JP2003206501A

JP2003206501A - 高い曲げ強度を有する省力化軌道

Info

Publication number: JP2003206501A
Application number: JP2002003219A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Okamura; 達也岡村; 正博 ▼吉▲原; Masahiro Yoshihara; Tsukasa Uchisawa; 司内沢; Toyoji Yasui; 豊次安井; Akihisa Harada; 彰久原田; Masaya Nakagawa; 昌弥中川
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; East Japan Railway Co
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd; East Japan Railway Co
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】施工後１〜２時間程度の若材齢時においても優
れた曲げ強度を有する省力化軌道を提供する。【解決手段】道床バラストの掘削部に敷き込まれた不織
布、該不織布上に締固められた砕石、該砕石の隙間に注
入された填充材からなる填充層、並びに該填充層上に据
え付けられた枕木及びレールからなる軌きょうを含む構
造の省力化軌道において、該填充層中の枕木の下部に位
置する部分にレールと平行に鉄筋が埋設されているか、
或いは、該填充層中に短繊維が含まれていることを特徴
とする高い曲げ強度を有する省力化軌道。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、曲げ強度が補強さ
れた省力化軌道に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般にレール、枕木、バラストの
３要素から成る有道床軌道が広く用いられている。この
有道床軌道は、敷設費が安く、補修が容易であるという
長所を有するものの、列車の通過に伴い軌道狂いが発生
し易く、修復に定期的な保守が必要であり、保守に多額
の費用を要するという欠点がある。

【０００３】軌道狂いに関する一因として、道床バラス
トの締め固め程度や地盤支持力の大小等があり、これら
が軌道狂いに大きな影響を与えることが知られている。
これらの要因に対処し、しかも鉄道線路の保守作業を省
力化することを目的として、近年、種々の新しい軌道が
実現しつつある。そのうち、既設線を対象とする土路盤
上の省力化軌道としては、Ｅ型舗装軌道、ＴＣ型省力化
軌道等が知られている。これらの省力化軌道は、旧道床
バラストを所定厚さまで掘削して表面転圧を行った後、
その上面に不織布を敷き、その上に砕石を散布、転圧
し、更に、その上に枕木を据え付け、不織布から上を注
入材で固めて填充層を形成する方法である。

【０００４】この様な方法によれば、線路整備の大部分
を占める砕石を密にする作業や砕石を交換する等の道床
作業が不要となり、線路補修を省力化でき、軌道狂いや
道床劣化を軽減することが可能である。

【０００５】しかしながら、上記した砕石、填充層及び
枕木からなる複合構造を有する省力化軌道では、その曲
げ強度（耐力）は、填充材の強度に大きく依存するた
め、初列車通過時期にあたる施工後１〜２時間程度の若
材齢時に填充材自体の強度が不足した場合には、砕石、
填充層及び枕木からなる複合構造を有する省力化軌道に
いおいて、この様な構造に基づく性能が充分には得られ
ないという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主な目的は、
施工後１〜２時間程度の若材齢時においても優れた曲げ
強度を有する省力化軌道を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、道床バラストを
所定厚さまで掘削して表面転圧を行った後、その上面に
不織布を敷き、該不織布上に砕石を散布、転圧し、更
に、その上に枕木を据え付け、不織布から上を注入材で
固めて填充層を形成する方法で形成される省力化軌道に
おいて、枕木の下部の填充層中に鉄筋を埋設する方法、
又は短繊維を含む填充層を形成する方法によれば、填充
材が十分に硬化した後は勿論のこと、施工後１〜２時間
程度の若材齢期においても高い曲げ強度を有する省力化
軌道が形成され、施工後短時間で通常の列車走行が可能
となることを見出し、ここに本発明を完成するに至っ
た。

【０００８】即ち、本発明は、下記の高い曲げ強度を有
する省力化軌道を提供するものである。１．道床バラストの掘削部に敷き込まれた不織布、該
不織布上に締固められた砕石、該砕石の隙間に注入され
た填充材からなる填充層、並びに該填充層上に据え付け
られた枕木及びレールからなる軌きょうを含む構造の省
力化軌道において、該填充層中の枕木の下部に位置する
部分に鉄筋が埋設されていることを特徴とする高い曲げ
強度を有する省力化軌道。２．道床バラストを掘削して表面転圧を行った後、掘
削部に不織布を敷き込み、軌きょうに鉄筋を吊り下げ
て、所定の位置に鉄筋を配置した後、砕石を敷き詰めて
締め固め、該砕石の隙間に填充材を注入して固化させる
ことを特徴とする上記項１に記載された省力化軌道の施
工方法。３．道床バラストの掘削部に敷き込まれた不織布、該
不織布上に締固められた砕石、該砕石の隙間に注入され
た填充材からなる填充層、並びに該填充層上に据え付け
られた枕木及びレールからなる軌きょうを含む構造の省
力化軌道において、該填充層中に短繊維が含まれている
ことを特徴とする高い曲げ強度を有する省力化軌道。４．道床バラストを掘削して表面転圧を行った後、掘
削部に不織布を敷き込み、砕石とともに短繊維を敷き詰
めて締め固め、該砕石の隙間に填充材を注入して固化さ
せることを特徴とする上記項３に記載された省力化軌道
の施工方法。上記した特徴を有する本発明の省力化軌道では、施工後
１〜２時間程度の若材齢時に列車を通過させる時に填充
層に加えられる荷重を鉄筋や短繊維に受け持たせること
により、填充層の下面に発生するひび割れを防止するこ
とができる。よって、強度発現が不十分であっても填充
層は欠陥を生じることなく健全な構造に保たれるので、
填充材が所定の強度に至るまでの間も、填充材の強度発
現能力が十分に発揮される。

【０００９】尚、このひび割れは、列車荷重による曲げ
引張り力に対する強度不足が原因と考えられ、初期にひ
び割れが発生するとその後の列車による繰り返し荷重に
よってひび割れが進行して上面に達し、十分な性能を保
持できなくなる恐れがある。

【００１０】曲げ引張り強度は圧縮強度と相関があり、
曲げ強度を増加させるには、圧縮強度を増加させること
によって対応可能であり、填充層の初期の曲げ強度を向
上させるためには、填充材の速硬性を高める方法が考え
られる。しかしながら、この様な方法では、填充材の速
硬性を高めると長期強度が過剰に大きくなり、不経済で
ある。

【００１１】これに対して、本発明の省力化軌道では、
用いる填充材の初期強度を著しく高いものとする必要が
なく、例えば、速硬性材料を増量して長期強度が過剰に
大きくなってしまうといった不経済性を避けることがで
きる。

【００１２】尚、構造物に鉄筋コンクリートや短繊維補
強コンクリートを用いることは周知であるが、締め固め
られた砕石に填充材を注入する、いわゆるプレパックド
工法において、鉄筋や短繊維を適用する例は殆ど見られ
ない。また、従来は、これらのコンクリートは長期的な
コンクリート曲げ強度を向上させることを目的として用
いられており、本発明のように養生の不十分な若材齢時
においてコンクリートの構造を健全に保つことを目的と
して鉄筋コンクリートや短繊維補強コンクリートが用い
られた例はない。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明一実施態様である
鉄筋を埋設した省力化軌道の構造を線路方面にから見た
断面図である。図１に示す省力化軌道は、道床バラスト
１の掘削部に敷き込まれた不織布２、該不織布２上に締
固められた砕石３、該砕石３の隙間に注入された填充材
からなる填充層４、並びに該填充層４上に据え付けられ
た枕木５及びレール６からなる軌きょうを含む構造の省
力化軌道において、該填充層４中の枕木５の下部に位置
する部分にレール６と平行に鉄筋７が埋設された構造を
有するものである。

【００１４】この様な構造を有する省力化軌道によれ
ば、枕木、砕石及び填充層からなる複合構造部分は、填
充材が十分に硬化した場合には、十分な強度を発現し、
線路補修を省力化でき、軌道狂いや道床劣化を軽減する
ことが可能となるが、更に、施工後１〜２時間程度の若
材齢期においても、埋設された鉄筋によって曲げ強度が
補強され、通常の列車走行が可能な十分な強度を有する
ものとなる。

【００１５】上記構造を有する省力化軌道は、例えば、
必要に応じてレール４及び枕木５を撤去した後、図２〜
図６に示す工程に従って施工することができる。図２〜
図６は、本発明の省力化軌道の各施工工程について、線
路方面にから見た断面図である。

【００１６】まず、図２に示すように、道床バラスト１
を掘削する。道床バラスト１の掘削の幅は、枕木の長さ
より広い範囲とするが、具体的な掘削幅、掘削深さ等に
ついては、軌道の種類、積載荷重、道床の状態、路盤の
状態等の種々の条件を勘案して適宜決めればよい。

【００１７】次いで、バラストのかき均し、転圧（図
３）を行った後、図４に示すように、不織布２の敷き込
みを行う。不織布２は、道床バラスト１の屈削部分の底
面だけでなく、掘削部の側面部分にも敷き込む。不織布
２としては、例えば、ポリエステル、ポリプロピレン、
ナイロン等のポリマーを紡糸・接着してなる繊維シート
等を用いることができる。

【００１８】次いで、図５に示すように、砕石３の敷き
固めと鉄筋７の埋設を行う。鉄筋７は、枕木の下部に位
置する砕石中に配置すればよく、その配置方法について
は、特に限定的ではないが、通常、枕木の方向と垂直方
向、即ち、レールと平行となる方向に配置することが好
ましい。

【００１９】砕石の種類については特に限定的ではない
が、通常、安山岩、硬質砂岩、花崗岩等の風化し難い岩
石を細粒化したものを用いればよい。砕石の粒径につい
ても特に限定的でないが、一般的には、粒径２０〜３０
ｍｍ程度の豆砕石や粒径２０〜６０ｍｍ程度のバラスト
等が用いられる。

【００２０】鉄筋７を所定の位置に埋設するには、例え
ば、鉄筋の埋設深さまで砕石３を敷き詰めた後、砕石３
上に鉄筋７を設置し、その後、更に、この上に砕石３を
敷き詰めた後、転圧すればよい。

【００２１】鉄筋７については、掘削範囲、要求される
強度等に応じて適切な大きさのものを適宜選択して用い
れば良く、例えば、直径１０〜１６ｍｍ程度の鋼製の異
形棒鋼を用いることができる。

【００２２】その後、図６に示すように、枕木５の据え
付けと填充材の注入、固化を行って、填充層４を形成す
る。

【００２３】枕木としては、通常、ＰＣまくらぎが用い
られる。

【００２４】填充材としては、従来から用いられている
セメント系グラウト材、瀝青系乳剤、これらの混合物等
を使用することが出来る。

【００２５】セメント系グラウト材は、セメント及び水
からなり、必要に応じて、混和材、急結剤、凝結調節
剤、細骨材等が配合されたものである。これらの各成分
の配合割合については特に限定的ではないが、通常、セ
メント１００重量部（以下単に部という）に対して、混
和材０〜３００部程度、急結剤０〜３０部程度、凝結調
節剤０〜２部程度、細骨材０〜１００部程度、水２０〜
２００部程度とすればよい。

【００２６】これらの成分の内で、セメントとしては、
普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、超早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメ
ント、ジェットセメント、アルミナセメント等の速硬性
セメント等を用いることができ、特に超速硬性のレギュ
レーテッドセットセメント（ジェットセメント系）が好
ましい。また、急結剤を使用する場合には、これとの水
和反応性に優れた普通ポルトランドセメントが好適であ
る。これは、主として長期強度の確保に有効である。

【００２７】混和材としては、高炉スラグ、フライアッ
シュ、石灰石微粉末、消石灰、粘土鉱物系の微粉末など
を用いることが出来る。特に、セメントや急結剤等との
混合性が良く、ブリージングを抑制するものが好まし
い。

【００２８】急結剤としては、アルミン酸ソーダ、硫酸
アルミニウム等のアルミニウム塩、炭酸ナトリウム等の
炭酸塩等を用いることができる。

【００２９】細骨材としては、川砂、山砂、硅砂等を用
いることができる。特に、石質が堅鋼硬で吸水率が小さ
く、粒径の細かい硅砂が好ましい。

【００３０】凝結調節剤は、主として急結剤を用いるグ
ラウト材の作業性を調節するために使用されるものであ
り、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、クエン酸等のオキ
シカルボン酸、これらの塩類などを用いることができ
る。また、必要に応じて市販のセメント減水剤を併用す
ることも可能である。

【００３１】水は、グラウト材の流動性を調節するため
に使用されるものであり、水道水、地下水、河川水、湖
沼水等の淡水を用いればよい。

【００３２】瀝青系乳剤としては、ストレートアスファ
ルト、ブローンアスファルト、セミブローンアスファル
ト等の石油アスファルト類、天然アスファルト類、ター
ル類等の瀝青類、あるいはこれらの瀝青物にゴム、合成
高分子重合体等を添加・混合して改質された瀝青物を主
材とし、これに界面活性剤と多価金属塩を加え、さらに
必要に応じて乳化助剤、分散剤、保護コロイド等を適宜
使用して水中で乳化させたものを用いることができる。
また、これらの瀝青乳剤にゴムラテックス、合成高分子
重合体エマルジョン、合成樹脂エマルジョン、水溶性合
成高分子重合体等を添加・混合したものを使用してもよ
い。

【００３３】瀝青物の内で、石油アスファルトは、ター
ルより弾力性、撓み性等の点で優れており、一般には石
油アスファルト系の瀝青乳剤を使用するが、耐油性、耐
水性の点ではタールが良好である。

【００３４】改質のために添加するゴムとしては、天然
ゴム、イソプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、ス
チレン・ブタジエンブロック重合ゴム、スチレン・イソ
プレンゴム、スチレン・イソプレンブロック重合ゴム、
クロロプレンゴム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ブタジ
エンゴム、ポリウレタンゴム等を用いることができる。

【００３５】合成高分子重合体としては、主として熱可
塑性高分子重合体が使用され、例えば、酢酸ビニル重合
体、エチレン・酢酸ビニル共重合物、アクリル酸エステ
ル・酢酸ビニル共重合物、マレイン酸エステル・酢酸ビ
ニル共重合物、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合物、アク
リル酸エステル重合物、スチレン・アクリル酸エステル
共重合物、アクリル酸エステル共重合物、塩化ビニル重
合物および共重合物、塩化ビニリデン重合物、アルキッ
ト樹脂等が用いられる。

【００３６】瀝青系乳剤に添加する界面活性剤としては
アニオン系、カチオン系、ノニオン系等の界面活性剤を
用いることができる。また、多価金属塩としてはＡｌＣ
ｌ₃、ＦｅＣｌ₃ 、ＣａＣｌ₂ 、ＦｅＣｌ₂、ＭｇＣｌ₂
等の多価金属の塩化物を用いることができる。

【００３７】ゴムや合成高分子重合体等のエラストマー
を含有する瀝青系乳剤は、分解生成した道床バラスト外
周部の被膜が弾力性、撓み性、耐衝撃性等にすぐれた性
状となる。

【００３８】なお、石油アスファルト乳剤は、用途によ
り浸透用と混合用に分かれるが、本発明では、浸透用が
適合し、道床バラストに接して分解生成したアスファル
ト被膜とバラストとの付着性がよく、雨水その他で再乳
化しないものを用いればよい。通常、カチオン系の石油
アスファルト乳剤やこれにゴム等を添加して接着力を高
めたゴム入りアスファルト乳剤を使用する。

【００３９】瀝青系乳剤は、蒸発残留物が５０〜７０重
量％の濃度のものを使用することが好ましい。上記濃度
範囲外の瀝青系乳剤も使用できるが、作業性と道床バラ
ストへの浸透性の許す範囲内で水分の少ないものが好ま
しい。

【００４０】なお、瀝青系乳剤は、工場製品であり、通
常、現場において、じょろ、特殊容器等を用いて人力で
散布する。特に、新設線等の大規模施工では、エンジン
スプレイヤ等で散布する。

【００４１】上述した施工方法では、砕石中に鉄筋７を
設置する場合には、砕石上に凹凸があり平坦性が劣るた
めに、所定の位置に正確に鉄筋７を設置することが困難
となる場合がある。

【００４２】この様な場合、所定の位置に正確に鉄筋を
設置するためには、図７の線路方面にから見た断面図及
び図８の線路側面側から見た断面図に示すように、レー
ル６間の枕木５に紐や糸８を用いて鉄筋７を吊り下げ
て、所定の位置に鉄筋７を正確に配置し、その後、砕石
を敷き詰めて締め固め、その後、填充材を注入して固化
させる方法を採用することが好ましい。この様な方法に
よれば、簡単な施工方法によって、填充層中の正確な位
置に鉄筋を埋め込むことが可能となり、十分な補強性能
を有する省力化軌道を簡単に施工することができる。鉄
筋７を吊り下げるために用いた紐や糸８は、填充層４が
硬化した後、切断すればよい。

【００４３】また、本発明のその他の実施態様として、
前述した道床バラスト１の掘削部に敷き込まれた不織布
２、該不織布２上に敷き固められた砕石３、該砕石３の
隙間に注入された填充材からなる填充層４、並びに該填
充層４上に据え付けられた枕木５及びレール６からなる
軌きょうを含む構造の省力化軌道において、該填充層４
中に短繊維を含ませることによっても、若材齢期におい
ても高い曲げ強度を有する省力化軌道を形成することが
できる。

【００４４】この様な向上の省力化軌道を形成するに
は、前述の施工方法において、短繊維を含有する填充材
を用いて填充層４への注入を行う方法、或いは、不織布
２上に砕石３を敷き固める時に短繊維を混入させる方法
等を採用すればよい。

【００４５】短繊維を含有する填充材を用いる方法で
は、砕石３の隙間を短繊維が通過し得るよう寸法を調節
した短繊維を配合した填充材を用いればよい。

【００４６】また、砕石３を敷き固める時に短繊維を混
入させる方法では、例えば、砕石３の一部を所定の厚さ
まで敷き、その上に短繊維を敷いた後、残りの砕石を敷
き詰めればよい。短繊維は、填充層４の下部に位置させ
ることが好ましく、短繊維をこの様に配置すれば、曲げ
荷重が加わる時に填充層４下部に発生する引っ張り応力
に対して短繊維が効果的に作用する。この様に施工すれ
ば、必要な部分により多くの短繊維を集中させることが
でき、少ない繊維量でより効果的に填充層４の構造を保
つことが出来る。

【００４７】填充材としては、コンクリート補強用繊維
として用いられている各種の短繊維を含有する填充材を
用いることができる。この様な短繊維としては、ガラス
繊維、炭素繊維、アラミド繊維、植物繊維、鋼繊維等を
例示できる。短繊維は、通常、長さ２０ｍｍ程度のもの
が好適である。

【００４８】短繊維を含有する填充材は、短繊維を除く
填充材成分１００容量部に対して短繊維０．５〜６容量
部程度の配合割合とすればよい。

【００４９】本発明では、更に、図１に示す填充層４中
に鉄筋７を埋設した構造の省力化軌道において、填充材
として、上記した短繊維を含有する填充材を用いても良
い。この様な構造によれば、特に、優れた初期強度を有
する省力化軌道を形成できる。

【００５０】

【発明の効果】本発明の省力化軌道によれば、非常に低
い敷設コストによって、軌道狂い及び道床劣化を軽減で
き、バラスト軌道に比べて保守費が非常に低くなる。特
に、本発明の省力化軌道は、施工後１〜２時間程度の若
材齢期においても高い曲げ強度を有するものであり、施
工後短時間で通常の列車走行が可能とな点で、非常に有
用性が高い方法である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施態様である鉄筋を埋設した省力化
軌道の構造を線路方面にから見た断面図。

【図２】鉄筋を埋設した省力化軌道の施工工程を説明す
るための線路方面にから見た断面図。

【図３】鉄筋を埋設した省力化軌道の施工工程を説明す
るための線路方面にから見た断面図。

【図４】鉄筋を埋設した省力化軌道の施工工程を説明す
るための線路方面にから見た断面図。

【図５】鉄筋を埋設した省力化軌道の施工工程を説明す
るための線路方面にから見た断面図。

【図６】鉄筋を埋設した省力化軌道の施工工程を説明す
るための線路方面にから見た断面図。

【図７】鉄筋を埋設する方法の一例を示す線路方面にか
ら見た断面図。

【図８】鉄筋を埋設する方法の一例を示す線路側面側か
ら見た断面図。

【符号の説明】

１道床バラスト２不織布３砕石４填充層５枕木６レール７鉄筋

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▼吉▲原正博東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者内沢司東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者安井豊次東京都千代田区六番町６番地28 住友大阪セメント株式会社内 (72)発明者原田彰久東京都渋谷区代々木２丁目２番２号東日本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者中川昌弥東京都渋谷区代々木２丁目２番２号東日本旅客鉄道株式会社内Ｆターム(参考） 2D056 AA03 AA09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】道床バラストの掘削部に敷き込まれた不織
布、該不織布上に締固められた砕石、該砕石の隙間に注
入された填充材からなる填充層、並びに該填充層上に据
え付けられた枕木及びレールからなる軌きょうを含む構
造の省力化軌道において、該填充層中の枕木の下部に位
置する部分に鉄筋が埋設されていることを特徴とする高
い曲げ強度を有する省力化軌道。
【請求項２】道床バラストを掘削して表面転圧を行った
後、掘削部に不織布を敷き込み、軌きょうに鉄筋を吊り
下げて、所定の位置に鉄筋を配置した後、砕石を敷き詰
めて締め固め、該砕石の隙間に填充材を注入して固化さ
せることを特徴とする請求項１に記載された省力化軌道
の施工方法。
【請求項３】道床バラストの掘削部に敷き込まれた不織
布、該不織布上に締固められた砕石、該砕石の隙間に注
入された填充材からなる填充層、並びに該填充層上に据
え付けられた枕木及びレールからなる軌きょうを含む構
造の省力化軌道において、該填充層中に短繊維が含まれ
ていることを特徴とする高い曲げ強度を有する省力化軌
道。
【請求項４】道床バラストを掘削して表面転圧を行った
後、掘削部に不織布を敷き込み、砕石とともに短繊維を
敷き詰めて締め固め、該砕石の隙間に填充材を注入して
固化させることを特徴とする請求項３に記載された省力
化軌道の施工方法。