(57)【要約】【課題】突発的に発生した湧水に迅速に対処できて、湧水を短時間のうちに止めることができる押し当て式簡易凍結装置を提供する。【解決手段】地山の湧水カ所Ａに押し当てて用いられる押し当て式簡易凍結装置であり、地山の湧水カ所Ａに当接する当接部２と当接部２を冷却する冷却部３とからなる。当接部２の周囲に止水枠４を周方向に連続して形成する。冷却部３にブラインを循環させる冷却管８を内蔵する。【選択図】            図１
2005016225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地山に押し当てて用いられる押し当て式簡易凍結装置であり、地山に当接する当接部と当該当接部を冷却する冷却部とからなり、前記当接部の周囲に止水枠が周方向に連続して形成され、かつ前記冷却部に冷媒を循環させる冷却管が内蔵されてなることを特徴とする押し当て式簡易凍結装置。
【請求項２】
地山に押し当てて用いられる押し当て式簡易凍結装置であり、地山に当接する当接部と当該当接部を冷却する冷却部とからなり、前記当接部の周囲に止水枠が周方向に連続して形成されてなることを特徴とする押し当て式簡易凍結装置。
【請求項３】
当接部に多数の剣山が突設されてなることを特徴とする請求項１または２記載の押し当て式簡易凍結装置。
【請求項４】
当接部に多数の凹凸が形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の押し当て式簡易凍結装置。
【請求項５】
当接部にバルブ付きの水抜き孔が形成されてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押し当て式簡易凍結装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、例えばシールドトンネルの切り拡げに伴うセグメントの撤去時や、シールド発進の鏡斫り時などにおける不慮の湧水に迅速に対処できる押し当て式簡易凍結装置（以下「本装置」という）に関し、他に普通地山、地盤改良（注入）地山、地中壁などにおける不慮の湧水にも迅速に対処できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルや斜面などの掘削工事では、切羽や壁面で突発的に湧水が発生することがある。大量の湧水は切羽の崩壊、吹付けコンクリートの付着不良、ロックボルトの定着不良、さらには作業能率の低下などの問題を引き起こすため、湧水量の比較的少ない初期の段階で早急に対処することが望まれる。
【０００３】
従来、この種の湧水対策として、セメントミルクやケイ酸ソーダ等の薬液を地中で固化させて、地山の透水性を減少させることにより湧水量を抑える注入工法が一般に知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特公平６−１０２９５５号公報
【特許文献２】
特公平７−７６５０７号公報
【特許文献３】
特公平７−８１４８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、注入工法は恒久的な止水対策としては非常に優れているが、地山にいくつものボーリングを行い、ボーリング孔一つ一つに薬液を注入する必要があり、しかもボーリング孔に注入された薬液が地中で固化し、止水効果を発揮するまでには相当の時間がかかるため、突発的に発生する湧水に対して迅速に対処しにくい等の課題があった。また、経済性、確実性の点からも課題があった。
【０００６】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特にトンネルや斜面などの掘削中に、突発的に発生した湧水に迅速に対処できて、湧水を短時間のうちに止めることができる押し当て式簡易凍結装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の押し当て式簡易凍結装置は、地山に押し当てて用いられる押し当て式簡易凍結装置であり、地山に当接する当接部と当該当接部を冷却する冷却部とからなり、前記当接部の周囲に止水枠が周方向に連続して形成され、かつ前記冷却部に冷媒を循環させる冷却管が内蔵されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２記載の押し当て式簡易凍結装置は、地山に押し当てて用いられる押し当て式簡易凍結装置であり、地山に当接する当接部と当該当接部を冷却する冷却部とからなり、前記当接部の周囲に止水枠が周方向に連続して形成されてなることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項１および２記載の発明は、湧水カ所に本装置の当接部を数時間押し当てて湧水の流れを一時的に遮るとともに、冷却部において当接部を冷却することにより止水枠によって遮られた湧水および周囲の地山を凍結することにより湧水を一時的に止めることを可能にしたものである。
【００１０】
この場合、特に当接部は熱伝導性のよい軽金属で形成されているのがよい。また、止水枠は凹凸の激しい地山に対して確実に密着して湧水を遮ることができ、しかも低温でも当初の柔らかさを保持できるような素材、例えばシリコーンゴム等で形成するのが望ましい（厚さ１〜２ｃｍ程度、−９０°程度の低温まで当初の柔らかさを保持するものがよい。）。
【００１１】
また特に、請求項１記載の発明は、冷却管に冷媒（塩化カルシウム等の不凍液または低温液化ガス）を循環させて当接部を間接的に冷却するブライン方式（間接冷却方式）であり、この場合の冷却管は冷却部に一層ないし複数層（二重）に重ねて内蔵されていてもよい。
【００１２】
また、請求項２記載の発明は、冷却部が冷媒注入室になっていて、低温液化ガスを冷却部に直接注入して当接部を直接冷却する低温液化ガス方式（直接冷却方式）であり、この場合の低温液化ガスとしては、例えば液体窒素（ＬＮ２  ）、液体酸素、液体空気、液化石油ガス、液体水素、液化天然ガス等を用いることができ、これらの低温液化ガスは冷媒注入室で気化し、大気中に放出される。
【００１３】
請求項２記載の発明の場合、直接冷却方式であることにより冷却管が不要なため、きわめて簡単な構造とすることができる。
【００１４】
請求項３記載の押し当て式簡易凍結装置は、請求項１または２記載の押し当て式簡易凍結装置において、当接部に多数の剣山が突設されてなることを特徴とするものである。本願発明は特に、当接部に多数の剣山を突設することで、当接部と止水枠によって遮られた湧水および地山との接触面積を可能な限り大きくすることで、冷却能力を著しく高めることができる。
【００１５】
請求項４記載の押し当て式簡易凍結装置は、請求項１または２記載の押し当て式簡易凍結装置において、当接部に多数の凹凸が形成されてなることを特徴とするものである。本願発明も、当接部に多数の凹凸が形成されていることで、当接部と止水枠によって遮られた湧水および地山との接触面積を可能な限り大きくすることで、冷却能力を著しく高めることができる。
【００１６】
なお、当接部の接触面積を大きくする方法として、当接部にその全面にわたって金属製ブラシを突設したり、あるいは金属製の繊維、高分子吸水材（保水材）をマット状に敷き詰めたりする方法でもよい。
【００１７】
請求項５記載の押し当て式簡易凍結装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の押し当て式簡易凍結装置において、当接部にバルブ付きの水抜き孔が形成されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
湧水を止めるべく本装置の当接部を湧水カ所に単に押し当てただけでは、止水枠によって遮られた湧水の水圧が非常に高圧になって作業が困難になってしまうが、水抜き穴を設けて高圧の元となる湧水を抜くことにより作業性が著しく向上する。
【００１９】
なお、湧水カ所に本装置の当接部を押し当てる方法としては、バックホウ等の重機にアタッチメントとして取り付け、重機を用いる方法、油圧ジャッキを用いる方法、鋼材などからなる支保工を用いる方法、さらには、極少量の湧水カ所の場合は、直接手で押し当てることも可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１（ａ），（ｂ）は、押し当て式簡易凍結装置の一例を示し、図において、本装置１は、地山の湧水カ所Ａに押し当てられる当接部２と当接部２を冷却する冷却部３とから、人力でも取り扱うことのできる大きさの直方体形に一体に構成されている。
【００２１】
当接部２の周縁部には止水枠４が当接部２の周方向に連続して形成され、また止水枠４の内側には剣山５が当接部２のほぼ全面にわたって所定長さに突設されている。なお、剣山５の先端は止水枠４の外側まで突出している。
【００２２】
また、当接部２には冷却部３の後方に抜ける水抜き穴６が当接部２のほぼ全面にわたって等間隔に形成され、各水抜き穴６にはバルブ７がそれぞれ取り付けられている。
【００２３】
一方、冷却部３にはブラインを循環させるための冷却管８が内蔵され、その両端部８ａ，８ｂはそれぞれブラインの供給口、回収口として後方に引き出されている。
【００２４】
このような構成において、例えば図５（ａ），（ｂ）に図示するように、地山の湧水カ所Ａに本装置１の当接部２を数時間強く押し当てて湧水を遮り、同時に冷却管８にブラインを循環させることにより、冷却部３によって当接部２が冷却され、これにより止水枠４内の湧水および地山の湧水カ所Ａが一定周囲にわたって凍結し、湧水が止まる。
【００２５】
図２、図３および図４は、いずれも、本装置の変形例を示し、図２（ａ），（ｂ）の例においては、当接部２にそのほぼ全面にわたって凹凸部９がほぼ均等に形成され、図３（ａ），（ｂ）の例においては、当接部２にそのほぼ全面にわたって導伝性のよい金属線材からなるブラシ１０が突設され、さらに図４（ａ），（ｂ）の例においては、当接部２にそのほぼ全面にわたって導伝性のよい金属繊維材１１がマット状に敷き詰められており、いずれの例も止水枠４によって遮られた湧水および地山と当接部２との接触面積を可能な限り大きくすることで、冷却能力を著しく高めることができる。
【００２６】
図６（ａ），（ｂ）は、特に凍土の一部の未凍結湧水部あるいは融解湧水部における湧水を本装置によって止める止水方法を示したものである。
【００２７】
具体的に説明すると、地山の湧水カ所（湧水部）Ａに本装置１を押し当てて湧水（地下水）を一時的に遮り、同時に冷却管８にブラインを循環させて湧水を凍らせることで、本装置１と湧水部（地山）との一体化を図る。なおこの場合、湧水部の面積が非常に広いときは、図６（ｂ）に図示するように本装置１を複数、互いに隣接させて設置する。
【００２８】
また、湧水量が多いときは、湧水を逃がすためのリリース管１２を設置することにより、当接部２が凍結一体化するまでの間、湧水を逃がし湧水圧が高くならないようにする。同時に、湧水圧と水量および温度を計測管理する。
【００２９】
なお、符号１３は湧水を止めるための止水バルブであり、また符号１４は湧水の凍結に伴うリリース管１２の凍結を防止するための凍結防止ヒータであり、さらに符号１５はエア抜き管である。
【００３０】
地山の湧水カ所（湧水部）Ａが完全に凍結して本装置１の当接部２と湧水部（地山）Ａ間の凍着強度が充分に確保できたら、リリース管１２の止水バルブ１３を完全に閉めて湧水を止める。そして、止水枠４の部分を解凍して本装置１を撤去する。
【００３１】
【発明の効果】
本願発明は以上説明したとおりであり、湧水カ所に本装置の当接部を数時間押し当てて湧水の流れを一時的に遮るとともに、冷却部において当接部を冷却することにより止水枠によって遮られた湧水および周囲の地山を凍結することにより湧水をきわめて短時間のうちに確実に止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】押し当て式簡易凍結装置の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図２】押し当て式簡易凍結装置の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図３】押し当て式簡易凍結装置の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図４】押し当て式簡易凍結装置の一例を示し、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図５】押し当て式簡易凍結装置による作業方法を示し、（ａ）は押し当てる前、（ｂ）は押し当てた状態の側面図である。
【図６】未凍結湧水部あるいは融解湧水部における湧水を本装置によって止める例を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は本装置の配置例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  本装置（押し当て式簡易凍結装置）
２  当接部
３  冷却部
４  止水枠
５  剣山
６  水抜き穴
７  バルブ
８  冷却管
９  凹凸部
１０  ブラシ
１１  金属繊維材
１２  リリース管
１３  止水バルブ
１４  凍結防止ヒータ
１５  エア抜き管
Ａ  湧水カ所
【図１】
2005016225.tif 000003
【図２】
2005016225.tif 000004
【図３】
2005016225.tif 000005
【図４】
2005016225.tif 000006
【図５】
2005016225.tif 000007
【図６】
2005016225.tif 000008