ、および内管は、パイプ材内で管軸方向に移動可能である。パイプ材の所定位置に設けられた噴射孔の近傍に二重パッカーを位置させた後、空気供給源から圧縮空気を一方の内管を通して二重パッカー内に供給して、二重パッカーを膨張させ、パイプ材内の噴射孔に対して管軸方向の両側を二重パッカーで閉塞する（特許文献５の図４参照）。または、パイプ材内の噴射孔に対して管軸方向の一方側を単一のパッカーで閉塞する（同図５参照）。そして、圧送パイプを通してパッカー内またはパイプ材内に液化炭酸ガスを供給する。すると、液化炭酸ガスが噴射孔からゴムスリーブを押し上げて、周囲の地盤中に噴射する。この噴射した液化炭酸ガスの気化熱により、パイプ材の周囲の地盤が凍結される。パッカー内の圧縮空気は、他方の内管を通して排気される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０１９－３１８１０号公報

【文献】特許第６２５７８１４号公報

【文献】特開２００５－３４４４６０号公報

【文献】特開２０１９－１８３４４１号公報

【文献】特開２００３－２３９２７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

長い区間に渡って地盤を凍結させるには、地盤中に長距離に渡って凍結管を設置する必要がある。しかし、凍結管内の長い内部空間に対して一度に冷却材を循環した場合には、温度分布が生じて周囲の凍結状態にムラが生じる可能性があり、さらには一度に多くの冷熱が必要となるという問題もある。また、長期間にわたって凍結管内に冷却材を循環し続けることにより、地盤の安定強化や止水のために必要な凍土に対して、過大な凍土を造成してしまうことが懸念される。

【0007】

また、たとえば特許文献３のように、地質に応じて、地盤中の所定の箇所だけを凍結させたり、周囲環境の変化やその他の事情に応じて、地盤中の凍結箇所や凍結範囲を変更したりする場合、地盤中に凍結管を設置した後では、凍結箇所や凍結範囲を変更することは困難である。

【0008】

本発明の課題は、地盤をムラなく効率よく凍結させ、かつ地盤の凍結箇所や凍結範囲を容易に変更することができる地盤凍結工法および凍結管ユニットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の地盤凍結工法は、地盤中に凍結管を設置する設置工程と、凍結管内に、供給管、回収管、流体管、および複数のパッカーを挿入して、パッカーを凍結管の管軸方向の所定位置に配置する内挿工程と、流体管を通してパッカー内に流体を流入させて、凍結管を閉塞するように複数のパッカーを膨張させる膨張工程と、複数のパッカーの膨張により形成される凍結管内の閉塞区間に、供給管を通して冷却材を供給するとともに、閉塞区間から回収管を通して冷却材を回収することにより、冷却材を循環させて閉塞区間の周囲の地盤を凍結させる循環凍結工程と、パッカー内の流体を流体管を通して流出させて、複数のパッカーを収縮させる収縮工程と、凍結管内で、供給管、回収管、流体管、および収縮した複数のパッカーを管軸方向に移動させる移動工程とを含む。

【0010】

また、本発明の凍結管ユニットは、地盤中に設置される凍結管と、凍結管内に冷却材を供給する供給管と、凍結管内の冷却材を回収する回収管と、凍結管を閉塞するパッカーと、パッカー内に流体を流入させる流体管とを備えている。パッカーにより凍結管を閉塞した状態で、供給管を通して冷却材を凍結管内に供給するとともに、凍結管内から回収管を通して冷却材を回収することにより、冷却材を循環させて凍結管の周囲の地盤を凍結させる。本発明の凍結管ユニットでは、パッカーは、複数のパッカーからなり、流体管を通して流体が流入することにより膨張して凍結管を閉塞するとともに、流体管を通して流体が流出することにより収縮する。供給管、回収管、流体管、および複数のパッカーは、凍結管内に挿入されて、当該凍結管の管軸方向の所定位置に配置される。供給管は、複数のパッカーにより閉塞された凍結管内の閉塞区間において、一方のパッカーの近傍で当該閉塞区間と連通し、回収管は、上記閉塞区間において、他方のパッカーの近傍で当該閉塞区間と連通している。パッカーが収縮した状態で、凍結管内において、供給管、回収管、流体管、およびパッカーが管軸方向に移動可能になる。

【0011】

上記のような本発明の地盤凍結工法および凍結管ユニットによると、凍結管内に管軸方向に所定の間隔で複数のパッカーを配置し、各パッカーに流体管を通して流体を流入させて、各パッカーを膨張させることで、凍結管内に所定の長さを有した閉塞区間が形成される。そして、この閉塞区間に対して、供給管と回収管を通して冷却材を循環させることにより、冷却材を閉塞区間に隈なく行き渡らせて、閉塞区間の周囲にある所定区間の地盤を確実に凍結させることができる。また、所定区間の地盤の凍結が完了すると、パッカー内の流体を流体管を通して流出させて、パッカーを収縮させる。そして、凍結させた所定区間の地盤と隣接する未凍結の地盤で囲まれた凍結管内の所定位置に、供給管、回収管、流体管、およびパッカーを移動させ、その後、上述した膨張工程と循環凍結工程と収縮工程と移動工程とを順に繰り返し実行する。これにより、凍結管が長距離に渡って設置されても、凍結管の周囲にある広範囲の地盤を、所定の区間毎にムラなく効率よく凍結させることが可能となる。また、地質や、周囲環境の変化や、その他の事情に応じて、上述した膨張工程と循環凍結工程と収縮工程と移動工程とを順に繰り返す回数を設定したり、凍結管内で供給管、回収管、流体管、およびパッカーを移動させる移動長を変えたり、パッカーを配置する位置を変えたりすることができる。このため、地盤中に凍結管を設置した後であっても、地盤中の所定の箇所だけを凍結させることが可能となり、また、地盤中の凍結箇所や凍結範囲を容易に変更することが可能となる。

【発明の効果】

【0012】

このように、本発明の地盤凍結方法および凍結管ユニットによれば、地盤をムラなく効率よく凍結させ、かつ地盤の凍結箇所や凍結範囲を容易に変更することができる。また、長期間にわたって凍結管内に冷却材を循環し続ける必要がある場合においても、凍結管の長手方向の一部分を限定的に冷却することができるため、余分な凍土成長を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】大断面の地中構造物の構築例を示した図である。

【図2】大断面の地中構造物の構築例を示した図である。

【図3】ブライン循環方式の地盤凍結工法の設備構成図である。

【図4】本発明の第１実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図5】図４の凍結管ユニットの横断面図である。

【図6】図５のパッカー近傍の拡大図である。

【図7】図５の凍結管の先端部の断面図である。

【図8】図５の保持台車近傍の断面図である。

【図9】本発明の第２実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図10】図９の凍結管ユニットの横断面図である。

【図11】本発明の第３実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図12】本発明の第４実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図13】図１２の凍結管ユニットの横断面図である。

【図14】地中構造物の他の構築例を示した図である。

【図15】地中構造物の他の構築例を示した図である。

【図16】本発明の第５実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図17】図１６の凍結管ユニットを用いた凍結工法の一工程を示した図である。

【図18】本発明の第６実施形態による凍結管ユニットを示した図である。

【図19】図１８の凍結管ユニットを用いた凍結工法の一工程を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照しながら説明する。各図において、同一の部分または対応する部分には、同一符号を付してある。

【0015】

まず、実施形態の地盤凍結工法および凍結管ユニットの適用例を説明する。

【0016】

図１および図２は、大断面の地中構造物１の構築例を示した図である。図１には、地中構造物１の水平断面を示し、図２には、地中構造物１の垂直断面を示している。本例の場合、地中構造物１は、大深度の地盤Ｇ中において、車両が走行する本線トンネル２にランプトンネル３を接続する工事を行う前に構築される大断面のトンネルである。

【0017】

まず、図１（ａ）に示すように、本線トンネル２の所定箇所の周囲に発進基地４を構築する。また、本線トンネル２の別の所定箇所の周囲に到達基地５を構築し、到達基地５にランプトンネル３を接続する。発進基地４から到達基地５までの距離は、たとえば数百メートル以上である。

【0018】

そして、発進基地４から到達基地５に向かって、公知のシールド工法により、複数のシールド管７、８を環状に設置する（図２参照）。この際、複数の先行シールド管７を設置してから、後行シールド管８を先行シールド管７の一部の管壁を削りながら掘進させて、各先行シールド管７の間に後行シールド管８を設置する。これにより、図２（ａ）に示すように、トンネル２、３の周囲の地盤Ｇ中に、先行シールド管７と後行シールド管８とが交互に埋設されて、トンネル状の外殻シールド１’が形成される。また、後行シールド管８の一部が先行シールド管７に食い込んだ状態となる。

【0019】

次に、各シールド管７、８の周囲の地盤Ｇを凍結させる凍結工法を行う。この凍結工法の詳細は後述する。凍結工法を行うことで、図１（ｂ）および図２（ｂ）に示すように、外殻シールド１’の周囲に高い強度と止水性能とを有する凍土壁６が形成される。

【0020】

次に、シールド管７、８内を掘削して隣り合うシールド管７、８を連通させた後、図２（ｃ）および図１（ｃ）に示すように、各シールド管７、８を横切るように筒状の覆工体９を構築する。これにより、地中構造物１の構築が完了する。この後、地中構造物１内において所定の工事が行われて、図１（ｃ）に示すように、本線トンネル２にランプトンネル３が接続される。

【0021】

次に、実施形態の地盤凍結工法を実行するための設備構成を説明する。

【0022】

図３は、ブライン循環方式の地盤凍結工法の設備構成図である。凍結管ユニット１０は、適宜数設けられていて、図４のようにシールド管７、８内に設置される。凍結管ユニット１０の構造と機能の詳細は後述する。冷凍機４０と機械室は、たとえば前述の発進基地４または到達基地５に設けられる。冷凍機４０には、凝縮器４１と冷却器４２とコンプレッサ４３とが備わっている。

【0023】

機械室に設けられた循環ポンプ４５の圧送力により、クーリングタワー４４と凝縮器４１との間で配管５１～５３を通して、冷却水が循環される。冷凍機４０のコンプレッサ４３の圧送力により、凝縮器４１と冷却器４２との間で配管５４～５６を通して、冷媒が循環される。循環ポンプ４６の圧送力により、冷却器４２と凍結管ユニット１０との間で配管５７～５９、中継分岐管６０、６１、開閉弁６２、供給管１２ｂ、および回収管１３などを通して、冷却材（ブライン）が循環される。冷却材としては、たとえば塩化カルシウム水溶液が用いられる。

【0024】

凝縮器４１は、クーリングタワー４４で冷却された冷却水により、冷媒を冷却する。冷却器４２は、凝縮器４１で冷却された冷媒により、冷却材を冷却する。凍結管ユニット１０は、冷却器４２で冷却された冷却材により、シールド管７、８の周囲にある地盤Ｇを凍結させる。

【0025】

凍結管ユニット１０に備わる流体管１４ｂは、コンプレッサなどの流体供給源４７に連結されている。また、凍結管ユニット１０に備わる線材１６ａ、１６ｂは、ワイヤなどから成り、ウインチなどの牽引機４８に連結されている。

【0026】

次に、第１実施形態の凍結管ユニット１０の構造を、図４～図８を参照しながら説明する。

【0027】

図４は、第１実施形態の凍結管ユニット１０の設置状態を示した図である。図４（ａ）は、シールド管７、８の管軸方向に対して垂直な断面図、図４（ｂ）は、シールド管７、８の先端側の斜視断面図、図４（ｃ）は、シールド管７、８の後端側の斜視断面図を示している。凍結管ユニット１０に備わる凍結管１１は、前述したように地盤Ｇに埋設されたシールド管７、８の内周面に複数設置される。各シールド管７、８の直径は、たとえば約４メートルである。凍結管１１の直径は、たとえば約１６０ｍｍである。シールド管７、８は、本発明の「大径管」の一例である。

【0028】

図５は、凍結管ユニット１０の横断面図である。図５（ａ）と図５（ｂ）は、凍結管１１の管軸周りに９０°異なる断面となっている。凍結管１１内には、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、パッカー１５ａ、１５ｂ、線材１６ａ、１６ｂ、および保持台車１７が挿入される。パッカー１５ａ、１５ｂは、凍結管１１内に所定の間隔で管軸方向に配置されている。

【0029】

図６は、図５（ｂ）のパッカー１５ａ近傍の拡大図である。図７は、凍結管１１の先端部とパッカー１５ａ、１５ｂ近傍の断面図である。図５～図７に示すように、パッカー１５ａ、１５ｂは、それぞれ円柱状のフレーム１８ａ、１８ｂを有している。

【0030】

凍結管１１の先端側（図５～図７で左側）に配置されるパッカー１５ａのフレーム１８ａの先端部は、閉塞されている。このフレーム１８ａには、供給路１８ｉ（図５（ａ））、流体路１８ｋ（図５（ｂ）、図６）、および挿通孔１８ｇ、１８ｈ（図７）が形成されている。

【0031】

フレーム１８ａの後端部（図５～図７で右側の端部）には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ａの先端部が連結されている（図５（ａ））。フレーム１８ａの供給路１８ｉは一端が開口しており、供給管１２ａは、この供給路１８ｉを介して、凍結管１１内にあるパッカー１５ａ、１５ｂ間の空間（後述する閉塞区間Ｘ）に連通している。供給路１８ｉと供給管１２ａとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0032】

また、フレーム１８ａの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの先端部が連結されている（図５（ｂ））。フレーム１８ａの流体路１８ｋと流体管１４ａとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0033】

凍結管１１の後端側に配置されるパッカー１５ｂのフレーム１８ｂには、図５および図７に示すように、供給路１８ｉ、回収路１８ｊ、流体路１８ｋ、および挿通孔１８ｇ、１８ｈが形成されている。フレーム１８ｂの先端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ａの後端部が連結されている（図５（ａ））。フレーム１８ｂの後端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｂの先端部が連結されている。このパッカー１５ｂの供給路１８ｉを介して、供給管１２ｂと供給管１２ａとは連通している。フレーム１８ｂの供給路１８ｉと供給管１２ａ、１２ｂとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0034】

フレーム１８ｂの後端部には、回収路１８ｊと連通するように、回収管１３の先端部が連結されている。フレーム１８ｂの回収路１８ｊは一端が開口しており、回収管１３は、この回収路１８ｊを介して、凍結管１１内にあるパッカー１５ａ、１５ｂ間の空間（閉塞区間Ｘ）に連通している。回収路１８ｊと回収管１３との隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0035】

また、フレーム１８ｂの先端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの後端部が連結されている（図５（ｂ））。フレーム１８ｂの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｂの先端部が連結されている。フレーム１８ｂの流体路１８ｋと流体管１４ａ、１４ｂとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0036】

図３に示したように、供給管１２ｂの他端部、回収管１３の他端部、および流体管１４ｂの他端部は、それぞれ凍結管１１の後端部から引き出される。そして、供給管１２ｂは中継分岐管６０に連結され、回収管１３は中継分岐管６１に連結され、流体管１４ｂは流体供給源４７に接続される。

【0037】

図７に示すように、各パッカー１５ａ、１５ｂのフレーム１８ａ、１８ｂには、凍結管１１の管軸方向と平行に、挿通孔１８ｇ、１８ｈが形成されている。各挿通孔１８ｇ、１８ｈには、それぞれ線材１６ａ、１６ｂが挿通される。これにより、各線材１６ａ、１６ｂが、凍結管１１の管軸方向に各パッカー１５ａ、１５ｂを貫通した状態になる。

【0038】

線材１６ｂは、フレーム１８ａ、１８ｂに連結（固定）されている。線材１６ａは、フレーム１８ａ、１８ｂの挿通孔１８ｇ内で、凍結管１１の管軸方向に移動可能になっている。各挿通孔１８ｇ、１８ｈと各線材１６ａ、１６ｂとの隙間は、図示しないシール部材によりほぼ気密状態に封止される。各線材１６ａ、１６ｂの後端部は、図３に示すように、凍結管１１の後端側から導出されて、牽引機４８に連結される。

【0039】

図５～図７に示すように、各フレーム１８ａ、１８ｂの周面には、チューブ状のラバー１９が設けられている。ラバー１９は、各フレーム１８ａ、１８ｂの周面を覆っている。各ラバー１９の両端部は、保持部材２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂにより保持されている。

【0040】

詳しくは、図６に示すように、パッカー１５ａのラバー１９の一端部（右側）は、フレーム１８ａの周面に装着されたスリーブ２０ａと、このスリーブ２０ａに装着された保持リング２１ａとによって挟持されている。スリーブ２０ａは、ねじ２２でフレーム１８ａに固定されている。また、ラバー１９の他端部（左側）は、フレーム１８ａの周面に装着された筒状のスライダ２０ｂと、このスライダ２０ｂに装着された保持リング２１ｂとによって挟持されている。スライダ２０ｂは、フレーム１８ａに固定されておらず、フレーム１８ａに沿って管軸方向へ所定長摺動可能になっている。フレーム１８ａの先端部には、スライダ２０ａが抜け落ちるのを防止するためのフランジ部１８ｙが形成されている。つまり、ラバー１９の一端部は固定端であり、他端部は自由端である。パッカー１５ｂのラバー１９の各端部も同様に、保持部材２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂとフレーム１８ｂの周面により保持されている。

【0041】

また、各フレーム１８ａ、１８ｂの周面には、流体路１８ｋと連通する流入出孔１８ｐが形成されている（図５（ｂ）、図６）。流入出孔１８ｐは、ラバー１９で覆われている。ラバー１９とフレーム１８ａ、１８ｂとの間には、弾性部材２３が設けられている。弾性部材２３は、コイルばねから成り、スライダ２０ｂをフランジ部１８ｙ側へ付勢することにより、ラバー１９の他端部（図６などで左側の端部）を凍結管１１の管軸方向へ引っ張って、ラバー１９の中央部をフレーム１８ａ、１８ｂの周面側へ引き寄せる。

【0042】

図７に示すように、凍結管１１の先端部はカバー２４により閉塞されている。カバー２４には、ターンボックス２５が取り付けられている。ターンボックス２５内には、リール群２６と滑車２７が設けられている。パッカー１５ａのフレーム１８ａの挿通孔１８ｇを通って、フレーム１８ａの先端側へ突出した線材１６ａは、カバー２４の貫通孔２４ａを貫通して、ターンボックス２５内のリール群２６を経由し、滑車２７に掛けられている。そして、この線材１６ａは、滑車２７により方向転換した後、リール群２６を経由して、カバー２４の貫通孔２４ｂを貫通し、フレーム１８ａの先端部に連結されている。貫通孔２４ａ、２４ｂと線材１６ａとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0043】

図５に示すように、凍結管１１内のパッカー１５ｂより後端側には、保持台車１７が挿入されている。図８は、その保持台車１７近傍の断面図である。

【0044】

保持台車１７は、複数の保持部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅと複数の車輪１７ｔとを有している。保持部１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅは、それぞれ、供給管１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、線材１６ａ、および線材１６ｂを個別に保持する。供給管１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、および線材１６ａ、１６ｂの内、少なくとも１つは、対応する保持部１７ａ～１７ｅに固定される。各車輪１７ｔは、凍結管１１の内周面を管軸方向に転動する。保持台車１７は、凍結管１１内に適宜数配置される。

【0045】

次に、第１実施形態の凍結管ユニット１０を用いた地盤凍結工法を説明する。

【0046】

まず、前述したように、シールド管７、８を地盤Ｇ中に埋設する前または埋設した後に、図４に示すように各シールド管７、８内に凍結管１１を複数設置する（設置工程）。詳しくは、この設置工程では、前述の地中構造物１の外殻シールド１’（図２）の外周側と内周側に相当する、シールド管７、８の内周面の位置に、凍結管１１をシールド管７、８の管軸方向と平行で、かつ管の周方向に所定の間隔で設置する。これにより、凍結管１１がシールド管７、８を介して、地盤Ｇ中に設置された状態となる。

【0047】

次に、図５～図８に示したように、凍結管１１内に、パッカー１５ａ、１５ｂ、線材１６ａ、１６ｂ、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、および保持台車１７を挿入する（内挿工程）。

【0048】

詳しくは、上記内挿工程では、まず、凍結管１１の外部において、パッカー１５ａ、１５ｂ、線材１６ｂ、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ａ、１４ｂを連結する。また、線材１６ａの一端をパッカー１５ａのフレーム１８ａに連結する。次に、線材１６ａのパッカー１５ａと連結していない側の端部を、凍結管１１の後端部（図７で右側）から管内へ挿入して、凍結管１１の先端部（図７で左側）から引き出す。そして、引き出された線材１６ａを、図７に示すカバー２４の挿通孔２４ａ、２４ｂと、ターンボックス２５のリール類２６と滑車２７に通す。次に、線材１６ａの端部を凍結管１１の先端部から管内へ挿入して、凍結管１１の後端部から引き出す。そして、引き出した線材１６ａを、パッカー１５ａ、１５ｂの挿通孔１８ｇに挿通する。また、凍結管１１の先端部に、カバー２４とターンボックス２５を取り付ける。

【0049】

そして、パッカー１５ａ、１５ｂに挿通された線材１６ａの後端部を、牽引機４８（図３）に連結した後、牽引機４８で線材１６ａを引っ張ることで、図５～図７に示すように、凍結管１１内にパッカー１５ａ、１５ｂ、線材１６ａ、１６ｂ、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ａ、１４ｂを引き込んで、パッカー１５ａ、１５ｂを所定の位置に所定の間隔で配置する。

【0050】

また、この引き込み時に、パッカー１５ｂの後方側にある供給管１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、および線材１６ａ、１６ｂを適宜数の保持台車１７で保持して、この保持台車１７も凍結管１１内に挿入する。

【0051】

他の例として、パッカー１５ａとパッカー１５ｂの間にも、保持台車１７を適宜数挿入して、この保持台車１７で供給管１２ａ、流体管１４ａ、および線材１６ａ、１６ｂを保持するようにしてもよい。

【0052】

次に、シールド管７、８内に充填材を充填する（充填工程）。この充填工程で用いられる充填材は、たとえばモルタル土から成る。

【0053】

次に、凍結管１１内に不凍材を充満させる（充満工程）。この充満工程で用いられる不凍材は、たとえば冷却材（ブライン）と同一の塩化カルシウム水溶液から成る。

【0054】

次に、流体供給源４７から供給される流体を流体管１４ａ、１４ｂを通して各パッカー１５ａ、１５ｂ内に流入させて、図５（ａ）および図６（ｂ）に示すように、パッカー１５ａ、１５ｂを膨張させる（膨張工程）。詳しくは、この膨張工程では、流体供給源４７から流体として、たとえば不凍液や圧縮空気などを流体管１４ｂに流入させる。すると、その流体が、図５（ｂ）に矢印で示すように、流体管１４ｂからパッカー１５ｂの流体路１８ｋと流入出孔１８ｐを通って、フレーム１８ｂの周面とこの周面を覆うラバー１９との間に流入する。また、この流体は、フレーム１８ｂの流体路１８ｋから、流体管１４ａと、パッカー１５ａの流体路１８ｋおよび流入出孔１８ｐとを通って、フレーム１８ａの周面とこの周面を覆うラバー１９との間に流入する（図６（ａ））。

【0055】

そして、流体が各パッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９を、フレーム１８ａ、１８ｂの周面から離れるように膨らませて、凍結管１１の内周面に押し付けることにより、パッカー１５ａ、１５ｂが膨張して、凍結管１１が閉塞された状態となる（図５（ａ）、図６（ｂ））。

【0056】

上記のように各パッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９が流体により凍結管１１の内周面側へ押される際、各パッカー１５ａ、１５ｂのスリーブ２０ａと保持リング２１ａによって保持されたラバー１９の一端部は固定端であるため動かない。一方、スライダ２０ｂと保持リング２１ｂによって挟持されたラバー１９の他端部は自由端であるため、スライダ２０ｂとともに凍結管１１の管軸方向へ移動する（図６（ｂ）参照）。

【0057】

上記の膨張工程により、図５（ａ）に示すように、凍結管１１内にパッカー１５ａ、１５ｂにより閉塞された閉塞区間Ｘが形成される。供給管１２ａ、１２ｂは、パッカー１５ａの近傍で閉塞区間Ｘと連通している。回収管１３は、パッカー１５ｂの近傍で閉塞区間Ｘと連通している。

【0058】

次に、冷凍機４０の冷却器４２（図３）により冷却された冷却材を、供給管１２ｂから供給管１２ａを通して、凍結管１１内の閉塞区間Ｘに供給する。そして、この閉塞区間Ｘ内の冷却材を回収管１３を通して冷却器４２へ回収するように、当該冷却材を循環させて、凍結管１１の閉塞区間Ｘの周囲の地盤Ｇを凍結させる（循環凍結工程）。

【0059】

詳しくは、上記循環凍結工程では、まず、図３に示す開閉弁６２を開いて、冷却器４２で冷却された冷却材を、循環ポンプ４６の圧送力により、配管５７と中継分岐管６０と開閉弁６２とを通して、供給管１２ｂに供給する。すると、冷却材が、図５（ａ）に矢印で示すように、供給管１２ｂ、パッカー１５ｂの供給路１８ｉ、供給管１２ａ、およびパッカー１５ａの供給路１８ｉを通って、パッカー１５ａの近傍で閉塞区間Ｘに供給される。そして、閉塞区間Ｘ内にある冷却材の冷熱が、凍結管１１と、当該凍結管１１が設置されたシールド管７、８とを介して、シール管７、８内の充填材や閉塞区間Ｘの周囲にある地盤に伝わって、充填材と地盤が冷却される。

【0060】

閉塞区間Ｘ内で冷熱を奪われた冷却材は、図５（ａ）に矢印で示すように、パッカー１５ｂの回収路１８ｊと回収管１３とを通り、さらに図３に示した開閉弁６２と中継分岐管６１と配管５８、５９などを通って、冷却器４２に回収される。そして、回収された冷却材は、冷却器４２で冷却された後、再び、凍結管１１内の閉塞区間Ｘに供給され、ここで冷熱を奪われた後、冷却器４２へ回収される。このように、冷却材を冷却器４２と凍結管１１内の閉塞区間Ｘとの間で循環することを所定時間継続することで、閉塞区間Ｘの周囲にある充填材および地盤が凍結される。

【0061】

閉塞区間Ｘの周囲の地盤を凍結させた後、上記冷却材の循環を停止してから、パッカー１５ａ、１５ｂ内の流体を流体管１４ａ、１４ｂを通して流出させて、パッカー１５ａ、１５ｂを収縮させる（収縮工程）。詳しくは、この収縮工程では、パッカー１５ａ、１５ｂのフレーム１８ａ、１８ｂの周面とラバー１９との間にある流体を、フレーム１８ａ、１８ｂの流入出孔１８ｐと流体路１８ｋと流体管１４ａ、１４ｂとを通して、流体供給源４７に回収して、外部へ排気する（図６（ｃ）の矢印参照）。これにより、パッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９が凍結管１１の内周面から離れて、弾性部材２３の弾性力でスライダ２０ｂがフランジ部１８ｙ側へ摺動することにより、ラバー１９の中央部がフレーム１８ａ、１８ｂの周面側へ引き寄せられ、パッカー１５ａ、１５ｂが収縮した状態となる。

【0062】

上記のように各パッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９がフレーム１８ａ、１８ｂの周面側へ引き寄せられる際にも、各パッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９の一端部は固定端であるため動かない。一方、ラバー１９の他端部は自由端であるため、凍結管１１の管軸方向へ移動する（図６（ｃ）参照）。上記のようにパッカー１５ａ、１５ｂが収縮することで、凍結管１１内の閉塞状態が解除される。

【0063】

次に、線材１６ｂを牽引機４８（図３）により引っ張って、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを、凍結管１１内で管軸方向に所定距離移動させる（移動工程）。詳しくは、この移動工程では、上述した凍結管１１内の閉塞区間Ｘの長さと同等の距離だけ、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを凍結管１１の後端側（図５で右方向）へ移動させる。これにより、たとえば図５の位置にあるパッカー１５ａは、ほぼ同図のパッカー１５ｂの位置まで移動する。その結果、移動後の供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂは、凍結させた地盤と隣接する未凍結の地盤で囲まれた状態となる。この状態で、前記の膨張工程および循環凍結工程を実行することにより、未凍結の地盤が凍結される。凍結が完了すると、前記の収縮工程と移動工程を実行して、再びパッカー１５ａ、１５ｂ等を凍結管１１の後端側へさらに移動させ、次の未凍結の地盤を凍結させる。

【0064】

以降も同様にして、上述した膨張工程、循環凍結工程、収縮工程、および移動工程を順に繰り返し実行することで、長距離に渡って設置された凍結管１１の周囲にある広範囲な地盤Ｇを、パッカー１５ａ、１５ｂ等を順次移動させながら、所定の区間毎に凍結させて行く。

【0065】

以上のような処理を、各シールド管７、８内に設置された各凍結管１１について実行し、図１および図２に示したように、各シールド管７、８の周囲にある広範囲な地盤Ｇを凍結させて行く。これにより、地中構造物１の外殻シールド１’の周囲に、所定の強度と止水性能を有した凍土壁６が形成される。

【0066】

上述の第１実施形態によると、凍結管１１内に管軸方向に所定の間隔で複数のパッカー１５ａ、１５ｂを配置し、各パッカー１５ａ、１５ｂを膨張させることにより、凍結管１１内に所定の長さを有した閉塞区間Ｘを形成している。そして、この閉塞区間Ｘと冷凍機４０の冷却器４２とに対して、供給管１２ａ、１２ｂと回収管１３とを通して冷却材を循環させている。このため、冷却材を閉塞区間Ｘに隈なく行き渡らせて、閉塞区間Ｘの周囲にある所定区間の地盤を確実に凍結させることができる。

【0067】

また、所定区間の地盤の凍結が完了すると、パッカー１５ａ、１５ｂ内の流体を流体管１４ａ、１４ｂを通して流出させて、パッカー１５ａ、１５ｂを収縮させる。それから、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを、凍結管１１内で管軸方向に移動させて、凍結した所定区間の地盤に隣接する未凍結の地盤で囲まれた凍結管１１内の所定位置に配置する。そして、上述した膨張工程と循環凍結工程と収縮工程と移動工程とを順に繰り返し実行する。これにより、凍結管１１が長距離に渡って設置されても、凍結管１１の周囲にある広範囲の地盤を、所定の区間毎にムラなく効率よく凍結させることが可能となる。

【0068】

また、地盤中に埋設された複数のシールド管７、８内に、凍結管１１を複数設置し、各シールド管７、８内に充填材を充填した後、各凍結管１１に対して、上述した膨張工程と循環凍結工程と収縮工程と移動工程とを順に繰り返し実行する。これにより、各凍結管１１内の閉塞区間Ｘに循環させた冷却材の冷熱を、凍結管１１、シールド管７、８、または充填材を介して、シールド管７、８の周囲にある地盤に伝えて、当該地盤を所定区間毎にムラなく効率よく凍結させることが可能となる。

【0069】

さらに、複数のシールド管７、８に対して、所定区間毎に、周囲の地盤の凍結作業と、内部の掘削作業と、覆工体９の構築作業とを、並行して行うことができるので、地中構造物１の構築までにかかる工事期間の短縮が可能となる。

【0070】

また、上述の第１実施形態では、凍結管１１内に線材１６ａを挿入し、凍結管１１の先端部に取り付けたターンボックス２５内の滑車２７に、線材１６ａを掛けて方向転換させた後、線材１６ａを凍結管１１の後端部から導出する。また、線材１６ａの一端部をパッカー１５ａに連結し、パッカー１５ａ、１５ｂ同士を管１２ａ、１４ａや線材１６ｂで連結する。そして、凍結管１１から導出した線材１６ａの他端部を牽引機４８で引っ張ることにより、凍結管１１内に供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを任意の位置まで容易かつ確実に挿入することができる。また、この挿入時に、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ａ、１４ｂや、これらの各管とパッカー１５ａ、１５ｂとの連結部分にかかる応力やストレスを軽減して、各管や連結部分の損傷を防止することができる。

【0071】

また、上述の第１実施形態では、線材１６ｂをパッカー１５ａ、１５ｂと連結した状態で凍結管１１内に挿入して、線材１６ｂの一端部を凍結管１１の後端部から導出する。そして、その線材１６ｂの一端部を牽引機４８で引っ張ることにより、凍結管１１内で供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを凍結管１１の後端側へ容易かつ確実に移動させることができる。また、この移動時に、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ａ、１４ｂや、これらの各管とパッカー１５ａ、１５ｂとの連結部分にかかる応力やストレスを軽減することができ、各管や連結部分の損傷を防止することができる。さらに、凍結管１１からの線材１６ａ、１６ｂの引き出し長を調整することで、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを、凍結管１１内の任意の位置に容易に配置することができる。

【0072】

また、上述の第１実施形態では、パッカー１５ａ、１５ｂの膨張工程より前に、凍結管１１内に不凍材を充満させる。このため、冷却材の循環時に、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、またはパッカー１５ａ、１５ｂの表面に、霜柱や氷などの水性異物が生成されるのを防止することができる。また、パッカー１５ａ、１５ｂの収縮時に、冷却材が閉塞区間Ｘから漏れて、凍結管１１の内周面などに結露が発生するのを阻止し、凍結管１１内での水性異物の生成を一層防止することができる。そして、凍結管１１内での供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、またはパッカー１５ａ、１５ｂの移動が水性異物により妨げられなくなるので、これらを所定の位置に確実に移動させることができる。

【0073】

また、上述の第１実施形態では、供給管１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ｂを個別に保持した状態で、凍結管１１の内周面を管軸方向に転動する保持台車１７を、凍結管１１内に挿入している（図８）。このため、凍結管１１に対する供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂの挿入時や移動時に、これらの管１２ａ、１２ｂ、１３、１４ａ、１４ｂのねじれや弛みを防止して、各管とパッカー１５ａ、１５ｂを管軸方向にスムーズに移動させることができる。

【0074】

また、上述の第１実施形態では、パッカー１５ａ、１５ｂに弾性部材２３を設けて、この弾性部材２３でパッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９を収縮方向に付勢している。このため、パッカー１５ａ、１５ｂ内の流体を流体管１４ａ、１４ｂを通して流出させたときに、パッカー１５ａ、１５ｂの収縮を弾性部材２３により助長して、パッカー１５ａ、１５ｂを迅速かつ確実に収縮させることができる。このため、その後の供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂの移動時に、凍結管１１内でパッカー１５ａ、１５ｂのスムーズな移動が阻害されるのを防止することができる。

【0075】

また、上述の第１実施形態では、膨縮するパッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９の一方の端部をフレーム１８ａ、１８ｂに対して固定された固定端とし、もう一方の端部を管軸方向に移動可能な自由端としている。このため、流体管１４ａ、１４ｂを通してパッカー１５ａ、１５ｂのラバー１９の内側に流体を流入させたときに、ラバー１９を無理なく凍結管１１の管径方向に膨張させて、凍結管１１内を確実に閉塞することができる。また、ラバー１９の内側にある流体を流体管１４ａ、１４ｂを通して流出させたときに、ラバー１９を無理なく収縮させて、凍結管１１から離間させることができる。

【0076】

さらに、上述の第１実施形態の凍結管ユニット１０において、たとえば、地質や周囲環境の変化やその他の事情に応じて、上述した膨張工程と循環凍結工程と収縮工程と移動工程とを順に繰り返す回数を設定したり、凍結管１１内で供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ａ、１５ｂを移動させる移動長を変えたり、パッカー１５ａ、１５ｂを配置する位置を変えたりすることができる。このため、地盤Ｇ中に凍結管１１を設置した後であっても、地盤Ｇ中の所定の箇所だけを凍結させることが可能となり、また、地盤Ｇ中の凍結箇所や凍結範囲を容易に変更することが可能となる。また、長期間にわたって凍結管１１内に冷却材を循環し続ける必要がある場合においても、凍結管１１の長手方向の一部分を限定的に冷却することができるため、余分な凍土成長を抑制することができる。

【0077】

上述の第１実施形態では、シールド管７、８内に真直な凍結管１１だけを設置したが、以下の第２～第４実施形態のように、屈曲した分岐凍結管をシールド管７、８内に設置してもよい。

【0078】

図９は、第２実施形態の凍結管ユニット１０ａの設置状態を示した図である。図９（ａ）はシールド管７、８の先端側、図９（ｂ）はシールド管７、８の後端側を示している。第２実施形態では、地中構造物１の外殻シールド１’（図２）の外周側と内周側に相当するシールド管７、８の内周面の位置に、それぞれ凍結管１１が１本ずつ設置される。各凍結管１１には、各シールド管７、８の管軸方向に所定の間隔をおいて、分岐凍結管３１が複数連結される。図９では、一部の分岐凍結管３１を図示している。

【0079】

分岐凍結管３１は、凍結管１１の所定位置から分岐して、シールド管７、８の内周面に沿うように、シールド管７、８の管軸方向に対して垂直に交差する方向と、管軸方向に対して平行な方向とに延びている。また、分岐凍結管３１は、凍結管１１の管径方向の両側に延びている。そして、この分岐凍結管３１は、凍結管１１に合流するように、分岐位置とは別の位置で凍結管１１に連結されている。凍結管１１と分岐凍結管３１は、シールド管７、８の内周面に固定されている。

【0080】

図１０は、第２実施形態の凍結管ユニット１０ａの横断面図である。図１０（ａ）と図１０（ｂ）は、凍結管１１の管軸周りに９０°異なる断面となっている。凍結管１１内には、供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、回収管１３、流体管１４ａ、 １４ｂ、１４ｃ、パッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および線材１６ａ、１６ｂが挿入される。また、図１０には図示していないが、前述の保持台車１７（図８）も挿入される。

【0081】

図１０および図９に示すように、凍結管１１と分岐凍結管３１との分岐箇所を含む凍結管１１内の一区間Ｘａの先方側には、パッカー１５ａが配置される。また、一区間Ｘａの後方側でかつ、凍結管１１と分岐凍結管３１との連結箇所を含む凍結管１１内の他区間Ｘｂの先方側には、パッカー１５ｃが配置される。さらに、他区間Ｘｂの後方側には、パッカー１５ｂが配置される。

【0082】

パッカー１５ａの構造と、パッカー１５ａに対する供給管１２ａ、流体管１４ａ、および線材１６ａ、１６ｂの連結構造は、図５～図７に示した第１実施形態と同様である。また、パッカー１５ｂの構造と、パッカー１５ｂに対する供給管１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、および線材１６ａ、１６ｂの連結構造も、第１実施形態と同様である。

【0083】

図１０に示すように、パッカー１５ｃに備わる円柱状のフレーム１８ｃには、供給路１８ｉと流体路１８ｋと挿通孔１８ｈが形成されている。フレーム１８ｃの先端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ａの後端部が連結されている。また、フレーム１８ｃの先端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの後端部が連結されている。フレーム１８ｃの後端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｃの先端部が連結されている。また、フレーム１８ｃの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｃの先端部が連結されている。フレーム１８ｃの供給路１８ｉと供給管１２ａ、１２ｃとの隙間と、流体路１８ｋと流体管１４ａ、１４ｃとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0084】

パッカー１５ｂのフレーム１８ｂの先端部には、フレーム１８ｂの供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｃの後端部が連結されている。また、フレーム１８ｂの先端部には、フレーム１８ｂの流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｃの後端部が連結されている。フレーム１８ｂの供給路１８ｉと供給管１２ｃとの隙間と、流体路１８ｋと流体管１４ｃとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0085】

また、パッカー１５ｃのフレーム１８ｃには、線材１６ｂを挿通する挿通孔１８ｈが形成されている。さらに、図示を省略しているが、フレーム１８ｃには、フレーム１８ａ、１８ｂの挿通孔１８ｇ（図７）と同様に、線材１６ａを挿通する挿通孔が形成されている。フレーム１８ｃの各挿通孔と各線材１６ａ、１６ｂとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0086】

フレーム１８ｃの周面は、ラバー１９により覆われている。このラバー１９の保持構造は、パッカー１５ａ、１５ｂのフレーム１８ａ、１８ｂと同様である。また、フレーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃの周面には、流入出孔１８ｐが形成されている。ラバー１９とフレーム１８ａ、１８ｂとの間には、弾性部材２３が設けられている。

【0087】

前述の第１実施形態と同様の手順で（図７参照）、凍結管１１からの線材１６ａの導出部分を牽引機４８で引っ張ることにより、凍結管１１内に供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、パッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、および線材１６ａ、１６ｂが挿入され、図９および図１０に示すようにこれらが管内に配置される。そして、シールド管７、８内へ充填材を充填する充填工程と、凍結管１１内へ不凍材を充満させる充満工程とを実行した後、各パッカーを、パッカー１５ｂ→１５ｃ→１５ａの順に膨張させる膨張工程を実行する。

【0088】

詳しくは、上記膨張工程では、流体供給源４７から流体を流体管１４ｂに流入させる。すると、流体が、図１０（ｂ）に矢印で示すように、流体管１４ｂから、パッカー１５ｂの流体路１８ｋと流入出孔１８ｐとを通って、フレーム１８ｂの周面とこの周面を覆うラバー１９との間に流入する。また、流体は、パッカー１５ｂの流体路１８ｋから、流体管１４ｃと、パッカー１５ｃの流体路１８ｋおよび流入出孔１８ｐとを通って、フレーム１８ｃの周面とこの周面を覆うラバー１９との間に流入する。さらに、流体は、パッカー１５ｃの流体路１８ｋから、流体管１４ａと、パッカー１５ａの流体路１８ｋおよび流入出孔１８ｐとを通って、フレーム１８ａの周面とこの周面を覆うラバー１９との間に流入する。

【0089】

そして、流体が各パッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃのラバー１９をフレーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃの周面から離れるように膨らませて、凍結管１１の内周面に押し付けることにより、パッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃが膨張して、凍結管１１内が閉塞された状態となる。つまり、凍結管１１内の一区間Ｘａがパッカー１５ａ、１５ｃにより閉塞され、他区間Ｘｂがパッカー１５ｂ、１５ｃにより閉塞される。供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃは閉塞区間Ｘａと連通しており、回収管１３は閉塞区間Ｘｂと連通している。

【0090】

次の循環凍結工程では、冷却器４２で冷却された冷却材を、供給管１２ｂに供給する。すると、冷却材は、図１０（ａ）に矢印で示すように、供給管１２ｂからパッカー１５ｂの供給路１８ｉ、供給管１２ｃ、パッカー１５ｃの供給路１８ｉ、供給管１２ａ、およびパッカー１５ａの供給路１８ｉを通って、凍結管１１内の閉塞区間Ｘａに供給される。また、冷却材は、閉塞区間Ｘａから分岐凍結管３１を通って、凍結管１１内の閉塞区間Ｘｂに流入する。そして、閉塞区間Ｘａ、Ｘｂと分岐凍結管３１内にある冷却材の冷熱が、凍結管１１とシールド管７、８とを介して、シール管７、８内の充填材や周囲の地盤に伝わって、充填材と地盤が冷却される。

【0091】

閉塞区間Ｘａ、Ｘｂと分岐凍結管３１内で冷熱を奪われた冷却材は、パッカー１５ｂの回収路１８ｊと回収管１３を通って、冷却器４２に回収される。そして、冷却材は、冷却器４２で冷却された後、再び、凍結管１１内の閉塞区間Ｘａ、Ｘｂと分岐凍結管３１に供給されて、ここで冷熱を奪われた後、冷却器４２へ回収される。このように、冷却材を冷却器４２と凍結管１１内の閉塞区間Ｘａ、Ｘｂと分岐凍結管３１との間で循環させることを所定時間継続することで、閉塞区間Ｘａ、Ｘｂと分岐凍結管３１の周囲にある充填材および地盤が凍結される。

【0092】

次の収縮工程では、パッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各ラバー１９の内側にある流体を、フレーム１８ａ、１８ｂ、１８ｃの流入出孔１８ｐ、流体路１８ｋ、および流体管１４ａ、１４ｂ、１４ｃを通して、外部へ排気することにより、各パッカーを、パッカー１５ａ→１５ｃ→１５ｂの順に収縮させる。

【0093】

次の移動工程では、凍結管１１から導出された線材１６ｂの後端部を牽引機４８で引っ張ることにより、供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、およびパッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃを、凍結管１１内で管軸方向（図１０で右方向）に所定距離移動させる。そして、隣の分岐凍結管３１と凍結管１１との分岐箇所を含む、凍結管１１内の一区間Ｘａの先方側に、パッカー１５ａを配置する。また、一区間Ｘａの後方側でかつ、分岐凍結管３１と凍結管１１との連結箇所を含む、凍結管１１内の他区間Ｘｂの先方側に、パッカー１５ｃを配置する。さらに、他区間Ｘｂの後方側に、パッカー１５ｂを配置する。

【0094】

その後、上述したように膨張工程、循環凍結工程、収縮工程、および移動工程を順に繰り返し実行することで、凍結管１１と分岐凍結管３１の周囲にある地盤を所定の区間毎に凍結させて行く。また、各シールド管７、８内に設置された各凍結管１１において、上述した各工程を同様に実行して、各シールド管７、８の周囲にある地盤Ｇを凍結させ、凍土壁６を形成する（図１、図２）。

【0095】

上述の第２実施形態によると、凍結管１１内のパッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより閉塞された一区間Ｘａおよび他区間Ｘｂと、これらと連通する分岐凍結管３１に冷却材を循環させることにより、冷却材で冷却して凍結させる地盤の凍結範囲を広げることができる。また、同一の凍結管１１に分岐凍結管３１の両端部を連結しているので、１本の凍結管１１に供給する冷却材で凍結させる地盤の凍結範囲も広げることができる。このため、シールド管７、８の周囲にある地盤を所定の区間毎にムラなく、一層効率よく凍結させることが可能となる。また、径が大きなシールド管７、８内に設置する凍結管１１の数を減らして、各工程の実行数も減らすことができ、工事負担を軽減することが可能となる。

【0096】

図１１は、第３実施形態の凍結管ユニット１０ｂの設置状態を示した図である。図１１（ａ）はシールド管７、８の先端側、図１１（ｂ）はシールド管７、８の後端側を示している。第３実施形態では、第２実施形態と同様に、シールド管７、８の内周面に凍結管１１が設置され、各凍結管１１に分岐凍結管３２が複数連結されるが、分岐凍結管３２の形状は、第２実施形態の分岐凍結管３１（図９）と異なっている。図１１では、一部の分岐凍結管３２を図示している。

【0097】

分岐凍結管３２は、凍結管１１の所定位置から分岐して、シールド管７、８の内周面に沿うように、シールド管７、８の管軸方向に対して垂直に交差する方向と、管軸方向に対して平行な方向とに延びている。そして、この分岐凍結管３２は、凍結管１１と合流するように、分岐位置とは別の位置で凍結管１１に連結されている。凍結管１１と分岐凍結管３２は、シールド管７、８の内周面に固定されている。以上の点は、第２実施形態の分岐凍結管３１と同じであるが、第３実施形態の分岐凍結管３２は、凍結管１１の管径方向の片側だけに延びている。また、凍結管１１における分岐凍結管３２の分岐箇所と連結箇所（合流箇所）との間隔は、分岐凍結管３２における凍結管１１の管軸と平行な部分の長さより短くなっている。

【0098】

凍結管１１内において、凍結管１１と分岐凍結管３２との分岐箇所を含む一区間Ｘａの先方側には、パッカー１５ａが配置される。また、凍結管１１と分岐凍結管３２との分岐箇所と連結箇所（合流箇所）の間には、パッカー１５ｃが配置される。さらに、凍結管１１内の他区間Ｘｂの後方側には、パッカー１５ｂが配置される。パッカー１５ｃとパッカー１５ｂとの間隔は、分岐凍結管３２における凍結管１１の管軸と平行な部分の長さと同程度である。

【0099】

凍結管１１内には、図１０に示した第２実施形態と同様に、供給管１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、および線材１６ａ、１６ｂなどが挿入される（図示省略）。これらとパッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃとの連結状態も、第２実施形態と同様である。

【0100】

このような第３実施形態においても、凍結管１１内のパッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃにより閉塞された一区間Ｘａと他区間Ｘｂと分岐凍結管３２内に冷却材を循環させることにより、冷却材で冷却して凍結させる地盤の範囲を広げることができる。また、同一の冷凍管１１に対して分岐凍結管３２の両端部を連結しているので、１本の凍結管１１に供給する冷却材で冷却して凍結させる地盤の範囲を広げることができる。このため、シールド管７、８の周囲にある地盤を所定の区間毎にムラなく、一層効率よく凍結させることが可能となる。また、シールド管７、８内に設置する凍結管１１の数を減らして、各工程の実行数も減らすことができ、工事負担を軽減することが可能となる。

【0101】

図１２は、第４実施形態の凍結管ユニット１０ｃの設置状態を示した図である。図１２（ａ）はシールド管７、８の後端側、図１２（ｂ）はシールド管７、８の先端側を示している。第４実施形態では、地中構造物１の外殻シールド１’（図２）の外周側と内周側に相当するシールド管７、８の内周面の位置のうち、一方の位置に凍結管１１ａが設置され、他方の位置に凍結管１１ｂが設置される。凍結管１１ａ、１１ｂには、シールド管７、８の管軸方向に所定の間隔をおいて、それぞれ分岐凍結管３３ａ、３３ｂが複数連結されている。図１２では、一部の分岐凍結管３３ａ、３３ｂを図示している。

【0102】

各分岐凍結管３３ａ、３３ｂは、各凍結管１１ａ、１１ｂの所定位置から分岐して、シールド管７、８の内周面に沿うように、シールド管７、８の管軸方向に対して垂直に交差する方向と、管軸方向に対して平行な方向とに延びている。シールド管７、８の管径方向に対向する分岐凍結管３３ａと分岐凍結管３３ｂとは、シールド管７、８を横切るように設けられた中継管３４により互いに接続されている。分岐凍結管３３ａ、３３ｂと中継管３４は連通している。つまり、中継管３４により接続された分岐凍結管３３ａ、３３ｂは、凍結管１１ａ、１１ｂのうち、一方から分岐して、他方に連結されている。凍結管１１ａ、１１ｂと分岐凍結管３３ａ、３３ｂは、シールド管７、８の内周面に固定されている。中継管３４の外周面は、断熱材３５により覆われている。

【0103】

図１３は、第４実施形態の凍結管ユニット１０ｃの横断面図である。図１３では、（ａ）に凍結管１１ａと分岐凍結管３３ａとの分岐箇所の近傍を示し、（ｂ）に凍結管１１ｂと分岐凍結管３３ｂとの分岐箇所の近傍を示している。

【0104】

図１３（ａ）および図１２に示すように、凍結管１１ａと分岐凍結管３３ａとの分岐箇所を含む凍結管１１ａ内の一区間Ｘｃの先方側には、パッカー１５ｄが配置される。また、一区間Ｘｃの後方側には、パッカー１５ｃが配置される。

【0105】

図１３（ａ）に示すように、パッカー１５ｄに備わる円柱状のフレーム１８ｄの先端部は閉塞されている。フレーム１８ｄには、流体路１８ｋが形成されている。フレーム１８ｄの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの先端部が連結されている。フレーム１８ｄの流体路１８ｋと流体管１４ａとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0106】

パッカー１５ｃのフレーム１８ｃには、供給路１８ｉと流体路１８ｋが形成されている。フレーム１８ｃの先端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの後端部が連結されている。フレーム１８ｃの供給路１８ｉの先端部は開口している。フレーム１８ｃの後端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｂの先端部が連結されている。つまり、供給管１２ｂは、フレーム１８ｃの供給路１８ｉを介して、凍結管１１ａ内の一区間Ｘｃに連通している。また、フレーム１８ｃの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｂの先端部が連結されている。フレーム１８ｃの供給路１８ｉと供給管１２ｂとの隙間と、流体路１８ｋと流体管１４ａ、１４ｂとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0107】

図１３（ｂ）および図１２に示すように、凍結管１１ｂと分岐凍結管３３ｂとの分岐箇所を含む凍結管１１ｂ内の他区間Ｘｄの先方側には、パッカー１５ｄが配置される。また、他区間Ｘｄの後方側には、パッカー１５ｅが配置される。

【0108】

図１３に示すように、凍結管１１ｂ内のパッカー１５ｄの構造は、凍結管１１ａ内のパッカー１５の構造と同様である。凍結管１１ｂ内のパッカー１５ｄの後端部には、流体管１４ａの先端部が連結されている。

【0109】

図１３（ｂ）に示すように、パッカー１５ｅに備わる円柱状のフレーム１８ｅには、回収路１８ｊと流体路１８ｋが形成されている。フレーム１８ｅの先端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ａの後端部が連結されている。フレーム１８ｅの回収路１８ｊの先端部は開口している。フレーム１８ｅの後端部には、回収路１８ｊと連通するように、回収管１３の先端部が連結されている。つまり、回収管１３は、フレーム１８ｅの回収路１８ｊを介して、凍結管１１ｂ内の他区間Ｘｄに連通している。また、フレーム１８ｅの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｂの先端部が連結されている。フレーム１８ｅの回収路１８ｊと回収管１３との隙間と、流体路１８ｋと流体管１４ａ、１４ｂとの隙間は、それぞれ図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0110】

図示を省略しているが、各凍結管１１ａ、１１ｂには、図７等に示された線材１６ａ、１６ｂが挿入される。また、各パッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅには、図７等に示された挿通孔１８ｇ、１８ｈと同様の、線材１６ａ、１６ｂを挿通させる挿通孔が形成されている。線材１６ａ、１６ｂとパッカー１５ｄの連結状態や貫通状態は、前述のパッカー１５ａと同様である。線材１６ａ、１６ｂとパッカー１５ｃ、１５ｅの連結状態や貫通状態は、前述のパッカー１５ｂと同様である。

【0111】

各パッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅのフレーム１８ｃ、１８ｄ、１８ｅの周面には、ラバー１９が保持されている。このラバー１９の保持構造は、第１～第３実施形態のパッカー１５ａ、１５ｂ、１５ｃと同様である。また、第１～第３実施形態と同様に、ラバー１９とフレーム１８ｃ、１８ｄ、１８ｅとの間には、弾性部材２３が設けられており、各フレーム１８ｃ、１８ｄ、１８ｅの周面には、流入出孔１８ｐが形成されている。

【0112】

前述の第１実施形態と同様の手順で（図７参照）、凍結管１１ａからの線材１６ａの導出部分を牽引機４８で引っ張ることにより、凍結管１１ａ内に供給管１２ｂ、流体管１４ａ、１４ｂ、パッカー１５ｃ、１５ｄ、および線材１６ａ、１６ｂ（図示省略）が挿入され、図１３（ａ）に示すようにこれらが管内に配置される。また、凍結管１１ｂからの線材１６ａの導出部分を引っ張ることにより、凍結管１１ｂ内に回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、パッカー１５ｄ、１５ｅ、および線材１６ａ、１６ｂ（図示省略）が挿入され、図１３（ｂ）に示すようにこれらが管内に配置される。そして、シールド管７、８内へ充填材を充填する充填工程と、凍結管１１ａ、１１ｂ内へ不凍材を充満させる充満工程とを実行した後、各パッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅを膨張させる膨張工程を実行する。この膨張工程は、第１実施形態や第２実施形態の場合と基本的に同じであるので、詳細な説明は省略する。

【0113】

膨張工程の実行により、パッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅが膨張して、凍結管１１ａ内の一区間Ｘｃがパッカー１５ｄ、１５ｃにより閉塞され、凍結管１１ｂ内の他区間Ｘｄがパッカー１５ｄ、１５ｅにより閉塞される。供給管１２ｂは閉塞区間Ｘｃと連通しており、回収管１３は閉塞区間Ｘｄと連通している。

【0114】

次の循環凍結工程では、冷却器４２で冷却された冷却材を、供給管１２ｂに供給する。すると、冷却材は、図１３（ａ）に矢印で示すように、供給管１２ｂからパッカー１５ｃの供給路１８ｉを通って、閉塞区間Ｘｃに供給される。さらに、冷却材は、閉塞区間Ｘｃから分岐凍結管３３ａと中継管３４（図１２）と分岐凍結管３３ｂとを通って、凍結管１１ｂ内の閉塞区間Ｘｄに流入する。そして、閉塞区間Ｘｃ、Ｘｄと分岐凍結管３３ａ、３３ｂ内にある冷却材の冷熱が、シール管７、８内の充填材や周囲の地盤に伝わって、充填材と地盤が冷却される。

【0115】

閉塞区間Ｘｃ、Ｘｄと分岐凍結管３３ａ、３３ｂ内で冷熱を奪われた冷却材は、パッカー１５ｅの回収路１８ｊと回収管１３を通って、冷却器４２に回収される。そして、冷却材は、冷却器４２で冷却された後、再び凍結管１１ａ、１１ｂ内の閉塞区間Ｘｃ、Ｘｄと分岐凍結管３３ａ、３３ｂ内に供給されて、ここで冷熱を奪われた後、冷却器４２へ回収される。このように、冷却材を、冷却器４２と、凍結管１１ａ、１１ｂ内の閉塞区間Ｘｃ、Ｘｄと、分岐凍結管３３ａ、３３ｂとの間で循環させることを所定時間継続することで、閉塞区間Ｘｃ、Ｘｄと分岐凍結管３３ａ、３３ｂの周囲にある充填材および地盤が凍結される。

【0116】

次の収縮工程では、各パッカーのラバー１９の内側にある流体を、流入出孔１８ｐ、流体路１８ｋ、および流体管１４ｂを通して、外部へ排気することにより、各パッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅを収縮させる。

【0117】

次の移動工程では、前記と同様に、凍結管１１ａ、１１ｂから導出された線材１６ｂ（図示省略）の後端部を牽引機４８で引っ張ることにより、供給管１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、およびパッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅを、凍結管１１ａ、１１ｂ内で管軸方向（図１３で右方向）に所定距離移動させる。そして、隣の分岐凍結管３３ａと凍結管１１ａとの分岐箇所を含む、凍結管１１ａ内の一区間Ｘｃの先方側に、パッカー１５ｄを配置し、一区間Ｘｃの後方側に、パッカー１５ｃを配置する。また、隣の分岐凍結管３３ｂと凍結管１１ｂとの分岐箇所を含む、凍結管１１ｂ内の他区間Ｘｄの先方側に、パッカー１５ｄを配置し、他区間Ｘｄの後方側に、パッカー１５ｅを配置する。

【0118】

その後、上述したように膨張工程、循環凍結工程、収縮工程、および移動工程を順に繰り返し実行することで、凍結管１１ａ、１１ｂと分岐凍結管３３ａ、３３ｂの周囲にある地盤を所定の区間毎に凍結させて行く。また、各シールド管７、８内に設置された各凍結管１１ａ、１１ｂにおいて、上述した各工程を同様に実行して、各シールド管７、８の周囲にある地盤Ｇを凍結させ、凍土壁６を形成する（図１、図２）。

【0119】

上述の第４実施形態によると、シールド管７，８内に設置された凍結管１１ａ、１１ｂにそれぞれ分岐凍結管３３ａ、３３ｂを複数連結し、対向する分岐凍結管３３ａ、３３ｂを中継管３４で接続している。また、一方の凍結管１１ａ内に供給管１２ｂ、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ｄ、１５ｃが挿入され、他方の凍結管１１ｂ内に回収管１３、流体管１４ａ、１４ｂ、およびパッカー１５ｄ、１５ｅが挿入されている。そして、冷却材を一方の凍結管１１ａの閉塞区間Ｘｃと、分岐凍結管３３ａ、３３ｂと、他方の凍結管１１ｂの閉塞区間Ｘｄとに循環させている。

【0120】

そのため、凍結管１１ａ、１１ｂ内のパッカー１５ｃ、１５ｄ、１５ｅにより閉塞された一区間Ｘｃと他区間Ｘｄと分岐凍結管３３ａ、３３ｂ内に冷却材を循環させて、この冷却材で凍結させる地盤の凍結範囲を広げることができる。また、各凍結管１１ａ、１１ｂ内に挿入する管の数を減らすことができるので、各凍結管１１ａ、１１ｂ内に対する管とパッカーなどの挿入と移動を容易に行うことができる。

【0121】

以上述べた実施形態では、地盤中に埋設されたシールド管７、８内に凍結管１１、１１ａ、１１ｂを設置した例を示したが、以下の実施形態のように、地盤中に直接凍結管を設置してもよい。

【0122】

図１４および図１５は、地中構造物７１の他の構築例を示した図である。図１４には、地中構造物７１の水平断面を示し、図１５には、地中構造物７１の垂直断面を示している。地中構造物７１は、地盤Ｇ中に構築されるトンネルである。

【0123】

地中構造物７１を構築するには、まず、図１４（ａ）に示すように、地盤Ｇ中に所定の深さで複数の立坑７２、７３を構築する。次に、たとえば水平型ボーリングパイプとしても機能する凍結管１１ｃを用いて、一方の立坑７２から他方の立坑７３に向かって、水平方向に地盤Ｇを掘削しながら、凍結管１１ｃを地盤Ｇ中に設置する。この際、複数の立坑７２、７３の間にある地盤Ｇに対して、図１５（ａ）に示すように、所定の間隔で複数の凍結管１１ｃを環状に設置する。

【0124】

そして、各凍結管１１ｃの周囲の地盤Ｇを凍結させる凍結工法を行う。この凍結工法は、たとえば図５～図８に示した第１実施形態の凍結管ユニット１０（凍結管１１が凍結管１１ｃに置き換わる）と、図３に示した設備とを用いて、前述した手順で行う。それにより、立坑７２、７３の間にある地盤Ｇ中に、高い強度と止水性能とを有する環状の凍土壁７６が所定区間毎に形成される。

【0125】

その後、図１４（ｂ）および図１５（ｂ）に示すように、凍土壁７６の内側の凍結されていない地盤Ｇを掘削し、覆工体７９を筒状に組み立てて行く。この際、凍土壁７６の外側の地盤Ｇが崩れず、凍土壁７６の内側に地下水が浸水してくることがないので、掘削と覆工体７９の組み立てを安全に行うことができる。それにより、複数の立坑７２、７３に連通する地中構造物７１を確実に構築することができる。

【0126】

図１６は、第５実施形態による凍結管ユニット１０ｄの横断面図である。図１６（ａ）と図１６（ｂ）は、凍結管ユニット１０ｄに備わる凍結管１１ｄの管軸周りに９０°異なる断面となっている。

【0127】

凍結管１１ｄは、地盤Ｇ中に鉛直方向に設置されている。凍結管１１ｄの先端部（図１６で下側の端部）は、予め閉塞されている。凍結管１１ｄ内には、供給管１２ｂ、流体管１４ｂ、線材１６ｂ、およびパッカー１５ａが挿入されている。凍結管１１ｄの後端部（図１６で上側の端部）は、地上に表出していて、閉塞部材２９で閉塞されている。

【0128】

閉塞部材２９には、複数の貫通孔２９ｈ、２９ｉ、２９ｊ、２９ｋが形成されている。図１６（ａ）に示すように、貫通孔２９ｈと連通するように、閉塞部材２９には回収管１３の先端部が接続されている。つまり、回収管１３は、凍結管１１ｄの後端部近傍で凍結管１１ｄの内部と連通している。回収管１３の後端部は、中継分岐管６１（図３）に連結されている。図１６の例では、回収管１３は凍結管１１ｄ内に挿入されていないが、他の例として、回収管１３を貫通孔２９ｈへ貫通させて、回収管１３の先端部を凍結管１１ｄ内に挿入してもよい。

【0129】

図１６（ａ）、（ｂ）に示すように、貫通孔２９ｉ、２９ｊ、２９ｋには、供給管１２ｂ、流体管１４ｂ、および線材１６ｂが挿通されている。各貫通孔２９ｉ、２９ｊ、２９ｋと供給管１２ｂ、流体管１４ｂ、および線材１６ｂとの隙間は、図示しないシール部材により気密状態に封止されている。

【0130】

パッカー１５ａのフレーム１８ａには、供給路１８ｉ（図１６（ａ））、流体路１８ｋ（図１６（ｂ））、および挿通孔１８ｈ（図１６（ｂ））が形成されている。図１６（ａ）に示すように、フレーム１８ａの後端部には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｂの先端部が連結されている。供給路１８ｉの一端部は、凍結管１１ｄ内を望むように開口している。供給管１２ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある中継分岐管６０（図３）に連結されている。

【0131】

また、図１６（ｂ）に示すように、フレーム１８ａの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｂの先端部が連結されている。流体路１８ｋは、フレーム１８ａの先端側で閉塞されている。流体管１４ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある流体供給源４７（図３）に接続されている。

【0132】

また、図１６（ｂ）に示すように、フレーム１８ａの挿通孔１８ｈには、線材１６ｂの先端部が挿通されている。線材１６ｂの先端部はフレーム１８ａに連結（固定）されている。挿通孔１８ｈは、フレーム１８ａの先端側で閉塞されている。線材１６ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある牽引機４８（図３）に連結されている。

【0133】

フレーム１８ａの周面には、ラバー１９が保持部材２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂにより保持されている。また、フレーム１８ａの周面には、流体路１８ｋと連通する流入出孔１８ｐが形成されている。流入出孔１８ｐは、ラバー１９で覆われている。ラバー１９とフレーム１８ａとの間には、スライダ２０ｂをフレーム１８ａのフランジ部１８ｙ側へ摺動させることにより、ラバー１９をフレーム１８ａの周面側へ引き寄せて、パッカー１５ａを収縮させるための、弾性部材２３が設けられている。

【0134】

図１７は、凍結管ユニット１０ｄを用いて行う凍結工法の一工程を示した図である。図１７では、図１６（ｂ）と同一平面の断面図を示している。

【0135】

凍結管ユニット１０ｄを用いた凍結工法では、まず、図１６および図１７に示すように、凍結管１１ｄを地盤Ｇ中に設置する（設置工程）。次に、凍結管１１ｄ内に、パッカー１５ａ、線材１６ｂ、供給管１２ｂ、および流体管１４ｂを挿入する（内挿工程）。この際、たとえば図１７に示すように、凍結管１１ｄの先端部近傍にパッカー１５ａが位置するように、一旦各部材を挿入する。それから、牽引機４８（図３）により線材１６を引っ張ることで、図１６（ｂ）に示すように、凍結させたい地盤Ｇ中の所定範囲の最下位置近傍にパッカー１５ａが位置するように、各部材を凍結管１１ｄの管軸方向へ移動させる（移動工程）。この際、供給管１２ｂと流体管１４ｂが凍結管１１ｄ内で弛まないように、供給管１２ｂと流体管１４ｂも引っ張っておく。また、凍結管１１ｄの後端部に回収管１３を連結する。

【0136】

次に、流体供給源４７（図３）から供給される流体を、流体管１４ｂを通してパッカー１５ａの内部（流体路１８ｋ、流入出孔１８ｐ、およびフレーム１８ａとラバー１９の間）に流入させて、凍結管１１ｄ内を閉塞するように、パッカー１５ａのラバー１９を膨張させる（膨張工程）。これにより、図１６（ａ）に示すように、凍結管１１ｄ内のパッカー１５ａより上方に閉塞区間Ｘｓが形成される。次に、冷却器４２（図３）により冷却された冷却材を、図３の配管５７と中継分岐管６０と図１６（ａ）の供給管１２ｂを通して、凍結管１１ｄ内のパッカー１５ａ近傍から閉塞区間Ｘｓへ供給する。そして、この閉塞区間Ｘｓ内の冷却材を凍結管１１ｄの後端部近傍から回収管１３と、図３の中継分岐管６１と配管５９を通して冷却器４２へ回収するように、当該冷却材を循環させて、閉塞区間Ｘｓの周囲の地盤Ｇを凍結させる（循環凍結工程）。図１６（ａ）では、地盤Ｇ中の凍結させた部分をクロスハッチングで示している。

【0137】

閉塞区間Ｘｓの周囲の地盤Ｇを凍結させた後は、上記冷却材の循環を停止してから、パッカー１５ａの内部（フレーム１８ａとラバー１９の間）の流体を、流体管１４ｂを通して流出させて、パッカー１５ａのラバー１９を収縮させる（収縮工程）。そして、凍結管１１ｄの後端部から閉塞部材２９を外して、線材１６ｂを引っ張ることにより、凍結管１１ｄ内から供給管１２ｂ、流体管１４ｂ、線材１６ｂ、およびパッカー１５ａを抜き出して、これらを回収する。また、回収管１３も回収する。

【0138】

図１８は、第６実施形態による凍結管ユニット１０ｅの横断面図である。図１８（ａ）と図１８（ｂ）は、凍結管ユニット１０ｅに備わる凍結管１１ｄの管軸周りに９０°異なる断面となっている。

【0139】

凍結管１１ｄは、地盤Ｇ中に鉛直方向に設置されている。凍結管１１ｄの先端部は、予め閉塞されている。凍結管１１ｄ内には、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、線材１６ｂ、およびパッカー１５ｂが挿入されている。凍結管１１ｄの後端部は、地上に表出していて、閉塞部材２９で閉塞されている。閉塞部材２９に形成された各貫通孔２９ｈ、２９ｉ、２９ｊ、２９ｋには、回収管１３、供給管１２ｂ、流体管１４ｂ、および線材１６ｂがそれぞれ挿通されている。

【0140】

パッカー１５ｂのフレーム１８ｂには、供給路１８ｉ（図１８（ａ））、回収路１８ｊ（図１８（ａ））、流体路１８ｋ（図１８（ｂ））、および挿通孔１８ｈ（図１８（ｂ））が形成されている。図１８（ａ）に示すように、フレーム１８ｂの先端部（図１８で下側の端部）には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ａの後端部が連結されている。供給管１２ａは、所定の長さを有していて、先端部が開口している。フレーム１８ｂの後端部（図１８で上側の端部）には、供給路１８ｉと連通するように、供給管１２ｂの先端部が連結されている。供給管１２ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある中継分岐管６０（図３）に連結されている。

【0141】

また、図１８（ａ）に示すように、フレーム１８ｂの後端部には、回収路１８ｊと連通するように、回収管１３の先端部が連結されている。回収路１８ｊは、フレーム１８ｂの先端側で凍結管１１ｄ内を臨むように開口している。回収管１３の後端部は、凍結管１１ｄの外部にある中継分岐管６１（図３）に連結されている。

【0142】

また、図１８（ｂ）に示すように、フレーム１８ｂの後端部には、流体路１８ｋと連通するように、流体管１４ｂの先端部が連結されている。流体路１８ｋは、フレーム１８ｂの先端側で閉塞されている。流体管１４ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある流体供給源４７（図３）に接続されている。

【0143】

また、図１８（ｂ）に示すように、フレーム１８ａの挿通孔１８ｈには、線材１６ｂの先端部が挿通されている。線材１６ｂの先端部はフレーム１８ｂに連結（固定）されている。挿通孔１８ｈは、フレーム１８ｂの先端側で閉塞されている。線材１６ｂの後端部は、凍結管１１ｄの外部にある牽引機４８（図３）に連結されている。

【0144】

フレーム１８ｂの周面には、ラバー１９が保持部材２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂにより保持されている。また、フレーム１８ｂの周面には、流体路１８ｋと連通する流入出孔１８ｐが形成されている。流入出孔１８ｐは、ラバー１９で覆われている。ラバー１９とフレーム１８ｂとの間には、スライダ２０ｂを介してラバー１９をフレーム１８ｂの周面側へ引き寄せて、パッカー１５ｂを収縮させるための、弾性部材２３が設けられている。

【0145】

図１９は、凍結管ユニット１０ｅを用いて行う凍結工法の一工程を示した図である。図１９では、図１８（ｂ）と同一平面の断面図を示している。

【0146】

凍結管ユニット１０ｅを用いた凍結工法では、まず、図１８および図１９に示すように、凍結管１１ｄを地盤Ｇ中に設置する（設置工程）。次に、凍結管１１ｄ内に、パッカー１５ｂ、線材１６ｂ、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ｂを挿入する（内挿工程）。この際、たとえば図１９に示すように、凍結管１１ｄの先端部近傍に供給管１２ａの先端部が位置するように、一旦各部材を挿入する。それから、牽引機４８（図３）により線材１６ｂを引っ張ることで、図１８（ｂ）に示すように、凍結させたい地盤Ｇ中の所定範囲の最上位置近傍にパッカー１５ｂが位置するように、各部材を凍結管１１ｄの管軸方向へ移動させる（移動工程）。この際、供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、および流体管１４ｂが凍結管１１ｄ内で弛まないように、これらの管も引っ張っておく。

【0147】

次に、流体供給源４７（図３）から供給される流体を、流体管１４ｂを通してパッカー１５ｂの内部（流体路１８ｋ、流入出孔１８ｐ、およびフレーム１８ｂとラバー１９の間）に流入させて、凍結管１１ｄ内を閉塞するように、パッカー１５ｂのラバー１９を膨張させる（膨張工程）。これにより、図１８（ａ）に示すように、凍結管１１ｄ内のパッカー１５ｂより下方に閉塞区間Ｘｔが形成される。次に、冷却器４２（図３）により冷却された冷却材を、図３の配管５７と中継分岐管６０と図１８（ａ）の供給管１２ａ、１２ｂを通して、凍結管１１ｄの先端部近傍から閉塞区間Ｘｔへ供給する。そして、この閉塞区間Ｘｔ内の冷却材を凍結管１１ｄ内のパッカー１５ｂ近傍から回収管１３と、図３の中継分岐管６１と配管５９を通して冷却器４２へ回収するように、当該冷却材を循環させて、閉塞区間Ｘｔの周囲の地盤Ｇを凍結させる（循環凍結工程）。図１８（ａ）では、地盤Ｇ中の凍結させた部分をクロスハッチングで示している。

【0148】

閉塞区間Ｘｔの周囲の地盤Ｇを凍結させた後は、上記冷却材の循環を停止してから、パッカー１５ｂ内の流体を流体管１４ｂを通して流出させて、パッカー１５ｂを収縮させる（収縮工程）。そして、凍結管１１ｄの後端部から閉塞部材２９を外して、線材１６ｂを引っ張ることにより、凍結管１１ｄ内から供給管１２ａ、１２ｂ、回収管１３、流体管１４ｂ、線材１６ｂ、およびパッカー１５ｂを抜き出して、これらを回収する。

【0149】

上述の第５実施形態および第６実施形態によると、凍結管１１ｄ内の所定位置に挿入したパッカー１５ａ、１５ｂに流体管１４ｂを通して流体を流入させて、パッカー１５ａ、１５ｂを膨張させることで、凍結管１１ｄの管軸方向の一方側がパッカー１５ａ、１５ｂにより閉塞される。また、凍結管１１ｄの管軸方向の他方側が予め閉塞されているため、凍結管１１ｄ内に所定の長さを有した閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔが形成される。そして、その閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔの一端側から供給管１２ａ、１２ｂを通して冷却材を供給し、閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔの他端側から回収管１３を通して冷却材を回収するように、冷却材を循環させている。このため、冷却材を閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔに隈なく行き渡らせて、閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔの周囲にある所定範囲の地盤Ｇをムラなく効率よく凍結させることができる。

【0150】

また、地盤Ｇ中に凍結管１１ｄを設置した後であっても、地質や周囲環境の変化やその他の事情に応じて、線材１６ｂなどを引っ張ることで、凍結管１１ｄ内でのパッカー１５ａ、１５ｂの配置位置を変えて、閉塞区間Ｘｓ、Ｘｔの大きさや位置を容易に変更することができる。このため、地盤Ｇ中の所定の箇所だけを凍結させることが可能となり、また、地盤Ｇ中の凍結箇所や凍結範囲を容易に変更することが可能となる。

【0151】

本発明では、以上述べた以外にも種々の実施形態を採用することができる。

【0152】

たとえば、前記の第１～第４実施形態では、凍結管内に冷却材を循環させる循環系統を１つ設けて、凍結管の管軸方向における１つのスパン毎に周囲の地盤を凍結させた例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、循環系統を構成する供給管と回収管を、凍結管の管径方向に並ぶように複数の凍結管内に挿入することにより、凍結管内に冷却材を循環させる循環系統を複数設けてもよい。そして、各循環系統で冷却材を供給する凍結管内の閉塞区間を管軸方向にずらし、複数の循環系統で同時に冷却材を循環させて、複数のスパンの周囲の地盤を同時に凍結させてもよい。この場合、３つ以上のパッカーを凍結管内に管軸方向に所定の間隔で配置して、各供給管と各回収管を各パッカーに適宜数連結すればよい。

【0153】

また、前記の第１～第４実施形態では、シールド管内への凍結管の設置工程と、凍結管内への供給管、回収管、流体管、およびパッカーなどの内挿工程の後に、シールド管内への充填材の充填工程を実行した例を示したが、充填工程は設置工程の後でかつ内挿工程の前に実行してもよい。

【0154】

また、以上の実施形態では、パッカーに連結した線材を引っ張ることにより、パッカーを凍結管内で管軸方向に移動させた例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、線材を省略して、供給管、回収管、または流体管を引っ張ることにより、パッカーを移動させてもよい。

【0155】

また、第１実施形態では、凍結管の最も先端側に配置されるパッカーに連結した線材１６ａを、凍結管の先端部に設けた滑車２７（図７）を通して方向転換した後、凍結管の後端部から導出し、当該線材１６ａの後端部を引っ張ることにより、供給管、回収管、流体管、およびパッカーを凍結管内に挿入した例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、滑車２７を設けることなく、凍結管の最も先端側に配置されるパッカーに連結した線材を、凍結管の後端部から挿入し、凍結管内を通して凍結管の先端部から導出し、この線材の導出部分を引っ張ることにより、供給管、回収管、流体管、およびパッカーを凍結管内に挿入し、または移動させてもよい。

【0156】

また、以上の実施形態では、パッカーのラバーの内側に設けた弾性部材の弾性力により、ラバーを収縮し易くした例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、吸引機で流体管などを通してパッカーのラバーの内側にある流体を吸引することにより、パッカーを強制的に収縮させてもよい。

【0157】

また、以上の実施形態では、パッカーに対して供給管、回収管、または流体管が固定されている例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。たとえば、供給管、回収管、または流体管といった内管を凍結管の管軸方向へ摺動可能に保持する機構をパッカーのフレームに設けて、パッカーからの内管の突出長を可変できるようにしてもよい。

【0158】

また、以上の実施形態では、凍結管内に形成された閉塞区間に対して、凍結管の先端側から冷却材を供給し、凍結管の後端側から冷却材を回収するように、供給管と回収管を配置した例を示したが、本発明はこれに限定するものではない。逆に、凍結管内に形成された閉塞区間に対して、凍結管の後端側から冷却材を供給し、凍結管の先端側から冷却材を回収するように、供給管と回収管を配置してもよい。

【0159】

さらに、以上の実施形態では、大深度における大断面の地中構造物を構築する際に、周囲の地盤中に凍土壁を形成するために、本発明の地盤凍結工法と凍結管ユニットを適用した例を挙げたが、その他の用途の凍土壁を形成する場合にも、本発明の地盤凍結工法と凍結管ユニットを適用することができる。

【符号の説明】

【0160】

７、８ シールド管（大径管）
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ 凍結管ユニット
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 凍結管
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ 供給管
１３ 回収管
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ 流体管
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ パッカー
１６ａ、１６ｂ 線材
１７ 保持台車
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ、１７ｅ 保持部
１７ｔ 車輪
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ フレーム
１９ ラバー
２０ａ スリーブ（保持部材）
２０ｂ スライダ（保持部材）
２１ａ、２１ｂ 保持リング（保持部材）
２３ 弾性部材
２７ 滑車
３１、３２、３３ａ、３３ｂ 分岐凍結管
４０ 冷凍機
４７ 流体供給源
Ｇ 地盤
Ｘ、Ｘｓ、Ｘｔ 閉塞区間
Ｘａ、Ｘｃ 一区間（閉塞区間）
Ｘｂ、Ｘｄ 他区間（閉塞区間）

【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】

【図19】