(57)【要約】【課題】コンクリートの施工場所が制限されることなく、かつ、工期短縮及び打設コストの低減を図りながら、温度応力によるコンクリートのひび割れを防止することができるプレクーリングシステムを提供する。【解決手段】プレクーリングシステム３０は、内部に流体を流通可能とする圧送管３１と、コンクリートを圧送管３１内に圧送する圧送ポンプ３２と、環状の流路Ｐｔを有し、流路Ｐｔに沿って冷却流体を循環させる流体循環装置３３とを備える。流体循環装置３３は、圧送管３１に対して冷却流体が熱伝達可能となるように設けられ、循環させた当該冷却流体にて圧送管３１内に圧送されたコンクリートを冷却する。【選択図】図３
2017137753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に流体を流通可能とする圧送管と、
コンクリートを前記圧送管内に圧送する圧送ポンプと、
環状の流路を有し、当該流路に沿って冷却流体を循環させる流体循環装置とを備え、
前記流体循環装置は、
前記圧送管に対して前記冷却流体が熱伝達可能となるように設けられ、循環させた当該冷却流体にて当該圧送管内に圧送された前記コンクリートを冷却する
ことを特徴とするプレクーリングシステム。
【請求項２】
内部に流体を流通可能とする内管部と、当該内管部の外周に設けられ、当該内管部の外周に沿って流体を流通可能とする外管部とを有する二重管式熱交換器を備え、
前記圧送管の少なくとも一部は、前記内管部で構成され、
前記外管部は、前記流路の一部を構成する
ことを特徴とする請求項１に記載のプレクーリングシステム。
【請求項３】
前記流体循環装置は、
前記内管部内を流通する前記コンクリートの流通方向とは逆方向に当該内管部の外周に沿って前記冷却流体を流通させる
ことを特徴とする請求項２に記載のプレクーリングシステム。
【請求項４】
前記二重管式熱交換器は、
他の二重管式熱交換器との間で前記内管部同士及び前記外管部同士を接続可能に複数、設けられている
ことを特徴とする請求項２または３に記載のプレクーリングシステム。
【請求項５】
前記内管部は、
前記外管部内において、並列に複数設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のプレクーリングシステム。
【請求項６】
前記外管部内には、
前記流路の断面の一部を閉塞する遮蔽板が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のプレクーリングシステム。
【請求項７】
当該プレクーリングシステムは、
施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、前記先行トンネル間の地山を改良して改良ゾーンを形成した後、前記改良ゾーンを掘削して覆工コンクリートを打設する際、または、前記先行トンネルの終端部付近に構築される褄壁を打設する際に用いられる
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のプレクーリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば道路トンネルの分岐合流部等となる大断面の地中空洞の周囲に形成される覆工コンクリートのプレクーリングを行うプレクーリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、道路トンネルの分岐合流部等の大断面の地中空洞を施工するトンネル工法として、以下に示すシールドルーフ工法が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
施工するべき地中空洞（分岐合流部）の外側に複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で先行施工するとともに、それらルーフシールドトンネルの周囲地盤を凍結工法により凍結して凍結ゾーンを形成する。そして、ルーフシールドトンネル間（凍結ゾーン）を掘削して各ルーフシールドトンネル同士を一体に連結する形態で覆工コンクリートを施工した後、当該覆工コンクリートの内側を掘削して地中空洞を構築する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８４８９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８４８９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した覆工コンクリートのような断面寸法が大きい構造物では、打設後、セメントの水和熱に伴う温度応力によって、覆工コンクリートにひび割れが生じてしまう恐れがある。このような温度応力によるひび割れを防止する対策としては、以下に示すプレクーリングやパイプクーリングが考えられる。
プレクーリングは、コンクリートを製造する製造プラントにおいて、コンクリートに使用する材料（セメント、骨材、水等）を予め冷却することにより、打設時のコンクリートを低温にする技術である。
パイプクーリングは、構造物内に配管し、打設後にその内部に冷却水を流すことによって発熱中のコンクリートから熱を奪い温度上昇量を小さくする技術である。
【０００５】
しかしながら、上述したプレクーリングでは、コンクリートの施工場所周辺に製造プラントがないと、施工場所までコンクリートを運搬している際に、一度低下させたコンクリートの温度が回復してしまい、当該プレクーリングによる効果（温度応力による覆工コンクリートのひび割れを防止する効果）を享受することができない。すなわち、当該プレクーリングを実施する場合には、コンクリートの施工場所が制限されてしまう、という問題がある。
また、上述したパイプクーリングでは、配管作業を行う負荷、及び打設後の冷却水によるコンクリートの冷却時間等を考慮すると、コンクリートを施工する工程日数が増加してしまう、という問題がある。また、クーリングが必要な全てのコンクリートに配管を行う場合には、打設コストが大きく増加してしまう、という問題がある。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コンクリートの施工場所が制限されることなく、かつ、工程短縮及び打設コストの低減を図りながら、温度応力によるコンクリートのひび割れを防止することができるプレクーリングシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプレクーリングシステムは、内部に流体を流通可能とする圧送管と、コンクリートを前記圧送管内に圧送する圧送ポンプと、環状の流路を有し、当該流路に沿って冷却流体を循環させる流体循環装置とを備え、前記流体循環装置は、前記圧送管に対して前記冷却流体が熱伝達可能となるように設けられ、循環させた当該冷却流体にて当該圧送管内に圧送された前記コンクリートを冷却することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、内部に流体を流通可能とする内管部と、当該内管部の外周に設けられ、当該内管部の外周に沿って流体を流通可能とする外管部とを有する二重管式熱交換器を備え、前記圧送管の少なくとも一部は、前記内管部で構成され、前記外管部は、前記流路の一部を構成することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、前記流体循環装置は、前記内管部内を流通する前記コンクリートの流通方向とは逆方向に当該内管部の外周に沿って前記冷却流体を流通させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、前記二重管式熱交換器は、他の二重管式熱交換器との間で前記内管部同士及び前記外管部同士を接続可能に複数、設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、前記内管部は、前記外管部内において、並列に複数設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、前記外管部内には、前記流路の断面の一部を閉塞する遮蔽板が設けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、上述した発明において、当該プレクーリングシステムは、施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、前記先行トンネル間の地山を改良して改良ゾーンを形成した後、前記改良ゾーンを掘削して覆工コンクリートを打設する際、または、前記先行トンネルの終端部付近に構築される褄壁を打設する際に用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るプレクーリングシステムは、内部に流体を流通可能とする圧送管と、コンクリートを圧送管内に圧送する圧送ポンプと、環状の流路を有し、当該流路に沿って冷却流体を循環させる流体循環装置とを備える。この流体循環装置は、圧送管に対して冷却流体が熱伝達可能となるように設けられ、循環させた当該冷却流体にて当該圧送管内に圧送されたコンクリートを冷却する。
すなわち、本発明に係るプレクーリングシステムは、コンクリートの打設場所まで当該コンクリートを圧送している際に当該コンクリートを冷却（プレクーリング）する構成である。このような構成により、打設時のコンクリートを低温にすることで、温度応力によるコンクリートのひび割れを防止することができる。そして、コンクリートに使用する材料を予め冷却する従来のプレクーリングとは異なる技術を採用しているため、コンクリートの施工場所周辺に当該コンクリートを製造する製造プラントがなくても、コンクリートのプレクーリングを行うことができ、コンクリートの施工場所が制限されない。また、従来のパイプクーリングと比較して、打設後のコンクリートを冷却するための配管を行う必要がなく、さらに、打設後にコンクリートを冷却する時間を確保する必要がないため、コンクリートを施工する工程を短縮することができる。また、打設するコンクリート全てに配管を行うことに比べて安価にコンクリートを冷却することができる。
したがって、本発明に係るプレクーリングシステムによれば、コンクリートの施工場所が制限されることなく、かつ、工程短縮及び打設コストの低減を図りながら、温度応力によるコンクリートのひび割れを防止することができる、という効果を奏する。
【００１５】
また、本発明に係るプレクーリングシステムでは、内部に流体を流通可能とする内管部と、当該内管部の外周に設けられ、当該内管部の外周に沿って流体を流通可能とする外管部とを有する二重管式熱交換器を備える。そして、圧送管の少なくとも一部は、内管部で構成される。また、外管部は、流体循環装置の流路の一部を構成する。
このため、二重管式熱交換器を利用することで、内管部内を流通するコンクリートと外管部内（内管部の外周）を流通する冷却流体との伝熱面積を大きく確保し、コンクリートの圧送時に当該コンクリートを効果的に冷却することができる。
【００１６】
また、本発明に係るプレクーリングシステムでは、流体循環装置は、内管部内を流通するコンクリートの流通方向とは逆方向に内管部の外周に沿って冷却流体を流通させる。
このため、圧送管内に圧送されたコンクリートの下流側（コンクリートの打設場所に近い側）に比較的に低温の冷却流体を流通させることが可能となる。すなわち、内管部内を流通するコンクリートの流通方向と同一方向に内管部の外周に沿って冷却流体を流通させる構成と比較して、打設直前のコンクリートをより低温にすることが可能となる。
【００１７】
また、本発明に係るプレクーリングシステムでは、二重管式熱交換器は、他の二重管式熱交換器との間で内管部同士及び外管部同士を接続可能に複数、設けられている。
このため、コンクリートの施工時に、コンクリートの圧送距離を順次、変更していく場合であっても、用いる二重管式熱交換器の数を調整していけば、流体循環装置の流路の一部を容易に構成することができる。また、二重管式熱交換器を複数、直列に接続することにより、例えば、当該直列に複数、接続した二重管式熱交換器の全長と同一の長さの二重管式熱交換器を１つのみ用いる場合と比較して、冷却流体やコンクリートの上流側及び下流側の温度差で生じる熱収縮による二重管式熱交換器への負荷を緩和することができる。
【００１８】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、内管部は、外管部内において、並列に複数設けられている。
このため、並列に複数設けられた各内管部内を流通するコンクリートと外管部内を流通する冷却流体との伝熱面積を大きく確保し、コンクリートの圧送時に当該コンクリートを効果的に冷却することができる。また、例えば、外管部内に一つのみの内管部を設けた場合、上記同様の伝熱面積を確保するためには、当該外管部及び当該内管部の径や全長を大きくする必要があるところ、本発明のように外管部内に並列に複数の内管部を設けることで、外管部及び内管部の径や全長を小さくすることができる。すなわち、二重管式熱交換器の小型化を図ることができる。
【００１９】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、外管部内には、流体循環装置の流路の断面の一部を閉塞する遮蔽板が設けられている。
このため、流体循環装置の流路を流通する冷却流体は、遮蔽板に衝突し、乱流を生じながら、当該流路を流通する。すなわち、当該乱流により、新鮮な冷却流体が常に内管部の外周面に到達するため、当該内管部内を流通するコンクリートと当該冷却流体との熱伝達を促進し、当該コンクリートを効果的に冷却することができる。
【００２０】
また、本発明に係るプレクーリングシステムは、施工予定の地中空洞の外側周囲にその軸方向に沿う複数の先行トンネルを所定間隔で配列した状態で先行施工し、先行トンネル間の地山を改良して改良ゾーンを形成した後、改良ゾーンを掘削して覆工コンクリートを打設する際に用いられる。
このため、例えば道路トンネルの分岐合流部等となる大断面の地中空洞の周囲に施工される覆工コンクリートのような断面寸法が大きいコンクリートを施工するにあたって、本発明に係るプレクーリングシステムを利用することで、温度応力による覆工コンクリートのひび割れを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施の形態１に係る分岐合流部の施工方法を示す概略斜視図である。
【図２】図２は、図１に示した分岐合流部の施工方法を示す概略横断面図である。
【図３】図３は、図２に示した覆工コンクリートのプレクーリングを行うプレクーリングシステムを模式的に示す図である。
【図４】図４は、図３に示したコンクリート冷却部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、図４に示した複数の二重管式熱交換器のうち１つの二重管式熱交換器を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態２に係る二重管式熱交換器を示す図である。
【図７】図７は、図６に示した二重管式熱交換器の端部を示す図である。
【図８】図８は、図６に示したVIII-VIII線の断面図である。
【図９】図９は、図６に示したIX-IX線の断面図である。
【図１０】図１０は、図６に示した二重管熱交換器と他の二重管式熱交換器との接続構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施の形態）について説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。さらに、図面の記載において、同一の部分には同一の符号を付している。
【００２３】
（実施の形態１）
以下では、本発明に係るプレクーリングシステムとして、道路トンネルの分岐合流部となる大断面の地中空洞の周囲に形成される覆工コンクリートのプレクーリングを行うプレクーリングシステムを例示する。また、当該プレクーリングシステムについては、分岐合流部の施工方法を説明した後に説明する。
【００２４】
〔分岐合流部の施工方法〕
図１は、本実施の形態１に係る分岐合流部１４の施工方法を示す概略斜視図である。図２は、分岐合流部１４の施工方法を示す概略横断面図である。
先ず、図１に示すように、本線シールドトンネル１０を在来のシールド工法により地山を安定に支保し、止水性を確保しつつ施工する。同様に、本線シールドトンネル１０の隣にランプシールドトンネル１２を在来のシールド工法により施工する。続いて、施工予定の分岐合流部１４（地中空洞）の軸方向（本線シールドトンネル１０が延在するトンネル軸方向と平行な方向）の後端部となる本線シールドトンネル１０の外周に大径の地中発進基地１６を構築する。
ここで、地中発進基地１６は、分岐合流部１４の外殻覆工をなす外郭シールドトンネル１８（先行トンネル）を掘進する小口径シールドを発進するための基地である。
なお、本実施の形態１では、本線シールドトンネル１０の直径が例えば１６ｍ程度、ランプシールドトンネル１２の直径が例えば１１ｍ程度、分岐合流部１４の直径が３２ｍ程度であることを想定している。
【００２５】
次に、地中発進基地１６から小口径シールド（図示略）を発進させ、施工予定の分岐合流部１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の小径（例えば直径４ｍ程度）の外殻シールドトンネル１８を所定間隔で配列した状態で施工する。
なお、本実施の形態１では、１６本の外殻シールドトンネル１８を分岐合流部１４の輪郭に沿って充分に密に配列している。
【００２６】
次に、図２（１）及び（２）に示すように、外郭シールドトンネル１８間の地山を凍結工法により凍結して覆工壁２２の施工予定領域を取り囲む凍結ゾーン２３（本発明に係る改良ゾーンに相当）を形成する。続いて、図２（３）に示すように、外郭シールドトンネル１８間（凍結ゾーン２３）を掘削して外殻シールドトンネル１８同士を一体に連結する形態で覆工コンクリート２２（例えば厚み２ｍ程度）を施工する。
ここで、覆工コンクリート２２は、例えば鉄筋コンクリートや鋼殻コンクリート等で形成することができる。
そして、図２（４）に示すように、覆工コンクリート２２の内側の凍結を停止し、外郭シールドトンネル１８の終端部付近を掘削しつつ図示しない褄壁（例えば鉄筋コンクリートや鋼殻コンクリート等）を構築した後、覆工コンクリート２２の内側の地山を掘削して分岐合流部１４（図２では図示略）を施工する。
【００２７】
ここで、上述した覆工コンクリート２２における温度応力によるひび割れを防止するために、以下に示すプレクーリングシステム３０を利用して、覆工コンクリート２２のプレクーリングを行う。なお、プレクーリングシステム３０は、覆工コンクリート２２を打設する際に限られず、上述した褄壁における温度応力によるひび割れを防止することを目的として、当該褄壁を打設する際に用いても構わない。
【００２８】
〔プレクーリングシステムの構成〕
図３は、覆工コンクリート２２のプレクーリングを行うプレクーリングシステム３０を模式的に示す図である。
プレクーリングシステム３０は、図３に示すように、圧送管３１と、圧送ポンプ３２と、流体循環装置３３とを備える。
圧送管３１は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料で構成され、内部に流体を流通可能とする。そして、圧送管３１は、地中発進基地１６から外郭シールドトンネル１８を介して覆工コンクリート２２の打設場所まで引き回される。
圧送ポンプ３２は、地中発進基地１６に設置され、コンクリート（例えば、高流動コンクリート）を圧送管３１に圧送する。これにより、コンクリートは、圧送管３１を介して、覆工コンクリート２２の打設場所まで圧送される。
【００２９】
流体循環装置３３は、図３に示すように、環状の流路Ｐｔを有し、流路Ｐｔに沿って冷却流体を循環させる。この流体循環装置３３は、冷却・循環設備３３１と、コンクリート冷却部３３２と、環状の流路Ｐｔを構成するように冷却・循環設備３３１及びコンクリート冷却部３３２を接続する複数のパイプ３３Ａとを備える。
冷却・循環設備３３１は、流路Ｐｔに沿って冷却流体を循環させるとともに、当該冷却流体を冷却する設備である。この冷却・循環設備３３１は、例えば、流路Ｐｔに沿って冷却流体を循環させるポンプ（図示略）と、当該冷却流体を冷却するチラーやクーリングタワー（図示略）等を備える。
【００３０】
コンクリート冷却部３３２は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料で構成され、内部に冷却流体を流通可能とする。そして、コンクリート冷却部３３２は、圧送管３１の一部に対して内部を流通する冷却流体が熱伝達可能となるように設けられ、当該冷却流体にて圧送管３１内に圧送されたコンクリートを冷却する。
図４は、コンクリート冷却部３３２の構成例を示す図である。
このコンクリート冷却部３３２は、例えば、図４に示すように、複数の二重管式熱交換器３３３で構成することができる。
【００３１】
図５は、図４に示した複数の二重管式熱交換器３３３のうち１つの二重管式熱交換器３３３を示す図である。
二重管式熱交換器３３３は、図５に示すように、内管部３３３１と、外管部３３３２と、一対のキャップ部３３３３とを備える。
内管部３３３１は、円筒形状を有し、内部に流体を流通可能とする。
外管部３３３２は、内管部３３３１の径寸法よりも大きい円筒形状を有するとともに、その長手方向の長さ寸法が内管部３３３１の長手方向の長さ寸法と略同一の寸法を有する。ここで、内管部３３３１は、外管部３３３２の内部に当該外管部３３３２と同軸となるように配設される。そして、外管部３３３２は、内管部３３３１の外周に沿って流体を流通可能とする。
この外管部３３３２の外周面において、両端側の各位置には、径方向に突出し、外管部３３３２内外を連通する流入出口３３３２Ａがそれぞれ設けられている。
【００３２】
一対のキャップ部３３３３は、外管部３３３２の両端にそれぞれ装着される板状部材であり、当該両端の開口をそれぞれ閉塞する。また、一対のキャップ部３３３３には、図５に示すように、表裏を貫通し、内管部３３３１内と二重管式熱交換器３３３の外部とを連通する開口部３３３３Ａがそれぞれ形成されている。
【００３３】
そして、複数の二重管式熱交換器３３３は、図４に示すように、互いの端部同士を当接させた状態でジョイントバンドＪＢ１により互いに直列に接続される。この状態では、内管部３３３１同士は、キャップ部３３３３の開口部３３３３Ａを介して、互いに連通する。そして、互いに直列に連通した複数の内管部３３３１は、圧送管３１の一部を構成し、内部にコンクリートが圧送される。
また、直列に接続された複数の二重管式熱交換器３３３において、隣接する各流入出口３３３２Ａは、ジョイントバンドＪＢ２により接続パイプ３３２Ａの両端にそれぞれ接続される。すなわち、複数の外管部３３３２は、接続パイプ３３２Ａ及び流入出口３３３２Ａを介して、互いに直列に連通する。さらに、直列に接続された複数の二重管式熱交換器３３３において、両端側に位置する２つの流入出口３３３２Ａは、ジョイントバンド（図示略）によりパイプ３３Ａにそれぞれ接続される。そして、互いに直列に連通した複数の外管部３３３２は、流路Ｐｔの一部を構成し、内管部３３３１の外周に沿って冷却流体を流通させる。
【００３４】
本実施の形態１では、冷却・循環設備３３１は、図３または図５に示すように、内管部３３３１内を流通するコンクリートの流通方向ＣＡｒとは逆方向に内管部３３３１の外周に沿って冷却流体を流通させる。
そして、プレクーリングシステム３０は、圧送管３１内に圧送されるコンクリートの圧送量、冷却流体の温度及び流量、並びに、二重管式熱交換器３３３を用いる数等を適宜、調整することで、コンクリート冷却部３３２（内管部３３３１）内に流入したコンクリートの温度（例えば２５℃）を、コンクリート冷却部３３２を過ぎた段階で目標の温度（例えば１０℃）まで冷却する。すなわち、当該目標の温度となったコンクリートが打設場所まで圧送され、当該打設場所で打設されることとなる。
なお、上述した冷却流体としては、水、塩化カルシウム水溶液等の液体や、窒素ガス等の気体を採用することができる。
【００３５】
以上説明した本実施の形態１に係るプレクーリングシステム３０は、上述した構成により、コンクリートの打設場所まで当該コンクリートを圧送している際に当該コンクリートを冷却（プレクーリング）する。このような構成により、打設時のコンクリートを低温にすることで、温度応力による覆工コンクリート２２のひび割れを防止することができる。そして、コンクリートに使用する材料を予め冷却する従来のプレクーリングとは異なる技術を採用しているため、覆工コンクリート２２の施工場所周辺にコンクリートを製造する製造プラントがなくても、コンクリートのプレクーリングを行うことができ、覆工コンクリート２２の施工場所が制限されない。また、従来のパイプクーリングと比較して、打設後のコンクリートを冷却するための配管を行う必要がなく、さらに、打設後にコンクリートを冷却する時間を確保する必要がないため、覆工コンクリート２２を施工する工程を短縮することができる。また、打設するコンクリート全てに配管を行うことに比べて安価にコンクリートを冷却することができる。
したがって、本実施の形態１に係るプレクーリングシステム３０によれば、覆工コンクリート２２の施工場所が制限されることなく、かつ、工程短縮及び打設コストの低減を図りながら、温度応力による覆工コンクリート２２のひび割れを防止することができる、という効果を奏する。
【００３６】
また、本実施の形態１に係るプレクーリングシステム３０では、コンクリート冷却部３３３は、二重管式熱交換器３３３を備える。
このため、当該二重管式熱交換器３３３を利用することで、内管部３３３１内を流通するコンクリートと外管部３３３２内（内管部３３３１の外周）を流通する冷却流体との伝熱面積を大きく確保し、コンクリートの圧送時に当該コンクリートを効果的に冷却することができる。
【００３７】
また、本実施の形態１に係るプレクーリングシステム３０では、流体循環装置３３は、内管部３３３１内を流通するコンクリートの流通方向ＣＡｒとは逆方向に内管部３３３１の外周に沿って冷却流体を流通させる。
このため、圧送管３１内に圧送されたコンクリートの下流側（コンクリートの打設場所に近い側）に冷却・循環設備３３１にて冷却された比較的に低温の冷却流体を流通させることが可能となる。すなわち、内管部３３３１内を流通するコンクリートの流通方向と同一方向に内管部３３３１の外周に沿って冷却流体を流通させる構成と比較して、打設直前のコンクリートをより低温にすることが可能となる。
【００３８】
また、本実施の形態１に係るプレクーリングシステム３０では、コンクリート冷却部３３２は、互いに直列に接続される複数の二重管式熱交換器３３３で構成されている。
このため、覆工コンクリート２２の施工時に、コンクリートの圧送距離を順次、変更していく場合であっても、用いる二重管式熱交換器３３３の数を調整していけば、流体循環装置３３の流路Ｐｔの一部を容易に構成することができる。また、二重管式熱交換器３３３を複数、直列に接続することにより、例えば、当該直列に複数、接続した二重管式熱交換器３３３の全長と同一の長さの二重管式熱交換器を１つのみ用いる場合と比較して、冷却流体やコンクリートの上流側及び下流側の温度差で生じる熱収縮による二重管式熱交換器３３３への負荷を緩和することができる。
【００３９】
（実施の形態２）
次に、本実施の形態２について説明する。
以下の説明では、上述した実施の形態１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略または簡略化する。
本実施の形態２では、上述した実施の形態１で説明した二重管式熱交換器３３３とは異なる二重管式熱交換器を採用している。
【００４０】
図６は、本実施の形態２に係る二重管式熱交換器３３４を示す図である。図７は、二重管式熱交換器３３４の端部を示す図である。
二重管式熱交換器３３４は、図６または図７に示すように、複数（本実施の形態１では７本）の内管部３３４１と、外管部３３４２とを備える。なお、図６では、説明の便宜上、１本の内管部３３４１のみを一点鎖線で図示している。
７本の内管部３３４１は、同一の材料で構成されているとともに、同一の形状を有する。具体的に、内管部３３４１は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成されているとともに円筒形状を有し、内部に流体を流通可能とする。
【００４１】
外管部３３４２は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成されているとともに内管部３３４１の径寸法よりも大きい円筒形状を有し、その長手方向の長さ寸法が内管部３３４１の長手方向の長さ寸法よりも大きい寸法を有する。ここで、７本の内管部３３４１は、図６または図７に示すように、外管部３３４２内において、一対の支持板３３４３、複数（本実施の形態では４つ）の第１遮蔽板３３４４（図６）、及び複数（本実施の形態では３つ）の第２遮蔽板３３４５（図６）に支持されつつ、並列に配設される。そして、外管部３３４２は、７本の内管部３３４１の外周に沿って流体を流通可能とする。
【００４２】
一対の支持板３３４３は、同一の材料で構成されているとともに、同一の形状を有する。具体的に、支持板３３４３は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成され、図７に示すように、外管部３３４２の内径寸法と略同一の外径寸法を有する円板状に形成されている。また、支持板３３４３には、７本の内管部３３４１をそれぞれ挿通可能とする７つの挿通孔３３４３Ａが形成されている。そして、一対の支持板３３４３は、外管部３３４２内において、当該外管部３３４２の両端側にそれぞれ配置される。また、一対の支持板３３４３は、７本の内管部３３４１が７つの挿通孔３３４３Ａにそれぞれ挿通された状態で、当該７本の内管部３３４１の両端側をそれぞれ支持する。
【００４３】
図８は、図６に示したVIII-VIII線の断面図である。
４つの第１遮蔽板３３４４は、同一の材料で構成されているとともに、同一の形状を有する。具体的に、第１遮蔽板３３４４は、金属等の良好な熱伝導性を有する材料（例えば、ＳＵＳ３０４等）で構成され、図８に示すように、支持板３３４３と略同一の外径寸法を有する円板の中心よりも下方側を水平方向に延びる直線で切り取った形状を有する。また、第１遮蔽板３３４４には、７本の内管部３３４１のうち５本の内管部３３４１をそれぞれ挿通可能とする５つの挿通孔３３４４Ａと、２本の内管部３３４１の外形形状に倣う２つの切欠部３３４４Ｂとが形成されている。そして、４つの第１遮蔽板３３４４は、外管部３３４２内において、当該外管部３３４２の長手方向に沿って一定の間隔を空けて配置される。また、４つの第１遮蔽板３３４４は、５本の内管部３３４１が５つの挿通孔３３４４Ａにそれぞれ挿通されるとともに２本の内管部３３４１の外周面が２つの切欠部３３４４Ｂにそれぞれ当接した状態で７本の内管部３３４１をそれぞれ支持する。すなわち、４つの第１遮蔽板３３４４は、外管部３３４２内に形成される流路Ｐｔ（図６）の断面の一部をそれぞれ閉塞し、本発明に係る遮蔽板に相当する。
【００４４】
図９は、図６に示したIX-IX線の断面図である。
３つの第２遮蔽板３３４５は、同一の材料で構成されているとともに、同一の形状を有する。具体的に、第２遮蔽板３３４５は、第１遮蔽板３３４４と同一の材料で構成されているとともに同一の形状を有する。すなわち、第２遮蔽板３３４５は、図９に示すように、５つの挿通孔３３４４Ａ及び２つの切欠部３３４４Ｂとそれぞれ同様の５つの挿通孔３３４５Ａ及び２つの切欠部３３４５Ｂを有する。そして、３つの第２遮蔽板３３４５は、外管部３３４２内において、第１遮蔽板３３４４に対して上下が逆となる姿勢で、４つの第１遮蔽板３３４４の間に配置される。また、３つの第２遮蔽板３３４５は、５本の内管部３３４１が５つの挿通孔３３４５Ａにそれぞれ挿通されるとともに２本の内管部３３４１の外周面が２つの切欠部３３４５Ｂにそれぞれ当接した状態で７本の内管部３３４１をそれぞれ支持する。すなわち、３つの第２遮蔽板３３４５は、外管部３３４２内に形成される流路Ｐｔの断面の一部をそれぞれ閉塞し、本発明に係る遮蔽板に相当する。
【００４５】
また、外管部３３４２の外周面において、両端側の各位置には、図６に示すように、径方向に突出し、外管部３３４２内外を連通する流入出口３３４２Ａがそれぞれ設けられている。
【００４６】
図１０は、二重管式熱交換器３３４と他の二重管式熱交換器３３４との接続構造を示す図である。なお、図６では、説明の便宜上、７本の内管部３３４１のうち、１本の内管部３３４１のみを図示している。以下で説明する連通孔ＳＰＡも同様である。
そして、二重管式熱交換器３３４は、図１０に示すように、他の二重管式熱交換器３３４との間で互いの端部同士を対向させた状態で、スペーサＳＰ及びヴィクトリックジョイント（登録商標）等のジョイントバンドＪＢ３を介して互いに直列に接続される。
ここで、スペーサＳＰは、ゴム等の材料で構成され、外管部３３４２の内径寸法と略同一の外径寸法を有する円柱状に形成されている。そして、スペーサＳＰは、図１０に示すように、２つの二重管式熱交換器３３４を互いに端部同士を対向させた際に外管部３３４２及び支持板３３４３で囲まれる空間に配設される。また、スペーサＳＰには、７本の内管部３３４１をそれぞれ挿通可能とする７つの連通孔ＳＰＡが形成されている。
【００４７】
複数の二重管式熱交換器３３４を直列に接続した状態では、各７本の内管部３３４１は、各スペーサＳＰの各７つの連通孔ＳＰＡを介して、互いに直列に連通する。そして、互いに直列に連通した各７本の内管部３３４１は、圧送管３１の一部を構成し、内部にコンクリートがそれぞれ圧送される。なお、各スペーサＳＰは、互いに直列に連通する内管部３３４１同士や互いに直列に連通する外管部３３４２同士の摩耗、及び圧送されたコンクリートの圧力損失を想定して配設されたものである。
また、直列に接続された複数の二重管式熱交換器３３４において、隣接する各流入出口３３４２Ａは、上述した実施の形態１と同様に、ジョイントバンドＪＢ２により接続パイプ３３２Ａの両端にそれぞれ接続される。すなわち、複数の外管部３３４２は、接続パイプ３３２Ａ及び流入出口３３４２Ａを介して、互いに直列に連通する。さらに、直列に接続された複数の二重管式熱交換器３３４において、両端側に位置する２つの流入出口３３４２Ａは、上述した実施の形態１と同様に、ジョイントバンド（図示略）によりパイプ３３Ａにそれぞれ接続される。そして、互いに直列に連通した複数の外管部３３４２は、流路Ｐｔの一部を構成し、互いに直列に連通した各７本の内管部３３４１の外周に沿って冷却流体を流通させる。
なお、本実施の形態２では、冷却・循環設備３３１は、上述した実施の形態１と同様に、内管部３３４１内を流通するコンクリートの流通方向ＣＡｒとは逆方向に内管部３３４１の外周に沿って冷却流体を流通させる（図６）。
【００４８】
以上説明した本実施の形態２によれば、上述した実施の形態１と同様の効果の他、以下の効果を奏する。
本実施の形態２では、内管部３３４１は、外管部３３４２内において、並列に７本設けられている。
このため、並列に７本設けられた各内管部３３４１内を流通するコンクリートと外管部３３４２内を流通する冷却流体との伝熱面積を大きく確保し、コンクリートの圧送時に当該コンクリートを効果的に冷却することができる。また、例えば、外管部内に一つのみの内管部を設けた場合、上記同様の伝熱面積を確保するためには、当該外管部及び当該内管部の径や全長を大きくする必要があるところ、本実施の形態２のように外管部３３４２内に並列に７本の内管部３３４１を設けることで、外管部３３４２及び内管部３３４１の径や全長を小さくすることができる。すなわち、二重管式熱交換器３３４の小型化を図ることができる。
【００４９】
また、本実施の形態２では、外管部３３４２内には、流路Ｐｔの断面の一部を閉塞する第１，第２遮蔽板３３４４，３３４５が設けられている。
このため、流路Ｐｔを流通する冷却流体は、第１，第２遮蔽板３３４４，３３４５に衝突し、乱流を生じながら、当該流路Ｐｔを流通する。すなわち、当該乱流により、新鮮な冷却流体が常に内管部３３４１の外周面に到達するため、当該内管部３３４１内を流通するコンクリートと当該冷却流体との熱伝達を促進し、当該コンクリートを効果的に冷却することができる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
なお、上述した実施の形態１，２では、本発明に係る改良ゾーン（凍結ゾーン２３）を凍結工法により形成していたが、これに限られず、薬液注入工法等により形成しても構わない。
また、上述した実施の形態１，２では、分岐合流部１４となる大断面の地中空洞の周囲に形成される覆工コンクリート２２のプレクーリングに本発明を適用していたが、これに限られず、立坑やトンネル、坑道、地下貯蔵施設等の大地下空間の周囲に形成される覆工コンクリートのプレクーリングに本発明を適用しても構わない。
また、上述した実施の形態１，２では、コンクリート冷却部３３２に二重管式熱交換器３３３，３３４を用いていたが、これに限られず、圧送管３１の少なくとも一部に対して内部を流通する冷却流体が熱伝達可能となるように設けられていれば、例えば、コンクリート冷却部３３２を省略し、パイプ３３Ａを圧送管３１に熱伝達可能に接続した構成としても構わない。
また、上述した実施の形態１，２において、圧送ポンプ３２とコンクリート冷却部３３２（内管部３３３１，３３４１）とを直接、接続し、コンクリート冷却部３３２（内管部３３３１，３３４１）にコンクリートを直接、圧送する構成としても構わない。
【符号の説明】
【００５１】
１０  本線シールドトンネル
１２  ランプシールドトンネル
１４  分岐合流部（地中空洞）
１６  地中発進基地
１８  外殻シールドトンネル（先行トンネル）
２２  覆工コンクリート
２３  凍結ゾーン（改良ゾーン）
３０  プレクーリングシステム
３１  圧送管
３２  圧送ポンプ
３３  流体循環装置
３３３，３３４  二重管式熱交換器
３３３１，３３４１  内管部
３３３２，３３４２  外管部
３３４４，３３４５  第１，第２遮蔽板（遮蔽板）
ＣＡｒ  コンクリートの流通方向
Ｐｔ  流路
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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