(57)【要約】【課題】精度よく凍結管を所定の位置に敷設する。【解決手段】凍結管１４１の敷設方法は、シールド掘削機１１０の内部で複数のセグメントピース１０２を組み立てることにより、シールド掘削機１１０により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体としての外殻シールド１００を構築し、シールド掘削機１１０の内部において巻回された凍結管１４１を送出し、外殻シールド１００の外周部に設けられた凹部１２０に凍結管１４１を敷設する。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、前記掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、
前記掘削機の内部において巻回された凍結管を送出し、前記トンネル覆工体の外周部に設けられた凹部に前記凍結管を敷設する、凍結管の敷設方法。
【請求項２】
前記凹部の開口面を覆う覆い部をさらに備える、
請求項１に記載の凍結管の敷設方法。
【請求項３】
掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、前記掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、
前記掘削機の内部において巻回された凍結管を送出し、前記トンネル覆工体の内周面に前記凍結管を敷設する、凍結管の敷設方法。
【請求項４】
前記凍結管は、隣接する前記セグメントピースを連結する一対の連結板に設けられた貫通孔を通じて敷設される、
請求項３に記載の凍結管の敷設方法。
【請求項５】
前記凍結管は金属製であり、
前記トンネル覆工体に向けて送出される前記凍結管を直線状に矯正する、
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の凍結管の敷設方法。
【請求項６】
掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、前記掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、
前記掘削機の内部において巻回された金属製の凍結管を送出し、前記トンネル覆工体に沿って前記凍結管を敷設し、
前記トンネル覆工体に向けて送出される前記凍結管を直線状に矯正する、凍結管の敷設方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結管の敷設方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、シールドトンネル本体の外周面と掘削地山との間のテールボイドと呼ばれる円筒状の隙間を有効利用することを目的として、このテールボイドに裏込め材を充填するとともに、ケーブル配管類を、シールドマシンの内部空間からテールボイドに向けて送り出し、テールボイドにおいて裏込め材にケーブル配管類を埋設する、ケーブル配管類の埋設方法が記載されている。
【０００３】
特許文献１には、テールボイドに埋設するケーブル配管類として、ヒートポンプの熱交換用パイプ、通信用、電力供給用、計測用のケーブル等が例示されている。
【０００４】
ところで、シールド工法によりシールドトンネルを施工する際の地盤改良工法の一つに、シールドトンネルのトンネル覆工体に取り付けた凍結管に冷媒を循環させて地下水を含む土を凍らせることにより地盤を固める地盤凍結工法が知られている（特許文献２参照）。特許文献２には、セグメント表面近くに外管を設置し、冷媒循環配管を抱いた牽引策と内管を牽引して、所定の凍結区間で地盤を凍結する凍結方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−０７５４８６号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６０７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、仮に、凍結管の敷設方法として、上記特許文献１に記載の技術を適用した場合、テールボイドに埋設される凍結管が蛇行するなどして凍結管の設置位置が不安定になるおそれがある。この場合、地盤の改良範囲が安定せず、凍結管内に冷媒を循環させることにより形成される凍結土壌の品質が低下してしまう。
【０００７】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、精度よく凍結管を所定の位置に敷設することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る凍結管の敷設方法は、掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、掘削機の内部において巻回された凍結管を送出し、トンネル覆工体の外周部に設けられた凹部に凍結管を敷設する。
【０００９】
本発明に係る凍結管の敷設方法は、掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、掘削機の内部において巻回された凍結管を送出し、トンネル覆工体の内周面に凍結管を敷設する。
【００１０】
本発明に係る凍結管の敷設方法は、掘削機の内部で複数のセグメントピースを組み立てることにより、掘削機により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体を構築し、掘削機の内部において巻回された金属製の凍結管を送出し、トンネル覆工体に沿って凍結管を敷設し、トンネル覆工体に向けて送出される凍結管を直線状に矯正する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、精度よく凍結管を所定の位置に敷設することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】地下構造物の断面図である。
【図２】外殻シールドを構成するセグメントリングの正面図である。
【図３】外殻シールドを構成するセグメントリングの展開図である。
【図４Ａ】Ａ型セグメントピースの横断面図であり、図４ＢのＩＶａ−ＩＶａ線に沿う断面を示す。
【図４Ｂ】図４ＡのＩＶｂ方向から見たＡ型セグメントピースの背面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、第１実施形態に係る外殻シールドに対する凍結管の取付部を拡大して示す。
【図６】図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】シールド掘削機の概略構成図である。
【図８】シールド掘削機のテール部の後部を拡大して示す模式図である。
【図９】テール部内に配置される凍結管敷設装置を示す模式図である。
【図１０】粘着剤塗布装置の構成を示す模式図である。
【図１１】第１実施形態に係るシールド掘削機による凍結管の敷設方法を説明するための模式図である。
【図１２】第２実施形態に係る外殻シールドに対する凍結管の取付部を拡大して示す断面図である。
【図１３】第３実施形態に係る外殻シールドに対する凍結管の取付部を拡大して示す断面図である。
【図１４】第４実施形態に係る凍結管の設置位置を示す外殻シールドの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングの連結部を拡大して示す。
【図１５】第４実施形態に係るシールド掘削機による凍結管の敷設方法を説明するための模式図である。
【図１６】第５実施形態に係る凍結管の設置位置を示す外殻シールドの縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリングの連結部を拡大して示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る凍結管の敷設方法について説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
図１は、地下構造物１の断面図である。図１に示すように、複数の道路が分岐・合流する分岐・合流部等の地下構造物１を構築する際、地下構造物１の周囲には、複数の外殻シールド１００が構築される。複数の外殻シールド１００は、所定の間隔を空けて構築される先行外殻シールド１００ａと、周方向に隣り合う先行外殻シールド１００ａ間において先行外殻シールド１００ａにオーバーラップさせて構築される後行外殻シールド１００ｂと、からなる。先行外殻シールド１００ａと後行外殻シールド１００ｂとは、同様の構成であるので、以下では外殻シールド１００と総称して、その構造について説明する。外殻シールド１００は、後述するシールド掘削機１１０（図７参照）により掘削されてなる掘削坑を覆工するトンネル覆工体である。
【００１５】
図２は、外殻シールド１００を構成するセグメントリング１０１の正面図であり、図３は、外殻シールド１００を構成するセグメントリング１０１の展開図である。図３には、複数のセグメントリング１０１がトンネル周方向に展開された展開図が図示されている。すなわち、図３には、外殻シールド１００の展開図が図示されている。図３に示すように、外殻シールド１００は、複数のセグメントリング１０１がトンネル軸方向に連結されることで構成される。なお、トンネル周方向とは、シールド掘削機１１０（図７参照）により、掘進とセグメントピース１０２の組立を繰り返すことにより形成される外殻シールドトンネルの円周方向のことを指す。トンネル軸方向とは、外殻シールドトンネルの中心軸方向のことを指す。トンネル径方向とは、外殻シールドトンネルの直径方向のことを指す。
【００１６】
図２に示すように、セグメントリング１０１は、鉛直上方に配置される１つのＫ型セグメントピース１０２ｋと、Ｋ型セグメントピース１０２ｋを挟むように配置される一対のＢ型セグメントピース１０２ｂと、一対のＢ型セグメントピース１０２ｂ間に配置される複数のＡ型セグメントピース１０２ａと、を有する。Ａ型セグメントピース１０２ａ，Ｂ型セグメントピース１０２ｂ，Ｋ型セグメントピース１０２ｋはそれぞれが、セグメントリング１０１を構成する鋼製のセグメントピース１０２である。各セグメントピース１０２は、周方向に隣接するセグメントピース１０２に連結される。
【００１７】
図３に示すように、Ａ型セグメントピース１０２ａは、周方向の長さ（弧長）が一定である。Ｋ型セグメントピース１０２ｋは、周方向の長さ（弧長）がトンネルの切羽側（図示左方）から坑口側（図示右方）に向けて漸減する。Ｂ型セグメントピース１０２ｂは、周方向の長さ（弧長）がトンネルの切羽側（図示左方）から坑口側（図示右方）に向けて漸増する。
【００１８】
図４Ａは、Ａ型セグメントピース１０２ａの横断面図であり、図４ＢのＩＶａ−ＩＶａ線に沿う断面を示す。図４Ｂは、図４ＡのＩＶｂ方向から見たＡ型セグメントピース１０２ａの背面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、Ａ型セグメントピース１０２ａは、一対の主桁１０４と、一対の継手板１０３と、スキンプレート１０６と、複数の縦リブ１０５と、を備える。
【００１９】
一対の継手板１０３は、トンネル周方向に互いに離間して配置される。継手板１０３は、トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３に連結される連結板として機能する。継手板１０３には、トンネル周方向に貫通し、トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３同士を締結するボルトが挿通するボルト挿通孔１０３ｈが設けられる。トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２の継手板１０３同士を当接させた状態で、ボルト挿通孔１０３ｈにボルトを挿通し、ナットをボルトに螺合することにより、トンネル周方向に隣接するセグメントピース１０２が連結される。互いに当接する一対の継手板１０３同士の間には、シール部材１９０（図５参照）が設けられ、シール部材１９０によって、一対の継手板１０３間の隙間が閉塞される。
【００２０】
図２に示すように、複数のセグメントピース１０２が環状に配置され、隣接するセグメントピース１０２同士が継手板１０３によって連結されることにより、セグメントリング１０１が形成される。
【００２１】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、主桁１０４は、トンネル周方向に延在する円弧状の板状部材である。主桁１０４は、土圧、水圧等を受け持つセグメントピース１０２の側板である。
【００２２】
一対の主桁１０４は、トンネル軸方向（トンネルの延在方向）に互いに離間して配置される。一対の主桁１０４は、互いに平行に配置される。主桁１０４は、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４に連結される連結板として機能する。主桁１０４には、トンネル軸方向に貫通し、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４同士を締結するボルトが挿通するボルト挿通孔１０４ｈが設けられる。トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２の主桁１０４同士を当接させた状態で、ボルト挿通孔１０４ｈにボルトを挿通し、ナットをボルトに螺合することにより、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２が連結される。互いに当接する一対の主桁１０４同士の間には、シール部材（不図示）が設けられ、シール部材（不図示）によって、一対の主桁１０４間の隙間が閉塞される。
【００２３】
これにより、図３に示すように、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１同士が連結される。複数のセグメントリング１０１は、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１が周方向にずれた状態となるように、すなわち各セグメントピース１０２が千鳥状に配置されるように位置決めされる。これにより、トンネル軸方向に継手板１０３の位置が揃うことが防止される。なお、図３では、２種類の配置パターンについてのみ図示しているが、３種類以上の配置パターンが組み合わされて外殻シールド１００を構築することもできる。
【００２４】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、スキンプレート１０６は、一対の主桁１０４及び一対の継手板１０３によって形成される枠の地山側の開口を塞ぐ板であり、トンネルの内部に土砂、水が侵入することを防止する。スキンプレート１０６は、主桁１０４及び継手板１０３に溶接により接続される。
【００２５】
縦リブ１０５は、シールド掘削機１１０の推進力を受け持つ支持部材である。セグメントリング１０１は、トンネル軸方向に隣接する一方のセグメントリング１０１の縦リブ１０５（図４Ａ、図４Ｂ参照）が、他方のセグメントリング１０１の縦リブ１０５または継手板１０３の位置と揃うように配置される。このように配置することで、軸力をトンネル軸方向に沿って配置される各セグメントリング１０１に適切に伝えることができる。
【００２６】
本実施形態では、縦リブ１０５は、Ｌ字状の断面形状を有するが、Ｉ字状、Ｔ字状など種々の断面形状とすることができる。縦リブ１０５は、一対の主桁１０４の一方から他方に向かって延在し、一対の主桁１０４及びスキンプレート１０６に溶接により固定される。
【００２７】
図３に示すように、複数のセグメントリング１０１により構成される外殻シールド１００には、凍結管１４１が敷設される。凍結管１４１には、後述する凍結工程において冷媒が供給される。凍結管１４１に冷媒を循環させて地下水を含む土を凍らせることにより、外殻シールド１００の周囲に凍結土壌を形成することができる。図３において二点鎖線で示すように、凍結管１４１は、トンネル軸方向に沿って敷設される。本実施形態では、トンネル周方向に所定の間隔を空けて、４本の凍結管１４１が、トンネル軸方向に沿って敷設される。
【００２８】
図５及び図６を参照して、外殻シールド（トンネル覆工体）１１０に敷設される凍結管１４１の設置位置について説明する。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿う断面図であり、外殻シールド１００に対する凍結管１４１の取付部を拡大した拡大図も合わせて図示している。図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図であり、図４ＡのＶＩ部を拡大して示す。
【００２９】
図５は、トンネル周方向に隣接する一対のＡ型セグメントピース１０２ａの連結部における凍結管１４１の設置構造を示し、図６は、Ａ型セグメントピース１０２ａの周方向中央部における凍結管１４１の設置構造を示している。
【００３０】
なお、トンネル周方向に隣接するＡ型セグメントピース１０２ａとＢ型セグメントピース１０２ｂの連結部における凍結管１４１の設置構造（不図示）は、図５に示す設置構造と同様であるので、説明を省略する。また、Ｂ型セグメントピース１０２ｂの周方向中央部における凍結管１４１の設置構造（不図示）は、図６に示す設置構造と同様であるので、説明を省略する。
【００３１】
図５及び図６に示すように、凍結管１４１は、外殻シールド１００の外周部に設けられる凹部１２０ａ，１２０ｂに敷設される。トンネル軸方向に沿って配置される複数のセグメントリング１０１は、上述したように、周方向に所定距離ずれて配置される。本実施形態では、２種類の配置パターンでセグメントリング１０１が配置されるため、セグメントリング１０１に２種類の凹部１２０ａ（図５参照）及び凹部１２０ｂ（図６参照）を形成する。
【００３２】
凹部１２０ａと凹部１２０ｂは、各セグメントリング１０１が連結されたときに連続するように形成される。これにより、各セグメントリング１０１の凹部１２０ａ，１２０ｂは、トンネル軸方向に沿って直線状に配列される。凍結管１４１は凹部１２０ａ，１２０ｂに収容されるため、トンネル軸方向に沿って直線状に敷設されることになる。以下、凹部１２０ａ及び凹部１２０ｂは、総称して凹部１２０とも記す。
【００３３】
なお、３種類以上の配置パターンでセグメントリング１０１を配置する場合、配置パターンの種類に対応して凹部１２０を形成する。各凹部１２０は、複数のセグメントリング１０１が連結されたときに連続するように形成される。これにより、各セグメントリング１０１の凹部１２０がトンネル軸方向に沿って直線状に配列される。したがって、後述する凍結管１４１も直線状に敷設することができる。
【００３４】
図５及び図６に示すように、凍結管１４１は、外殻シールド１００の外周部に設けられた凹部１２０ａ，１２０ｂに嵌入される。凹部１２０ａ，１２０ｂは、底面１２１ａ，１２１ｂと、底面１２１ａ，１２１ｂから立ち上がる一対の側面１２２ａ，１２２ｂと、を有する。
【００３５】
図５に示すように、凹部１２０ａの底面１２１ａは、トンネル周方向に隣接する一方のセグメントピース１０２の継手板１０３の地山側の端面と、他方のセグメントピース１０２の継手板１０３の地山側の端面と、によって構成される。凹部１２０ａの一対の側面１２２ａの一方は、周方向に隣接する一方のセグメントピース１０２のスキンプレート１０６の端面によって構成される。凹部１２０ａの一対の側面１２２ｂの他方は、周方向に隣接する他方のセグメントピース１０２のスキンプレート１０６の端面によって構成される。
【００３６】
図６に示すように、セグメントピース１０２の周方向中央部に設けられる凹部１２０ｂは、分割された一対のスキンプレート１０６と縦リブ１０５とによって形成される。凹部１２０ｂの底面１２１ｂは、縦リブ１０５の地山側の端面によって構成される。凹部１２０ｂの一対の側面１２２ｂは、隣接する一対のスキンプレート１０６の互いに対向する端面によって構成される。
【００３７】
図５及び図６に示すように、凍結管１４１が収容される凹部１２０ａ，１２０ｂの幅、すなわち一対の側面１２２ａ，１２２ｂ間の寸法は、凍結管１４１の幅よりも僅かに大きい。凍結管１４１と凹部１２０ａ，１２０ｂにおける一対の側面１２２ａ，１２２ｂとの間の隙間をできるだけ小さくすることで、凍結管１４１のトンネル周方向の位置ずれを抑制することができる。このため、凹部１２０ａ，１２０ｂの幅は、凍結管１４１の横幅の１．２倍以下とすることが好ましい。
【００３８】
凍結管１４１は、金属製（例えばアルミニウム製）である。凍結管１４１は、断面形状が矩形状であり、複数の微小冷媒流路１４１ａを有する扁平な部材である。凍結管１４１は、内部に冷媒を通す複数の微小冷媒流路１４１ａを形成するマイクロチャンネル構造の流路形成部である。
【００３９】
本実施形態では、凍結管１４１の微小冷媒流路１４１ａを流れる冷媒として、液化二酸化炭素を用いる。液化二酸化炭素は、塩化カルシウム水溶液や塩化ナトリウム水溶液などのブラインよりも粘性が非常に低い。このため、液化二酸化炭素が凍結管１４１の微小冷媒流路１４１ａを流通する際の抵抗がブラインと比較すると極めて小さい。したがって、凍結管１４１の微小冷媒流路１４１ａの流路断面積を、ブラインを用いる場合に比べて格段に小さくすることができる。このため、凍結管１４１の厚さｔをスキンプレート１０６の厚さよりも薄く（例えば、５ｍｍ程度）形成することができる。これにより、凹部１２０内に凍結管１４１の全体を収めることができる。
【００４０】
凍結管１４１は、可撓性を有し板厚方向に容易に変形可能であるので、後述するようにドラム１７１に巻回した状態でシールド掘削機１１０内に格納しておくことができる（図７参照）。
【００４１】
図５及び図６に示すように、凹部１２０の開口面は、矩形平板状（帯状）のカバー１６０によって覆われる。カバー１６０は、凹部１２０に収容される凍結管１４１がトンネル径方向外方に移動することを規制する。スキンプレート１０６のトンネル周方向の端部には、カバー１６０を固定するカバー係止部１６１が設けられる。カバー係止部１６１は板状部材からなり、スキンプレート１０６に溶接により固定される。トンネル周方向に隣接する一対のスキンプレート１０６のカバー係止部１６１同士は、端面が互いに対向するように配置される。互いに対向して配置される一対のカバー係止部１６１間の寸法は、凍結管１４１の幅よりも長くなるように設定される。
【００４２】
カバー係止部１６１の端部には、端部の断面形状がＬ字状となるように切り欠き部が設けられる。この切り欠き部とスキンプレート１０６の外周面とにより凹部１６２が形成される。凹部１６２には、カバー１６０におけるトンネル周方向の両端部が嵌入される。一対のカバー係止部１６１の凹部１６２に設置されるカバー１６０は、カバー係止部１６１によって、トンネル径方向及びトンネル周方向の位置が規定される。カバー１６０は、金属製（例えばアルミニウム製）であり、可撓性を有し、容易に変形可能である。
【００４３】
凍結管１４１は、凹部１２０とカバー１６０により画成される矩形状の収容空間に収容される。このため、凍結管１４１は、カバー１６０によってトンネル径方向外方に移動することが規制され、凹部１２０によってトンネル径方向内方及びトンネル周方向に移動することが規制される。つまり、本第１実施形態では、凹部１２０とカバー１６０によって、凍結管１４１を精度よく位置決めすることができる。
【００４４】
凍結管１４１は、シールド掘削機１１０により、地中を掘削するとともに掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体としての外殻シールド１００を組み立てる際に、外殻シールド１００に沿うように設置される。
【００４５】
図７を参照して、シールド掘削機１１０の構成について説明する。図７は、シールド掘削機１１０の概略構成図である。図７に示すように、シールド掘削機１１０は、掘削機本体１１１と、掘削機本体１１１の後部に設けられる円筒状のテール部１１２と、を有する。
【００４６】
掘削機本体１１１は、円筒状の本体部１１３と、本体部１１３の前端部に配置される掘削用のカッタヘッド１１４と、カッタヘッド１１４の後方に離間して配置される隔壁（バルクヘッド）１１５と、を有する。
【００４７】
カッタヘッド１１４は、隔壁１１５に回転自在に支持される。カッタヘッド１１４は、隔壁１１５に設けられたパワーユニット１１６を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。カッタヘッド１１４と隔壁１１５との間には、これらと本体部１１３とによりカッタチャンバ１１７が画成される。
【００４８】
カッタチャンバ１１７内では、カッタヘッド１１４による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。シールド掘削機１１０は、カッタチャンバ１１７内の掘削土砂を搬出するスクリューコンベヤ１２３を備えている。スクリューコンベヤ１２３は、円筒状のケース１２３ａと、その内部に組み込まれるオーガ１２３ｂと、を有する。オーガ１２３ｂを回転させることにより、カッタチャンバ１１７内の掘削土砂を隔壁１１５の後方に搬出する。
【００４９】
テール部１１２は、円筒状の外殻１２４と、各種装置を支持する支持フレーム１２９と、セグメント組立装置としてのエレクタ１２６と、を備える。エレクタ１２６は、円弧状断面を有するセグメントピース１０２を組み立てて、円筒状のセグメントリング１０１（図２参照）を構築する。
【００５０】
掘削機本体１１１とテール部１１２との間には、複数の中折れジャッキ１１８が、周方向に所定の間隔を空けて配置される。中折れジャッキ１１８は、シリンダとロッドとにより構成される油圧ジャッキである。中折れジャッキ１１８のロッドの端部は、テール部１１２の前部に固定され、中折れジャッキ１１８のシリンダの端部は、掘削機本体１１１の後部に固定される。中折れジャッキ１１８を伸縮制御することにより、シールド掘削機１１０の進行方向を変更することができる。
【００５１】
テール部１１２の周縁部には、複数のシールドジャッキ１２５が、中折れジャッキ１１８と干渉しないように、周方向に所定の間隔を空けて配置される。シールドジャッキ１２５は、シリンダ１２５ａとロッド１２５ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１２５ａはテール部１１２に固定されており、ロッド１２５ｂの端部が、テール部１１２の内側で組み立てられた既設のセグメントリング１０１に当接される。この状態でシールドジャッキ１２５を伸長作動させることにより、シールド掘削機１１０は推進力を得る。このように、シールド掘削機１１０は、シールドジャッキ１２５が既設のセグメントリング１０１を押圧することにより、その反力によって前進する。
【００５２】
図８は、シールド掘削機１１０のテール部１１２の後部を拡大して示す模式図である。図８に示すように、テール部１１２の後部の内周面には、シールド掘削機１１０の外側から内側に水、土、裏込め材等が侵入することを防止するテールブラシ（テールシール）１２８が取り付けられている。テールブラシ１２８は、シールド掘削機１１０の前後方向に複数段設けられる。各テールブラシ１２８は、テール部１１２を構成する円筒状の外殻１２４の内周面に環状に設けられる。テールブラシ１２８は、例えば金属製のワイヤブラシ等であり、外殻１２４の内周面とセグメントリング１０１の外周面との間をシールする。テールブラシ１２８は、シールド掘削機１１０の前進に伴ってセグメントリング１０１の外周面に沿って移動する。
【００５３】
テール部１１２の後方のセグメントリング１０１の外周面と掘削坑の内周面（壁面）との間には、テールボイド１８０が形成される。セグメントピース１０２には、テールボイド１８０に裏込め材１８１を注入するための注入口（不図示）が形成される。この注入口には、注入管（不図示）が接続され、裏込め材１８１がテールボイド１８０に注入される。裏込め材１８１は、例えば、セメントと水ガラスとを含む流動性の固化材である。
【００５４】
シールド掘削機１１０の掘進時、テールブラシ１２８同士の間のテールシール部１８３には、水性のシール材１８２が充填される。水性のシール材１８２は、裏込め材１８１や地下水がテールボイド１８０からシールド掘削機１１０の内部に侵入することを防止する。
【００５５】
シール材１８２は、例えば、水と、モンモリロナイトまたはカオリナイトを５０重量％以上含む珪酸塩鉱物であるベントナイトと、水溶性の高分子系増粘剤、セピオライト及びアタパルジャイトの中から選ばれる少なくとも一種の増粘剤と、水酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、セメントを水和して再粉砕乾燥させたもの及びフライアッシュの中から選ばれる少なくとも一種からなるアルカリ刺激物とからなる。シール材１８２は、チクソトロピー性及び不燃性を有する。
【００５６】
図９及び図１０を参照して、凍結管１４１をセグメントリング１０１の凹部１２０に敷設するための構成について説明する。図９は、テール部１１２内に配置される凍結管敷設装置１７０を示す模式図であり、テール部１１２内に配置されるその他の構成（エレクタ１２６、シールドジャッキ１２５、スクリューコンベヤ１２３等）については、図示を省略している。図１０は、粘着剤塗布装置１７８の構成を示す模式図である。
【００５７】
図９に示すように、シールド掘削機１１０は、テール部１１２内に凍結管敷設装置１７０を備える。凍結管敷設装置１７０は、凍結管１４１が巻回されたドラム１７１及びドラム１７１を回転可能に支持するドラム支持装置を収容する収容部１２７と、ドラム１７１に巻回された凍結管１４１を送出するとともに凍結管１４１の曲がりを矯正する送出装置（兼曲がり矯正装置）１７２と、凍結管１４１の外周面に粘着剤１７８ｄ（図５及び図６参照）を塗布する粘着剤塗布装置１７８と、を備える。
【００５８】
粘着剤塗布装置１７８は、テール部１１２の外殻１２４に固定される。図１０に示すように、粘着剤塗布装置１７８は、トンネル軸方向に沿って貫通する第１貫通孔１７８ａ及び第２貫通孔１７８ｃを有する。第１貫通孔１７８ａには凍結管１４１が挿入され、第２貫通孔１７８ｃにはカバー１６０が挿入される。第１貫通孔１７８ａは、組み立てられたセグメントリング１０１の凹部１２０におけるトンネル軸方向の開口端面に対向するように形成される。第２貫通孔１７８ｃは、組み立てられたセグメントリング１０１の凹部１６２におけるトンネル軸方向の開口端面に対向するように形成される。
【００５９】
第１貫通孔１７８ａは、凍結管１４１の幅よりも僅かに大きい幅と、凍結管１４１の厚さよりも僅かに大きい高さを有する矩形状の開口部として形成される。これにより、凍結管１４１をセグメントリング１０１の凹部１２０に精度よく案内することができる。
【００６０】
第２貫通孔１７８ｃは、カバー１６０の幅よりも僅かに大きい幅と、カバー１６０の厚さよりも僅かに大きい高さを有する矩形状の開口部として形成される。これにより、カバー１６０をセグメントリング１０１の一対の凹部１６２間に精度よく案内することができる。
【００６１】
粘着剤塗布装置１７８には、粘着剤１７８ｄが貯留されるタンク（不図示）に連通する配管１７９が接続される。粘着剤塗布装置１７８には、第１貫通孔１７８ａと配管１７９とを連通する供給路１７８ｂが設けられる。粘着剤１７８ｄは、配管１７９を通じてタンク（不図示）から粘着剤塗布装置１７８に供給される。粘着剤塗布装置１７８に供給された粘着剤１７８ｄは、供給路１７８ｂを通じて第１貫通孔１７８ａに導かれ、第１貫通孔１７８ａに挿入される凍結管１４１の外周面全体に塗布される。
【００６２】
粘着剤１７８ｄは、例えば、水と、モンモリロナイトまたはカオリナイトを５０重量％以上含む珪酸塩鉱物であるベントナイトと、水溶性の高分子系増粘剤、セピオライト及びアタパルジャイトの中から選ばれる少なくとも一種の増粘剤と、水酸化ナトリウム、酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、セメントを水和して再粉砕乾燥させたもの及びフライアッシュの中から選ばれる少なくとも一種からなるアルカリ刺激物とからなる。粘着剤１７８ｄは、チクソトロピー性及び不燃性を有する。粘着剤１７８ｄは、シール材１８２と同様の材料を選定することが好ましい。
【００６３】
粘着剤１７８ｄは、粘着性と接着性を有しているため、凍結管１４１が凹部１２０内で位置ずれすることを抑制できる。ところで、凹部１２０の内周面と凍結管１４１の外周面との間に空気が介在してしまうと、後述する凍結工程において凍結土壌を形成する際の凍結効率が低下してしまうおそれがある。これに対して、本実施形態では、凹部１２０の内周面と凍結管１４１の外周面との間の隙間（空隙）を粘着剤１７８ｄで埋めることができる。粘着剤１７８ｄは、空気よりも熱伝導率が高いので、粘着剤１７８ｄを用いない場合に比べて、凍結効率を向上することができる。
【００６４】
図９に示すように、凍結管１４１が巻回されたドラム１７１を収容する収容部１２７は、直方体形状に形成され、側面にドラム１７１を出し入れする開口部が設けられる。ドラム１７１は、円筒状の巻胴と、巻胴の両端において巻胴と同軸上に配設される円板状の一対の側板と、を備える。一対の側板は、巻胴に巻回された凍結管１４１が、巻胴から外れるのを防止する。側板の中心部には、ドラム支持装置の支持軸が嵌合する凹部が設けられる。この凹部にドラム支持装置の支持軸が嵌合することにより、ドラム１７１は、巻胴の中心軸を回転中心としてドラム支持装置に回転可能に支持される。
【００６５】
送出装置１７２は、複数対の駆動ローラ１７２ａ及び複数のガイドローラ１７２ｂを備える。複数対の駆動ローラ１７２ａは、それぞれモータ等の駆動装置（不図示）により回転駆動する。凍結管１４１は、対となる駆動ローラ１７２ａに挟まれた状態で支持される。送出装置１７２は、対となる駆動ローラ１７２ａの一方を時計回りに回転させ、他方を反時計回りに回転させることにより、凍結管１４１をテール部１１２の内側に設けられる粘着剤塗布装置１７８に向けて送出する。
【００６６】
送出装置１７２は、凍結管１４１に所定の張力を付与しつつ、対となる駆動ローラ１７２ａにより凍結管１４１を両側から押圧する。これにより、ドラム１７１に巻回された状態の凍結管１４１が、ドラム１７１から引き出された後に直線状に矯正される。収容部１２７から粘着剤塗布装置１７８までの凍結管１４１が進む経路上には、駆動ローラ１７２ａ及びガイドローラ１７２ｂが設置されているため、凍結管１４１の曲がりが徐々に矯正される。
【００６７】
図示するように、凍結管１４１は、駆動ローラ１７２ａ及びガイドローラ１７２ｂにおいて進行方向（送出方向）が変更される。本実施形態に係る凍結管敷設装置１７０は、進行方向の変更部における凍結管１４１の曲率が、ドラム１７１に巻回される凍結管１４１の曲率の最大値よりも小さくなるように、各駆動ローラ１７２ａ及びガイドローラ１７２ｂの個数、配置、並びに、凍結管１４１に付与する張力等が設定される。
【００６８】
ドラム１７１からセグメントリング１０１の凹部１２０に向けて送出される凍結管１４１を直線状に矯正することにより、凍結管１４１をトンネル軸方向に沿って敷設することができる。なお、本実施形態においては、凍結管１４１はドラム１７１に巻回された状態となっているが、凍結管１４１は八の字状や蜷局状に巻回された状態であってもよい。凍結管１４１が八の字状や蜷局状に巻回された状態であっても、送出装置（兼曲がり矯正装置）１７２によって、送出される凍結管１４１を直線状に矯正することができる。
【００６９】
凍結管１４１は、送出装置１７２によってドラム１７１から繰り出され、粘着剤塗布装置１７８の第１貫通孔１７８ａからセグメントリング１０１の凹部１２０に向けて送出される。粘着剤塗布装置１７８の第１貫通孔１７８ａを通過した凍結管１４１には粘着剤１７８ｄが塗布されている。このため、テール部１１２の外殻１２４の内周面と、セグメントリング１０１の外周面との間のテールクリアランス部１７６において、凍結管１４１は、セグメントリング１０１の凹部１２０に接着され、凍結管１４１の敷設が完了する。すなわち、本実施形態では、凍結管１４１は、テールボイド１８０に至る前にセグメントリング１０１の凹部１２０への敷設が完了する。以下、凍結管１４１の敷設方法について詳しく説明する。
【００７０】
図１１を参照して、シールド掘削機１１０による凍結管１４１の敷設方法について説明する。図１１は、第１実施形態に係るシールド掘削機１１０による凍結管１４１の敷設方法を説明するための模式図である。凍結管１４１は、セグメントリング組立工程、カバー設置工程、掘進工程を繰り返し行うことで、外殻シールド１００の凹部１２０に敷設される。なお、凍結管１４１の先端部（ドラム１７１に固定される基端部とは反対側の端部）は、予め、立坑１９８内等に設置される冷媒循環装置１４９に固定される。
【００７１】
−セグメントリング組立工程−
セグメントリング組立工程では、図１１（ａ）に示すように、シールド掘削機１１０の内部で複数のセグメントピース１０２を組み立てることにより、シールド掘削機１１０により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体の一部を構成するセグメントリング１０１を構築する。セグメントリング組立工程では、セグメントピース１０２を連結し、セグメントリング１０１を形成するともに、形成したセグメントリング１０１の凹部１２０に凍結管１４１を配置する。凍結管１４１は、一端が冷媒循環装置１４９に固定され、他端がドラム１７１に固定されており、冷媒循環装置１４９とドラム１７１との間の部位には適度な張力が付与されている。
【００７２】
凍結管１４１は、既設セグメントリング１０１ａの凹部１２０から粘着剤塗布装置１７８に亘って直線状に配置される部位（以下、直線状部位）１４１ｓを有する。この直線状部位１４１ｓには、予め粘着剤塗布装置１７８により粘着剤１７８ｄが塗布されている。図１１（ｂ）に示すように、エレクタ１２６により、保持するセグメントピース１０２を径方向外方に移動し、凹部１２０内に直線状部位１４１ｓを配置させる。凍結管１４１の直線状部位１４１ｓは、凹部１２０に嵌合するように敷設されるので、精度よく位置決めされる。
【００７３】
セグメントピース１０２を周方向に連結することにより、新たにセグメントリング１０１ｂが完成する。新たに完成したセグメントリング１０１ｂは、既設セグメントリング１０１ａにも連結される。
【００７４】
−カバー設置工程−
カバー設置工程では、図１１（ｃ）に示すように、カバー１６０を新たなセグメントリング１０１ｂの凹部１２０の開口面を覆うように設置する。カバー１６０の長さは、セグメントピース１０２の軸方向長さと同じ長さに設定される。カバー１６０は、セグメントピース１０２の軸方向外方からトンネル軸方向に沿って、一対の凹部１６２間に挿入される。カバー１６０は、治具等により、新たなセグメントリング１０１ｂの軸方向全体に亘って、凹部１２０におけるトンネル径方向外側の開口面を覆うように設置される。上述したように、カバー１６０は可撓性を有し、容易に変形可能である。このため、作業スペースが狭い場合であっても、カバー１６０を弓なりに曲げることにより、容易に設置作業を行うことができる。
【００７５】
−掘進工程−
掘進工程では、図１１（ｄ）に示すように、シールド掘削機１１０を前進させながら、送出装置１７２によって凍結管１４１を送出する。新たに完成したセグメントリング１０１ｂにシールドジャッキ１２５を当接させ、シールドジャッキ１２５によりシールド掘削機１１０に推進力を付与し、シールド掘削機１１０を前進させる。
【００７６】
シールド掘削機１１０は、前進しながら地山を掘削する（すなわち掘進する）。シールド掘削機１１０により、セグメントリング１０１ｂの軸方向距離だけ掘進が行われると、掘進が終了する。
【００７７】
シールド掘削機１１０を掘進させると、シールド掘削機１１０を基準としてシールド掘削機１１０からセグメントリング１０１を見た場合に、トンネル覆工体の一部を構成するセグメントリング１０１は相対的に後方へ押し出されることになる。送出装置１７２は、シールド掘削機１１０の内部において、シールド掘削機１１０の前進とともに、ドラム１７１に巻回された凍結管１４１を送出する。これにより、新たなセグメントリング１０１ｂと粘着剤塗布装置１７８に亘って直線状部位１４１ｓが設定される。この直線状部位１４１ｓは、次工程のセグメントリング組立工程において組みたてられるセグメントリング１０１の外周部に設けられた凹部１２０に敷設される。
【００７８】
送出装置１７２は、シールド掘削機１１０の前進移動量と同じ長さ分だけ、凍結管１４１を送り出す。つまり、シールド掘削機１１０を前進させると、シールド掘削機１１０から見て凍結管１４１は、シールド掘削機１１０の後方にセグメントリング１０１ｂの軸方向長さの分だけ送出される。
【００７９】
掘進工程において、凍結管１４１が凹部１２０に収容されたセグメントリング１０１は、テールブラシ１２８によってシールされ、止水性が確保された状態で、シールドジャッキ１２５によってテール部１１２の後方へ押し出される。掘進終了後、シールドジャッキ１２５を収縮する。
【００８０】
上記セグメントリング組立工程（図１１（ａ）、図１１（ｂ）参照）、カバー設置工程（図１１（ｃ）参照）、掘進工程（図１１（ｄ）参照）を繰り返し行うことで、トンネル軸方向（外殻シールド１００の延在方向）に沿って凍結管１４１が外殻シールド１００の外周部に敷設される。
【００８１】
このように、本実施形態に係る凍結管１４１の敷設方法では、テールクリアランス部１７６において、凍結管１４１の直線状部位１４１ｓをセグメントリング１０１の凹部１２０に取り付け、シールドジャッキ１２５により、凍結管１４１の取り付けられたセグメントリング１０１をシールド掘削機１１０の後方に押し出すようにした。
【００８２】
このため、上述したように、凍結管１４１が収容されたセグメントリング１０１は、テールブラシ１２８に接してシールされ、止水性が確保された状態で、シールドジャッキ１２５によりテール部１１２の後方に押し出されることになる。これにより、凍結管１４１を敷設する過程で、シールド掘削機１１０の内側に地下水等が流入することを防止できる。
【００８３】
ここで、凍結管１４１がセグメントリング１０１の外周面から径方向外方に突出するように配置される場合、凍結管１４１がテールブラシ１２８に接触し、テールブラシ１２８が損傷するおそれがある。これに対して、本実施形態では、凍結管１４１は、凹部１２０から突出することなく、凹部１２０内に収容されている。つまり、凍結管１４１は、セグメントリング１０１の最外周面よりも内側に配置されている。このため、凍結管１４１がセグメントリング１０１とともにシールド掘削機１１０の後方に押し出される際、凍結管１４１がテールブラシ１２８に接触することにより、テールブラシ１２８が損傷することが防止される。
【００８４】
また、凍結管１４１がセグメントリング１０１の外周面から径方向外方に突出するように配置される場合、凍結管１４１がテールブラシ１２８に接触し、テールブラシ１２８が凍結管１４１により押し曲げられ、隙間が形成されるおそれがある。これに対して、本実施形態では、凍結管１４１は、凹部１２０から突出することなく、凹部１２０内に収容されている。したがって、凍結管１４１がシールド掘削機１１０の後方に送り出されるときに、凍結管１４１がテールブラシ１２８に接触することで隙間が形成されることが防止される。このため、凍結管１４１が送り出されるときに、テールブラシ１２８のシール機能（止水機能）が損なわれることがない。さらに、本実施形態では、凹部１２０を覆うカバー１６０が設けられているので、セグメントリング１０１とテールブラシ１２８との間に隙間が形成されることが防止される。これにより、テールブラシ１２８によるシール性を向上することができる。
【００８５】
外殻シールド１００に対する凍結管１４１の敷設が完了した後、凍結工程を実施する。凍結工程では、凍結管１４１内に冷媒を供給し、凍結管１４１に冷媒を循環させて地下水を含む土を凍らせることにより地盤を固める。凍結管１４１は、凹部１２０内に精度よく位置決めされた状態で外殻シールド１００に取り付けられているので、凍結土壌を適切な範囲で形成することができる。なお、粘着剤１７８ｄは、凍結工程において凍結し、凍結管１４１が凹部１２０内で強固に固定される。
【００８６】
凍結管１４１は、粘着剤１７８ｄを介して、凹部１２０の内周面に熱的に接続されており、効率よく外殻シールド１００を冷却し、外殻シールド１００の周囲の土壌を凍結させることができる。凍結工程が完了し、凍結土壌が形成されると、外殻シールド１００と凍結土壌で囲まれる部分を掘削し、地下構造物１（図１参照）を構築する。
【００８７】
上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【００８８】
シールド掘削機１１０の内部において、ドラム１７１に巻回された凍結管１４１を送出し、トンネル覆工体の一部を構成するセグメントリング１０１の外周部に設けられた凹部１２０に凍結管１４１を敷設するようにした。したがって、凹部１２０によって、精度良く凍結管１４１を所定の位置に敷設することができる。このため、凍結工程によって形成される凍結土壌を適切な範囲で形成することができる。
【００８９】
＜第２実施形態＞
図１２を参照して、本発明の第２実施形態に係る凍結管２４１の取付構造について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１２は、図５の拡大図に相当する図であり、第２実施形態に係る外殻シールド２００に対する凍結管２４１の取付部を拡大して示す断面図である。
【００９０】
上記第１実施形態では、凍結管１４１が微小冷媒流路１４１ａを形成する冷媒流路形成部として構成され、凹部１２０の開口面を覆うカバー１６０が凍結管１４１とは別に設けられる例について説明した。これに対して、第２実施形態では、上記第１実施形態で説明した凍結管１４１に相当する冷媒流路形成部２４２と、上記第１実施形態で説明したカバー１６０に相当する覆い部２４３と、が一体に形成される。
【００９１】
図１２に示すように、凍結管２４１は、冷媒流路形成部２４２と、冷媒流路形成部２４２からトンネル周方向（図示左右方向）に突出するように形成される覆い部２４３と、を有する。覆い部２４３の突出端部は、凹部２２０の開口縁部に形成された段部２２０ｃに嵌合され、凹部２２０のトンネル径方向外側の開口面が凍結管２４１によって覆われる。
【００９２】
このような第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果に加え、次の作用効果を奏する。
【００９３】
凹部２２０の開口面を覆う覆い部２４３が凍結管２４１に一体的に設けられているので、上記第１実施形態で説明したカバー設置工程（図１１（ｃ）参照）を省略することができる。つまり、第２実施形態では、セグメントリング組立工程（図１１（ａ）、図１１（ｂ）参照）、及び、掘進工程（図１１（ｄ）参照）を繰り返し行うことにより、冷媒流路形成部２４２及び覆い部２４３が一体とされた凍結管２４１を凹部２２０に敷設することができる。したがって、凍結管２４１の敷設工程を簡略化することができ、敷設作業の工数及びコストの低減を図ることができる。
【００９４】
＜第３実施形態＞
図１３を参照して、本発明の第３実施形態に係る凍結管３４１の取付構造について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１３は、図６に相当する図であり、第３実施形態に係る外殻シールド３００に対する凍結管３４１の取付部を拡大して示す断面図である。図１３（ａ）は、凍結管３４１が凹部３２０に収容される前の状態を示し、図１３（ｂ）は、凍結管３４１が凹部３２０に収容された後の状態を示している。
【００９５】
図１３（ａ）に示すように、凍結管３４１は、断面形状が台形状である。凍結管３４１のトンネル周方向の両端面３４１ｔは、トンネル径方向内側から外側に向かって、両端面３４１ｔ間の寸法（トンネル周方向の寸法）が大きくなるテーパ面とされる。
【００９６】
第１実施形態では、継手板１０３または縦リブ１０５が凹部１２０の底面１２１ａ，１２１ｂを構成する例について説明した（図５及び図６参照）。これに対して、第３実施形態では、スキンプレート３０６の外周面を切削加工するなどして、スキンプレート３０６に所定深さの凹部３２０が形成される。凹部３２０は、凍結管３４１と同様、断面形状が台形状である。凹部３２０は、底面３２１と、底面３２１のトンネル周方向の両端部から斜め方向に延在する内側側面３２２と、を有する。凹部３２０の内側側面３２２は、凍結管３４１の両端面３４１ｔと同じ角度のテーパ面とされる。
【００９７】
本第３実施形態では、セグメントリング組立工程において、図１３（ｂ）に示すように、セグメントピース３０２をトンネル径方向外方に移動させ、凹部３２０に凍結管３４１を嵌合させる。このとき、凍結管３４１の両端面３４１ｔは、凹部３２０の内側側面３２２に当接する。これにより、凍結管３４１がセグメントリング３０１に対して所定の位置に精度よく取り付けられる。
【００９８】
このような第３実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。さらに、第３実施形態では、凍結管３４１及び凹部３２０の断面形状が、それぞれ台形状に形成され、テーパ面同士が当接して位置決めされる構成としたので、上記第１実施形態よりも、効果的に凍結管３４１の位置ずれを防止することができる。
【００９９】
＜第４実施形態＞
図１４を参照して、本発明の第４実施形態に係る凍結管１４１の取付構造について説明する。以下では、上記第１実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第１実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１４は、本発明の第４実施形態に係る凍結管１４１の設置位置を示す外殻シールド４００の縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１の連結部を拡大して示す。
【０１００】
第１実施形態では、凍結管１４１を外殻シールド１００の外周部に設けられた凹部１２０に敷設する例について説明した。これに対して、第４実施形態では、凍結管１４１が外殻シールド１００の内周側の表面である内周面に敷設される。主桁１０４には、凍結管１４１が挿通する挿通開口部４０４ａが形成される。
【０１０１】
仮に、主桁１０４に挿通開口部４０４ａを設けない場合、隣接するセグメントピース１０２に貼り付けられる凍結管同士を、主桁１０４を跨ぐようにして、ホース等で連結する必要が生じる。その結果、凍結管の敷設作業が煩雑になり、工数及びコストの増加を招くおそれがある。これに対して、本第４実施形態では、凍結管１４１が、隣接するセグメントピース１０２を連結する一対の主桁１０４に設けられた挿通開口部４０４ａを通じて敷設される。このため、凍結管１４１の敷設作業の工数及びコストを低減することができる。
【０１０２】
凍結管１４１は、スキンプレート１０６に固着された取付部４８０により、スキンプレート１０６の内周面に固定される。取付部４８０には、凍結管１４１が挿入される貫通孔がトンネル軸方向に貫通して設けられている。凍結管１４１は、第１実施形態と同様、トンネル軸方向に延在している。凍結管１４１は、主桁１０４の近傍において、主桁１０４に近づくにつれてスキンプレート１０６の内周面から遠ざかるように撓んでいる。凍結管１４１は、主桁１０４に設けられた挿通開口部４０４ａを挿通する。
【０１０３】
挿通開口部４０４ａは、トンネル軸方向に隣接するセグメントピース１０２を連結する一対の主桁１０４間に設置されるシール部材１９１よりも、トンネル中心軸側に設けられる。シール部材１９１は、一対の主桁１０４間の隙間を閉塞するように設けられ、外殻シールド１００の外側から外殻シールド１００の内側に水等が侵入することを防止する。
【０１０４】
図１５を参照して、シールド掘削機１１０による凍結管１４１の敷設方法について説明する。図１５は、第４実施形態に係るシールド掘削機１１０による凍結管１４１の敷設方法を説明するための模式図である。図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、エレクタ１２６によりセグメントピース１０２を連結させてセグメントリング１０１を形成するセグメントリング組立工程を行う。次に、図１５（ｃ）に示すように、シールドジャッキ１２５によりシールド掘削機１１０を掘進させる掘進工程を行う。セグメントリング組立工程（図１５（ａ）及び図１５（ｂ）参照）と掘進工程（図１５（ｃ）参照）とを繰り返し行い、所定距離（セグメントリング１０１の２倍の長さ以上）だけ複数のセグメントリング１０１を連結する。その後、図１５（ｄ）に示すように、外殻シールド１００の内周面に沿って、送出装置１７２によりトンネル軸方向に凍結管１４１を送出する。
【０１０５】
作業者は、粘着剤塗布装置１７８により粘着剤１７８ｄが塗布された凍結管１４１を、セグメントリング１０１の内周面に押し付けることにより、容易に凍結管１４１をセグメントリング１０１の内周面に貼り付けることができる。凍結管１４１の貼り付け作業が完了すると、凍結管１４１を切断し、セグメント組立工程を再び行う。凍結管１４１は、所定距離ごとに、セグメントリング１０１の内周面に貼り付けられ、切断部同士は、別途ホース等により接続される。
【０１０６】
凍結管１４１は、取付部４８０及び主桁１０４を貫通し、トンネル軸方向に延在するように設置される。凍結管１４１は、第１実施形態と同様、予め粘着剤塗布装置１７８により粘着剤１７８ｄが塗布されるので、手作業で粘着剤１７８ｄを塗布する場合に比べて、凍結管１４１の敷設作業の工数及びコストを低減することができる。
【０１０７】
このように、第４実施形態では、第１実施形態と同様、シールド掘削機１１０の内部で複数のセグメントピース１０２を組み立てることにより、シールド掘削機１１０により掘削された掘削坑の内周面に沿ってトンネル覆工体としての外殻シールド４００を構築する。そして、第４実施形態では、シールド掘削機１１０の内部において、ドラム１７１に巻回された凍結管１４１を送出し、外殻シールド１００の内周面に凍結管１４１を敷設する。したがって、第４実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。
【０１０８】
さらに、凍結管１４１は、隣接するセグメントピース１０２を連結する一対の主桁（連結板）１０４に設けられた挿通開口部（貫通孔）４０４ａを通じて敷設される。このため、主桁１０４に挿通開口部４０４ａを設けない場合に比べて、凍結管１４１の敷設作業の工数及びコストを低減することができる。
【０１０９】
凍結管１４１が挿通する挿通開口部４０４ａは、シール部材１９１よりも内側に設けられる。このため、シール部材１９１によって、外殻シールド１００の外側から挿通開口部４０４ａを通じて外殻シールド１００の内側に水等が侵入することが防止される。
【０１１０】
＜第５実施形態＞
図１６を参照して、本発明の第５実施形態に係る凍結管１４１の取付構造について説明する。以下では、上記第４実施形態と異なる点を中心に説明し、図中、上記第４実施形態で説明した構成と同一の構成または相当する構成には同一の符号を付して説明を省略する。図１６は、本発明の第５実施形態に係る凍結管１４１の設置位置を示す外殻シールド５００の縦断面図であり、トンネル軸方向に隣接するセグメントリング１０１の連結部を拡大して示す。
【０１１１】
第４実施形態では、挿通開口部４０４ａがシール部材１９１よりも径方向内側に配置される例について説明した。これに対して、第５実施形態では、挿通開口部５０４ａがシール部材１９１よりも径方向外側に配置される。
【０１１２】
第５実施形態では、挿通開口部５０４ａの径方向外方に環状のシールリング５９１が設けられる。主桁１０４のトンネル軸方向の外側端面には環状のシール溝が設けられ、このシール溝にシールリング５９１が設けられる。
【０１１３】
このように、第５実施形態では、ボルト、ナットにより締結される一対の主桁１０４間の隙間をシールするシールリング５９１が、挿通開口部５０４ａを囲むように設置される。これにより、上記第４実施形態と同様、外殻シールド１００の外側から挿通開口部５０４ａを通じて外殻シールド１００の内側に水等が侵入することが防止される。
【０１１４】
このような第５実施形態によれば、第４実施形態と同様の作用効果が得られる。
【０１１５】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【０１１６】
＜変形例１＞
上記第１実施形態では、凍結管１４１の断面形状を扁平な矩形状とする例について説明し、上記第３実施形態では、凍結管３４１の断面形状を扁平な台形状とする例について説明したが、凍結管の断面形状はこれに限定されない。上記各実施形態において、例えば、凍結管は、円形状または楕円形状であってもよい。また、微小冷媒流路の個数は、複数に限らず、１つでもよい。つまり、凍結管は、１つの冷媒流路を有する単管であっても、複数の冷媒流路を有する二重管、三重管であってもよい。
【０１１７】
＜変形例２＞
上記第１実施形態において、粘着剤塗布装置１７８に第１貫通孔１７８ａと第２貫通孔１７８ｃとを個別に設ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１貫通孔１７８ａと第２貫通孔１７８ｃとを連通させるように、一つの貫通孔を形成してもよい。
【０１１８】
＜変形例３＞
シール材１８２及び粘着剤１７８ｄは、上記実施形態で説明した材料で形成する場合に限定されない。粘着剤１７８ｄは、省略することもできる。
【０１１９】
＜変形例４＞
上記実施形態では、シールド掘削機１１０により形成されるシールドトンネルに本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。ＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）により形成されるトンネルに本発明を適用してもよい。
【０１２０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【０１２１】
１００，２００，３００，４００・・・外殻シールド（トンネル覆工体）、１０１，３０１・・・セグメントリング（トンネル覆工体の一部）、１０２，３０２・・・セグメントピース（トンネル覆工体の一部）、１０４・・・主桁（連結板）、１１０・・・シールド掘削機（掘削機）、１２０，２２０，３２０・・・凹部、１４１，２４１，３４１・・・凍結管、１６０・・・カバー（覆い部）、１７１・・・ドラム、２４３・・・覆い部、４０４ａ，５０４ａ・・・挿通開口部（貫通孔）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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