JP5063669B2

JP5063669B2 - Tunnel construction method and its heat exchange path fixture.

Info

Publication number: JP5063669B2
Application number: JP2009274536A
Authority: JP
Inventors: 和夫大島
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2009-12-02
Filing date: 2009-12-02
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2029-12-02
Also published as: JP2011117171A

Description

本発明は、トンネル工法とその熱交換路固定具に関する。地盤を掘削した後のコンクリート覆工内に、それを構成する金網又は鉄筋に熱交換のための流体路を配置して、コンクリート覆工及びその周辺の地盤の地中熱を利用して熱交換器を構成した、トンネル工法とその熱交換路固定具に関する。 The present invention relates to a tunnel method and a heat exchange path fixture. Inside the concrete lining after excavating the ground, a fluid path for heat exchange is arranged in the wire mesh or reinforcing bar that composes it, and heat exchange is performed using the underground heat of the concrete lining and the surrounding ground. The present invention relates to a tunnel construction method and a heat exchange path fixture that constitutes a vessel.

従来から特に寒冷地においては、例えば、路面に発熱ケーブルを埋設して電熱を利用し凍結を防止する方式のもの、或いは路面にパイプを埋設して温水をパイプに流し循環させ凍結を防止する温水循環方式のもの等が知られている。又、最も簡易な方式では、単に路面に散水するのみの凍結防止方法もよく行われている。 Conventionally, particularly in cold districts, for example, a system that embeds a heating cable on the road surface and uses electric heat to prevent freezing, or a hot water that embeds a pipe on the road surface and circulates hot water through the pipe to prevent freezing. A circulation system or the like is known. In the simplest system, a freeze prevention method is also often performed by simply watering the road surface.

近年は環境に配慮し、自然エネルギーの有効利用、低ランニングコスト化の観点から地中熱利用のシステムが注目されている。地中温度は一年中ほぼ一定であり、外気温度に比べ夏は低く、冬は高くなっている。即ち、地中熱利用ヒートポンプ装置とは、地中に広く分布する１０〜１５℃という低温であるがほぼ恒温の熱エネルギーを利用し、ヒートポンプでより高温又は低温の熱エネルギーに交換し、冷温水や冷温風を造成することで、融雪用熱源又は冷暖房用熱源等として利用する装置である。 In recent years, considering the environment, geothermal heat utilization systems have attracted attention from the viewpoint of effective use of natural energy and low running costs. The underground temperature is almost constant throughout the year, which is lower in summer and higher in winter than outside temperature. That is, the heat pump device using geothermal heat is a low temperature of 10 to 15 ° C. widely distributed in the ground, but uses almost constant temperature heat energy, and the heat pump replaces the heat energy with higher or lower temperature, It is a device that is used as a heat source for melting snow or a heat source for cooling and heating by creating cold and hot air.

一方、トンネル内の排気ファンの排出口付近に熱交換器を設置し、排気熱を熱源とするヒートポンプを設け、このヒートポンプの利用側熱交換器で温水を製造し、この温水を融雪管に循環させる融雪設備が知られている（例えば、特許文献１参照）。更に、トンネルの壁面に横方向に孔を穿設し、この孔に地熱吸収用パイプを設置し、この地熱吸収用パイプを路面の融雪用パイプと接続させ、地熱吸収用パイプと融雪用パイプとの間で水をポンプで循環させるようにした路面の凍結防止方法も知られている（例えば、特許文献２参照）。 On the other hand, a heat exchanger is installed near the outlet of the exhaust fan in the tunnel, a heat pump that uses exhaust heat as a heat source is installed, hot water is produced with the heat exchanger on the use side of this heat pump, and this hot water is circulated through the snow melting pipe A snow melting facility is known (see, for example, Patent Document 1). Further, a hole is formed in the tunnel wall in the lateral direction, and a geothermal absorption pipe is installed in the hole, and the geothermal absorption pipe is connected to the snow melting pipe on the road surface. There is also known a road surface freezing prevention method in which water is circulated with a pump between the two (see, for example, Patent Document 2).

トンネル工事は、シールド工法、***作業等でトンネル掘削を行う場合、一般に数メートル単位で所定スパンを掘削後、地盤（地山）をコンクリート覆工、又はトンネル保坑のためコンクリートやパネル（セグメントともいう。）をトンネル内壁に設置する工法が一般的に採用されている。本発明者は、このパネル内に熱媒体となる流体路を配置し、トンネルの壁、地盤を熱交換器とするものを提案した（特許文献３参照） In tunnel construction, when tunnel excavation is performed by shield method, blasting work, etc., generally after excavating a predetermined span in units of several meters, the ground (ground) is covered with concrete, or concrete and panels (both segments are used for tunnel preservation) Is generally used on the inner wall of the tunnel. The present inventor has proposed a structure in which a fluid path serving as a heat medium is disposed in the panel, and the walls of the tunnel and the ground are used as a heat exchanger (see Patent Document 3).

しかしながら、一般的なトンネル工法は、掘削を行った後、トンネル周囲の崩壊と漏水を防ぎ、地山を安全に支持するためにコンクリート覆工を行う。地質が悪い場合、土かぶりが小さい場合は、トンネルの覆工には鉄筋コンクリートとする場合があるが、この覆工では所定距離掘削後に、最初にロックボルト等で金網を地山に固定し覆ってこれを保持し、これをコンクリート吹き付け等の工法が採用されている。また、鋼アーチ式支保工をそのまま巻き立てコンクリート中に埋め込んで鉄骨材とする工法であっても、同様な工法が採用されている。地質が強固な場合であっても、同様な工法が採用されることもある。 However, in general tunnel construction methods, after excavation, concrete lining is performed to prevent collapse and water leakage around the tunnel and to support the natural ground safely. If the geology is poor or the earth cover is small, the lining of the tunnel may be reinforced concrete, but after this excavation for a predetermined distance, the wire mesh is first fixed to the ground with a rock bolt or the like and covered. A method such as concrete spraying is employed to hold this. Moreover, even if it is the construction method which embeds steel arch type support work in the concrete as it is and uses it as a steel frame, the same construction method is adopted. Even if the geology is strong, the same construction method may be adopted.

通常、地中熱を直接利用したり、ヒートポンプの熱源として利用する場合は、地中熱と熱交換を行うために地中熱交換器を設置する必要がある。地中熱交換器を設置する方法として、一般的には、ボーリング等で孔井を掘削し、この中に鋼管やポリエチレンパイプ等を挿入したり、基礎杭等の中あるいは外側に、杭に沿ってポリエチレンパイプ等を設置して地中熱交換器を構成している。このように設置した地中熱交換器のポリエチレンパイプ等の中に、水、不凍液等の熱媒体液を循環させ、地中熱と熱交換を行なうシステムである。 Usually, when using geothermal heat directly or as a heat source of a heat pump, it is necessary to install a geothermal heat exchanger in order to exchange heat with underground heat. As a method of installing an underground heat exchanger, generally, a borehole is excavated by drilling or the like, and steel pipes or polyethylene pipes are inserted therein, or inside or outside the foundation pile, along the pile. A polyethylene heat exchanger is installed to configure the underground heat exchanger. This is a system in which heat medium liquid such as water and antifreeze liquid is circulated in a polyethylene pipe or the like of the underground heat exchanger installed in this way to exchange heat with underground heat.

特許第２８５８０７０号公報Japanese Patent No. 2858070 特許第３５６１８４９号公報Japanese Patent No. 3561849 特開２００７−１０７２８８号公報JP 2007-107288 A

しかし、前述したように、パネルを使用しない一般的なトンネル工法において、地中熱を利用しようとすれば、コンクリート覆工内に地中熱交換器として、ポリエチレン等で作られた地中熱交換システム用パイプをコンクリート内に設置する作業が必要である。この設置作業は、トンネル本体の工事ではないこともあり、工数と手間のかかるものであってはならない。このために現状のトンネル地盤からの地中熱の利用は、そのトンネル本体の施工方法の制約もあり、安定した恒常的な地中熱の利用には至ってはいない。 However, as mentioned above, in a general tunnel method that does not use panels, if you want to use underground heat, underground heat exchange made of polyethylene or the like as a underground heat exchanger in the concrete lining It is necessary to install the system pipe in the concrete. This installation work may not be the construction of the tunnel body, and should not be time consuming and labor intensive. For this reason, the use of geothermal heat from the current tunnel ground has been limited to the construction method of the tunnel body, and has not led to stable and permanent use of geothermal heat.

地盤（地山）によって異なるが、トンネル施工工事には前述したとおり、数回のコンクリート覆工が伴うので、この工事のときに地中熱交換器用の部材も合わせて取り付けることができれば、地中熱交換器設置のために新たな工事をする必要がなく、効率的で施工コストを低減することができる。特に、トンネルを掘削しながら、地中熱交換システム用パイプをコンクリート内に、トンネルの掘削に応じて無理なく設置できればより好ましい。 Although it depends on the ground (the ground), tunnel construction work involves several times of concrete lining, as mentioned above. If the members for the underground heat exchanger can also be attached at the time of this construction, It is not necessary to perform a new construction for installing the heat exchanger, and the construction cost can be reduced efficiently. In particular, it is more preferable if the underground heat exchange system pipe can be installed in the concrete without difficulty according to the tunnel excavation while excavating the tunnel.

本発明は、このような従来の問題点を解決するために想起されたもので、下記の目的を達成する。
本発明の目的は、コンクリート覆工と同時に、地中熱交換システム用流路を設置可能であるトンネル工法とその熱交換路固定具を提供することにある。 The present invention has been conceived to solve such a conventional problem and achieves the following object.
The objective of this invention is providing the tunnel construction method and its heat exchange path fixing tool which can install the flow path for underground heat exchange systems simultaneously with concrete lining.

本発明は、前記目的を達成するために次の手段をとる。
本発明１のトンネル工法は、
トンネル地盤を掘削するトンネル掘削工と、
前記掘削した地盤の周囲を支持するために行うコンクリート覆工からなトンネル覆工と
からなるトンネル工において、
前記コンクリート覆工の前、又は途中で、前記コンクリート覆工及び／又は前記コンクリート覆工の外周の地盤の地中熱と熱交換を行うために、熱媒体液を通す流体路を配置した固定具を、前記掘削したトンネルに配置する流体路配置工と、
各前記固定具に配置された前記流体路を相互に連結する連結工とからなることを特徴とする。 The present invention takes the following means in order to achieve the object.
The tunnel construction method of the present invention 1
Tunnel excavator excavating tunnel ground,
In the tunnel construction consisting of the tunnel lining from the concrete lining to support the periphery of the excavated ground,
Fixing device in which a fluid path for passing a heat medium liquid is disposed before or during the concrete lining to exchange heat with the underground heat of the concrete lining and / or the ground around the concrete lining. A fluid path placement work for placing the fluid in the excavated tunnel,
It is characterized by comprising a connecting work for connecting the fluid paths arranged in the respective fixtures to each other.

本発明２のトンネル工法は、本発明１において、前記流体路は、合成樹脂製又は耐蝕性のある金属製のパイプであり、前記連結は、前記パイプの両端を継手により相互に接続するものであることを特徴とする。 The tunnel construction method of the present invention 2 is the tunnel construction method of the present invention 1, wherein the fluid path is a synthetic resin or corrosion-resistant metal pipe, and the connection connects both ends of the pipe with joints. It is characterized by being.

本発明３のトンネル工法は、本発明１又は２において、前記流体路は、蛇行して配置されていることを特徴とする。この蛇行した流体路を多層になるように積層して配置したものでも良い。 The tunnel construction method of the present invention 3 is characterized in that, in the present invention 1 or 2, the fluid path is arranged in a meandering manner. The meandering fluid paths may be laminated and arranged in multiple layers.

本発明４のトンネル工法は、本発明２において、前記固定具は、前記パイプが固定された金網であり、前記金網は地盤又は前記コンクリート覆工にアンカーピンで設置することを特徴とする。 The tunnel construction method of the present invention 4 is characterized in that, in the present invention 2, the fixing tool is a wire mesh to which the pipe is fixed, and the wire mesh is installed on the ground or the concrete lining with an anchor pin.

本発明５のトンネル工法は、本発明２において、前記固定具は、前記パイプを地盤又は前記コンクリート覆工に固定するためのアンカーピンであることを特徴とする。 The tunnel construction method of the present invention 5 is characterized in that, in the present invention 2, the fixing tool is an anchor pin for fixing the pipe to the ground or the concrete lining.

本発明６のトンネル工法用熱交換路固定具は、本発明４のトンネル工法に用いる固定具であって、前記パイプ及び前記パイプが固定された前記金網のユニットからなることを特徴とする。 A heat exchange path fixture for a tunnel method according to the present invention 6 is a fixture used in the tunnel method according to the present invention 4, and is characterized by comprising the pipe and the wire net unit to which the pipe is fixed.

本発明のトンネル工法とその熱交換路固定具は、トンネルのコンクリート覆工のための工事と同時進行で、トンネル側熱交換部の設置工事を行うことができるので、トンネル工事の完了と同時にコンクリート覆工内にトンネル側の熱交換部を設置できる。この地中熱交換用の熱媒体液の流路は、トンネルのコンクリート覆工の任意の位置に任意の数量を設置できるので、熱量の調整が容易である。この結果、トンネルの地盤、コンクリート覆工、トンネル内の空気等との間で熱交換が安定して、効率よく行えるようになる。 The tunnel method of the present invention and its heat exchange path fixture can be installed at the same time as the tunnel concrete lining work, and the tunnel side heat exchange part can be installed. A heat exchange part on the tunnel side can be installed in the lining. Since the heat medium liquid flow path for underground heat exchange can be installed in an arbitrary amount at an arbitrary position of the concrete lining of the tunnel, the amount of heat can be easily adjusted. As a result, heat exchange with the ground of the tunnel, concrete lining, air in the tunnel, etc. is stable and efficient.

本発明により、トンネル側熱交換部の設置工事期間、費用が、既設又は新設のトンネル内から半径方向にボーリングして、熱交換器を設置するような従来の工事に比し、ボーリングの必要がないので大幅に軽減される。言い換えると、本発明はコンクリート覆工内に、大容量のトンネル側熱交換部が経済的に、かつ短期間に設置できる。この結果、本発明は、前述したトンネル側熱交換部でトンネルの地中熱又は空気と熱交換した熱を、熱源として広く活用することができ、自然エネルギーの活用、省エネルギー化が図れ、環境にやさしい冷暖房装置、融雪装置、給湯装置等を提供することができる。 According to the present invention, the installation work period and cost of the tunnel side heat exchanging portion are required to be drilled as compared to the conventional construction in which the heat exchanger is installed by boring in the radial direction from the existing or new tunnel. Because there is no, it is greatly reduced. In other words, according to the present invention, a large-capacity tunnel side heat exchange section can be installed economically and in a short time in a concrete lining. As a result, the present invention can widely use the underground heat of the tunnel or the heat exchanged with air in the above-mentioned tunnel side heat exchanging section as a heat source, making use of natural energy, energy saving, and environmental protection. An easy air-conditioning / heating device, snow melting device, hot water supply device, and the like can be provided.

図１は、トンネル覆工内にトンネル側熱交換部である金網ユニットを配置した例を模式的に示したトンネルの外観図である。FIG. 1 is an external view of a tunnel schematically showing an example in which a wire mesh unit as a tunnel side heat exchange unit is arranged in a tunnel lining. 図２は、金網ユニットの配置を示すトンネルの断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the tunnel showing the arrangement of the wire mesh unit. 図３は、金網に地中熱交換システム用パイプを配置した金網ユニットの平面図である。FIG. 3 is a plan view of a wire mesh unit in which pipes for underground heat exchange systems are arranged on the wire mesh. 図４は、金網をロックボルトでトンネルの地山に固定した状態を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a state in which a wire mesh is fixed to a natural ground of a tunnel with a lock bolt. 図５は、各金網ユニット上の地中熱交換システム用パイプを並列接続した連結例を示す接続図である。FIG. 5 is a connection diagram showing a connection example in which the pipes for the underground heat exchange system on each wire mesh unit are connected in parallel. 図６は、金網ユニットの他の例を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing another example of the wire mesh unit. 図７は、各金網ユニット上の地中熱交換システム用パイプを直列に接続した連結例を示す接続図である。FIG. 7 is a connection diagram showing a connection example in which the underground heat exchange system pipes on each wire mesh unit are connected in series. 図８は、金網ユニットの他の施工例を示すトンネルの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a tunnel showing another construction example of the wire mesh unit. 図９は、金網ユニットを使用しない施工例である。FIG. 9 shows a construction example in which no wire mesh unit is used.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明のトンネル工法により完成したトンネル熱利用熱交換システムのトンネル１側のトンネル側熱交換部３の外観を模式的に示す外観図である。図２は、図１のトンネル１の断面を示す断面図である。本実施の形態におけるヒートポンプ４は、コンクリート覆工２で構成されるトンネル熱交換部３で地中熱を取り出して、融雪、空調等の熱負荷５に利用するものである。コンクリート覆工２内には、熱交換を行うための金網ユニット１０が埋め込んである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view schematically showing the external appearance of a tunnel side heat exchanging section 3 on the tunnel 1 side of a tunnel heat utilization heat exchange system completed by the tunnel method of the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a section of the tunnel 1 of FIG. The heat pump 4 in the present embodiment takes out the underground heat at the tunnel heat exchanging section 3 constituted by the concrete lining 2 and uses it for the heat load 5 such as snow melting and air conditioning. A wire mesh unit 10 for performing heat exchange is embedded in the concrete lining 2.

図３は、この金網ユニット１０の平面図である。金網ユニット１０は、鉄筋である矩形の金網１０とこの上に取り付けられたポリエチレン製の地中熱交換システム用パイプ１２等からなる。金網１１は、掘削後にトンネルの壁面に設置される一般的な金網である。この金網１１上には、地中熱交換システム用パイプ１２が蛇行して配置固定されている。この金網１１と地中熱交換システム用パイプ１２の相互の固定は、鉄筋を結束するのに使われている鉄線である結束線１３を用いる。ただし、結束線１３に替えて、結束バンド、ケーブルタイ等と呼ばれている専用又は汎用の固定具を用いても良い。 FIG. 3 is a plan view of the wire mesh unit 10. The wire mesh unit 10 includes a rectangular wire mesh 10 that is a reinforcing bar, and a polyethylene geothermal heat exchange system pipe 12 and the like mounted thereon. The wire mesh 11 is a general wire mesh installed on the wall surface of a tunnel after excavation. On the wire net 11, a pipe 12 for underground heat exchange system is meandered and fixed. The wire mesh 11 and the underground heat exchange system pipe 12 are fixed to each other using a binding wire 13 that is an iron wire used for binding reinforcing bars. However, instead of the binding wire 13, a dedicated or general-purpose fixture called a binding band, a cable tie or the like may be used.

地中熱交換システム用パイプ１２は、本例では金網１１の上で蛇行しており、互いに等距離で平行で所定の間隔Ｓになるように配置されている。この理由は、地中熱交換システム用パイプ１２の周辺から効果的に熱を取り出すためである。トンネルの地山の近くに水脈があるときは、単位面積当たりで熱容量を大きく取り出せるので、この間隔Ｓは短くする。即ち、コンクリート覆工２に接している金網１１の単位面積当たりの地中熱交換システム用パイプ１２の表面積を増加させることができる。 In this example, the pipe 12 for the underground heat exchange system meanders on the wire mesh 11, and is arranged so as to be equidistant and parallel to each other with a predetermined interval S. This is because heat is effectively extracted from the periphery of the pipe 12 for the underground heat exchange system. When there is a water vein near the natural ground of the tunnel, a large heat capacity can be taken out per unit area, so this interval S is shortened. That is, the surface area of the underground heat exchange system pipe 12 per unit area of the metal mesh 11 in contact with the concrete lining 2 can be increased.

金網ユニット１０は、コンクリート覆工２と協働してトンネル１を構成する。金網ユニット１０上に固定された地中熱交換システム用パイプ１２は、コンクリート覆工２と接触して熱交換を行う。地中熱交換システム用パイプ１２を相互に連結するには、ソケット１５を用いる（図５参照）。ソケット１５は、他の金網ユニット１０の地中熱交換システム用パイプ１２の端部１４を挿入して、相互に連結するためのものである。この連結は、この中を流れる熱媒体液の漏れを防ぐために熱融着により行われる。 The wire mesh unit 10 constitutes the tunnel 1 in cooperation with the concrete lining 2. The underground heat exchange system pipe 12 fixed on the wire mesh unit 10 contacts the concrete lining 2 to exchange heat. Sockets 15 are used to connect the underground heat exchange system pipes 12 to each other (see FIG. 5). The socket 15 is for inserting and connecting the end portions 14 of the pipes 12 for the underground heat exchange system of the other wire mesh unit 10 to each other. This connection is performed by heat fusion in order to prevent leakage of the heat medium liquid flowing therethrough.

金網ユニット１０は、直接的にはコンクリート覆工２、及び／又はトンネル周囲の地盤（地山）が有している熱と地中熱交換システム用パイプ１２内を流れる熱媒体液との間で、熱交換する機能を有するものである。トンネル１を構成するコンクリート覆工２は、一般的には地盤の掘削を行った後、周囲の崩壊と漏水を防ぎ、地山を安全に支持するために行う。トンネル工は、地盤の掘削後、コンクリートを地山に直接吹き付ける一次吹付後に、金網を設置するのが一般的なコンクリート覆工のための工法である。本実施の形態の金網ユニット１０の金網１１の設置例では、このコンクリートの一次吹付後に、この吹付けコンクリートの上に、アンカーピン２０によって位置され固定する。 The wire mesh unit 10 is directly between the heat of the concrete lining 2 and / or the ground (the ground) around the tunnel and the heat transfer medium flowing in the pipe 12 for the underground heat exchange system. It has a function of heat exchange. The concrete lining 2 that constitutes the tunnel 1 is generally performed after excavation of the ground to prevent surrounding collapse and water leakage and to safely support the ground. In tunnel construction, after excavation of the ground, and after the primary spraying of concrete directly onto the ground, a wire mesh is installed for the concrete lining method. In the installation example of the wire mesh 11 of the wire mesh unit 10 of the present embodiment, after the primary spraying of the concrete, the anchor pin 20 is positioned and fixed on the sprayed concrete.

この実施の形態の金網ユニット１０は、前述したように地盤を所定間隔掘削した後、吹付けコンクリートの内壁にアンカーピン２０で固定される。この金網ユニット１０は、図２に示すように、通常のトンネル工法の金網設置のように、トンネル１の壁の中の鉄筋を構成するものであり、地盤に一次吹付けコンクリートを吹き付ける前、又は一次吹き付けた後に壁面に取り付けるものである。金網ユニット１０の地盤への取り付け方法は、一般にトンネル工で用いられているものであり、トンネル１の中心部から放射状に配置されたアンカーピン２０を用いる。なお、地盤（地山）にロックボルト（図示せず。）がトンネルの中心部から半径方向に設置されている。 The wire mesh unit 10 of this embodiment is fixed to the inner wall of shotcrete with anchor pins 20 after excavating the ground at a predetermined interval as described above. As shown in FIG. 2, the wire mesh unit 10 constitutes a reinforcing bar in the wall of the tunnel 1 as in the case of wire mesh installation in a normal tunnel construction method, or before spraying primary sprayed concrete on the ground, or It is attached to the wall surface after primary spraying. The attachment method of the wire net unit 10 to the ground is generally used in tunnel construction, and anchor pins 20 arranged radially from the center of the tunnel 1 are used. In addition, a rock bolt (not shown) is installed on the ground (natural ground) in the radial direction from the center of the tunnel.

アンカーピン２０の構造、機能、施工方法は周知であるので、その説明は省略する。この金網ユニット１０は、地中熱交換システム用パイプ１２を固定して取り付ける機能、及びトンネル１の内壁を補強する機能を果たすものである。なお、地中熱交換システム用パイプ１２には、例えば、ポリエチレン管、ステンレス（ＳＵＳ）管、耐蝕性を有する鋼管等を使用しても良い。このＳＵＳ管や鋼管は金属体であるので、熱の伝達性がよく、強度が高いので好適である。 Since the structure, function, and construction method of the anchor pin 20 are well known, description thereof is omitted. The wire mesh unit 10 functions to fix and attach the underground heat exchange system pipe 12 and to reinforce the inner wall of the tunnel 1. For the underground heat exchange system pipe 12, for example, a polyethylene pipe, a stainless steel (SUS) pipe, a steel pipe having corrosion resistance, or the like may be used. Since this SUS pipe or steel pipe is a metal body, it is suitable because it has good heat transfer and high strength.

この金網ユニット１０には、図２に示したように、コンクリート覆工２の周方向に複数個並べて設置されている。図５に示すように、複数の各金網ユニット１０上に設置された地中熱交換システム用パイプ１２は、相互にソケット１５で直列接続になるように、互いに連結されている。そして、一群の金網ユニット１０上の地中熱交換システム用パイプ１２の一端のソケット１５は、熱媒体液の往路管２１に接続されている。一群の金網ユニット１０上の地中熱交換システム用パイプ１２の他端のソケット１５は、復路管２２に連結されている。熱媒体液は、往路管２１から各金網ユニット１０上の地中熱交換システム用パイプ１２に入り、コンクリート覆工２内で地中熱と熱交換して、復路管２２に戻ることになる。なお、各金網ユニット１０のトンネルの周面への配置は、図１に示すように、トンネルの掘削方向、周方向、又はこれを組み合わせた何れの方向に配置しても良い。 As shown in FIG. 2, a plurality of metal mesh units 10 are installed side by side in the circumferential direction of the concrete lining 2. As shown in FIG. 5, the underground heat exchange system pipes 12 installed on each of the plurality of wire mesh units 10 are connected to each other so as to be connected in series by sockets 15. The socket 15 at one end of the underground heat exchange system pipe 12 on the group of wire mesh units 10 is connected to the forward path pipe 21 of the heat medium liquid. The socket 15 at the other end of the pipe 12 for the underground heat exchange system on the group of wire mesh units 10 is connected to the return pipe 22 . The heat medium liquid enters the underground heat exchange system pipe 12 on each wire mesh unit 10 from the forward pipe 21, exchanges heat with the underground heat in the concrete lining 2, and returns to the return pipe 22. In addition, as shown in FIG. 1, the arrangement | positioning to the surrounding surface of a tunnel of each metal-mesh unit 10 may arrange | position in any direction which combined the excavation direction of the tunnel, the circumferential direction, or this.

このようにトンネル掘削中に、トンネル１の鉄筋でもある金網ユニット１０を使用することで、本工事の進行に合わせて、コンクリート覆工２に沿って熱交換（熱採取、熱放出）機能を有する金網ユニット１０を、任意の数量、任意の位置に設置が可能となり、迅速にかつ容易にトンネル側熱交換部３を構成することが可能となる。地下鉄のような地中深く掘削されたトンネル１は、その周囲が地盤に囲まれ、大気との熱交換も少なく一定の安定した地温下にある。 By using the wire mesh unit 10 which is also a reinforcing bar of the tunnel 1 during tunnel excavation in this way, it has a heat exchange (heat collection, heat release) function along the concrete lining 2 in accordance with the progress of the main construction. The wire mesh unit 10 can be installed in any quantity and at any position, and the tunnel side heat exchange section 3 can be configured quickly and easily. The tunnel 1 excavated deep underground, such as a subway, is surrounded by the ground and has a constant and stable ground temperature with little heat exchange with the atmosphere.

このため、このようなトンネル１は、地中熱を利用する上では、非常にめぐまれた条件下にある。トンネル１内の空気の熱（廃熱等）を利用するのにも、非常にめぐまれた条件下にある。この地中又は空気の熱は、駅舎、地下鉄関係の各設備の冷暖房装置、給湯装置等に利用するとよい。更に、昇降客が多く、かつ電車が走行しているトンネル１内の廃熱を金網ユニット１０から採取すると、熱源として利用しながらトンネル内の空気の温度を下げる効果もある。 For this reason, such a tunnel 1 is in a very convoluted condition when using geothermal heat. The use of the heat (waste heat, etc.) of the air in the tunnel 1 is also under extremely difficult conditions. This underground or air heat may be used for station buildings, air conditioners and hot water heaters for subway-related facilities. Furthermore, collecting waste heat in the tunnel 1 where there are many elevators and the train is running from the wire mesh unit 10 has the effect of lowering the temperature of the air in the tunnel while using it as a heat source.

又、逆に長さの短い鉄道、道路の山岳トンネルのような場合は、通気がよく、トンネル内は一定の温度が維持される。従って、比較的温度の安定しているトンネル１で、地盤側に近く地中温度の安定している部位に、トンネル側熱交換部３を構成する金網ユニット１０を設置するほうが熱交換効率は有効である。熱媒体液を通す往路である往路管２０は、トンネルに沿って壁面に沿って配置されているものであり、コンクリート覆工２に埋め込まれてはいない。往路管２１は、ポリエチレン製、プラスチック製、金属製等のパイプで構成されている。 On the other hand, in the case of a short railway or road mountain tunnel, ventilation is good and a constant temperature is maintained in the tunnel. Therefore, it is more effective to install the wire mesh unit 10 constituting the tunnel side heat exchanging unit 3 in the tunnel 1 where the temperature is relatively stable and the ground temperature is stable near the ground side. It is. The forward pipe 20, which is the forward path through which the heat transfer liquid passes, is disposed along the wall surface along the tunnel and is not embedded in the concrete lining 2. The outgoing pipe 21 is configured by a pipe made of polyethylene, plastic, metal, or the like.

トンネルの一方の端部には、熱交換された熱媒体液が戻るための復路管２２が配置されている。復路管２２は、本例ではトンネルに沿って壁面に沿って配置されているものであり、往路管２１と同様に、コンクリート覆工２内に埋め込まれてはいない。復路管２２は、ポリエチレン製、プラスチック製、金属製等のパイプで構成され、その外周は断熱材でカバーされている。なお、往路管２１及び復路管２２は、コンクリート覆工２内に埋め込んでも良い。 At one end of the tunnel, a return pipe 22 for returning the heat exchanged heat medium liquid is disposed. In the present example, the return pipe 22 is arranged along the wall surface along the tunnel, and is not embedded in the concrete lining 2 like the forward pipe 21. The return pipe 22 is constituted by a pipe made of polyethylene, plastic, metal or the like, and its outer periphery is covered with a heat insulating material. The forward pipe 21 and the backward pipe 22 may be embedded in the concrete lining 2.

〔金網ユニット２５の他の実施の形態〕
前述した金網ユニット１０の地中熱交換システム用パイプ１２は、金網１１の上で蛇行して配置されている。図６に示す金網ユニット２５は、地中熱交換システム用パイプ１２をクロスして重ねて配置した例である。地中熱交換システム用パイプ１２をクロスして重ねて配置する方法は、単位面積、又は体積当たりの地中熱交換システム用パイプ１２の密度を高くするためである。地下水が多いトンネルの場合、単位面積、又は体積当たりの熱交換効率が高いので、この金網ユニット２５の地中熱交換システム用パイプ１２を積層して配置する方法は有効である。なお、この地中熱交換システム用パイプ１２を円弧状に巻いてクロスさせて積層する方法は、二層であったが、三層又は四層に重ねたものであっても良い。 [Another embodiment of the wire mesh unit 25]
The above-described pipe 12 for the underground heat exchange system of the wire mesh unit 10 is arranged meandering on the wire mesh 11. The wire mesh unit 25 shown in FIG. 6 is an example in which the underground heat exchange system pipes 12 are arranged so as to cross and overlap. The method of arranging the underground heat exchange system pipes 12 so as to cross each other is to increase the density of the underground heat exchange system pipes 12 per unit area or volume. In the case of a tunnel with a lot of groundwater, the heat exchange efficiency per unit area or volume is high, so the method of stacking and arranging the underground heat exchange system pipes 12 of the wire mesh unit 25 is effective. In addition, although the method of laminating | stacking this pipe | tube 12 for underground heat exchange systems in circular arc shape, making it cross | intersect was a two-layer, it could be piled up in three layers or four layers.

〔地中熱交換システム用パイプ１７の他の接続例〕
図７は、金網ユニット１０に配置した地中熱交換システム用パイプ１２の接続例を示すものである。この接続例は、各金網ユニット１０の地中熱交換システム用パイプ１２を相互に連結して直列にしたものである。この接続例では、往路管２１の配管が短くできる利点がある。ただし、地中熱交換システム用パイプ１２を直列に接続すると、並列接続に比してコンクリート覆工３の各部から均等に熱交換性に劣る。 [Another connection example of pipe 17 for underground heat exchange system]
FIG. 7 shows a connection example of the underground heat exchange system pipe 12 arranged in the wire mesh unit 10. In this connection example, the underground heat exchange system pipes 12 of the respective wire mesh units 10 are connected to each other in series. In this connection example, there is an advantage that the piping of the outgoing pipe 21 can be shortened. However, when the underground heat exchange system pipes 12 are connected in series, the heat exchange performance is inferior evenly from each part of the concrete lining 3 as compared to the parallel connection.

〔金網ユニットの他の施工例〕
図８は、金網ユニットの他の施工例であり、トンネル１の断面図である。前述した金網ユニット１０の施工は、ユニット化した金網１１をトンネル１の内側に、地中熱交換システム用パイプ１２をトンネルの外側に配置した例であった。しかしながら、この施工方法ではなく、金網１１をトンネル１の外側に、地中熱交換システム用パイプ１２をトンネル１の内側に配置した例である。 [Other examples of wire mesh units]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the tunnel 1 as another construction example of the wire mesh unit. The construction of the wire mesh unit 10 described above is an example in which the unitized wire mesh 11 is disposed inside the tunnel 1 and the underground heat exchange system pipe 12 is disposed outside the tunnel. However, this construction method is an example in which the wire mesh 11 is arranged outside the tunnel 1 and the underground heat exchange system pipe 12 is arranged inside the tunnel 1.

図９は、金網ユニットを使用しない施工例である。前述した地中熱交換システム用パイプ１２は、金網１１の上に固定し、この金網１１をロックボルト２０で地盤に固定するものであった。しかしながら、地中熱交換システム用パイプ１２の固定は、必ずしも金網１１を用いて固定しなくても良い。トンネル工法によっては、金網１１を用いることなく、直接的に地中熱交換システム用パイプ１２をアンカーピン２０で地山に固定すると良い。また、地中熱交換システム用パイプ１２を、アンカーピン２０でなくても、鋼アーチ支保工、一般的な鉄筋金網がある場合は、これに結束線等で固定しても良い。 FIG. 9 shows a construction example in which no wire mesh unit is used. The above-described pipe 12 for the underground heat exchange system is fixed on the wire mesh 11, and the wire mesh 11 is fixed to the ground with the lock bolt 20. However, the underground heat exchange system pipe 12 is not necessarily fixed using the wire mesh 11. Depending on the tunnel construction method, the underground heat exchange system pipe 12 may be directly fixed to the ground with the anchor pin 20 without using the wire mesh 11. Further, if the underground heat exchange system pipe 12 is not the anchor pin 20, but there is a steel arch supporting work or a general rebar wire mesh, it may be fixed to this with a binding wire or the like.

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されることはない。本発明の目的、趣旨を逸脱しない範囲内で変更可能なことはいうまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this embodiment. Needless to say, changes can be made without departing from the scope and spirit of the present invention.

１…トンネル
２…コンクリート覆工
３…トンネル熱交換部
４…ヒートポンプ
５…熱負荷
１０，２５…金網ユニット
１１…金網
１２…地中熱交換システム用パイプ
１３…結束線
１５…ソケット
２０…アンカーピン
２１…往路管
２２…復路管 1 ... tunnel 2 ... concrete lining 3 ... tunnel heat exchange section 4 ... heat pump 5 ... heat load 10, 25 ... metal net unit 11 ... wire mesh 12 ... pipe for underground heat exchange system 13 ... tie wire 15 ... socket 20 ... anchor pin
21 ... Outward pipe
22 ... Return pipe

Claims

トンネル地盤を掘削するトンネル掘削工と、
前記掘削した地盤の周囲を支持するために行うコンクリート覆工であるトンネル覆工と
からなるトンネル工法において、
前記コンクリート覆工の前、又は途中で、前記コンクリート覆工及び／又は前記コンクリート覆工の外周の地盤の地中熱と熱交換を行うために、熱媒体液を通す流体路を配置した固定具を、前記掘削したトンネルに配置する流体路配置工と、
各前記固定具に配置された前記流体路を相互に連結する連結工と
からなることを特徴とするトンネル工法。 Tunnel excavator excavating tunnel ground,
In tunnel construction method consisting tunnel lining as a concrete lining performed to support the periphery of the excavated soil,
Fixing device in which a fluid path for passing a heat medium liquid is disposed before or during the concrete lining to exchange heat with the underground heat of the concrete lining and / or the ground around the concrete lining. A fluid path placement work for placing the fluid in the excavated tunnel,
A tunneling method characterized by comprising: a connecting work for connecting the fluid paths arranged in the respective fixtures to each other.

請求項１に記載されたトンネル工法において、
前記流体路は、合成樹脂製又は耐蝕性のある金属製のパイプであり、前記連結は、前記パイプの両端を継手により相互に接続するものである
ことを特徴とするトンネル工法。 In the tunnel construction method according to claim 1,
The tunnel is characterized in that the fluid path is a synthetic resin or corrosion-resistant metal pipe, and the connection connects both ends of the pipe with joints.

請求項１又は２に記載されたトンネル工法において、
前記流体路は、蛇行して配置されている
ことを特徴とするトンネル工法。 In the tunnel construction method according to claim 1 or 2,
A tunnel construction method, wherein the fluid path is arranged in a meandering manner.

請求項２に記載されたトンネル工法において、
前記固定具は、前記パイプが固定された金網であり、前記金網は地盤又は前記コンクリート覆工にアンカーピンで設置する
ことを特徴とするトンネル工法。 In the tunnel construction method according to claim 2,
The tunneling method, wherein the fixture is a wire mesh to which the pipe is fixed, and the wire mesh is installed on the ground or the concrete lining with an anchor pin.

請求項２に記載されたトンネル工法において、
前記固定具は、前記パイプを地盤又は前記コンクリート覆工に固定するためのアンカーピンである
ことを特徴とするトンネル工法。 In the tunnel construction method according to claim 2,
The said fixing tool is an anchor pin for fixing the said pipe to the ground or the said concrete lining. The tunnel construction method characterized by the above-mentioned.

請求項４に記載されたトンネル工法に用いる固定具であって、
前記パイプ及び前記パイプが固定された前記金網のユニットからなる
ことを特徴とするトンネル工法用熱交換路固定具。 It is a fixing tool used for the tunnel construction method described in claim 4,
A heat exchange path fixture for a tunnel method comprising the pipe and the wire mesh unit to which the pipe is fixed.