(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒として二酸化炭素を使用し、圧損の理論値を演算し、圧損の実測値に相当する数値を演算し、演算された圧損の予想値から施工に必要な各種項目を演算、決定し、
前記圧損の予想値を演算するに際しては、圧損の理論値は予め定められている施工条件から演算し、当該圧損の理論値に理論値と実測値の特性を乗じることを特徴とする地盤凍結工法。
【請求項２】
理論値と実測値の特性は、冷媒が液相の場合と気相の場合とで異なっており、条件により使い分ける請求項１の地盤凍結工法。
【請求項３】
圧損の予想値に基づいて設計された仕様で施工して不都合が生じた場合に、当該不都合を解消する手法の設計が前記圧損の予想値を用いて行われる請求項１、２の何れかの地盤凍結工法。
【請求項４】
二酸化炭素における圧損の実測値と理論値との比率は、二酸化炭素における前記比率と流量の特性以下となる範囲内から選択する請求項１の地盤凍結工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤凍結工法に関し、より詳細には、地盤凍結工法の施工に際して施工仕様或いは施工計画を決定する技術に関する。  
【背景技術】
【０００２】
地盤凍結工法はトンネルの掘削等で施工実績があり、近年は地下水流を遮断するのにも適用されている。
地盤凍結工法を施工するに際しては、冷媒（ブライン）循環用の配管の径、長さ、経路、冷媒循環用のポンプの吐出圧、吐出流量その他、種々の数値を決定する必要がある（施工仕様、施工計画）。
本明細書では施工仕様或いは施工計画の決定、その他、各種数値を決定することを、包括的に「設計」と表現している。
【０００３】
しかし、従来の設計では、施工に必要な各種数値の決定は、設計者の経験に裏打ちされた「勘」に頼って行われていた。
ここで冷媒として二酸化炭素を選択した場合には、二酸化炭素の性質は従来の凍結工法で使用されていたブラインに比較して異なっているため、経験と勘による設計では非効率的な凍結しか行われず、或いは、冷媒が循環せずに地盤を凍結することが出来なくなる事態が生じてしまう。
そのため、明確な基準を決定してから設計を行うことが望まれているが、地盤凍結工法において、施工に必要な「明確な基準」を定める技術は、現時点では提案されていない。
【０００４】
その他の従来技術として、例えば、高い流動性および熱伝導率を有し、凍結潜熱が少ない凍結用材料を用いた地盤凍結工法が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、当該技術（特許文献１）においても、設計の段階で施工に必要な「明確な基準」を定めることは開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６９２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、施工に必要な基準を定めて設計を行うことにより、効率的な施工が可能な地盤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】
【０００７】
本発明の地盤凍結工法は、冷媒として二酸化炭素を使用し、圧損の理論値（△Ｐｃａｌ）を演算し、圧損の実測値に相当する数値（予想値：△Ｐｐ）を演算し、演算された圧損の予想値（△Ｐｐ）から施工に必要な各種項目を演算、決定し、
前記圧損の予想値（△Ｐｐ）を演算するに際しては、圧損の理論値（△Ｐｃａｌ）は予め定められている施工条件（施工の概要：例えば、凍結するべき領域の位置、体積、冷凍機やポンプの設置可能位置等から、最低限必要と思われる二酸化炭素流量と、配管系の長さ、概略の経路等）から演算し、当該圧損の理論値（△Ｐｃａｌ）に理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を乗じることを特徴としている。
【０００８】
本発明において、理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）は、冷媒（二酸化炭素）が液相の場合と気相の場合とで異なっており、条件により使い分けることが好ましい。
【０００９】
本発明において、圧損の予想値（△Ｐｐ）に基づいて設計された仕様で施工して不都合（例えば効率が低い、冷媒が循環しない等）が生じた場合に、当該不都合を解消する手法の設計が前記圧損の予想値（△Ｐｐ）を用いて行われるのが好ましい。
【００１０】
また本発明において、二酸化炭素における圧損の実測値と理論値との比率（ＫＧ、ＫＬ）は、二酸化炭素における前記比率（ＫＧ、ＫＬ）と流量の特性（図３〜図６の特性曲線ＣＧ、ＣＬ、ＣＬｈ、ＣＧｈから求めたＫＬ、ＫＧ：或いは、近似式ＫＬ＝２０Ｑ−０．５、ＫＧ＝１５／ＱによるＫＬ、ＫＧ）以下となる範囲内から選択することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上述の構成を具備する本発明の地盤凍結工法によれば、施工条件（例えば、凍結するべき領域の位置、体積、冷凍機やポンプの設置可能位置等から決定される最低限必要と思われる二酸化炭素流量と、配管系の長さ、概略の経路等）に基づいて圧損の理論値（△Ｐｃａｌ）を求め、当該圧損の理論値（△Ｐｃａｌ）に理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を乗じて圧損の予想値（△Ｐｐ）を求め、当該圧損の予想値（△Ｐｐ）が圧損と同一であると仮定して、施工に必要な設計項目を決定、演算することが出来る。
そして、具体的な数値（圧損の予想値△Ｐｐ）を指針として用いて、設計項目を演算或いは決定することは、従来の勘や経験により設計項目を決定することに比較して、遥かに容易であり、且つ、設計項目を適正な数値にすることが出来る。ここで、凍結工法においては冷却設備から吐出された冷媒が冷却設備に戻り、当該冷媒は循環している。そのため、冷媒循環系統における圧損は、設計における重要なパラメータとなる。
そのため、従来の凍結工法で使用されていたブラインに比較して異なっている冷媒、例えば二酸化炭素を用いた場合であっても、圧損という具体的な数値を指針として、容易に且つ良好な設計を行うことが出来る。
【００１２】
本発明によれば理論上の圧損（△Ｐｃａｌ）に理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を乗じて圧損の予想値（△Ｐｐ）を演算しているが、当該特性は冷媒（二酸化炭素）が液相の場合（ＫＬ）と気相の場合（ＫＧ）で使い分けることが出来る。
そのため、二酸化炭素の様に、地盤を凍結する際に液相から気相に気化し、或いは気液二相となるような冷媒であっても、冷媒の相変化を考慮して理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を使い分けることにより、圧損の予想値（△Ｐｐ）を実際の施工に近づけることが可能となる。
【００１３】
さらに、上述した圧損の予想値（△Ｐｐ）から各種設計項目を決定して施工しても、地盤凍結工法としての効率が良くない場合や、冷媒（二酸化炭素）の循環が良好ではない場合には、施工仕様或いは施工計画を変更して対処する手法を決定し、当該手法を実行するための設計項目を決定する必要がある。
本発明によれば、当該手法実行のための設計項目を決定するに際して、上述した圧損の予想値（△Ｐｐ）を用いて演算、決定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態の概要を示す説明図である。
【図２】実施形態における設計の手順を示すフローチャートである。
【図３】二酸化炭素が液相の場合における圧損の実測値を理論値で除した数値ＫＬ（＝△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））と流量との関係を示す特性図である。
【図４】図３と同様な特性図であって、近似曲線を上限ＣＬｈと下限ＣＬｌに分けて示した図である。
【図５】二酸化炭素が気相の場合における圧損の実測値を理論値で除した数値ＫＧ（＝△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））と流量との関係を示す特性図である。
【図６】図５と同様な特性図であって、近似曲線を上限ＣＧｈと下限ＣＧｌに分けて示した図である。
【図７】実施形態において、図２で示す手順の後における設計手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
最初に図１を参照して、二酸化炭素を冷媒として使用する地盤凍結工法の概要を説明する。
図１において、地盤Ｇ中の凍結部に相当する領域Ｆ（凍土造成予定部）には地上側から凍結管１が延設されている。地上側には冷凍機４、ポンプ５が配置されており、鉄製の冷媒供給配管２及び冷媒戻り配管３を介して、冷凍機４、ポンプ５は連結管１と接続されている。
凍結管１内の領域Ｆに対応する部分は、例えばアルミニウム製の冷媒用配管１Ａで構成されている。冷媒用配管１Ａは、凍結管１内で冷媒用配管１Ａより地上側の領域の枝管１Ｂ（例えば銅製）を介して、冷媒供給配管２及び冷媒戻り配管３に接続される。ここで冷媒用配管１Ａと枝管１Ｂは、例えばソケット（図示せず）より接続される。
凍結部に相当する領域Ｆの近傍には測温管６が埋設され、複数の側温点６Ａでの地中温度を計測している。なお、符号７は、冷凍機４、ポンプ５、その他の図示しない関連設備を収容する冷凍機室を示している。
【００１６】
冷凍機４で液化された液相の二酸化炭素はポンプ５から吐出され、冷媒供給配管２を介して凍結管１内に供給され、凍結管１内の枝管１Ｂを介して冷媒用配管１Ａを流れる。その際に液相二酸化炭素は凍結するべき領域Ｆから熱（顕熱及び／又は潜熱）を奪って気相の二酸化炭素となって地上側に上昇する。或いは、一部が気化して気液二相流となり、上昇する気相の二酸化炭素が液相の二酸化炭素を連行する。
凍結管１内の枝管１Ｂを通過した気相或いは気液二相流の二酸化炭素は、冷媒戻り配管３を流れて冷凍機４に戻され、冷凍機４で再び液化され、再びポンプ５から吐出される。そして凍結工法が完了するまで、このサイクルを繰り返す。
【００１７】
ここで、図１では単一の凍結管１（枝管１Ｂ、媒用配管１Ａ）が冷凍機４、ポンプ５と連結しているが、実際の施工に際しては、冷凍機４、ポンプ５に接続している冷媒供給配管２及び冷媒戻り配管３（例えば鉄製）の複数個所から枝管１Ｂ（例えば銅製）が分岐しており、個々の枝管１Ｂがそれぞれの凍結管１内の冷媒用配管１Ａと接続している。そのため、同時に複数の領域を凍結することが出来る。
また、明確には図示されていないが、凍結管１内の冷媒用配管１Ａは、例えば、内部に複数の微小管路が形成されている（いわゆる「マイクロチャンネル」）。ただし、凍結管１内の冷媒用配管１Ａを単管（例えばＵ字管）や二重管で構成しても良い。
【００１８】
図１で示す地盤凍結工法を施工するに際しては、例えば配管系については配管材料、管径、管摩擦係数、長さ、その他の設計項目を決定する必要がある。また、凍結管１内の冷媒用配管1Ａについてはその種類（マイクロチャンネルにするか、二重管にするか、単管にするか）、マイクロチャンネルにするのであれば単一のマイクロチャンネルで一方向のみに二酸化炭素が流れるのか、供給側と戻り側の双方向に二酸化炭素が流れるのか、その他を決定しなければならない。さらに、ポンプ５については、例えば吐出圧、吐出流量、その他を決定しなければならない。
しかし、上述した各種の設計項目（パラメータ）は相互に関連しており、設計時において決定するのは困難である。
【００１９】
これに対して図示の実施形態では、図２で示す手順に従って、施工に必要な設計項目を計算している。
図２において、ステップＳ１では施工概要を決定する。施工概要としては、凍結するべき領域部に相当する領域Ｆの位置（平面位置、凍結するべき領域の深度範囲）、領域Ｆの体積、冷凍機４、ポンプ５の設置可能位置等を決定する。
さらに、当該施工概要から、最低限必要と思われる冷媒である二酸化炭素流量と、配管系（冷媒供給配管２、冷媒戻り配管３、凍結管内の枝管１Ｂ、冷媒用配管１Ａ）の長さ、概略の経路等を決定する（施工条件の決定）。
【００２０】
ステップＳ２では、ステップＳ１で決定された施工概要（凍結するべき領域部に相当する領域Ｆの位置、領域Ｆの体積、冷凍機やポンプの設置可能位置等）、施工条件（二酸化炭素流量、配管系の長さ、概略の経路等）により、二酸化炭素が１００％気体の場合と１００％液体の場合の各々について、理論上の圧損△Ｐｃａｌを演算する。
当該理論上の圧損△Ｐｃａｌの演算に際しては、従来公知の数式や実験式等を使用して行うことが出来る。
【００２１】
ステップＳ３では、ステップＳ２で演算した圧損の理論値△Ｐｃａｌと、図３〜図６を参照して後述する「理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ）」に基づいて、圧損の予想値△Ｐｐ（圧損の実測値に相当する数値）を演算し、決定する。具体的には、理論上の圧損△Ｐｃａｌに、理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ＝係数Ｋ）を乗じて、圧損の予想値△Ｐｐを演算する。
図３〜図６を参照して後述する「理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ）」は、配管系を流れる二酸化炭素が液体の場合は（△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））であり、配管系を流れる二酸化炭素が気体の場合は（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））であり、両者は異なっている。すなわち、「理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ）」は、求めるべき圧損は二酸化炭素が液相の場合における圧損であるか、二酸化炭素が気相の場合における圧損であるか、により使い分ける。
【００２２】
圧損の予想値△Ｐｐを決定するに際しては、例えば、液体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））を用いて演算した結果と、気体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））を用いて演算した結果の双方の条件を満たす数値を圧損の予想値△Ｐｐとすることが可能である。
換言すれば、理論上の圧損△Ｐｃａｌに、液体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））と気体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））の双方の条件を満たす特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ＝係数Ｋ）を乗じて、圧損の予想値△Ｐｐを演算することが可能である。
【００２３】
また例えば、圧損の予想値△Ｐｐを決定するに際して、図１から明らかなように、鉄製の冷媒供給配管２内を流れる二酸化炭素は液相なので、冷媒供給配管２における設計項目を求める際には液体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））を用いて演算するのが好適である。
鉄製の冷媒供給配管２と凍結管１内の冷媒用配管１Ａを接続する銅製の枝管１Ｂ（供給側）における圧損についても、供給側は液相であるので、液体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））を用いるのが好適である。
【００２４】
一方、凍結管１内の冷媒用配管１Ａ内を流れる二酸化炭素は気相として演算する方が実際の挙動と良く合致するので、凍結管１内の冷媒用配管１Ａにおける設計項目を求める際には気体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））を用いて演算するのが好適である。
同様に鉄製の冷媒戻り配管３についても、流れる二酸化炭素は気相、或いは気液二相であるので、（冷媒戻り配管３における設計項目を求める際には）気体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））を用いて演算するのが好適である。
さらに、鉄製の冷媒戻り配管３と凍結管１内の冷媒用配管１Ａを接続する銅製の枝管１Ｂ（戻り側）における圧損についても、同様に、気体における理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））を用いて演算するのが好適である。
【００２５】
ステップＳ４では、ステップＳ３で演算し、決定した圧損の予想値△Ｐｐを用いて、  
施工に必要な各種設計項目の演算を行う。
圧損の予想値△Ｐｐから演算される設計項目としては、例えば、配管系（冷媒供給配管２、冷媒戻り配管３、凍結管内の枝管１Ｂ、冷媒用配管１Ａ）については配管材料、管径、管摩擦係数、管路長さ等がある。また、凍結管１内の冷媒用配管１Ａであれば、設計項目として、配管の種類（マイクロチャンネル、二重管、或いは単管）を決定することも設計項目に含まれる。さらに凍結管１内の冷媒用配管１Ａがマイクロチャンネルであれば、単一のマイクロチャンネルでは一方向のみに二酸化炭素が流れるのか、供給側と戻り側の双方向に二酸化炭素が流れるのかも設計項目として決定しなければならない。
さらに、ポンプ５については、圧損の予想値△Ｐｐから、例えば吐出圧、吐出流量を演算することが出来る。
ただし、圧損（圧損の予想値△Ｐｐ）から演算される設計項目は、上述したパラメータに限定される訳ではない。
【００２６】
ステップＳ４で、圧損の予想値△Ｐｐから上述した各種設計項目のそれぞれが一義的に定まる訳ではない。上述した様に、設計の際に決定される各種設計項目の数値（例えば、配管系の管径、管路長さ、ポンプ５の吐出圧、吐出流量、等）から圧損を求める公式、実験式等は従来公知であり、当該公式等を用いて圧損の予想値△Ｐｐから各種設計項目の数値を適切に演算することが出来る。
圧損の予想値△Ｐｐは「予想値」ではあるが、予想値とは言え「圧損」が求まれば、求まった圧損（圧損の予想値△Ｐｐ）を用いて各種設計項目を演算することが出来る。そして、「圧損の予想値△Ｐｐ」を用いて各種設計項目を演算することは、何も指針等がない状態で相互に関連し合う各種設計項目を「経験」と「勘」のみに頼って決定する従来の作業に比較して、遥かに容易であり且つ正確である。
そのため図示の実施形態によれば、設計に費やされる労力を低減すると共に、設計の精度を向上することが可能となる。
【００２７】
次に、上述の理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ）について、図３〜図６を参照して説明する。
発明者は、図１における鉄製の冷媒供給配管２及び冷媒戻り配管３、連結管１内の銅製の枝管１Ｂ、凍結管１内の冷媒用配管１Ａについて、種々の条件を変更して、圧損の理論値△Ｐｃａｌと実測値△Ｐｅｘｐを求めた。なお、凍結管１内の冷媒用配管１Ａとしては、内部に複数の微小管路が形成されている「マイクロチャンネル」を用いた。
【００２８】
圧損の理論値△Ｐｃａｌと実測値△Ｐｅｘｐを求めるに際して発明者が行った実験では、鉄製の冷媒供給配管２及び冷媒戻り配管３については、内径が２０ｍｍ程度（２０Ａ）、２５ｍｍ程度（２５Ａ）、５０ｍｍ程度（５０Ａ）の３種類について、長さを３０ｍ、６５ｍ、１００ｍ、１３０ｍの４通りとした。そして流量は、「２０Ａ」については７．０Ｌ（リットル）／分、１７．０Ｌ／分、３８．０Ｌ／分と変化させ、「２５Ａ」については２０．０Ｌ（リットル）／分、３８．０Ｌ／分、６９．０Ｌ／分と変化させ、「５０Ａ」については１５．０Ｌ（リットル）／分、３７．０Ｌ／分、５８．０Ｌ／分、７６．０Ｌ／分、９３．０Ｌ／分、１５０．０Ｌ／分と変化させた。
【００２９】
銅製の枝管１Ｂについては、内径が１０ｍｍ程度（１０Ａ）で長さが３０ｍ、内径が１５ｍｍ程度（１５Ａ）で長さが３０ｍの２種類を用意した。流量は、１０Ａについては１．３Ｌ／分、３．１Ｌ／分、５．４Ｌ／分、７．３Ｌ／分と変化させ、１５Ａについては１．０Ｌ／分、２．５Ｌ／分、４．７Ｌ／分、１１．１Ｌ／分、１５．３Ｌ／分と変化させた。
マイクロチャンネル（冷媒用配管１Ａ）については、幅４８ｍｍ（Ｗ４８Ｒ）のものを選択し、長さを１ｍ、５ｍ、１０ｍ、２０ｍの４通りとした。流量は、長さ１ｍでは１．１Ｌ／分、３．４Ｌ／分、５．１Ｌ／分、９．８Ｌ／分と変化させ、長さ５ｍでは１．５Ｌ／分、３．０Ｌ／分、４．８Ｌ／分、７．０Ｌ／分と変化させ、長さ１０ｍでは１．４Ｌ／分、２．７Ｌ／分、５．３Ｌ／分と変化させ、長さ２０ｍでは１．４Ｌ／分、２．１Ｌ／分と変化させた。
【００３０】
そして発明者は、上述した各々について、圧損を計測し（実測値△Ｐｅｘｐ：気液２相流における計測結果）、理論値を演算し（理論値△Ｐｃａｌ）、圧損の実測値△Ｐｅｘｐを理論値△Ｐｃａｌで除した数値を求めた。
図３では、二酸化炭素が液相の場合について、圧損の実測値△Ｐｅｘｐ（Ｌ）を理論値△Ｐｃａｌ（Ｌ）で除した数値ＫＬ（＝△Ｐｅｘｐ（Ｌ）／△Ｐｃａｌ（Ｌ））と流量との関係をプロット（「●」）した特性図を示している。
図３において、点線で示す曲線ＣＬは近似曲線である。
【００３１】
図４は、図３で示すのと同様な特性図であるが、近似曲線が、上限のプロット（図４における「●」のプロット）に近似する上限近似曲線（図４で曲線ＣＬｈ）と、下限のプロット（図４における「■」のプロット）に近似する下限近似曲線（図４で曲線ＣＬｌ）に分けて表現されている。
図４から明らかなように、下限の近似曲線ＣＬｌは座標軸に近接している。そのため、上限の近似曲線ＣＬｈのみを考慮すれば良い。
【００３２】
図５では、二酸化炭素が気相の場合について、圧損の実測値△Ｐｅｘｐ（Ｇ）を理論値△Ｐｃａｌ（Ｇ）で除した数値ＫＧ（＝△Ｐｅｘｐ（Ｇ）／△Ｐｃａｌ（Ｇ））と流量との関係をプロット（「■」）した特性図を示している。
図５においても、点線で示す曲線ＣＧは近似曲線である。
【００３３】
図６は、図４と同様に、近似曲線を、上限のプロット（図６における「●」のプロット）に近似する上限近似曲線（図６で曲線ＣＧｈ）と、下限のプロット（図６における「■」のプロット）に近似する下限近似曲線（図６で曲線ＣＧｌ）に分けて表現されている。
図６でも下限の近似曲線ＣＧｌは座標軸に近接している。そのため、二酸化炭素が気相の場合においても、上限の近似曲線ＣＧｈのみを考慮すれば良いことが分かる。
【００３４】
図２のステップＳ３で、圧損の予想値△Ｐｐを演算するに際しては、図４の近似曲線ＣＬｈの下側の領域か、図６の近似曲線ＣＧｈの下側の領域の何れかより、プロット（ＫＬ或いはＫＧと流量との関係）を選択する。
そして選択されたＫＬ或いはＫＧを、ステップＳ２で演算した理論上の圧損△Ｐｃａｌに乗じることにより、圧損の予想値△Ｐｐが演算される。
このようにして演算された圧損の予想値△Ｐｐを用いて、設計における各種項目を演算或いは決定して、図１で示す地盤凍結工法を施工する。
【００３５】
ここで、図４、図６において、上限の近似曲線ＣＬｈ、ＣＧｈよりも上方の領域でＫＬ、ＫＧを選択し、選択されたＫＬ或いはＫＧを理論上の圧損△Ｐｃａｌ（図２のステップＳ２参照）に乗じて圧損の予想値△Ｐｐを演算し、当該予想値△Ｐｐを用いて設計しても、地盤凍結工法を効率的に施工することは出来ないこと、或いは、冷媒である二酸化炭素が循環しないことが、発明者の実験で確認されている。
【００３６】
また、図４、図６の特性図における上限の近似曲線ＣＬｈ、ＣＧｈを用いるのに代えて、近似曲線ＣＬｈ、ＣＧｈの近似式を用いることが可能である。
発明者の計算によれば、図４の特性図における上限の近似曲線ＣＬｈ（二酸化炭素が液相の場合）の近似式は、  ＫＬ＝２０Ｑ−０．５  となる。ここで、Ｑは流量である。
この近似式（ＫＬ＝２０Ｑ−０．５）を用いる場合には、  ＫＬ＜２０Ｑ−０．５  なる不等式を充足するＫＬを選択すれば良い。
【００３７】
一方、図６の特性図における上限の近似曲線ＣＧｈ（二酸化炭素が気相の場合）の近似式は、  ＫＧ＝１５／Ｑ  となる。
この近似式（ＫＧ＝１５／Ｑ）を用いる場合には、  ＫＧ＜１５／Ｑ  なる不等式を充足するＫＧを選択すれば良い。
上述した不等式を充足しない範囲、すなわち  ＫＬ≧２０Ｑ−０．５  なる不等式の領域（二酸化炭素が液相の場合）、或いは、  ＫＧ≧１５／Ｑ  なる不等式の領域（二酸化炭素が気相の場合）の場合は、地盤凍結工法を効率的に施工することは出来ないこと、或いは、冷媒である二酸化炭素が循環しないことが、発明者の実験で確認されている。
【００３８】
図４或いは図６の近似曲線ＣＬｈ、ＣＧｈの下側の領域からプロット（ＫＬ或いはＫＧと流量との関係）を選択して圧損の予想値△Ｐｐを求め、当該圧損の予想値△Ｐｐに基づいて設計しても（種々の設計項目の数値を演算しても）、施工に際して効率が良くない場合や、冷媒（二酸化炭素）の循環が良好ではない場合が存在する。その様な場合には、例えば冷媒用のポンプ５を増設する等の手法により、対処することが出来る。
ここで、例えば冷媒用のポンプ５を増設するにあたっても、どの程度の吐出圧のポンプを増設するべきなのか、吐出流量をどの様にするべきか等、設計上の問題が生じてしまう。
図示の実施形態によれば、図７で示す手順により、その様な場合の設計上の問題を容易に解決することが出来る。
【００３９】
図７におけるステップＳ１１では、図２で演算した各種設計項目により決定された施工仕様或いは施工計画により地盤凍結工法を施工する。そしてステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、ステップＳ１１における地盤凍結工法の施工状況を検証し、不都合（例えば、施工効率の不良、冷媒（二酸化炭素）循環の不良、その他）が存在するか否かを検討（チェック）する。検討の結果、施工状況に不都合があれば（ステップＳ１２がＹｅｓ）ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１２の検証の結果、施工状況に不都合がなければ（ステップＳ１２がＮｏ）、図７の手順を終了する。
【００４０】
ステップＳ１３では、ステップＳ１２で確認された不都合を解消する手法、例えば、冷媒用のポンプを増設する手法、配管系を変更して冷媒流量を増加させる手法等を決定する。
図示はしないが、ステップＳ１３における「手法の決定」に際しては、システム内のデータベースに保管された従来の施工データ等から適宜選択することが可能であるし、作業者が決定することも出来る。施工現場の各種環境中で、最も実現可能性が高い手法を選択すれば良い。
【００４１】
次のステップＳ１４では、ステップＳ１３で決定した（不都合を解消する）手法を実行する際に決定すべき設計項目の具体的な仕様（数値）を、図２のステップＳ３で求めた圧損の予想値△Ｐｐを用いて演算し、決定する。
例えば、ステップＳ１３で冷媒用のポンプを増設することが決定したのであれば、設計項目としてポンプの吐出圧、吐出流量等を演算する必要がある。従来は、ポンプの吐出圧、吐出流量等を決定するためには「ベテラン作業員」の経験や勘に頼っていたので、試行錯誤を繰り返さなければならず、設計（仕様決定）に時間が掛かってしまい、その分だけ工期が長くなってしまうという問題があった。
【００４２】
それに対して、図示の実施形態であれば、図２のステップＳ３で求めた圧損の予想値△Ｐｐを用いてポンプの吐出圧、吐出流量等を演算することが出来る。
上述した様に各種設計値（例えば、配管系の管径、管路長さ、ポンプ５の吐出圧、吐出流量等）と圧損値との関係式（或いは演算式）は公知であり、圧損の予想値△Ｐｐを用いてポンプの吐出圧、吐出流量等を演算すれば、勘や経験によりポンプの吐出圧、吐出流量等を決定することに比較してはるかに容易であり、且つ、正確である。
また、ステップＳ１３で配管系を変更して冷媒流量を増加させることが決定した場合も、同様に設計項目として配管系の管径、管摩擦係数、長さ、その他の設計項目を図２のステップＳ３で求めた圧損の予想値△Ｐｐを用いて、容易に演算或いは決定することが出来る。
【００４３】
本発明の図示の実施形態によれば、施工条件（例えば、最低限必要と思われる二酸化炭素流量と、配管系の長さ、概略の経路等）に基づいて圧損の理論値△Ｐｃａｌを求め、当該圧損の理論値△Ｐｃａｌに理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を乗じて圧損の予想値△Ｐｐを求め、施工に必要な設計項目を演算している。
そのため、従来の勘や経験により設計項目を決定することに比較して、遥かに容易に施工に必要な設計項目を演算して、適正な数値を求めることが出来る。
そのため、従来の凍結工法で使用されたブラインとは各種特性が異なる二酸化炭素を冷媒として用いた場合であっても、容易に且つ良好な設計を行うことが出来る。
【００４４】
また、図示の実施形態によれば、理論値と実測値の特性（△Ｐｅｘｐ／△Ｐｃａｌ：ＫＬ、ＫＧ）を液相と気相で使い分けて、実際の施工に近づけることが可能となる。
さらに図示の実施形態によれば、圧損の予想値△Ｐｐから各種設計項目を決定して施工しても地盤凍結工法としての効率が良くない場合等において、施工仕様或いは施工計画を変更して対処する手法を決定した際に、当該対処する手法を実行するために必要な各種設計項目を、前記圧損の予想値△Ｐｐを用いて容易に且つ正確に演算することが出来る。
【００４５】
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。
【符号の説明】
【００４６】
１・・・凍結管
１Ａ・・・冷媒用配管
１Ｂ・・・枝管
２・・・冷媒供給配管
３・・・冷媒戻り配管
４・・・冷凍機
５・・・ポンプ
６・・・測温管
７・・・冷凍機室
Ｆ・・・凍結部に相当する領域  
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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