(57)【要約】【課題】粘性及び凍結土に対する強度が良好とされたセグメントの裏込め材を提供する。【解決手段】セグメントの裏込め材１は、シールド掘進機の後部に設けられたセグメント３に設けられた注入管等から、凍結土２とセグメント３との間に配置される裏込め材であって、セメントと、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる量の水と、尿素と、珪酸ナトリウムとを配合してなり、ゲル状を呈し、珪酸ナトリウムがさらに配合され、ゲル状を呈することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凍結土とセグメントとの間に配置される裏込め材であって、
セメントと、水と、尿素とを混合してなることを特徴とするセグメントの裏込め材。
【請求項２】
請求項１に記載のセグメントの裏込め材において、
前記尿素の容積が、下記の条件式（１）を満たすように設定されていることを特徴とするセグメントの裏込め材。
【数１】
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ただし、
Ｗ１：尿素を配合しない場合の裏込め材における水の容積
Ｃ１：セメントの容積
Ｗ２：本発明の裏込め材において、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる水の最低限の容積
Ｂ２：本発明の裏込め材における尿素の容積
【請求項３】
珪酸ナトリウムがさらに配合され、ゲル状を呈することを特徴とする請求項１または２に記載のセグメントの裏込め材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントの裏込め材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールドトンネル工事において、地中拡幅部等の防護工として凍結工法を採用することがある。凍結工法は、地盤内に冷媒を供給することで、地中の水を凍結させて凍結地盤を作り、地盤の止水性等を向上させるものである。
【０００３】
シールド掘削機の後方で構築されるセグメントには、凍結地盤から凍結膨張圧が作用する。このため、凍結地盤とセグメントとの間に裏込め材を注入することにより、セグメントを補強したり、凍結膨張圧を低減したりする技術が知られている（下記特許文献１参照）。
このような裏込め材としては、例えば、セメントと、水と、ＡＥ減水剤と、増粘剤とを、水・セメント比が３０〜６０％になるように、配合したものが使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８０６２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載のような裏込め材は、０℃以下の凍結地盤ではセメントの水和反応で生じる余剰水分がアイスレンズ状に凍結してしまうため、裏込め材の強度が低下してしまうという問題点がある。一方、強度低下の要因である余剰水分を削減するために水・セメント比を下げると、裏込め材の粘性が増大するため、裏込め材の注入の際にポンプでの圧送が困難になるという問題点がある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、適切な粘性を確保しつつ、凍結土に対する強度の大きいセグメントの裏込め材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係るセグメントの裏込め材は、凍結土とセグメントとの間に配置される裏込め材であって、セメントと、水と、尿素とを混合してなることを特徴とする。
【０００８】
本発明のセグメントの裏込め材は、凍結土とセグメントとの間に配置され、セメントと、水と、尿素とを混合して構成されている。よって、一般的な尿素を加えない裏込め材と比較して、本発明では尿素を加えたことにより、加えた尿素に相当する分の水の体積を減らすことができる。つまり、水の一部を尿素に置換することで、裏込め材の強度を増大させることができる。また、尿素を加えても、尿素を加えない場合と比較して粘性係数がほとんど変化しないため、適切な粘性を確保とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係るセグメントの裏込め材では、前記尿素の容積が、下記の条件式（１）を満たすように設定されていることが好ましい。
【数１】
2016169516.tif 000003
ただし、
Ｗ１：尿素を配合しない場合の裏込め材における水の容積
Ｃ１：セメントの容積
Ｗ２：本発明の裏込め材において、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる水の最低限の容積
Ｂ２：本発明の裏込め材における尿素の容積
【００１０】
このように構成されたセグメントの裏込め材では、水の容積は、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる量とされている。よって、一般的な尿素を加えない裏込め材の一部を尿素に置換して、粘性を確保しつつ、強度を増大させることができる。
【００１１】
また、本発明に係るセグメントの裏込め材は、珪酸ナトリウムがさらに配合され、ゲル状を呈することが好ましい。
【００１２】
このように構成されたセグメントの裏込め材に珪酸ナトリウムを配合することにより、注入直後から所定時間の間、裏込め材をゲル状に保持することができるとともに、固化時間を短縮することができ、施工性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るセグメントの裏込め材によれば、適切な粘性を確保しつつ、凍結土に対する強度の大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るセグメントの裏込め材の配置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係るセグメントの裏込め材について説明する。
図１に示すように、裏込め材（セグメントの裏込め材）１は、凍結土２と、シールド掘進機（不図示。以下同じ。）の後方で構築されるセグメント３との間の隙間Ｓに注入して配置されるものである。この裏込め材１は、シールド掘進機の後部に設けられたセグメント３に設けられた注入管（不図示）等から隙間Ｓに注入される。
【００１６】
裏込め材１は、セメントと、水と、尿素とが混合されて構成されている。
配合する尿素量は、以下の方法により算出する。
まず、尿素を配合しない場合を想定して、必要な強度を実現する水・セメント比を例えば３０〜６０％の所定値に決定する。これに基づいて水量（容積Ｗ１）、セメント量（容積Ｃ１）をそれぞれ算出する。
次に、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる最低限の水量（容積Ｗ２）を決定する。本実施形態の（尿素が配合された）裏込め材１におけるセメント量を上記の（容積Ｃ１）とし、水量を上記の（容積Ｗ２）とする。そして、下記の式（２）に示すように、セメント量（容積Ｃ１）に対する水量（容積Ｗ２）と尿素量（容積Ｂ２）との和の容積比が、（容積Ｃ１）に対する（容積Ｗ１）の容積比とほぼ同一となるように、配合する尿素量（容積Ｂ２）を決定する。
【００１７】
【数２】
2016169516.tif 000004
【００１８】
（実施例、比較例）
以下に、上記に示す裏込め材１の配合例の実施例と、比較例として尿素を含まない裏込め材の配合例を、表１に示す。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
表１に示すように、尿素を含まない一般的な裏込め材は、水１６５ｋｇ／ｍ３、セメント３５２ｋｇ／ｍ３、細骨材７６６ｋｇ／ｍ３、粗骨材１０３７ｋｇ／ｍ３で配合されるところ、本発明の実施例である裏込め材は、例えば、水１５０ｋｇ／ｍ３、セメント３５２ｋｇ／ｍ３、尿素２０ｋｇ／ｍ３、細骨材７６６ｋｇ／ｍ３、粗骨材１０３７ｋｇ／ｍ３で配合されている。このように、尿素を加えたことにより、水量を減らすことができる。
【００２１】
また、固化時間の短縮や注入直後をゲル状とするために、濃度５０％以下の珪酸ナトリウムを、注入管の入口（不図示）等で混合しながら注入してもよい。
【００２２】
このように構成されたセグメントの裏込め材１は、凍結土２とセグメント３との間に配置され、セメントと、水と、尿素とを混合して構成されている。水の容積は、ポンプでの圧送可能な粘性を確保できる量とされている。よって、一般的な尿素を加えない裏込め材と比較して、本発明では尿素を加えたことにより、加えた尿素に相当する分の水の体積を減らすことができる。つまり、水の一部を尿素に置換することで、裏込め材１の強度を増大させることができる。また、尿素を加えても、尿素を加えない場合と比較して粘性係数がほとんど変化しないため、良好な粘性を保持することができる。
また、一般的に、ＡＥ減水剤の代わりに高性能ＡＥ減水剤を使用した場合には、配合する水量を７％程度減水できるが、尿素を用いることによりこれ以上の減水効果がある。
【００２３】
また、珪酸ナトリウムが配合されたセグメントの裏込め材１は、注入直後から所定時間の間ゲル状とされているため、固化時間を短縮でき、施工性を向上することができる。
【００２４】
なお、上述した実施形態は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１…裏込め材（セグメントの裏込め材）
２…凍結土
３…セグメント
【図１】
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