(57)【要約】      （修正有）【課題】大深度または遠距離の凍結工においても配管および設備が小規模なもので済む凍結工法の提供。【解決手段】地盤中の凍結すべき領域に達するように鉛直方向または水平方向に延在する凍結管１を設置する工程と、当該凍結管１と地上側の冷凍機の間で冷媒を循環して前記領域を凍結する工程を含み、前記凍結する工程で循環される冷媒として二酸化炭素を用いる凍結工法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤中の凍結すべき領域に達するように鉛直方向または水平方向に延在する凍結管を設置する工程と、当該凍結管と地上側の冷凍機の間で冷媒を循環して前記領域を凍結する工程を含み、前記凍結する工程で循環される冷媒として二酸化炭素を用いることを特徴とする地盤凍結工法
【請求項２】
ボーリング孔を掘削し、ボーリング孔内には伝熱性流体が充填されており、ボーリング孔内に中空部材が設置され、中空部材の内部空間内に凍結管が設置される請求項１の地盤凍結工法。
【請求項３】
立坑周辺の領域を凍結する請求項１、２の何れかの地盤凍結工法。
【請求項４】
シールドマシンにより掘削されたボーリング孔の接続領域を凍結する請求項１、２の何れかの地盤凍結工法。
【請求項５】
トンネル周辺の領域を凍結する請求項１、２の何れかの地盤凍結工法。
【請求項６】
アンカーの定着長を凍結する請求項１、２の何れかの地盤凍結工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凍結管を地中に埋設し、凍結管の周囲の地盤を凍結することにより凍土を形成する凍結工法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
係る凍結工法では、地中に埋設された凍結管と地上の冷凍設備との間で冷媒を循環し、凍結するべき土壌の熱を冷媒が奪う（冷媒の冷熱を土壌中に投入する）ことにより、土壌を凍結している。
しかし、従来の凍結工法、例えば塩化カルシウムを冷媒とする凍結工法では、特に大深度および遠距離の施工の場合には、地盤が凍結した状態を維持するためには大量の冷媒を循環しなければならないという問題を有している。
また大量の冷媒（大流量の冷媒）を循環するためには、冷媒供給用のポンプや冷媒用配管に巨大なものが必要となり、大規模な施設が必要になってしまう。
【０００３】
その他の従来技術として、例えば本出願人は、凍結管に平板状のフィンを取り付けてフィン周辺の土壌をも凍結する技術を提案している（特許文献１参照）。
係る従来技術（特許文献１）は凍結効率を向上することが出来る有効な技術であるが、特に大深度および遠距離の施工の場合に大量の冷媒（大流量の冷媒）を循環しなければならないという問題と、大量の冷媒（大流量の冷媒）を循環するためには大規模な施設が必要になるという問題を解決することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−５２６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、大深度または遠距離の凍結工においても配管および設備が小規模なもので済む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】
【０００６】
本発明の凍結工法は、地盤中の凍結すべき領域に達するように鉛直方向または水平方向に延在する凍結管（１）を設置する工程と、当該凍結管（１）と地上側の冷凍機の間で冷媒を循環して前記領域を凍結する工程を含み、前記凍結する工程で循環される冷媒として二酸化炭素を用いることを特徴としている。
【０００７】
本発明において、ボーリング孔（Ｈ）を掘削し、ボーリング孔（Ｈ）内には伝熱性流体が充填されており、ボーリング孔（Ｈ）内に中空部材（２）が設置され、中空部材（２）の内部空間内に凍結管（１）が設置されるのが好ましい。
【０００８】
本発明の実施に際しては、立坑（３）周辺の領域を凍結するのが好ましい。
また、テールパッキン周辺の領域或いはシールドマシン（５Ａ、５Ｂ）により掘削されたボーリング孔（Ｈ）の接続領域を凍結するのが好ましい。
或いは、トンネル（６、１６）周辺の領域を凍結するのが好ましい。
さらに、アンカーの定着長を凍結するのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
上述の構成を具備する本発明によれば冷媒として二酸化炭素を用いており、液相の二酸化炭素は気化する際に周辺土壌から潜熱及び／又は顕熱を奪って気相或いは気液二相となる。そして、液相の二酸化炭素が気化する際の潜熱は非常に熱量が大きいため、冷媒の流量が少なくても、周辺土壌を凍結して強固な凍土を形成するのに必要かつ十分な熱量を周辺土壌から奪うことが出来る。
すなわち、冷媒として二酸化炭素を用いる本発明によれば、冷媒の流量が少なくても（小流量であっても）強固な凍土を形成することが出来る。そのため、冷媒循環用機械や配管径を小さくすることが出来て、機器の設置、運搬等の費用を低減することが可能である。
そして、大深度および遠距離の施工であっても、必要な設備を小型化、簡素化することが出来る。
【００１０】
また、凍結するべき土壌に供給する際には液相の二酸化炭素であっても、地上に戻る途中で気化して、或いは気液二相流となれば、気化した二酸化炭素は地上側に上昇し、液相の二酸化炭素が混在しても地上側に連行することが出来る。
そのため、地中の冷媒を地上側に上昇するための設備が小型化、簡素化され、特に大深度の施工に際しては非常に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】図１のＡ矢視図であり立坑周辺の凍結管の配置を示す説明図である。
【図３】図１で凍結管を設置する工程を示す説明図である。
【図４】本発明の第２実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明の第３実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明の第４実施形態を示す説明図である。
【図７】本発明の第５実施形態を示す説明図である。
【図８】本発明の第６実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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、図２を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。第１実施形態では、二酸化炭素を冷媒として使用する凍結工法を、立坑工事における立坑掘削と底盤防護に適用している。
図１において、地盤Ｇに立坑３を掘削している。立坑３の周辺土壌において、（立坑３の掘削に先立って）領域Ｒ１が凍結される。図１では、領域Ｒ１は、立坑３の側面部３Ａ（の形成位置）の周囲を（中空の）円筒状に包囲する領域と、立坑３底盤部３Ｂ（の形成位置）の下方の領域から構成されているが、凍結される領域Ｒ１は図１において立坑３が掘削された領域を包含している。
上述した様に、立坑３の掘削に先立って、領域Ｒ１の凍結が行われる。そのため図１では、符号３は立坑３の形成予定位置を意味しており、符号３Ａは立坑３の側面部３Ａが形成される予定位置を意味しており、符号３Ｂは立坑３の底盤部３Ｂが形成される予定位置を意味している。
【００１３】
図１において、立坑３の掘削以前の段階で、凍結すべき領域Ｒ１に地上側から凍結管１が配設される。
凍結管１は、地上側から領域Ｒ１中に、複数本が等間隔で鉛直方向に配設される（図２参照）。
凍結管１は地上側に配置した図示しない冷凍機（気相或いは気液二相の二酸化炭素を液化するための冷凍機）と接続される。
凍結管１は、例えば伝熱性と耐食性に優れたアルミニウムで構成されるが、伝熱性と耐食性を有する他の材料で構成しても良い。
【００１４】
地上側の冷凍機（図示せず）で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素（冷媒）は、図示しないポンプから吐出され、連絡管（図示せず）を介して凍結管１内に供給される。液相の二酸化炭素は、凍結管１内を流れるが、その際に凍結すべき領域Ｒ１の土壌から潜熱及び／又は顕熱を奪って領域Ｒ１を凍結し、気相或いは気液二相となる。
気相の二酸化炭素は液相の二酸化炭素に比較して比重が遥かに小さいので凍結管１内を地上側に上昇する。一部が気化して気液二相流となった場合には、気相の二酸化炭素は液相の二酸化炭素を連行して、凍結管１内を上昇する。そのため、凍結すべき領域Ｒ１から潜熱及び／又は顕熱を奪った冷媒を地上側に上昇させる機構を小型化、簡素化することが出来て、当該機構の駆動源も小型化、簡素化が可能であり、凍結管１を簡便な構成にすることが出来る。
地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機で冷却され液化され、液相の二酸化炭素が凍結管１内に再び供給される。そして、領域Ｒ１の凍結が不必要となるまで、上述したサイクルを繰り返し、凍結管１と地上側の冷凍機の間で二酸化炭素を循環し続ける。
【００１５】
複数の凍結管１が用いられているので、図示はしないが、当該複数の凍結管１は冷媒供給配管（図示せず）及び冷媒戻り配管（図示せず）の各々と複数個所で接続しており、冷媒供給配管（図示せず）及び冷媒戻り配管（図示せず）の各々は冷凍機（図示せず）、ポンプ（図示せず）と接続している。
複数の凍結管１を用いることにより、凍結すべき領域Ｒ１を速やかに凍結することが出来る。
【００１６】
凍結管１により凍結する工程を説明する図３において、地盤中の凍結すべき領域Ｒ１の地中側端部近傍に達するボーリング孔Ｈが、鉛直方向に掘削されている。
ボーリング孔Ｈ内には、伝熱性流体Ｗ（例えば水）が充填されており、凍結管１の冷媒による冷熱をボーリング孔Ｈの壁面に伝達する。
伝熱性流体Ｗが充填されたボーリング孔Ｈ内には、伝熱性の良い材料で製造された中空部材２（ケーシング）が挿入、設置され、凍結管１はケーシング２の内部空間内に設置されている。すなわち、領域Ｒ１を凍結するには、図３で示す様にボーリング孔Ｈを掘削し、ボーリング孔Ｈ内に伝熱性流体Ｗを充填し、伝熱性流体Ｗが充填されたボーリング孔Ｈ内に中空部材２（ケーシング）を挿入し、ケーシング２の内部空間内に凍結管１を設置する。
【００１７】
図３において、凍結管１は、内管１Ａ、外側環状管１Ｂから構成される二重管構造となっている。地上側の冷凍機（図示せず）から供給される液相の二酸化炭素（冷媒）は、内管１Ａ内を通過して地中側端部１ＡＥに達すると、その後、冷媒は外側環状管１Ｂ内を通過（上昇）して冷凍機に戻される。図３において、矢印は冷媒である二酸化炭素の流れを示している。
凍結管１と地上側の冷凍機の間で冷媒である二酸化炭素が循環することにより、領域Ｒ１から潜熱及び／又は顕熱を奪って凍結する。
なお、凍結管１は、例えば、断面が扁平な四角形で、内部に複数の微小管路が形成される部材（いわゆる「マイクロチャンネル」）で構成することが出来る。
【００１８】
図１〜図３の第１実施形態によれば、冷媒として二酸化炭素を用い、領域Ｒ１の土壌から潜熱及び／又は顕熱を奪って領域Ｒ１を凍結する。そして、二酸化炭素の顕熱のみならず潜熱も領域Ｒ１から奪うので、冷媒である二酸化炭素の流量が小さくても、強固な凍土を形成するのに必要かつ十分な熱量を領域Ｒ１から奪うことが出来る。
そのため、冷媒の流量が少なくても（小流量であっても）強固な凍土を形成することが出来る。そして冷媒流量を小さくすることが出来るため、冷媒循環用の各種機械や冷媒用配管（配管径）を小さくすることが出来て、機器の設置、運搬等の費用を低減することが出来る。また大深度および遠距離の施工であっても、設備を小型化、簡素化することが出来る。
【００１９】
また、冷媒として二酸化炭素を用いているので、凍結するべき領域Ｒ１に供給する際には液相の二酸化炭素であっても、地上に戻る途中で気化して上昇し、或いは気液二相流の場合には気化した二酸化炭素が地上側に上昇する際に液相の二酸化炭素を連行して上昇する。
そのため、地中の冷媒を地上側に上昇するための設備及びその動力源を小型化、簡素化することが出来る。特に大深度の施工に際しては、冷媒を地上側に上昇するための設備及びその動力源を小型化、簡素化出来ることは非常に有益である。
【００２０】
さらに、立坑３の周辺土壌において、領域Ｒ１に強固な凍土を形成することが出来ので、領域Ｒ１に立坑３を掘削すれば、底盤部３Ｂ、側壁部３Ａは凍土中に形成されるために崩落してしまう恐れが低い。
そのため、第１実施形態によれば、立坑３の底盤部３Ｂ、側壁部３Ａ等が崩落すること、立坑３側に地下水等が侵入することを防止することが出来る。
【００２１】
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態では、二酸化炭素を冷媒として使用する凍結工法を、立坑工事における横抗拡幅防護に適用している。図４において、地盤Ｇを掘削し形成された立坑３の底盤部近傍において、略水平方向に拡幅部４を掘削している。拡幅部４の掘削に先立って、領域Ｒ２が凍結される。
図４において、符号４は拡幅部４の形成予定位置、符号４Ａは拡幅部４の側面部の形成予定位置、符号４Ｂは拡幅部４の底盤部の形成予定位置を示している。そして領域Ｒ２は、拡幅部４の形成位置、拡幅部４の側面部４Ａの周囲を（中空の）円筒状に包囲する領域、拡幅部４の底盤部４Ｂの水平方向外方（図４で底盤部４Ｂの右側）の領域を含んでいる。
【００２２】
図４において、凍結すべき領域Ｒ２には凍結管１１が配設されている。
立坑３の側面部３Ａから領域Ｒ２内に、複数本の凍結管１１が、等間隔にて水平方向に配設される。
明示されてはいないが、凍結管１１は、立坑３の中空内部に配置された図示しない配管を介して、地上側の冷凍機（図示しない）に接続されている。立坑３の中空内部に冷凍機を移動可能に配置して、当該冷凍機と凍結管１１を接続することも可能である。
【００２３】
図４で、地上側の冷凍機で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素（冷媒としての）は、図示しないポンプから吐出され、連絡管（図示せず）を介して凍結管１１内に供給される。凍結管１１を流れる液相の二酸化炭素は、領域Ｒ２から潜熱及び／又は顕熱を奪って凍結し、気相或いは気液二相となる。
図１〜図３の第１実施形態で述べたように、気相の二酸化炭素は液相の二酸化炭素に比較して遥かに比重が小さく、格別の機器を用いることなく、地上側に上昇する。一部が気化して気液二相流となった二酸化炭素は、上昇する気相の二酸化炭素により液相の二酸化炭素が連行されて上昇する。
地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機で再び冷却されて液化し、液相の二酸化炭素として凍結管１１内に再び供給される。以下、領域Ｒ２の凍結が必要なくなるまで、そのサイクルを繰り返す。
【００２４】
図１〜図３の第１実施形態と同様に、複数の凍結管１１は、図示しない冷媒供給配管及び冷媒戻り配管の複数個所に接続し、図示しない冷媒供給配管及び冷媒戻り配管は図示しない冷凍機、ポンプと接続している。
図４の実施形態では、拡幅部４の形成位置まで立坑３を掘削し、立坑３の側面部３Ａから凍結すべき領域Ｒ２中に概略水平方向に延在するボーリング孔を掘削する。そして、水平方向のボーリング孔を掘削した後に当該ボーリング孔内に凍結管１１を設置する。
【００２５】
図４の第２実施形態によれば、立坑３の拡幅部４の周辺土壌における領域Ｒ２（凍結するべき領域）に強固な凍土を形成することが出来るので、拡幅部４の掘削の際に、側壁部４Ａ等が崩落すること、拡幅部４側に地下水等が侵入することを防止出来る。
第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図３の第１実施形態と同様である。
【００２６】
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。第３実施形態では、凍結工法により、シールド工事における到達接合箇所を防護している。
図５において、２台のシールドマシン５Ａ、５Ｂが反対方向から対向するように地盤Ｇを掘削して、ボーリング孔（以下、「トンネル」という）を掘削する。そしてシールドマシン５Ａ、５Ｂが突き当った部分（接合箇所）の近傍（接続領域５ＡＢ）の崩落や地下水等の侵入を防止するため、接続領域５ＡＢの周辺領域Ｒ３を凍結している。
凍結すべき領域Ｒ３は、シールドマシン５Ａ、５Ｂの接続領域５ＡＢの周辺の円錐台形状の領域であり、図５の場合には、シールドマシン５Ａ側からシールドマシン５Ｂ側に向かって円錐台形の径寸法が拡大して、凍結領域が拡大している。
【００２７】
凍結すべき領域Ｒ３には地上側から凍結管２１が配設されている。凍結管２１は、接続領域５ＡＢの外周縁部近傍において、シールドマシン５Ａ、５Ｂを包囲する様に、複数本が配設されている。図５において、凍結管２１は、水平方向に対して傾斜して配置されている。
複数の凍結管２１は、例えばシールドマシン５Ａにより掘削されたトンネルの中空内部に配置された連絡管（図示せず）を介して地上側の冷凍機（図示しない）に接続されている。但し、トンネルの中空内部に冷凍機を移動可能に配置して、当該冷凍機に凍結管２１を接続しても良い。
【００２８】
図５においても、図１〜図４と同様に、図示しない冷凍機で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素は、凍結管２１内に供給されて、領域Ｒ３から潜熱及び／又は顕熱を奪って凍結し、気相或いは気液二相となる。そして、気相の二酸化炭素は地上側に上昇し、気液二相流の場合には、気相の二酸化炭素が液相の二酸化炭素を連行して上昇する。
地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機で再び冷却されて液化し、凍結管２１内に再び供給される。この二酸化炭素の循環サイクルは、領域Ｒ３を凍結する必要が無くなるまで繰り返される。
【００２９】
図５の実施形態においては、シールドマシン５Ａにより掘削されたトンネルの側面部から、地盤中の凍結すべき領域Ｒ５（シールドマシン５Ａ、５Ｂの接続領域５ＡＢの周囲の円錐台形状の領域）に、水平方向に対して傾斜したボーリング孔を掘削する。そして、当該ボーリング孔に凍結管２１を設置している。
図５の第３実施形態によれば、領域Ｒ３に強固な凍土を形成することが出来るので、シールドマシン５Ａ、５Ｂで掘削されたトンネルの壁面部等（先行して完成した部分）が崩落することや、地下水等が当該トンネル内に侵入することを防止出来る。
【００３０】
図５における第３実施形態は、シールド工事におけるテールパッキン交換防護を目的としてテールパッキン周辺の領域を凍結する際にも適用することが出来る。
第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図４の実施形態と同様である。
【００３１】
次に、図６を参照して、本発明の第４実施形態を説明する。第４実施形態では、トンネル工事における部分拡幅（円周）の防護のために、凍結工法を実施する。
図６において、トンネル６の一部（図６における水平方向概略中央部分）の径寸法を拡幅している。当該拡幅を行う際に、崩落や地下水等の侵入を防止する必要がある。図６の実施形態では、拡幅を行う以前に拡幅部分６Ａの周辺土壌の領域Ｒ４を凍結している。
凍結すべき領域Ｒ４は、拡幅部分６Ａの周辺において、２つの円錐台状部分が円錐台の底面を合せて結合した形状となっている（以下、領域Ｒ４の形状を「２つの円錐台状」と表現する）。領域Ｒ４は、拡幅部分６Ａの中央から図６の左右方向に進むに連れて円錐台の半径寸法が小さくなっている。換言すると、拡幅部分６Ａの中央から図６の左右方向に進むにつれて、凍結領域が縮小している。
【００３２】
凍結すべき領域Ｒ４には凍結管３１Ａ、３１Ｂが配設されている。
図６において、凍結管３１Ａは、トンネル６の左側の領域における側面部から拡幅部分６Ａの中央に亘って、拡幅部分６Ａを包囲する様に複数本配設されており、水平方向に対して多少の勾配をもって延在している。
凍結管３１Ｂは、トンネル６の右側の領域における側面部から拡幅部分６Ａの中央に亘って、拡幅部分６Ａを包囲する様に複数本配設されており、水平方向に対して凍結管３１Ａと逆の勾配をもって延在している。
凍結管３１Ａ、３１Ｂの拡幅部分６Ａ中央部側の端部は接近しているが、接続はしていない。
【００３３】
連結管３１Ａ、３１Ｂは、それぞれトンネル６内部に配置された連絡管（図示しない）を介して地上側の冷凍機（図示しない）に接続される。連結管３１Ａ、３１Ｂはそれぞれ異なる冷凍機に接続されても良いし、同一の冷凍機に接続されても良い。
なお、トンネル６の中空内部に冷凍機（図示せず）を移動可能に配置して、当該冷凍機と凍結管３１Ａ、３１Ｂを接続しても良い。
図６の実施形態では、凍結管３１Ａにより領域Ｒ４における図６の左側領域を凍結し、凍結管３１Ｂにより領域Ｒ４における図６の右側領域を凍結する。但し、凍結管３１Ａ、３１Ｂを単一の凍結管とし、当該単一の凍結管を、トンネル６の中空内部の連絡管を介して冷凍機（図示せず）と接続しても良い。
【００３４】
図６の実施形態においても、図１〜図５の実施形態と同様に、冷凍機（図示せず）で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素（冷媒としての）を凍結管３１Ａ、３１Ｂ内に供給され、領域Ｒ４の土壌から潜熱及び／又は顕熱を奪って凍結し、気相或いは気液二相となる。気相の二酸化炭素は地上側に上昇し、気液二相流となった場合には気相の二酸化炭素が液相の二酸化炭素を連行して上昇する。
地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機により冷却されて液化し、凍結管３１Ａ、３１Ｂ内に再び供給される。以降、領域Ｒ４の凍結が不要となるまで、このサイクルを繰り返す。
【００３５】
図６の第４実施形態においては、地盤中の凍結すべき領域Ｒ４に、トンネル６の側面部から水平方向に対して多少の勾配を有する方向にボーリング孔を掘削する（凍結管３１Ａ用及び凍結管３１Ｂ用のボーリング孔を、それぞれ掘削する）。
そして、当該ボーリング孔に凍結管３１Ａ、凍結管３１Ｂを配置する。
【００３６】
図６の第４実施形態によれば、領域Ｒ４に凍土を形成することにより、トンネル６の部分拡幅工事を行う際におけるトンネル側壁面等の崩落や、トンネル６内への地下水の侵入等を防止することが出来る。
図６の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図５の実施形態と同様である。
【００３７】
次に、図７を参照して、本発明の第５実施形態を説明する。第５実施形態では、トンネル工事において、トンネル外周縁部の防護のため、土壌を凍結している。
図７において、地盤Ｇを掘削してトンネル１６を形成する。トンネル１６の形成に先立って、領域Ｒ５が凍結される。ここで領域Ｒ５は、トンネル１６の側面部１６Ａ近傍の領域（円筒形状の領域）である。
図７において、符号１６はトンネル１６の形成予定位置を示し、符号１６Ａはトンネル１６の側面部の形成予定位置を意味する。
【００３８】
凍結すべき領域Ｒ５には、複数の凍結管４１が配設されている。
凍結管４１は、トンネル１６の側面部１６Ａの周辺において、トンネル１６を包囲する様に、複数本がトンネル１６に平行に（図７の紙面に垂直な方向に）配設される。
図７において、図示しない冷凍機で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素（冷媒としての）は、凍結管４１内に供給される。液相の二酸化炭素は、凍結管４１を流れる際に領域Ｒ５から潜熱及び／又は顕熱を奪って凍結し、気相或いは気液二相となる。
気相の二酸化炭素は地上側に上昇し、気液二相流の場合には気相の二酸化炭素が液相の二酸化炭素を連行して上昇する。地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機に戻されて冷却されて液化し、凍結管４１内に再び供給される。以降、領域Ｒ５の凍結が不要となるまで、このサイクルを繰り返す。
【００３９】
本発明の第５実施形態によれば、トンネル１６の周辺土壌において、領域Ｒ５に強固な凍土を形成するので、トンネル１６の掘削工事に伴い、トンネル側壁面等の崩落が防止され、地下水等がトンネル１６内に侵入することを防止出来る。
第５実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図６の実施形態と同様である。
【００４０】
次に、図８を参照して、本発明の第６実施形態を説明する。第６実施形態では、アンカー工事においてアンカーの定着長を凍土で構成する。
図８において、地表近傍の施設７に対し、張力支持材（図示せず）により引張り力を与えることで、施設７を定着させている。図８において、領域Ｒ６が凍結されており、凍土によりアンカーの定着長を構成している（凍結アンカー）。
なお、図８は凍結アンカーの造成前の状態を示し、施設７には張力支持材で引張力を負荷されてはいない。
凍結アンカーを形成するに際して、図８で示す様に、凍結すべき領域Ｒ６に到達する様に凍結管５１が配設されている。図８では、１つの領域Ｒ６に１本の凍結管５１が設けられているが、複数の凍結管５１を配設することも出来る。
【００４１】
図８において、地上側の冷凍機で冷却された（液化された）液相の二酸化炭素（冷媒としての）は、凍結管５１を流れる際に領域Ｒ６から潜熱及び／又は顕熱を奪い、領域Ｒ６を凍結して気相或いは気液二相となる。そして、気相の二酸化炭素は地上側に上昇し、気液二相流の場合には気相の二酸化炭素が液相の二酸化炭素を連行して上昇する。
地上側に戻った気相或いは気液二相流の二酸化炭素は冷凍機で冷却されて液化し、凍結管５１内に再び供給される。以降、領域Ｒ６が凍結する必要が無くなるまで、すなわちアンカーの定着長が不要となるまで、このサイクルを繰り返す。
アンカーの定着長となった領域Ｒ６により張力支持材（図示せず）が固定されるので、地上側から張力支持材に張力を付加しても張力支持材が地上側に抜け出してしまうことはなく、当該張力は張力支持材により施設７に作用する。
【００４２】
本発明の第６実施形態によれば、領域Ｒ６を凍結することにより、施設７を定着するアンカーの定着長を造成することが出来る。そのため、施設７に張力支持材により引張り力を与えて、施設７を地盤Ｇに定着させることが出来る。
図８の第６実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００４３】
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】
【００４４】
１、１１、２１、３１Ａ、３１Ｂ、４１、５１・・・凍結管
１Ａ・・・内管
１Ｂ・・・外側環状管
２・・・中空部材（ケーシング）
３・・・立坑
４・・・横坑
５Ａ、５Ｂ・・・シールドマシン
５ＡＢ・・・シールドマシンの接続領域
６、１６・・・トンネル
６Ａ・・・トンネルの拡幅部分
７・・・装置
Ｈ・・・ボーリング孔
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６・・・凍結すべき領域
Ｗ・・・伝熱性流体（水）
【図１】
2017145556.tif 000003
【図２】
2017145556.tif 000004
【図３】
2017145556.tif 000005
【図４】
2017145556.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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