▶ 日本シビックコンサルタント株式会社の特許一覧 ▶ 花王株式会社の特許一覧 ▶ 株式会社立花マテリアルの特許一覧 ▶ 戸田建設株式会社の特許一覧 ▶ 西松建設株式会社の特許一覧
特許7531006シールド工法用裏込め材の注入方法、その注入装置、及びシールド工法用裏込め材
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-31
(45)【発行日】2024-08-08
(54)【発明の名称】シールド工法用裏込め材の注入方法、その注入装置、及びシールド工法用裏込め材
(51)【国際特許分類】
C04B 28/02 20060101AFI20240801BHJP
B28C 7/04 20060101ALI20240801BHJP
C04B 22/08 20060101ALI20240801BHJP
C04B 24/12 20060101ALI20240801BHJP
C04B 24/26 20060101ALI20240801BHJP
C04B 24/38 20060101ALI20240801BHJP
E02D 3/12 20060101ALI20240801BHJP
E21D 11/00 20060101ALI20240801BHJP
C04B 111/70 20060101ALN20240801BHJP
【ＦＩ】
C04B28/02
B28C7/04
C04B22/08 A
C04B24/12 A
C04B24/26 D
C04B24/26 H
C04B24/38 D
E02D3/12 101
E21D11/00 A
C04B111:70
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2023017096
(22)【出願日】2023-02-07
【審査請求日】2023-02-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000228811
【氏名又は名称】日本シビックコンサルタント株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000000918
【氏名又は名称】花王株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】390006758
【氏名又は名称】株式会社立花マテリアル
(73)【特許権者】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000195971
【氏名又は名称】西松建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104776
【弁理士】
【氏名又は名称】佐野 弘
(74)【代理人】
【識別番号】100119194
【弁理士】
【氏名又は名称】石井 明夫
(72)【発明者】
【氏名】近藤 紀夫
(72)【発明者】
【氏名】小泉 卓也
(72)【発明者】
【氏名】加島 豐
(72)【発明者】
【氏名】大塚 孝義
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 眞彦
(72)【発明者】
【氏名】岡田 康平
(72)【発明者】
【氏名】石井 宏明
(72)【発明者】
【氏名】相澤 吉宏
(72)【発明者】
【氏名】小林 修
(72)【発明者】
【氏名】三戸 憲二
【審査官】小川 武
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２２－１０７８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２３７４３５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１８８４６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－０７７７９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０１－１９２９１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６０－０７１５６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ７／００－２８／３６
Ｂ２８Ｃ ７／０４
Ｅ２１Ｄ １１／００
Ｅ０２Ｄ ３／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する第１の混合工程と、
前記第１の混合工程によって混合された前記Ａ液を、第１の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第１の圧送工程と、
ＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）を、第２の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第２の圧送工程と、
前記裏込め部付近まで圧送された前記Ａ液と前記Ｂ液を混合して裏込め材を作成する第２の混合工程と、
前記第２の混合工程によって混合された前記裏込め材を前記裏込め部に注入する注入工程と、
を有するシールド工法用裏込め材の注入方法。
【請求項2】
請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材の注入装置であって、
セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する第１の混合手段と、
前記第１の混合手段によって混合された前記Ａ液を、第１の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第１の圧送手段と、
ＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）を、第２の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第２の圧送手段と、
前記裏込め部付近まで圧送された前記Ａ液と前記Ｂ液を混合して裏込め材を作成する第２の混合手段と、
前記第２の混合手段によって混合された前記裏込め材を前記裏込め部に注入する注入手段と、
を備えるシールド工法用裏込め材の注入装置。
【請求項3】
請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材であって、
セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを混合してなり、
前記Ａ液がセメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を含み、
前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であり、
前記Ｂ液の水ガラスのＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下であり、前記Ｂ液に前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤が混合されているシールド工法用裏込め材。
【請求項4】
前記Ａ液と前記Ｂ液との割合が、体積比（Ａ液／Ｂ液）で７０／３０以上、９８／２以下である、請求項３に記載のシールド工法用裏込め材。
【請求項5】
前記流動化剤が、ポリカルボン酸系重合体である、請求項３に記載のシールド工法用裏込め材。
【請求項6】
前記安定剤が、糖類、オキシカルボン酸及びその塩から選ばれる１種以上である、請求項３に記載のシールド工法用裏込め材。
【請求項7】
前記増粘剤の含有量が、前記水に対して、０．１質量％以上５質量％以下、
前記流動化剤が、前記セメントに対して、０．０５質量％以上１質量％以下、
前記安定剤が、前記セメントに対して、０．１質量％以上３質量％以下である、請求項３に記載のシールド工法用裏込め材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えばトンネルを築造するとき、トンネルの裏込め部（以下、テールボイドともいう。）に注入する裏込め材、その製造方法、その注入方法、及び注入装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、シールド工法には、シールド掘進機に設けたシールドジャッキ推進装置を用いて、シールド掘進機内の後胴で組み立てられた覆工体（セグメント）を押圧し、その反力をシールド掘進機の掘進力とすると同時に、回転カッター等で地山を掘削して掘進し、トンネルを築造する工法がある。
【0003】
上記シールド工法では、掘削断面とセグメント外周との間に発生する空隙部(以下、テールボイドともいう。)に、掘進すると同時に上記空隙部に速やかに裏込め材を注入充填し、早期に固化させることで地盤変位を最小限に抑制するようにしている。
【0004】
従来、上記シールド工法において、テールボイドに充填する裏込め材は、主に軟弱地盤を対象に様々な裏込め材が発展してきた。この裏込め材を注入する方法には、テールボイドが発生すると同時に、このテールボイドに裏込め材を充填する同時裏込め注入方法が専ら採用されてきた。
【0005】
また従来、上記裏込め材に求められる設計強度(材令２８日)については、特に重要構造物や急曲線施工等の特殊条件下以外では、掘削対象土質にかかわらず、少なくとも２Ｎ／ｍｍ２以上とされている（技術マニュアルＰ．２３参照、可塑状グラウト協会発行）。これは、比較的軟弱地盤を対象とするシールド工事で多く採用されてきたためである。
【0006】
近年、大深度、大断面のシールド工事においては、強度が高い洪積層から軟岩を掘削することが多くなるため、裏込め材の強度についても掘削対象地盤相当の強度が求められている。また近年、土被りの大きいＮ値５０以上の洪積層、第三紀層等の未固結地盤や軟岩等で、地下水位が高い条件下の道路トンネルや鉄道トンネルを建設する事例や計画する事例が増えている。このような事情から裏込め材においても高強度の裏込め材が要求されている。
【0007】
なお、高強度の裏込め材については、例えば特許文献１及び特許文献２に記載された技術がある。そして、特許文献１の実施例には、遅延型の減水剤、増粘剤及び消泡剤を含有する水セメント比（Ｗ／Ｃ）が４２％のモルタルと、水ガラス液とを混合してなる裏込め材が記載されている。特許文献１には、裏込め材として重要な性能である、注入初期の可塑状状態を表す可塑状保持時間と可塑状強度については何ら示唆されていない。さらに、特許文献１は、裏込め材に細骨材として砂を使用している。砂は産地により粒度分布が異なるばかりでなく、砂の表面水量は、管理方法により変動するものであり、圧送性能及び配合強度に大きな影響を与えるため、裏込め材として一定の品質を確保することが困難な場合がある。
【0008】
また、特許文献２の実施例には、分散剤、ミセル剤（増粘剤）、遅延剤を含有する水セメント比が３１．２５％のセメントジェルとジェル状骨材体と混合してなる水セメント比が５０％の裏込め材が記載されているものの、１時間経過後の初期強度については、何ら示唆されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】特開２０１６－１６６４４７号公報
【文献】特開２０２２－１０７８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、シールド工事の裏込め材で高強度を達成するためには、水セメント比（Ｗ／Ｃ）を小さくする必要がある一方、水セメント比を小さくすると裏込め材の粘性が高くなる傾向がありポンプで圧送することが困難になる。上記特許文献１及び特許文献２の技術では、裏込め材となる材料を別の配管を用いて圧送し、テールボイドに充填する直前に裏込め材を調製しセメントの硬化を促進することで、裏込め材の高強度化とポンプ圧送性の向上を達成している。
【0011】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の技術であっても、セメントの分離を抑制するためにモルタルやセメントジェルの粘性がある程度高くポンプ圧送距離に限界があり、掘進延長が長距離になると圧送することができない場合があった。その場合の対策として、例えば、特許文献２には、ミキサータンクや注入ポンプを複数設置して長距離間を中継する方法が記載されている。
【0012】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、硬化後の高強度化を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能なシールド工法用裏込め材、その製造方法、その注入方法、及び注入装置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】
【0013】
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する第１の混合工程と、前記第１の混合工程によって混合された前記Ａ液を、第１の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第１の圧送工程と、ＳｉＯ
２
／Ｎａ
２
Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）を、第２の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第２の圧送工程と、前記裏込め部付近まで圧送された前記Ａ液と前記Ｂ液を混合して裏込め材を作成する第２の混合工程と、前記第２の混合工程によって混合された前記裏込め材を前記裏込め部に注入する注入工程と、を有する。
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材の注入装置であって、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する第１の混合手段と、前記第１の混合手段によって混合された前記Ａ液を、第１の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第１の圧送手段と、ＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）を、第２の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第２の圧送手段と、前記裏込め部付近まで圧送された前記Ａ液と前記Ｂ液を混合して裏込め材を作成する第２の混合手段と、前記第２の混合手段によって混合された前記裏込め材を前記裏込め部に注入する注入手段と、を備える。
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材であって、セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを混合してなり、前記Ａ液がセメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を含み、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であり、前記Ｂ液の水ガラスのＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下であり、前記Ｂ液に前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤が混合されている。
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材の注入装置であって、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する第１の混合手段と、前記第１の混合手段によって混合された前記Ａ液を、第１の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第１の圧送手段と、ＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）を、第２の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第２の圧送手段と、前記裏込め部付近まで圧送された前記Ａ液と前記Ｂ液を混合して裏込め材を作成する第２の混合手段と、前記第２の混合手段によって混合された前記裏込め材を前記裏込め部に注入する注入手段と、を備える。
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のシールド工法用裏込め材の注入方法に用いられるシールド工法用裏込め材であって、セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを混合してなり、前記Ａ液がセメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を含み、前記増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であり、前記Ｂ液の水ガラスのＳｉＯ ２ ／Ｎａ ２ Ｏのモル比が１．８以上２．６以下であり、前記Ｂ液に前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤が混合されている。
【0014】
また、本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記Ａ液と前記Ｂ液との割合が、体積比（Ａ液／Ｂ液）で７０／３０以上、９８／２以下である。
【0015】
また、本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記流動化剤が、ポリカルボン酸系重合体である。
【0016】
また、本発明の請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記安定剤が、糖類、オキシカルボン酸及びその塩から選ばれる１種以上である。
【0017】
また、本発明の請求項７に記載の発明は、請求項３に記載の構成に加え、前記増粘剤の含有量が、前記水に対して、０．１質量％以上５質量％以下、前記流動化剤が、前記セメントに対して、０．０５質量％以上１質量％以下、前記安定剤が、前記セメントに対して、０．１質量％以上３質量％以下である。
【発明の効果】
【0024】
本発明の請求項１乃至請求項７に記載の発明によれば、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を含み、増粘剤がアミンオキシド系増粘剤、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、調整直後及び調整３時間静置後の流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含むとともに、前記Ａ液の化合物と同じ増粘剤を含む凝結剤（Ｂ液）とを混合してなることから、硬化後の高強度化を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能な裏込め材及びその注入方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の一実施形態に係るシールド工法用裏込め材を適用したシールド工法用裏込め材の注入装置の構成を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の一実施形態に係るシールド工法用裏込め材(以下、単に裏込め材ともいう。)について詳細に説明する。
【0027】
＜裏込め材＞
本実施形態の裏込め材は、硬化後の高強度を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能である。その理由について以下に説明する。
本実施形態の裏込め材は、硬化後の高強度を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能である。その理由について以下に説明する。
【0028】
本実施形態の裏込め材は、圧送配管内でのセメントの水和反応による粘性の増加及び閉塞を抑制するために、硬化を抑制する安定剤を含むセメントジェル（Ａ液）と、テールボイドに充填する直前にＡ液と混合してセメントの硬化を促進する凝結剤（Ｂ液）とを含む。
【0029】
Ｂ液は水ガラスを主成分とする液であり、長距離のポンプ圧送性に問題はないものの、Ａ液はセメントを含有しているので、ポンプ圧送ができる流動性の付与とセメントの沈降（分離）の抑制する程度の粘性の付与を両立することが必要であり、更に流動性の低下や圧送配管の閉塞につながるセメントの硬化抑制も必要となる。
【0030】
ここで、Ａ液の流動性を向上する流動化剤、セメントの沈降を抑制する増粘剤及びセメントの硬化を抑制する安定剤をＡ液に配合して注入モルタルの流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下になるように調整することにより、Ａ液が適切な流動性となり、Ａ液が分離することなく長距離のポンプ圧送が可能になった。
【0031】
そして、上記テールボイドに充填する直前にＡ液とＢ液とを混合して裏込め材を調製する際には、Ｂ液の水ガラスのＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下とした。そのため、Ａ液のセメントの硬化反応が適度な速度で進行し、ゲルを生じることなく、高強度の硬化体が得られるようになった。なお、本実施形態の効果発現の機構は、これに限定されるものではない。
【0032】
本実施形態の裏込め材は、セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを含むシールド工法用裏込め充填材であって、Ａ液がセメント、水、増粘剤（以下、特殊増粘剤ともいう。）、流動化剤及び安定剤を含む。以下、これらの材料の具体例について説明する。
【0033】
＜セメント＞
本実施形態で用いられるセメントは、高炉セメント、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、エコセメント（例えばＪＩＳ Ｒ５２１４等）である。セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメントから選択されるセメントが好ましく、普通ポルトランドセメント、高炉セメントから選択されるセメントがより好ましく、高炉セメントがさらに好ましい。
本実施形態で用いられるセメントは、高炉セメント、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、エコセメント（例えばＪＩＳ Ｒ５２１４等）である。セメントは、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメントから選択されるセメントが好ましく、普通ポルトランドセメント、高炉セメントから選択されるセメントがより好ましく、高炉セメントがさらに好ましい。
【0034】
＜水＞
本実施形態で用いられる水は、例えば、水道水、地下水、湖沼水、河川水、海水、イオン交換水等が挙げられる。
本実施形態で用いられる水は、例えば、水道水、地下水、湖沼水、河川水、海水、イオン交換水等が挙げられる。
【0035】
＜水セメント比（Ｗ／Ｃ）＞
本実施形態の裏込め材のＡ液の水とセメントとの質量比（Ｗ／Ｃ）は、４０％以上１００％以下である。水とセメントとの比は、ポンプ圧送性の観点から５０％以上であることが好ましく、６０％以上がより好ましく、さらに裏込め材の高強度化及び分離沈降抑制の観点から８０％以下であることが好ましく、７０以下がより好ましい。ここで、Ｗ／Ｃは、Ａ液中の水とセメントの質量百分率（質量％）であり、Ｗ／Ｃ×１００で算出される。
本実施形態の裏込め材のＡ液の水とセメントとの質量比（Ｗ／Ｃ）は、４０％以上１００％以下である。水とセメントとの比は、ポンプ圧送性の観点から５０％以上であることが好ましく、６０％以上がより好ましく、さらに裏込め材の高強度化及び分離沈降抑制の観点から８０％以下であることが好ましく、７０以下がより好ましい。ここで、Ｗ／Ｃは、Ａ液中の水とセメントの質量百分率（質量％）であり、Ｗ／Ｃ×１００で算出される。
【0036】
＜増粘剤＞
本実施形態の裏込め材で用いられる増粘剤は、Ａ液に粘性を付与しセメントの沈降及び液の分離を抑制する。本実施形態で用いられる増粘剤は、セルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上であり、Ａ液のポンプ圧送性の向上と分離を抑制する観点から、アミンオキシド系増粘剤が好ましい。また、アミンオキシド系増粘剤は、ひも状ミセルを形成して増粘させる観点から、ミセル剤ともいう。
本実施形態の裏込め材で用いられる増粘剤は、Ａ液に粘性を付与しセメントの沈降及び液の分離を抑制する。本実施形態で用いられる増粘剤は、セルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上であり、Ａ液のポンプ圧送性の向上と分離を抑制する観点から、アミンオキシド系増粘剤が好ましい。また、アミンオキシド系増粘剤は、ひも状ミセルを形成して増粘させる観点から、ミセル剤ともいう。
【0037】
上記セルロース系増粘剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース等が挙げられる。セルロース系増粘剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びメチルセルロースから選ばれるセルロース系増粘剤が好ましい。セルロース系増粘剤は、セルロースファイバー、セルロースナノファイバー、セルロースナノクリスタルのような形態のものを使用することもできる。
【0038】
また、上記セルロース系増粘剤は、セルロースのグルコース環の水酸基がメトキシ基で置換された構造を有するものが好ましい。その場合、該セルロース系増粘剤は、分離を抑制する観点から、セルロースのグルコース環単位あたり、メトキシ基で置換された水酸基の平均個数で定義される置換度が、好ましくは５以下、より好ましくは４以下、更に好ましくは３以下、より更に好ましくは２以下であり、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．１以上、更に好ましくは０．５以上、より更に好ましくは１．０以上である。
【0039】
さらに、上記セルロース系増粘剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースやヒドロキシエチルセルロースのような、セルロースのグルコース環の水酸基がヒドロキシプロポキシ基又はヒドロキシエトキシ基で置換された構造を有するものが好ましい。その場合、該セルロース系増粘剤は、分離を抑制する観点から、セルロースのグルコース環単位あたりに付加したヒドロキシプロポキシ基及び／又はヒドロキシエトキシ基の平均モル数で定義される置換モル数が、好ましくは５以下、より好ましくは４以下、更に好ましくは３以下、より更に好ましくは２以下であり、好ましくは０．０１以上、より好ましくは０．０５以上、更に好ましくは０．１以上、より更に好ましくは０．１５以上であることが好ましい。
【0040】
上記セルロース系増粘剤は、セルロースのグルコース環の水酸基が、前記範囲の置換モル数のメトキシ基と、前記範囲の置換モル数のヒドロキシプロポキシ基及び／又はヒドロキシエトキシ基とで置換された構造を有するものがより好ましい。
【0041】
セルロース系増粘剤の市販品としては、信越化学工業株式会社製のメトローズのシリーズやアスカクリーンが挙げられる。
【0042】
アミンオキシド系増粘剤としては、下記一般式（１）で表される化合物を１種以上含有する増粘剤が挙げられる。前記２種以上の化合物を含む場合は、一般式（１）中のＸが異なっており、前記２種以上の化合物のうち、少なくとも１つは一般式（１）中のＸのＲ１ａ又はＲ１ｂがアルケニル基の化合物である。
【0043】
【化1】
【0044】
〔式中、ＸはＲ１ａ又はＲ１ｂ-〔ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２〕ｎ－で表される基である。Ｒ１ａ及びＲ１ｂは、それぞれ独立に、炭素数１６以上２２以下のアルキル基又は炭素数１６以上２２以下のアルケニル基である。ｎは１以上３以下の整数である。Ｒ２およびＲ３は、それぞれ独立に、炭素数１以上４以下のアルキル基又は－（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｐＨで表される基である。ｐは、平均付加モル数であり、Ｒ２およびＲ３の合計で０以上５以下の数である。〕
【0045】
化合物（１）について、一般式（１）中のＸが異なるとは、化合物（１）が２種である場合を例に考えると、例えば、以下のような態様が挙げられる。なお、以下の態様において、２種の化合物（１）のうち、少なくとも一方の化合物（１）のＲ１ａ又はＲ１ｂはアルケニル基である。
（ｉ）一方のＲ１ａ又はＲ１ｂがアルキル基であり、他方のＲ１ａ又はＲ１ｂがアルケニル基である。
（ii）一方のＲ１ａ又はＲ１ｂの炭素数と、他方のＲ１ａ又はＲ１ｂの炭素数が異なっている。
（iii）一方のＸがＲ１ａであり、他方のＸがＲ１ｂ－［ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２］ｎ－である。
（iv）Ｘが共にＲ１ｂ－［ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２］ｎ－であり、一方のｎと他方のｎが異なっている。
（ｖ）前記（ｉ）～（iv）の組み合わせ。
（ｉ）一方のＲ１ａ又はＲ１ｂがアルキル基であり、他方のＲ１ａ又はＲ１ｂがアルケニル基である。
（ii）一方のＲ１ａ又はＲ１ｂの炭素数と、他方のＲ１ａ又はＲ１ｂの炭素数が異なっている。
（iii）一方のＸがＲ１ａであり、他方のＸがＲ１ｂ－［ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２］ｎ－である。
（iv）Ｘが共にＲ１ｂ－［ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２］ｎ－であり、一方のｎと他方のｎが異なっている。
（ｖ）前記（ｉ）～（iv）の組み合わせ。
【0046】
一般式（１）中、Ｘは、Ｒ１ａ又はＲ１ｂ－［ＣＯＮＨ－ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２］ｎ－で表される基である。
【0047】
Ｒ１ａは、炭素数１６以上２２以下のアルキル基又は炭素数１６以上２２以下のアルケニル基である。
【0048】
Ｒ１ａがアルケニル基の場合、炭素数は、好ましくは１８以上、そして、好ましくは２２以下である。
【0049】
Ｒ１ａがアルキル基の場合、炭素数は、好ましくは１８以上、そして、好ましくは２２以下である。
【0050】
Ｒ１ｂは、炭素数１５以上２１以下のアルキル基又は炭素数１５以上２１以下のアルケニル基である。
【0051】
Ｒ１ｂがアルケニル基の場合、炭素数は、好ましくは１７以上、そして、好ましくは２１以下である。
【0052】
Ｒ１ｂがアルキル基の場合、炭素数は、好ましくは１７以上、そして、好ましくは２１以下である。
【0053】
ｎは０以上３以下の整数である。好ましくは、ｎは、０又は１である。
【0054】
Ｒ２及びＲ３は、それぞれ独立に、好ましくは炭素数１以上２以下のアルキル基又は（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｐＨで表される基である。
【0055】
ｐは、好ましくは０以上３以下の数である。
【0056】
本実施形態では、一般式（１）中のＸが異なる化合物（１）を好ましくは２種以上、好ましくは５種以下、より好ましくは２種用いる。そして、本実施形態で用いる２種以上の化合物（１）は、少なくとも１つが一般式（１）中のＸのＲ１ａ又はＲ１ｂが炭素数１６以上２２以下のアルケニル基の化合物、つまり、一般式（１）中のＸにおけるＲ１ａとして炭素数１６以上２２以下のアルケニル基又はＲ１ｂとして炭素数１５以上２１以下のアルケニル基を含む化合物である。
【0057】
本実施形態では、化合物（１）が２種であり、上記（ｉ）～（ｖ）を含め、２種の化合物（１）のうち、一方が、一般式（１）中のＸがＲ１ａで且つ炭素数１６以上２２以下のアルケニル基の化合物であることが好ましい。すなわち、（Ａ）成分は、前記一般式（１）で表される化合物の２種であり、前記２種の化合物は、一般式（１）中のＸが異なっており、前記２種の化合物のうち、一方は、一般式（１）中のＸがＲ１ａであり且つＲ１ａがアルケニル基の化合物であることが好ましい。
【0058】
アミンオキシド系増粘剤としては、例えば、特開２０２０－７６０２２号公報に記載されたレオロジー改質剤が挙げられる。アミンオキシド系増粘剤は、例えば、特開２００１－２１３８５９号公報に記載の方法で製造することができる。
【0059】
＜流動化剤＞
本実施形態の裏込め材で用いられる流動化剤は、Ａ液に流動性を付与しポンプ圧送性を向上させる。本実施形態で用いられる流動化剤は、例えば、ナフタレン系重合体、ポリカルボン酸系重合体、メラミン系重合体、フェノール系重合体、リグニン系重合体及びこれらの塩が挙げられ、ポリカルボン酸系重合体が好ましい。
本実施形態の裏込め材で用いられる流動化剤は、Ａ液に流動性を付与しポンプ圧送性を向上させる。本実施形態で用いられる流動化剤は、例えば、ナフタレン系重合体、ポリカルボン酸系重合体、メラミン系重合体、フェノール系重合体、リグニン系重合体及びこれらの塩が挙げられ、ポリカルボン酸系重合体が好ましい。
【0060】
ナフタレン系重合体は、例えば、縮合重合による重合体が挙げられる。具体的には、例えば、ナフタレン系化合物の、ホルムアルデヒド縮合を代表とする、アルデヒド類による付加縮合による重合体が挙げられる。ナフタレン系重合体は、アルデヒド類による縮合重合体が好ましく、ホルムアルデヒド縮合重合体がより好ましい。
【0061】
ナフタレン系重合体としては、好ましくはナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩が挙げられる。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合物又はその塩である。ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物は、性能を損なわない限り、単量体として、例えばメチルナフタレン、エチルナフタレン、ブチルナフタレン、ヒドロキシナフタレン、ナフタレンカルボン酸、アントラセン、フェノール、クレゾール、クレオソート油、タール、メラミン、尿素、スルファニル酸及び／又はこれらの誘導体などのような、ナフタレンスルホン酸と共縮合可能な芳香族化合物と共縮合させてもよい。
【0062】
ナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の市販品として、例えば、花王株式会社製のマイテイ１５０、デモール Ｎ、デモール ＲＮ、デモール ＭＳ、デモールＳＮ－Ｂ、デモール ＳＳ－Ｌ、第一工業株式会社製のセルフロー １２０、ラベリン ＦＤ－４０、ラベリン ＦＭ－４５等が挙げられる。
【0063】
ポリカルボン酸系重合体は、ポリカルボン酸系分散剤が挙げられ、ポリアルキレングリコールと（メタ）アクリル酸とのモノエステルと（メタ）アクリル酸等のカルボン酸との共重合体（例えば特開平８－１２３９７号公報に記載の化合物等）、ポリアルキレングリコールを有する不飽和アルコールと（メタ）アクリル酸等のカルボン酸との共重合体、ポリアルキレングリコールを有する不飽和アルコールとマレイン酸等のジカルボン酸との共重合体等を用いることができる。ここで、（メタ）アクリル酸は、アクリル酸及びメタクリル酸から選ばれるカルボン酸の意味である。
【0064】
ポリカルボン酸系重合体の市販品として、例えば、花王株式会社製のマイテイ２１シリーズや株式会社日本触媒製のアクアロックシリーズ等が挙げられる。
【0065】
メラミン系重合体としては、例えば、メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩が挙げられる。メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩は、メラミンにホルムアルデヒドを反応させて得られたＮ－メチロール化メラミンに重亜硫酸塩を反応させてメチロール基の一部をスルホメチル化し、次いで酸を加えてメチロール基を脱水縮合させてホルムアルデヒド縮合物とし、アルカリで中和して得られる化合物である（例えば、特公昭６３－３７０５８号公報参照）。アルカリとしては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、アンモニア、モノ、ジ、トリアルキル（炭素数２～８）アミン、モノ、ジ、トリアルカノール（炭素数２～８）アミン等を挙げることができる。
【0066】
メラミンスルホン酸ホルムアルデヒド縮合物又はその塩の市販品として、花王株式会社製のマイテイ１５０Ｖ－２、日産化学工業株式会社製のＳＭＦ－ＰＧ、三井化学株式会社製のメルフロー、昭和電工株式会社製のメルメントＦ－１０、日産化学社製のスーパーメラミン、フローリック社製のフローリックＭＳ、ＢＡＳＦジャパン社製のメルメントＦ４０００、メルメントＦ１０Ｍ、メルメントＦ２４５などが挙げられる。
【0067】
フェノール系重合体としては、下記成分１、成分２、及び成分３からなり、前記成分３：（成分１＋成分２）のモル比が１：０．０１から１：１０であり、前記成分１：成分２のモル比が１０：１から１：１０である重縮合生成物からなる分散剤が挙げられる。
【0068】
〔成分１〕
フェノール、クレゾール、レソルシノール、ノニルフェノール、メトキシフェノール、ナフトール、メチルナフトール、ブチルナフトール、及びビスフェノールＡからなる群より選択される芳香族化合物に対して、Ｏ原子又はＮ原子を介して、１分子あたり平均して１から３００の、オキシエチレン基及び／又はオキシプロピレン基が結合した化合物
フェノール、クレゾール、レソルシノール、ノニルフェノール、メトキシフェノール、ナフトール、メチルナフトール、ブチルナフトール、及びビスフェノールＡからなる群より選択される芳香族化合物に対して、Ｏ原子又はＮ原子を介して、１分子あたり平均して１から３００の、オキシエチレン基及び／又はオキシプロピレン基が結合した化合物
【0069】
〔成分２〕
フェノキシ酢酸、フェノキシエタノール、フェノキシエタノールホスフェート、フェノキシジグリコール、及びフェノキシ（ポリ）エチレングリコールホスフェート、ヒドロキシ安息香酸、安息香酸、イソフタル酸、オキシナフトエ酸からなる群より選択される、少なくとも１つの芳香族化合物
フェノキシ酢酸、フェノキシエタノール、フェノキシエタノールホスフェート、フェノキシジグリコール、及びフェノキシ（ポリ）エチレングリコールホスフェート、ヒドロキシ安息香酸、安息香酸、イソフタル酸、オキシナフトエ酸からなる群より選択される、少なくとも１つの芳香族化合物
【0070】
〔成分３〕
ホルムアルデヒド、グリオキシル酸、及びベンズアルデヒド、又はその混合物からなる群より選択されるアルデヒド〔ここでベンズアルデヒドはさらに、ＣＯＯＭａ、ＳＯ３Ｍａ、又はＰＯ３Ｍａの式で表される酸性基（ＭはＨ、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、アンモニウム、又は有機アミン基であり、ａは１／２、１、又は２であってもよい）を有してもよい〕
ホルムアルデヒド、グリオキシル酸、及びベンズアルデヒド、又はその混合物からなる群より選択されるアルデヒド〔ここでベンズアルデヒドはさらに、ＣＯＯＭａ、ＳＯ３Ｍａ、又はＰＯ３Ｍａの式で表される酸性基（ＭはＨ、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属、アンモニウム、又は有機アミン基であり、ａは１／２、１、又は２であってもよい）を有してもよい〕
【0071】
リグニン系重合体としては、リグニンスルホン酸塩又はその誘導体が挙げられる。リグニンスルホン酸塩又はその誘導体の市販品の市販品として、例えば、ＢＡＳＦジャパン社のマスターポゾリスＮｏ．７０、マスターポリヒード１５Ｓシリーズ、フローリック社のフローリックＳシリーズ、フローリックＲシリーズ、グレースケミカル社のダーレックスＷＲＤＡ、日本シーカ社のプラスクリートＮＣ、プラスクリートＲ、山宗化学社のヤマソー８０Ｐ、ヤマソー９０シリーズ、ヤマソー９８シリーズ、ヤマソー０２ＮＬ－Ｐ、ヤマソー０２ＮＬＲ－Ｐ、ヤマソー０９ＮＬ－Ｐ、ヤマソーＮＬＲ－Ｐ、竹本油脂社のチューポールＥＸ６０シリーズ、チューポールＬＳ－Ａシリーズ、リグエース社のリグエースＵＡシリーズ、リグエースＵＲシリーズ、リグエースＶＦシリーズなどが挙げられる。
【0072】
＜安定剤＞
本実施形態の裏込め材で用いられる安定剤は、Ａ液の硬化を抑制しポンプ圧送性の低下及び配管の閉塞を抑制する。本実施形態で用いられる安定剤は、硬化遅延剤が挙げられ、例えば糖類、オキシカルボン酸系、糖系の有機化合物からなる遅延剤、もしくは例えば、リン酸塩、水酸化銅、亜鉛化合物等の無機化合物からなる遅延剤が用いられ、この遅延剤は、１種ないし、２種以上を含有してもよい。安定剤としては、オキシカルボン酸及び糖から選ばれる１種以上の化合物が好ましい。
本実施形態の裏込め材で用いられる安定剤は、Ａ液の硬化を抑制しポンプ圧送性の低下及び配管の閉塞を抑制する。本実施形態で用いられる安定剤は、硬化遅延剤が挙げられ、例えば糖類、オキシカルボン酸系、糖系の有機化合物からなる遅延剤、もしくは例えば、リン酸塩、水酸化銅、亜鉛化合物等の無機化合物からなる遅延剤が用いられ、この遅延剤は、１種ないし、２種以上を含有してもよい。安定剤としては、オキシカルボン酸及び糖から選ばれる１種以上の化合物が好ましい。
【0073】
オキシカルボン酸は、分子中にヒドロキシ基とカルボキシ基とを有する、いわゆるヒドロキシカルボン酸である。オキシカルボン酸の炭素数は、好ましくは２以上、より好ましくは３以上、そして、好ましくは１８以下、より好ましくは１２以下、更に好ましくは１０以下、より更に好ましくは８以下であってよい。オキシカルボン酸が有する水酸基の数は、好ましくは１以上、より好ましくは２以上、更に好ましくは４以上、そして、好ましくは１８以下、より好ましくは１２以下、更に好ましくは１０以下、より更に好ましくは８以下であってよい。オキシカルボン酸が有するカルボキシル基の数は、好ましくは１以上、そして、好ましくは１２以下、より好ましくは６以下、更に好ましくは３以下であってよい。
【0074】
オキシカルボン酸としては、例えば、グルコン酸、クエン酸、グルコヘプトン酸、アラボン酸、リンゴ酸、酒石酸、及びこれらの塩から選ばれる１種以上が挙げられる。
【0075】
オキシカルボン酸の塩は、ナトリウム塩などのアルカリ金属塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩が挙げられる。
【0076】
安定剤としては、長距離圧送性の観点から、グルコン酸、酒石酸、クエン酸、及びこれらの塩から選ばれる１種以上が好ましく、グルコン酸、及びその塩から選ばれる１種以上がより好ましい。
【0077】
糖としては、例えば、でんぷん、トレハロース、スクロース、マルトース、グルコース、フルクトース、デキストリン等が挙げられる。
【0078】
安定剤は、硬化遅延剤として販売されている市販品を用いることができる。
【0079】
＜Ｐロート流下時間＞
本実施形態の裏込め材のＡ液のＰロート流下時間は、１１秒以上３０秒以下である。Ｐロート流下時間が１１秒以上であるとＡ液の材料分離が抑制され、３０秒以下であるとＡ液の長距離ポンプ圧送が可能となる。Ｐロート流下時間は、土木学会
ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９ プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法）に従って測定する。
本実施形態の裏込め材のＡ液のＰロート流下時間は、１１秒以上３０秒以下である。Ｐロート流下時間が１１秒以上であるとＡ液の材料分離が抑制され、３０秒以下であるとＡ液の長距離ポンプ圧送が可能となる。Ｐロート流下時間は、土木学会
ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９ プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法）に従って測定する。
【0080】
Ａ液のＰロート流下時間は、Ｗ／Ｃの値、並びに増粘剤、流動化剤及び安定剤の含有量により調整することができる。Ａ液のＰロート流下時間が大きくなると、材料分離が抑制される傾向があり、Ｐロート流下時間が小さくなると、ポンプ圧送性が向上する傾向がある。
【0081】
Ｐロート流下時間は、１１秒以上であり、Ａ液の材料分離を抑制する観点から、１２秒以上が好ましく、１３秒以上がより好ましい。そして、Ｐロート流下時間は、３０秒以下であり、ポンプ圧送性の観点から、２５秒以下が好ましく、２０秒以下がより好ましい。
【0082】
＜Ａ液の組成等＞
Ａ液の水とセメントとの質量比（Ｗ／Ｃ）は、４０％以上であり、セメントの沈降量を抑制する観点から、５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、そして、１００％以下であり、Ｐロート流下時間を小さくする観点から、８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましい。
Ａ液の水とセメントとの質量比（Ｗ／Ｃ）は、４０％以上であり、セメントの沈降量を抑制する観点から、５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、そして、１００％以下であり、Ｐロート流下時間を小さくする観点から、８０％以下が好ましく、７０％以下がより好ましい。
【0083】
増粘剤がアミンオキシド系増粘剤の場合、増粘剤のＡ液中の含有量は、Ｐロート流下時間を大きくする観点から、水と増粘剤の合計に対して（内比）、０．１質量％が好ましく、０．２質量％以上がより好ましく、そして、Ｐロート流下時間を小さくする観点から、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましい。また、Ａ液の水とセメントとの質量比が７０以下の場合、Ａ液の増粘剤が無くても粘性が増加する傾向がある点から、水と増粘剤の合計に対して、１．７質量％以下がより更に好ましい。
【0084】
増粘剤がセルロース系増粘剤の場合、増粘剤のＡ液中の含有量は、Ｐロート流下時間を大きくする観点から、水と増粘剤の合計に対して、０．２質量％以上が更に好ましく、そして、Ｐロート流下時間を小さくする観点から、１質量％以下が更に好ましく、０．５質量％以下がより更に好ましい。また、Ａ液の水とセメントとの質量比が７０以下の場合、Ａ液の増粘剤が無くても粘性が増加する傾向がある点から、水と増粘剤の合計に対して、０．３質量％以下がより更に好ましい。
【0085】
流動化剤のＡ液中の含有量は、Ｐロート流下時間を小さくする観点から、セメントと流動化剤の合計に対して（内比）、０．０５質量％以上が好ましく、０．１質量％以上がより好ましく、０．２質量％以上が更に好ましく、そして、Ｐロート流下時間を大きくする観点から、１質量％以下が好ましく、０．８質量％以下がより好ましく、０．５質量％以下が更に好ましい。
【0086】
安定剤のＡ液中の含有量は、Ａ液の硬化を抑制する観点から、セメントと安定剤の合計に対して（内比）、０．１質量％以上が好ましく、０．３質量％以上がより好ましく、０．５質量％以上が更に好ましく、そして、強度発現性に影響を与えない観点から、３質量％以下が好ましく、２質量％以下がより好ましく、１．５質量％以下が更に好ましい。また、安定剤のＡ液中の含有量は、Ａ液調製直後から時間を経過してもＰロート流下時間が所定範囲を維持する観点から、水と安定剤の合計に対して（内比）、０．３質量％が更に好ましく、０．５質量％以上がより更に好ましい。
【0087】
Ａ液には、本実施形態の効果に影響のない範囲で、セルロース系及びアミンオキシド系増粘剤、流動化剤、安定剤以外の成分、例えば、起泡剤、発泡剤、防水剤、消泡剤等を含有することができる。
【0088】
本実施形態の裏込め材のＢ液は水ガラスを含む凝結剤であり、Ａ液とＢ液との混合によりＡ液のセメントの水和反応を促進し、裏込め材の硬化を促進させる。そして、Ｂ液の水ガラスはＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下である。ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下であることにより、Ａ液との混合後にセメントの硬化反応が適度な速度で進行するため、Ａ液とＢ液とを混合してなる裏込め材はテールボイドへの充填性に優れ早期に固化することができる。このモル比は、ＪＩＳ Ｋ１４０８で規定されるＮａ２ＯとＳｉＯ２のモル比である。
【0089】
Ｂ液の水ガラスとしては、１号水ガラス（モル比１．８～２．３）及び２号水ガラス（モル比２．３～２．６）が挙げられ、裏込め材の充填性と固化時間の観点から、１号水ガラスが好ましい。水ガラスは市販品を用いることができる。
【0090】
＜Ｂ液の組成等＞
Ｂ液は水ガラスを主成分とする。Ｂ液は水で水ガラスを希釈してもよい。希釈する水の量は、水ガラスに対して（外比）、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。
Ｂ液は水ガラスを主成分とする。Ｂ液は水で水ガラスを希釈してもよい。希釈する水の量は、水ガラスに対して（外比）、２０質量％以下が好ましく、１５質量％以下がより好ましい。
【0091】
また、Ｂ液は、Ａ液との混合後の裏込め材の粘性で充填部からの逸失を抑制する観点から、増粘剤を含有させることが好ましい。
【0092】
増粘剤としては、セルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上が好ましく、Ａ液との混合性の観点から、Ａ液で用いる増粘剤と同じ系統の化合物がより好ましく、Ａ液で用いる増粘剤と同じ化合物が更に好ましい。このように同じ増粘剤を用いることで、増粘剤貯留プラント設備の簡素化、縮小化が可能になる。
【0093】
増粘剤のＢ液中の含有量は、裏込め材の粘性を増加させて充填部からの逸失を抑制する観点から、Ｂ液中、０．５質量％が好ましく、１質量％以上がより好ましく、そして、裏込め材の充填性の観点から、５質量％以下が好ましく３質量％以下がより好ましい。
【0094】
Ｂ液には、本実施形態の効果に影響ない範囲で、水ガラス及び増粘剤以外の成分、例えば、起泡剤、発泡剤、防水剤、消泡剤等を更に含有することができる。
【0095】
＜裏込め材＞
本実施形態の裏込め材は、セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを含み、これらを混合する。Ａ液とＢ液とを含むことにより裏込め材の硬化が進行し、テールボイドに充填された裏込め材は高い圧縮強度を発現することができる。
本実施形態の裏込め材は、セメントジェル（Ａ液）と水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを含み、これらを混合する。Ａ液とＢ液とを含むことにより裏込め材の硬化が進行し、テールボイドに充填された裏込め材は高い圧縮強度を発現することができる。
【0096】
本実施形態の裏込め材のＡ液とＢ液との割合は、裏込め材を硬化させる観点から、室温（２５℃）での体積比（Ａ液／Ｂ液）で、７０／３０以上が好ましく、８０／２０以上がより好ましく、８５／１５以上が更に好ましく、そして、９８／２以下が好ましく、９７／３以下がより好ましく、９５／５以下が更に好ましい。
【0097】
また、本実施形態の裏込め材の水ガラスの含有量は、裏込め材の短期強度発現性の観点から、セメントに対して（外比）、５質量％以上が好ましく、８質量％以上がより好ましく、１０質量％が更に好ましく、そして、長期強度の低下を抑制する観点から、２０質量％以下が好ましく、１８質量％以下がより好ましく、１６質量％以下が更に好ましい。
【0098】
本実施形態の裏込め材の材令２８日後の一軸圧縮強度は、シールドトンネルの強度を向上する観点から、５Ｎ／ｍｍ２以上が好ましく、１０Ｎ／ｍｍ２以上がより好ましく、１５Ｎ／ｍｍ２以上が更に好ましく、そして、経済的に実用的な強度を確保する観点から、４０Ｎ／ｍｍ２以下が好ましく、３０Ｎ／ｍｍ２以下が好ましい。
【0099】
本実施形態の裏込め材は、更にＡ液及びＢ液以外の液を混合して用いることができる。例えば、微粉末、水、及び増粘剤を混合して微粉末ジェルが挙げられる。微粉末としては、砂、炭酸カルシウム、石灰石微粉末、高炉スラグ微粉末、又は火山灰微粉末等が挙げられる。
【0100】
＜裏込め材の製造方法＞
本実施形態の裏込め材の製造方法は、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、増粘剤がセルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、注入モルタルの流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を調製する工程と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）を調製する工程と、Ａ液とＢ液とを混合し裏込め材を調製する工程とを有する。
本実施形態の裏込め材の製造方法は、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、増粘剤がセルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、注入モルタルの流動性試験方法によるＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を調製する工程と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）を調製する工程と、Ａ液とＢ液とを混合し裏込め材を調製する工程とを有する。
【0101】
Ａ液は、Ｐロート流下時間が所定範囲を満たすように、所定量のセメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤をミキサー等で混合することにより調製することができるものの、Ａ液の調製は、調製してから時間経過してもＰロート流下時間を所定範囲内に維持する観点から、セメントと水とを混合してセメントスラリーを調製する工程と、セメントと水を含むセメントスラリーに安定剤を添加して混合する工程とを含む、ことが好ましい。すなわち、安定剤の混合はセメントと水を含むセメントスラリーを調製した後に混合することが好ましい。
【0102】
Ｂ液は、水ガラスが主成分であるが、水ガラスに加えて、要すれば、水及び／又は増粘剤をミキサー等で混合することにより調製することができる。増粘剤のＢ液への配合は、水ガラスと増粘剤の分離を抑制する観点から、Ｂ液をポンプで圧送する直前又はＡ液との混合する直前に行うことが好ましい。
【0103】
本実施形態の裏込め材は、Ａ液とＢ液とを混合することにより調製できる。Ａ液とＢ液との混合は、ミキサーや配管合流を用いることができる。Ａ液とＢ液は、各液のポンプでの圧送及びテールボイドにおける充填性及び硬化促進の観点から、Ａ液とＢ液とをそれぞれポンプで圧送した後、テールボイドの近傍で合流させ混合することが好ましい。
【0104】
＜裏込め材の注入装置の一実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係るシールド工法用裏込め材を適用したシールド工法用裏込め材の注入装置の構成を示す系統図である。なお、以下の実施形態では、トンネルを築造するとき、トンネルの裏込め部に裏込め材を注入する例について説明する。また、以下の実施形態では、Ｂ液に増粘剤を添加する例であって、地上においてＢ液と増粘剤を混合する例について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るシールド工法用裏込め材を適用したシールド工法用裏込め材の注入装置の構成を示す系統図である。なお、以下の実施形態では、トンネルを築造するとき、トンネルの裏込め部に裏込め材を注入する例について説明する。また、以下の実施形態では、Ｂ液に増粘剤を添加する例であって、地上においてＢ液と増粘剤を混合する例について説明する。
【0105】
図１に示すように、泥土圧式のシールド掘進機１は、カッタヘッド回転駆動装置２を駆動してカッタヘッド３を回転させてトンネル坑内４ａの切羽を掘削する。ここで、トンネル坑内４ａは、地盤５に掘削した立坑６から連続して掘削されている。この掘削された掘削土には、作泥土材添加管７からベントナイト、粘土、高分子剤、気泡材等の添加材が注入されて練り混ぜることで泥土８ａが作成される。シールド掘進機１は、この泥土８ａを切羽室８内に充満させることにより切羽を安定させ、スクリュコンベヤからなる排土装置９で排土しながら掘削処理を進めるようにしている。なお、切羽室８内に充満された泥土８ａの圧力は、圧力計１０によって計測される。
【0106】
また、シールド掘進機１は、図示しないセグメント組立装置を用いてセグメントによるセグメント覆工体１１を一リング毎に組み立て、この組み立てたセグメント覆工体１１から反力をとりつつ、シールドジャッキ１２によってシールド筒１３とともに、カッタヘッド３を押し出すことで、切羽面を掘削しながらシールドトンネルを掘進して行くように構成されている。
【0107】
そして、シールド掘進機１の後方では、上記セグメント組立装置を用いて組み立てたセグメント覆工体１１と地盤５の掘削孔との間に形成される裏込め部（テールボイド）１４に裏込め材１４ａを裏込め材注入管１５の吐出口１５ａから注入してトンネル４を築造するトンネル施工が実施される。地上１６には、発進基地１７が設置され、この発進基地１７の付近に立坑６が掘削されている。
【0108】
＜裏込め材の注入装置の構成説明＞
発進基地１７には、裏込め材圧送装置２０を構成するセメントジェル製造設備２１と、このセメントジェル製造設備２１によって製造されたセメントジェルをトンネル坑内４ａに設置された後述するＡ液貯留・混合装置３１まで圧送する圧送ポンプ２９と、水ガラスを貯留する水ガラス貯留槽４０と、第２の増粘剤としての特殊粘性剤を貯留する特殊粘性剤槽４１と、水ガラス貯留槽４０内に貯留された水ガラスと特殊粘性剤槽４１内に貯留された特殊粘性剤がそれぞれ供給されて撹拌・貯留するＢ液撹拌・貯留槽４２と、このＢ液撹拌・貯留槽４２に貯留されたＢ液をトンネル坑内４ａに設置された後述するＢ液注入装置４５まで圧送する圧送する圧送ポンプ４３と、が設置されている。Ｂ液撹拌・貯留槽４２では、水ガラスと特殊粘性剤とが撹拌されて混合されて可塑剤（Ｂ液）が作成される。
発進基地１７には、裏込め材圧送装置２０を構成するセメントジェル製造設備２１と、このセメントジェル製造設備２１によって製造されたセメントジェルをトンネル坑内４ａに設置された後述するＡ液貯留・混合装置３１まで圧送する圧送ポンプ２９と、水ガラスを貯留する水ガラス貯留槽４０と、第２の増粘剤としての特殊粘性剤を貯留する特殊粘性剤槽４１と、水ガラス貯留槽４０内に貯留された水ガラスと特殊粘性剤槽４１内に貯留された特殊粘性剤がそれぞれ供給されて撹拌・貯留するＢ液撹拌・貯留槽４２と、このＢ液撹拌・貯留槽４２に貯留されたＢ液をトンネル坑内４ａに設置された後述するＢ液注入装置４５まで圧送する圧送する圧送ポンプ４３と、が設置されている。Ｂ液撹拌・貯留槽４２では、水ガラスと特殊粘性剤とが撹拌されて混合されて可塑剤（Ｂ液）が作成される。
【0109】
ここで、本実施形態のセメントジェルとは、粘稠性の低いセメントミルクから粘稠性の高いセメントペーストの全てを含むものとする。
【0110】
セメントジェル製造設備２１は、セメント貯留槽２２と、水貯留槽２３と、特殊増粘剤貯留槽２４と、流動化剤貯留槽２５と、安定剤（硬化遅延剤）貯留槽２６と、混合装置（ミキサー）２７と、貯留・撹拌装置２８とを有している。
【0111】
混合装置２７には、セメント貯留槽２２内に貯留されたセメントと、水貯留槽２３内に貯留された水と、特殊増粘剤貯留槽２４内に貯留された第１の増粘剤としての特殊増粘剤と、流動化剤貯留槽２５内に貯留された流動化剤と、安定剤貯留槽２６内に貯留された安定剤とが供給され、これらは混合装置２７内で混合される。混合装置２７内で混合されたセメントジェル（Ａ液）は、貯留・撹拌装置２８に送られて撹拌される。
【0112】
ここで、上記特殊増粘剤は、セルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上であり、混合装置２７内で混合されたＡ液は、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、注入モルタルの流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下である。
【0113】
貯留・撹拌装置２８内のＡ液は、圧送ポンプ２９を駆動することによりＡ液配管３０を通してトンネル坑内４ａ内のＡ液貯留・混合装置３１に圧送される。Ａ液配管３０は、地上の発進基地１７の圧送ポンプ２９から立坑６を経てトンネル坑内４ａに設置されたＡ液貯留・混合装置３１まで延びている。混合装置２７及びＡ液貯留・混合装置３１は、本実施形態の第１の混合手段を構成する。
【0114】
Ａ液貯留・混合装置３１に圧送されたＡ液は、Ａ液注入装置３２に送られ、Ａ液ライン３３を通してトンネル４の切羽付近に設置された第２の混合手段としての混合部３４に注入される。圧送ポンプ２９及びＡ液注入装置３２は、本実施形態の第１の圧送手段を構成し、Ａ液配管３０及びＡ液ライン３３は、本実施形態の第１の配管を構成する。
【0115】
また、水ガラス貯留槽４０内には、上述したＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）が貯留されている。この水ガラスは、Ｂ液撹拌・貯留槽４２で特殊粘性剤と撹拌されて撹拌圧送ポンプ４３によりＡ液配管３０とは別系統の水ガラス配管４４を通してトンネル坑内４ａ内に設置されたＢ液注入装置４５に圧送される。
【0116】
なお、本実施形態では、特殊粘性剤槽４１及びＢ液撹拌・貯留槽４２を地上の発進基地１７に設置した例について説明したが、これに限らず特殊粘性剤槽４１及びＢ液撹拌・貯留槽４２をトンネル坑内４ａ内に設置し、特殊粘性剤槽４１に図示しないポンプが設けられ、このポンプを駆動することによって特殊粘性剤槽４１内の特殊粘性剤をＢ液撹拌・貯留槽４２に供給するように構成してもよい。この場合、Ｂ液撹拌・貯留槽４２の付近には、特殊粘性剤槽４１が設置されている。
【0117】
また、特殊粘性剤槽４１及びＢ液撹拌・貯留槽４２をトンネル坑内４ａ内に設置した場合、トンネル坑内４ａ内には、図示しない台車がレール上を走行可能に設けられ、この台車に特殊粘性剤を収容した複数の缶体が積載されて、特殊粘性剤槽４１内に上記台車にて輸送される複数の缶体に収容された特殊粘性剤が供給されるように構成してもよい。
【0118】
Ｂ液撹拌・貯留槽４２でモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスと特殊粘性剤とが混合されたＢ液は、第２の圧送手段としてのＢ液注入装置４５によりＢ液ライン４６を通してトンネル４の切羽付近に設置された混合部３４に注入される。上記水ガラス配管４４及びＢ液ライン４６は、本実施形態の第２の配管を構成する。
【0119】
上記混合部３４では、Ａ液にＢ液が加えられて混合される。混合部３４は、注入配管４７を介して裏込め材注入管１５に接続されている。この裏込め材注入管１５は、テールプレート４８に装着され、その先端部に裏込め部（テールボイド）１４に向けて後方に開口された吐出口１５ａを有している。これら裏込め材注入管１５、吐出口１５ａ、及び注入配管４７は、本実施形態の注入手段を構成する。
【0120】
＜裏込め材の注入装置の作用説明＞
次に、本実施形態の裏込め圧送装置２０の作用を説明する。
次に、本実施形態の裏込め圧送装置２０の作用を説明する。
【0121】
地上の発進基地１７では、セメント貯留槽２２内に貯留されたセメントと、水貯留槽２３内に貯留された水と、特殊増粘剤貯留槽２４内に貯留された特殊増粘剤と、流動化剤貯留槽２５内に貯留された流動化剤と、安定剤貯留槽２６内に貯留された安定剤とが混合装置２７にそれぞれ供給されて混合される（第１の混合工程）。
【0122】
また、混合装置２７内で混合されたＡ液は、貯留・撹拌装置２８に送られて撹拌され、圧送ポンプ２９を駆動することにより、Ａ液配管３０を通してトンネル坑内４ａ内のＡ液貯留・混合装置３１に圧送された後、さらに混合されて貯留される（第１の混合工程）。そして、Ａ液貯留・混合装置３１に貯留されたＡ液は、Ａ液注入装置３２によってＡ液ライン３３を通してトンネル４の切羽付近に設置された混合部３４に注入される（第１の圧送工程）。
【0123】
また、地上の発進基地１７では、水ガラス貯留槽４０内に貯留されたモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスと、特殊粘性剤槽４１内に貯留された特殊粘性剤がＢ液撹拌・貯留槽４２にそれぞれ供給され、このＢ液撹拌・貯留槽４２で水ガラスと特殊粘性剤とが撹拌されて混合されて可塑剤（Ｂ液）が作成される。このＢ液は、圧送ポンプ４３を駆動することに水ガラス配管４４を通してトンネル坑内４ａ内に設置されたＢ液注入装置４５からＢ液ライン４６を通してトンネル４の切羽付近に設置された混合部３４に注入される（第２の圧送工程）。この混合部３４では、Ａ液にＢ液が加えられて裏込め材１４ａが作成される（第２の混合工程）。この裏込め材１４ａが注入配管４７を介して裏込め材注入管１５の吐出口１５ａから裏込め部（テールボイド）１４に注入される（注入工程）。
【0124】
上記のように本実施形態の裏込め材１４は、セメント、水、増粘剤、流動化剤、及び安定剤を混合してセメントジェル（Ａ液）を作成する上記第１の混合工程と、第１の混合工程によって混合されたＡ液を、第１の配管を通して前記裏込め部付近まで圧送する第１の圧送工程と、水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）を第２の配管を通して裏込め部付近まで圧送する第２の圧送工程と、裏込め部付近まで圧送されたＡ液と、Ｂ液を混合して裏込め材を作成する上記第２の混合工程と、第２の混合工程によって混合された裏込め材を裏込め部に注入する注入工程と、を有する裏込め材注入方法に用いることができる。
【0125】
また、本実施形態の裏込め材をポンプで圧送する配管の長さ（圧送距離）は、長距離のポンプ圧送が可能である観点から、０．５ｋｍ以上が好ましく、１．０ｋｍ以上が更に好ましく、そして、圧送する配管の閉塞を抑制する観点から２．０ｋｍ以下が好ましく、１．５ｋｍ以下がより好ましい。
【0126】
なお、本実施形態では、図示はしていないが混合部３４を組み立てられたセグメントの裏込め注入孔に取り付け、直接裏込め部１４に充填する場合もある。また、本実施形態では、裏込め材注入管１５内に混合部３４を設け、裏込め材注入管１５内で混合するようにしてもよい。
【0127】
このように裏込め材１４によれば、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を含み、増粘剤がセルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上、水／セメント質量比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下、注入モルタルの流動性試験のＰロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスを含む凝結剤（Ｂ液）とを混合してなることから、硬化後の高強度化を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能な裏込め材及びその注入方法を提供することが可能となる。
【0128】
より具体的には、本実施形態では、裏込め材１４として必要とされる硬化後の高強度σ２８＝１２．３Ｎ／ｍｍ２以上（表１－２参照）を達成しつつ、少なくとも１．５ｋｍ程度の長距離のポンプ圧送が可能な裏込め材を提供することが可能となる。
【0129】
＜実施例の説明＞
以下、具体的な実施例を表１－１乃至表３－２に基づいて説明する。
以下、具体的な実施例を表１－１乃至表３－２に基づいて説明する。
【0130】
表中の成分は以下のものを用いた。
【0131】
水：水道水
セメント：高炉Ｂ種セメント(住友大阪セメント株式会社製)
流動化剤：マイテイ２１ＨＰ(ポリカルボン酸系重合体、花王株式会社製)
安定剤：グルコン酸とスクロースの混合物
増粘剤Ａ：オレイルジメチルアミンオキシド（１ａ）と、オレイン酸アミドプロピルジメチルアミンオキシド（１ｂ）の混合物〔質量比１ｂ／１ａ＝７５／２５〕(アミンオキシド系増粘剤、特開２０２０－７６０２２号公報の実施例９のレオロジー改質剤)
増粘剤Ｂ：メトローズ９０ＳＨ－１０００００(セルロース系増粘剤、信越化学株式会社製)
増粘剤Ｃ：アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩の混合物（ビスコトップ２００ＬＳ－２、花王株式会社製）
１号水ガラス：市販品（製品規格モル比；１．８～２．２）
２号水ガラス：市販品（製品規格モル比；２．３～２．６）
３号水ガラス：市販品（製品規格モル比；２．８～３．３）
モル比は「ＳｉＯ２モル／Ｎａ２Ｏモル」を示す
セメント：高炉Ｂ種セメント(住友大阪セメント株式会社製)
流動化剤：マイテイ２１ＨＰ(ポリカルボン酸系重合体、花王株式会社製)
安定剤：グルコン酸とスクロースの混合物
増粘剤Ａ：オレイルジメチルアミンオキシド（１ａ）と、オレイン酸アミドプロピルジメチルアミンオキシド（１ｂ）の混合物〔質量比１ｂ／１ａ＝７５／２５〕(アミンオキシド系増粘剤、特開２０２０－７６０２２号公報の実施例９のレオロジー改質剤)
増粘剤Ｂ：メトローズ９０ＳＨ－１０００００(セルロース系増粘剤、信越化学株式会社製)
増粘剤Ｃ：アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩の混合物（ビスコトップ２００ＬＳ－２、花王株式会社製）
１号水ガラス：市販品（製品規格モル比；１．８～２．２）
２号水ガラス：市販品（製品規格モル比；２．３～２．６）
３号水ガラス：市販品（製品規格モル比；２．８～３．３）
モル比は「ＳｉＯ２モル／Ｎａ２Ｏモル」を示す
【0132】
実施例１
セメントジェル（Ａ液）の長距離ポンプ圧送試験を行った。
具体的には、Ａ液を三連プランジャーポンプ（出力２２ｋＷ、最大吐出圧２．５ＭＰａ）、３インチ配管を用いて、配管長１．５ｋｍのポンプ圧送を行い、圧送が可能かどうかを確認した。
セメントジェル（Ａ液）の長距離ポンプ圧送試験を行った。
具体的には、Ａ液を三連プランジャーポンプ（出力２２ｋＷ、最大吐出圧２．５ＭＰａ）、３インチ配管を用いて、配管長１．５ｋｍのポンプ圧送を行い、圧送が可能かどうかを確認した。
【0133】
Ａ液の配合は、Ｗ／Ｃ=４０.７％、単位セメント量１２００ｋｇ、流動化剤７．６ｋｇ〔Ｃ×０．６３％（内比）〕、安定剤１２．３ｋｇ〔Ｃ×１．０％（内比）〕、増粘剤Ｂ０．５ｋｇ〔Ｗ×０．１％（内比）〕を用いた。これらの材料をセメントに、流動化剤と増粘剤Ｂを含む水、安定剤の順にミキサーを用いて混合し、およそ８ｍ３のＡ液を得た。ポンプ圧送試験は、調製直後のＡ液（Ｐロート流下時間１３秒）及び調製３時間静置後のＡ液（Ｐロート流下時間２７秒）を用いて行った。Ｐロート流下時間は、後述する方法により測定した。
【0134】
配管末端出口における目視観察により、Ｐロート流下時間が１３秒及び２７秒のいずれのＡ液においても配管長１．５ｋｍのポンプ圧送が可能であることを確認した。また、Ｐロート流下時間が３０秒を超えるとポンプ圧送が困難になる可能性があると推定された。
【0135】
ここで、配管長１．５ｋｍにおける圧送ポンプの元押し圧力は、圧送開始直後で０．９ＭＰａであり、３時間静置後の再開時縁切り圧力でも最大２．５ＭＰａであり、その後の元押し圧力は１．２ＭＰａ程度であった。これらの実験データからも少なくとも配管長１．５ｋｍの長距離圧送が可能なことを確認できた。
【0136】
また、別途、１号水ガラス１１４．３ｇ、水２１ｇ及び増粘剤Ａ４．２ｇからなる凝結剤（Ｂ液）を調製した。更にＡ液９００ｍＬとＢ液１００ｍＬとを混合して裏込め充填材を調製した。後述の方法で測定した裏込め充填材の２８日強度は４４．８Ｎ／ｍｍ２であった。
【0137】
以下の実施例では、以下に示す方法で評価した。
＜評価＞
（１）長距離ポンプ圧送性
実施例１のセメントジェル（Ａ液）の長距離ポンプ圧送試験の結果と、Ｐロート流下時間が短いほどポンプ圧送性に優れることから、長距離ポンプ圧送性の評価についてＰロート流下時間で以下の様に判断した。
＜評価＞
（１）長距離ポンプ圧送性
実施例１のセメントジェル（Ａ液）の長距離ポンプ圧送試験の結果と、Ｐロート流下時間が短いほどポンプ圧送性に優れることから、長距離ポンプ圧送性の評価についてＰロート流下時間で以下の様に判断した。
【0138】
○：Ｐロート流下時間が３０秒以下
×：Ｐロート流下時間が３０秒を超える
Ｐロート流下時間は、土木学会 ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９ プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法）に従って測定した。表中の「３０＜」はＰロート流下時間が３０秒を超えることを示す。
（２）ブリージング率
調製したＡ液について、土木学会 ＪＳＣＥ－Ｆ ５２２－２００７ プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリージング率及び膨張率試験方法(ポリエチレン袋方法)に従って、調製から３時間後のブリージング率を測定した。表中の「３＜」は、ブリージング率が３％を超えることを示す。
（３）底面への堆積物
２リットルのプラスチック製容器に調整したＡ液を、バケツを傾けて別のプラスチック製バケツに移した際に、元のバケツの底面に残った付着物の量を目視及びスパチュラ（へら：さじ部分の大きさが４０ｍｍのもの）でこすり観察し、以下の基準で評価した。
×：Ｐロート流下時間が３０秒を超える
Ｐロート流下時間は、土木学会 ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９ プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法）に従って測定した。表中の「３０＜」はＰロート流下時間が３０秒を超えることを示す。
（２）ブリージング率
調製したＡ液について、土木学会 ＪＳＣＥ－Ｆ ５２２－２００７ プレパックドコンクリートの注入モルタルのブリージング率及び膨張率試験方法(ポリエチレン袋方法)に従って、調製から３時間後のブリージング率を測定した。表中の「３＜」は、ブリージング率が３％を超えることを示す。
（３）底面への堆積物
２リットルのプラスチック製容器に調整したＡ液を、バケツを傾けて別のプラスチック製バケツに移した際に、元のバケツの底面に残った付着物の量を目視及びスパチュラ（へら：さじ部分の大きさが４０ｍｍのもの）でこすり観察し、以下の基準で評価した。
【0139】
○：スパチュラで底面をこすった際に堆積物が観察されない
×：スパチュラで底面をこすった際に堆積物が観察される
（４）材令２８日強度
調製した裏込め材をＪＳＣＥ－Ｆ ５０６－２０１０に従い、直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの型枠に流し込み供試体を作成した。材令１日で脱型が可能であれば脱型を行い、その後水中養生を行った。材令２８日になった段階で、ＪＳＣＥ－Ｇ ５０５－２０１０に従い、供試体の圧縮強度を測定した。
（５）ゲル性状
Ａ液とＢ液を混合し裏込め材を調製した際に、裏込め材の性状を目視で観察し、以下の基準で評価した。
×：スパチュラで底面をこすった際に堆積物が観察される
（４）材令２８日強度
調製した裏込め材をＪＳＣＥ－Ｆ ５０６－２０１０に従い、直径５０ｍｍ×高さ１００ｍｍの型枠に流し込み供試体を作成した。材令１日で脱型が可能であれば脱型を行い、その後水中養生を行った。材令２８日になった段階で、ＪＳＣＥ－Ｇ ５０５－２０１０に従い、供試体の圧縮強度を測定した。
（５）ゲル性状
Ａ液とＢ液を混合し裏込め材を調製した際に、裏込め材の性状を目視で観察し、以下の基準で評価した。
【0140】
○：裏込め材が均質である
×：裏込め材に不均一な部分がある
実施例１－１
×：裏込め材に不均一な部分がある
実施例１－１
【0141】
＜Ａ液の調製＞
２０リットルのプラスチック製バケツに入れたセメント８２００ｇに、水４５０２．４ｇに流動化剤３２．８ｇを混合した練水を加えてハンドミキサーで６０秒間攪拌した。そこに安定剤を６５．６ｇ加え、更に６０秒間攪拌した。その後、増粘剤Ａを４４．８ｇ加え更に６０秒混合してセメントジェルである７２００ｍＬのＡ液を得た。
２０リットルのプラスチック製バケツに入れたセメント８２００ｇに、水４５０２．４ｇに流動化剤３２．８ｇを混合した練水を加えてハンドミキサーで６０秒間攪拌した。そこに安定剤を６５．６ｇ加え、更に６０秒間攪拌した。その後、増粘剤Ａを４４．８ｇ加え更に６０秒混合してセメントジェルである７２００ｍＬのＡ液を得た。
【0142】
Ａ液調製後にＰロート流下時間を測定したところ、１２．１秒であった。
【0143】
なお、Ｐロート流下時間は、作成したＡ液をプレパクトフローコーン（Ｐロート）に流し込み、土木学会
ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９（プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法））に従って測定した。
ＪＳＣＥ－Ｆ ５２１－１９９９（プレパックドコンクリートの注入モルタルの流動性試験方法（Ｐ漏斗による方法））に従って測定した。
【0144】
＜Ｂ液の調製＞
１リットルのプラスチック製容器に水ガラス１１４．３ｇと水２１ｇ加えてスパチュラで攪拌した。その後、Ａ液と混合する直前に増粘剤Ａ４．２ｇを加え、スパチュラで攪拌し、１００ｍＬのＢ液を得た。
１リットルのプラスチック製容器に水ガラス１１４．３ｇと水２１ｇ加えてスパチュラで攪拌した。その後、Ａ液と混合する直前に増粘剤Ａ４．２ｇを加え、スパチュラで攪拌し、１００ｍＬのＢ液を得た。
【0145】
＜裏込め材の調整方法＞
９００ｍＬのＡ液に１００ｍＬのＢ液を流し込み（体積比Ａ液／Ｂ液は９０／１０）、ハンドミキサーで１０秒間攪拌して混合し、裏込め材を作成した。
９００ｍＬのＡ液に１００ｍＬのＢ液を流し込み（体積比Ａ液／Ｂ液は９０／１０）、ハンドミキサーで１０秒間攪拌して混合し、裏込め材を作成した。
【0146】
実施例１－２～実施例１－８及び比較例１－１～比較例１－４
表１－１、表１－２に示す増粘剤及び添加量の割合に変更した以外は、実施例１と同様にして、Ａ液、Ｂ液及び裏込め材を調製した。
表１－１、表１－２に示す増粘剤及び添加量の割合に変更した以外は、実施例１と同様にして、Ａ液、Ｂ液及び裏込め材を調製した。
【0147】
なお、Ａ液の増粘剤Ａに代えて増粘剤Ｂを用いる場合は、水に流動化剤と増粘剤Ｂを混合した練水をセメントに加え６０秒間混合後、安定剤を加えて更に１２０秒間混合してセメントジェルであるＡ液を調製した。
【0148】
比較例１－３は、増粘剤Ａに代えて増粘剤Ｃを用いた。増粘剤Ｃの添加量は、便宜上、表１－１の増粘剤Ａの欄に示した。
【0149】
【表1-1】
【0150】
【表1-2】
【0151】
表１－１、表１－２における各成分の配合量は、ｍ３あたりになるように換算したものである。
【0152】
実施例１－１～実施例１－８は、長距離ポンプ圧送と低いブリージング率とを両立するのに対して、Ｐロート流下時間が１１秒に満たない比較例１－１～比較例１－４では、長距離ポンプ圧送が可能であってもブリージング率が３を超えることが分かる。また、比較例１－１～比較例１－４では、底面の堆積物が生じたことも分かる。
【0153】
増粘剤として、増粘剤Ｃ（アルキルアリルスルホン酸塩とアルキルアンモニウム塩の混合物）を用いた比較例１－５は、ブリージング率を小さくしつつＰロート流下時間を３０秒以下に調整するのが困難であった。
【0154】
また、Ｗ／Ｃが３２％の比較例１－６は、水が少なすぎて流動化剤を添加してもＰロート流下時間を３０秒以下に調整するのが困難であった。
【0155】
実施例２－１～実施例２－２及び比較例２－１～比較例２－３
表２に示す添加量で、実施例１と同様にして、Ａ液、Ｂ液及び裏込め材を調製した。Ｂ液については水ガラスの種類とその量を変えて調製した。
表２に示す添加量で、実施例１と同様にして、Ａ液、Ｂ液及び裏込め材を調製した。Ｂ液については水ガラスの種類とその量を変えて調製した。
【0156】
【表2-1】
【0157】
【表2-2】
【0158】
Ｎａ２ＯとＳｉＯ２のモル比が１．８～２．３の範囲にある１号又は２号水ガラスを用いる実施例２－１及び２－２では、均質な裏込め材が得られるのに対し、Ｎａ２ＯとＳｉＯ２のモル比が２．８～３．４の３号水ガラスを用いる比較例２－１～２－３では不均一な性状の裏込め材が得られたことが分かる。
【0159】
実施例３－１～実施例３－６
表３に示す添加量の割合に変更した以外は、実施例１と同様にして、Ａ液を調製した。
表３に示す添加量の割合に変更した以外は、実施例１と同様にして、Ａ液を調製した。
【0160】
実施例３－７～実施例３－１１
流動化剤、安定剤及び増粘剤の添加順を表３に示す順番にした以外は、実施例３－２と同様にしてＡ液を調製した。
流動化剤、安定剤及び増粘剤の添加順を表３に示す順番にした以外は、実施例３－２と同様にしてＡ液を調製した。
【0161】
なお、増粘剤Ａに代えて増粘剤Ｂを用いる場合は、増粘剤Ｂは第１工程で水と混合した。
【0162】
Ａ液調製直後から８時間まで２時間毎にＰロート流下時間の測定を行った。測定は調製直後のＡ液を２Ｌの容器に入れて置き、測定時間毎（２ｈ、４ｈ、６ｈ、８ｈ）に攪拌などの外力を加えず、そのままＰロートへ流し込み測定を行った。
【0163】
【表3-1】
【0164】
【表3-2】
【0165】
実施例３－１～実施例３－４と、実施例３－５～実施例３－６とを対比すると、Ｐロート流下時間を確保する観点から、安定剤の添加量は、セメントに対して０．５質量％以上が好ましいことが分かる。また、実施例３－７～実施例３－９と、実施例３－１０～実施例３－１１とを対比すると、Ｐロート流下時間を確保する観点から、安定剤の混合はセメントと水を含むセメントスラリーを調製した後に混合することが好ましいことが分かる。
【0166】
＜他の実施形態＞
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。
【0167】
なお、本実施形態の裏込め材は、シールド掘進機１に設けられた裏込め注入管１５から裏込め部１４へ注入するのみならず、セグメントに設けられた図示しない裏込め注入孔から注入してもよいことは勿論である。
【0168】
また、上記実施形態では、裏込め材の主材であるＡ液を地上１６に設置された発進基地１７で製造し、圧送ポンプ２９によりＡ液配管３０を通してＡ液貯留・混合装置３１まで直接圧送する例について説明したが、これに限らずＡ液配管３０に設けた図示しない中継ポンプを経由して圧送するようにしてもよい。加えて、Ａ液は、貯留タンクを有する搬送車で搬送するようにしてもよい。
【0169】
さらに、上記実施形態では、一例としてトンネルを築造するとき、トンネル４の裏込め部１４に裏込め材を注入する例について説明したが、これに限定することなく、他の例としてシールド工法を用いて立坑等を築造するときの裏込め部１４に裏込め材を注入する場合についても適用可能である。
【符号の説明】
【0170】
１ シールド掘進機
２ カッタヘッド回転駆動装置
３ カッタヘッド
４ トンネル（地下空間）
４ａ トンネル坑内
５ 地盤
６ 立坑
７ 作泥土材添加管
８ 切羽室
８ａ 泥土
９ 排土装置
１０ 圧力計
１１ セグメント覆工体
１２ シールドジャッキ
１３ シールド筒
１４ 裏込め部（テールボイド）
１４ａ 裏込め材
１５ 裏込め材注入管（注入手段）
１５ａ 吐出口（注入手段）
１６ 地上
１７ 発進基地
２０ 裏込め材圧送装置
２１ セメントジェル製造設備
２２ セメント貯留槽
２３ 水貯留槽
２４ 特殊増粘剤貯留槽
２５ 流動化剤貯留槽
２６ 安定剤貯留槽
２７ 混合装置（第１の混合手段）
２８ 貯留・撹拌装置
２９ 圧送ポンプ（第１の圧送手段）
３０ Ａ液配管（第１の配管）
３１ Ａ液貯留・混合装置（第１の混合手段）
３２ Ａ液注入装置（第１の圧送手段）
３３ Ａ液ライン（第１の配管）
３４ 混合部（第２の混合手段）
４０ 水ガラス貯留槽
４１ 特殊粘性剤槽
４２ Ｂ液撹拌・貯留槽
４３ 撹拌圧送ポンプ
４４ 水ガラス配管
４５ Ｂ液注入装置
４６ Ｂ液ライン（第２の配管）
４７ 注入配管（注入手段）
４８ テールプレート
２ カッタヘッド回転駆動装置
３ カッタヘッド
４ トンネル（地下空間）
４ａ トンネル坑内
５ 地盤
６ 立坑
７ 作泥土材添加管
８ 切羽室
８ａ 泥土
９ 排土装置
１０ 圧力計
１１ セグメント覆工体
１２ シールドジャッキ
１３ シールド筒
１４ 裏込め部（テールボイド）
１４ａ 裏込め材
１５ 裏込め材注入管（注入手段）
１５ａ 吐出口（注入手段）
１６ 地上
１７ 発進基地
２０ 裏込め材圧送装置
２１ セメントジェル製造設備
２２ セメント貯留槽
２３ 水貯留槽
２４ 特殊増粘剤貯留槽
２５ 流動化剤貯留槽
２６ 安定剤貯留槽
２７ 混合装置（第１の混合手段）
２８ 貯留・撹拌装置
２９ 圧送ポンプ（第１の圧送手段）
３０ Ａ液配管（第１の配管）
３１ Ａ液貯留・混合装置（第１の混合手段）
３２ Ａ液注入装置（第１の圧送手段）
３３ Ａ液ライン（第１の配管）
３４ 混合部（第２の混合手段）
４０ 水ガラス貯留槽
４１ 特殊粘性剤槽
４２ Ｂ液撹拌・貯留槽
４３ 撹拌圧送ポンプ
４４ 水ガラス配管
４５ Ｂ液注入装置
４６ Ｂ液ライン（第２の配管）
４７ 注入配管（注入手段）
４８ テールプレート
【要約】
【課題】硬化後の高強度化を達成しつつ、長距離のポンプ圧送が可能なシールド工法用裏込め材の注入装置を提供する。
【解決手段】シールド工法用裏込め材の注入装置は、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、増粘剤がセルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、Ｐロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する混合装置２７、Ａ液貯留混合装置３１と、Ａ液を裏込め部１４付近まで圧送する圧送ポンプ２９、Ａ液注入装置３２と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスである凝結剤（Ｂ液）を裏込め部１４付近まで圧送するＢ液ライン４６と、裏込め部１４付近まで圧送されたＡ液とＢ液を混合して裏込め材１４ａを作成する混合部３４と、裏込め材１４ａを裏込め部１４に注入する裏込め材注入管１５と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】シールド工法用裏込め材の注入装置は、セメント、水、増粘剤、流動化剤及び安定剤を混合し、増粘剤がセルロース系増粘剤及びアミンオキシド系増粘剤から選ばれる１種以上、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が４０％以上１００％以下であり、Ｐロート流下時間が１１秒以上３０秒以下であるセメントジェル（Ａ液）を作成する混合装置２７、Ａ液貯留混合装置３１と、Ａ液を裏込め部１４付近まで圧送する圧送ポンプ２９、Ａ液注入装置３２と、ＳｉＯ２／Ｎａ２Ｏのモル比が１．８以上２．６以下の水ガラスである凝結剤（Ｂ液）を裏込め部１４付近まで圧送するＢ液ライン４６と、裏込め部１４付近まで圧送されたＡ液とＢ液を混合して裏込め材１４ａを作成する混合部３４と、裏込め材１４ａを裏込め部１４に注入する裏込め材注入管１５と、を備える。
【選択図】図１
【図1】