JP5118860B2

JP5118860B2 - 剛部材による軌道変位抑制構造

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Publication number: JP5118860B2
Application number: JP2007048579A
Authority: JP
Inventors: 尚嗣桃谷; 悦夫関根; 貴蔵高橋; 貴久中村; 達増田; 明之渡邊; 敬一西脇; 和浩佐伯; 精亮加藤
Original assignee: Railway Technical Research Institute; East Japan Railway Co
Current assignee: Railway Technical Research Institute; East Japan Railway Co
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008208673A

Description

本発明は、軌道変位抑制構造に関するものである。

従来、枕木とレールとバラストからなる鉄道の軌道は、盛土上、もしくは盛土上に設けられた土路盤上に設けられていた。

このような構造では、盛土の剛性が小さいために、列車の通過により軌道に変位が生じる場合があり、列車の走行安定性に支障が出る場合がある。

特に、橋台やボックスカルバートのようなコンクリート構造物と、盛土が隣接している場合は、コンクリート構造物と盛土の境界部分の支持剛性が急激に変化するので、バラストの流動による軌道の変位が生じやすく、境界部分に段差ができることが多かった。

このような場合、コンクリート構造物と盛土の境界に、アプローチブロックと呼ばれる砕石層を設け、支持剛性の急激な変化を抑制している場合があり、このような構造としては、以下のようなものが知られている（非特許文献１）。
鉄道総合技術研究所編、「鉄道構造物等設計標準・同解説−土構造物」、丸善、１９９２年１１月１０日、ｐ．３３２

しかしながら、アプローチブロックを有していない既設構造物に対しては、新たにアプローチブロックを設けるのは困難であり、このような構造を構築することが困難であった。

また、既設の盛土に新たにボックスカルバート等を施工する場合にも、新たにアプローチブロックを設けるのは困難であり、このような構造を構築することが困難であった。
また、軌道の変位対策としては、変位の発生箇所全面を地盤改良する場合もあるが、非常に高価であった

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は既設構造物に容易に構築可能で低コストな軌道変位抑制構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、第１の発明は、地盤上に設けられ、軌道を支持する盛土と前記盛土表面に並べて設けられ、前記軌道の変位を抑制する複数の抑制部材と、を有し、前記抑制部材を構成する材料は、前記盛土よりも剛性の大きい材料であることを特徴とする軌道変位抑制構造である。

前記抑制部材は、棒状のコンクリートからなり、断面形状が円形状、楕円形状、多角形状のいずれかであってもよい。また、前記抑制部材は、中空の鋼管であって、断面形状が円形状、楕円形状、多角形状のいずれかであってもよく、前記鋼管の内部に充填された充填材と、を有してもよい。
前記抑制部材は、注入または攪拌により構築されてもよい。
前記抑制部材は、複数に分割されていてもよく、前記抑制部材は、前記軌道の近傍に設けられていてもよい。
前記抑制部材は、前記盛土と接するように前記地盤上に設けられたコンクリート構造物の近傍に設けられていてもよい。
前記抑制部材は、盛土の長手方向に対して垂直な方向に設けられてもよく、盛土の長手方向に対して平行な方向に設けられてもよい。また、前記抑制部材は、複数段に重ねて設けられている抑制部材の一部であってもよい。

第２の発明は、軌道を支持する盛土表面に、前記盛土よりも剛性の大きい材料からなる複数の抑制部材を並べて設ける工程（ａ）を有することを特徴とする軌道変位抑制構造の構築方法である。

前記工程（ａ）は、前記盛土内に鋼管を圧入する工程（ｂ）と、前記鋼管内にモルタルを注入して抑制部材を設ける工程（ｃ）と、を有してもよい。

前記工程（ａ）は、前記軌道を持ち上げてから前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であってもよい。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を掘削して掘削孔を形成する工程（ｄ）と、前記掘削孔内に抑制部材を設ける工程（ｅ）と、を有してもよい。
前記工程（ａ）は、前記盛土内に固化材を注入して前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であってもよい。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を掘削して、固化材を置換して、前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であってもよい。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を固化材で攪拌混合して、前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であってもよい

本発明では軌道変位抑制構造が、盛土の、軌道との境界近傍に設けられた抑制部材を備えており、抑制部材が軌道の変位を抑制する。
従って、既設構造物の盛土内に抑制部材を挿入することにより、容易に軌道変位抑制構造を構築可能である。

本発明によれば、既設構造物に容易に構築可能な軌道変位抑制構造を提供することができる。

以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
図１は、第１の実施形態に係る軌道変位抑制構造１を示す断面図であって、図２は図１の斜視図である。
また、図３はバラスト１０の粒径分布を示す図であって、図４は図２の抑制部材９の拡大図である。

図１および図２に示すように、軌道変位抑制構造１は地盤３上に設けられた盛土５を有している。地盤３上には、盛土５と接するようにして、コンクリート構造物としてのボックスカルバート１１が設けられている。

盛土５とボックスカルバート１１上には土路盤７が設けられており、土路盤７上にはバラスト１０が設けられている。なお、土路盤７を有さない構造もある。

バラスト１０上には複数の枕木１３が設けられており、枕木１３上には１対のレール１５が設けられている。
そして、枕木１３、レール１５、バラスト１０で軌道２１を構成している。

また盛土５内の、土路盤７（バラスト１０）およびボックスカルバート１１との境界近傍には複数の抑制部材９が設けられている。
そして、盛土５、抑制部材９で、軌道変位抑制構造１を構成している。

盛土５は軌道２１が設けられる面を水平に保ち、また列車１７の荷重を支える部分であり、粘性土、砂質土、礫質土等が用いられる。

ボックスカルバート１１は箱型の水路や道路であり、コンクリートで形成される。
土路盤７は列車１７の荷重を均等に盛土５に伝達するために設けられる部材であり、自然土またはクラッシャランが用いられる。

土路盤７として、自然土を用いる場合は、以下の用件を満たすものを用いるのが望ましい。
最大粒径……………………………………………………７５ｍｍ以下
標準網ふるい０．０７５ｍｍを通過する粒子の割合…２〜２０％
標準網ふるい０．４２５ｍｍを通過する粒子の割合…４０％未満
均等係数……………………………………………………６以上
液性限界……………………………………………………３５以下
塑性指数……………………………………………………９以下

また、土路盤７としてクラッシャランを用いる場合は、ＪＩＳＡ５００１「道路用砕石」のＣ−４０、Ｃ−３０、Ｃ−２０の規格に適合するものを用いるのが望ましい。

バラスト１０は列車１７の荷重を均等に盛土５、ボックスカルバート１１、土路盤７に伝達し、また列車１７の走行により生じる騒音を低減するための部材であり、花崗岩、閃緑岩、安山岩、玄武岩等の砕石が用いられる。
なお、バラスト１０の粒径分布としては図３に示すものがあげられる。

枕木１３はレール１５を支持する部材であり、レール１５は、図１に示す列車１７の車輪１９が通過する部分である。

抑制部材９は、軌道２１の変位を抑制する部材であり、棒状の形状を有している。
図４に示すように、抑制部材９は鋼管９ａ、９ｂ、９ｃを有し、鋼管９ａ、９ｂ、９ｃの内部には充填材としてのモルタル９ｄが充填されている。
従って、抑制部材９は盛土５よりも剛性が大きい。

なお、鋼管９ａ、９ｂ、９ｃの直径は３００〜６００ｍｍ程度であり、抑制部材９の本数は、複数の抑制部材９を合わせた長さ１６（図１参照）が、３〜１０ｍ程度になるような本数であることが望ましい。

図１に示すように、レール１５上を列車１７が通過すると、列車１７の荷重は枕木１３、バラスト１０、土路盤７を介して盛土５とボックスカルバート１１に伝達される。

ここで、盛土５はボックスカルバート１１と比べて剛性が非常に小さいので、盛土５とボックスカルバート１１の境界近傍は剛性が急激に変化する。
従って、境界を列車が何度も通過し、繰り返し荷重が加えられると、境界近傍の盛土５および軌道２１が変形しやすくなり、変位による段差が生じる恐れがある。

しかし、第１の実施形態では、盛土５とボックスカルバート１１の境界近傍に、盛土５よりも剛性の大きい抑制部材９が設けられているため、剛性の急激な変化は生じない。
従って、抑制部材９によって、境界に変位による段差が生じるのを防ぐことができる。

なお、抑制部材９は、少なくとも盛土５よりも剛性が大きい材料で形成されていれば剛性の急激な変化を抑制する効果を奏する。
従って、抑制部材９として、鋼管ではなく、例えばコンクリート等を用いてもよい。

また、図１および図２に示すように、抑制部材９は複数設けられている必要があり、また個々の抑制部材９同士は連結しないか、もしくは、互いの動きを拘束しないように緩やかに連結する必要がある。

これは、例えば複数の抑制部材９の代わりに１枚の板状部材を用いたり、複数の抑制部材９を連結して互いの動きを拘束したりすると、抑制部材の下部で盛土５の局所的な沈下が生じた場合に、抑制部材が変位に追従できず、盛土５の内部に空洞が生じる恐れがあるからである。

また、盛土５の局所的な沈下により、抑制部材に局所的な応力の集中が生じ、破損する恐れがあるからである。

また、同様の理由により抑制部材９は、図４に示す鋼管９ａ、９ｂ、９ｃのように、複数の部材に分割されているのが望ましい。

抑制部材９を設ける場合は、図示しないジャッキ等で枕木１３（軌道２１）を持ち上げてから、盛土５内に抑制部材９を圧入して設ける。
あるいは、盛土５の一部を掘削して掘削孔を形成し、掘削孔内に抑制部材９を設けてもよく、あるいは、抑制部材９を構成する材料を盛土５に注入し、攪拌により固化させて抑制部材９を設けてもよい。

このように、軌道変位抑制構造１は、従来アプローチブロックを設けるのが困難であった既設構造物にも容易に構築することができ、また、別途地盤改良等を行う必要がないので、低コストである。

また、軌道変位抑制構造１は、既存の盛土に新たにボックスカルバート等を施工する場合にも、容易に構築することができる。

なお、抑制部材９の断面形状は特に限定されるものではなく、円形、楕円形、多角形等の任意の形状を用いることができる。
また、抑制部材９は、図１および図２では、レール１５の長手方向に略垂直に設けられているが、レール１５の長手方向に平行に設けてもよい。

このように、第１の実施形態によれば、軌道変位抑制構造１は盛土５、抑制部材９を有し、抑制部材９は、盛土５内の、土路盤７（バラスト１０）およびボックスカルバート１１との境界近傍に設けられている。

従って、ボックスカルバート１１と盛土５の境界における、急激な剛性の変化を抑えることができ、軌道２１の変位を抑制できる。

また、第１の実施形態によれば、抑制部材９は、ジャッキ等で枕木１３を持ち上げてから、盛土５内に抑制部材９を圧入する等の方法により、容易に盛土５内に設けることができる。

従って、軌道変位抑制構造１は、従来アプローチブロックを設けるのが困難であった既設構造物にも容易に構築することができ、低コストである。
また、軌道変位抑制構造１は、既存の盛土に新たにボックスカルバート等を施工する場合にも、容易に構築することができ、低コストである。

次に、第２の実施形態について説明する。図５は第２の実施形態に係る軌道変位抑制構造１ａを示す断面図である。
なお、第２の実施形態において、第１の実施形態に係る軌道変位抑制構造１と同様の機能を果たす要素には同一の番号を付し、説明を省略する。

第２の実施形態は、第１の実施形態において、軌道変位抑制構造１ａをボックスカルバート１１が設けられていない場所に構築したものである。

図５に示すように、軌道変位抑制構造１ａは、ボックスカルバート１１が設けられていない場所に構築されており、盛土５の、土路盤７（バラスト１０）との境界近傍には、複数の抑制部材９が設けられている。

ボックスカルバート１１が設けられていない場所であっても、盛土５の材質や地盤３の条件によっては、盛土５内で局所的に変位が大きくなる部分が生じる場合がある。このような場合に、変位が大きくなる部分に抑制部材９を設けることにより、変位を抑制することができる。

このように、第２の実施の形態によれば、軌道変位抑制構造１ａが盛土５、抑制部材９を有し、抑制部材９は、盛土５内の、土路盤７（バラスト１０）との境界近傍に設けられている。
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

次に、第３の実施形態について説明する。
図６は第３の実施形態に係る軌道変位抑制構造１ｂを示す断面図である。
なお、第３の実施形態において、第１の実施形態に係る軌道変位抑制構造１と同様の機能を果たす要素には同一の番号を付し、説明を省略する。

第３の実施形態は、第１の実施形態において、抑制部材９を盛土５内に多段に設けたものである。

図６に示すように、軌道変位抑制構造１ｂは、盛土５内に多段（図６では３段
）に設けられた複数の抑制部材９を有している。
このように、抑制部材９の配置パターン（長さ１６、深さ１８、段数）は、地盤３の条件に応じて任意に設計可能である。

このように、第３の実施の形態によれば、軌道変位抑制構造１ｂが盛土５、抑制部材９を有し、抑制部材９は、盛土５内の、土路盤７（バラスト１０）との境界近傍に設けられている。
従って、第１の実施形態と同様の効果を奏する。

以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、第１の実施形態では、軌道変位抑制構造１は、ボックスカルバート１１が設けられている場所の近傍に設けられているが、橋台が設けられている場所の近傍に設けられていてもよい。

軌道変位抑制構造１を示す断面図図１の斜視図バラスト１０の粒径分布を示す図図２の抑制部材９の拡大図軌道変位抑制構造１ａを示す断面図軌道変位抑制構造１ｂを示す断面図

符号の説明

１…………軌道変位抑制構造
３…………地盤
５…………盛土
７…………土路盤
９…………抑制部材
９ａ………鋼管
９ｄ………モルタル
１０………バラスト
１１………ボックスカルバート
１３………枕木
１５………レール
１６………長さ
１７………列車
１８………深さ
１９………車輪
２１………軌道

Claims

地盤上に設けられ、軌道を支持する盛土と、
前記盛土表面に並べて設けられ、前記軌道の変位を抑制する複数の抑制部材と、
を有し、
前記抑制部材を構成する材料は、前記盛土よりも剛性の大きい材料であることを特徴とする軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、棒状のコンクリートからなり、断面形状が円形状、楕円形状、多角形状のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、中空の鋼管からなり、断面形状が円形状、楕円形状、多角形状のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、
前記鋼管と、
前記鋼管の内部に充填された充填材と、
を有することを特徴とする請求項３記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、注入または攪拌により構築されることを特徴とする請求項１記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、複数に分割されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、前記軌道の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、前記盛土と接するように前記地盤上に設けられたコンクリート構造物の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、前記盛土の長手方向に対して垂直な方向に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、前記盛土の長手方向に対して平行な方向に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
前記抑制部材は、複数段に重ねて設けられている抑制部材の一部であることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の軌道変位抑制構造。
軌道を支持する盛土表面に、前記盛土よりも剛性の大きい材料からなる複数の抑制部材を並べて設ける工程（ａ）を有することを特徴とする軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、
前記盛土内に鋼管を圧入する工程（ｂ）と、
前記鋼管内にモルタルを注入して前記抑制部材を設ける工程（ｃ）と、
を有することを特徴とする請求項１２記載の軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、前記軌道を持ち上げてから前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であることを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を掘削して掘削孔を形成する工程（ｄ）と、
前記掘削孔内に前記抑制部材を設ける工程（ｅ）と、
を有することを特徴とする請求項１２記載の軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、前記盛土内に固化材を注入して前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であることを特徴とする請求項１２記載の軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を掘削して、固化材を置換して、前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であることを特徴とする請求項１２記載の軌道変位抑制構造の構築方法。
前記工程（ａ）は、前記盛土内を固化材で攪拌混合して、前記盛土内に前記抑制部材を設ける工程であることを特徴とする請求項１２記載の軌道変位抑制構造の構築方法。