JP5118325B2 - バラスト道床軌道の補修方法 - Google Patents

Description

この発明は、列車通過による荷重や衝撃により生じるレールおよび枕木の落ち込み、あるいは浮き枕木現象などの障害があるバラスト道床軌道を補修する方法に関するものである。

路盤上にバラストを敷きつめて道床とし、その上に枕木を並べ、２本のレール（軌道）を規定の間隔をあけて平行に敷設するバラスト道床軌道が公知である。このバラスト道床軌道では、レール継目部などの前後で列車の通過による大きな衝撃荷重が加わることが知られている。

このような衝撃が繰り返し長期間に亘って加わるために、レールを支持する枕木や道床のレール支持能力が次第に低下する。例えば枕木下方のバラストが緩み、レールの落ち込み（継目落ち）や、沈下した道床と枕との間に空間ができる現象（浮き枕木現象、アオリ・バタツキ現象）が発生する。また枕木下のバラストが細粒化し、ここに雨水がたまることにより噴泥化現象が発生する。

このような現象は、木製の枕木（木枕木）だけでなくＰＣ枕木（プレ・ストレスド・コンクリート枕木）でも起こり得るものである。また橋梁の前後のアバット（橋台）裏や踏切及び分岐部の前後においても同様に発生する。これは軌道の下部支持構造がコンクリートから土路盤に変わるのに応じてその剛性が急激に変化することによるものである。このためレール継目部等を列車の車輪が乗り移る際に発生する騒音・振動が増大し、軌道狂いなどの種々の障害が発生することになる。

そこで従来より、このような障害が発生するおそれがある箇所には、予め幅が広い枕木を用いたり、枕木の間隔を狭めたりしている。またこの障害をさらに抑制し、保守周期を長くするため、従来より種々別の方法も提案され実施されている。例えば、レール継目部の前後数本の枕木を相互に連結することによりバラストに作用する荷重を分散する方法、枕木と道床との間にゴム製マット材を敷設して衝撃を吸収する方法などがある。しかしこれらの従来方法は、工事が大がかりになり、施工費用が嵩むという問題がある。

特開平１１−２０９９０３ 特開２００３−１３４０２

特許文献１にはこのような問題を解決するために、枕木下方のバラスト中に高分子弾性材の小片（古タイヤを切断したゴムチップなど）をタイタンパで加振しながら挿入し、合成樹脂からなる道床安定剤を散布することによりバラストを固定化し、高分子弾性材の小片を移動防止する方法が示されている。この方法によれば、高分子弾性材の埋入により道床が弾性化するので、列車通過による衝撃を適切に吸収することが可能になり、道床安定剤でバラストを固定化するので、レールから作用する力に対して枕木の移動を拘束する道床抵抗力が大きくなり、レールの継目落ちや浮き枕木現象を防ぐことができるものである。

特許文献２には、高分子弾性材の小片による弾性調整材を予め入れた袋状のパッド本体を枕木の下方に入れた後、このパッド本体内に弾性樹脂材を加圧圧入して硬化させる方法が示されている。この方法によればバラスト中に直接弾性材を埋入せずにパッド本体内に入れておくので、バラストの細粒化が著しく進行しバラストが砂礫化していても、弾性支持力を長期間維持できるものである。

前記特許文献１の方法によれば、バラストの細粒化が著しく進行して砂礫化した場合には、バラスト中に混入した高分子弾性材の小片を相互に結合できず、大幅なバラストの入れ替えが必要になる。またバラストが細粒化していない場合であっても高分子弾性材の小片をバラスト中に均一に埋入（混入）させる作業は極めて困難であり熟練した作業者が必要になる。

前記特許文献２の方法によれば、高分子弾性材の小片は袋状のパック本体内に入っているうえ、このパック本体内に弾性樹脂材を注入して高分子弾性材の小片を結合するので、バラストが細粒化していても所定の弾性力を持たせることが可能である。しかしパッド本体内に樹脂材を注入するためには特別な注入器を用意する必要があるばかりでなく、寸法が異なる枕木に対して異なる寸法のパッド本体を用意する必要がある。

枕木の寸法はレールの継目箇所等によって種々に変化するので、予め高分子弾性材の小片を封入した多種のパッド本体を準備しておくのは非常に効率が悪い。また近くの複数の箇所で並行して作業する場合には専用の注入器を移動させて使い回す必要があり、作業性が一層悪くなるという問題もある。

この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、施工工事が大がかりにならず簡易な作業で行うことができ、バラスト中に高分子弾性材の小片を埋入して道床安定剤で固定する方法に比べて、バラストが細粒化している場合にもバラスト軌道を確実に安定させることができ、作業に熟練を要することがなく、袋状パックを用いる場合に比べて、枕木寸法の変化に容易に対応でき、特殊な専用注入器などが不要で作業能率を著しく高めることができるバラスト道床軌道の補修方法を提供することを目的とする。

この発明によればこの目的は、路盤上に敷きつめたバラスト道床に枕木を並べ、この枕木にレールを規定間隔で敷設したバラスト道床軌道の補修方法であって、ａ）軌道修正する１つの枕木ごとの少なくとも外周のバラストを除去し、ｂ）レールのレベル調整し、ｃ）前記１つの枕木の下にシートを挿入し、ｄ）前記シートの周縁を引き上げたり弛めたり左右に揺らして前記枕木の下面との間に隙間が無いように前記シート上に液状の充填材を充填し、ｅ）前記充填材の硬化後に前記１つの枕木の回りに前記工程ａ）で除去したバラストを戻す、以上の工程を持つことを特徴とするバラスト道床軌道の補修方法、により達成される。

軌道修正する１つの枕木ごとの少なくとも周囲（外周）のバラストを除去してこの１つの枕木下方にシートを挿入し、このシートの上に液状の充填材を充填し硬化させ、その後枕木の回りにバラストを戻すものであるから、障害が発生する場所付近の枕木を個々に補修で対応でき、施工工事が大がかりにならず、簡易かつ低費用で行うことができる。このため特許文献１の方法のように、枕木下方のバラストに高分子弾性材の小片を埋入する作業が無くなり、熟練作業者でなくても簡単に作業を行うことができる。

また充填材はシートによってバラストに接触せず、混入しないので、充填材を枕木下に確実に充填、硬化させることができる。さらにシートは１つの枕木の下方を包む大きさであればよいので、寸法が異なる枕木に対しても異なる寸法のシートを特に用意する必要がなく融通性が高く、特許文献２の方法のように樹脂注入用の専用注入器が必要でない。このため複数の作業箇所で並行して作業を進めることができ、作業能率を著しく高めることができる。さらに充填材に用いる材料の選択により、硬化した充填材の弾力性を設定する自由度が大きい。

工程ｂ）で行うレールのレベル調整はレールをジャッキアップすることによりレール高さを適正に設定することができ（請求項２の行程ｂ′））、その後の工程ｄ）で注入する充填材の量を適切にして仕上がり精度向上に適する。なお充填材の充填前にシートの周りにバラストを戻せば、充填材の使用量を減らすことができ、経済的である（請求項２の工程ｃ−１））。また充填材の硬化後にジャッキを取外し、シート周縁の不要部分を切除（トリミング）すれば（請求項２の行程ｄ−１））、その後枕木の回りにバラストを入れる（工程ｅ′））時にシートの周縁がバラストから出ずにバラスト内に埋め込み易くなる。

充填材に用いる液状充填材は充填後適切な時間経過後に硬化して枕木を強く固定するものであればよく、例えば二液型ウレタン樹脂、一液湿気硬化型樹脂、ラジカル硬化性合成樹脂のいずれかの合成樹脂が適する（請求項３）。この場合特に短時間で硬化可能なラジカル硬化性樹脂が望ましい。その中でも弾性力の強いポリエステルアクリレートを主成分とするビニルエステル樹脂が最も望ましい（請求項４）。

液状充填材は上記の合成樹脂またはこれらの合成樹脂と骨材とを混合したものが最適である（請求項５）。合成樹脂と骨材とを混合する場合はその混合比率を重量比で１００：５０〜１００：２００の範囲で設定するのがよい。この混合比率は合成樹脂により変化してもよい。骨材は硅砂のような無機骨材だけでなく高分子骨材であってもよく、両者の混合物であってもよい。例えば古タイヤなどの適度な弾力性を持つゴムチップでもよい。

枕木の下に敷くシートはポリエチレン樹脂シートなどの樹脂系シートが適する（請求項６）。このシートは充填材により溶解したり、充填材が硬化する際の発熱で縮んだりしないものが適する。そのシートは、厚さが０．０４mm程度のものが特に適する。

枕木下に入れるシートは、１枚でよいが、この場合には充填材は枕木の下面に接触するので、充填材の合成樹脂が枕木の割れ目に侵入し枕木を補強すると共に道床抵抗力を大きくすることができる。なおこのシートを上下２枚として両シートの間に充填材を充填してもよい。この場合には上のシートは充填材が枕木に接触するのを防ぐから、硬化した充填材が枕木に固着することがなくなる。このため同じ場所を将来再度補修する場合に、以前に補修した充填材を枕木から容易に剥がすことができるので作業能率が向上する。

図１は本発明の一実施例の作業工程を示す図、図２はレール継目部の斜視図、図３は補修作業前のバラスト道床軌道を示すレール直交方向の断面図（Ａ）とレール平行方向の断面図（Ｂ）である。図４はバラスト除去作業を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向の断面図（Ｂ）である。図５はレベル調整作業を示す図、図６はビニル樹脂シート敷設作業を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向断面図（Ｂ）である。図７はビニル樹脂シートの周りにバラストを戻す作業を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向断面図（Ｂ）である。図８は液状充填材の注入作業を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向断面図（Ｂ）、図９は充填材の硬化後にビニルシート周縁をトリミングする工程を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向断面図（Ｂ）、図１０は枕木周りにバラストを入れる工程を示すレール直交方向断面図（Ａ）とレール平行方向断面図である。

図２、３、４において符号１０は補修前の路盤であり、天然地盤を盛土したり切取ったり、平地などに人工的に整備した路盤と、コンクリートで構築した高架建造物、地下構造物や橋梁などを路盤としたものとがある。１２は路盤１０上に規定の厚さに敷きつめたバラスト（砂利や砕石）からなる道床（以下バラストともいう。）である。

このバラストからなる道床１２には枕木１４（１４Ａ、１４Ｂ）が並べられ、この枕木１４に２本のレール１６、１６が規定の間隙にレール締結装置１８（１８Ａ、１８Ｂ）で締結される。枕木１４Ｂ、レール締結装置１８Ｂはレール１６の継目部以外の部分を固定するものであり、この場合のレール締結装置１８Ｂは犬釘である。枕木１４Ａ、レール締結装置１８Ａはレール継目部を固定するものであり、このレール締結装置１８Ａは、枕木１４Ａとレール１６との間に挟まれて犬釘で枕木１４Ａに固定されたタイプレート２０と、レール１６の継目１６Ａを挟んで２本のレール１６をつなぐ継目板２２と、２本のレール１６の底部を継目１６Ａを跨いでタイプレート２０に固定する板ばね２４とで形成される。なおこの枕木１４Ａは枕木１４Ｂより幅が広い。

レール継目部には、列車の通過のたびに大きな衝撃荷重が加わり、枕木１４Ａやこの付近の枕木１４Ｂの下方のバラスト１２が緩んだり、沈み込む。またこのバラスト１２が細粒化し噴泥化現象が生じる。このような道床を補修するために、この発明では図１に示す手順をとる。

すなわち、まず枕木１４の周囲のバラスト１２を掘り除去する（図１のステップＳ１００）。図４はこの状態を示している。この時に除去するバラスト１２の量は、枕木１４の少なくとも外側を囲む部分であれば十分であるが、枕木１４の下方のバラスト１２の一部を除去してもよい。

次に図５に示すように、ジャッキ２８，２８とレベルゲージ（図示せず）などを用いて左右のレール１６の高さを規定の高さに調整する（レベル調整、ステップＳ１０２）。これは枕木１４下方のバラストの緩みや落ち込み、あるいは枕木周囲のバラスト除去により枕木１４が下がるので、これを規定の高さに保持するためである。

このジャッキアップにより枕木１４下にビニル樹脂シート３０が挿入可能になり、このシート３０の挿入により枕木１４の下面をこのビニル樹脂シート３０で包む状態になる（ステップＳ１０４）。図６はこの状態を示している。ビニル樹脂シート３０はその周縁が空隙２６から十分に出るようにその寸法を余裕を持って決めておく。

枕木１４の下にビニル樹脂シート３０を敷いた後、ビニル樹脂シート３０の周縁を上方に引き上げたり前後左右に傾けながら、ビニル樹脂シート３０の周囲にバラストを戻す（ステップＳ１０６）。この時に使うバラスト１２Ａ（図７の（Ｂ）参照）はステップＳ１００で除去したバラスト１２であってもよいが、細粉化している場合には再使用可能な部分を抜き出して使ったり、他の場所（枕木下方以外の場所）のバラストであってもよい。このようにバラスト１２Ａを詰めることにより、ビニル樹脂シート３０と枕木１４との間にできる空隙２６の容積を減らし、後記する液状充填材３２の使用量を減らすことができる。

このようなステップＳ１００〜１０６の工程と並行して、液状の充填材３２を準備する（ステップＳ１０８）。この充填材３２はポリエステルアクリレートを主成分とするビニルエステル樹脂３４とその硬化剤３６と骨材３８とを混合したものであり、混合後１５〜２０分で硬化するものが望ましい。骨材３８として硅砂を用いる場合には、例えばビニルエステル樹脂３４と硬化剤３６と骨材３８を重量比で、１００：３：１００とするのがよい。

このように準備した液状の充填材３２は、図８に示すように枕木１４の周囲からビニルシート３０上に注入する（ステップＳ１１０）。充填材３２は、その液面が枕木１４の下面より１〜２cm位高くなるまで注入する。この時ビニル樹脂シート３０の周縁を引き上げたり緩めたり、前後左右に揺らしたりして充填材３２が枕木１４の下にすき間無く入るようにする。またビニル樹脂シート３０がバラスト１２の凹凸に追従してバラスト１２とのなじみを良くする。

液状の充填材３２を充填してから、この充填材３２が硬化するのを待つ。硬化が完了するとジャッキ２８（図５、ステップＳ１０２）を取外し、ビニル樹脂シート３０の周縁の余分な部分を切り取る（ステップＳ１１２）。すなわち図９に示すように、硬化した充填材３２Ａよりも外側でビニル樹脂シート３０をカットして周縁部分をトリミングするものである。

そして枕木１４の周りにバラスト１２Ｂを入れ、充填材３２Ａをバラスト１２で埋めて外見上図３に示す状態にする（ステップＳ１１４）。さらにレール１６の高低確認を行う（ステップＳ１１６）。

本発明の一実施例の作業工程を示す図 レール継目部の斜視図 補修作業前の軌道を示す図 バラスト除去作業を示す図 レベル調整作業を示す図 ビニル樹脂シート敷設作業を示す図 バラストを戻す作業を示す図 液状の充填材の注入作業を示す図 ビニルシートのトリミング工程を示す図 枕木周りにバラストを入れる工程を示す図

符号の説明

１０ 道床
１２、１２Ａ、１２Ｂ バラスト
１４（１４Ａ、１４Ｂ） 枕木
１６ レール
１８（１８Ａ、１８Ｂ） レール締結装置
２８ ジャッキ
３０ ビニル樹脂シート
３２ 液状充填材
３２Ａ 硬化した充填材

Claims (6)

1. 路盤上に敷きつめたバラスト道床に枕木を並べ、この枕木にレールを規定間隔で敷設したバラスト道床軌道の補修方法であって、
   ａ）軌道修正する１つの枕木ごとの少なくとも外周のバラストを除去し、
   ｂ）レールのレベル調整し、
   ｃ）前記１つの枕木の下にシートを挿入し、
   ｄ）前記シートの周縁を引き上げたり弛めたり左右に揺らして前記枕木の下面との間に隙間が無いように前記シート上に液状の充填材を充填し、
   ｅ）前記充填材の硬化後に前記１つの枕木の回りに前記工程ａ）で除去したバラストを戻す、
   以上の工程を持つことを特徴とするバラスト道床軌道の補修方法。
2. 路盤上に敷きつめたバラスト道床に枕木を並べこの枕木にレールを規定間隔で敷設したバラスト道床軌道の補修方法であって、
   ａ）軌道修正する１つの枕木ごとの少なくとも外周のバラストを除去し、
   ｂ′）レールをジャッキアップしてレベル調整し、
   ｃ）前記１つの枕木の下にシートを挿入し、
   ｃ−１）前記シートの周りに前記工程ａ）で除去したバラストを戻し、
   ｄ）前記シートの周縁を引き上げたり弛めたり左右に揺らして前記枕木の下面との間に隙間が無いように前記シート上に液状の充填材を充填し、
   ｄ−１）前記充填材の硬化後に前記ジャッキを取外し、シート周縁をトリミングし、
   ｅ′）前記１つの枕木の回りに前記工程ａ）で除去したバラストを戻す、
   以上の工程を持つことを特徴とするバラスト道床軌道の補修方法。
3. 請求項１および２の工程ｄ）で用いる液状充填材は、二液型ウレタン樹脂、一液湿気硬化型樹脂、ラジカル硬化性合成樹脂のいずれかの合成樹脂である請求項１または２のバラスト道床軌道の補修方法。
4. ラジカル硬化性合成樹脂は、ポリエステルアクリレートを主成分とするビニルエステル樹脂である請求項３のバラスト道床軌道の補修方法。
5. 液状充填材は、合成樹脂または合成樹脂と骨材とを混合したものである請求項３のバラスト道床軌道の補修方法。
6. シートはポリエチレン樹脂シートなどの樹脂系シートである請求項１または２のバラスト道床軌道の補修方法。

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