JP6523980B2 - てん充道床軌道の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、てん充道床軌道の施工方法に関する。

従来、路盤上に砕石や砂利を用いたバラストを敷きつめた道床上にレールやまくらぎなどを敷設したバラスト軌道が知られている。このバラスト軌道では、列車の通過による衝撃荷重が繰り返し加わることから、まくらぎ下のバラストが細粒化し、レールを支持するまくらぎや道床の支持能力が低下する。すなわち、砕石や砂利が移動したり沈み込んだりしてレールやまくらぎの位置が変動することが生じ、レール継目部を列車の車輪が乗り移る際に発生する騒音や振動が増大するとともに、軌道狂い等が発生する。そのため、保守や管理に多大な労力を要している。
そこで、バラスト軌道において、保守や管理を低減するための省力化軌道として、バラスト道床内にグラウト材（以下、てん充材という）を注入してバラスト道床を固化するてん充道床軌道が知られている。

このようなてん充道床軌道では、例えば、特許文献１、２に示されるような、既設のバラスト軌道内でレール下方を掘削した溝内に不織布などの透水性のシートを敷きつめて、このシートの上に新たな豆砕石を敷き込んでからセメントアスファルトモルタル等のてん充材を流し込んで豆砕石を固定する方法により施工されている。

特開２００５−６８９０４号公報 特開２００８−８８７３５号公報

しかしながら、従来のてん充道床軌道の施工方法では、以下のような問題があった。
すなわち、使用中のバラスト軌道では、上述したような繰り返し荷重によりバラストに割れた細粉化した粒子が混在しているので、バラストに充填するてん充材の流動性が低下し、注入性能が低下するという問題があった。そのため、既存のバラストを取り出して、てん充材の流動性の高い新しいバラストに入れ替える作業を行っていた。また、てん充材の充填前の工程において、シートを敷きつめるため、一旦、既設のバラストを取り出す必要があった。
つまり、従来の施工方法では、シートの設置範囲における全ての既存のバラストを新しいものに入れ替えており、多大な作業手間や作業時間がかかり、施工効率が低下するうえ、新たなバラストにかかる部材コストが増大するという問題があった。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、流動性の良いてん充材を使用し、バラストの入れ替え作業を低減、或いは不要とすることで施工効率を向上させることができるてん充道床軌道の施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るてん充道床軌道の施工方法は、路盤上にバラストを敷きつめたバラスト道床にまくらぎ及びレールを敷設したバラスト軌道に、てん充材を注入することによって前記バラスト道床を固化するてん充道床軌道の施工方法であって、前記まくらぎの両側部分に、前記まくらぎの配列方向に沿って延びるとともに、下端部が前記路盤の上端部分に埋まった状態で到達させた遮水シートを設ける工程と、前記遮水シート同士の内側の前記バラストに高流動性のてん充材を注入する工程と、を有し、前記まくらぎの両側部分に設けられる前記遮水シートは、それぞれの下端部が互いに対向する内向きに折曲げられた状態で配置されていることを特徴としている。

本発明では、まくらぎの両側部分に路盤に到達した遮水シート同士の間のバラストに高流動性のてん充材を注入しても、遮水シートが配設されているので、遮水シートの外側に流出させることなくてん充材を注入することができる。そのため、使用により細粉化したバラストからなる既存のバラスト道床に対して、自然流下により良好な注入性能を発揮する例えば超微粒子セメントを用いた高流動性のてん充材を効果的に用いることが可能となる。しかも、高流動性のてん充材を使用することで、広範囲のバラスト道床に対して注入することが可能となるので、注入箇所を減少することができる。このようにして、高流動性のてん充材を注入することで所定領域のバラスト道床を固化し、軌道の沈下を抑制するてん充道床軌道を施工することができ、点検や管理にかかる手間や時間を低減することが可能な省力化軌道を実現することができる。

また、本発明では、まくらぎの両側部分のみに遮水シートを配設する方法であり、かつ上述したように高流動性のてん充材の使用により既存のバラストを用いててん充道床軌道を施工することができる。そのため、従来のようにてん充材の注入領域の下側に遮水シートを設けることがなくなり、既存のバラストを取り出して新しいバラストに入れ替える作業を低減、又は不要となることから、作業手間や新しいバラストにかかる材料費の低減を図ることができる。

また、本発明に係るてん充道床軌道の施工方法は、前記バラストのうち前記まくらぎの両側に位置するバラストを、前記まくらぎの配列方向に沿って取り出し、前記バラストを取り出した前記まくらぎの両側部分の掘削溝に、下端部を前記路盤に到達させた状態で前記遮水シートを配設するようにしてもよい。

この場合には、まくらぎの両側のバラストの一部を取り出して掘削溝を設け、この掘削溝に遮水シートを挿入させることにより簡単に配設することができ、作業効率を向上させることができる。

また、本発明に係るてん充道床軌道の施工方法は、前記まくらぎの周囲近傍のバラストに、前記まくらぎの下端よりも下方の位置まで掘削された注入孔が設けられ、当該注入孔から前記てん充材が注入されることが好ましい。

この場合には、まくらぎの周囲近傍に設けられた注入孔を使用してバラストにてん充材を注入することができ、しかも注入孔がまくらぎの下端よりも下方の位置まで掘削されているので、まくらぎの下方のバラストに対して確実にてん充材を注入することができる。

また、本発明に係るてん充道床軌道の施工方法では、前記注入孔は、当該注入孔を掘削して取り出した既存のバラストによって埋め戻されることが好ましい。

この場合には、注入孔として掘削した部分も既存のバラストで埋め戻されるので、費用の増大を抑えることができる。

本発明のてん充道床軌道の施工方法によれば、流動性の良いてん充材を使用し、バラストの入れ替え作業を低減、或いは不要とすることで施工効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態によるてん充道床軌道の構成を示す一部破断した斜視図である。 図１に示すてん充道床軌道のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示すてん充道床軌道の平面図である。 てん充道床軌道の施工方法を示すフローチャートである。 （ａ）〜（ｃ）は、てん充道床軌道の施工手順を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、図５（ｃ）に続く施工手順を示す断面図である。 実施例によるバラスト粒度分布を示す図である。

以下、本発明によるてん充道床軌道の施工方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１乃至図３に示すように、本実施の形態によるてん充道床軌道１の施工方法は、路盤２上にバラスト３を敷きつめたバラスト道床３Ａにまくらぎ４及びレール５を敷設したバラスト軌道１０に、てん充材６を注入することによってバラスト道床３Ａを固化するための施工方法である。

路盤２は、路床２Ａ上に設けられている。これら路盤２及び路床２Ａは、地盤を盛土、切土、又は平地等に人工的に整備することにより路盤としたものと、コンクリート造の高架建造物、地下構造物や橋梁等を路盤としたものと、がある。バラスト道床３Ａは、路盤２上に規定の厚さに敷きつめた砂利や砕石からなるバラスト３により構成される道床である。
バラスト道床３Ａには、まくらぎ４が敷き並べられ、これら複数のまくらぎ４、４、…に２本のレール５、５が規定の間隙にレール締結装置５１で締結されている。本実施の形態では、まくらぎ４としてプレキャストコンクリート製のＰＣまくらぎが採用されている。

また、てん充道床軌道１には、てん充材６の注入時に設けられる遮水シート７（７Ａ、７Ｂ）（遮水部）がバラスト道床３Ａに埋まった状態で配設されている。この遮水シート７Ａ、７Ｂ及びてん充材６については、後述するてん充道床軌道１の施工方法の説明で詳しく記載する。

次に、てん充道床軌道１の施工手順について、図４のフローチャート等を用いながら詳細に説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、バラスト３のうち複数配列されるまくらぎ４の両側に位置する一部のバラスト３を、まくらぎ４の配列方向Ｘに沿って溝状に取り出す（ステップＳ１）。このときの掘削部分（以下、掘削溝３１という）は、平面視でまくらぎ４の両端４ａ、４ａから所定の間隔をあけた位置であり、路盤２に到達する掘削深さで掘り下げられる。掘削により掘り出したバラスト３は、後で掘削溝３１において埋戻しができるように掘削溝３１の近くに仮置きしておくことがよい。

次に、図５（ｂ）に示すように、バラスト３を取り出したまくらぎ４の両端４ａ、４ａ側の掘削溝３１に、下端部７ａを路盤２に到達させた状態で遮水シート７（７Ａ、７Ｂ）を配設する（ステップＳ２）。遮水シート７は、例えば不透水性の高密度ポリエチレン製シートとシートの破損を防止するための不織布等の緩衝材から構成され、まくらぎ４の両側の位置でまくらぎ４の配列方向Ｘに沿って延在するように配設されている。この遮水シート７の配列方向Ｘの長さは、適宜設定することができ、所定区間で連続していてもよいし、複数に分割されていてもよい。そして、まくらぎ４を挟んだ両側に位置する遮水シート７Ａ、７Ｂ同士の内側で、まくらぎ４よりも下方に位置するバラスト３がてん充材６（図６（ａ）参照）の注入領域Ｐとなる。本実施の形態では、遮水シート７Ａ、７Ｂの下端部７ａが内向きに折り曲げられた状態で路盤２の上端部分に埋まっている。
なお、遮水シート７の材料としては、この遮水シート７が設置された後の工程（後述するステップＳ４）でバラスト３に注入されたてん充材６が固化するまでの間、てん充材６が前記注入領域Ｐより外方に流出しない程度に遮水できる材料であれば良い。
また、遮水シートの配設が完了した後に、遮水シート７が挿入された掘削溝３１の隙間部分に、掘削溝３１の掘削によって取り出し仮置きしておいたバラスト３を埋め戻す。つまり、掘削溝３１において遮水シート７の姿勢を埋め戻したバラスト３によって安定させる。

続いて、ステップＳ３において、軌道（まくらぎ４及びレール５）を整正する。具体的には、上述したステップＳ２で掘削溝３１を形成することで、まくらぎ４周りのバラスト３が緩んだ状態となるので、例えば図示しないジャッキやレベルゲージ等を用いて、左右のレール５、５の高さが規定の高さとなるように調整を行う。

次いで、図５（ｃ）に示すように、まくらぎ４の周囲近傍のバラスト３に、まくらぎ４の下端４ｂよりも下方の深さまで掘削することにより注入孔３２を設ける（ステップＳ４）。注入孔３２は、まくらぎ４毎に設けられ、各まくらぎ４において長さ方向で２箇所（ここでは、レール５、５が固定される長さ方向の両側部分の２箇所）に設けられている。

次に、図６（ａ）に示すように、掘削した注入孔３２を使用し、遮水シート７Ａ、７Ｂ同士の内側の前記注入領域Ｐのバラスト３に予め練混ぜておいた高流動性のてん充材６（図６（ａ）の矢印）を注入する（ステップＳ５）。使用するてん充材６としては、主に超微粒子セメントを採用する。超微粒子セメントとは，セメントの平均粒径が約４μｍ以下の超微粒子注入材である。この超微粒子セメントの配合としては、例えば表１に示すように、細粒土混入率の高いバラスト道床３Ａに対する高い注入性能および早期強度発現性を有する配合とする。
この場合、てん充材６は、高流動性のため、割れや細粉化された既存のバラスト３でも十分に浸透する。そして、所定位置に遮水シート７Ａ、７Ｂが設けられているので、注入したてん充材６が遮水シート７Ａ、７Ｂの外側に流出することが阻止される。
なお、てん充材６は、その液面が例えばまくらぎ４の下端４ｂより１〜２ｃｍ程高くなるまで注入する。

そして、図６（ｂ）に示すように、バラスト３へのてん充材６の注入が完了したら、注入孔３２（図６（ａ）参照）に、注入孔３２の掘削によって取り出し仮置きしておいた既存のバラスト３を埋め戻す（ステップＳ６）。ステップＳ６の作業の終了により、てん充道床軌道１が完了する。

次に、上述した構成のてん充道床軌道の施工方法の作用について、図面に基づいて説明する。
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、まくらぎ４の両側部分に路盤２に到達した遮水シート７Ａ、７Ｂ同士の間のバラスト３に高流動性のてん充材６を注入しても、遮水シート７Ａ、７Ｂが配設されているので、これら両側の遮水シート７Ａ、７Ｂの外側に流出させることなくてん充材６を注入することができる。そのため、使用により細粉化したバラスト３からなる既存のバラスト道床３Ａに対して、自然流下により良好な注入性能を発揮する例えば超微粒子セメントを用いた高流動性のてん充材６を効果的に用いることが可能となる。しかも、高流動性のてん充材６を使用することで、広範囲のバラスト道床３Ａに対して注入することが可能となるので、注入箇所を減少することができる。
このようにして、高流動性のてん充材６を注入することで所定領域（注入領域Ｐ）のバラスト道床３Ａを固化し、軌道の沈下を抑制するてん充道床軌道１を施工することができ、点検や管理にかかる手間や時間を低減することが可能な省力化軌道を実現することができる。

また、本実施の形態では、まくらぎ４の両側部分のみに遮水シート７Ａ，７Ｂを配設する方法であり、かつ上述したように高流動性のてん充材６の使用により既存のバラスト３を用いててん充道床軌道１を施工することができる。そのため、従来のようにてん充材の注入領域の下側に遮水シートを設けることがなくなり、既存のバラストを取り出して新しいバラストに入れ替える作業を低減、又は不要となることから、作業手間や新しいバラストにかかる材料費の低減を図ることができる。

また、本実施の形態では、まくらぎ４の周囲近傍に設けられた複数の注入孔３２を使用してバラスト３にてん充材６を注入することができ、しかも注入孔３２がまくらぎ４の下端４ｂよりも下方の位置まで掘削されているので、まくらぎの下方のバラスト３に対して確実にてん充材を注入することができる。

また、本実施の形態の場合には、注入孔３２として掘削した部分も既存のバラスト３で埋め戻されるので、費用の増大を抑えることができる。

上述した本実施の形態によるてん充道床軌道の施工方法では、流動性の良いてん充材６を使用し、バラスト３の入れ替え作業を低減、或いは不要とすることで施工効率を向上させることができる。

次に、上述した実施の形態によるてん充道床軌道の施工方法の効果を裏付けるための比較検討による実施例について以下説明する。

（実施例）
本実施例は、上述した実施の形態のてん充材として採用した超微粒子セメントの既存のバラストに対する注入性能について試験により確認したものである。ここでは、既存のバラストと同等の粒度分布を示す試験バラストを作製し、この試験バラストに対して超微粒子セメントのグラウト材（てん充材）を注入し、グラウト注入比を算出するとともに、硬化体からコアを採取して圧縮強度試験を行った。

本試験で使用する試験バラストは、図７のバラストの粒度分布に示すように、既存のバラスト（以下、現地バラストという）に近い粒度分布となるように設定されたバラストである。ここで、図７は、粒径（ｍｍ）に対する通過質量百分率（％）を示しており、新品バラスト、現地バラスト、及び試験バラストのバラスト粒度分布を比較したものである。
新品バラストの粒度分布と比較すると、現地で採取したバラストは、経年によりバラストが細粉化し、小粒径の砕石の割合が高いことが分かる、そして、上述した実施の形態によるてん充道床軌道の施工方法では、細粒土混入率の高いバラストに対して良好な注入性能を有するグラウト材（てん充材）を使用することから、現地バラストの粒度分布に近いバラストに再現したものを試験バラストとして作製し、てん充材の注入性能試験を行った。

注入性能試験は、超微粒子セメントをグラウト材とする実施例１、２、無収縮セメントをグラウト材とする比較例１、セメントアスファルトモルタルをグラウト材とする比較例２の３種類のグラウト材による３つの試験を行った。
実施例１、２で使用する超微粒子セメントは、超微粒子地盤注入材のスーパーファインを含有している。ここで、超微粒子セメントの配合例を表１に一例として示す。なお、本実施例１では、表１に示す配合において、配合Ｎｏ．３のスーパーファインが６００ｋｇ含有された配合のものを使用した。

また、比較例１で使用する無収縮セメントは、例えばデンカハイプレタスコンＴＹＰＥ−１Ｓ（デンカ社製）の速硬性無収縮グラウト材である。比較例２のセメントアスファルトモルタルとしては、速硬性のＱＴ材（東亜道路社製）を使用した。
そして、てん充材の注入性能試験では、枠寸法が縦５００ｍｍ×横５００ｍｍ×高さ３００ｍｍの型枠を使用し、この型枠内に試験用のバラストを投入し、所定の密度で締め固めることにより作成したバラスト供試体を使用した。実施例１、２および比較例１、２では上述した試験バラストを投入した供試体を作製し、各供試体に対応する上述したグラウト材を注入して試験を行った。

表２は、グラウト材の注入性能試験を行った結果であって、グラウトの注入性能を示しており、各試験（実施例１、２、及び比較例１，２）において、バラスト密度（ｇ／ｃｍ^３）、バラストの流下時間（ｓ）、バラストの空隙率（％）、（１）バラストの空隙容量（Ｌ）、（２）グラウト注入容量（Ｌ）、グラウト注入比（（２）／（１）×１００％）、圧縮強度（Ｎ／ｍｍ^２）を示している。なお、バラストの流下時間（ｓ）は、土木学会のコンクリート標準示方書の「充填モルタルの流動性試験方法案（ＪＳＣＥ−Ｆ ５４１）」に準じてＪ１０ロートとＪ１４ロートによる流下時間を示している。また、圧縮強度は、材齢３日で、円柱供試体（直径φ１５０ｍｍ×高さ３００ｍｍ）を使用した。

表２の結果より、実施例１の場合において、グラウト注入量が２３．２９Ｌ、グラウト注入比が７６．１％、比較例２の場合において，グラウト注入量が２４．９９Ｌ、グラウト注入比が８１．９％となり、注入効率が良いことが確認できた。さらに、実施例１は、圧縮強度についても、１．５９Ｎ／ｍｍ^２となり、比較例１の無収縮セメントよりは低い強度となるものの、てん充道床軌道として必要な強度を確保できることがわかる。
このことから、超微粒子セメントの注入および硬化性能が優れていることを確認することができた。

以上、本発明によるてん充道床軌道の施工方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では、まくらぎ４の周囲近傍に設けた注入孔３２からてん充材６を注入する方法としているが、注入孔３２を設けずに、バラスト道床３Ａの上面から直接、てん充材６を注入するようにしてもよい。また、注入孔３２の位置、設置数なども適宜設定することが可能である。

また、本実施の形態では、遮水シート７（７Ａ，７Ｂ）を採用しているが、これに限定されることはない。例えば、施工前のバラスト道床３Ａにおいて、まくらぎ４の両側、又は片側に例えば既設のコンクリート製の構造体が設けられている場合などでは、この構造体自体を遮水部として利用し、てん充材の注入時に遮水機能をもたせることも可能である。この場合には、新たに遮水部を設ける必要がなくなるので、施工の時間やコストの低減を図ることができる。

また、本発明によるてん充道床軌道の施工方法は、上述した実施の形態のように、全ての既存のバラスト３を新品のバラストに入れ替えることなく残したまま施工されているが、これに制限されることはない。本発明では、遮水部がまくらぎの両側に設ける構成であるため、遮水部同士の間のバラストを取り出さずにてん充材の注入を可能としたものである。そのため、例えば注入領域Ｐのバラストうち部分的、あるいは全体を新品のバラストに入れ替えることも勿論可能である。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

１ てん充道床軌道
２ 路盤
２Ａ 路床
３ バラスト
３Ａ バラスト道床
４ まくらぎ
５ レール
６ てん充材
７、７Ａ、７Ｂ 遮水シート
７ａ 下端部
１０ バラスト軌道
３１ 掘削溝
３２ 注入孔
Ｐ 注入領域
Ｘ 配列方向

Claims (4)

1. 路盤上にバラストを敷きつめたバラスト道床にまくらぎ及びレールを敷設したバラスト軌道に、てん充材を注入することによって前記バラスト道床を固化するてん充道床軌道の施工方法であって、
   前記まくらぎの両側部分に、前記まくらぎの配列方向に沿って延びるとともに、下端部が前記路盤の上端部分に埋まった状態で到達させた遮水シートを設ける工程と、
   前記遮水シート同士の内側の前記バラストに高流動性のてん充材を注入する工程と、
   を有し、
   前記まくらぎの両側部分に設けられる前記遮水シートは、それぞれの下端部が互いに対向する内向きに折曲げられた状態で配置されていることを特徴とするてん充道床軌道の施工方法。
2. 前記バラストのうち前記まくらぎの両側に位置するバラストを、前記まくらぎの配列方向に沿って取り出し、
   前記バラストを取り出した前記まくらぎの両側部分の掘削溝に、下端部を前記路盤に到達させた状態で前記遮水シートを配設するようにしたことを特徴とする請求項１に記載のてん充道床軌道の施工方法。
3. 前記まくらぎの周囲近傍のバラストに、前記まくらぎの下端よりも下方の位置まで掘削された注入孔が設けられ、当該注入孔から前記てん充材が注入されることを特徴とする請求項１又は２に記載のてん充道床軌道の施工方法。
4. 前記注入孔は、当該注入孔を掘削して取り出した既存のバラストによって埋め戻されることを特徴とする請求項３に記載のてん充道床軌道の施工方法。

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